Fix Trac #2713: refactor and tidy up renaming of fixity decls
[ghc-hetmet.git] / compiler / typecheck / TcDeriv.lhs
index 03638b1..44ea1fc 100644 (file)
@@ -74,13 +74,16 @@ data DerivSpec  = DS { ds_loc     :: SrcSpan
                     , ds_theta   :: ThetaType
                     , ds_cls     :: Class
                     , ds_tys     :: [Type]
+                    , ds_tc      :: TyCon
                     , ds_newtype :: Bool }
        -- This spec implies a dfun declaration of the form
        --       df :: forall tvs. theta => C tys
        -- The Name is the name for the DFun we'll build
        -- The tyvars bind all the variables in the theta
-       -- For family indexes, the tycon is the *family* tycon
-       --              (not the representation tycon)
+       -- For family indexes, the tycon in 
+       --       in ds_tys is the *family* tycon
+       --       in ds_tc  is the *representation* tycon
+       -- For non-family tycons, both are the same
 
        -- ds_newtype = True  <=> Newtype deriving
        --              False <=> Vanilla deriving
@@ -262,29 +265,29 @@ when the dict is constructed in TcInstDcls.tcInstDecl2
 tcDeriving  :: [LTyClDecl Name]  -- All type constructors
             -> [LInstDecl Name]  -- All instance declarations
             -> [LDerivDecl Name] -- All stand-alone deriving declarations
-           -> TcM ([InstInfo],         -- The generated "instance decls"
+           -> TcM ([InstInfo Name],    -- The generated "instance decls"
                    HsValBinds Name)    -- Extra generated top-level bindings
 
 tcDeriving tycl_decls inst_decls deriv_decls
   = recoverM (return ([], emptyValBindsOut)) $
     do {       -- Fish the "deriving"-related information out of the TcEnv
                -- And make the necessary "equations".
-       ; early_specs <- makeDerivSpecs tycl_decls inst_decls deriv_decls
+         is_boot <- tcIsHsBoot
+       ; traceTc (text "tcDeriving" <+> ppr is_boot)
+       ; early_specs <- makeDerivSpecs is_boot tycl_decls inst_decls deriv_decls
 
        ; overlap_flag <- getOverlapFlag
        ; let (infer_specs, given_specs) = splitEithers early_specs
-       ; (insts1, aux_binds1) <- mapAndUnzipM (genInst overlap_flag) given_specs
+       ; insts1 <- mapM (genInst overlap_flag) given_specs
 
-       ; final_specs <- extendLocalInstEnv (map iSpec insts1) $
+       ; final_specs <- extendLocalInstEnv (map (iSpec . fst) insts1) $
                         inferInstanceContexts overlap_flag infer_specs
 
-       ; (insts2, aux_binds2) <- mapAndUnzipM (genInst overlap_flag) final_specs
+       ; insts2 <- mapM (genInst overlap_flag) final_specs
 
-       ; is_boot <- tcIsHsBoot
-       ; rn_binds <- makeAuxBinds is_boot tycl_decls
-                                  (concat aux_binds1 ++ concat aux_binds2)
-
-       ; let inst_info = insts1 ++ insts2
+                -- Generate the generic to/from functions from each type declaration
+       ; gen_binds <- mkGenericBinds is_boot
+       ; (inst_info, rn_binds) <- renameDeriv is_boot gen_binds (insts1 ++ insts2)
 
        ; dflags <- getDOpts
        ; liftIO (dumpIfSet_dyn dflags Opt_D_dump_deriv "Derived instances"
@@ -292,49 +295,77 @@ tcDeriving tycl_decls inst_decls deriv_decls
 
        ; return (inst_info, rn_binds) }
   where
-    ddump_deriving :: [InstInfo] -> HsValBinds Name -> SDoc
+    ddump_deriving :: [InstInfo Name] -> HsValBinds Name -> SDoc
     ddump_deriving inst_infos extra_binds
       = vcat (map pprInstInfoDetails inst_infos) $$ ppr extra_binds
 
-makeAuxBinds :: Bool -> [LTyClDecl Name] -> DerivAuxBinds -> TcM (HsValBinds Name)
-makeAuxBinds is_boot tycl_decls deriv_aux_binds
-  | is_boot    -- If we are compiling a hs-boot file, 
-               -- don't generate any derived bindings
-  = return emptyValBindsOut
+renameDeriv :: Bool -> LHsBinds RdrName
+           -> [(InstInfo RdrName, DerivAuxBinds)]
+           -> TcM ([InstInfo Name], HsValBinds Name)
+renameDeriv is_boot gen_binds insts
+  | is_boot    -- If we are compiling a hs-boot file, don't generate any derived bindings
+               -- The inst-info bindings will all be empty, but it's easier to
+               -- just use rn_inst_info to change the type appropriately
+  = do { rn_inst_infos <- mapM rn_inst_info inst_infos 
+       ; return (rn_inst_infos, emptyValBindsOut) }
 
   | otherwise
-  = do { let aux_binds = listToBag (map genAuxBind (rm_dups [] deriv_aux_binds))
-               -- Generate any extra not-one-inst-decl-specific binds, 
+  = discardWarnings $   -- Discard warnings about unused bindings etc
+    do { (rn_gen, dus_gen) <- setOptM Opt_ScopedTypeVariables $  -- Type signatures in patterns 
+                                                                 -- are used in the generic binds
+                              rnTopBinds (ValBindsIn gen_binds [])
+       ; keepAliveSetTc (duDefs dus_gen)       -- Mark these guys to be kept alive
+
+               -- Generate and rename any extra not-one-inst-decl-specific binds, 
                -- notably "con2tag" and/or "tag2con" functions.  
+               -- Bring those names into scope before renaming the instances themselves
+       ; loc <- getSrcSpanM    -- Generic loc for shared bindings
+       ; let aux_binds = listToBag $ map (genAuxBind loc) $ 
+                         rm_dups [] $ concat deriv_aux_binds
+       ; rn_aux_lhs <- rnTopBindsLHS emptyFsEnv (ValBindsIn aux_binds [])
+       ; let aux_names = map unLoc (collectHsValBinders rn_aux_lhs)
+
+       ; bindLocalNames aux_names $ 
+    do { (rn_aux, _dus) <- rnTopBindsRHS (mkNameSet aux_names) rn_aux_lhs
+       ; rn_inst_infos <- mapM rn_inst_info inst_infos
+       ; return (rn_inst_infos, rn_aux `plusHsValBinds` rn_gen) } }
 
-       -- Generate the generic to/from functions from each type declaration
-       ; gen_binds <- mkGenericBinds tycl_decls
-
-       -- Rename these extra bindings, discarding warnings about unused bindings etc
-       -- Type signatures in patterns are used in the generic binds
-       ; discardWarnings $
-          setOptM Opt_PatternSignatures $
-          do   { (rn_deriv, _dus1) <- rnTopBinds (ValBindsIn aux_binds [])
-               ; (rn_gen, dus_gen) <- rnTopBinds (ValBindsIn gen_binds [])
-               ; keepAliveSetTc (duDefs dus_gen)       -- Mark these guys to
-                                                       -- be kept alive
-               ; return (rn_deriv `plusHsValBinds` rn_gen) } }
   where
+    (inst_infos, deriv_aux_binds) = unzip insts
+    
        -- Remove duplicate requests for auxilliary bindings
     rm_dups acc [] = acc
     rm_dups acc (b:bs) | any (isDupAux b) acc = rm_dups acc bs
                       | otherwise            = rm_dups (b:acc) bs
 
+
+    rn_inst_info (InstInfo { iSpec = inst, iBinds = NewTypeDerived })
+       = return (InstInfo { iSpec = inst, iBinds = NewTypeDerived })
+
+    rn_inst_info (InstInfo { iSpec = inst, iBinds = VanillaInst binds sigs })
+       =       -- Bring the right type variables into 
+               -- scope (yuk), and rename the method binds
+          ASSERT( null sigs )
+          bindLocalNames (map Var.varName tyvars) $
+          do { (rn_binds, _fvs) <- rnMethodBinds clas_nm (\_ -> []) [] binds
+             ; return (InstInfo { iSpec = inst, iBinds = VanillaInst rn_binds [] }) }
+       where
+         (tyvars,_,clas,_) = instanceHead inst
+         clas_nm           = className clas
+
 -----------------------------------------
-mkGenericBinds :: [LTyClDecl Name] -> TcM (LHsBinds RdrName)
-mkGenericBinds tycl_decls
-  = do { tcs <- mapM tcLookupTyCon 
-                       [ tc_name | 
-                         L _ (TyData { tcdLName = L _ tc_name }) <- tycl_decls]
-               -- We are only interested in the data type declarations
+mkGenericBinds :: Bool -> TcM (LHsBinds RdrName)
+mkGenericBinds is_boot
+  | is_boot 
+  = return emptyBag
+  | otherwise
+  = do { gbl_env <- getGblEnv
+       ; let tcs = typeEnvTyCons (tcg_type_env gbl_env)
        ; return (unionManyBags [ mkTyConGenericBinds tc | 
                                  tc <- tcs, tyConHasGenerics tc ]) }
-               -- And then only in the ones whose 'has-generics' flag is on
+               -- We are only interested in the data type declarations,
+               -- and then only in the ones whose 'has-generics' flag is on
+               -- The predicate tyConHasGenerics finds both of these
 \end{code}
 
 
@@ -344,44 +375,45 @@ mkGenericBinds tycl_decls
 %*                                                                     *
 %************************************************************************
 
-@makeDerivSpecs@ fishes around to find the info about needed derived
-instances.  Complicating factors:
-\begin{itemize}
-\item
-We can only derive @Enum@ if the data type is an enumeration
-type (all nullary data constructors).
-
-\item
-We can only derive @Ix@ if the data type is an enumeration {\em
-or} has just one data constructor (e.g., tuples).
-\end{itemize}
-
-[See Appendix~E in the Haskell~1.2 report.] This code here deals w/
-all those.
+@makeDerivSpecs@ fishes around to find the info about needed derived instances.
 
 \begin{code}
-makeDerivSpecs :: [LTyClDecl Name] 
+makeDerivSpecs :: Bool 
+              -> [LTyClDecl Name] 
                -> [LInstDecl Name]
               -> [LDerivDecl Name] 
               -> TcM [EarlyDerivSpec]
 
-makeDerivSpecs tycl_decls inst_decls deriv_decls
-  = do { eqns1 <- mapAndRecoverM deriveTyData $
-                     extractTyDataPreds tycl_decls ++
-                    [ pd                        -- traverse assoc data families
-                     | L _ (InstDecl _ _ _ ats) <- inst_decls
-                    , pd <- extractTyDataPreds ats ]
+makeDerivSpecs is_boot tycl_decls inst_decls deriv_decls
+  | is_boot    -- No 'deriving' at all in hs-boot files
+  = do { mapM_ add_deriv_err deriv_locs 
+       ; return [] }
+  | otherwise
+  = do { eqns1 <- mapAndRecoverM deriveTyData all_tydata
        ; eqns2 <- mapAndRecoverM deriveStandalone deriv_decls
-       ; return (catMaybes (eqns1 ++ eqns2)) }
+       ; return (eqns1 ++ eqns2) }
   where
-    extractTyDataPreds decls =                    
-      [(p, d) | d@(L _ (TyData {tcdDerivs = Just preds})) <- decls, p <- preds]
+    extractTyDataPreds decls
+      = [(p, d) | d@(L _ (TyData {tcdDerivs = Just preds})) <- decls, p <- preds]
+
+    all_tydata :: [(LHsType Name, LTyClDecl Name)]
+       -- Derived predicate paired with its data type declaration
+    all_tydata = extractTyDataPreds tycl_decls ++
+                [ pd                -- Traverse assoc data families
+                 | L _ (InstDecl _ _ _ ats) <- inst_decls
+                , pd <- extractTyDataPreds ats ]
+
+    deriv_locs = map (getLoc . snd) all_tydata
+                ++ map getLoc deriv_decls
 
+    add_deriv_err loc = setSrcSpan loc $
+                       addErr (hang (ptext (sLit "Deriving not permitted in hs-boot file"))
+                                  2 (ptext (sLit "Use an instance declaration instead")))
 
 ------------------------------------------------------------------
-deriveStandalone :: LDerivDecl Name -> TcM (Maybe EarlyDerivSpec)
+deriveStandalone :: LDerivDecl Name -> TcM EarlyDerivSpec
 -- Standalone deriving declarations
---  e.g.   deriving instance show a => Show (T a)
+--  e.g.   deriving instance Show a => Show (T a)
 -- Rather like tcLocalInstDecl
 deriveStandalone (L loc (DerivDecl deriv_ty))
   = setSrcSpan loc                   $
@@ -406,23 +438,55 @@ deriveStandalone (L loc (DerivDecl deriv_ty))
                    (Just theta) }
 
 ------------------------------------------------------------------
-deriveTyData :: (LHsType Name, LTyClDecl Name) -> TcM (Maybe EarlyDerivSpec)
-deriveTyData (deriv_pred, L loc decl@(TyData { tcdLName = L _ tycon_name, 
-                                              tcdTyVars = tv_names, 
-                                              tcdTyPats = ty_pats }))
-  = setSrcSpan loc                   $
-    tcAddDeclCtxt decl              $
-    do { let hs_ty_args = ty_pats `orElse` map (nlHsTyVar . hsLTyVarName) tv_names
-             hs_app     = nlHsTyConApp tycon_name hs_ty_args
-               -- We get kinding info for the tyvars by typechecking (T a b)
-               -- Hence forming a tycon application and then dis-assembling it
-       ; (tvs, tc_app) <- tcHsQuantifiedType tv_names hs_app
+deriveTyData :: (LHsType Name, LTyClDecl Name) -> TcM EarlyDerivSpec
+deriveTyData (L loc deriv_pred, L _ decl@(TyData { tcdLName = L _ tycon_name, 
+                                                  tcdTyVars = tv_names, 
+                                                  tcdTyPats = ty_pats }))
+  = setSrcSpan loc     $       -- Use the location of the 'deriving' item
+    tcAddDeclCtxt decl $
+    do { (tvs, tc, tc_args) <- get_lhs ty_pats
        ; tcExtendTyVarEnv tvs $        -- Deriving preds may (now) mention
                                        -- the type variables for the type constructor
+
     do { (deriv_tvs, cls, cls_tys) <- tcHsDeriv deriv_pred
                -- The "deriv_pred" is a LHsType to take account of the fact that for
                -- newtype deriving we allow deriving (forall a. C [a]).
-       ; mkEqnHelp DerivOrigin (tvs++deriv_tvs) cls cls_tys tc_app Nothing } }
+
+       -- Given data T a b c = ... deriving( C d ),
+       -- we want to drop type variables from T so that (C d (T a)) is well-kinded
+       ; let cls_tyvars = classTyVars cls
+             kind = tyVarKind (last cls_tyvars)
+             (arg_kinds, _) = splitKindFunTys kind
+             n_args_to_drop = length arg_kinds 
+             n_args_to_keep = tyConArity tc - n_args_to_drop
+             inst_ty = mkTyConApp tc (take n_args_to_keep tc_args)
+             inst_ty_kind = typeKind inst_ty
+
+       -- Check that the result really is well-kinded
+       ; checkTc (n_args_to_keep >= 0 && (inst_ty_kind `eqKind` kind))
+                 (derivingKindErr tc cls cls_tys kind)
+
+       -- Type families can't be partially applied
+       -- e.g.   newtype instance T Int a = ... deriving( Monad )
+       ; checkTc (not (isOpenTyCon tc) || n_args_to_drop == 0)
+                 (typeFamilyPapErr tc cls cls_tys inst_ty)
+
+       ; mkEqnHelp DerivOrigin (tvs++deriv_tvs) cls cls_tys inst_ty Nothing } }
+  where
+       -- Tiresomely we must figure out the "lhs", which is awkward for type families
+       -- E.g.   data T a b = .. deriving( Eq )
+       --          Here, the lhs is (T a b)
+       --        data instance TF Int b = ... deriving( Eq )
+       --          Here, the lhs is (TF Int b)
+       -- But if we just look up the tycon_name, we get is the *family*
+       -- tycon, but not pattern types -- they are in the *rep* tycon.
+    get_lhs Nothing     = do { tc <- tcLookupTyCon tycon_name
+                            ; let tvs = tyConTyVars tc
+                            ; return (tvs, tc, mkTyVarTys tvs) }
+    get_lhs (Just pats) = do { let hs_app = nlHsTyConApp tycon_name pats
+                            ; (tvs, tc_app) <- tcHsQuantifiedType tv_names hs_app
+                            ; let (tc, tc_args) = tcSplitTyConApp tc_app
+                            ; return (tvs, tc, tc_args) }
 
 deriveTyData _other
   = panic "derivTyData"        -- Caller ensures that only TyData can happen
@@ -431,7 +495,12 @@ deriveTyData _other
 mkEqnHelp :: InstOrigin -> [TyVar] -> Class -> [Type] -> Type
           -> Maybe ThetaType   -- Just    => context supplied (standalone deriving)
                                -- Nothing => context inferred (deriving on data decl)
-          -> TcRn (Maybe EarlyDerivSpec)
+          -> TcRn EarlyDerivSpec
+-- Make the EarlyDerivSpec for an instance
+--     forall tvs. theta => cls (tys ++ [ty])
+-- where the 'theta' is optional (that's the Maybe part)
+-- Assumes that this declaration is well-kinded
+
 mkEqnHelp orig tvs cls cls_tys tc_app mtheta
   | Just (tycon, tc_args) <- tcSplitTyConApp_maybe tc_app
   , isAlgTyCon tycon   -- Check for functions, primitive types etc
@@ -440,13 +509,15 @@ mkEqnHelp orig tvs cls cls_tys tc_app mtheta
                  -- we want to check the instance tycon, not the family tycon
 
        -- For standalone deriving (mtheta /= Nothing), 
-       -- check that all the data constructors are in scope
-       -- By this time we know that the thing is algebraic
-       --      because we've called checkInstHead in derivingStandalone
+       -- check that all the data constructors are in scope.
+       -- No need for this when deriving Typeable, becuase we don't need
+       -- the constructors for that.
        ; rdr_env <- getGlobalRdrEnv
        ; let hidden_data_cons = isAbstractTyCon rep_tc || any not_in_scope (tyConDataCons rep_tc)
              not_in_scope dc  = null (lookupGRE_Name rdr_env (dataConName dc))
-       ; checkTc (isNothing mtheta || not hidden_data_cons) 
+       ; checkTc (isNothing mtheta || 
+                  not hidden_data_cons ||
+                  className cls `elem` typeableClassNames) 
                  (derivingHiddenErr tycon)
 
        ; mayDeriveDataTypeable <- doptM Opt_DeriveDataTypeable
@@ -460,11 +531,8 @@ mkEqnHelp orig tvs cls cls_tys tc_app mtheta
                             tvs cls cls_tys 
                             tycon tc_args rep_tc rep_tc_args mtheta }
   | otherwise
-  = baleOut (derivingThingErr cls cls_tys tc_app
-           (ptext (sLit "The last argument of the instance must be a data or newtype application")))
-
-baleOut :: Message -> TcM (Maybe a)
-baleOut err = do { addErrTc err;  return Nothing }
+  = failWithTc (derivingThingErr cls cls_tys tc_app
+              (ptext (sLit "The last argument of the instance must be a data or newtype application")))
 \end{code}
 
 Note [Looking up family instances for deriving]
@@ -506,7 +574,7 @@ tcLookupFamInstExact tycon tys
 famInstNotFound :: TyCon -> [Type] -> TcM a
 famInstNotFound tycon tys 
   = failWithTc (ptext (sLit "No family instance for")
-                       <+> quotes (pprTypeApp tycon (ppr tycon) tys))
+                       <+> quotes (pprTypeApp tycon tys))
 \end{code}
 
 
@@ -519,22 +587,22 @@ famInstNotFound tycon tys
 \begin{code}
 mkDataTypeEqn :: InstOrigin -> Bool -> [Var] -> Class -> [Type]
               -> TyCon -> [Type] -> TyCon -> [Type] -> Maybe ThetaType
-              -> TcRn (Maybe EarlyDerivSpec)   -- Return 'Nothing' if error
+              -> TcRn EarlyDerivSpec   -- Return 'Nothing' if error
                
 mkDataTypeEqn orig mayDeriveDataTypeable tvs cls cls_tys
               tycon tc_args rep_tc rep_tc_args mtheta
-  | Just err <- checkSideConditions mayDeriveDataTypeable cls cls_tys rep_tc
+  = case checkSideConditions mayDeriveDataTypeable cls cls_tys rep_tc of
        -- NB: pass the *representation* tycon to checkSideConditions
-  = baleOut (derivingThingErr cls cls_tys (mkTyConApp tycon tc_args) err)
-
-  | otherwise 
-  = ASSERT( null cls_tys )
-    mk_data_eqn orig tvs cls tycon tc_args rep_tc rep_tc_args mtheta
+       CanDerive -> mk_data_eqn orig tvs cls tycon tc_args rep_tc rep_tc_args mtheta
+       NonDerivableClass       -> bale_out (nonStdErr cls)
+       DerivableClassError msg -> bale_out msg
+  where
+    bale_out msg = failWithTc (derivingThingErr cls cls_tys (mkTyConApp tycon tc_args) msg)
 
 mk_data_eqn, mk_typeable_eqn
    :: InstOrigin -> [TyVar] -> Class 
    -> TyCon -> [TcType] -> TyCon -> [TcType] -> Maybe ThetaType
-   -> TcM (Maybe EarlyDerivSpec)
+   -> TcM EarlyDerivSpec
 mk_data_eqn orig tvs cls tycon tc_args rep_tc rep_tc_args mtheta
   | getName cls `elem` typeableClassNames
   = mk_typeable_eqn orig tvs cls tycon tc_args rep_tc rep_tc_args mtheta
@@ -547,12 +615,14 @@ mk_data_eqn orig tvs cls tycon tc_args rep_tc rep_tc_args mtheta
                  | data_con <- tyConDataCons rep_tc,
                    arg_ty   <- ASSERT( isVanillaDataCon data_con )
                                dataConInstOrigArgTys data_con rep_tc_args,
-                   not (isUnLiftedType arg_ty) ] -- No constraints for unlifted types?
+                   not (isUnLiftedType arg_ty) ]
+                       -- No constraints for unlifted types
+                       -- Where they are legal we generate specilised function calls
 
                        -- See Note [Superclasses of derived instance]
              sc_constraints = substTheta (zipOpenTvSubst (classTyVars cls) inst_tys)
                                          (classSCTheta cls)
-             inst_tys =  [mkTyConApp tycon tc_args]
+             inst_tys = [mkTyConApp tycon tc_args]
 
              stupid_subst = zipTopTvSubst (tyConTyVars rep_tc) rep_tc_args
              stupid_constraints = substTheta stupid_subst (tyConStupidTheta rep_tc)
@@ -560,12 +630,12 @@ mk_data_eqn orig tvs cls tycon tc_args rep_tc rep_tc_args mtheta
 
              spec = DS { ds_loc = loc, ds_orig = orig
                        , ds_name = dfun_name, ds_tvs = tvs 
-                       , ds_cls = cls, ds_tys = inst_tys
+                       , ds_cls = cls, ds_tys = inst_tys, ds_tc = rep_tc
                        , ds_theta =  mtheta `orElse` all_constraints
                        , ds_newtype = False }
 
-       ; return (if isJust mtheta then Just (Right spec)       -- Specified context
-                                  else Just (Left spec)) }     -- Infer context
+       ; return (if isJust mtheta then Right spec      -- Specified context
+                                  else Left spec) }    -- Infer context
 
 mk_typeable_eqn orig tvs cls tycon tc_args rep_tc _rep_tc_args mtheta
        -- The Typeable class is special in several ways
@@ -589,9 +659,9 @@ mk_typeable_eqn orig tvs cls tycon tc_args rep_tc _rep_tc_args mtheta
                        <> int (tyConArity tycon) <+> ppr tycon <> rparen)
        ; dfun_name <- new_dfun_name cls tycon
        ; loc <- getSrcSpanM
-       ; return (Just $ Right $
+       ; return (Right $
                  DS { ds_loc = loc, ds_orig = orig, ds_name = dfun_name, ds_tvs = []
-                    , ds_cls = cls, ds_tys = [mkTyConApp tycon []] 
+                    , ds_cls = cls, ds_tys = [mkTyConApp tycon []], ds_tc = rep_tc
                     , ds_theta = mtheta `orElse` [], ds_newtype = False })  }
 
 ------------------------------------------------------------------
@@ -602,28 +672,36 @@ mk_typeable_eqn orig tvs cls tycon tc_args rep_tc _rep_tc_args mtheta
 -- the data constructors - but we need to be careful to fall back to the
 -- family tycon (with indexes) in error messages.
 
-checkSideConditions :: Bool -> Class -> [TcType] -> TyCon -> Maybe SDoc
+data DerivStatus = CanDerive
+                | NonDerivableClass
+                | DerivableClassError SDoc
+
+checkSideConditions :: Bool -> Class -> [TcType] -> TyCon -> DerivStatus
 checkSideConditions mayDeriveDataTypeable cls cls_tys rep_tc
   | notNull cls_tys    
-  = Just ty_args_why   -- e.g. deriving( Foo s )
+  = DerivableClassError ty_args_why    -- e.g. deriving( Foo s )
   | otherwise
   = case sideConditions cls of
-       Just cond -> cond (mayDeriveDataTypeable, rep_tc)
-       Nothing   -> Just non_std_why
+       Nothing   -> NonDerivableClass
+       Just cond -> case (cond (mayDeriveDataTypeable, rep_tc)) of
+                       Nothing  -> CanDerive
+                       Just err -> DerivableClassError err
   where
     ty_args_why        = quotes (ppr (mkClassPred cls cls_tys)) <+> ptext (sLit "is not a class")
-    non_std_why = quotes (ppr cls) <+> ptext (sLit "is not a derivable class")
+
+nonStdErr :: Class -> SDoc
+nonStdErr cls = quotes (ppr cls) <+> ptext (sLit "is not a derivable class")
 
 sideConditions :: Class -> Maybe Condition
 sideConditions cls
-  | cls_key == eqClassKey   = Just cond_std
-  | cls_key == ordClassKey  = Just cond_std
-  | cls_key == readClassKey = Just cond_std
-  | cls_key == showClassKey = Just cond_std
-  | cls_key == enumClassKey = Just (cond_std `andCond` cond_isEnumeration)
-  | cls_key == ixClassKey   = Just (cond_std `andCond` (cond_isEnumeration `orCond` cond_isProduct))
-  | cls_key == boundedClassKey = Just (cond_std `andCond` (cond_isEnumeration `orCond` cond_isProduct))
-  | cls_key == dataClassKey    = Just (cond_mayDeriveDataTypeable `andCond` cond_std)
+  | cls_key == eqClassKey      = Just cond_std
+  | cls_key == ordClassKey     = Just cond_std
+  | cls_key == showClassKey    = Just cond_std
+  | cls_key == readClassKey    = Just (cond_std `andCond` cond_noUnliftedArgs)
+  | cls_key == enumClassKey    = Just (cond_std `andCond` cond_isEnumeration)
+  | cls_key == ixClassKey      = Just (cond_std `andCond` cond_enumOrProduct)
+  | cls_key == boundedClassKey = Just (cond_std `andCond` cond_enumOrProduct)
+  | cls_key == dataClassKey    = Just (cond_mayDeriveDataTypeable `andCond` cond_std `andCond` cond_noUnliftedArgs)
   | getName cls `elem` typeableClassNames = Just (cond_mayDeriveDataTypeable `andCond` cond_typeableOK)
   | otherwise = Nothing
   where
@@ -661,6 +739,22 @@ cond_std (_, rep_tc)
     existential_why = quotes (pprSourceTyCon rep_tc) <+> 
                      ptext (sLit "has non-Haskell-98 constructor(s)")
   
+cond_enumOrProduct :: Condition
+cond_enumOrProduct = cond_isEnumeration `orCond` 
+                      (cond_isProduct `andCond` cond_noUnliftedArgs)
+
+cond_noUnliftedArgs :: Condition
+-- For some classes (eg Eq, Ord) we allow unlifted arg types
+-- by generating specilaised code.  For others (eg Data) we don't.
+cond_noUnliftedArgs (_, tc)
+  | null bad_cons = Nothing
+  | otherwise     = Just why
+  where
+    bad_cons = [ con | con <- tyConDataCons tc
+                    , any isUnLiftedType (dataConOrigArgTys con) ]
+    why = ptext (sLit "Constructor") <+> quotes (ppr (head bad_cons))
+         <+> ptext (sLit "has arguments of unlifted type")
+
 cond_isEnumeration :: Condition
 cond_isEnumeration (_, rep_tc)
   | isEnumerationTyCon rep_tc = Nothing
@@ -712,7 +806,8 @@ std_class_via_iso clas      -- These standard classes can be derived for a newtype
 
 new_dfun_name :: Class -> TyCon -> TcM Name
 new_dfun_name clas tycon       -- Just a simple wrapper
-  = newDFunName clas [mkTyConApp tycon []] (getSrcSpan tycon)
+  = do { loc <- getSrcSpanM    -- The location of the instance decl, not of the tycon
+       ; newDFunName clas [mkTyConApp tycon []] loc }
        -- The type passed to newDFunName is only used to generate
        -- a suitable string; hence the empty type arg list
 \end{code}
@@ -752,7 +847,7 @@ a context for the Data instances:
 mkNewTypeEqn :: InstOrigin -> Bool -> Bool -> [Var] -> Class
              -> [Type] -> TyCon -> [Type] -> TyCon -> [Type]
              -> Maybe ThetaType
-             -> TcRn (Maybe EarlyDerivSpec)
+             -> TcRn EarlyDerivSpec
 mkNewTypeEqn orig mayDeriveDataTypeable newtype_deriving tvs
              cls cls_tys tycon tc_args rep_tycon rep_tc_args mtheta
   | can_derive_via_isomorphism && (newtype_deriving || std_class_via_iso cls)
@@ -760,24 +855,27 @@ mkNewTypeEqn orig mayDeriveDataTypeable newtype_deriving tvs
        ; dfun_name <- new_dfun_name cls tycon
        ; loc <- getSrcSpanM
        ; let spec = DS { ds_loc = loc, ds_orig = orig
-                       , ds_name = dfun_name, ds_tvs = dict_tvs 
-                       , ds_cls = cls, ds_tys = inst_tys
+                       , ds_name = dfun_name, ds_tvs = varSetElems dfun_tvs 
+                       , ds_cls = cls, ds_tys = inst_tys, ds_tc = rep_tycon
                        , ds_theta =  mtheta `orElse` all_preds
                        , ds_newtype = True }
-       ; return (if isJust mtheta then Just (Right spec)
-                                  else Just (Left spec)) }
-
-  | isNothing mb_std_err       -- Use the standard H98 method
-  = mk_data_eqn orig tvs cls tycon tc_args rep_tycon rep_tc_args mtheta
+       ; return (if isJust mtheta then Right spec
+                                  else Left spec) }
 
-       -- Otherwise we can't derive
-  | newtype_deriving = baleOut cant_derive_err -- Too hard
-  | otherwise        = baleOut std_err         -- Just complain about being a non-std instance
+  | otherwise
+  = case check_conditions of
+      CanDerive -> mk_data_eqn orig tvs cls tycon tc_args rep_tycon rep_tc_args mtheta
+                               -- Use the standard H98 method
+      DerivableClassError msg -> bale_out msg             -- Error with standard class
+      NonDerivableClass        -- Must use newtype deriving
+       | newtype_deriving    -> bale_out cant_derive_err  -- Too hard, even with newtype deriving
+       | otherwise           -> bale_out non_std_err      -- Try newtype deriving!
   where
-       mb_std_err = checkSideConditions mayDeriveDataTypeable cls cls_tys rep_tycon
-       std_err = derivingThingErr cls cls_tys tc_app $
-                 vcat [fromJust mb_std_err,
-                       ptext (sLit "Try -XGeneralizedNewtypeDeriving for GHC's newtype-deriving extension")]
+       check_conditions = checkSideConditions mayDeriveDataTypeable cls cls_tys rep_tycon
+       bale_out msg = failWithTc (derivingThingErr cls cls_tys inst_ty msg)
+
+       non_std_err = nonStdErr cls $$
+                     ptext (sLit "Try -XGeneralizedNewtypeDeriving for GHC's newtype-deriving extension")
 
        -- Here is the plan for newtype derivings.  We see
        --        newtype T a1...an = MkT (t ak+1...an) deriving (.., C s1 .. sm, ...)
@@ -788,6 +886,8 @@ mkNewTypeEqn orig mayDeriveDataTypeable newtype_deriving tvs
        --                      with the last parameter missing
        --       (T a1 .. ak) matches the kind of C's last argument
        --              (and hence so does t)
+       -- The latter kind-check has been done by deriveTyData already,
+       -- and tc_args are already trimmed
        --
        -- We generate the instance
        --       instance forall ({a1..ak} u fvs(s1..sm)).
@@ -807,15 +907,12 @@ mkNewTypeEqn orig mayDeriveDataTypeable newtype_deriving tvs
        -- We generate the instance
        --      instance Monad (ST s) => Monad (T s) where 
 
-       cls_tyvars = classTyVars cls
-       kind = tyVarKind (last cls_tyvars)
-               -- Kind of the thing we want to instance
-               --   e.g. argument kind of Monad, *->*
-
-       (arg_kinds, _) = splitKindFunTys kind
-       n_args_to_drop = length arg_kinds       
-               -- Want to drop 1 arg from (T s a) and (ST s a)
-               -- to get       instance Monad (ST s) => Monad (T s)
+       nt_eta_arity = length (fst (newTyConEtadRhs rep_tycon))
+               -- For newtype T a b = MkT (S a a b), the TyCon machinery already
+               -- eta-reduces the represenation type, so we know that
+               --      T a ~ S a a
+               -- That's convenient here, because we may have to apply
+               -- it to fewer than its original complement of arguments
 
        -- Note [Newtype representation]
        -- ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
@@ -825,30 +922,21 @@ mkNewTypeEqn orig mayDeriveDataTypeable newtype_deriving tvs
        --      newtype A = MkA B deriving( Num )
        -- We want the Num instance of B, *not* the Num instance of Int,
        -- when making the Num instance of A!
-       rep_ty                = newTyConInstRhs rep_tycon rep_tc_args
-       (rep_fn, rep_ty_args) = tcSplitAppTys rep_ty
-
-       n_tyargs_to_keep = tyConArity tycon - n_args_to_drop
-       dropped_tc_args = drop n_tyargs_to_keep tc_args
-       dropped_tvs     = tyVarsOfTypes dropped_tc_args
-
-       n_args_to_keep = length rep_ty_args - n_args_to_drop
-       args_to_drop   = drop n_args_to_keep rep_ty_args
-       args_to_keep   = take n_args_to_keep rep_ty_args
-
-       rep_fn'  = mkAppTys rep_fn args_to_keep
-       rep_tys  = cls_tys ++ [rep_fn']
-       rep_pred = mkClassPred cls rep_tys
+       rep_inst_ty = newTyConInstRhs rep_tycon rep_tc_args
+       rep_tys     = cls_tys ++ [rep_inst_ty]
+       rep_pred    = mkClassPred cls rep_tys
                -- rep_pred is the representation dictionary, from where
                -- we are gong to get all the methods for the newtype
                -- dictionary 
 
-       tc_app = mkTyConApp tycon (take n_tyargs_to_keep tc_args)
 
     -- Next we figure out what superclass dictionaries to use
     -- See Note [Newtype deriving superclasses] above
 
-       inst_tys = cls_tys ++ [tc_app]
+       cls_tyvars = classTyVars cls
+       dfun_tvs = tyVarsOfTypes tc_args
+       inst_ty = mkTyConApp tycon tc_args
+       inst_tys = cls_tys ++ [inst_ty]
        sc_theta = substTheta (zipOpenTvSubst cls_tyvars inst_tys)
                              (classSCTheta cls)
 
@@ -859,7 +947,6 @@ mkNewTypeEqn orig mayDeriveDataTypeable newtype_deriving tvs
                --              instance C T
                -- rather than
                --              instance C Int => C T
-       dict_tvs = filterOut (`elemVarSet` dropped_tvs) tvs
        all_preds = rep_pred : sc_theta         -- NB: rep_pred comes first
 
        -------------------------------------------------------------------
@@ -868,16 +955,13 @@ mkNewTypeEqn orig mayDeriveDataTypeable newtype_deriving tvs
        right_arity = length cls_tys + 1 == classArity cls
 
                -- Never derive Read,Show,Typeable,Data this way 
-       non_iso_classes = [readClassKey, showClassKey, typeableClassKey, dataClassKey]
+       non_iso_class cls = className cls `elem` ([readClassName, showClassName, dataClassName] ++
+                                                 typeableClassNames)
        can_derive_via_isomorphism
-          =  not (getUnique cls `elem` non_iso_classes)
+          =  not (non_iso_class cls)
           && right_arity                       -- Well kinded;
                                                -- eg not: newtype T ... deriving( ST )
                                                --      because ST needs *2* type params
-          && n_tyargs_to_keep >= 0             -- Type constructor has right kind:
-                                               -- eg not: newtype T = T Int deriving( Monad )
-          && n_args_to_keep   >= 0             -- Rep type has right kind: 
-                                               -- eg not: newtype T a = T Int deriving( Monad )
           && eta_ok                            -- Eta reduction works
           && not (isRecursiveTyCon tycon)      -- Does not work for recursive tycons:
                                                --      newtype A = MkA [A]
@@ -893,39 +977,30 @@ mkNewTypeEqn orig mayDeriveDataTypeable newtype_deriving tvs
                        -- recursive newtypes too
 
        -- Check that eta reduction is OK
-       eta_ok = (args_to_drop `tcEqTypes` dropped_tc_args)
-               -- (a) the dropped-off args are identical in the source and rep type
+       eta_ok = (nt_eta_arity <= length rep_tc_args)
+               -- (a) the newtype can be eta-reduced to match the number
+               --     of type argument actually supplied
                --        newtype T a b = MkT (S [a] b) deriving( Monad )
                --     Here the 'b' must be the same in the rep type (S [a] b)
+               --     And the [a] must not mention 'b'.  That's all handled
+               --     by nt_eta_rity.
 
-             && (tyVarsOfType rep_fn' `disjointVarSet` dropped_tvs)
-               -- (b) the remaining type args do not mention any of the dropped
-               --     type variables 
-
-             && (tyVarsOfTypes cls_tys `disjointVarSet` dropped_tvs)
+             && (tyVarsOfTypes cls_tys `subVarSet` dfun_tvs)
                -- (c) the type class args do not mention any of the dropped type
                --     variables 
-
-             && all isTyVarTy dropped_tc_args
-               -- (d) in case of newtype family instances, the eta-dropped
-               --      arguments must be type variables (not more complex indexes)
-
-       cant_derive_err = derivingThingErr cls cls_tys tc_app
-                               (vcat [ptext (sLit "even with cunning newtype deriving:"),
-                                       if isRecursiveTyCon tycon then
-                                         ptext (sLit "the newtype may be recursive")
-                                       else empty,
-                                       if not right_arity then 
-                                         quotes (ppr (mkClassPred cls cls_tys)) <+> ptext (sLit "does not have arity 1")
-                                       else empty,
-                                       if not (n_tyargs_to_keep >= 0) then 
-                                         ptext (sLit "the type constructor has wrong kind")
-                                       else if not (n_args_to_keep >= 0) then
-                                         ptext (sLit "the representation type has wrong kind")
-                                       else if not eta_ok then 
-                                         ptext (sLit "the eta-reduction property does not hold")
-                                       else empty
-                                     ])
+               --              newtype T a b = ... deriving( Monad b )
+
+       cant_derive_err = vcat [ptext (sLit "even with cunning newtype deriving:"),
+                               if isRecursiveTyCon tycon then
+                                 ptext (sLit "the newtype may be recursive")
+                               else empty,
+                               if not right_arity then 
+                                 quotes (ppr (mkClassPred cls cls_tys)) <+> ptext (sLit "does not have arity 1")
+                               else empty,
+                               if not eta_ok then 
+                                 ptext (sLit "cannot eta-reduce the representation type enough")
+                               else empty
+                               ]
 \end{code}
 
 
@@ -1111,50 +1186,40 @@ the renamer.  What a great hack!
 -- Representation tycons differ from the tycon in the instance signature in
 -- case of instances for indexed families.
 --
-genInst :: OverlapFlag -> DerivSpec -> TcM (InstInfo, DerivAuxBinds)
+genInst :: OverlapFlag -> DerivSpec -> TcM (InstInfo RdrName, DerivAuxBinds)
 genInst oflag spec
   | ds_newtype spec
-  = return (InstInfo { iSpec = mkInstance1 oflag spec 
+  = return (InstInfo { iSpec  = mkInstance1 oflag spec 
                     , iBinds = NewTypeDerived }, [])
 
   | otherwise
-  = do { fix_env <- getFixityEnv
-       ; let
-           inst                    = mkInstance1 oflag spec
-           (tyvars,_,clas,[ty])    = instanceHead inst
-           clas_nm                 = className clas
-           (visible_tycon, tyArgs) = tcSplitTyConApp ty 
+  = do { let loc        = getSrcSpan (ds_name spec)
+             inst       = mkInstance1 oflag spec
+             clas       = ds_cls spec
+             rep_tycon  = ds_tc spec
 
           -- In case of a family instance, we need to use the representation
           -- tycon (after all, it has the data constructors)
-        ; (tycon, _) <- tcLookupFamInstExact visible_tycon tyArgs
-       ; let (meth_binds, aux_binds) = genDerivBinds clas fix_env tycon
-
-       -- Bring the right type variables into 
-       -- scope, and rename the method binds
-       -- It's a bit yukky that we return *renamed* InstInfo, but
-       -- *non-renamed* auxiliary bindings
-       ; (rn_meth_binds, _fvs) <- discardWarnings $ 
-                                  bindLocalNames (map Var.varName tyvars) $
-                                  rnMethodBinds clas_nm (\_ -> []) [] meth_binds
+       ; fix_env <- getFixityEnv
+       ; let (meth_binds, aux_binds) = genDerivBinds loc fix_env clas rep_tycon
 
        -- Build the InstInfo
        ; return (InstInfo { iSpec = inst, 
-                            iBinds = VanillaInst rn_meth_binds [] },
+                            iBinds = VanillaInst meth_binds [] },
                  aux_binds)
         }
 
-genDerivBinds :: Class -> FixityEnv -> TyCon -> (LHsBinds RdrName, DerivAuxBinds)
-genDerivBinds clas fix_env tycon
+genDerivBinds :: SrcSpan -> FixityEnv -> Class -> TyCon -> (LHsBinds RdrName, DerivAuxBinds)
+genDerivBinds loc fix_env clas tycon
   | className clas `elem` typeableClassNames
-  = (gen_Typeable_binds tycon, [])
+  = (gen_Typeable_binds loc tycon, [])
 
   | otherwise
   = case assocMaybe gen_list (getUnique clas) of
-       Just gen_fn -> gen_fn tycon
+       Just gen_fn -> gen_fn loc tycon
        Nothing     -> pprPanic "genDerivBinds: bad derived class" (ppr clas)
   where
-    gen_list :: [(Unique, TyCon -> (LHsBinds RdrName, DerivAuxBinds))]
+    gen_list :: [(Unique, SrcSpan -> TyCon -> (LHsBinds RdrName, DerivAuxBinds))]
     gen_list = [(eqClassKey,       gen_Eq_binds)
               ,(ordClassKey,      gen_Ord_binds)
               ,(enumClassKey,     gen_Enum_binds)
@@ -1162,7 +1227,7 @@ genDerivBinds clas fix_env tycon
               ,(ixClassKey,       gen_Ix_binds)
               ,(showClassKey,     gen_Show_binds fix_env)
               ,(readClassKey,     gen_Read_binds fix_env)
-              ,(dataClassKey,     gen_Data_binds fix_env)
+              ,(dataClassKey,     gen_Data_binds)
               ]
 \end{code}
 
@@ -1174,6 +1239,18 @@ genDerivBinds clas fix_env tycon
 %************************************************************************
 
 \begin{code}
+derivingKindErr :: TyCon -> Class -> [Type] -> Kind -> Message
+derivingKindErr tc cls cls_tys cls_kind
+  = hang (ptext (sLit "Cannot derive well-kinded instance of form")
+               <+> quotes (pprClassPred cls cls_tys <+> parens (ppr tc <+> ptext (sLit "..."))))
+       2 (ptext (sLit "Class") <+> quotes (ppr cls)
+           <+> ptext (sLit "expects an argument of kind") <+> quotes (pprKind cls_kind))
+
+typeFamilyPapErr :: TyCon -> Class -> [Type] -> Type -> Message
+typeFamilyPapErr tc cls cls_tys inst_ty
+  = hang (ptext (sLit "Derived instance") <+> quotes (pprClassPred cls (cls_tys ++ [inst_ty])))
+       2 (ptext (sLit "requires illegal partial application of data type family") <+> ppr tc) 
+
 derivingThingErr :: Class -> [Type] -> Type -> Message -> Message
 derivingThingErr clas tys ty why
   = sep [hsep [ptext (sLit "Can't make a derived instance of"),