Add HsCoreTy to HsType
[ghc-hetmet.git] / compiler / typecheck / TcHsType.lhs
index 8ea9b13..fcf329b 100644 (file)
@@ -6,18 +6,18 @@
 
 \begin{code}
 module TcHsType (
-       tcHsSigType, tcHsDeriv, 
+       tcHsSigType, tcHsSigTypeNC, tcHsDeriv, 
        tcHsInstHead, tcHsQuantifiedType,
        UserTypeCtxt(..), 
 
                -- Kind checking
        kcHsTyVars, kcHsSigType, kcHsLiftedSigType, 
-       kcCheckHsType, kcHsContext, kcHsType, 
+       kcLHsType, kcCheckLHsType, kcHsContext, 
        
                -- Typechecking kinded types
        tcHsKindedContext, tcHsKindedType, tcHsBangType,
-       tcTyVarBndrs, dsHsType, tcLHsConResTy,
-       tcDataKindSig,
+       tcTyVarBndrs, dsHsType, 
+       tcDataKindSig, ExpKind(..), EkCtxt(..),
 
                -- Pattern type signatures
        tcHsPatSigType, tcPatSig
@@ -25,6 +25,10 @@ module TcHsType (
 
 #include "HsVersions.h"
 
+#ifdef GHCI    /* Only if bootstrapped */
+import {-# SOURCE #-}  TcSplice( kcSpliceType )
+#endif
+
 import HsSyn
 import RnHsSyn
 import TcRnMonad
@@ -35,21 +39,20 @@ import TcIface
 import TcType
 import {- Kind parts of -} Type
 import Var
+import VarSet
 import Coercion
 import TyCon
 import Class
 import Name
-import OccName
 import NameSet
 import PrelNames
 import TysWiredIn
 import BasicTypes
 import SrcLoc
+import Util
 import UniqSupply
 import Outputable
 import FastString
-
-import Control.Monad
 \end{code}
 
 
@@ -136,14 +139,19 @@ the TyCon being defined.
 %************************************************************************
 
 \begin{code}
-tcHsSigType :: UserTypeCtxt -> LHsType Name -> TcM Type
+tcHsSigType, tcHsSigTypeNC :: UserTypeCtxt -> LHsType Name -> TcM Type
   -- Do kind checking, and hoist for-alls to the top
   -- NB: it's important that the foralls that come from the top-level
   --    HsForAllTy in hs_ty occur *first* in the returned type.
   --     See Note [Scoped] with TcSigInfo
 tcHsSigType ctxt hs_ty 
   = addErrCtxt (pprHsSigCtxt ctxt hs_ty) $
-    do { kinded_ty <- kcTypeType hs_ty
+    tcHsSigTypeNC ctxt hs_ty
+
+tcHsSigTypeNC ctxt hs_ty
+  = do { (kinded_ty, _kind) <- kc_lhs_type hs_ty
+         -- The kind is checked by checkValidType, and isn't necessarily
+         -- of kind * in a Template Haskell quote eg [t| Maybe |]
        ; ty <- tcHsKindedType kinded_ty
        ; checkValidType ctxt ty        
        ; return ty }
@@ -151,10 +159,26 @@ tcHsSigType ctxt hs_ty
 tcHsInstHead :: LHsType Name -> TcM ([TyVar], ThetaType, Type)
 -- Typecheck an instance head.  We can't use 
 -- tcHsSigType, because it's not a valid user type.
-tcHsInstHead hs_ty
-  = do { kinded_ty <- kcHsSigType hs_ty
-       ; poly_ty   <- tcHsKindedType kinded_ty
-       ; return (tcSplitSigmaTy poly_ty) }
+tcHsInstHead (L loc ty)
+  = setSrcSpan loc   $ -- No need for an "In the type..." context
+    tc_inst_head ty     -- because that comes from the caller
+  where
+    -- tc_inst_head expects HsPredTy, which isn't usually even allowed
+    tc_inst_head (HsPredTy pred)
+      = do { pred'  <- kcHsPred pred
+          ; pred'' <- dsHsPred pred'
+           ; return ([], [], mkPredTy pred'') }
+
+    tc_inst_head (HsForAllTy _ tvs ctxt (L _ (HsPredTy pred)))
+      = kcHsTyVars tvs    $ \ tvs' ->
+       do { ctxt' <- kcHsContext ctxt
+          ; pred' <- kcHsPred    pred
+          ; tcTyVarBndrs tvs'  $ \ tvs'' ->
+       do { ctxt'' <- mapM dsHsLPred (unLoc ctxt')
+          ; pred'' <- dsHsPred pred'
+          ; return (tvs'', ctxt'', mkPredTy pred'') } }
+
+    tc_inst_head _ = failWithTc (ptext (sLit "Malformed instance type"))
 
 tcHsQuantifiedType :: [LHsTyVarBndr Name] -> LHsType Name -> TcM ([TyVar], Type)
 -- Behave very like type-checking (HsForAllTy sig_tvs hs_ty),
@@ -175,7 +199,7 @@ tc_hs_deriv :: [LHsTyVarBndr Name] -> HsType Name
 tc_hs_deriv tv_names (HsPredTy (HsClassP cls_name hs_tys))
   = kcHsTyVars tv_names                $ \ tv_names' ->
     do { cls_kind <- kcClass cls_name
-       ; (tys, _res_kind) <- kcApps cls_kind (ppr cls_name) hs_tys
+       ; (tys, _res_kind) <- kcApps cls_name cls_kind hs_tys
        ; tcTyVarBndrs tv_names'        $ \ tyvars ->
     do { arg_tys <- dsHsTypes tys
        ; cls <- tcLookupClass cls_name
@@ -198,8 +222,8 @@ tc_hs_deriv _ other
 \begin{code}
 kcHsSigType, kcHsLiftedSigType :: LHsType Name -> TcM (LHsType Name)
        -- Used for type signatures
-kcHsSigType ty              = kcTypeType ty
-kcHsLiftedSigType ty = kcLiftedType ty
+kcHsSigType ty              = addKcTypeCtxt ty $ kcTypeType ty
+kcHsLiftedSigType ty = addKcTypeCtxt ty $ kcLiftedType ty
 
 tcHsKindedType :: LHsType Name -> TcM Type
   -- Don't do kind checking, nor validity checking.
@@ -232,39 +256,59 @@ tcHsKindedContext hs_theta = addLocM (mapM dsHsLPred) hs_theta
 ---------------------------
 kcLiftedType :: LHsType Name -> TcM (LHsType Name)
 -- The type ty must be a *lifted* *type*
-kcLiftedType ty = kcCheckHsType ty liftedTypeKind
+kcLiftedType ty = kc_check_lhs_type ty ekLifted
     
 ---------------------------
 kcTypeType :: LHsType Name -> TcM (LHsType Name)
 -- The type ty must be a *type*, but it can be lifted or 
 -- unlifted or an unboxed tuple.
-kcTypeType ty = kcCheckHsType ty openTypeKind
+kcTypeType ty = kc_check_lhs_type ty ekOpen
 
 ---------------------------
-kcCheckHsType :: LHsType Name -> TcKind -> TcM (LHsType Name)
+kcCheckLHsType :: LHsType Name -> ExpKind -> TcM (LHsType Name)
+kcCheckLHsType ty kind = addKcTypeCtxt ty $ kc_check_lhs_type ty kind
+
+
+kc_check_lhs_type :: LHsType Name -> ExpKind -> TcM (LHsType Name)
 -- Check that the type has the specified kind
 -- Be sure to use checkExpectedKind, rather than simply unifying 
 -- with OpenTypeKind, because it gives better error messages
-kcCheckHsType (L span ty) exp_kind 
-  = setSrcSpan span                            $
-    do { (ty', act_kind) <- add_ctxt ty (kc_hs_type ty)
+kc_check_lhs_type (L span ty) exp_kind 
+  = setSrcSpan span $
+    do { ty' <- kc_check_hs_type ty exp_kind
+       ; return (L span ty') }
+
+kc_check_lhs_types :: [(LHsType Name, ExpKind)] -> TcM [LHsType Name]
+kc_check_lhs_types tys_w_kinds
+  = mapM kc_arg tys_w_kinds
+  where
+    kc_arg (arg, arg_kind) = kc_check_lhs_type arg arg_kind
+
+
+---------------------------
+kc_check_hs_type :: HsType Name -> ExpKind -> TcM (HsType Name)
+
+-- First some special cases for better error messages 
+-- when we know the expected kind
+kc_check_hs_type (HsParTy ty) exp_kind
+  = do { ty' <- kc_check_lhs_type ty exp_kind; return (HsParTy ty') }
+
+kc_check_hs_type ty@(HsAppTy ty1 ty2) exp_kind
+  = do { let (fun_ty, arg_tys) = splitHsAppTys ty1 ty2
+       ; (fun_ty', fun_kind) <- kc_lhs_type fun_ty
+       ; arg_tys' <- kcCheckApps fun_ty fun_kind arg_tys ty exp_kind
+       ; return (mkHsAppTys fun_ty' arg_tys') }
+
+-- This is the general case: infer the kind and compare
+kc_check_hs_type ty exp_kind
+  = do { (ty', act_kind) <- kc_hs_type ty
                -- Add the context round the inner check only
                -- because checkExpectedKind already mentions
                -- 'ty' by name in any error message
 
        ; checkExpectedKind (strip ty) act_kind exp_kind
-       ; return (L span ty') }
+       ; return ty' }
   where
-       -- Wrap a context around only if we want to show that contexts.  
-    add_ctxt (HsPredTy _) thing = thing
-       -- Omit invisble ones and ones user's won't grok (HsPred p).
-    add_ctxt (HsForAllTy _ _ (L _ []) _) thing = thing
-       -- Omit wrapping if the theta-part is empty
-       -- Reason: the recursive call to kcLiftedType, in the ForAllTy
-       --         case of kc_hs_type, will do the wrapping instead
-       --         and we don't want to duplicate
-    add_ctxt other_ty thing = addErrCtxt (typeCtxt other_ty) thing
-
        -- We infer the kind of the type, and then complain if it's
        -- not right.  But we don't want to complain about
        --      (ty) or !(ty) or forall a. ty
@@ -278,9 +322,17 @@ kcCheckHsType (L span ty) exp_kind
        Here comes the main function
 
 \begin{code}
-kcHsType :: LHsType Name -> TcM (LHsType Name, TcKind)
-kcHsType ty = wrapLocFstM kc_hs_type ty
--- kcHsType *returns* the kind of the type, rather than taking an expected
+kcLHsType :: LHsType Name -> TcM (LHsType Name, TcKind)
+-- Called from outside: set the context
+kcLHsType ty = addKcTypeCtxt ty (kc_lhs_type ty)
+
+kc_lhs_type :: LHsType Name -> TcM (LHsType Name, TcKind)
+kc_lhs_type (L span ty)
+  = setSrcSpan span $
+    do { (ty', kind) <- kc_hs_type ty
+       ; return (L span ty', kind) }
+
+-- kc_hs_type *returns* the kind of the type, rather than taking an expected
 -- kind as argument as tcExpr does.  
 -- Reasons: 
 --     (a) the kind of (->) is
@@ -292,7 +344,7 @@ kcHsType ty = wrapLocFstM kc_hs_type ty
 
 kc_hs_type :: HsType Name -> TcM (HsType Name, TcKind)
 kc_hs_type (HsParTy ty) = do
-   (ty', kind) <- kcHsType ty
+   (ty', kind) <- kc_lhs_type ty
    return (HsParTy ty', kind)
 
 kc_hs_type (HsTyVar name) = do
@@ -311,7 +363,7 @@ kc_hs_type (HsNumTy n)
    = return (HsNumTy n, liftedTypeKind)
 
 kc_hs_type (HsKindSig ty k) = do
-    ty' <- kcCheckHsType ty k
+    ty' <- kc_check_lhs_type ty (EK k EkKindSig)
     return (HsKindSig ty' k, k)
 
 kc_hs_type (HsTupleTy Boxed tys) = do
@@ -323,33 +375,27 @@ kc_hs_type (HsTupleTy Unboxed tys) = do
     return (HsTupleTy Unboxed tys', ubxTupleKind)
 
 kc_hs_type (HsFunTy ty1 ty2) = do
-    ty1' <- kcCheckHsType ty1 argTypeKind
+    ty1' <- kc_check_lhs_type ty1 (EK argTypeKind EkUnk)
     ty2' <- kcTypeType ty2
     return (HsFunTy ty1' ty2', liftedTypeKind)
 
 kc_hs_type (HsOpTy ty1 op ty2) = do
     op_kind <- addLocM kcTyVar op
-    ([ty1',ty2'], res_kind) <- kcApps op_kind (ppr op) [ty1,ty2]
+    ([ty1',ty2'], res_kind) <- kcApps op op_kind [ty1,ty2]
     return (HsOpTy ty1' op ty2', res_kind)
 
 kc_hs_type (HsAppTy ty1 ty2) = do
-    (fun_ty', fun_kind) <- kcHsType fun_ty
-    ((arg_ty':arg_tys'), res_kind) <- kcApps fun_kind (ppr fun_ty) arg_tys
-    return (foldl mk_app (HsAppTy fun_ty' arg_ty') arg_tys', res_kind)
+    (fun_ty', fun_kind) <- kc_lhs_type fun_ty
+    (arg_tys', res_kind) <- kcApps fun_ty fun_kind arg_tys
+    return (mkHsAppTys fun_ty' arg_tys', res_kind)
   where
-    (fun_ty, arg_tys) = split ty1 [ty2]
-    split (L _ (HsAppTy f a)) as = split f (a:as)
-    split f                  as = (f,as)
-    mk_app fun arg = HsAppTy (noLoc fun) arg   -- Add noLocs for inner nodes of
-                                               -- the application; they are
-                                               -- never used 
+    (fun_ty, arg_tys) = splitHsAppTys ty1 ty2
 
-kc_hs_type (HsPredTy (HsEqualP _ _))
-  = wrongEqualityErr
+kc_hs_type (HsPredTy pred)
+  = wrongPredErr pred
 
-kc_hs_type (HsPredTy pred) = do
-    pred' <- kcHsPred pred
-    return (HsPredTy pred', liftedTypeKind)
+kc_hs_type (HsCoreTy ty)
+  = return (HsCoreTy ty, typeKind ty)
 
 kc_hs_type (HsForAllTy exp tv_names context ty)
   = kcHsTyVars tv_names         $ \ tv_names' ->
@@ -366,12 +412,22 @@ kc_hs_type (HsForAllTy exp tv_names context ty)
 
        ; return (HsForAllTy exp tv_names' ctxt' ty', liftedTypeKind) }
 
-kc_hs_type (HsBangTy b ty) = do
-    (ty', kind) <- kcHsType ty
-    return (HsBangTy b ty', kind)
+kc_hs_type (HsBangTy b ty)
+  = do { (ty', kind) <- kc_lhs_type ty
+       ; return (HsBangTy b ty', kind) }
 
-kc_hs_type ty@(HsSpliceTy _)
-  = failWithTc (ptext (sLit "Unexpected type splice:") <+> ppr ty)
+kc_hs_type ty@(HsRecTy _)
+  = failWithTc (ptext (sLit "Unexpected record type") <+> ppr ty)
+      -- Record types (which only show up temporarily in constructor signatures) 
+      -- should have been removed by now
+
+#ifdef GHCI    /* Only if bootstrapped */
+kc_hs_type (HsSpliceTy sp fvs _) = kcSpliceType sp fvs
+#else
+kc_hs_type ty@(HsSpliceTy {}) = failWithTc (ptext (sLit "Unexpected type splice:") <+> ppr ty)
+#endif
+
+kc_hs_type (HsQuasiQuoteTy {}) = panic "kc_hs_type"    -- Eliminated by renamer
 
 -- remove the doc nodes here, no need to worry about the location since
 -- its the same for a doc node and it's child type node
@@ -379,25 +435,53 @@ kc_hs_type (HsDocTy ty _)
   = kc_hs_type (unLoc ty) 
 
 ---------------------------
-kcApps :: TcKind                       -- Function kind
-       -> SDoc                         -- Function 
+kcApps :: Outputable a
+       => a 
+       -> TcKind                       -- Function kind
        -> [LHsType Name]               -- Arg types
        -> TcM ([LHsType Name], TcKind) -- Kind-checked args
-kcApps fun_kind ppr_fun args = do
-    (arg_kinds, res_kind) <- split_fk fun_kind (length args)
-    args' <- zipWithM kc_arg args arg_kinds
-    return (args', res_kind)
+kcApps the_fun fun_kind args
+  = do { (args_w_kinds, res_kind) <- splitFunKind (ppr the_fun) 1 fun_kind args
+       ; args' <- kc_check_lhs_types args_w_kinds
+       ; return (args', res_kind) }
+
+kcCheckApps :: Outputable a => a -> TcKind -> [LHsType Name]
+           -> HsType Name     -- The type being checked (for err messages only)
+           -> ExpKind         -- Expected kind
+           -> TcM [LHsType Name]
+kcCheckApps the_fun fun_kind args ty exp_kind
+  = do { (args_w_kinds, res_kind) <- splitFunKind (ppr the_fun) 1 fun_kind args
+       ; checkExpectedKind ty res_kind exp_kind
+                    -- Check the result kind *before* checking argument kinds
+            -- This improves error message; Trac #2994
+       ; kc_check_lhs_types args_w_kinds }
+
+splitHsAppTys :: LHsType Name -> LHsType Name -> (LHsType Name, [LHsType Name])
+splitHsAppTys fun_ty arg_ty = split fun_ty [arg_ty]
   where
-    split_fk fk 0 = return ([], fk)
-    split_fk fk n = do mb_fk <- unifyFunKind fk
-                       case mb_fk of
-                          Nothing       -> failWithTc too_many_args 
-                          Just (ak,fk') -> do (aks, rk) <- split_fk fk' (n-1)
-                                              return (ak:aks, rk)
+    split (L _ (HsAppTy f a)) as = split f (a:as)
+    split f                  as = (f,as)
 
-    kc_arg arg arg_kind = kcCheckHsType arg arg_kind
+mkHsAppTys :: LHsType Name -> [LHsType Name] -> HsType Name
+mkHsAppTys fun_ty [] = pprPanic "mkHsAppTys" (ppr fun_ty)
+mkHsAppTys fun_ty (arg_ty:arg_tys)
+  = foldl mk_app (HsAppTy fun_ty arg_ty) arg_tys
+  where
+    mk_app fun arg = HsAppTy (noLoc fun) arg   -- Add noLocs for inner nodes of
+                                               -- the application; they are
+                                               -- never used 
 
-    too_many_args = ptext (sLit "Kind error:") <+> quotes ppr_fun <+>
+---------------------------
+splitFunKind :: SDoc -> Int -> TcKind -> [b] -> TcM ([(b,ExpKind)], TcKind)
+splitFunKind _       _      fk [] = return ([], fk)
+splitFunKind the_fun arg_no fk (arg:args)
+  = do { mb_fk <- unifyFunKind fk
+       ; case mb_fk of
+            Nothing       -> failWithTc too_many_args 
+            Just (ak,fk') -> do { (aks, rk) <- splitFunKind the_fun (arg_no+1) fk' args
+                                ; return ((arg, EK ak (EkArg the_fun arg_no)):aks, rk) } }
+  where
+    too_many_args = quotes the_fun <+>
                    ptext (sLit "is applied to too many type arguments")
 
 ---------------------------
@@ -410,7 +494,7 @@ kcHsLPred = wrapLocM kcHsPred
 kcHsPred :: HsPred Name -> TcM (HsPred Name)
 kcHsPred pred = do     -- Checks that the result is of kind liftedType
     (pred', kind) <- kc_pred pred
-    checkExpectedKind pred kind liftedTypeKind
+    checkExpectedKind pred kind ekLifted
     return pred'
     
 ---------------------------
@@ -418,20 +502,20 @@ kc_pred :: HsPred Name -> TcM (HsPred Name, TcKind)
        -- Does *not* check for a saturated
        -- application (reason: used from TcDeriv)
 kc_pred (HsIParam name ty)
-  = do { (ty', kind) <- kcHsType ty
+  = do { (ty', kind) <- kc_lhs_type ty
        ; return (HsIParam name ty', kind)
        }
 kc_pred (HsClassP cls tys)
   = do { kind <- kcClass cls
-       ; (tys', res_kind) <- kcApps kind (ppr cls) tys
+       ; (tys', res_kind) <- kcApps cls kind tys
        ; return (HsClassP cls tys', res_kind)
        }
 kc_pred (HsEqualP ty1 ty2)
-  = do { (ty1', kind1) <- kcHsType ty1
+  = do { (ty1', kind1) <- kc_lhs_type ty1
 --       ; checkExpectedKind ty1 kind1 liftedTypeKind
-       ; (ty2', kind2) <- kcHsType ty2
+       ; (ty2', kind2) <- kc_lhs_type ty2
 --       ; checkExpectedKind ty2 kind2 liftedTypeKind
-       ; checkExpectedKind ty2 kind2 kind1
+       ; checkExpectedKind ty2 kind2 (EK kind1 EkEqPred)
        ; return (HsEqualP ty1' ty2', liftedTypeKind)
        }
 
@@ -485,9 +569,12 @@ ds_type ty@(HsTyVar _)
 ds_type (HsParTy ty)           -- Remove the parentheses markers
   = dsHsType ty
 
-ds_type ty@(HsBangTy _ _)      -- No bangs should be here
+ds_type ty@(HsBangTy {})    -- No bangs should be here
   = failWithTc (ptext (sLit "Unexpected strictness annotation:") <+> ppr ty)
 
+ds_type ty@(HsRecTy {})            -- No bangs should be here
+  = failWithTc (ptext (sLit "Unexpected record type:") <+> ppr ty)
+
 ds_type (HsKindSig ty _)
   = dsHsType ty        -- Kind checking done already
 
@@ -536,11 +623,16 @@ ds_type (HsForAllTy _ tv_names ctxt ty)
     tau <- dsHsType ty
     return (mkSigmaTy tyvars theta tau)
 
-ds_type (HsSpliceTy {}) = panic "ds_type: HsSpliceTy"
-
 ds_type (HsDocTy ty _)  -- Remove the doc comment
   = dsHsType ty
 
+ds_type (HsSpliceTy _ _ kind) 
+  = do { kind' <- zonkTcKindToKind kind
+       ; newFlexiTyVarTy kind' }
+
+ds_type (HsQuasiQuoteTy {}) = panic "ds_type"  -- Eliminated by renamer
+ds_type (HsCoreTy ty)       = return ty
+
 dsHsTypes :: [LHsType Name] -> TcM [Type]
 dsHsTypes arg_tys = mapM dsHsType arg_tys
 \end{code}
@@ -594,34 +686,12 @@ dsHsPred (HsIParam name ty)
        }
 \end{code}
 
-GADT constructor signatures
-
 \begin{code}
-tcLHsConResTy :: LHsType Name -> TcM (TyCon, [TcType])
-tcLHsConResTy (L span res_ty)
-  = setSrcSpan span $
-    case get_args res_ty [] of
-          (HsTyVar tc_name, args) 
-             -> do { args' <- mapM dsHsType args
-                   ; thing <- tcLookup tc_name
-                   ; case thing of
-                       AGlobal (ATyCon tc) -> return (tc, args')
-                       _ -> failWithTc (badGadtDecl res_ty) }
-          _ -> failWithTc (badGadtDecl res_ty)
-  where
-       -- We can't call dsHsType on res_ty, and then do tcSplitTyConApp_maybe
-       -- because that causes a black hole, and for good reason.  Building
-       -- the type means expanding type synonyms, and we can't do that
-       -- inside the "knot".  So we have to work by steam.
-    get_args (HsAppTy (L _ fun) arg)   args = get_args fun (arg:args)
-    get_args (HsParTy (L _ ty))        args = get_args ty  args
-    get_args (HsOpTy ty1 (L _ tc) ty2) args = (HsTyVar tc, ty1:ty2:args)
-    get_args ty                        args = (ty, args)
-
-badGadtDecl :: HsType Name -> SDoc
-badGadtDecl ty
-  = hang (ptext (sLit "Malformed constructor result type:"))
-       2 (ppr ty)
+addKcTypeCtxt :: LHsType Name -> TcM a -> TcM a
+       -- Wrap a context around only if we want to show that contexts.  
+addKcTypeCtxt (L _ (HsPredTy _)) thing = thing
+       -- Omit invisble ones and ones user's won't grok (HsPred p).
+addKcTypeCtxt (L _ other_ty) thing = addErrCtxt (typeCtxt other_ty) thing
 
 typeCtxt :: HsType Name -> SDoc
 typeCtxt ty = ptext (sLit "In the type") <+> quotes (ppr ty)
@@ -639,14 +709,14 @@ kcHsTyVars :: [LHsTyVarBndr Name]
           -> ([LHsTyVarBndr Name] -> TcM r)    -- These binders are kind-annotated
                                                -- They scope over the thing inside
           -> TcM r
-kcHsTyVars tvs thing_inside  = do
-    bndrs <- mapM (wrapLocM kcHsTyVar) tvs
-    tcExtendKindEnvTvs bndrs (thing_inside bndrs)
+kcHsTyVars tvs thing_inside
+  = do { kinded_tvs <- mapM (wrapLocM kcHsTyVar) tvs
+       ; tcExtendKindEnvTvs kinded_tvs thing_inside }
 
 kcHsTyVar :: HsTyVarBndr Name -> TcM (HsTyVarBndr Name)
        -- Return a *kind-annotated* binder, and a tyvar with a mutable kind in it      
-kcHsTyVar (UserTyVar name)        = KindedTyVar name <$> newKindVar
-kcHsTyVar (KindedTyVar name kind) = return (KindedTyVar name kind)
+kcHsTyVar (UserTyVar name _)  = UserTyVar name <$> newKindVar
+kcHsTyVar tv@(KindedTyVar {}) = return tv
 
 ------------------
 tcTyVarBndrs :: [LHsTyVarBndr Name]    -- Kind-annotated binders, which need kind-zonking
@@ -658,10 +728,9 @@ tcTyVarBndrs bndrs thing_inside = do
     tyvars <- mapM (zonk . unLoc) bndrs
     tcExtendTyVarEnv tyvars (thing_inside tyvars)
   where
-    zonk (KindedTyVar name kind) = do { kind' <- zonkTcKindToKind kind
-                                     ; return (mkTyVar name kind') }
-    zonk (UserTyVar name) = WARN( True, ptext (sLit "Un-kinded tyvar") <+> ppr name )
-                           return (mkTyVar name liftedTypeKind)
+    zonk (UserTyVar name kind) = do { kind' <- zonkTcKindToKind kind
+                                   ; return (mkTyVar name kind') }
+    zonk (KindedTyVar name kind) = return (mkTyVar name kind)
 
 -----------------------------------
 tcDataKindSig :: Maybe Kind -> TcM [TyVar]
@@ -677,15 +746,17 @@ tcDataKindSig (Just kind)
        ; us   <- newUniqueSupply 
        ; let uniqs = uniqsFromSupply us
        ; return [ mk_tv span uniq str kind 
-                | ((kind, str), uniq) <- arg_kinds `zip` names `zip` uniqs ] }
+                | ((kind, str), uniq) <- arg_kinds `zip` dnames `zip` uniqs ] }
   where
     (arg_kinds, res_kind) = splitKindFunTys kind
     mk_tv loc uniq str kind = mkTyVar name kind
        where
           name = mkInternalName uniq occ loc
           occ  = mkOccName tvName str
+         
+    dnames = map ('$' :) names -- Note [Avoid name clashes for associated data types]
 
-    names :: [String]  -- a,b,c...aa,ab,ac etc
+    names :: [String]
     names = [ c:cs | cs <- "" : names, c <- ['a'..'z'] ] 
 
 badKindSig :: Kind -> SDoc
@@ -694,6 +765,24 @@ badKindSig kind
        2 (ppr kind)
 \end{code}
 
+Note [Avoid name clashes for associated data types]
+~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+Consider    class C a b where
+               data D b :: * -> *
+When typechecking the decl for D, we'll invent an extra type variable for D,
+to fill out its kind.  We *don't* want this type variable to be 'a', because
+in an .hi file we'd get
+            class C a b where
+               data D b a 
+which makes it look as if there are *two* type indices.  But there aren't!
+So we use $a instead, which cannot clash with a user-written type variable.
+Remember that type variable binders in interface files are just FastStrings,
+not proper Names.
+
+(The tidying phase can't help here because we don't tidy TyCons.  Another
+alternative would be to record the number of indexing parameters in the 
+interface file.)
+
 
 %************************************************************************
 %*                                                                     *
@@ -751,9 +840,9 @@ tcHsPatSigType ctxt hs_ty
                -- should be bound by the pattern signature
          in_scope <- getInLocalScope
        ; let span = getLoc hs_ty
-             sig_tvs = [ L span (UserTyVar n) 
-                       | n <- nameSetToList (extractHsTyVars hs_ty),
-                         not (in_scope n) ]
+             sig_tvs = userHsTyVarBndrs $ map (L span) $ 
+                       filterOut in_scope $
+                        nameSetToList (extractHsTyVars hs_ty)
 
        ; (tyvars, sig_ty) <- tcHsQuantifiedType sig_tvs hs_ty
        ; checkValidType ctxt sig_ty 
@@ -791,6 +880,16 @@ tcPatSig ctxt sig res_ty
                -- Check that pat_ty is rigid
        ; checkTc (isRigidTy res_ty) (wobblyPatSig sig_tvs)
 
+               -- Check that all newly-in-scope tyvars are in fact
+               -- constrained by the pattern.  This catches tiresome
+               -- cases like   
+               --      type T a = Int
+               --      f :: Int -> Int
+               --      f (x :: T a) = ...
+               -- Here 'a' doesn't get a binding.  Sigh
+       ; let bad_tvs = filterOut (`elemVarSet` exactTyVarsOfType sig_ty) sig_tvs
+       ; checkTc (null bad_tvs) (badPatSigTvs sig_ty bad_tvs)
+
                -- Now match the pattern signature against res_ty
                -- For convenience, and uniform-looking error messages
                -- we do the matching by allocating meta type variables, 
@@ -830,6 +929,94 @@ tcPatSig ctxt sig res_ty
 
 
 %************************************************************************
+%*                                                                      *
+        Checking kinds
+%*                                                                      *
+%************************************************************************
+
+We would like to get a decent error message from
+  (a) Under-applied type constructors
+             f :: (Maybe, Maybe)
+  (b) Over-applied type constructors
+             f :: Int x -> Int x
+
+\begin{code}
+-- The ExpKind datatype means "expected kind" and contains 
+-- some info about just why that kind is expected, to improve
+-- the error message on a mis-match
+data ExpKind = EK TcKind EkCtxt
+data EkCtxt  = EkUnk           -- Unknown context
+            | EkEqPred         -- Second argument of an equality predicate
+            | EkKindSig        -- Kind signature
+            | EkArg SDoc Int   -- Function, arg posn, expected kind
+
+
+ekLifted, ekOpen :: ExpKind
+ekLifted = EK liftedTypeKind EkUnk
+ekOpen   = EK openTypeKind   EkUnk
+
+checkExpectedKind :: Outputable a => a -> TcKind -> ExpKind -> TcM ()
+-- A fancy wrapper for 'unifyKind', which tries
+-- to give decent error messages.
+--      (checkExpectedKind ty act_kind exp_kind)
+-- checks that the actual kind act_kind is compatible
+--      with the expected kind exp_kind
+-- The first argument, ty, is used only in the error message generation
+checkExpectedKind ty act_kind (EK exp_kind ek_ctxt)
+  | act_kind `isSubKind` exp_kind -- Short cut for a very common case
+  = return ()
+  | otherwise = do
+    (_errs, mb_r) <- tryTc (unifyKind exp_kind act_kind)
+    case mb_r of
+        Just _  -> return ()  -- Unification succeeded
+        Nothing -> do
+
+        -- So there's definitely an error
+        -- Now to find out what sort
+           exp_kind <- zonkTcKind exp_kind
+           act_kind <- zonkTcKind act_kind
+
+           env0 <- tcInitTidyEnv
+           let (exp_as, _) = splitKindFunTys exp_kind
+               (act_as, _) = splitKindFunTys act_kind
+               n_exp_as = length exp_as
+               n_act_as = length act_as
+
+               (env1, tidy_exp_kind) = tidyKind env0 exp_kind
+               (env2, tidy_act_kind) = tidyKind env1 act_kind
+
+               err | n_exp_as < n_act_as     -- E.g. [Maybe]
+                   = quotes (ppr ty) <+> ptext (sLit "is not applied to enough type arguments")
+
+                     -- Now n_exp_as >= n_act_as. In the next two cases,
+                     -- n_exp_as == 0, and hence so is n_act_as
+                   | isLiftedTypeKind exp_kind && isUnliftedTypeKind act_kind
+                   = ptext (sLit "Expecting a lifted type, but") <+> quotes (ppr ty)
+                       <+> ptext (sLit "is unlifted")
+
+                   | isUnliftedTypeKind exp_kind && isLiftedTypeKind act_kind
+                   = ptext (sLit "Expecting an unlifted type, but") <+> quotes (ppr ty)
+                       <+> ptext (sLit "is lifted")
+
+                   | otherwise               -- E.g. Monad [Int]
+                   = ptext (sLit "Kind mis-match")
+
+               more_info = sep [ expected_herald ek_ctxt <+> ptext (sLit "kind") 
+                                    <+> quotes (pprKind tidy_exp_kind) <> comma,
+                                 ptext (sLit "but") <+> quotes (ppr ty) <+>
+                                     ptext (sLit "has kind") <+> quotes (pprKind tidy_act_kind)]
+
+               expected_herald EkUnk     = ptext (sLit "Expected")
+               expected_herald EkKindSig = ptext (sLit "An enclosing kind signature specified")
+               expected_herald EkEqPred  = ptext (sLit "The left argument of the equality predicate had")
+               expected_herald (EkArg fun arg_no)
+                = ptext (sLit "The") <+> speakNth arg_no <+> ptext (sLit "argument of")
+                  <+> quotes fun <+> ptext (sLit ("should have"))
+
+           failWithTcM (env2, err $$ more_info)
+\end{code}
+
+%************************************************************************
 %*                                                                     *
                Scoped type variables
 %*                                                                     *
@@ -837,7 +1024,7 @@ tcPatSig ctxt sig res_ty
 
 \begin{code}
 pprHsSigCtxt :: UserTypeCtxt -> LHsType Name -> SDoc
-pprHsSigCtxt ctxt hs_ty = vcat [ ptext (sLit "In") <+> pprUserTypeCtxt ctxt <> colon, 
+pprHsSigCtxt ctxt hs_ty = sep [ ptext (sLit "In") <+> pprUserTypeCtxt ctxt <> colon, 
                                 nest 2 (pp_sig ctxt) ]
   where
     pp_sig (FunSigCtxt n)  = pp_n_colon n
@@ -853,6 +1040,15 @@ wobblyPatSig sig_tvs
                <+> pprQuotedList sig_tvs)
        2 (ptext (sLit "unless the pattern has a rigid type context"))
                
+badPatSigTvs :: TcType -> [TyVar] -> SDoc
+badPatSigTvs sig_ty bad_tvs
+  = vcat [ fsep [ptext (sLit "The type variable") <> plural bad_tvs, 
+                 quotes (pprWithCommas ppr bad_tvs), 
+                ptext (sLit "should be bound by the pattern signature") <+> quotes (ppr sig_ty),
+                ptext (sLit "but are actually discarded by a type synonym") ]
+         , ptext (sLit "To fix this, expand the type synonym") 
+         , ptext (sLit "[Note: I hope to lift this restriction in due course]") ]
+
 scopedNonVar :: Name -> Type -> SDoc
 scopedNonVar n ty
   = vcat [sep [ptext (sLit "The scoped type variable") <+> quotes (ppr n),
@@ -865,8 +1061,7 @@ dupInScope n n' _
        2 (vcat [ptext (sLit "are bound to the same type (variable)"),
                ptext (sLit "Distinct scoped type variables must be distinct")])
 
-wrongEqualityErr :: TcM (HsType Name, TcKind)
-wrongEqualityErr
-  = failWithTc (text "Equality predicate used as a type")
+wrongPredErr :: HsPred Name -> TcM (HsType Name, TcKind)
+wrongPredErr pred = failWithTc (text "Predicate used as a type:" <+> ppr pred)
 \end{code}