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[ghc-hetmet.git] / compiler / typecheck / TcDeriv.lhs
index 033e399..d414c6f 100644 (file)
@@ -1,7 +1,7 @@
 %
+% (c) The University of Glasgow 2006
 % (c) The GRASP/AQUA Project, Glasgow University, 1992-1998
 %
-\section[TcDeriv]{Deriving}
 
 Handles @deriving@ clauses on @data@ declarations.
 
@@ -11,59 +11,94 @@ module TcDeriv ( tcDeriving ) where
 #include "HsVersions.h"
 
 import HsSyn
-import DynFlags        ( DynFlag(..) )
+import DynFlags
 
-import Generics                ( mkTyConGenericBinds )
+import Generics
 import TcRnMonad
-import TcMType         ( checkValidInstance )
-import TcEnv           ( newDFunName, pprInstInfoDetails, 
-                         InstInfo(..), InstBindings(..), simpleInstInfoClsTy,
-                         tcLookupClass, tcLookupTyCon, tcLookupLocatedTyCon, tcExtendTyVarEnv
-                       )
-import TcGenDeriv      -- Deriv stuff
-import InstEnv         ( Instance, OverlapFlag, mkLocalInstance, instanceHead, extendInstEnvList )
-import Inst            ( getOverlapFlag )
-import TcHsType                ( tcHsDeriv )
-import TcSimplify      ( tcSimplifyDeriv )
-import TypeRep          ( PredType )
-
-import RnBinds         ( rnMethodBinds, rnTopBinds )
-import RnEnv           ( bindLocalNames )
-import HscTypes                ( FixityEnv )
-
-import Class           ( className, classArity, classKey, classTyVars, classSCTheta, Class )
-import Type            ( zipOpenTvSubst, substTheta, pprThetaArrow, pprClassPred, mkTyVarTy )
-import ErrUtils                ( dumpIfSet_dyn )
-import MkId            ( mkDictFunId )
-import DataCon         ( isNullarySrcDataCon, isVanillaDataCon, dataConInstOrigArgTys )
-import Maybes          ( catMaybes )
-import RdrName         ( RdrName )
-import Name            ( Name, getSrcLoc )
-import NameSet         ( duDefs )
-import Type            ( splitKindFunTys )
-import TyCon           ( tyConTyVars, tyConDataCons, tyConArity, tyConHasGenerics,
-                         tyConStupidTheta, isProductTyCon, isDataTyCon, isNewTyCon, newTyConRhs,
-                         isEnumerationTyCon, isRecursiveTyCon, TyCon
-                       )
-import TcType          ( TcType, ThetaType, mkTyVarTys, mkTyConApp, tcTyConAppTyCon,
-                         isUnLiftedType, mkClassPred, tyVarsOfType, tyVarsOfTypes,
-                         isSubArgTypeKind, tcEqTypes, tcSplitAppTys, mkAppTys )
-import Var             ( TyVar, tyVarKind, varName )
-import VarSet          ( mkVarSet, disjointVarSet )
+import TcEnv
+import TcClassDcl( tcAddDeclCtxt )     -- Small helper
+import TcGenDeriv                      -- Deriv stuff
+import InstEnv
+import Inst
+import TcHsType
+import TcMType
+import TcSimplify
+
+import RnBinds
+import RnEnv
+import HscTypes
+
+import Class
+import Type
+import ErrUtils
+import MkId
+import DataCon
+import Maybes
+import RdrName
+import Name
+import NameSet
+import TyCon
+import TcType
+import Var
+import VarSet
 import PrelNames
-import SrcLoc          ( SrcSpan, srcLocSpan, Located(..), unLoc )
-import Util            ( zipWithEqual, sortLe, notNull )
-import ListSetOps      ( removeDups,  assocMaybe )
+import SrcLoc
+import Util
+import ListSetOps
 import Outputable
 import Bag
 \end{code}
 
 %************************************************************************
 %*                                                                     *
-\subsection[TcDeriv-intro]{Introduction to how we do deriving}
+               Overview
 %*                                                                     *
 %************************************************************************
 
+Overall plan
+~~~~~~~~~~~~
+1.  Convert the decls (i.e. data/newtype deriving clauses, 
+    plus standalone deriving) to [EarlyDerivSpec]
+
+2.  Infer the missing contexts for the Left DerivSpecs
+
+3.  Add the derived bindings, generating InstInfos
+
+\begin{code}
+-- DerivSpec is purely  local to this module
+data DerivSpec  = DS { ds_loc     :: SrcSpan 
+                    , ds_orig    :: InstOrigin 
+                    , ds_name    :: Name
+                    , ds_tvs     :: [TyVar] 
+                    , ds_theta   :: ThetaType
+                    , ds_cls     :: Class
+                    , ds_tys     :: [Type]
+                    , 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)
+
+       -- ds_newtype = True  <=> Newtype deriving
+       --              False <=> Vanilla deriving
+
+type EarlyDerivSpec = Either DerivSpec DerivSpec
+       -- Left  ds => the context for the instance should be inferred
+       --              (ds_theta is required)
+       -- Right ds => the context for the instance is supplied by the programmer
+
+pprDerivSpec :: DerivSpec -> SDoc
+pprDerivSpec (DS { ds_loc = l, ds_name = n, ds_tvs = tvs, 
+                  ds_cls = c, ds_tys = tys, ds_theta = rhs })
+  = parens (hsep [ppr l, ppr n, ppr tvs, ppr c, ppr tys]
+           <+> equals <+> ppr rhs)
+\end{code}
+
+
+Inferring missing contexts 
+~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
 Consider
 
        data T a b = C1 (Foo a) (Bar b)
@@ -142,22 +177,9 @@ this by simplifying the RHS to a form in which
 
 So, here are the synonyms for the ``equation'' structures:
 
-\begin{code}
-type DerivEqn = (SrcSpan, InstOrigin, Name, Class, TyCon, [TyVar], DerivRhs)
-               -- The Name is the name for the DFun we'll build
-               -- The tyvars bind all the variables in the RHS
 
-pprDerivEqn :: DerivEqn -> SDoc
-pprDerivEqn (l,_,n,c,tc,tvs,rhs)
-  = parens (hsep [ppr l, ppr n, ppr c, ppr tc, ppr tvs] <+> equals <+> ppr rhs)
-
-type DerivRhs  = ThetaType
-type DerivSoln = DerivRhs
-\end{code}
-
-
-[Data decl contexts] A note about contexts on data decls
-~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+Note [Data decl contexts]
+~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
 Consider
 
        data (RealFloat a) => Complex a = !a :+ !a deriving( Read )
@@ -184,8 +206,8 @@ pattern matching against a constructor from a data type with a context
 gives rise to the constraints for that context -- or at least the thinned
 version.  So now all classes are "offending".
 
-[Newtype deriving]
-~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+Note [Newtype deriving]
+~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
 Consider this:
     class C a b
     instance C [a] Char
@@ -198,6 +220,27 @@ And then translate it to:
     instance C [a] Char => C [a] T where ...
     
        
+Note [Newtype deriving superclasses]
+~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+The 'tys' here come from the partial application in the deriving
+clause. The last arg is the new instance type.
+
+We must pass the superclasses; the newtype might be an instance
+of them in a different way than the representation type
+E.g.           newtype Foo a = Foo a deriving( Show, Num, Eq )
+Then the Show instance is not done via isomorphism; it shows
+       Foo 3 as "Foo 3"
+The Num instance is derived via isomorphism, but the Show superclass
+dictionary must the Show instance for Foo, *not* the Show dictionary
+gotten from the Num dictionary. So we must build a whole new dictionary
+not just use the Num one.  The instance we want is something like:
+     instance (Num a, Show (Foo a), Eq (Foo a)) => Num (Foo a) where
+       (+) = ((+)@a)
+       ...etc...
+There may be a coercion needed which we get from the tycon for the newtype
+when the dict is constructed in TcInstDcls.tcInstDecl2
+
+
 
 
 %************************************************************************
@@ -207,84 +250,74 @@ And then translate it to:
 %************************************************************************
 
 \begin{code}
-tcDeriving  :: [LTyClDecl Name]        -- All type constructors
+tcDeriving  :: [LTyClDecl Name]  -- All type constructors
+            -> [LInstDecl Name]  -- All instance declarations
             -> [LDerivDecl Name] -- All stand-alone deriving declarations
            -> TcM ([InstInfo],         -- The generated "instance decls"
                    HsValBinds Name)    -- Extra generated top-level bindings
 
-tcDeriving tycl_decls deriv_decls
+tcDeriving tycl_decls inst_decls deriv_decls
   = recoverM (returnM ([], emptyValBindsOut)) $
     do {       -- Fish the "deriving"-related information out of the TcEnv
-               -- and make the necessary "equations".
-         overlap_flag <- getOverlapFlag
-       ; (ordinary_eqns, newtype_inst_info) 
-            <- makeDerivEqns overlap_flag tycl_decls deriv_decls
+               -- And make the necessary "equations".
+       ; early_specs <- makeDerivSpecs tycl_decls inst_decls deriv_decls
 
-       ; (ordinary_inst_info, deriv_binds) 
-               <- extendLocalInstEnv (map iSpec newtype_inst_info)  $
-                  deriveOrdinaryStuff overlap_flag ordinary_eqns
-               -- Add the newtype-derived instances to the inst env
-               -- before tacking the "ordinary" ones
+       ; overlap_flag <- getOverlapFlag
+       ; let (infer_specs, given_specs) = splitEithers early_specs
+       ; (insts1, aux_binds1) <- mapAndUnzipM (genInst overlap_flag) given_specs
 
-       ; let inst_info = newtype_inst_info ++ ordinary_inst_info
+       ; final_specs <- extendLocalInstEnv (map iSpec insts1) $
+                        inferInstanceContexts overlap_flag infer_specs
 
-       -- If we are compiling a hs-boot file, 
-       -- don't generate any derived bindings
-       ; is_boot <- tcIsHsBoot
-       ; if is_boot then
-               return (inst_info, emptyValBindsOut)
-         else do
-       {
+       ; (insts2, aux_binds2) <- mapAndUnzipM (genInst overlap_flag) final_specs
 
-       -- 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
-       -- Set -fglasgow exts so that we can have type signatures in patterns,
-       -- which is used in the generic binds
-       ; rn_binds
-               <- discardWarnings $ setOptM Opt_GlasgowExts $ do
-                       { (rn_deriv, _dus1) <- rnTopBinds (ValBindsIn deriv_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) }
+       ; is_boot <- tcIsHsBoot
+       ; rn_binds <- makeAuxBinds is_boot tycl_decls
+                                  (concat aux_binds1 ++ concat aux_binds2)
 
+       ; let inst_info = insts1 ++ insts2
 
        ; dflags <- getDOpts
        ; ioToTcRn (dumpIfSet_dyn dflags Opt_D_dump_deriv "Derived instances" 
                   (ddump_deriving inst_info rn_binds))
 
-       ; returnM (inst_info, rn_binds)
-       }}
+       ; return (inst_info, rn_binds) }
   where
     ddump_deriving :: [InstInfo] -> HsValBinds Name -> SDoc
     ddump_deriving inst_infos extra_binds
       = vcat (map pprInstInfoDetails inst_infos) $$ ppr extra_binds
 
------------------------------------------
-deriveOrdinaryStuff overlap_flag []    -- Short cut
-  = returnM ([], emptyLHsBinds)
-
-deriveOrdinaryStuff overlap_flag eqns
-  = do {       -- Take the equation list and solve it, to deliver a list of
-               -- solutions, a.k.a. the contexts for the instance decls
-               -- required for the corresponding equations.
-         inst_specs <- solveDerivEqns overlap_flag eqns
+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
 
-       -- Generate the InstInfo for each dfun, 
-       -- plus any auxiliary bindings it needs
-       ; (inst_infos, aux_binds_s) <- mapAndUnzipM genInst inst_specs
+  | otherwise
+  = do { let aux_binds = listToBag (map genAuxBind (rm_dups [] deriv_aux_binds))
+               -- Generate any extra not-one-inst-decl-specific binds, 
+               -- notably "con2tag" and/or "tag2con" functions.  
 
-       -- Generate any extra not-one-inst-decl-specific binds, 
-       -- notably "con2tag" and/or "tag2con" functions.  
-       ; extra_binds <- genTaggeryBinds inst_infos
+       -- Generate the generic to/from functions from each type declaration
+       ; gen_binds <- mkGenericBinds tycl_decls
 
-       -- Done
-       ; returnM (inst_infos, unionManyBags (extra_binds : aux_binds_s))
-   }
+       -- 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
+       -- 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
 
 -----------------------------------------
+mkGenericBinds :: [LTyClDecl Name] -> TcM (LHsBinds RdrName)
 mkGenericBinds tycl_decls
   = do { tcs <- mapM tcLookupTyCon 
                        [ tc_name | 
@@ -298,11 +331,11 @@ mkGenericBinds tycl_decls
 
 %************************************************************************
 %*                                                                     *
-\subsection[TcDeriv-eqns]{Forming the equations}
+               From HsSyn to DerivSpec
 %*                                                                     *
 %************************************************************************
 
-@makeDerivEqns@ fishes around to find the info about needed derived
+@makeDerivSpecs@ fishes around to find the info about needed derived
 instances.  Complicating factors:
 \begin{itemize}
 \item
@@ -317,102 +350,369 @@ or} has just one data constructor (e.g., tuples).
 [See Appendix~E in the Haskell~1.2 report.] This code here deals w/
 all those.
 
-Note [Newtype deriving superclasses]
-~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
-The 'tys' here come from the partial application in the deriving
-clause. The last arg is the new instance type.
+\begin{code}
+makeDerivSpecs :: [LTyClDecl Name] 
+               -> [LInstDecl Name]
+              -> [LDerivDecl Name] 
+              -> TcM [EarlyDerivSpec]
+
+makeDerivSpecs tycl_decls inst_decls deriv_decls
+  = do { eqns1 <- mapM deriveTyData $
+                     extractTyDataPreds tycl_decls ++
+                    [ pd                        -- traverse assoc data families
+                     | L _ (InstDecl _ _ _ ats) <- inst_decls
+                    , pd <- extractTyDataPreds ats ]
+       ; eqns2 <- mapM deriveStandalone deriv_decls
+       ; return (catMaybes (eqns1 ++ eqns2)) }
+  where
+    extractTyDataPreds decls =                    
+      [(p, d) | d@(L _ (TyData {tcdDerivs = Just preds})) <- decls, p <- preds]
 
-We must pass the superclasses; the newtype might be an instance
-of them in a different way than the representation type
-E.g.           newtype Foo a = Foo a deriving( Show, Num, Eq )
-Then the Show instance is not done via isomorphism; it shows
-       Foo 3 as "Foo 3"
-The Num instance is derived via isomorphism, but the Show superclass
-dictionary must the Show instance for Foo, *not* the Show dictionary
-gotten from the Num dictionary. So we must build a whole new dictionary
-not just use the Num one.  The instance we want is something like:
-     instance (Num a, Show (Foo a), Eq (Foo a)) => Num (Foo a) where
-       (+) = ((+)@a)
-       ...etc...
-There may be a coercion needed which we get from the tycon for the newtype
-when the dict is constructed in TcInstDcls.tcInstDecl2
 
+------------------------------------------------------------------
+deriveStandalone :: LDerivDecl Name -> TcM (Maybe EarlyDerivSpec)
+-- Standalone deriving declarations
+--  e.g.   deriving instance show a => Show (T a)
+-- Rather like tcLocalInstDecl
+deriveStandalone (L loc (DerivDecl deriv_ty))
+  = setSrcSpan loc                   $
+    addErrCtxt (standaloneCtxt deriv_ty)  $
+    do { traceTc (text "standalone deriving decl for" <+> ppr deriv_ty)
+       ; (tvs, theta, tau) <- tcHsInstHead deriv_ty
+       ; traceTc (text "standalone deriving;"
+              <+> text "tvs:" <+> ppr tvs
+              <+> text "theta:" <+> ppr theta
+              <+> text "tau:" <+> ppr tau)
+       ; (cls, inst_tys) <- checkValidInstHead tau
+       ; let cls_tys = take (length inst_tys - 1) inst_tys
+             inst_ty = last inst_tys
+
+       ; traceTc (text "standalone deriving;"
+              <+> text "class:" <+> ppr cls
+              <+> text "class types:" <+> ppr cls_tys
+              <+> text "type:" <+> ppr inst_ty)
+       ; mkEqnHelp StandAloneDerivOrigin tvs cls cls_tys inst_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
+       ; 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 } }
+
+deriveTyData _other
+  = panic "derivTyData"        -- Caller ensures that only TyData can happen
+
+------------------------------------------------------------------
+mkEqnHelp :: InstOrigin -> [TyVar] -> Class -> [Type] -> Type
+          -> Maybe ThetaType           -- Just    => context supplied
+                                       -- Nothing => context inferred
+          -> TcRn (Maybe EarlyDerivSpec)
+mkEqnHelp orig tvs cls cls_tys tc_app mtheta
+  | Just (tycon, tc_args) <- tcSplitTyConApp_maybe tc_app
+  = do {       -- Make tc_app saturated, because that's what the
+               -- mkDataTypeEqn things expect
+               -- It might not be saturated in the standalone deriving case
+               --      derive instance Monad (T a)
+         let extra_tvs = dropList tc_args (tyConTyVars tycon)
+             full_tc_args = tc_args ++ mkTyVarTys extra_tvs
+             full_tvs = tvs ++ extra_tvs
+               
+       ; (rep_tc, rep_tc_args) <- tcLookupFamInstExact tycon full_tc_args
+
+       ; mayDeriveDataTypeable <- doptM Opt_DeriveDataTypeable
+       ; newtype_deriving <- doptM Opt_GeneralizedNewtypeDeriving
+
+          -- Be careful to test rep_tc here: in the case of families, we want
+          -- to check the instance tycon, not the family tycon
+       ; if isDataTyCon rep_tc then
+               mkDataTypeEqn orig mayDeriveDataTypeable full_tvs cls cls_tys 
+                             tycon full_tc_args rep_tc rep_tc_args mtheta
+         else
+               mkNewTypeEqn orig mayDeriveDataTypeable newtype_deriving
+                            full_tvs cls cls_tys 
+                            tycon full_tc_args rep_tc rep_tc_args mtheta }
+  | otherwise
+  = baleOut (derivingThingErr cls cls_tys tc_app
+               (ptext SLIT("Last argument of the instance must be a type application")))
+
+baleOut :: Message -> TcM (Maybe a)
+baleOut err = do { addErrTc err;  return Nothing }
+\end{code}
+
+Auxiliary lookup wrapper which requires that looked up family instances are
+not type instances.  If called with a vanilla tycon, the old type application
+is simply returned.
 
 \begin{code}
-makeDerivEqns :: OverlapFlag
-             -> [LTyClDecl Name] 
-             -> [LDerivDecl Name] 
-             -> TcM ([DerivEqn],       -- Ordinary derivings
-                     [InstInfo])       -- Special newtype derivings
-
-makeDerivEqns overlap_flag tycl_decls deriv_decls
-  = do derive_these_top_level <- mapM top_level_deriv deriv_decls >>= return . catMaybes
-       (maybe_ordinaries, maybe_newtypes) 
-           <- mapAndUnzipM mk_eqn (derive_these ++ derive_these_top_level)
-       return (catMaybes maybe_ordinaries, catMaybes maybe_newtypes)
+tcLookupFamInstExact :: TyCon -> [Type] -> TcM (TyCon, [Type])
+tcLookupFamInstExact tycon tys
+  | not (isOpenTyCon tycon)
+  = return (tycon, tys)
+  | otherwise
+  = do { maybeFamInst <- tcLookupFamInst tycon tys
+       ; case maybeFamInst of
+           Nothing                     -> famInstNotFound tycon tys False
+           Just famInst@(_, rep_tys)
+             | not variable_only_subst -> famInstNotFound tycon tys True
+             | otherwise               -> return famInst
+             where
+               tvs                 = map (Type.getTyVar 
+                                             "TcDeriv.tcLookupFamInstExact") 
+                                         rep_tys
+              variable_only_subst  = all Type.isTyVarTy rep_tys &&
+                                     sizeVarSet (mkVarSet tvs) == length tvs
+                                       -- renaming may have no repetitions
+       }
+\end{code}
+
+
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+               Deriving data types
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
+
+\begin{code}
+mkDataTypeEqn :: InstOrigin -> Bool -> [Var] -> Class -> [Type]
+              -> TyCon -> [Type] -> TyCon -> [Type] -> Maybe ThetaType
+              -> TcRn (Maybe 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
+       -- 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
+
+mk_data_eqn :: InstOrigin -> [TyVar] -> Class 
+            -> TyCon -> [TcType] -> TyCon -> [TcType] -> Maybe ThetaType
+            -> TcM (Maybe EarlyDerivSpec)
+mk_data_eqn orig tvs cls tycon tc_args rep_tc rep_tc_args mtheta
+  | cls `hasKey` typeableClassKey
+  =    -- The Typeable class is special in several ways
+       --        data T a b = ... deriving( Typeable )
+       -- gives
+       --        instance Typeable2 T where ...
+       -- Notice that:
+       -- 1. There are no constraints in the instance
+       -- 2. There are no type variables either
+       -- 3. The actual class we want to generate isn't necessarily
+       --      Typeable; it depends on the arity of the type
+    do { real_clas <- tcLookupClass (typeableClassNames !! tyConArity tycon)
+       ; dfun_name <- new_dfun_name real_clas tycon
+       ; loc <- getSrcSpanM
+       ; return (Just $ Right $
+                 DS { ds_loc = loc, ds_orig = orig, ds_name = dfun_name, ds_tvs = []
+                    , ds_cls = real_clas, ds_tys = [mkTyConApp tycon []] 
+                    , ds_theta = mtheta `orElse` [], ds_newtype = False })  }
+
+  | otherwise
+  = do { dfun_name <- new_dfun_name cls tycon
+       ; loc <- getSrcSpanM
+       ; let ordinary_constraints
+               = [ mkClassPred cls [arg_ty] 
+                 | 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?
+
+             stupid_subst = zipTopTvSubst (tyConTyVars rep_tc) rep_tc_args
+             stupid_constraints = substTheta stupid_subst (tyConStupidTheta rep_tc)
+             all_constraints = stupid_constraints ++ ordinary_constraints
+                        -- see Note [Data decl contexts] above
+
+             spec = DS { ds_loc = loc, ds_orig = orig
+                       , ds_name = dfun_name, ds_tvs = tvs 
+                       , ds_cls = cls, ds_tys = [mkTyConApp tycon tc_args]
+                       , 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
+
+------------------------------------------------------------------
+-- Check side conditions that dis-allow derivability for particular classes
+-- This is *apart* from the newtype-deriving mechanism
+--
+-- Here we get the representation tycon in case of family instances as it has
+-- 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
+checkSideConditions mayDeriveDataTypeable cls cls_tys rep_tc
+  | notNull cls_tys    
+  = Just ty_args_why   -- e.g. deriving( Foo s )
+  | otherwise
+  = case [cond | (key,cond) <- sideConditions, key == getUnique cls] of
+       []     -> Just (non_std_why cls)
+       [cond] -> cond (mayDeriveDataTypeable, rep_tc)
+       _other -> pprPanic "checkSideConditions" (ppr cls)
   where
-    ------------------------------------------------------------------
-    derive_these :: [(SrcSpan, InstOrigin, NewOrData, Name, LHsType Name)]
-       -- Find the (nd, TyCon, Pred) pairs that must be `derived'
-    derive_these = [ (srcLocSpan (getSrcLoc tycon), DerivOrigin, nd, tycon, pred) 
-                  | L _ (TyData { tcdND = nd, tcdLName = L _ tycon, 
-                                 tcdDerivs = Just preds }) <- tycl_decls,
-                    pred <- preds ]
-
-    top_level_deriv :: LDerivDecl Name -> TcM (Maybe (SrcSpan, InstOrigin, NewOrData, Name, LHsType Name))
-    top_level_deriv d@(L l (DerivDecl inst ty_name)) = recoverM (returnM Nothing) $ setSrcSpan l $ 
-        do tycon <- tcLookupLocatedTyCon ty_name
-           let new_or_data = if isNewTyCon tycon then NewType else DataType
-           traceTc (text "Stand-alone deriving:" <+> ppr (new_or_data, unLoc ty_name, inst))
-           return $ Just (l, StandAloneDerivOrigin, new_or_data, unLoc ty_name, inst)
+    ty_args_why        = quotes (ppr (mkClassPred cls cls_tys)) <+> ptext SLIT("is not a class")
 
-    ------------------------------------------------------------------
-    -- takes (whether newtype or data, name of data type, partially applied type class)
-    mk_eqn :: (SrcSpan, InstOrigin, NewOrData, Name, LHsType Name) -> TcM (Maybe DerivEqn, Maybe InstInfo)
-       -- We swizzle the tyvars and datacons out of the tycon
-       -- to make the rest of the equation
-       --
-       -- The "deriv_ty" is a LHsType to take account of the fact that for newtype derivign
-       -- we allow deriving (forall a. C [a]).
-
-    mk_eqn (loc, orig, new_or_data, tycon_name, hs_deriv_ty)
-      = tcLookupTyCon tycon_name               `thenM` \ tycon ->
-       setSrcSpan loc          $
-        addErrCtxt (derivCtxt tycon)           $
-       tcExtendTyVarEnv (tyConTyVars tycon)    $       -- Deriving preds may (now) mention
-                                                       -- the type variables for the type constructor
-       tcHsDeriv hs_deriv_ty                   `thenM` \ (deriv_tvs, clas, tys) ->
-       doptM Opt_GlasgowExts                   `thenM` \ gla_exts ->
-        mk_eqn_help loc orig gla_exts new_or_data tycon deriv_tvs clas tys
+non_std_why :: Class -> SDoc
+non_std_why cls = quotes (ppr cls) <+> ptext SLIT("is not a derivable class")
+
+sideConditions :: [(Unique, Condition)]
+sideConditions
+  = [  (eqClassKey,       cond_std),
+       (ordClassKey,      cond_std),
+       (readClassKey,     cond_std),
+       (showClassKey,     cond_std),
+       (enumClassKey,     cond_std `andCond` cond_isEnumeration),
+       (ixClassKey,       cond_std `andCond` (cond_isEnumeration `orCond` cond_isProduct)),
+       (boundedClassKey,  cond_std `andCond` (cond_isEnumeration `orCond` cond_isProduct)),
+       (typeableClassKey, cond_mayDeriveDataTypeable `andCond` cond_typeableOK),
+       (dataClassKey,     cond_mayDeriveDataTypeable `andCond` cond_std)
+    ]
+
+type Condition = (Bool, TyCon) -> Maybe SDoc
+       -- Bool is whether or not we are allowed to derive Data and Typeable
+       -- TyCon is the *representation* tycon if the 
+       --      data type is an indexed one
+       -- Nothing => OK
+
+orCond :: Condition -> Condition -> Condition
+orCond c1 c2 tc 
+  = case c1 tc of
+       Nothing -> Nothing              -- c1 succeeds
+       Just x  -> case c2 tc of        -- c1 fails
+                    Nothing -> Nothing
+                    Just y  -> Just (x $$ ptext SLIT("  and") $$ y)
+                                       -- Both fail
+
+andCond :: Condition -> Condition -> Condition
+andCond c1 c2 tc = case c1 tc of
+                    Nothing -> c2 tc   -- c1 succeeds
+                    Just x  -> Just x  -- c1 fails
+
+cond_std :: Condition
+cond_std (_, rep_tc)
+  | any (not . isVanillaDataCon) data_cons = Just existential_why     
+  | null data_cons                        = Just no_cons_why
+  | otherwise                             = Nothing
+  where
+    data_cons       = tyConDataCons rep_tc
+    no_cons_why            = quotes (pprSourceTyCon rep_tc) <+> 
+                     ptext SLIT("has no data constructors")
+    existential_why = quotes (pprSourceTyCon rep_tc) <+> 
+                     ptext SLIT("has non-Haskell-98 constructor(s)")
+  
+cond_isEnumeration :: Condition
+cond_isEnumeration (_, rep_tc)
+  | isEnumerationTyCon rep_tc = Nothing
+  | otherwise                = Just why
+  where
+    why = quotes (pprSourceTyCon rep_tc) <+> 
+         ptext SLIT("has non-nullary constructors")
+
+cond_isProduct :: Condition
+cond_isProduct (_, rep_tc)
+  | isProductTyCon rep_tc = Nothing
+  | otherwise            = Just why
+  where
+    why = quotes (pprSourceTyCon rep_tc) <+> 
+         ptext SLIT("has more than one constructor")
+
+cond_typeableOK :: Condition
+-- OK for Typeable class
+-- Currently: (a) args all of kind *
+--           (b) 7 or fewer args
+cond_typeableOK (_, rep_tc)
+  | tyConArity rep_tc > 7      = Just too_many
+  | not (all (isSubArgTypeKind . tyVarKind) (tyConTyVars rep_tc)) 
+                                = Just bad_kind
+  | isFamInstTyCon rep_tc      = Just fam_inst  -- no Typable for family insts
+  | otherwise                  = Nothing
+  where
+    too_many = quotes (pprSourceTyCon rep_tc) <+> 
+              ptext SLIT("has too many arguments")
+    bad_kind = quotes (pprSourceTyCon rep_tc) <+> 
+              ptext SLIT("has arguments of kind other than `*'")
+    fam_inst = quotes (pprSourceTyCon rep_tc) <+> 
+              ptext SLIT("is a type family")
+
+cond_mayDeriveDataTypeable :: Condition
+cond_mayDeriveDataTypeable (mayDeriveDataTypeable, _)
+ | mayDeriveDataTypeable = Nothing
+ | otherwise = Just why
+  where
+    why  = ptext SLIT("You need -XDeriveDataTypeable to derive an instance for this class")
+
+std_class_via_iso :: Class -> Bool
+std_class_via_iso clas -- These standard classes can be derived for a newtype
+                       -- using the isomorphism trick *even if no -fglasgow-exts*
+  = classKey clas `elem`  [eqClassKey, ordClassKey, ixClassKey, boundedClassKey]
+       -- Not Read/Show because they respect the type
+       -- Not Enum, because newtypes are never in Enum
+
+
+new_dfun_name :: Class -> TyCon -> TcM Name
+new_dfun_name clas tycon       -- Just a simple wrapper
+  = newDFunName clas [mkTyConApp tycon []] (getSrcSpan tycon)
+       -- The type passed to newDFunName is only used to generate
+       -- a suitable string; hence the empty type arg list
+\end{code}
+
+
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+               Deriving newtypes
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
+
+\begin{code}
+mkNewTypeEqn :: InstOrigin -> Bool -> Bool -> [Var] -> Class
+             -> [Type] -> TyCon -> [Type] -> TyCon -> [Type]
+             -> Maybe ThetaType
+             -> TcRn (Maybe 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)
+  = do { traceTc (text "newtype deriving:" <+> ppr tycon <+> ppr rep_tys)
+       ; 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_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
+
+       -- 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
+  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")]
 
-    ------------------------------------------------------------------
-    mk_eqn_help gla_exts DataType tycon deriv_tvs clas tys
-      | Just err <- checkSideConditions gla_exts tycon deriv_tvs clas tys
-      = bale_out (derivingThingErr clas tys tycon (tyConTyVars tycon) err)
-      | otherwise 
-      = do { eqn <- mkDataTypeEqn loc orig tycon clas
-          ; returnM (Just eqn, Nothing) }
-
-    mk_eqn_help loc orig gla_exts NewType tycon deriv_tvs clas tys
-      | can_derive_via_isomorphism && (gla_exts || std_class_via_iso clas)
-      =        do { traceTc (text "newtype deriving:" <+> ppr tycon <+> ppr rep_tys)
-          ;    -- Go ahead and use the isomorphism
-            dfun_name <- new_dfun_name clas tycon
-          ; return (Nothing, Just (InstInfo { iSpec  = mk_inst_spec dfun_name,
-                                              iBinds = NewTypeDerived ntd_info })) }
-      | std_class gla_exts clas
-      = mk_eqn_help loc orig gla_exts DataType tycon deriv_tvs clas tys        -- Go via bale-out route
-
-      | otherwise                              -- Non-standard instance
-      = bale_out (if gla_exts then     
-                       cant_derive_err -- Too hard
-                 else
-                       non_std_err)    -- Just complain about being a non-std instance
-      where
        -- Here is the plan for newtype derivings.  We see
        --        newtype T a1...an = MkT (t ak+1...an) deriving (.., C s1 .. sm, ...)
        -- where t is a type,
-       --       ak+1...an is a suffix of a1..an
+       --       ak+1...an is a suffix of a1..an, and are all tyars
        --       ak+1...an do not occur free in t, nor in the s1..sm
        --       (C s1 ... sm) is a  *partial applications* of class C 
        --                      with the last parameter missing
@@ -437,8 +737,8 @@ makeDerivEqns overlap_flag tycl_decls deriv_decls
        -- We generate the instance
        --      instance Monad (ST s) => Monad (T s) where 
 
-       clas_tyvars = classTyVars clas
-       kind = tyVarKind (last clas_tyvars)
+       cls_tyvars = classTyVars cls
+       kind = tyVarKind (last cls_tyvars)
                -- Kind of the thing we want to instance
                --   e.g. argument kind of Monad, *->*
 
@@ -455,29 +755,32 @@ makeDerivEqns overlap_flag tycl_decls deriv_decls
        --      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!
-        (tc_tvs, rep_ty)      = newTyConRhs tycon
+       rep_ty                = newTyConInstRhs rep_tycon rep_tc_args
        (rep_fn, rep_ty_args) = tcSplitAppTys rep_ty
 
-       n_tyvars_to_keep = tyConArity tycon  - n_args_to_drop
-       tyvars_to_drop   = drop n_tyvars_to_keep tc_tvs
-       tyvars_to_keep   = take n_tyvars_to_keep tc_tvs
+       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
+       args_to_keep   = take n_args_to_keep rep_ty_args
 
        rep_fn'  = mkAppTys rep_fn args_to_keep
-       rep_tys  = tys ++ [rep_fn']
-       rep_pred = mkClassPred clas rep_tys
+       rep_tys  = cls_tys ++ [rep_fn']
+       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
+               -- 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
+    -- Next we figure out what superclass dictionaries to use
+    -- See Note [Newtype deriving superclasses] above
 
-       inst_tys = tys ++ [mkTyConApp tycon (mkTyVarTys tyvars_to_keep)]
-       sc_theta = substTheta (zipOpenTvSubst clas_tyvars inst_tys)
-                             (classSCTheta clas)
+       inst_tys = cls_tys ++ [tc_app]
+       sc_theta = substTheta (zipOpenTvSubst cls_tyvars inst_tys)
+                             (classSCTheta cls)
 
                -- If there are no tyvars, there's no need
                -- to abstract over the dictionaries we need
@@ -486,29 +789,22 @@ makeDerivEqns overlap_flag tycl_decls deriv_decls
                --              instance C T
                -- rather than
                --              instance C Int => C T
-       dict_tvs = deriv_tvs ++ tyvars_to_keep
+       dict_tvs = filterOut (`elemVarSet` dropped_tvs) tvs
        all_preds = rep_pred : sc_theta         -- NB: rep_pred comes first
-       (dict_args, ntd_info) | null dict_tvs = ([], Just all_preds)
-                             | otherwise     = (all_preds, Nothing)
-
-               -- Finally! Here's where we build the dictionary Id
-       mk_inst_spec dfun_name = mkLocalInstance dfun overlap_flag
-         where
-           dfun = mkDictFunId dfun_name dict_tvs dict_args clas inst_tys
 
        -------------------------------------------------------------------
        --  Figuring out whether we can only do this newtype-deriving thing
 
-       right_arity = length tys + 1 == classArity clas
+       right_arity = length cls_tys + 1 == classArity cls
 
                -- Never derive Read,Show,Typeable,Data this way 
        non_iso_classes = [readClassKey, showClassKey, typeableClassKey, dataClassKey]
        can_derive_via_isomorphism
-          =  not (getUnique clas `elem` non_iso_classes)
+          =  not (getUnique cls `elem` non_iso_classes)
           && right_arity                       -- Well kinded;
                                                -- eg not: newtype T ... deriving( ST )
                                                --      because ST needs *2* type params
-          && n_tyvars_to_keep >= 0             -- Type constructor has right kind:
+          && 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 )
@@ -527,23 +823,32 @@ makeDerivEqns overlap_flag tycl_decls deriv_decls
                        -- recursive newtypes too
 
        -- Check that eta reduction is OK
-       --      (a) the dropped-off args are identical
-       --      (b) the remaining type args do not mention any of teh dropped type variables
-       --      (c) the type class args do not mention any of teh dropped type variables
-       dropped_tvs = mkVarSet tyvars_to_drop
-       eta_ok = (args_to_drop `tcEqTypes` mkTyVarTys tyvars_to_drop)
+       eta_ok = (args_to_drop `tcEqTypes` dropped_tc_args)
+               -- (a) the dropped-off args are identical in the source and rep type
+               --        newtype T a b = MkT (S [a] b) deriving( Monad )
+               --     Here the 'b' must be the same in the rep type (S [a] b)
+
              && (tyVarsOfType rep_fn' `disjointVarSet` dropped_tvs)
-             && (tyVarsOfTypes tys    `disjointVarSet` dropped_tvs)
+               -- (b) the remaining type args do not mention any of the dropped
+               --     type variables 
 
-       cant_derive_err = derivingThingErr clas tys tycon tyvars_to_keep
+             && (tyVarsOfTypes cls_tys `disjointVarSet` dropped_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 is recursive")
+                                         ptext SLIT("the newtype may be recursive")
                                        else empty,
                                        if not right_arity then 
-                                         quotes (ppr (mkClassPred clas tys)) <+> ptext SLIT("does not have arity 1")
+                                         quotes (ppr (mkClassPred cls cls_tys)) <+> ptext SLIT("does not have arity 1")
                                        else empty,
-                                       if not (n_tyvars_to_keep >= 0) then 
+                                       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")
@@ -551,154 +856,9 @@ makeDerivEqns overlap_flag tycl_decls deriv_decls
                                          ptext SLIT("the eta-reduction property does not hold")
                                        else empty
                                      ])
-
-       non_std_err = derivingThingErr clas tys tycon tyvars_to_keep
-                               (vcat [non_std_why clas,
-                                      ptext SLIT("Try -fglasgow-exts for GHC's newtype-deriving extension")])
-
-    bale_out err = addErrTc err `thenM_` returnM (Nothing, Nothing) 
-
-std_class gla_exts clas 
-  =  key `elem` derivableClassKeys
-  || (gla_exts && (key == typeableClassKey || key == dataClassKey))
-  where
-     key = classKey clas
-    
-std_class_via_iso clas -- These standard classes can be derived for a newtype
-                       -- using the isomorphism trick *even if no -fglasgow-exts*
-  = classKey clas `elem`  [eqClassKey, ordClassKey, ixClassKey, boundedClassKey]
-       -- Not Read/Show because they respect the type
-       -- Not Enum, becuase newtypes are never in Enum
-
-
-new_dfun_name clas tycon       -- Just a simple wrapper
-  = newDFunName clas [mkTyConApp tycon []] (getSrcLoc tycon)
-       -- The type passed to newDFunName is only used to generate
-       -- a suitable string; hence the empty type arg list
-
-------------------------------------------------------------------
-mkDataTypeEqn :: SrcSpan -> InstOrigin -> TyCon -> Class -> TcM DerivEqn
-mkDataTypeEqn loc orig tycon clas
-  | clas `hasKey` typeableClassKey
-  =    -- The Typeable class is special in several ways
-       --        data T a b = ... deriving( Typeable )
-       -- gives
-       --        instance Typeable2 T where ...
-       -- Notice that:
-       -- 1. There are no constraints in the instance
-       -- 2. There are no type variables either
-       -- 3. The actual class we want to generate isn't necessarily
-       --      Typeable; it depends on the arity of the type
-    do { real_clas <- tcLookupClass (typeableClassNames !! tyConArity tycon)
-       ; dfun_name <- new_dfun_name real_clas tycon
-       ; return (loc, orig, dfun_name, real_clas, tycon, [], []) }
-
-  | otherwise
-  = do { dfun_name <- new_dfun_name clas tycon
-       ; return (loc, orig, dfun_name, clas, tycon, tyvars, constraints) }
-  where
-    tyvars            = tyConTyVars tycon
-    constraints       = extra_constraints ++ ordinary_constraints
-    extra_constraints = tyConStupidTheta tycon
-        -- "extra_constraints": see note [Data decl contexts] above
-
-    ordinary_constraints
-      = [ mkClassPred clas [arg_ty] 
-        | data_con <- tyConDataCons tycon,
-          arg_ty <- dataConInstOrigArgTys data_con (map mkTyVarTy (tyConTyVars tycon)),
-          not (isUnLiftedType arg_ty)  -- No constraints for unlifted types?
-        ]
-
-
-------------------------------------------------------------------
--- Check side conditions that dis-allow derivability for particular classes
--- This is *apart* from the newtype-deriving mechanism
-
-checkSideConditions :: Bool -> TyCon -> [TyVar] -> Class -> [TcType] -> Maybe SDoc
-checkSideConditions gla_exts tycon deriv_tvs clas tys
-  | notNull deriv_tvs || notNull tys   
-  = Just ty_args_why   -- e.g. deriving( Foo s )
-  | otherwise
-  = case [cond | (key,cond) <- sideConditions, key == getUnique clas] of
-       []     -> Just (non_std_why clas)
-       [cond] -> cond (gla_exts, tycon)
-       other  -> pprPanic "checkSideConditions" (ppr clas)
-  where
-    ty_args_why        = quotes (ppr (mkClassPred clas tys)) <+> ptext SLIT("is not a class")
-
-non_std_why clas = quotes (ppr clas) <+> ptext SLIT("is not a derivable class")
-
-sideConditions :: [(Unique, Condition)]
-sideConditions
-  = [  (eqClassKey,       cond_std),
-       (ordClassKey,      cond_std),
-       (readClassKey,     cond_std),
-       (showClassKey,     cond_std),
-       (enumClassKey,     cond_std `andCond` cond_isEnumeration),
-       (ixClassKey,       cond_std `andCond` (cond_isEnumeration `orCond` cond_isProduct)),
-       (boundedClassKey,  cond_std `andCond` (cond_isEnumeration `orCond` cond_isProduct)),
-       (typeableClassKey, cond_glaExts `andCond` cond_typeableOK),
-       (dataClassKey,     cond_glaExts `andCond` cond_std)
-    ]
-
-type Condition = (Bool, TyCon) -> Maybe SDoc   -- Nothing => OK
-
-orCond :: Condition -> Condition -> Condition
-orCond c1 c2 tc 
-  = case c1 tc of
-       Nothing -> Nothing              -- c1 succeeds
-       Just x  -> case c2 tc of        -- c1 fails
-                    Nothing -> Nothing
-                    Just y  -> Just (x $$ ptext SLIT("  and") $$ y)
-                                       -- Both fail
-
-andCond c1 c2 tc = case c1 tc of
-                    Nothing -> c2 tc   -- c1 succeeds
-                    Just x  -> Just x  -- c1 fails
-
-cond_std :: Condition
-cond_std (gla_exts, tycon)
-  | any (not . isVanillaDataCon) data_cons = Just existential_why     
-  | null data_cons                        = Just no_cons_why
-  | otherwise                             = Nothing
-  where
-    data_cons       = tyConDataCons tycon
-    no_cons_why            = quotes (ppr tycon) <+> ptext SLIT("has no data constructors")
-    existential_why = quotes (ppr tycon) <+> ptext SLIT("has non-Haskell-98 constructor(s)")
-  
-cond_isEnumeration :: Condition
-cond_isEnumeration (gla_exts, tycon)
-  | isEnumerationTyCon tycon = Nothing
-  | otherwise               = Just why
-  where
-    why = quotes (ppr tycon) <+> ptext SLIT("has non-nullary constructors")
-
-cond_isProduct :: Condition
-cond_isProduct (gla_exts, tycon)
-  | isProductTyCon tycon = Nothing
-  | otherwise           = Just why
-  where
-    why = quotes (ppr tycon) <+> ptext SLIT("has more than one constructor")
-
-cond_typeableOK :: Condition
--- OK for Typeable class
--- Currently: (a) args all of kind *
---           (b) 7 or fewer args
-cond_typeableOK (gla_exts, tycon)
-  | tyConArity tycon > 7                                     = Just too_many
-  | not (all (isSubArgTypeKind . tyVarKind) (tyConTyVars tycon)) = Just bad_kind
-  | otherwise                                                = Nothing
-  where
-    too_many = quotes (ppr tycon) <+> ptext SLIT("has too many arguments")
-    bad_kind = quotes (ppr tycon) <+> ptext SLIT("has arguments of kind other than `*'")
-
-cond_glaExts :: Condition
-cond_glaExts (gla_exts, tycon) | gla_exts  = Nothing
-                              | otherwise = Just why
-  where
-    why  = ptext SLIT("You need -fglasgow-exts to derive an instance for this class")
 \end{code}
 
+
 %************************************************************************
 %*                                                                     *
 \subsection[TcDeriv-fixpoint]{Finding the fixed point of \tr{deriving} equations}
@@ -720,68 +880,85 @@ ordered by sorting on type varible, tv, (major key) and then class, k,
 \end{itemize}
 
 \begin{code}
-solveDerivEqns :: OverlapFlag
-              -> [DerivEqn]
-              -> TcM [Instance]-- Solns in same order as eqns.
-                               -- This bunch is Absolutely minimal...
+inferInstanceContexts :: OverlapFlag -> [DerivSpec] -> TcM [DerivSpec]
+
+inferInstanceContexts _ [] = return []
 
-solveDerivEqns overlap_flag orig_eqns
-  = iterateDeriv 1 initial_solutions
+inferInstanceContexts oflag infer_specs
+  = do { traceTc (text "inferInstanceContexts" <+> vcat (map pprDerivSpec infer_specs))
+       ; iterate_deriv 1 initial_solutions }
   where
+    ------------------------------------------------------------------
        -- The initial solutions for the equations claim that each
        -- instance has an empty context; this solution is certainly
        -- in canonical form.
-    initial_solutions :: [DerivSoln]
-    initial_solutions = [ [] | _ <- orig_eqns ]
+    initial_solutions :: [ThetaType]
+    initial_solutions = [ [] | _ <- infer_specs ]
 
     ------------------------------------------------------------------
-       -- iterateDeriv calculates the next batch of solutions,
+       -- iterate_deriv calculates the next batch of solutions,
        -- compares it with the current one; finishes if they are the
        -- same, otherwise recurses with the new solutions.
        -- It fails if any iteration fails
-    iterateDeriv :: Int -> [DerivSoln] -> TcM [Instance]
-    iterateDeriv n current_solns
+    iterate_deriv :: Int -> [ThetaType] -> TcM [DerivSpec]
+    iterate_deriv n current_solns
       | n > 20         -- Looks as if we are in an infinite loop
                -- This can happen if we have -fallow-undecidable-instances
                -- (See TcSimplify.tcSimplifyDeriv.)
       = pprPanic "solveDerivEqns: probable loop" 
-                (vcat (map pprDerivEqn orig_eqns) $$ ppr current_solns)
+                (vcat (map pprDerivSpec infer_specs) $$ ppr current_solns)
       | otherwise
-      =        let 
-           inst_specs = zipWithEqual "add_solns" mk_inst_spec 
-                                     orig_eqns current_solns
-        in
-        checkNoErrs (
-                 -- Extend the inst info from the explicit instance decls
+      =        do {      -- Extend the inst info from the explicit instance decls
                  -- with the current set of solutions, and simplify each RHS
-           extendLocalInstEnv inst_specs $
-           mappM gen_soln orig_eqns
-       )                               `thenM` \ new_solns ->
-       if (current_solns == new_solns) then
-           returnM inst_specs
-       else
-           iterateDeriv (n+1) new_solns
+            let inst_specs = zipWithEqual "add_solns" (mkInstance2 oflag)
+                                          current_solns infer_specs
+          ; new_solns <- checkNoErrs $
+                         extendLocalInstEnv inst_specs $
+                         mapM gen_soln infer_specs
+
+          ; if (current_solns == new_solns) then
+               return [ spec { ds_theta = soln } 
+                       | (spec, soln) <- zip infer_specs current_solns ]
+            else
+               iterate_deriv (n+1) new_solns }
 
     ------------------------------------------------------------------
-    gen_soln :: DerivEqn -> TcM [PredType]
-    gen_soln (loc, orig, _, clas, tc,tyvars,deriv_rhs)
+    gen_soln :: DerivSpec  -> TcM [PredType]
+    gen_soln (DS { ds_loc = loc, ds_orig = orig, ds_tvs = tyvars 
+                , ds_cls = clas, ds_tys = inst_tys, ds_theta = deriv_rhs })
       = setSrcSpan loc $
-       do { let inst_tys = [mkTyConApp tc (mkTyVarTys tyvars)]
-          ; theta <- addErrCtxt (derivInstCtxt1 clas inst_tys) $
-                     tcSimplifyDeriv orig tc tyvars deriv_rhs
-          ; addErrCtxt (derivInstCtxt2 theta clas inst_tys) $
-            checkValidInstance tyvars theta clas inst_tys
-          ; return (sortLe (<=) theta) }       -- Canonicalise before returning the soluction
-      where
-       
+       addErrCtxt (derivInstCtxt clas inst_tys) $ 
+       do { theta <- tcSimplifyDeriv orig tyvars deriv_rhs
+               -- checkValidInstance tyvars theta clas inst_tys
+               -- Not necessary; see Note [Exotic derived instance contexts]
+               --                in TcSimplify
+
+                 -- Check for a bizarre corner case, when the derived instance decl should
+                 -- have form  instance C a b => D (T a) where ...
+                 -- Note that 'b' isn't a parameter of T.  This gives rise to all sorts
+                 -- of problems; in particular, it's hard to compare solutions for
+                 -- equality when finding the fixpoint.  So I just rule it out for now.
+          ; let tv_set = mkVarSet tyvars
+                weird_preds = [pred | pred <- theta, not (tyVarsOfPred pred `subVarSet` tv_set)]  
+          ; mapM_ (addErrTc . badDerivedPred) weird_preds      
+
+               -- Claim: the result instance declaration is guaranteed valid
+               -- Hence no need to call:
+               --   checkValidInstance tyvars theta clas inst_tys
+          ; return (sortLe (<=) theta) }       -- Canonicalise before returning the solution
+
+------------------------------------------------------------------
+mkInstance1 :: OverlapFlag -> DerivSpec -> Instance
+mkInstance1 overlap_flag spec = mkInstance2 overlap_flag (ds_theta spec) spec
+
+mkInstance2 :: OverlapFlag -> ThetaType -> DerivSpec -> Instance
+mkInstance2 overlap_flag theta
+           (DS { ds_name = dfun_name
+               , ds_tvs = tyvars, ds_cls = clas, ds_tys = tys })
+  = mkLocalInstance dfun overlap_flag
+  where
+    dfun = mkDictFunId dfun_name tyvars theta clas tys
 
-    ------------------------------------------------------------------
-    mk_inst_spec :: DerivEqn -> DerivSoln -> Instance
-    mk_inst_spec (loc, orig, dfun_name, clas, tycon, tyvars, _) theta
-       = mkLocalInstance dfun overlap_flag
-       where
-         dfun = mkDictFunId dfun_name tyvars theta clas
-                            [mkTyConApp tycon (mkTyVarTys tyvars)]
 
 extendLocalInstEnv :: [Instance] -> TcM a -> TcM a
 -- Add new locally-defined instances; don't bother to check
@@ -793,6 +970,7 @@ extendLocalInstEnv dfuns thing_inside
       ; setGblEnv env' thing_inside }
 \end{code}
 
+
 %************************************************************************
 %*                                                                     *
 \subsection[TcDeriv-normal-binds]{Bindings for the various classes}
@@ -856,56 +1034,66 @@ the renamer.  What a great hack!
 \end{itemize}
 
 \begin{code}
--- Generate the InstInfo for the required instance,
+-- Generate the InstInfo for the required instance paired with the
+--   *representation* tycon for that instance,
 -- plus any auxiliary bindings required
-genInst :: Instance -> TcM (InstInfo, LHsBinds RdrName)
-genInst spec
+--
+-- Representation tycons differ from the tycon in the instance signature in
+-- case of instances for indexed families.
+--
+genInst :: OverlapFlag -> DerivSpec -> TcM (InstInfo, DerivAuxBinds)
+genInst oflag spec
+  | ds_newtype spec
+  = return (InstInfo { iSpec = mkInstance1 oflag spec 
+                    , iBinds = NewTypeDerived }, [])
+
+  | otherwise
   = do { fix_env <- getFixityEnv
        ; let
-           (tyvars,_,clas,[ty])    = instanceHead spec
+           inst                    = mkInstance1 oflag spec
+           (tyvars,_,clas,[ty])    = instanceHead inst
            clas_nm                 = className clas
-           tycon                   = tcTyConAppTyCon ty 
-           (meth_binds, aux_binds) = genDerivBinds clas fix_env tycon
+           (visible_tycon, tyArgs) = tcSplitTyConApp ty 
+
+          -- 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 varName tyvars)  $
-                                  rnMethodBinds clas_nm (\n -> []) [] meth_binds
+                                  bindLocalNames (map Var.varName tyvars) $
+                                  rnMethodBinds clas_nm (\_ -> []) [] meth_binds
 
        -- Build the InstInfo
-       ; return (InstInfo { iSpec = spec, 
-                            iBinds = VanillaInst rn_meth_binds [] }, 
+       ; return (InstInfo { iSpec = inst, 
+                            iBinds = VanillaInst rn_meth_binds [] },
                  aux_binds)
-       }
+        }
 
+genDerivBinds :: Class -> FixityEnv -> TyCon -> (LHsBinds RdrName, DerivAuxBinds)
 genDerivBinds clas fix_env tycon
   | className clas `elem` typeableClassNames
-  = (gen_Typeable_binds tycon, emptyLHsBinds)
+  = (gen_Typeable_binds tycon, [])
 
   | otherwise
   = case assocMaybe gen_list (getUnique clas) of
-       Just gen_fn -> gen_fn fix_env tycon
+       Just gen_fn -> gen_fn tycon
        Nothing     -> pprPanic "genDerivBinds: bad derived class" (ppr clas)
   where
-    gen_list :: [(Unique, FixityEnv -> TyCon -> (LHsBinds RdrName, LHsBinds RdrName))]
-    gen_list = [(eqClassKey,      no_aux_binds (ignore_fix_env gen_Eq_binds))
-              ,(ordClassKey,     no_aux_binds (ignore_fix_env gen_Ord_binds))
-              ,(enumClassKey,    no_aux_binds (ignore_fix_env gen_Enum_binds))
-              ,(boundedClassKey, no_aux_binds (ignore_fix_env gen_Bounded_binds))
-              ,(ixClassKey,      no_aux_binds (ignore_fix_env gen_Ix_binds))
-              ,(typeableClassKey,no_aux_binds (ignore_fix_env gen_Typeable_binds))
-              ,(showClassKey,    no_aux_binds gen_Show_binds)
-              ,(readClassKey,    no_aux_binds gen_Read_binds)
-              ,(dataClassKey,    gen_Data_binds)
+    gen_list :: [(Unique, TyCon -> (LHsBinds RdrName, DerivAuxBinds))]
+    gen_list = [(eqClassKey,       gen_Eq_binds)
+              ,(ordClassKey,      gen_Ord_binds)
+              ,(enumClassKey,     gen_Enum_binds)
+              ,(boundedClassKey,  gen_Bounded_binds)
+              ,(ixClassKey,       gen_Ix_binds)
+              ,(showClassKey,     gen_Show_binds fix_env)
+              ,(readClassKey,     gen_Read_binds fix_env)
+              ,(dataClassKey,     gen_Data_binds fix_env)
               ]
-
-      -- no_aux_binds is used for generators that don't 
-      -- need to produce any auxiliary bindings
-    no_aux_binds f fix_env tc = (f fix_env tc, emptyLHsBinds)
-    ignore_fix_env f fix_env tc = f tc
 \end{code}
 
 
@@ -915,96 +1103,33 @@ genDerivBinds clas fix_env tycon
 %*                                                                     *
 %************************************************************************
 
-
-data Foo ... = ...
-
-con2tag_Foo :: Foo ... -> Int#
-tag2con_Foo :: Int -> Foo ...  -- easier if Int, not Int#
-maxtag_Foo  :: Int             -- ditto (NB: not unlifted)
-
-
-We have a @con2tag@ function for a tycon if:
-\begin{itemize}
-\item
-We're deriving @Eq@ and the tycon has nullary data constructors.
-
-\item
-Or: we're deriving @Ord@ (unless single-constructor), @Enum@, @Ix@
-(enum type only????)
-\end{itemize}
-
-We have a @tag2con@ function for a tycon if:
-\begin{itemize}
-\item
-We're deriving @Enum@, or @Ix@ (enum type only???)
-\end{itemize}
-
-If we have a @tag2con@ function, we also generate a @maxtag@ constant.
-
-\begin{code}
-genTaggeryBinds :: [InstInfo] -> TcM (LHsBinds RdrName)
-genTaggeryBinds infos
-  = do { names_so_far <- foldlM do_con2tag []           tycons_of_interest
-       ; nm_alist_etc <- foldlM do_tag2con names_so_far tycons_of_interest
-       ; return (listToBag (map gen_tag_n_con_monobind nm_alist_etc)) }
-  where
-    all_CTs = [ (cls, tcTyConAppTyCon ty)
-             | info <- infos, 
-               let (cls,ty) = simpleInstInfoClsTy info ]
-    all_tycons             = map snd all_CTs
-    (tycons_of_interest, _) = removeDups compare all_tycons
-    
-    do_con2tag acc_Names tycon
-      | isDataTyCon tycon &&
-        ((we_are_deriving eqClassKey tycon
-           && any isNullarySrcDataCon (tyConDataCons tycon))
-        || (we_are_deriving ordClassKey  tycon
-           && not (isProductTyCon tycon))
-        || (we_are_deriving enumClassKey tycon)
-        || (we_are_deriving ixClassKey   tycon))
-       
-      = returnM ((con2tag_RDR tycon, tycon, GenCon2Tag)
-                  : acc_Names)
-      | otherwise
-      = returnM acc_Names
-
-    do_tag2con acc_Names tycon
-      | isDataTyCon tycon &&
-         (we_are_deriving enumClassKey tycon ||
-         we_are_deriving ixClassKey   tycon
-         && isEnumerationTyCon tycon)
-      = returnM ( (tag2con_RDR tycon, tycon, GenTag2Con)
-                : (maxtag_RDR  tycon, tycon, GenMaxTag)
-                : acc_Names)
-      | otherwise
-      = returnM acc_Names
-
-    we_are_deriving clas_key tycon
-      = is_in_eqns clas_key tycon all_CTs
-      where
-       is_in_eqns clas_key tycon [] = False
-       is_in_eqns clas_key tycon ((c,t):cts)
-         =  (clas_key == classKey c && tycon == t)
-         || is_in_eqns clas_key tycon cts
-\end{code}
-
 \begin{code}
-derivingThingErr clas tys tycon tyvars why
-  = sep [hsep [ptext SLIT("Can't make a derived instance of"), quotes (ppr pred)],
+derivingThingErr :: Class -> [Type] -> Type -> Message -> Message
+derivingThingErr clas tys ty why
+  = sep [hsep [ptext SLIT("Can't make a derived instance of"), 
+              quotes (ppr pred)],
         nest 2 (parens why)]
   where
-    pred = mkClassPred clas (tys ++ [mkTyConApp tycon (mkTyVarTys tyvars)])
+    pred = mkClassPred clas (tys ++ [ty])
 
-derivCtxt :: TyCon -> SDoc
-derivCtxt tycon
-  = ptext SLIT("When deriving instances for") <+> quotes (ppr tycon)
+standaloneCtxt :: LHsType Name -> SDoc
+standaloneCtxt ty = ptext SLIT("In the stand-alone deriving instance for") <+> quotes (ppr ty)
 
-derivInstCtxt1 clas inst_tys
-  = ptext SLIT("When deriving the instance for") <+> quotes (pprClassPred clas inst_tys)
+derivInstCtxt :: Class -> [Type] -> Message
+derivInstCtxt clas inst_tys
+  = ptext SLIT("When deriving the instance for") <+> parens (pprClassPred clas inst_tys)
 
-derivInstCtxt2 theta clas inst_tys
-  = vcat [ptext SLIT("In the derived instance declaration"),
-          nest 2 (ptext SLIT("instance") <+> sep [pprThetaArrow theta, 
-                                                 pprClassPred clas inst_tys])]
-\end{code}
+badDerivedPred :: PredType -> Message
+badDerivedPred pred
+  = vcat [ptext SLIT("Can't derive instances where the instance context mentions"),
+         ptext SLIT("type variables that are not data type parameters"),
+         nest 2 (ptext SLIT("Offending constraint:") <+> ppr pred)]
 
+famInstNotFound :: TyCon -> [Type] -> Bool -> TcM a
+famInstNotFound tycon tys notExact
+  = failWithTc (msg <+> quotes (pprTypeApp tycon (ppr tycon) tys))
+  where
+    msg = ptext $ if notExact
+                 then SLIT("No family instance exactly matching")
+                 else SLIT("More than one family instance for")
+\end{code}