fix haddock submodule pointer
[ghc-hetmet.git] / compiler / typecheck / TcDeriv.lhs
index 774bbe9..fab7c61 100644 (file)
@@ -30,6 +30,7 @@ import HscTypes
 
 import Class
 import Type
+import Coercion
 import ErrUtils
 import MkId
 import DataCon
@@ -39,14 +40,20 @@ import Name
 import NameSet
 import TyCon
 import TcType
+import BuildTyCl
+import BasicTypes
 import Var
 import VarSet
 import PrelNames
 import SrcLoc
+import UniqSupply
 import Util
 import ListSetOps
 import Outputable
+import FastString
 import Bag
+
+import Control.Monad
 \end{code}
 
 %************************************************************************
@@ -64,36 +71,66 @@ Overall plan
 
 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_orig    :: CtOrigin 
                     , ds_name    :: Name
                     , ds_tvs     :: [TyVar] 
                     , ds_theta   :: ThetaType
                     , ds_cls     :: Class
                     , ds_tys     :: [Type]
+                    , ds_tc      :: TyCon
+                    , ds_tc_args :: [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)
+       -- For type families, the tycon in 
+       --       in ds_tys is the *family* tycon
+       --       in ds_tc, ds_tc_args is the *representation* tycon
+       -- For non-family tycons, both are the same
 
        -- ds_newtype = True  <=> Newtype deriving
        --              False <=> Vanilla deriving
+\end{code}
+
+Example:
+
+     newtype instance T [a] = MkT (Tree a) deriving( C s )
+==>  
+     axiom T [a] = :RTList a
+     axiom :RTList a = Tree a
+
+     DS { ds_tvs = [a,s], ds_cls = C, ds_tys = [s, T [a]]
+        , ds_tc = :RTList, ds_tc_args = [a]
+        , ds_newtype = True }
+
+\begin{code}
+type DerivContext = Maybe ThetaType
+   -- Nothing   <=> Vanilla deriving; infer the context of the instance decl
+   -- Just theta <=> Standalone deriving: context supplied by programmer
 
 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
+       --             In this case ds_theta is the list of all the 
+       --                constraints needed, such as (Eq [a], Eq a)
+       --                The inference process is to reduce this to a 
+       --                simpler form (e.g. Eq a)
+       -- 
+       -- Right ds => the exact context for the instance is supplied 
+       --             by the programmer; it is ds_theta
 
 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)
+
+instance Outputable DerivSpec where
+  ppr = pprDerivSpec
 \end{code}
 
 
@@ -244,7 +281,12 @@ There may be a coercion needed which we get from the tycon for the newtype
 when the dict is constructed in TcInstDcls.tcInstDecl2
 
 
-
+Note [Unused constructors and deriving clauses]
+~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+See Trac #3221.  Consider
+   data T = T1 | T2 deriving( Show )
+Are T1 and T2 unused?  Well, no: the deriving clause expands to mention
+both of them.  So we gather defs/uses from deriving just like anything else.
 
 %************************************************************************
 %*                                                                     *
@@ -256,81 +298,148 @@ 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"
-                   HsValBinds Name)    -- Extra generated top-level bindings
+            -> TcM ([InstInfo Name] -- The generated "instance decls"
+                   ,HsValBinds Name -- Extra generated top-level bindings
+                   ,DefUses
+                   ,[TyCon]         -- Extra generated top-level types
+                   ,[TyCon])        -- Extra generated type family instances
 
 tcDeriving tycl_decls inst_decls deriv_decls
-  = recoverM (returnM ([], emptyValBindsOut)) $
+  = recoverM (return ([], emptyValBindsOut, emptyDUs, [], [])) $
     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 "tcDeriving" (ppr is_boot)
+       ; (early_specs, genericsExtras) 
+                <- makeDerivSpecs is_boot tycl_decls inst_decls deriv_decls
+        ; let (repMetaTys, repTyCons, metaInsts) = unzip3 genericsExtras
 
        ; overlap_flag <- getOverlapFlag
        ; let (infer_specs, given_specs) = splitEithers early_specs
-       ; (insts1, aux_binds1) <- mapAndUnzipM (genInst overlap_flag) given_specs
+       ; insts1 <- mapM (genInst True 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
-
-       ; is_boot <- tcIsHsBoot
-       ; rn_binds <- makeAuxBinds is_boot tycl_decls
-                                  (concat aux_binds1 ++ concat aux_binds2)
+       ; insts2 <- mapM (genInst False overlap_flag) final_specs
 
-       ; let inst_info = insts1 ++ insts2
+       -- We no longer generate the old generic to/from functions
+        -- from each type declaration, so this is emptyBag
+       ; gen_binds <- return emptyBag -- mkGenericBinds is_boot tycl_decls
+       
+       ; (inst_info, rn_binds, rn_dus)
+                <- renameDeriv is_boot gen_binds (insts1 ++ insts2 ++ concat metaInsts)
 
        ; dflags <- getDOpts
-       ; ioToTcRn (dumpIfSet_dyn dflags Opt_D_dump_deriv "Derived instances" 
-                  (ddump_deriving inst_info rn_binds))
-
-       ; return (inst_info, rn_binds) }
+       ; liftIO (dumpIfSet_dyn dflags Opt_D_dump_deriv "Derived instances"
+                (ddump_deriving inst_info rn_binds repMetaTys repTyCons metaInsts))
+{-
+        ; when (not (null inst_info)) $
+          dumpDerivingInfo (ddump_deriving inst_info rn_binds)
+-}
+       ; return ( inst_info, rn_binds, rn_dus
+                 , concat (map metaTyCons2TyCons repMetaTys), repTyCons) }
   where
-    ddump_deriving :: [InstInfo] -> HsValBinds Name -> SDoc
-    ddump_deriving inst_infos extra_binds
-      = vcat (map pprInstInfoDetails inst_infos) $$ ppr extra_binds
+    ddump_deriving :: [InstInfo Name] -> HsValBinds Name 
+                   -> [MetaTyCons] -- ^ Empty data constructors
+                   -> [TyCon]      -- ^ Rep type family instances
+                   -> [[(InstInfo RdrName, DerivAuxBinds)]] 
+                      -- ^ Instances for the repMetaTys
+                   -> SDoc
+    ddump_deriving inst_infos extra_binds repMetaTys repTyCons metaInsts
+      =    hang (ptext (sLit "Derived instances"))
+              2 (vcat (map (\i -> pprInstInfoDetails i $$ text "") inst_infos)
+                 $$ ppr extra_binds)
+        $$ hangP "Generic representation" (
+              hangP "Generated datatypes for meta-information"
+               (vcat (map ppr repMetaTys))
+           -- The Outputable instance for TyCon unfortunately only prints the name...
+           $$ hangP "Representation types" 
+                (vcat (map ppr  repTyCons))
+           $$ hangP "Meta-information instances"
+                (vcat (map (pprInstInfoDetails . fst) (concat metaInsts))))
+    
+    hangP s x = text "" $$ hang (ptext (sLit s)) 2 x
+
 
-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, DefUses)
+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, fvs) <- mapAndUnzipM rn_inst_info inst_infos  
+       ; return (rn_inst_infos, emptyValBindsOut, usesOnly (plusFVs fvs)) }
 
   | 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, aux_sigs) = unzip $ map (genAuxBind loc) $ 
+                                     rm_dups [] $ concat deriv_aux_binds
+              aux_val_binds = ValBindsIn (listToBag aux_binds) aux_sigs
+       ; rn_aux_lhs <- rnTopBindsLHS emptyFsEnv aux_val_binds
+       ; bindLocalNames (collectHsValBinders rn_aux_lhs) $ 
+    do { (rn_aux, dus_aux) <- rnTopBindsRHS rn_aux_lhs
+       ; (rn_inst_infos, fvs_insts) <- mapAndUnzipM rn_inst_info inst_infos
+       ; return (rn_inst_infos, rn_aux `plusHsValBinds` rn_gen,
+                  dus_gen `plusDU` dus_aux `plusDU` usesOnly (plusFVs fvs_insts)) } }
 
-       -- 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
 
------------------------------------------
-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
-       ; return (unionManyBags [ mkTyConGenericBinds tc | 
-                                 tc <- tcs, tyConHasGenerics tc ]) }
-               -- And then only in the ones whose 'has-generics' flag is on
+
+    rn_inst_info :: InstInfo RdrName -> TcM (InstInfo Name, FreeVars)
+    rn_inst_info info@(InstInfo { iBinds = NewTypeDerived coi tc })
+       = return ( info { iBinds = NewTypeDerived coi tc }
+                 , mkFVs (map dataConName (tyConDataCons tc)))
+         -- See Note [Newtype deriving and unused constructors]
+
+    rn_inst_info inst_info@(InstInfo { iSpec = inst, iBinds = VanillaInst binds sigs standalone_deriv })
+       =       -- 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
+             ; let binds' = VanillaInst rn_binds [] standalone_deriv
+              ; return (inst_info { iBinds = binds' }, fvs) }
+       where
+         (tyvars,_, clas,_) = instanceHead inst
+         clas_nm            = className clas
 \end{code}
 
+Note [Newtype deriving and unused constructors]
+~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+Consider this (see Trac #1954):
+
+  module Bug(P) where
+  newtype P a = MkP (IO a) deriving Monad
+
+If you compile with -fwarn-unused-binds you do not expect the warning
+"Defined but not used: data consructor MkP". Yet the newtype deriving
+code does not explicitly mention MkP, but it should behave as if you
+had written
+  instance Monad P where
+     return x = MkP (return x)
+     ...etc...
+
+So we want to signal a user of the data constructor 'MkP'.  That's
+what we do in rn_inst_info, and it's the only reason we have the TyCon
+stored in NewTypeDerived.
+
 
 %************************************************************************
 %*                                                                     *
@@ -338,148 +447,275 @@ 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] 
-               -> [LInstDecl Name]
+-- Make the "extras" for the generic representation
+mkGenDerivExtras :: TyCon 
+                 -> TcRn (MetaTyCons, TyCon, [(InstInfo RdrName, DerivAuxBinds)])
+mkGenDerivExtras tc = do
+        { (metaTyCons, rep0TyInst) <- genGenericRepExtras tc
+        ; metaInsts                <- genDtMeta (tc, metaTyCons)
+        ; return (metaTyCons, rep0TyInst, metaInsts) }
+
+makeDerivSpecs :: Bool 
+              -> [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)) }
+              -> TcM ( [EarlyDerivSpec]
+                      , [(MetaTyCons, TyCon, [(InstInfo RdrName, DerivAuxBinds)])])
+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
+
+        -- Generic representation stuff: we might need to add some "extras"
+        -- to the instances
+        ; xDerRep <- getDOpts >>= return . xopt Opt_DeriveGeneric
+        ; generic_extras_deriv <- if not xDerRep
+                                   -- No extras if the flag is off
+                                   then (return [])
+                                    else do {
+          let allTyNames = [ tcdName d | L _ d <- tycl_decls, isDataDecl d ]
+        -- Select only those types that derive Generic
+        ; let sel_tydata = [ tcdName t | (L _ c, L _ t) <- all_tydata
+                                       , getClassName c == Just genClassName ]
+        ; let sel_deriv_decls = catMaybes [ getTypeName t
+                                  | L _ (DerivDecl (L _ t)) <- deriv_decls
+                                  , getClassName t == Just genClassName ] 
+        ; derTyDecls <- mapM tcLookupTyCon $ 
+                         filter (needsExtras xDerRep
+                                  (sel_tydata ++ sel_deriv_decls)) allTyNames
+        -- We need to generate the extras to add to what has
+        -- already been derived
+        ; {- pprTrace "sel_tydata" (ppr sel_tydata) $
+          pprTrace "sel_deriv_decls" (ppr sel_deriv_decls) $
+          pprTrace "derTyDecls" (ppr derTyDecls) $
+          pprTrace "deriv_decls" (ppr deriv_decls) $ -}
+          mapM mkGenDerivExtras derTyDecls }
+
+        -- Merge and return
+        ; return ( eqns1 ++ eqns2, generic_extras_deriv) }
   where
-    extractTyDataPreds decls =                    
-      [(p, d) | d@(L _ (TyData {tcdDerivs = Just preds})) <- decls, p <- preds]
-
+      -- We need extras if the flag DeriveGeneric is on and this type is 
+      -- deriving Generic
+    needsExtras xDerRep tydata tc_name = xDerRep && tc_name `elem` tydata
+
+    -- Extracts the name of the class in the deriving
+    getClassName :: HsType Name -> Maybe Name
+    getClassName (HsForAllTy _ _ _ (L _ n)) = getClassName n
+    getClassName (HsPredTy (HsClassP n _))  = Just n
+    getClassName _                          = Nothing
+
+    -- Extracts the name of the type in the deriving
+    -- This function (and also getClassName above) is not really nice, and I
+    -- might not have covered all possible cases. I wonder if there is no easier
+    -- way to extract class and type name from a LDerivDecl...
+    getTypeName :: HsType Name -> Maybe Name
+    getTypeName (HsForAllTy _ _ _ (L _ n))      = getTypeName n
+    getTypeName (HsTyVar n)                     = Just n
+    getTypeName (HsOpTy _ (L _ n) _)            = Just n
+    getTypeName (HsPredTy (HsClassP _ [L _ n])) = getTypeName n
+    getTypeName (HsAppTy (L _ n) _)             = getTypeName n
+    getTypeName (HsParTy (L _ n))               = getTypeName n
+    getTypeName (HsKindSig (L _ n) _)           = getTypeName n
+    getTypeName _                               = Nothing
+
+    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 (instDeclATs inst_decls ++ tycl_decls)
+
+    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                   $
     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
+    do { traceTc "Standalone deriving decl for" (ppr deriv_ty)
+       ; (tvs, theta, cls, inst_tys) <- tcHsInstHead deriv_ty
+       ; traceTc "Standalone deriving;" $ vcat
+              [ text "tvs:" <+> ppr tvs
+              , text "theta:" <+> ppr theta
+              , text "cls:" <+> ppr cls
+              , text "tys:" <+> ppr inst_tys ]
+       ; checkValidInstance deriv_ty tvs theta cls inst_tys
+               -- C.f. TcInstDcls.tcLocalInstDecl1
+
        ; 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)
+       ; traceTc "Standalone deriving:" $ vcat
+              [ 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
+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
+             args_to_drop   = drop n_args_to_keep tc_args
+             inst_ty        = mkTyConApp tc (take n_args_to_keep tc_args)
+             inst_ty_kind   = typeKind inst_ty
+             dropped_tvs    = mkVarSet (mapCatMaybes getTyVar_maybe args_to_drop)
+             univ_tvs       = (mkVarSet tvs `extendVarSetList` deriv_tvs)
+                                       `minusVarSet` dropped_tvs
+       -- 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)
+
+       ; checkTc (sizeVarSet dropped_tvs == n_args_to_drop &&           -- (a)
+                  tyVarsOfTypes (inst_ty:cls_tys) `subVarSet` univ_tvs) -- (b)
+                 (derivingEtaErr cls cls_tys inst_ty)
+               -- Check that 
+               --  (a) The data type can be eta-reduced; eg reject:
+               --              data instance T a a = ... deriving( Monad )
+               --  (b) The type class args do not mention any of the dropped type
+               --      variables 
+               --              newtype T a s = ... deriving( ST s )
+
+       -- Type families can't be partially applied
+       -- e.g.   newtype instance T Int a = MkT [a] deriving( Monad )
+       -- Note [Deriving, type families, and partial applications]
+       ; checkTc (not (isFamilyTyCon tc) || n_args_to_drop == 0)
+                 (typeFamilyPapErr tc cls cls_tys inst_ty)
+
+       ; mkEqnHelp DerivOrigin (varSetElems univ_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
+\end{code}
+
+Note [Deriving, type families, and partial applications]
+~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+When there are no type families, it's quite easy:
+
+    newtype S a = MkS [a]
+    -- :CoS :: S  ~ [] -- Eta-reduced
+
+    instance Eq [a] => Eq (S a)        -- by coercion sym (Eq (:CoS a)) : Eq [a] ~ Eq (S a)
+    instance Monad [] => Monad S       -- by coercion sym (Monad :CoS)  : Monad [] ~ Monad S 
+
+When type familes are involved it's trickier:
+
+    data family T a b
+    newtype instance T Int a = MkT [a] deriving( Eq, Monad )
+    -- :RT is the representation type for (T Int a)
+    --  :CoF:R1T a :: T Int a ~ :RT a  -- Not eta reduced
+    --  :Co:R1T    :: :RT ~ []         -- Eta-reduced
+
+    instance Eq [a] => Eq (T Int a)    -- easy by coercion
+    instance Monad [] => Monad (T Int) -- only if we can eta reduce???
+
+The "???" bit is that we don't build the :CoF thing in eta-reduced form
+Henc the current typeFamilyPapErr, even though the instance makes sense.
+After all, we can write it out
+    instance Monad [] => Monad (T Int) -- only if we can eta reduce???
+      return x = MkT [x]
+      ... etc ...      
+
+\begin{code}
+mkEqnHelp :: CtOrigin -> [TyVar] -> Class -> [Type] -> Type
+          -> DerivContext      -- Just    => context supplied (standalone deriving)
+                               -- Nothing => context inferred (deriving on data decl)
+          -> 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 :: 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 }
+  , isAlgTyCon tycon   -- Check for functions, primitive types etc
+  = mk_alg_eqn tycon tc_args
   | otherwise
-  = baleOut (derivingThingErr cls cls_tys tc_app
-               (ptext SLIT("Last argument of the instance must be a type application")))
+  = failWithTc (derivingThingErr False 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 }
-\end{code}
+  where
+     bale_out msg = failWithTc (derivingThingErr False cls cls_tys tc_app msg)
 
-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.
+     mk_alg_eqn tycon tc_args
+      | className cls `elem` typeableClassNames
+      = do { dflags <- getDOpts
+           ; case checkTypeableConditions (dflags, tycon) of
+               Just err -> bale_out err
+               Nothing  -> mk_typeable_eqn orig tvs cls tycon tc_args mtheta }
 
-\begin{code}
-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
-       }
+      | isDataFamilyTyCon tycon
+      , length tc_args /= tyConArity tycon
+      = bale_out (ptext (sLit "Unsaturated data family application"))
+
+      | otherwise
+      = do { (rep_tc, rep_tc_args) <- tcLookupDataFamInst tycon tc_args
+                 -- Be careful to test rep_tc here: in the case of families, 
+                 -- 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.
+          ; 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))
+          ; unless (isNothing mtheta || not hidden_data_cons)
+                   (bale_out (derivingHiddenErr tycon))
+
+          ; dflags <- getDOpts
+          ; if isDataTyCon rep_tc then
+               mkDataTypeEqn orig dflags tvs cls cls_tys
+                             tycon tc_args rep_tc rep_tc_args mtheta
+            else
+               mkNewTypeEqn orig dflags tvs cls cls_tys 
+                            tycon tc_args rep_tc rep_tc_args mtheta }
 \end{code}
 
 
@@ -490,26 +726,54 @@ tcLookupFamInstExact tycon tys
 %************************************************************************
 
 \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
+mkDataTypeEqn :: CtOrigin
+              -> DynFlags
+              -> [Var]                  -- Universally quantified type variables in the instance
+              -> Class                  -- Class for which we need to derive an instance
+              -> [Type]                 -- Other parameters to the class except the last
+              -> TyCon                  -- Type constructor for which the instance is requested 
+                                       --    (last parameter to the type class)
+              -> [Type]                 -- Parameters to the type constructor
+              -> TyCon                  -- rep of the above (for type families)
+              -> [Type]                 -- rep of the above
+              -> DerivContext        -- Context of the instance, for standalone deriving
+              -> TcRn EarlyDerivSpec    -- Return 'Nothing' if error
+
+mkDataTypeEqn orig dflags tvs cls cls_tys
               tycon tc_args rep_tc rep_tc_args mtheta
-  | Just err <- checkSideConditions mayDeriveDataTypeable cls cls_tys rep_tc
+  = case checkSideConditions dflags mtheta 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               -> go_for_it
+       NonDerivableClass       -> bale_out (nonStdErr cls)
+       DerivableClassError msg -> bale_out msg
+  where
+    go_for_it    = mk_data_eqn orig tvs cls tycon tc_args rep_tc rep_tc_args mtheta
+    bale_out msg = failWithTc (derivingThingErr False cls cls_tys (mkTyConApp tycon tc_args) msg)
 
-mk_data_eqn :: InstOrigin -> [TyVar] -> Class 
-            -> TyCon -> [TcType] -> TyCon -> [TcType] -> Maybe ThetaType
-            -> TcM (Maybe EarlyDerivSpec)
+mk_data_eqn :: CtOrigin -> [TyVar] -> Class 
+           -> TyCon -> [TcType] -> TyCon -> [TcType] -> DerivContext
+           -> TcM 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
+  = do { dfun_name <- new_dfun_name cls tycon
+       ; loc <- getSrcSpanM
+       ; let inst_tys = [mkTyConApp tycon tc_args]
+             inferred_constraints = inferConstraints tvs cls inst_tys rep_tc rep_tc_args
+             spec = DS { ds_loc = loc, ds_orig = orig
+                       , ds_name = dfun_name, ds_tvs = tvs 
+                       , ds_cls = cls, ds_tys = inst_tys
+                       , ds_tc = rep_tc, ds_tc_args = rep_tc_args
+                       , ds_theta =  mtheta `orElse` inferred_constraints
+                       , ds_newtype = False }
+
+       ; return (if isJust mtheta then Right spec      -- Specified context
+                                  else Left spec) }    -- Infer context
+
+----------------------
+mk_typeable_eqn :: CtOrigin -> [TyVar] -> Class 
+               -> TyCon -> [TcType] -> DerivContext
+               -> TcM EarlyDerivSpec
+mk_typeable_eqn orig tvs cls tycon tc_args mtheta
+       -- The Typeable class is special in several ways
        --        data T a b = ... deriving( Typeable )
        -- gives
        --        instance Typeable2 T where ...
@@ -518,37 +782,89 @@ mk_data_eqn orig tvs cls tycon tc_args rep_tc rep_tc_args mtheta
        -- 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
+  | isNothing mtheta   -- deriving on a data type decl
+  = do { checkTc (cls `hasKey` typeableClassKey)
+                 (ptext (sLit "Use deriving( Typeable ) on a data type declaration"))
+       ; real_cls <- tcLookupClass (typeableClassNames !! tyConArity tycon)
+       ; mk_typeable_eqn orig tvs real_cls tycon [] (Just []) }
+
+  | otherwise          -- standaone deriving
+  = do { checkTc (null tc_args)
+                 (ptext (sLit "Derived typeable instance must be of form (Typeable") 
+                       <> 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 = real_clas, ds_tys = [mkTyConApp tycon []] 
+                    , ds_cls = cls, ds_tys = [mkTyConApp tycon []]
+                    , ds_tc = tycon, ds_tc_args = []
                     , ds_theta = mtheta `orElse` [], ds_newtype = False })  }
 
+----------------------
+inferConstraints :: [TyVar] -> Class -> [TcType] -> TyCon -> [TcType] -> ThetaType
+-- Generate a sufficiently large set of constraints that typechecking the
+-- generated method definitions should succeed.   This set will be simplified
+-- before being used in the instance declaration
+inferConstraints _ cls inst_tys rep_tc rep_tc_args
+  -- Generic constraints are easy
+  | cls `hasKey` genClassKey
+  = []
+  -- The others are a bit more complicated
   | 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
+  = ASSERT2( equalLength rep_tc_tvs all_rep_tc_args, ppr cls <+> ppr rep_tc )
+    stupid_constraints ++ extra_constraints
+    ++ sc_constraints ++ con_arg_constraints
+  where
+       -- Constraints arising from the arguments of each constructor
+    con_arg_constraints
+      = [ mkClassPred cls [arg_ty] 
+        | data_con <- tyConDataCons rep_tc,
+          arg_ty   <- ASSERT( isVanillaDataCon data_con )
+                       get_constrained_tys $
+                       dataConInstOrigArgTys data_con all_rep_tc_args,
+          not (isUnLiftedType arg_ty) ]
+               -- No constraints for unlifted types
+               -- Where they are legal we generate specilised function calls
+
+               -- For functor-like classes, two things are different
+               -- (a) We recurse over argument types to generate constraints
+               --     See Functor examples in TcGenDeriv
+               -- (b) The rep_tc_args will be one short
+    is_functor_like = getUnique cls `elem` functorLikeClassKeys
+
+    get_constrained_tys :: [Type] -> [Type]
+    get_constrained_tys tys 
+        | is_functor_like = concatMap (deepSubtypesContaining last_tv) tys
+       | otherwise       = tys
+
+    rep_tc_tvs = tyConTyVars rep_tc
+    last_tv = last rep_tc_tvs
+    all_rep_tc_args | is_functor_like = rep_tc_args ++ [mkTyVarTy last_tv]
+                   | otherwise       = rep_tc_args
+
+       -- Constraints arising from superclasses
+       -- See Note [Superclasses of derived instance]
+    sc_constraints = substTheta (zipOpenTvSubst (classTyVars cls) inst_tys)
+                               (classSCTheta cls)
+
+       -- Stupid constraints
+    stupid_constraints = substTheta subst (tyConStupidTheta rep_tc)
+    subst = zipTopTvSubst rep_tc_tvs all_rep_tc_args
+             
+       -- Extra Data constraints
+       -- The Data class (only) requires that for 
+       --    instance (...) => Data (T t1 t2) 
+       -- IF   t1:*, t2:*
+       -- THEN (Data t1, Data t2) are among the (...) constraints
+       -- Reason: when the IF holds, we generate a method
+       --             dataCast2 f = gcast2 f
+       --         and we need the Data constraints to typecheck the method
+    extra_constraints 
+      | cls `hasKey` dataClassKey
+      , all (isLiftedTypeKind . typeKind) rep_tc_args 
+      = [mkClassPred cls [ty] | ty <- rep_tc_args]
+      | otherwise 
+      = []
 
 ------------------------------------------------------------------
 -- Check side conditions that dis-allow derivability for particular classes
@@ -558,36 +874,56 @@ mk_data_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
-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)
+data DerivStatus = CanDerive
+                | DerivableClassError SDoc     -- Standard class, but can't do it
+                | NonDerivableClass            -- Non-standard class
+
+checkSideConditions :: DynFlags -> DerivContext -> Class -> [TcType] -> TyCon -> DerivStatus
+checkSideConditions dflags mtheta cls cls_tys rep_tc
+  | Just cond <- sideConditions mtheta cls
+  = case (cond (dflags, rep_tc)) of
+       Just err -> DerivableClassError err     -- Class-specific error
+       Nothing  | null cls_tys -> CanDerive    -- All derivable classes are unary, so
+                                               -- cls_tys (the type args other than last) 
+                                               -- should be null
+                | otherwise    -> DerivableClassError ty_args_why      -- e.g. deriving( Eq s )
+  | otherwise = NonDerivableClass      -- Not a standard class
+  where
+    ty_args_why        = quotes (ppr (mkClassPred cls cls_tys)) <+> ptext (sLit "is not a class")
+
+checkTypeableConditions :: Condition
+checkTypeableConditions = checkFlag Opt_DeriveDataTypeable `andCond` cond_typeableOK
+
+nonStdErr :: Class -> SDoc
+nonStdErr cls = quotes (ppr cls) <+> ptext (sLit "is not a derivable class")
+
+sideConditions :: DerivContext -> Class -> Maybe Condition
+sideConditions mtheta cls
+  | 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 (checkFlag Opt_DeriveDataTypeable `andCond` 
+                                           cond_std `andCond` cond_noUnliftedArgs)
+  | cls_key == functorClassKey            = Just (checkFlag Opt_DeriveFunctor `andCond`
+                                          cond_functorOK True)  -- NB: no cond_std!
+  | cls_key == foldableClassKey           = Just (checkFlag Opt_DeriveFoldable `andCond`
+                                          cond_functorOK False) -- Functor/Fold/Trav works ok for rank-n types
+  | cls_key == traversableClassKey = Just (checkFlag Opt_DeriveTraversable `andCond`
+                                          cond_functorOK False)
+  | cls_key == genClassKey         = Just (cond_RepresentableOk `andCond`
+                                           checkFlag Opt_DeriveGeneric)
+  | otherwise = Nothing
   where
-    ty_args_why        = quotes (ppr (mkClassPred cls cls_tys)) <+> ptext SLIT("is not a class")
-
-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
+    cls_key = getUnique cls
+    cond_std = cond_stdOK mtheta
+
+type Condition = (DynFlags, TyCon) -> Maybe SDoc
+       -- first Bool is whether or not we are allowed to derive Data and Typeable
+       -- second Bool is whether or not we are allowed to derive Functor
        -- TyCon is the *representation* tycon if the 
        --      data type is an indexed one
        -- Nothing => OK
@@ -595,36 +931,68 @@ type Condition = (Bool, TyCon) -> Maybe SDoc
 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          -- c1 succeeds
+       Just x  -> case c2 tc of    -- c1 fails
                     Nothing -> Nothing
-                    Just y  -> Just (x $$ ptext SLIT("  and") $$ y)
-                                       -- Both fail
+                    Just y  -> Just (x $$ ptext (sLit "  or") $$ 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
+cond_stdOK :: DerivContext -> Condition
+cond_stdOK (Just _) _
+  = Nothing    -- Don't check these conservative conditions for
+               -- standalone deriving; just generate the code
+               -- and let the typechecker handle the result
+cond_stdOK Nothing (_, rep_tc)
+  | null data_cons      = Just (no_cons_why rep_tc $$ suggestion)
+  | not (null con_whys) = Just (vcat con_whys $$ suggestion)
+  | 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)")
+    suggestion  = ptext (sLit "Possible fix: use a standalone deriving declaration instead")
+    data_cons   = tyConDataCons rep_tc
+    con_whys = mapCatMaybes check_con data_cons
+
+    check_con :: DataCon -> Maybe SDoc
+    check_con con 
+      | isVanillaDataCon con
+      , all isTauTy (dataConOrigArgTys con) = Nothing
+      | otherwise = Just (badCon con (ptext (sLit "must have a Haskell-98 type")))
   
+no_cons_why :: TyCon -> SDoc
+no_cons_why rep_tc = quotes (pprSourceTyCon rep_tc) <+> 
+                    ptext (sLit "must have at least one data constructor")
+
+cond_RepresentableOk :: Condition
+cond_RepresentableOk (_,t) = canDoGenerics t
+
+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 = badCon (head bad_cons) (ptext (sLit "must have only arguments of lifted type"))
+
 cond_isEnumeration :: Condition
 cond_isEnumeration (_, rep_tc)
-  | isEnumerationTyCon rep_tc = Nothing
-  | otherwise                = Just why
+  | isEnumerationTyCon rep_tc   = Nothing
+  | otherwise                  = Just why
   where
-    why = quotes (pprSourceTyCon rep_tc) <+> 
-         ptext SLIT("has non-nullary constructors")
+    why = sep [ quotes (pprSourceTyCon rep_tc) <+> 
+                 ptext (sLit "must be an enumeration type")
+              , ptext (sLit "(an enumeration consists of one or more nullary, non-GADT constructors)") ]
+                 -- See Note [Enumeration types] in TyCon
 
 cond_isProduct :: Condition
 cond_isProduct (_, rep_tc)
@@ -632,48 +1000,138 @@ cond_isProduct (_, rep_tc)
   | otherwise            = Just why
   where
     why = quotes (pprSourceTyCon rep_tc) <+> 
-         ptext SLIT("has more than one constructor")
+         ptext (sLit "must have precisely 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
+cond_typeableOK (_, tc)
+  | tyConArity tc > 7 = Just too_many
+  | not (all (isSubArgTypeKind . tyVarKind) (tyConTyVars tc)) 
+                      = Just bad_kind
+  | 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
+    too_many = quotes (pprSourceTyCon tc) <+> 
+              ptext (sLit "must have 7 or fewer arguments")
+    bad_kind = quotes (pprSourceTyCon tc) <+> 
+              ptext (sLit "must only have arguments of kind `*'")
+
+functorLikeClassKeys :: [Unique]
+functorLikeClassKeys = [functorClassKey, foldableClassKey, traversableClassKey]
+
+cond_functorOK :: Bool -> Condition
+-- OK for Functor/Foldable/Traversable class
+-- Currently: (a) at least one argument
+--            (b) don't use argument contravariantly
+--            (c) don't use argument in the wrong place, e.g. data T a = T (X a a)
+--            (d) optionally: don't use function types
+--            (e) no "stupid context" on data type
+cond_functorOK allowFunctions (_, rep_tc)
+  | null tc_tvs
+  = Just (ptext (sLit "Data type") <+> quotes (ppr rep_tc) 
+          <+> ptext (sLit "must have some type parameters"))
+
+  | not (null bad_stupid_theta)
+  = Just (ptext (sLit "Data type") <+> quotes (ppr rep_tc) 
+          <+> ptext (sLit "must not have a class context") <+> pprTheta bad_stupid_theta)
+
+  | otherwise
+  = msum (map check_con data_cons)     -- msum picks the first 'Just', if any
   where
-    why  = ptext SLIT("You need -XDeriveDataTypeable to derive an instance for this class")
+    tc_tvs            = tyConTyVars rep_tc
+    Just (_, last_tv) = snocView tc_tvs
+    bad_stupid_theta  = filter is_bad (tyConStupidTheta rep_tc)
+    is_bad pred       = last_tv `elemVarSet` tyVarsOfPred pred
+
+    data_cons = tyConDataCons rep_tc
+    check_con con = msum (check_vanilla con : foldDataConArgs (ft_check con) con)
+
+    check_vanilla :: DataCon -> Maybe SDoc
+    check_vanilla con | isVanillaDataCon con = Nothing
+                     | otherwise            = Just (badCon con existential)
+
+    ft_check :: DataCon -> FFoldType (Maybe SDoc)
+    ft_check con = FT { ft_triv = Nothing, ft_var = Nothing
+                      , ft_co_var = Just (badCon con covariant)
+                     , ft_fun = \x y -> if allowFunctions then x `mplus` y 
+                                                           else Just (badCon con functions)
+                      , ft_tup = \_ xs  -> msum xs
+                      , ft_ty_app = \_ x   -> x
+                      , ft_bad_app = Just (badCon con wrong_arg)
+                      , ft_forall = \_ x   -> x }
+                    
+    existential = ptext (sLit "must not have existential arguments")
+    covariant  = ptext (sLit "must not use the type variable in a function argument")
+    functions  = ptext (sLit "must not contain function types")
+    wrong_arg  = ptext (sLit "must not use the type variable in an argument other than the last")
+
+checkFlag :: ExtensionFlag -> Condition
+checkFlag flag (dflags, _)
+  | xopt flag dflags = Nothing
+  | otherwise        = Just why
+  where
+    why = ptext (sLit "You need -X") <> text flag_str 
+          <+> ptext (sLit "to derive an instance for this class")
+    flag_str = case [ s | (s, f, _) <- xFlags, f==flag ] of
+                 [s]   -> s
+                 other -> pprPanic "checkFlag" (ppr other)
 
 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]
+-- These standard classes can be derived for a newtype
+-- using the isomorphism trick *even if no -XGeneralizedNewtypeDeriving
+-- because giving so gives the same results as generating the boilerplate
+std_class_via_iso clas 
+  = classKey clas `elem` [eqClassKey, ordClassKey, ixClassKey, boundedClassKey]
        -- Not Read/Show because they respect the type
        -- Not Enum, because newtypes are never in Enum
 
 
+non_iso_class :: Class -> Bool
+-- *Never* derive Read, Show, Typeable, Data, Generic by isomorphism,
+-- even with -XGeneralizedNewtypeDeriving
+non_iso_class cls 
+  = classKey cls `elem` ([ readClassKey, showClassKey, dataClassKey
+                         , genClassKey] ++ typeableClassKeys)
+
+typeableClassKeys :: [Unique]
+typeableClassKeys = map getUnique typeableClassNames
+
 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
+
+badCon :: DataCon -> SDoc -> SDoc
+badCon con msg = ptext (sLit "Constructor") <+> quotes (ppr con) <+> msg
 \end{code}
 
+Note [Superclasses of derived instance] 
+~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+In general, a derived instance decl needs the superclasses of the derived
+class too.  So if we have
+       data T a = ...deriving( Ord )
+then the initial context for Ord (T a) should include Eq (T a).  Often this is 
+redundant; we'll also generate an Ord constraint for each constructor argument,
+and that will probably generate enough constraints to make the Eq (T a) constraint 
+be satisfied too.  But not always; consider:
+
+ data S a = S
+ instance Eq (S a)
+ instance Ord (S a)
+
+ data T a = MkT (S a) deriving( Ord )
+ instance Num a => Eq (T a)
+
+The derived instance for (Ord (T a)) must have a (Num a) constraint!
+Similarly consider:
+       data T a = MkT deriving( Data, Typeable )
+Here there *is* no argument field, but we must nevertheless generate
+a context for the Data instances:
+       instance Typable a => Data (T a) where ...
+
 
 %************************************************************************
 %*                                                                     *
@@ -682,35 +1140,43 @@ new_dfun_name clas tycon         -- Just a simple wrapper
 %************************************************************************
 
 \begin{code}
-mkNewTypeEqn :: InstOrigin -> Bool -> Bool -> [Var] -> Class
+mkNewTypeEqn :: CtOrigin -> DynFlags -> [Var] -> Class
              -> [Type] -> TyCon -> [Type] -> TyCon -> [Type]
-             -> Maybe ThetaType
-             -> TcRn (Maybe EarlyDerivSpec)
-mkNewTypeEqn orig mayDeriveDataTypeable newtype_deriving tvs
+             -> DerivContext
+             -> TcRn EarlyDerivSpec
+mkNewTypeEqn orig dflags tvs
              cls cls_tys tycon tc_args rep_tycon rep_tc_args mtheta
+-- Want: instance (...) => cls (cls_tys ++ [tycon tc_args]) where ...
   | can_derive_via_isomorphism && (newtype_deriving || std_class_via_iso cls)
-  = do { traceTc (text "newtype deriving:" <+> ppr tycon <+> ppr rep_tys)
+  = do { traceTc "newtype deriving:" (ppr tycon <+> ppr rep_tys <+> ppr all_preds)
        ; 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_name = dfun_name, ds_tvs = varSetElems dfun_tvs 
                        , ds_cls = cls, ds_tys = inst_tys
+                       , ds_tc = rep_tycon, ds_tc_args = rep_tc_args
                        , ds_theta =  mtheta `orElse` all_preds
                        , ds_newtype = True }
-       ; return (if isJust mtheta then Just (Right spec)
-                                  else Just (Left spec)) }
+       ; return (if isJust mtheta then Right spec
+                                  else 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
+  | otherwise
+  = case checkSideConditions dflags mtheta cls cls_tys rep_tycon of
+      CanDerive -> go_for_it   -- Use the standard H98 method
+      DerivableClassError msg  -- Error with standard class
+        | can_derive_via_isomorphism -> bale_out (msg $$ suggest_nd)
+        | otherwise                  -> bale_out msg
+      NonDerivableClass        -- Must use newtype deriving
+       | newtype_deriving           -> bale_out cant_derive_err  -- Too hard, even with newtype deriving
+        | can_derive_via_isomorphism -> bale_out (non_std $$ suggest_nd) -- Try newtype deriving!
+       | otherwise                  -> bale_out non_std
   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")]
+        newtype_deriving = xopt Opt_GeneralizedNewtypeDeriving dflags
+        go_for_it        = mk_data_eqn orig tvs cls tycon tc_args rep_tycon rep_tc_args mtheta
+       bale_out msg     = failWithTc (derivingThingErr newtype_deriving cls cls_tys inst_ty msg)
+
+       non_std    = nonStdErr cls
+        suggest_nd = 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, ...)
@@ -721,6 +1187,8 @@ 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)).
@@ -740,48 +1208,36 @@ 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)
-
-       -- Note [newtype representation]
-       -- Need newTyConRhs *not* newTyConRep to get the representation 
-       -- type, because the latter looks through all intermediate newtypes
-       -- For example
+       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 representation 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]
+       -- ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+       -- Need newTyConRhs (*not* a recursive representation finder) 
+       -- to get the representation type. For example
        --      newtype B = MkB Int
        --      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 inst_tys
+       inst_ty = mkTyConApp tycon tc_args
+       inst_tys = cls_tys ++ [inst_ty]
        sc_theta = substTheta (zipOpenTvSubst cls_tyvars inst_tys)
                              (classSCTheta cls)
 
@@ -792,75 +1248,60 @@ 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
 
        -------------------------------------------------------------------
        --  Figuring out whether we can only do this newtype-deriving thing
 
-       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 cls `elem` non_iso_classes)
-          && 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]
-                                               -- Don't want
-                                               --      instance Eq [A] => Eq A !!
-                       -- Here's a recursive newtype that's actually OK
-                       --      newtype S1 = S1 [T1 ()]
-                       --      newtype T1 a = T1 (StateT S1 IO a ) deriving( Monad )
-                       -- It's currently rejected.  Oh well.
-                       -- In fact we generate an instance decl that has method of form
-                       --      meth @ instTy = meth @ repTy
-                       -- (no coerce's).  We'd need a coerce if we wanted to handle
-                       -- recursive newtypes too
+          =  not (non_iso_class cls)
+          && arity_ok
+          && eta_ok
+          && ats_ok
+--        && not (isRecursiveTyCon tycon)      -- Note [Recursive newtypes]
+
+       arity_ok = length cls_tys + 1 == classArity cls
+               -- Well kinded; eg not: newtype T ... deriving( ST )
+               --                      because ST needs *2* type params
 
        -- 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
+               -- 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)
-
-             && (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)
-               -- (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
-                                     ])
+               --     And the [a] must not mention 'b'.  That's all handled
+               --     by nt_eta_rity.
+
+       ats_ok = null (classATs cls)    
+              -- No associated types for the class, because we don't 
+              -- currently generate type 'instance' decls; and cannot do
+              -- so for 'data' instance decls
+                                        
+       cant_derive_err
+          = vcat [ ppUnless arity_ok arity_msg
+                 , ppUnless eta_ok eta_msg
+                 , ppUnless ats_ok ats_msg ]
+        arity_msg = quotes (ppr (mkClassPred cls cls_tys)) <+> ptext (sLit "does not have arity 1")
+       eta_msg   = ptext (sLit "cannot eta-reduce the representation type enough")
+       ats_msg   = ptext (sLit "the class has associated types")
 \end{code}
 
+Note [Recursive newtypes]
+~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+Newtype deriving works fine, even if the newtype is recursive.
+e.g.   newtype S1 = S1 [T1 ()]
+       newtype T1 a = T1 (StateT S1 IO a ) deriving( Monad )
+Remember, too, that type families are curretly (conservatively) given
+a recursive flag, so this also allows newtype deriving to work
+for type famillies.
+
+We used to exclude recursive types, because we had a rather simple
+minded way of generating the instance decl:
+   newtype A = MkA [A]
+   instance Eq [A] => Eq A     -- Makes typechecker loop!
+But now we require a simple context, so it's ok.
+
 
 %************************************************************************
 %*                                                                     *
@@ -888,7 +1329,7 @@ inferInstanceContexts :: OverlapFlag -> [DerivSpec] -> TcM [DerivSpec]
 inferInstanceContexts _ [] = return []
 
 inferInstanceContexts oflag infer_specs
-  = do { traceTc (text "inferInstanceContexts" <+> vcat (map pprDerivSpec infer_specs))
+  = do { traceTc "inferInstanceContexts" $ vcat (map pprDerivSpec infer_specs)
        ; iterate_deriv 1 initial_solutions }
   where
     ------------------------------------------------------------------
@@ -906,14 +1347,14 @@ inferInstanceContexts oflag infer_specs
     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
+               -- This can happen if we have -XUndecidableInstances
                -- (See TcSimplify.tcSimplifyDeriv.)
       = pprPanic "solveDerivEqns: probable loop" 
                 (vcat (map pprDerivSpec infer_specs) $$ ppr current_solns)
       | otherwise
       =        do {      -- Extend the inst info from the explicit instance decls
                  -- with the current set of solutions, and simplify each RHS
-            let inst_specs = zipWithEqual "add_solns" (mkInstance2 oflag)
+            let inst_specs = zipWithEqual "add_solns" (mkInstance oflag)
                                           current_solns infer_specs
           ; new_solns <- checkNoErrs $
                          extendLocalInstEnv inst_specs $
@@ -930,32 +1371,37 @@ inferInstanceContexts oflag infer_specs
     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 $
-       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
+       addErrCtxt (derivInstCtxt the_pred) $ 
+       do {      -- 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.
+                 -- equality when finding the fixpoint.  Moreover, simplifyDeriv
+                 -- has an assert failure because it finds a TyVar when it expects
+                 -- only TcTyVars.  So I just rule it out for now.  I'm not 
+                 -- even sure how it can arise.
+                 
           ; let tv_set = mkVarSet tyvars
-                weird_preds = [pred | pred <- theta, not (tyVarsOfPred pred `subVarSet` tv_set)]  
+                weird_preds = [pred | pred <- deriv_rhs
+                                     , not (tyVarsOfPred pred `subVarSet` tv_set)]
           ; mapM_ (addErrTc . badDerivedPred) weird_preds      
 
+           ; theta <- simplifyDeriv orig the_pred tyvars deriv_rhs
+               -- checkValidInstance tyvars theta clas inst_tys
+               -- Not necessary; see Note [Exotic derived instance contexts]
+               --                in TcSimplify
+               
+           ; traceTc "TcDeriv" (ppr deriv_rhs $$ ppr theta)
                -- 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
+      where
+        the_pred = mkClassPred clas inst_tys
 
 ------------------------------------------------------------------
-mkInstance1 :: OverlapFlag -> DerivSpec -> Instance
-mkInstance1 overlap_flag spec = mkInstance2 overlap_flag (ds_theta spec) spec
-
-mkInstance2 :: OverlapFlag -> ThetaType -> DerivSpec -> Instance
-mkInstance2 overlap_flag theta
+mkInstance :: OverlapFlag -> ThetaType -> DerivSpec -> Instance
+mkInstance overlap_flag theta
            (DS { ds_name = dfun_name
                , ds_tvs = tyvars, ds_cls = clas, ds_tys = tys })
   = mkLocalInstance dfun overlap_flag
@@ -1044,61 +1490,209 @@ 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 oflag spec
-  | ds_newtype spec
-  = return (InstInfo { iSpec = mkInstance1 oflag spec 
-                    , iBinds = NewTypeDerived }, [])
+genInst :: Bool        -- True <=> standalone deriving
+       -> OverlapFlag
+        -> DerivSpec -> TcM (InstInfo RdrName, DerivAuxBinds)
+genInst standalone_deriv oflag
+        spec@(DS { ds_tc = rep_tycon, ds_tc_args = rep_tc_args
+                 , ds_theta = theta, ds_newtype = is_newtype
+                 , ds_name = name, ds_cls = clas })
+  | is_newtype
+  = return (InstInfo { iSpec   = inst_spec
+                     , iBinds  = NewTypeDerived co rep_tycon }, [])
 
   | otherwise
-  = do { fix_env <- getFixityEnv
-       ; let
-           inst                    = mkInstance1 oflag spec
-           (tyvars,_,clas,[ty])    = instanceHead inst
-           clas_nm                 = className clas
-           (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 Var.varName tyvars) $
-                                  rnMethodBinds clas_nm (\_ -> []) [] meth_binds
-
-       -- Build the InstInfo
-       ; return (InstInfo { iSpec = inst, 
-                            iBinds = VanillaInst rn_meth_binds [] },
-                 aux_binds)
-        }
-
-genDerivBinds :: Class -> FixityEnv -> TyCon -> (LHsBinds RdrName, DerivAuxBinds)
-genDerivBinds clas fix_env tycon
+  = do  { fix_env <- getFixityEnv
+        ; let loc   = getSrcSpan name
+              (meth_binds, aux_binds) = genDerivBinds loc fix_env clas rep_tycon
+                   -- In case of a family instance, we need to use the representation
+                   -- tycon (after all, it has the data constructors)
+
+        ; return (InstInfo { iSpec   = inst_spec
+                           , iBinds  = VanillaInst meth_binds [] standalone_deriv }
+                 , aux_binds) }
+  where
+    inst_spec = mkInstance oflag theta spec
+    co1 = case tyConFamilyCoercion_maybe rep_tycon of
+              Just co_con -> mkAxInstCo co_con rep_tc_args
+             Nothing     -> id_co
+             -- Not a family => rep_tycon = main tycon
+    co2 = mkAxInstCo (newTyConCo rep_tycon) rep_tc_args
+    co  = co1 `mkTransCo` co2
+    id_co = mkReflCo (mkTyConApp rep_tycon rep_tc_args)
+
+-- Example: newtype instance N [a] = N1 (Tree a) 
+--          deriving instance Eq b => Eq (N [(b,b)])
+-- From the instance, we get an implicit newtype R1:N a = N1 (Tree a)
+-- When dealing with the deriving clause
+--    co1 : N [(b,b)] ~ R1:N (b,b)
+--    co2 : R1:N (b,b) ~ Tree (b,b)
+--    co  : N [(b,b)] ~ Tree (b,b)
+
+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 = [(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)
+    gen_list :: [(Unique, SrcSpan -> 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)
+              ,(functorClassKey,       gen_Functor_binds)
+              ,(foldableClassKey,      gen_Foldable_binds)
+              ,(traversableClassKey,   gen_Traversable_binds)
+              ,(genClassKey,           genGenericBinds)
               ]
 \end{code}
 
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+\subsection[TcDeriv-generic-binds]{Bindings for the new generic deriving mechanism}
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
+
+For the generic representation we need to generate:
+\begin{itemize}
+\item A Generic instance
+\item A Rep type instance 
+\item Many auxiliary datatypes and instances for them (for the meta-information)
+\end{itemize}
+
+@genGenericBinds@ does (1)
+@genGenericRepExtras@ does (2) and (3)
+@genGenericAll@ does all of them
+
+\begin{code}
+genGenericBinds :: SrcSpan -> TyCon -> (LHsBinds RdrName, DerivAuxBinds)
+genGenericBinds _ tc = (mkBindsRep tc, [ {- No DerivAuxBinds -} ])
+
+genGenericRepExtras :: TyCon -> TcM (MetaTyCons, TyCon)
+genGenericRepExtras tc =
+  do  uniqS <- newUniqueSupply
+      let
+        -- Uniques for everyone
+        (uniqD:uniqs) = uniqsFromSupply uniqS
+        (uniqsC,us) = splitAt (length tc_cons) uniqs
+        uniqsS :: [[Unique]] -- Unique supply for the S datatypes
+        uniqsS = mkUniqsS tc_arits us
+        mkUniqsS []    _  = []
+        mkUniqsS (n:t) us = case splitAt n us of
+                              (us1,us2) -> us1 : mkUniqsS t us2
+
+        tc_name   = tyConName tc
+        tc_cons   = tyConDataCons tc
+        tc_arits  = map dataConSourceArity tc_cons
+        
+        tc_occ    = nameOccName tc_name
+        d_occ     = mkGenD tc_occ
+        c_occ m   = mkGenC tc_occ m
+        s_occ m n = mkGenS tc_occ m n
+        mod_name  = nameModule (tyConName tc)
+        d_name    = mkExternalName uniqD mod_name d_occ wiredInSrcSpan
+        c_names   = [ mkExternalName u mod_name (c_occ m) wiredInSrcSpan
+                      | (u,m) <- zip uniqsC [0..] ]
+        s_names   = [ [ mkExternalName u mod_name (s_occ m n) wiredInSrcSpan 
+                        | (u,n) <- zip us [0..] ] | (us,m) <- zip uniqsS [0..] ]
+        
+        mkTyCon name = ASSERT( isExternalName name )
+                         buildAlgTyCon name [] [] mkAbstractTyConRhs
+                           NonRecursive False NoParentTyCon Nothing
+
+      metaDTyCon  <- mkTyCon d_name
+      metaCTyCons <- sequence [ mkTyCon c_name | c_name <- c_names ]
+      metaSTyCons <- mapM sequence 
+                       [ [ mkTyCon s_name 
+                         | s_name <- s_namesC ] | s_namesC <- s_names ]
+
+      let metaDts = MetaTyCons metaDTyCon metaCTyCons metaSTyCons
+  
+      rep0_tycon <- tc_mkRepTyCon tc metaDts
+      
+      -- pprTrace "rep0" (ppr rep0_tycon) $
+      return (metaDts, rep0_tycon)
+{-
+genGenericAll :: TyCon
+                  -> TcM ((InstInfo RdrName, DerivAuxBinds), MetaTyCons, TyCon)
+genGenericAll tc =
+  do  (metaDts, rep0_tycon)     <- genGenericRepExtras tc
+      clas                      <- tcLookupClass genClassName
+      dfun_name                 <- new_dfun_name clas tc
+      let
+        mkInstRep = (InstInfo { iSpec = inst, iBinds = binds }
+                               , [ {- No DerivAuxBinds -} ])
+        inst  = mkLocalInstance dfun NoOverlap
+        binds = VanillaInst (mkBindsRep tc) [] False
+
+        tvs   = tyConTyVars tc
+        tc_ty = mkTyConApp tc (mkTyVarTys tvs)
+        
+        dfun  = mkDictFunId dfun_name (tyConTyVars tc) [] clas [tc_ty]
+      return (mkInstRep, metaDts, rep0_tycon)
+-}
+genDtMeta :: (TyCon, MetaTyCons) -> TcM [(InstInfo RdrName, DerivAuxBinds)]
+genDtMeta (tc,metaDts) =
+  do  dClas <- tcLookupClass datatypeClassName
+      d_dfun_name <- new_dfun_name dClas tc
+      cClas <- tcLookupClass constructorClassName
+      c_dfun_names <- sequence [ new_dfun_name cClas tc | _ <- metaC metaDts ]
+      sClas <- tcLookupClass selectorClassName
+      s_dfun_names <- sequence (map sequence [ [ new_dfun_name sClas tc 
+                                               | _ <- x ] 
+                                             | x <- metaS metaDts ])
+      fix_env <- getFixityEnv
+
+      let
+        (dBinds,cBinds,sBinds) = mkBindsMetaD fix_env tc
+        
+        -- Datatype
+        d_metaTycon = metaD metaDts
+        d_inst = mkLocalInstance d_dfun NoOverlap
+        d_binds = VanillaInst dBinds [] False
+        d_dfun  = mkDictFunId d_dfun_name (tyConTyVars tc) [] dClas 
+                    [ mkTyConTy d_metaTycon ]
+        d_mkInst = (InstInfo { iSpec = d_inst, iBinds = d_binds }, [])
+        
+        -- Constructor
+        c_metaTycons = metaC metaDts
+        c_insts = [ mkLocalInstance (c_dfun c ds) NoOverlap 
+                  | (c, ds) <- myZip1 c_metaTycons c_dfun_names ]
+        c_binds = [ VanillaInst c [] False | c <- cBinds ]
+        c_dfun c dfun_name = mkDictFunId dfun_name (tyConTyVars tc) [] cClas 
+                               [ mkTyConTy c ]
+        c_mkInst = [ (InstInfo { iSpec = is, iBinds = bs }, []) 
+                   | (is,bs) <- myZip1 c_insts c_binds ]
+        
+        -- Selector
+        s_metaTycons = metaS metaDts
+        s_insts = map (map (\(s,ds) -> mkLocalInstance (s_dfun s ds) NoOverlap))
+                    (myZip2 s_metaTycons s_dfun_names)
+        s_binds = [ [ VanillaInst s [] False | s <- ss ] | ss <- sBinds ]
+        s_dfun s dfun_name = mkDictFunId dfun_name (tyConTyVars tc) [] sClas
+                               [ mkTyConTy s ]
+        s_mkInst = map (map (\(is,bs) -> (InstInfo {iSpec=is, iBinds=bs}, [])))
+                     (myZip2 s_insts s_binds)
+       
+        myZip1 :: [a] -> [b] -> [(a,b)]
+        myZip1 l1 l2 = ASSERT (length l1 == length l2) zip l1 l2
+        
+        myZip2 :: [[a]] -> [[b]] -> [[(a,b)]]
+        myZip2 l1 l2 =
+          ASSERT (and (zipWith (>=) (map length l1) (map length l2)))
+            [ zip x1 x2 | (x1,x2) <- zip l1 l2 ]
+        
+      return (d_mkInst : c_mkInst ++ concat s_mkInst)
+\end{code}
+
 
 %************************************************************************
 %*                                                                     *
@@ -1107,32 +1701,51 @@ genDerivBinds clas fix_env tycon
 %************************************************************************
 
 \begin{code}
-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)]
+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))
+
+derivingEtaErr :: Class -> [Type] -> Type -> Message
+derivingEtaErr cls cls_tys inst_ty
+  = sep [ptext (sLit "Cannot eta-reduce to an instance of form"),
+        nest 2 (ptext (sLit "instance (...) =>")
+               <+> pprClassPred cls (cls_tys ++ [inst_ty]))]
+
+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 :: Bool -> Class -> [Type] -> Type -> Message -> Message
+derivingThingErr newtype_deriving clas tys ty why
+  = sep [(hang (ptext (sLit "Can't make a derived instance of"))
+            2 (quotes (ppr pred)) 
+          $$ nest 2 extra) <> colon,
+        nest 2 why]
   where
+    extra | newtype_deriving = ptext (sLit "(even with cunning newtype deriving)")
+          | otherwise        = empty
     pred = mkClassPred clas (tys ++ [ty])
 
+derivingHiddenErr :: TyCon -> SDoc
+derivingHiddenErr tc
+  = hang (ptext (sLit "The data constructors of") <+> quotes (ppr tc) <+> ptext (sLit "are not all in scope"))
+       2 (ptext (sLit "so you cannot derive an instance for it"))
+
 standaloneCtxt :: LHsType Name -> SDoc
-standaloneCtxt ty = ptext SLIT("In the stand-alone deriving instance for") <+> quotes (ppr ty)
+standaloneCtxt ty = hang (ptext (sLit "In the stand-alone deriving instance for")) 
+                      2 (quotes (ppr ty))
 
-derivInstCtxt :: Class -> [Type] -> Message
-derivInstCtxt clas inst_tys
-  = ptext SLIT("When deriving the instance for") <+> parens (pprClassPred clas inst_tys)
+derivInstCtxt :: PredType -> Message
+derivInstCtxt pred
+  = ptext (sLit "When deriving the instance for") <+> parens (ppr pred)
 
 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")
+  = 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)]
 \end{code}