[project @ 2001-10-25 02:13:10 by sof]
[ghc-hetmet.git] / ghc / compiler / typecheck / TcExpr.lhs
1 %
2 % (c) The GRASP/AQUA Project, Glasgow University, 1992-1998
3 %
4 \section[TcExpr]{Typecheck an expression}
5
6 \begin{code}
7 module TcExpr ( tcApp, tcExpr, tcMonoExpr, tcPolyExpr, tcId ) where
8
9 #include "HsVersions.h"
10
11 import HsSyn            ( HsExpr(..), HsLit(..), ArithSeqInfo(..), 
12                           HsMatchContext(..), HsDoContext(..), mkMonoBind
13                         )
14 import RnHsSyn          ( RenamedHsExpr, RenamedRecordBinds )
15 import TcHsSyn          ( TcExpr, TcRecordBinds, mkHsLet )
16
17 import TcMonad
18 import BasicTypes       ( RecFlag(..),  isMarkedStrict )
19 import Inst             ( InstOrigin(..), 
20                           LIE, mkLIE, emptyLIE, unitLIE, plusLIE, plusLIEs,
21                           newOverloadedLit, newMethod, newIPDict,
22                           newDicts, 
23                           instToId, tcInstId
24                         )
25 import TcBinds          ( tcBindsAndThen )
26 import TcEnv            ( tcLookupClass, tcLookupGlobalId, tcLookupGlobal_maybe,
27                           tcLookupTyCon, tcLookupDataCon, tcLookupId,
28                           tcExtendGlobalTyVars
29                         )
30 import TcMatches        ( tcMatchesCase, tcMatchLambda, tcStmts )
31 import TcMonoType       ( tcHsSigType, UserTypeCtxt(..), checkSigTyVars, sigCtxt )
32 import TcPat            ( badFieldCon, simpleHsLitTy )
33 import TcSimplify       ( tcSimplifyCheck, tcSimplifyIPs )
34 import TcMType          ( tcInstTyVars, tcInstType, 
35                           newTyVarTy, newTyVarTys, zonkTcType,
36                           unifyTauTy, unifyFunTy, unifyListTy, unifyTupleTy
37                         )
38 import TcType           ( tcSplitFunTys, tcSplitTyConApp,
39                           isQualifiedTy, 
40                           mkFunTy, mkAppTy, mkTyConTy,
41                           mkTyConApp, mkClassPred, tcFunArgTy,
42                           isTauTy, tyVarsOfType, tyVarsOfTypes, 
43                           liftedTypeKind, openTypeKind, mkArrowKind,
44                           tcSplitSigmaTy, tcTyConAppTyCon,
45                           tidyOpenType
46                         )
47 import FieldLabel       ( FieldLabel, fieldLabelName, fieldLabelType, fieldLabelTyCon )
48 import Id               ( idType, recordSelectorFieldLabel, isRecordSelector )
49 import DataCon          ( dataConFieldLabels, dataConSig, 
50                           dataConStrictMarks
51                         )
52 import Name             ( Name )
53 import TyCon            ( TyCon, tyConTyVars, isAlgTyCon, tyConDataCons )
54 import Subst            ( mkTopTyVarSubst, substTheta, substTy )
55 import VarSet           ( elemVarSet )
56 import TysWiredIn       ( boolTy, mkListTy, listTyCon )
57 import PrelNames        ( cCallableClassName, 
58                           cReturnableClassName, 
59                           enumFromName, enumFromThenName, 
60                           enumFromToName, enumFromThenToName,
61                           thenMName, failMName, returnMName, ioTyConName
62                         )
63 import Outputable
64 import ListSetOps       ( minusList )
65 import Util
66 import CmdLineOpts
67 import HscTypes         ( TyThing(..) )
68
69 \end{code}
70
71 %************************************************************************
72 %*                                                                      *
73 \subsection{Main wrappers}
74 %*                                                                      *
75 %************************************************************************
76
77 \begin{code}
78 tcExpr :: RenamedHsExpr                 -- Expession to type check
79         -> TcType                       -- Expected type (could be a polytpye)
80         -> TcM (TcExpr, LIE)
81
82 tcExpr expr ty | isQualifiedTy ty = -- Polymorphic case
83                                     tcPolyExpr expr ty  `thenTc` \ (expr', lie, _, _, _) ->
84                                     returnTc (expr', lie)
85
86                | otherwise        = -- Monomorphic case
87                                     tcMonoExpr expr ty
88 \end{code}
89
90
91 %************************************************************************
92 %*                                                                      *
93 \subsection{@tcPolyExpr@ typchecks an application}
94 %*                                                                      *
95 %************************************************************************
96
97 \begin{code}
98 -- tcPolyExpr is like tcMonoExpr, except that the expected type
99 -- can be a polymorphic one.
100 tcPolyExpr :: RenamedHsExpr
101            -> TcType                            -- Expected type
102            -> TcM (TcExpr, LIE,         -- Generalised expr with expected type, and LIE
103                      TcExpr, TcTauType, LIE)    -- Same thing, but instantiated; tau-type returned
104
105 tcPolyExpr arg expected_arg_ty
106   =     -- Ha!  The argument type of the function is a for-all type,
107         -- An example of rank-2 polymorphism.
108
109         -- To ensure that the forall'd type variables don't get unified with each
110         -- other or any other types, we make fresh copy of the alleged type
111     tcInstType expected_arg_ty          `thenNF_Tc` \ (sig_tyvars, sig_theta, sig_tau) ->
112     let
113         free_tvs = tyVarsOfType expected_arg_ty
114     in
115         -- Type-check the arg and unify with expected type
116     tcMonoExpr arg sig_tau                              `thenTc` \ (arg', lie_arg) ->
117
118         -- Check that the sig_tyvars havn't been constrained
119         -- The interesting bit here is that we must include the free variables
120         -- of the expected arg ty.  Here's an example:
121         --       runST (newVar True)
122         -- Here, if we don't make a check, we'll get a type (ST s (MutVar s Bool))
123         -- for (newVar True), with s fresh.  Then we unify with the runST's arg type
124         -- forall s'. ST s' a. That unifies s' with s, and a with MutVar s Bool.
125         -- So now s' isn't unconstrained because it's linked to a.
126         -- Conclusion: include the free vars of the expected arg type in the
127         -- list of "free vars" for the signature check.
128
129     tcExtendGlobalTyVars free_tvs                                 $
130     tcAddErrCtxtM (sigCtxt sig_msg sig_tyvars sig_theta sig_tau)  $
131
132     newDicts SignatureOrigin sig_theta          `thenNF_Tc` \ sig_dicts ->
133     tcSimplifyCheck 
134         (text "the type signature of an expression")
135         sig_tyvars
136         sig_dicts lie_arg                       `thenTc` \ (free_insts, inst_binds) ->
137
138     checkSigTyVars sig_tyvars free_tvs          `thenTc` \ zonked_sig_tyvars ->
139
140     let
141             -- This HsLet binds any Insts which came out of the simplification.
142             -- It's a bit out of place here, but using AbsBind involves inventing
143             -- a couple of new names which seems worse.
144         generalised_arg = TyLam zonked_sig_tyvars $
145                           DictLam (map instToId sig_dicts) $
146                           mkHsLet inst_binds $ 
147                           arg' 
148     in
149     returnTc ( generalised_arg, free_insts,
150                arg', sig_tau, lie_arg )
151   where
152     sig_msg = ptext SLIT("When checking an expression type signature")
153 \end{code}
154
155 %************************************************************************
156 %*                                                                      *
157 \subsection{The TAUT rules for variables}
158 %*                                                                      *
159 %************************************************************************
160
161 \begin{code}
162 tcMonoExpr :: RenamedHsExpr             -- Expession to type check
163            -> TcTauType                 -- Expected type (could be a type variable)
164            -> TcM (TcExpr, LIE)
165
166 tcMonoExpr (HsVar name) res_ty
167   = tcId name                   `thenNF_Tc` \ (expr', lie, id_ty) ->
168     unifyTauTy res_ty id_ty     `thenTc_`
169
170     -- Check that the result type doesn't have any nested for-alls.
171     -- For example, a "build" on its own is no good; it must be
172     -- applied to something.
173     checkTc (isTauTy id_ty)
174             (lurkingRank2Err name id_ty) `thenTc_`
175
176     returnTc (expr', lie)
177 \end{code}
178
179 \begin{code}
180 tcMonoExpr (HsIPVar name) res_ty
181   = newIPDict (IPOcc name) name res_ty          `thenNF_Tc` \ ip ->
182     returnNF_Tc (HsIPVar (instToId ip), unitLIE ip)
183 \end{code}
184
185 %************************************************************************
186 %*                                                                      *
187 \subsection{Other expression forms}
188 %*                                                                      *
189 %************************************************************************
190
191 \begin{code}
192 tcMonoExpr (HsLit lit)     res_ty = tcLit lit res_ty
193 tcMonoExpr (HsOverLit lit) res_ty = newOverloadedLit (LiteralOrigin lit) lit res_ty
194 tcMonoExpr (HsPar expr)    res_ty = tcMonoExpr expr res_ty
195
196 tcMonoExpr (NegApp expr neg_name) res_ty
197   = tcMonoExpr (HsApp (HsVar neg_name) expr) res_ty
198
199 tcMonoExpr (HsLam match) res_ty
200   = tcMatchLambda match res_ty          `thenTc` \ (match',lie) ->
201     returnTc (HsLam match', lie)
202
203 tcMonoExpr (HsApp e1 e2) res_ty = accum e1 [e2]
204   where
205     accum (HsApp e1 e2) args = accum e1 (e2:args)
206     accum fun args
207       = tcApp fun args res_ty   `thenTc` \ (fun', args', lie) ->
208         returnTc (foldl HsApp fun' args', lie)
209
210 -- equivalent to (op e1) e2:
211 tcMonoExpr (OpApp arg1 op fix arg2) res_ty
212   = tcApp op [arg1,arg2] res_ty `thenTc` \ (op', [arg1', arg2'], lie) ->
213     returnTc (OpApp arg1' op' fix arg2', lie)
214 \end{code}
215
216 Note that the operators in sections are expected to be binary, and
217 a type error will occur if they aren't.
218
219 \begin{code}
220 -- Left sections, equivalent to
221 --      \ x -> e op x,
222 -- or
223 --      \ x -> op e x,
224 -- or just
225 --      op e
226
227 tcMonoExpr in_expr@(SectionL arg op) res_ty
228   = tcApp op [arg] res_ty               `thenTc` \ (op', [arg'], lie) ->
229
230         -- Check that res_ty is a function type
231         -- Without this check we barf in the desugarer on
232         --      f op = (3 `op`)
233         -- because it tries to desugar to
234         --      f op = \r -> 3 op r
235         -- so (3 `op`) had better be a function!
236     tcAddErrCtxt (sectionLAppCtxt in_expr) $
237     unifyFunTy res_ty                   `thenTc_`
238
239     returnTc (SectionL arg' op', lie)
240
241 -- Right sections, equivalent to \ x -> x op expr, or
242 --      \ x -> op x expr
243
244 tcMonoExpr in_expr@(SectionR op expr) res_ty
245   = tcExpr_id op                `thenTc`    \ (op', lie1, op_ty) ->
246     tcAddErrCtxt (sectionRAppCtxt in_expr) $
247     split_fun_ty op_ty 2 {- two args -}                 `thenTc` \ ([arg1_ty, arg2_ty], op_res_ty) ->
248     tcMonoExpr expr arg2_ty                             `thenTc` \ (expr',lie2) ->
249     unifyTauTy res_ty (mkFunTy arg1_ty op_res_ty)       `thenTc_`
250     returnTc (SectionR op' expr', lie1 `plusLIE` lie2)
251 \end{code}
252
253 The interesting thing about @ccall@ is that it is just a template
254 which we instantiate by filling in details about the types of its
255 argument and result (ie minimal typechecking is performed).  So, the
256 basic story is that we allocate a load of type variables (to hold the
257 arg/result types); unify them with the args/result; and store them for
258 later use.
259
260 \begin{code}
261 tcMonoExpr e0@(HsCCall lbl args may_gc is_casm ignored_fake_result_ty) res_ty
262
263   = getDOptsTc                          `thenNF_Tc` \ dflags ->
264
265     checkTc (not (is_casm && dopt_HscLang dflags /= HscC)) 
266         (vcat [text "_casm_ is only supported when compiling via C (-fvia-C).",
267                text "Either compile with -fvia-C, or, better, rewrite your code",
268                text "to use the foreign function interface.  _casm_s are deprecated",
269                text "and support for them may one day disappear."])
270                                         `thenTc_`
271
272     -- Get the callable and returnable classes.
273     tcLookupClass cCallableClassName    `thenNF_Tc` \ cCallableClass ->
274     tcLookupClass cReturnableClassName  `thenNF_Tc` \ cReturnableClass ->
275     tcLookupTyCon ioTyConName           `thenNF_Tc` \ ioTyCon ->
276     let
277         new_arg_dict (arg, arg_ty)
278           = newDicts (CCallOrigin (_UNPK_ lbl) (Just arg))
279                      [mkClassPred cCallableClass [arg_ty]]      `thenNF_Tc` \ arg_dicts ->
280             returnNF_Tc arg_dicts       -- Actually a singleton bag
281
282         result_origin = CCallOrigin (_UNPK_ lbl) Nothing {- Not an arg -}
283     in
284
285         -- Arguments
286     let tv_idxs | null args  = []
287                 | otherwise  = [1..length args]
288     in
289     newTyVarTys (length tv_idxs) openTypeKind           `thenNF_Tc` \ arg_tys ->
290     tcMonoExprs args arg_tys                            `thenTc`    \ (args', args_lie) ->
291
292         -- The argument types can be unlifted or lifted; the result
293         -- type must, however, be lifted since it's an argument to the IO
294         -- type constructor.
295     newTyVarTy liftedTypeKind           `thenNF_Tc` \ result_ty ->
296     let
297         io_result_ty = mkTyConApp ioTyCon [result_ty]
298     in
299     unifyTauTy res_ty io_result_ty              `thenTc_`
300
301         -- Construct the extra insts, which encode the
302         -- constraints on the argument and result types.
303     mapNF_Tc new_arg_dict (zipEqual "tcMonoExpr:CCall" args arg_tys)    `thenNF_Tc` \ ccarg_dicts_s ->
304     newDicts result_origin [mkClassPred cReturnableClass [result_ty]]   `thenNF_Tc` \ ccres_dict ->
305     returnTc (HsCCall lbl args' may_gc is_casm io_result_ty,
306               mkLIE (ccres_dict ++ concat ccarg_dicts_s) `plusLIE` args_lie)
307 \end{code}
308
309 \begin{code}
310 tcMonoExpr (HsSCC lbl expr) res_ty
311   = tcMonoExpr expr res_ty              `thenTc` \ (expr', lie) ->
312     returnTc (HsSCC lbl expr', lie)
313
314 tcMonoExpr (HsLet binds expr) res_ty
315   = tcBindsAndThen
316         combiner
317         binds                   -- Bindings to check
318         tc_expr         `thenTc` \ (expr', lie) ->
319     returnTc (expr', lie)
320   where
321     tc_expr = tcMonoExpr expr res_ty `thenTc` \ (expr', lie) ->
322               returnTc (expr', lie)
323     combiner is_rec bind expr = HsLet (mkMonoBind bind [] is_rec) expr
324
325 tcMonoExpr in_expr@(HsCase scrut matches src_loc) res_ty
326   = tcAddSrcLoc src_loc                 $
327     tcAddErrCtxt (caseCtxt in_expr)     $
328
329         -- Typecheck the case alternatives first.
330         -- The case patterns tend to give good type info to use
331         -- when typechecking the scrutinee.  For example
332         --      case (map f) of
333         --        (x:xs) -> ...
334         -- will report that map is applied to too few arguments
335         --
336         -- Not only that, but it's better to check the matches on their
337         -- own, so that we get the expected results for scoped type variables.
338         --      f x = case x of
339         --              (p::a, q::b) -> (q,p)
340         -- The above should work: the match (p,q) -> (q,p) is polymorphic as
341         -- claimed by the pattern signatures.  But if we typechecked the
342         -- match with x in scope and x's type as the expected type, we'd be hosed.
343
344     tcMatchesCase matches res_ty        `thenTc`    \ (scrut_ty, matches', lie2) ->
345
346     tcAddErrCtxt (caseScrutCtxt scrut)  (
347       tcMonoExpr scrut scrut_ty
348     )                                   `thenTc`    \ (scrut',lie1) ->
349
350     returnTc (HsCase scrut' matches' src_loc, plusLIE lie1 lie2)
351
352 tcMonoExpr (HsIf pred b1 b2 src_loc) res_ty
353   = tcAddSrcLoc src_loc $
354     tcAddErrCtxt (predCtxt pred) (
355     tcMonoExpr pred boolTy      )       `thenTc`    \ (pred',lie1) ->
356
357     tcMonoExpr b1 res_ty                `thenTc`    \ (b1',lie2) ->
358     tcMonoExpr b2 res_ty                `thenTc`    \ (b2',lie3) ->
359     returnTc (HsIf pred' b1' b2' src_loc, plusLIE lie1 (plusLIE lie2 lie3))
360 \end{code}
361
362 \begin{code}
363 tcMonoExpr expr@(HsDo do_or_lc stmts src_loc) res_ty
364   = tcDoStmts do_or_lc stmts src_loc res_ty
365 \end{code}
366
367 \begin{code}
368 tcMonoExpr in_expr@(ExplicitList _ exprs) res_ty        -- Non-empty list
369   = unifyListTy res_ty                        `thenTc` \ elt_ty ->  
370     mapAndUnzipTc (tc_elt elt_ty) exprs       `thenTc` \ (exprs', lies) ->
371     returnTc (ExplicitList elt_ty exprs', plusLIEs lies)
372   where
373     tc_elt elt_ty expr
374       = tcAddErrCtxt (listCtxt expr) $
375         tcMonoExpr expr elt_ty
376
377 tcMonoExpr (ExplicitTuple exprs boxity) res_ty
378   = unifyTupleTy boxity (length exprs) res_ty   `thenTc` \ arg_tys ->
379     mapAndUnzipTc (\ (expr, arg_ty) -> tcMonoExpr expr arg_ty)
380                (exprs `zip` arg_tys) -- we know they're of equal length.
381                                                 `thenTc` \ (exprs', lies) ->
382     returnTc (ExplicitTuple exprs' boxity, plusLIEs lies)
383
384 tcMonoExpr expr@(RecordCon con_name rbinds) res_ty
385   = tcAddErrCtxt (recordConCtxt expr)           $
386     tcId con_name                       `thenNF_Tc` \ (con_expr, con_lie, con_tau) ->
387     let
388         (_, record_ty)   = tcSplitFunTys con_tau
389         (tycon, ty_args) = tcSplitTyConApp record_ty
390     in
391     ASSERT( isAlgTyCon tycon )
392     unifyTauTy res_ty record_ty          `thenTc_`
393
394         -- Check that the record bindings match the constructor
395         -- con_name is syntactically constrained to be a data constructor
396     tcLookupDataCon con_name    `thenTc` \ data_con ->
397     let
398         bad_fields = badFields rbinds data_con
399     in
400     if not (null bad_fields) then
401         mapNF_Tc (addErrTc . badFieldCon con_name) bad_fields   `thenNF_Tc_`
402         failTc  -- Fail now, because tcRecordBinds will crash on a bad field
403     else
404
405         -- Typecheck the record bindings
406     tcRecordBinds tycon ty_args rbinds          `thenTc` \ (rbinds', rbinds_lie) ->
407     
408     let
409       (missing_s_fields, missing_fields) = missingFields rbinds data_con
410     in
411     checkTcM (null missing_s_fields)
412         (mapNF_Tc (addErrTc . missingStrictFieldCon con_name) missing_s_fields `thenNF_Tc_`
413          returnNF_Tc ())  `thenNF_Tc_`
414     doptsTc Opt_WarnMissingFields `thenNF_Tc` \ warn ->
415     checkTcM (not (warn && not (null missing_fields)))
416         (mapNF_Tc ((warnTc True) . missingFieldCon con_name) missing_fields `thenNF_Tc_`
417          returnNF_Tc ())  `thenNF_Tc_`
418
419     returnTc (RecordConOut data_con con_expr rbinds', con_lie `plusLIE` rbinds_lie)
420
421 -- The main complication with RecordUpd is that we need to explicitly
422 -- handle the *non-updated* fields.  Consider:
423 --
424 --      data T a b = MkT1 { fa :: a, fb :: b }
425 --                 | MkT2 { fa :: a, fc :: Int -> Int }
426 --                 | MkT3 { fd :: a }
427 --      
428 --      upd :: T a b -> c -> T a c
429 --      upd t x = t { fb = x}
430 --
431 -- The type signature on upd is correct (i.e. the result should not be (T a b))
432 -- because upd should be equivalent to:
433 --
434 --      upd t x = case t of 
435 --                      MkT1 p q -> MkT1 p x
436 --                      MkT2 a b -> MkT2 p b
437 --                      MkT3 d   -> error ...
438 --
439 -- So we need to give a completely fresh type to the result record,
440 -- and then constrain it by the fields that are *not* updated ("p" above).
441 --
442 -- Note that because MkT3 doesn't contain all the fields being updated,
443 -- its RHS is simply an error, so it doesn't impose any type constraints
444 --
445 -- All this is done in STEP 4 below.
446
447 tcMonoExpr expr@(RecordUpd record_expr rbinds) res_ty
448   = tcAddErrCtxt (recordUpdCtxt expr)           $
449
450         -- STEP 0
451         -- Check that the field names are really field names
452     ASSERT( not (null rbinds) )
453     let 
454         field_names = [field_name | (field_name, _, _) <- rbinds]
455     in
456     mapNF_Tc tcLookupGlobal_maybe field_names           `thenNF_Tc` \ maybe_sel_ids ->
457     let
458         bad_guys = [ addErrTc (notSelector field_name) 
459                    | (field_name, maybe_sel_id) <- field_names `zip` maybe_sel_ids,
460                       case maybe_sel_id of
461                         Just (AnId sel_id) -> not (isRecordSelector sel_id)
462                         other              -> True
463                    ]
464     in
465     checkTcM (null bad_guys) (listNF_Tc bad_guys `thenNF_Tc_` failTc)   `thenTc_`
466     
467         -- STEP 1
468         -- Figure out the tycon and data cons from the first field name
469     let
470                 -- It's OK to use the non-tc splitters here (for a selector)
471         (Just (AnId sel_id) : _)    = maybe_sel_ids
472         (_, _, tau)                 = tcSplitSigmaTy (idType sel_id)    -- Selectors can be overloaded
473                                                                         -- when the data type has a context
474         data_ty                     = tcFunArgTy tau                    -- Must succeed since sel_id is a selector
475         tycon                       = tcTyConAppTyCon data_ty
476         data_cons                   = tyConDataCons tycon
477         (con_tyvars, _, _, _, _, _) = dataConSig (head data_cons)
478     in
479     tcInstTyVars con_tyvars                     `thenNF_Tc` \ (_, result_inst_tys, _) ->
480
481         -- STEP 2
482         -- Check that at least one constructor has all the named fields
483         -- i.e. has an empty set of bad fields returned by badFields
484     checkTc (any (null . badFields rbinds) data_cons)
485             (badFieldsUpd rbinds)               `thenTc_`
486
487         -- STEP 3
488         -- Typecheck the update bindings.
489         -- (Do this after checking for bad fields in case there's a field that
490         --  doesn't match the constructor.)
491     let
492         result_record_ty = mkTyConApp tycon result_inst_tys
493     in
494     unifyTauTy res_ty result_record_ty          `thenTc_`
495     tcRecordBinds tycon result_inst_tys rbinds  `thenTc` \ (rbinds', rbinds_lie) ->
496
497         -- STEP 4
498         -- Use the un-updated fields to find a vector of booleans saying
499         -- which type arguments must be the same in updatee and result.
500         --
501         -- WARNING: this code assumes that all data_cons in a common tycon
502         -- have FieldLabels abstracted over the same tyvars.
503     let
504         upd_field_lbls      = [recordSelectorFieldLabel sel_id | (sel_id, _, _) <- rbinds']
505         con_field_lbls_s    = map dataConFieldLabels data_cons
506
507                 -- A constructor is only relevant to this process if
508                 -- it contains all the fields that are being updated
509         relevant_field_lbls_s      = filter is_relevant con_field_lbls_s
510         is_relevant con_field_lbls = all (`elem` con_field_lbls) upd_field_lbls
511
512         non_upd_field_lbls  = concat relevant_field_lbls_s `minusList` upd_field_lbls
513         common_tyvars       = tyVarsOfTypes (map fieldLabelType non_upd_field_lbls)
514
515         mk_inst_ty (tyvar, result_inst_ty) 
516           | tyvar `elemVarSet` common_tyvars = returnNF_Tc result_inst_ty       -- Same as result type
517           | otherwise                               = newTyVarTy liftedTypeKind -- Fresh type
518     in
519     mapNF_Tc mk_inst_ty (zip con_tyvars result_inst_tys)        `thenNF_Tc` \ inst_tys ->
520
521         -- STEP 5
522         -- Typecheck the expression to be updated
523     let
524         record_ty = mkTyConApp tycon inst_tys
525     in
526     tcMonoExpr record_expr record_ty                    `thenTc`    \ (record_expr', record_lie) ->
527
528         -- STEP 6
529         -- Figure out the LIE we need.  We have to generate some 
530         -- dictionaries for the data type context, since we are going to
531         -- do some construction.
532         --
533         -- What dictionaries do we need?  For the moment we assume that all
534         -- data constructors have the same context, and grab it from the first
535         -- constructor.  If they have varying contexts then we'd have to 
536         -- union the ones that could participate in the update.
537     let
538         (tyvars, theta, _, _, _, _) = dataConSig (head data_cons)
539         inst_env = mkTopTyVarSubst tyvars result_inst_tys
540         theta'   = substTheta inst_env theta
541     in
542     newDicts RecordUpdOrigin theta'     `thenNF_Tc` \ dicts ->
543
544         -- Phew!
545     returnTc (RecordUpdOut record_expr' record_ty result_record_ty (map instToId dicts) rbinds', 
546               mkLIE dicts `plusLIE` record_lie `plusLIE` rbinds_lie)
547
548 tcMonoExpr (ArithSeqIn seq@(From expr)) res_ty
549   = unifyListTy res_ty                          `thenTc` \ elt_ty ->  
550     tcMonoExpr expr elt_ty                      `thenTc` \ (expr', lie1) ->
551
552     tcLookupGlobalId enumFromName               `thenNF_Tc` \ sel_id ->
553     newMethod (ArithSeqOrigin seq)
554               sel_id [elt_ty]                   `thenNF_Tc` \ enum_from ->
555
556     returnTc (ArithSeqOut (HsVar (instToId enum_from)) (From expr'),
557               lie1 `plusLIE` unitLIE enum_from)
558
559 tcMonoExpr in_expr@(ArithSeqIn seq@(FromThen expr1 expr2)) res_ty
560   = tcAddErrCtxt (arithSeqCtxt in_expr) $ 
561     unifyListTy  res_ty                                 `thenTc`    \ elt_ty ->  
562     tcMonoExpr expr1 elt_ty                             `thenTc`    \ (expr1',lie1) ->
563     tcMonoExpr expr2 elt_ty                             `thenTc`    \ (expr2',lie2) ->
564     tcLookupGlobalId enumFromThenName                   `thenNF_Tc` \ sel_id ->
565     newMethod (ArithSeqOrigin seq) sel_id [elt_ty]      `thenNF_Tc` \ enum_from_then ->
566
567     returnTc (ArithSeqOut (HsVar (instToId enum_from_then))
568                           (FromThen expr1' expr2'),
569               lie1 `plusLIE` lie2 `plusLIE` unitLIE enum_from_then)
570
571 tcMonoExpr in_expr@(ArithSeqIn seq@(FromTo expr1 expr2)) res_ty
572   = tcAddErrCtxt (arithSeqCtxt in_expr) $
573     unifyListTy  res_ty                                 `thenTc`    \ elt_ty ->  
574     tcMonoExpr expr1 elt_ty                             `thenTc`    \ (expr1',lie1) ->
575     tcMonoExpr expr2 elt_ty                             `thenTc`    \ (expr2',lie2) ->
576     tcLookupGlobalId enumFromToName                     `thenNF_Tc` \ sel_id ->
577     newMethod (ArithSeqOrigin seq) sel_id [elt_ty]      `thenNF_Tc` \ enum_from_to ->
578
579     returnTc (ArithSeqOut (HsVar (instToId enum_from_to))
580                           (FromTo expr1' expr2'),
581               lie1 `plusLIE` lie2 `plusLIE` unitLIE enum_from_to)
582
583 tcMonoExpr in_expr@(ArithSeqIn seq@(FromThenTo expr1 expr2 expr3)) res_ty
584   = tcAddErrCtxt  (arithSeqCtxt in_expr) $
585     unifyListTy  res_ty                                 `thenTc`    \ elt_ty ->  
586     tcMonoExpr expr1 elt_ty                             `thenTc`    \ (expr1',lie1) ->
587     tcMonoExpr expr2 elt_ty                             `thenTc`    \ (expr2',lie2) ->
588     tcMonoExpr expr3 elt_ty                             `thenTc`    \ (expr3',lie3) ->
589     tcLookupGlobalId enumFromThenToName                 `thenNF_Tc` \ sel_id ->
590     newMethod (ArithSeqOrigin seq) sel_id [elt_ty]      `thenNF_Tc` \ eft ->
591
592     returnTc (ArithSeqOut (HsVar (instToId eft))
593                           (FromThenTo expr1' expr2' expr3'),
594               lie1 `plusLIE` lie2 `plusLIE` lie3 `plusLIE` unitLIE eft)
595 \end{code}
596
597 %************************************************************************
598 %*                                                                      *
599 \subsection{Expressions type signatures}
600 %*                                                                      *
601 %************************************************************************
602
603 \begin{code}
604 tcMonoExpr in_expr@(ExprWithTySig expr poly_ty) res_ty
605  = tcHsSigType ExprSigCtxt poly_ty      `thenTc` \ sig_tc_ty ->
606
607    tcAddErrCtxt (exprSigCtxt in_expr)   $
608    if not (isQualifiedTy sig_tc_ty) then
609         -- Easy case
610         unifyTauTy sig_tc_ty res_ty     `thenTc_`
611         tcMonoExpr expr sig_tc_ty
612
613    else -- Signature is polymorphic
614         tcPolyExpr expr sig_tc_ty               `thenTc` \ (_, _, expr, expr_ty, lie) ->
615
616             -- Now match the signature type with res_ty.
617             -- We must not do this earlier, because res_ty might well
618             -- mention variables free in the environment, and we'd get
619             -- bogus complaints about not being able to for-all the
620             -- sig_tyvars
621         unifyTauTy res_ty expr_ty                       `thenTc_`
622
623             -- If everything is ok, return the stuff unchanged, except for
624             -- the effect of any substutions etc.  We simply discard the
625             -- result of the tcSimplifyCheck (inside tcPolyExpr), except for any default
626             -- resolution it may have done, which is recorded in the
627             -- substitution.
628         returnTc (expr, lie)
629 \end{code}
630
631 Implicit Parameter bindings.
632
633 \begin{code}
634 tcMonoExpr (HsWith expr binds) res_ty
635   = tcMonoExpr expr res_ty                      `thenTc` \ (expr', expr_lie) ->
636     mapAndUnzipTc tcIPBind binds                `thenTc` \ (pairs, bind_lies) ->
637
638         -- If the binding binds ?x = E, we  must now 
639         -- discharge any ?x constraints in expr_lie
640     tcSimplifyIPs (map fst pairs) expr_lie      `thenTc` \ (expr_lie', dict_binds) ->
641     let
642         binds' = [(instToId ip, rhs) | (ip,rhs) <- pairs]
643         expr'' = HsLet (mkMonoBind dict_binds [] Recursive) expr'
644     in
645     returnTc (HsWith expr'' binds', expr_lie' `plusLIE` plusLIEs bind_lies)
646
647 tcIPBind (name, expr)
648   = newTyVarTy openTypeKind             `thenTc` \ ty ->
649     tcGetSrcLoc                         `thenTc` \ loc ->
650     newIPDict (IPBind name) name ty     `thenNF_Tc` \ ip ->
651     tcMonoExpr expr ty                  `thenTc` \ (expr', lie) ->
652     returnTc ((ip, expr'), lie)
653 \end{code}
654
655 %************************************************************************
656 %*                                                                      *
657 \subsection{@tcApp@ typchecks an application}
658 %*                                                                      *
659 %************************************************************************
660
661 \begin{code}
662
663 tcApp :: RenamedHsExpr -> [RenamedHsExpr]       -- Function and args
664       -> TcType                                 -- Expected result type of application
665       -> TcM (TcExpr, [TcExpr],         -- Translated fun and args
666                 LIE)
667
668 tcApp fun args res_ty
669   =     -- First type-check the function
670     tcExpr_id fun                               `thenTc` \ (fun', lie_fun, fun_ty) ->
671
672     tcAddErrCtxt (wrongArgsCtxt "too many" fun args) (
673         split_fun_ty fun_ty (length args)
674     )                                           `thenTc` \ (expected_arg_tys, actual_result_ty) ->
675
676         -- Unify with expected result before type-checking the args
677         -- This is when we might detect a too-few args situation
678     tcAddErrCtxtM (checkArgsCtxt fun args res_ty actual_result_ty) (
679        unifyTauTy res_ty actual_result_ty
680     )                                                   `thenTc_`
681
682         -- Now typecheck the args
683     mapAndUnzipTc (tcArg fun)
684           (zip3 args expected_arg_tys [1..])    `thenTc` \ (args', lie_args_s) ->
685
686     -- Check that the result type doesn't have any nested for-alls.
687     -- For example, a "build" on its own is no good; it must be applied to something.
688     checkTc (isTauTy actual_result_ty)
689             (lurkingRank2Err fun actual_result_ty)      `thenTc_`
690
691     returnTc (fun', args', lie_fun `plusLIE` plusLIEs lie_args_s)
692
693
694 -- If an error happens we try to figure out whether the
695 -- function has been given too many or too few arguments,
696 -- and say so
697 checkArgsCtxt fun args expected_res_ty actual_res_ty tidy_env
698   = zonkTcType expected_res_ty    `thenNF_Tc` \ exp_ty' ->
699     zonkTcType actual_res_ty      `thenNF_Tc` \ act_ty' ->
700     let
701       (env1, exp_ty'') = tidyOpenType tidy_env exp_ty'
702       (env2, act_ty'') = tidyOpenType env1     act_ty'
703       (exp_args, _)    = tcSplitFunTys exp_ty''
704       (act_args, _)    = tcSplitFunTys act_ty''
705
706       len_act_args     = length act_args
707       len_exp_args     = length exp_args
708
709       message | len_exp_args < len_act_args = wrongArgsCtxt "too few" fun args
710               | len_exp_args > len_act_args = wrongArgsCtxt "too many" fun args
711               | otherwise                   = appCtxt fun args
712     in
713     returnNF_Tc (env2, message)
714
715
716 split_fun_ty :: TcType          -- The type of the function
717              -> Int                     -- Number of arguments
718              -> TcM ([TcType],  -- Function argument types
719                        TcType)  -- Function result types
720
721 split_fun_ty fun_ty 0 
722   = returnTc ([], fun_ty)
723
724 split_fun_ty fun_ty n
725   =     -- Expect the function to have type A->B
726     unifyFunTy fun_ty           `thenTc` \ (arg_ty, res_ty) ->
727     split_fun_ty res_ty (n-1)   `thenTc` \ (arg_tys, final_res_ty) ->
728     returnTc (arg_ty:arg_tys, final_res_ty)
729 \end{code}
730
731 \begin{code}
732 tcArg :: RenamedHsExpr                  -- The function (for error messages)
733       -> (RenamedHsExpr, TcType, Int)   -- Actual argument and expected arg type
734       -> TcM (TcExpr, LIE)      -- Resulting argument and LIE
735
736 tcArg the_fun (arg, expected_arg_ty, arg_no)
737   = tcAddErrCtxt (funAppCtxt the_fun arg arg_no) $
738     tcExpr arg expected_arg_ty
739 \end{code}
740
741
742 %************************************************************************
743 %*                                                                      *
744 \subsection{@tcId@ typchecks an identifier occurrence}
745 %*                                                                      *
746 %************************************************************************
747
748 \begin{code}
749 tcId :: Name -> NF_TcM (TcExpr, LIE, TcType)
750 tcId name       -- Look up the Id and instantiate its type
751   = tcLookupId name                     `thenNF_Tc` \ id ->
752     tcInstId id
753 \end{code}
754
755 Typecheck expression which in most cases will be an Id.
756
757 \begin{code}
758 tcExpr_id :: RenamedHsExpr -> TcM (TcExpr, LIE, TcType)
759 tcExpr_id (HsVar name) = tcId name
760 tcExpr_id expr         = newTyVarTy openTypeKind        `thenNF_Tc` \ id_ty ->
761                          tcMonoExpr expr id_ty  `thenTc`    \ (expr', lie_id) ->
762                          returnTc (expr', lie_id, id_ty) 
763 \end{code}
764
765
766 %************************************************************************
767 %*                                                                      *
768 \subsection{@tcDoStmts@ typechecks a {\em list} of do statements}
769 %*                                                                      *
770 %************************************************************************
771
772 \begin{code}
773 tcDoStmts do_or_lc stmts src_loc res_ty
774   =     -- get the Monad and MonadZero classes
775         -- create type consisting of a fresh monad tyvar
776     ASSERT( not (null stmts) )
777     tcAddSrcLoc src_loc $
778
779         -- If it's a comprehension we're dealing with, 
780         -- force it to be a list comprehension.
781         -- (as of Haskell 98, monad comprehensions are no more.)
782     (case do_or_lc of
783        ListComp -> unifyListTy res_ty                   `thenTc` \ elt_ty ->
784                    returnNF_Tc (mkTyConTy listTyCon, (mkListTy, elt_ty))
785
786        _        -> newTyVarTy (mkArrowKind liftedTypeKind liftedTypeKind)       `thenNF_Tc` \ m_ty ->
787                    newTyVarTy liftedTypeKind                                    `thenNF_Tc` \ elt_ty ->
788                    unifyTauTy res_ty (mkAppTy m_ty elt_ty)                      `thenTc_`
789                    returnNF_Tc (m_ty, (mkAppTy m_ty, elt_ty))
790     )                                                   `thenNF_Tc` \ (tc_ty, m_ty) ->
791
792     tcStmts (DoCtxt do_or_lc) m_ty stmts                `thenTc`   \ (stmts', stmts_lie) ->
793
794         -- Build the then and zero methods in case we need them
795         -- It's important that "then" and "return" appear just once in the final LIE,
796         -- not only for typechecker efficiency, but also because otherwise during
797         -- simplification we end up with silly stuff like
798         --      then = case d of (t,r) -> t
799         --      then = then
800         -- where the second "then" sees that it already exists in the "available" stuff.
801         --
802     tcLookupGlobalId returnMName                `thenNF_Tc` \ return_sel_id ->
803     tcLookupGlobalId thenMName                  `thenNF_Tc` \ then_sel_id ->
804     tcLookupGlobalId failMName                  `thenNF_Tc` \ fail_sel_id ->
805     newMethod DoOrigin return_sel_id [tc_ty]    `thenNF_Tc` \ return_inst ->
806     newMethod DoOrigin then_sel_id   [tc_ty]    `thenNF_Tc` \ then_inst ->
807     newMethod DoOrigin fail_sel_id   [tc_ty]    `thenNF_Tc` \ fail_inst ->
808     let
809         monad_lie = mkLIE [return_inst, then_inst, fail_inst]
810     in
811     returnTc (HsDoOut do_or_lc stmts'
812                       (instToId return_inst) (instToId then_inst) (instToId fail_inst)
813                       res_ty src_loc,
814               stmts_lie `plusLIE` monad_lie)
815 \end{code}
816
817
818 %************************************************************************
819 %*                                                                      *
820 \subsection{Record bindings}
821 %*                                                                      *
822 %************************************************************************
823
824 Game plan for record bindings
825 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
826 1. Find the TyCon for the bindings, from the first field label.
827
828 2. Instantiate its tyvars and unify (T a1 .. an) with expected_ty.
829
830 For each binding field = value
831
832 3. Instantiate the field type (from the field label) using the type
833    envt from step 2.
834
835 4  Type check the value using tcArg, passing the field type as 
836    the expected argument type.
837
838 This extends OK when the field types are universally quantified.
839
840         
841 \begin{code}
842 tcRecordBinds
843         :: TyCon                -- Type constructor for the record
844         -> [TcType]             -- Args of this type constructor
845         -> RenamedRecordBinds
846         -> TcM (TcRecordBinds, LIE)
847
848 tcRecordBinds tycon ty_args rbinds
849   = mapAndUnzipTc do_bind rbinds        `thenTc` \ (rbinds', lies) ->
850     returnTc (rbinds', plusLIEs lies)
851   where
852     tenv = mkTopTyVarSubst (tyConTyVars tycon) ty_args
853
854     do_bind (field_lbl_name, rhs, pun_flag)
855       = tcLookupGlobalId field_lbl_name         `thenNF_Tc` \ sel_id ->
856         let
857             field_lbl = recordSelectorFieldLabel sel_id
858             field_ty  = substTy tenv (fieldLabelType field_lbl)
859         in
860         ASSERT( isRecordSelector sel_id )
861                 -- This lookup and assertion will surely succeed, because
862                 -- we check that the fields are indeed record selectors
863                 -- before calling tcRecordBinds
864         ASSERT2( fieldLabelTyCon field_lbl == tycon, ppr field_lbl )
865                 -- The caller of tcRecordBinds has already checked
866                 -- that all the fields come from the same type
867
868         tcPolyExpr rhs field_ty         `thenTc` \ (rhs', lie, _, _, _) ->
869
870         returnTc ((sel_id, rhs', pun_flag), lie)
871
872 badFields rbinds data_con
873   = [field_name | (field_name, _, _) <- rbinds,
874                   not (field_name `elem` field_names)
875     ]
876   where
877     field_names = map fieldLabelName (dataConFieldLabels data_con)
878
879 missingFields rbinds data_con
880   | null field_labels = ([], [])        -- Not declared as a record;
881                                         -- But C{} is still valid
882   | otherwise   
883   = (missing_strict_fields, other_missing_fields)
884   where
885     missing_strict_fields
886         = [ fl | (fl, str) <- field_info,
887                  isMarkedStrict str,
888                  not (fieldLabelName fl `elem` field_names_used)
889           ]
890     other_missing_fields
891         = [ fl | (fl, str) <- field_info,
892                  not (isMarkedStrict str),
893                  not (fieldLabelName fl `elem` field_names_used)
894           ]
895
896     field_names_used = [ field_name | (field_name, _, _) <- rbinds ]
897     field_labels     = dataConFieldLabels data_con
898
899     field_info = zipEqual "missingFields"
900                           field_labels
901                           (dropList ex_theta (dataConStrictMarks data_con))
902         -- The 'drop' is because dataConStrictMarks
903         -- includes the existential dictionaries
904     (_, _, _, ex_theta, _, _) = dataConSig data_con
905 \end{code}
906
907 %************************************************************************
908 %*                                                                      *
909 \subsection{@tcMonoExprs@ typechecks a {\em list} of expressions}
910 %*                                                                      *
911 %************************************************************************
912
913 \begin{code}
914 tcMonoExprs :: [RenamedHsExpr] -> [TcType] -> TcM ([TcExpr], LIE)
915
916 tcMonoExprs [] [] = returnTc ([], emptyLIE)
917 tcMonoExprs (expr:exprs) (ty:tys)
918  = tcMonoExpr  expr  ty         `thenTc` \ (expr',  lie1) ->
919    tcMonoExprs exprs tys                `thenTc` \ (exprs', lie2) ->
920    returnTc (expr':exprs', lie1 `plusLIE` lie2)
921 \end{code}
922
923
924 %************************************************************************
925 %*                                                                      *
926 \subsection{Literals}
927 %*                                                                      *
928 %************************************************************************
929
930 Overloaded literals.
931
932 \begin{code}
933 tcLit :: HsLit -> TcType -> TcM (TcExpr, LIE)
934 tcLit (HsLitLit s _) res_ty
935   = tcLookupClass cCallableClassName                    `thenNF_Tc` \ cCallableClass ->
936     newDicts (LitLitOrigin (_UNPK_ s))
937              [mkClassPred cCallableClass [res_ty]]      `thenNF_Tc` \ dicts ->
938     returnTc (HsLit (HsLitLit s res_ty), mkLIE dicts)
939
940 tcLit lit res_ty 
941   = unifyTauTy res_ty (simpleHsLitTy lit)               `thenTc_`
942     returnTc (HsLit lit, emptyLIE)
943 \end{code}
944
945
946 %************************************************************************
947 %*                                                                      *
948 \subsection{Errors and contexts}
949 %*                                                                      *
950 %************************************************************************
951
952 Mini-utils:
953
954 Boring and alphabetical:
955 \begin{code}
956 arithSeqCtxt expr
957   = hang (ptext SLIT("In an arithmetic sequence:")) 4 (ppr expr)
958
959 caseCtxt expr
960   = hang (ptext SLIT("In the case expression:")) 4 (ppr expr)
961
962 caseScrutCtxt expr
963   = hang (ptext SLIT("In the scrutinee of a case expression:")) 4 (ppr expr)
964
965 exprSigCtxt expr
966   = hang (ptext SLIT("In an expression with a type signature:"))
967          4 (ppr expr)
968
969 listCtxt expr
970   = hang (ptext SLIT("In the list element:")) 4 (ppr expr)
971
972 predCtxt expr
973   = hang (ptext SLIT("In the predicate expression:")) 4 (ppr expr)
974
975 sectionRAppCtxt expr
976   = hang (ptext SLIT("In the right section:")) 4 (ppr expr)
977
978 sectionLAppCtxt expr
979   = hang (ptext SLIT("In the left section:")) 4 (ppr expr)
980
981 funAppCtxt fun arg arg_no
982   = hang (hsep [ ptext SLIT("In the"), speakNth arg_no, ptext SLIT("argument of"), 
983                     quotes (ppr fun) <> text ", namely"])
984          4 (quotes (ppr arg))
985
986 wrongArgsCtxt too_many_or_few fun args
987   = hang (ptext SLIT("Probable cause:") <+> quotes (ppr fun)
988                     <+> ptext SLIT("is applied to") <+> text too_many_or_few 
989                     <+> ptext SLIT("arguments in the call"))
990          4 (parens (ppr the_app))
991   where
992     the_app = foldl HsApp fun args      -- Used in error messages
993
994 appCtxt fun args
995   = ptext SLIT("In the application") <+> quotes (ppr the_app)
996   where
997     the_app = foldl HsApp fun args      -- Used in error messages
998
999 lurkingRank2Err fun fun_ty
1000   = hang (hsep [ptext SLIT("Illegal use of"), quotes (ppr fun)])
1001          4 (vcat [ptext SLIT("It is applied to too few arguments"),  
1002                   ptext SLIT("so that the result type has for-alls in it:") <+> ppr fun_ty])
1003
1004 badFieldsUpd rbinds
1005   = hang (ptext SLIT("No constructor has all these fields:"))
1006          4 (pprQuotedList fields)
1007   where
1008     fields = [field | (field, _, _) <- rbinds]
1009
1010 recordUpdCtxt expr = ptext SLIT("In the record update:") <+> ppr expr
1011 recordConCtxt expr = ptext SLIT("In the record construction:") <+> ppr expr
1012
1013 notSelector field
1014   = hsep [quotes (ppr field), ptext SLIT("is not a record selector")]
1015
1016 missingStrictFieldCon :: Name -> FieldLabel -> SDoc
1017 missingStrictFieldCon con field
1018   = hsep [ptext SLIT("Constructor") <+> quotes (ppr con),
1019           ptext SLIT("does not have the required strict field"), quotes (ppr field)]
1020
1021 missingFieldCon :: Name -> FieldLabel -> SDoc
1022 missingFieldCon con field
1023   = hsep [ptext SLIT("Field") <+> quotes (ppr field),
1024           ptext SLIT("is not initialised")]
1025 \end{code}