Fix scoped type variables for expression type signatures
[ghc-hetmet.git] / compiler / typecheck / TcExpr.lhs
index 0da370b..e2f1d0c 100644 (file)
@@ -12,7 +12,7 @@ module TcExpr ( tcPolyExpr, tcPolyExprNC,
 #ifdef GHCI    /* Only if bootstrapped */
 import {-# SOURCE #-}  TcSplice( tcSpliceExpr, tcBracket )
 import HsSyn           ( nlHsVar )
-import Id              ( Id )
+import Id              ( Id, idName )
 import Name            ( isExternalName )
 import TcType          ( isTauTy )
 import TcEnv           ( checkWellStaged )
@@ -21,39 +21,47 @@ import qualified DsMeta
 #endif
 
 import HsSyn           ( HsExpr(..), LHsExpr, ArithSeqInfo(..), recBindFields,
-                         HsMatchContext(..), HsRecordBinds, 
-                         mkHsCoerce, mkHsApp, mkHsDictApp, mkHsTyApp )
+                         HsMatchContext(..), HsRecordBinds, mkHsWrap, hsExplicitTvs,
+                         mkHsApp, mkLHsWrap )
 import TcHsSyn         ( hsLitType )
 import TcRnMonad
 import TcUnify         ( tcInfer, tcSubExp, tcFunResTy, tcGen, boxyUnify, subFunTys, zapToMonotype, stripBoxyType,
                          boxySplitListTy, boxySplitTyConApp, wrapFunResCoercion, preSubType,
                          unBox )
 import BasicTypes      ( Arity, isMarkedStrict )
-import Inst            ( newMethodFromName, newIPDict, instToId,
-                         newDicts, newMethodWithGivenTy, tcInstStupidTheta )
+import Inst            ( newMethodFromName, newIPDict, instCall,
+                         newMethodWithGivenTy, instStupidTheta )
 import TcBinds         ( tcLocalBinds )
-import TcEnv           ( tcLookup, tcLookupId, tcLookupDataCon, tcLookupField )
+import TcEnv           ( tcLookup, tcLookupDataCon, tcLookupField, tcExtendTyVarEnv2 )
 import TcArrows                ( tcProc )
-import TcMatches       ( tcMatchesCase, tcMatchLambda, tcDoStmts, TcMatchCtxt(..) )
+import TcMatches       ( tcMatchesCase, tcMatchLambda, tcDoStmts, tcBody,
+                         TcMatchCtxt(..) )
 import TcHsType                ( tcHsSigType, UserTypeCtxt(..) )
-import TcPat           ( tcOverloadedLit, badFieldCon )
-import TcMType         ( tcInstTyVars, newFlexiTyVarTy, newBoxyTyVars, readFilledBox, zonkTcTypes )
-import TcType          ( TcType, TcSigmaType, TcRhoType, 
+import TcPat           ( tcOverloadedLit, addDataConStupidTheta, badFieldCon )
+import TcMType         ( tcInstTyVars, newFlexiTyVarTy, newBoxyTyVars,
+                         readFilledBox, zonkTcTypes )
+import TcType          ( TcType, TcSigmaType, TcRhoType, TvSubst,
                          BoxySigmaType, BoxyRhoType, ThetaType,
                          mkTyVarTys, mkFunTys, 
-                         tcMultiSplitSigmaTy, tcSplitFunTysN, tcSplitTyConApp_maybe,
-                         isSigmaTy, mkFunTy, mkTyConApp, isLinearPred,
+                         tcMultiSplitSigmaTy, tcSplitFunTysN,
+                         tcSplitTyConApp_maybe, 
+                         isSigmaTy, mkFunTy, mkTyConApp, 
                          exactTyVarsOfType, exactTyVarsOfTypes, 
                          zipTopTvSubst, zipOpenTvSubst, substTys, substTyVar
                        )
-import Kind            ( argTypeKind )
-
-import Id              ( Id, idType, idName, recordSelectorFieldLabel, 
-                         isRecordSelector, isNaughtyRecordSelector, isDataConId_maybe )
-import DataCon         ( DataCon, dataConFieldLabels, dataConStrictMarks, dataConSourceArity,
-                         dataConWrapId, isVanillaDataCon, dataConTyVars, dataConOrigArgTys )
+import {- Kind parts of -} 
+       Type            ( argTypeKind )
+
+import Id              ( idType, recordSelectorFieldLabel,
+                         isRecordSelector, isNaughtyRecordSelector,
+                         isDataConId_maybe )
+import DataCon         ( DataCon, dataConFieldLabels, dataConStrictMarks,
+                         dataConSourceArity, 
+                         dataConWrapId, isVanillaDataCon, dataConUnivTyVars,
+                         dataConOrigArgTys ) 
 import Name            ( Name )
-import TyCon           ( FieldLabel, tyConStupidTheta, tyConDataCons, isEnumerationTyCon )
+import TyCon           ( FieldLabel, tyConStupidTheta, tyConDataCons,
+                         isEnumerationTyCon ) 
 import Type            ( substTheta, substTy )
 import Var             ( TyVar, tyVarKind )
 import VarSet          ( emptyVarSet, elemVarSet, unionVarSet )
@@ -68,7 +76,7 @@ import PrimOp         ( tagToEnumKey )
 import DynFlags
 import StaticFlags     ( opt_NoMethodSharing )
 import HscTypes                ( TyThing(..) )
-import SrcLoc          ( Located(..), unLoc, noLoc, getLoc )
+import SrcLoc          ( Located(..), unLoc )
 import Util
 import ListSetOps      ( assocMaybe )
 import Maybes          ( catMaybes )
@@ -103,10 +111,10 @@ tcPolyExpr expr res_ty
 
 tcPolyExprNC expr res_ty 
   | isSigmaTy res_ty
-  = do { (gen_fn, expr') <- tcGen res_ty emptyVarSet (tcPolyExprNC expr)
+  = do { (gen_fn, expr') <- tcGen res_ty emptyVarSet (\_ -> tcPolyExprNC expr)
                -- Note the recursive call to tcPolyExpr, because the
                -- type may have multiple layers of for-alls
-       ; return (L (getLoc expr') (mkHsCoerce gen_fn (unLoc expr'))) }
+       ; return (mkLHsWrap gen_fn expr') }
 
   | otherwise
   = tcMonoExpr expr res_ty
@@ -182,7 +190,7 @@ tcExpr (HsIPVar ip) res_ty
        ; co_fn <- tcSubExp ip_ty res_ty
        ; (ip', inst) <- newIPDict (IPOccOrigin ip) ip ip_ty
        ; extendLIE inst
-       ; return (mkHsCoerce co_fn (HsIPVar ip')) }
+       ; return (mkHsWrap co_fn (HsIPVar ip')) }
 
 tcExpr (HsApp e1 e2) res_ty 
   = go e1 [e2]
@@ -196,13 +204,18 @@ tcExpr (HsApp e1 e2) res_ty
 
 tcExpr (HsLam match) res_ty
   = do { (co_fn, match') <- tcMatchLambda match res_ty
-       ; return (mkHsCoerce co_fn (HsLam match')) }
+       ; return (mkHsWrap co_fn (HsLam match')) }
 
 tcExpr in_expr@(ExprWithTySig expr sig_ty) res_ty
  = do  { sig_tc_ty <- tcHsSigType ExprSigCtxt sig_ty
-       ; expr' <- tcPolyExpr expr sig_tc_ty
+
+       -- Remember to extend the lexical type-variable environment
+       ; (gen_fn, expr') <- tcGen sig_tc_ty emptyVarSet (\ skol_tvs res_ty ->
+                            tcExtendTyVarEnv2 (hsExplicitTvs sig_ty `zip` mkTyVarTys skol_tvs) $
+                            tcPolyExprNC expr res_ty)
+
        ; co_fn <- tcSubExp sig_tc_ty res_ty
-       ; return (mkHsCoerce co_fn (ExprWithTySigOut expr' sig_ty)) }
+       ; return (mkHsWrap co_fn (ExprWithTySigOut (mkLHsWrap gen_fn expr') sig_ty)) }
 
 tcExpr (HsType ty) res_ty
   = failWithTc (text "Can't handle type argument:" <+> ppr ty)
@@ -248,7 +261,7 @@ tcExpr in_expr@(SectionL arg1 lop@(L loc op)) res_ty
 tcExpr in_expr@(SectionR lop@(L loc op) arg2) res_ty
   = do { (co_fn, (op', arg2')) <- subFunTys doc 1 res_ty $ \ [arg1_ty'] res_ty' ->
                                   tcApp op 2 (tc_args arg1_ty') res_ty'
-       ; return (mkHsCoerce co_fn (SectionR (L loc op') arg2')) }
+       ; return (mkHsWrap co_fn (SectionR (L loc op') arg2')) }
   where
     doc = ptext SLIT("The section") <+> quotes (ppr in_expr)
                <+> ptext SLIT("takes one argument")
@@ -282,7 +295,7 @@ tcExpr (HsCase scrut matches) exp_ty
        ; return (HsCase scrut' matches') }
  where
     match_ctxt = MC { mc_what = CaseAlt,
-                     mc_body = tcPolyExpr }
+                     mc_body = tcBody }
 
 tcExpr (HsIf pred b1 b2) res_ty
   = do { pred' <- addErrCtxt (predCtxt pred) $
@@ -440,7 +453,7 @@ tcExpr expr@(RecordUpd record_expr rbinds _ _) res_ty
                -- A constructor is only relevant to this process if
                -- it contains *all* the fields that are being updated
        con1            = head relevant_cons    -- A representative constructor
-       con1_tyvars     = dataConTyVars con1
+       con1_tyvars     = dataConUnivTyVars con1 
        con1_flds       = dataConFieldLabels con1
        con1_arg_tys    = dataConOrigArgTys con1
        common_tyvars   = exactTyVarsOfTypes [ty | (fld,ty) <- con1_flds `zip` con1_arg_tys
@@ -481,17 +494,14 @@ tcExpr expr@(RecordUpd record_expr rbinds _ _) res_ty
        -- dictionaries for the data type context, since we are going to
        -- do pattern matching over the data cons.
        --
-       -- What dictionaries do we need?  
-       -- We just take the context of the first data constructor
-       -- This isn't right, but I just can't bear to union up all the relevant ones
+       -- What dictionaries do we need?  The tyConStupidTheta tells us.
     let
        theta' = substTheta inst_env (tyConStupidTheta tycon)
     in
-    newDicts RecordUpdOrigin theta'    `thenM` \ dicts ->
-    extendLIEs dicts                   `thenM_`
+    instStupidTheta RecordUpdOrigin theta'     `thenM_`
 
        -- Phew!
-    returnM (mkHsCoerce co_fn (RecordUpd record_expr' rbinds' record_ty result_record_ty))
+    returnM (mkHsWrap co_fn (RecordUpd record_expr' rbinds' record_ty result_record_ty))
 \end{code}
 
 
@@ -633,10 +643,11 @@ tcIdApp :: Name                                   -- Function
 -- Then                fres <= bx_(k+1) -> ... -> bx_n -> res_ty
 
 tcIdApp fun_name n_args arg_checker res_ty
-  = do { fun_id <- lookupFun (OccurrenceOf fun_name) fun_name
+  = do { let orig = OccurrenceOf fun_name
+       ; (fun, fun_ty) <- lookupFun orig fun_name
 
        -- Split up the function type
-       ; let (tv_theta_prs, rho) = tcMultiSplitSigmaTy (idType fun_id)
+       ; let (tv_theta_prs, rho) = tcMultiSplitSigmaTy fun_ty
              (fun_arg_tys, fun_res_ty) = tcSplitFunTysN rho n_args
 
              qtvs = concatMap fst tv_theta_prs         -- Quantified tyvars
@@ -678,9 +689,9 @@ tcIdApp fun_name n_args arg_checker res_ty
        -- And pack up the results
        -- By applying the coercion just to the *function* we can make
        -- tcFun work nicely for OpApp and Sections too
-       ; fun' <- instFun fun_id qtvs qtys'' tv_theta_prs
+       ; fun' <- instFun orig fun res_subst tv_theta_prs
        ; co_fn' <- wrapFunResCoercion fun_arg_tys' co_fn
-       ; return (mkHsCoerce co_fn' fun', args') }
+       ; return (mkHsWrap co_fn' fun', args') }
 \end{code}
 
 Note [Silly type synonyms in smart-app]
@@ -707,10 +718,10 @@ tcId :: InstOrigin
      -> TcM (HsExpr TcId)
 tcId orig fun_name res_ty
   = do { traceTc (text "tcId" <+> ppr fun_name <+> ppr res_ty)
-       ; fun_id <- lookupFun orig fun_name
+       ; (fun, fun_ty) <- lookupFun orig fun_name
 
        -- Split up the function type
-       ; let (tv_theta_prs, fun_tau) = tcMultiSplitSigmaTy (idType fun_id)
+       ; let (tv_theta_prs, fun_tau) = tcMultiSplitSigmaTy fun_ty
              qtvs = concatMap fst tv_theta_prs -- Quantified tyvars
              tau_qtvs = exactTyVarsOfType fun_tau      -- Mentioned in the tau part
        ; qtv_tys <- preSubType qtvs tau_qtvs fun_tau res_ty
@@ -722,8 +733,8 @@ tcId orig fun_name res_ty
        ; co_fn <- tcFunResTy fun_name fun_tau' res_ty
 
        -- And pack up the results
-       ; fun' <- instFun fun_id qtvs qtv_tys tv_theta_prs 
-       ; return (mkHsCoerce co_fn fun') }
+       ; fun' <- instFun orig fun res_subst tv_theta_prs 
+       ; return (mkHsWrap co_fn fun') }
 
 --     Note [Push result type in]
 --
@@ -756,63 +767,43 @@ tcSyntaxOp orig (HsVar op) ty = tcId orig op ty
 tcSyntaxOp orig other     ty = pprPanic "tcSyntaxOp" (ppr other)
 
 ---------------------------
-instFun :: TcId
-       -> [TyVar] -> [TcType]  -- Quantified type variables and 
-                               -- their instantiating types
-       -> [([TyVar], ThetaType)]       -- Stuff to instantiate
+instFun :: InstOrigin
+       -> HsExpr TcId
+       -> TvSubst                -- The instantiating substitution
+       -> [([TyVar], ThetaType)] -- Stuff to instantiate
        -> TcM (HsExpr TcId)    
-instFun fun_id qtvs qtv_tys []
-  = return (HsVar fun_id)      -- Common short cut
 
-instFun fun_id qtvs qtv_tys tv_theta_prs
-  = do         {       -- Horrid check for tagToEnum; see Note [tagToEnum#]
-         checkBadTagToEnumCall fun_id qtv_tys
+instFun orig fun subst []
+  = return fun         -- Common short cut
 
-       ; let subst = zipOpenTvSubst qtvs qtv_tys
-             ty_theta_prs' = map subst_pr tv_theta_prs
-             subst_pr (tvs, theta) = (map (substTyVar subst) tvs, 
-                                      substTheta subst theta)
+instFun orig fun subst tv_theta_prs
+  = do         { let ty_theta_prs' = map subst_pr tv_theta_prs
 
-               -- The ty_theta_prs' is always non-empty
-             ((tys1',theta1') : further_prs') = ty_theta_prs'
-               
-               -- First, chuck in the constraints from 
-               -- the "stupid theta" of a data constructor (sigh)
-       ; case isDataConId_maybe fun_id of
-               Just con -> tcInstStupidTheta con tys1'
-               Nothing  -> return ()
-
-       ; if want_method_inst theta1'
-         then do { meth_id <- newMethodWithGivenTy orig fun_id tys1'
-                       -- See Note [Multiple instantiation]
-                 ; go (HsVar meth_id) further_prs' }
-         else go (HsVar fun_id) ty_theta_prs'
-       }
+                -- Make two ad-hoc checks 
+       ; doStupidChecks fun ty_theta_prs'
+
+               -- Now do normal instantiation
+       ; go True fun ty_theta_prs' }
   where
-    orig = OccurrenceOf (idName fun_id)
+    subst_pr (tvs, theta) 
+       = (map (substTyVar subst) tvs, substTheta subst theta)
+
+    go _ fun [] = return fun
 
-    go fun [] = return fun
+    go True (HsVar fun_id) ((tys,theta) : prs)
+       | want_method_inst theta
+       = do { meth_id <- newMethodWithGivenTy orig fun_id tys
+            ; go False (HsVar meth_id) prs }
+               -- Go round with 'False' to prevent further use
+               -- of newMethod: see Note [Multiple instantiation]
 
-    go fun ((tys, theta) : prs)
-       = do { dicts <- newDicts orig theta
-            ; extendLIEs dicts
-            ; let the_app = unLoc $ mkHsDictApp (mkHsTyApp (noLoc fun) tys)
-                                                (map instToId dicts)
-            ; go the_app prs }
+    go _ fun ((tys, theta) : prs)
+       = do { co_fn <- instCall orig tys theta
+            ; go False (HsWrap co_fn fun) prs }
 
-       --      Hack Alert (want_method_inst)!
        -- See Note [No method sharing]
-       -- If   f :: (%x :: T) => Int -> Int
-       -- Then if we have two separate calls, (f 3, f 4), we cannot
-       -- make a method constraint that then gets shared, thus:
-       --      let m = f %x in (m 3, m 4)
-       -- because that loses the linearity of the constraint.
-       -- The simplest thing to do is never to construct a method constraint
-       -- in the first place that has a linear implicit parameter in it.
-    want_method_inst theta =  not (null theta)                 -- Overloaded
-                          && not (any isLinearPred theta)      -- Not linear
+    want_method_inst theta =  not (null theta) -- Overloaded
                           && not opt_NoMethodSharing
-               -- See Note [No method sharing] below
 \end{code}
 
 Note [Multiple instantiation]
@@ -895,20 +886,32 @@ Here's are two cases that should fail
 
 
 \begin{code}
-checkBadTagToEnumCall :: Id -> [TcType] -> TcM ()
-checkBadTagToEnumCall fun_id tys
-  | fun_id `hasKey` tagToEnumKey
+doStupidChecks :: HsExpr TcId
+              -> [([TcType], ThetaType)]
+              -> TcM ()
+-- Check two tiresome and ad-hoc cases
+-- (a) the "stupid theta" for a data con; add the constraints
+--     from the "stupid theta" of a data constructor (sigh)
+-- (b) deal with the tagToEnum# problem: see Note [tagToEnum#]
+
+doStupidChecks (HsVar fun_id) ((tys,_):_)
+  | Just con <- isDataConId_maybe fun_id   -- (a)
+  = addDataConStupidTheta con tys
+
+  | fun_id `hasKey` tagToEnumKey           -- (b)
   = do { tys' <- zonkTcTypes tys
        ; checkTc (ok tys') (tagToEnumError tys')
        }
-  | otherwise    -- Vastly common case
-  = return ()
   where
     ok []      = False
     ok (ty:tys) = case tcSplitTyConApp_maybe ty of
                        Just (tc,_) -> isEnumerationTyCon tc
                        Nothing     -> False
 
+doStupidChecks fun tv_theta_prs
+  = return () -- The common case
+                                     
+
 tagToEnumError tys
   = hang (ptext SLIT("Bad call to tagToEnum#") <+> at_type)
         2 (vcat [ptext SLIT("Specify the type by giving a type signature"),
@@ -925,40 +928,47 @@ tagToEnumError tys
 %************************************************************************
 
 \begin{code}
-lookupFun :: InstOrigin -> Name -> TcM TcId
+lookupFun :: InstOrigin -> Name -> TcM (HsExpr TcId, TcType)
 lookupFun orig id_name
   = do         { thing <- tcLookup id_name
        ; case thing of
-           AGlobal (ADataCon con) -> return (dataConWrapId con)
+           AGlobal (ADataCon con) -> return (HsVar wrap_id, idType wrap_id)
+                                  where
+                                     wrap_id = dataConWrapId con
 
            AGlobal (AnId id) 
                | isNaughtyRecordSelector id -> failWithTc (naughtyRecordSel id)
-               | otherwise                  -> return id
+               | otherwise                  -> return (HsVar id, idType id)
                -- A global cannot possibly be ill-staged
                -- nor does it need the 'lifting' treatment
 
-#ifndef GHCI
-           ATcId id th_level _ -> return id                    -- Non-TH case
-#else
-           ATcId id th_level _ -> do { use_stage <- getStage   -- TH case
-                                     ; thLocalId orig id_name id th_level use_stage }
-#endif
+           ATcId { tct_id = id, tct_type = ty, tct_co = mb_co, tct_level = lvl }
+               -> do { thLocalId orig id ty lvl
+                     ; case mb_co of
+                         Nothing -> return (HsVar id, ty)      -- Wobbly, or no free vars
+                         Just co -> return (mkHsWrap co (HsVar id), ty) }      
 
            other -> failWithTc (ppr other <+> ptext SLIT("used where a value identifer was expected"))
     }
 
-#ifdef GHCI  /* GHCI and TH is on */
+#ifndef GHCI  /* GHCI and TH is off */
 --------------------------------------
 -- thLocalId : Check for cross-stage lifting
-thLocalId orig id_name id th_bind_lvl (Brack use_lvl ps_var lie_var)
-  | use_lvl > th_bind_lvl
-  = thBrackId orig id_name id ps_var lie_var
-thLocalId orig id_name id th_bind_lvl use_stage
-  = do { checkWellStaged (quotes (ppr id)) th_bind_lvl use_stage
-       ; return id }
+thLocalId orig id id_ty th_bind_lvl
+  = return ()
+
+#else        /* GHCI and TH is on */
+thLocalId orig id id_ty th_bind_lvl 
+  = do { use_stage <- getStage -- TH case
+       ; case use_stage of
+           Brack use_lvl ps_var lie_var | use_lvl > th_bind_lvl
+                 -> thBrackId orig id ps_var lie_var
+           other -> do { checkWellStaged (quotes (ppr id)) th_bind_lvl use_stage
+                       ; return id }
+       }
 
 --------------------------------------
-thBrackId orig id_name id ps_var lie_var
+thBrackId orig id ps_var lie_var
   | isExternalName id_name
   =    -- Top-level identifiers in this module,
        -- (which have External Names)
@@ -1005,6 +1015,8 @@ thBrackId orig id_name id ps_var lie_var
        ; writeMutVar ps_var ((id_name, nlHsApp (nlHsVar lift) (nlHsVar id)) : ps)
 
        ; return id } }
+ where
+   id_name = idName id
 #endif /* GHCI */
 \end{code}
 
@@ -1048,7 +1060,7 @@ tcRecordBinds data_con arg_tys rbinds
       | Just field_ty <- assocMaybe flds_w_tys field_lbl
       = addErrCtxt (fieldCtxt field_lbl)       $
        do { rhs'   <- tcPolyExprNC rhs field_ty
-          ; sel_id <- tcLookupId field_lbl
+          ; sel_id <- tcLookupField field_lbl
           ; ASSERT( isRecordSelector sel_id )
             return (Just (L loc sel_id, rhs')) }
       | otherwise