Overhaul of the rewrite rules
[ghc-hetmet.git] / compiler / typecheck / TcInstDcls.lhs
index 1aa126f..5d1e63a 100644 (file)
@@ -1,50 +1,61 @@
 %
 %
+% (c) The University of Glasgow 2006
 % (c) The GRASP/AQUA Project, Glasgow University, 1992-1998
 %
 % (c) The GRASP/AQUA Project, Glasgow University, 1992-1998
 %
-\section[TcInstDecls]{Typechecking instance declarations}
+
+TcInstDecls: Typechecking instance declarations
 
 \begin{code}
 
 \begin{code}
+{-# OPTIONS -w #-}
+-- The above warning supression flag is a temporary kludge.
+-- While working on this module you are encouraged to remove it and fix
+-- any warnings in the module. See
+--     http://hackage.haskell.org/trac/ghc/wiki/Commentary/CodingStyle#Warnings
+-- for details
+
 module TcInstDcls ( tcInstDecls1, tcInstDecls2 ) where
 
 #include "HsVersions.h"
 
 import HsSyn
 module TcInstDcls ( tcInstDecls1, tcInstDecls2 ) where
 
 #include "HsVersions.h"
 
 import HsSyn
-import TcBinds         ( mkPragFun, tcPrags, badBootDeclErr )
-import TcTyClsDecls     ( tcIdxTyInstDecl )
-import TcClassDcl      ( tcMethodBind, mkMethodBind, badMethodErr, 
-                         tcClassDecl2, getGenericInstances )
+import TcBinds
+import TcTyClsDecls
+import TcClassDcl
 import TcRnMonad       
 import TcRnMonad       
-import TcMType         ( tcSkolSigType, checkValidInstance, checkValidInstHead )
-import TcType          ( mkClassPred, tcSplitSigmaTy, tcSplitDFunHead, 
-                          SkolemInfo(InstSkol), tcSplitDFunTy, mkFunTy )
-import Inst            ( newDictBndr, newDictBndrs, instToId, showLIE, 
-                         getOverlapFlag, tcExtendLocalInstEnv )
-import InstEnv         ( mkLocalInstance, instanceDFunId )
-import TcDeriv         ( tcDeriving )
-import TcEnv           ( InstInfo(..), InstBindings(..), 
-                         newDFunName, tcExtendIdEnv
-                       )
-import TcHsType                ( kcHsSigType, tcHsKindedType )
-import TcUnify         ( checkSigTyVars )
-import TcSimplify      ( tcSimplifySuperClasses )
-import Type            ( zipOpenTvSubst, substTheta, mkTyConApp, mkTyVarTy,
-                          splitFunTys )
-import Coercion         ( mkSymCoercion )
-import TyCon            ( TyCon, newTyConCo, tyConTyVars )
-import DataCon         ( classDataCon, dataConTyCon, dataConInstArgTys )
-import Class           ( classBigSig )
-import Var             ( TyVar, Id, idName, idType, tyVarKind )
-import Id               ( mkSysLocal )
-import UniqSupply       ( uniqsFromSupply, splitUniqSupply )
-import MkId            ( mkDictFunId )
-import Name            ( Name, getSrcLoc )
-import Maybe           ( catMaybes )
-import SrcLoc          ( srcLocSpan, unLoc, noLoc, Located(..), srcSpanStart )
-import ListSetOps      ( minusList )
+import TcMType
+import TcType
+import Inst
+import InstEnv
+import FamInst
+import FamInstEnv
+import TcDeriv
+import TcEnv
+import TcHsType
+import TcUnify
+import TcSimplify
+import Type
+import Coercion
+import TyCon
+import TypeRep
+import DataCon
+import Class
+import Var
+import MkId
+import Name
+import NameSet
+import DynFlags
+import SrcLoc
+import ListSetOps
+import Util
 import Outputable
 import Bag
 import Outputable
 import Bag
-import BasicTypes      ( Activation( AlwaysActive ), InlineSpec(..) )
+import BasicTypes
+import HscTypes
 import FastString
 import FastString
+
+import Data.Maybe
+import Control.Monad hiding (zipWithM_, mapAndUnzipM)
+import Data.List
 \end{code}
 
 Typechecking instance declarations is done in two passes. The first
 \end{code}
 
 Typechecking instance declarations is done in two passes. The first
@@ -132,64 +143,106 @@ Gather up the instance declarations from their various sources
 tcInstDecls1   -- Deal with both source-code and imported instance decls
    :: [LTyClDecl Name]         -- For deriving stuff
    -> [LInstDecl Name]         -- Source code instance decls
 tcInstDecls1   -- Deal with both source-code and imported instance decls
    :: [LTyClDecl Name]         -- For deriving stuff
    -> [LInstDecl Name]         -- Source code instance decls
+   -> [LDerivDecl Name]                -- Source code stand-alone deriving decls
    -> TcM (TcGblEnv,           -- The full inst env
           [InstInfo],          -- Source-code instance decls to process; 
                                -- contains all dfuns for this module
           HsValBinds Name)     -- Supporting bindings for derived instances
 
    -> TcM (TcGblEnv,           -- The full inst env
           [InstInfo],          -- Source-code instance decls to process; 
                                -- contains all dfuns for this module
           HsValBinds Name)     -- Supporting bindings for derived instances
 
-tcInstDecls1 tycl_decls inst_decls
+tcInstDecls1 tycl_decls inst_decls deriv_decls
   = checkNoErrs $
     do {        -- Stop if addInstInfos etc discovers any errors
                -- (they recover, so that we get more than one error each
                -- round) 
 
   = checkNoErrs $
     do {        -- Stop if addInstInfos etc discovers any errors
                -- (they recover, so that we get more than one error each
                -- round) 
 
-               -- (1) Do the ordinary instance declarations and instances of
-               --     indexed types
-       ; let { idxty_decls = filter (isIdxTyDecl . unLoc) tycl_decls }
-       ; local_inst_infos <- mappM tcLocalInstDecl1 inst_decls
-       ; idxty_inst_infos <- mappM tcIdxTyInstDecl idxty_decls
+               -- (1) Do class and family instance declarations
+       ; let { idxty_decls = filter (isFamInstDecl . unLoc) tycl_decls }
+       ; local_info_tycons <- mappM tcLocalInstDecl1  inst_decls
+       ; idx_tycons        <- mappM tcIdxTyInstDeclTL idxty_decls
+
+       ; let { (local_infos,
+               at_tycons)     = unzip local_info_tycons
+            ; local_info      = concat local_infos
+            ; at_idx_tycon    = concat at_tycons ++ catMaybes idx_tycons
+            ; clas_decls      = filter (isClassDecl.unLoc) tycl_decls 
+            ; implicit_things = concatMap implicitTyThings at_idx_tycon
+            }
 
 
-       ; let { local_inst_info = concat local_inst_infos ++ 
-                                catMaybes idxty_inst_infos
-            ; clas_decls      = filter (isClassDecl.unLoc) tycl_decls }
+               -- (2) Add the tycons of indexed types and their implicit
+               --     tythings to the global environment
+       ; tcExtendGlobalEnv (at_idx_tycon ++ implicit_things) $ do {
 
 
-               -- (2) Instances from generic class declarations
+               -- (3) Instances from generic class declarations
        ; generic_inst_info <- getGenericInstances clas_decls
 
                -- Next, construct the instance environment so far, consisting
                -- of 
                --   a) local instance decls
                --   b) generic instances
        ; generic_inst_info <- getGenericInstances clas_decls
 
                -- Next, construct the instance environment so far, consisting
                -- of 
                --   a) local instance decls
                --   b) generic instances
-       ; addInsts local_inst_info   $ do {
-       ; addInsts generic_inst_info $ do {
+               --   c) local family instance decls
+       ; addInsts local_info         $ do {
+       ; addInsts generic_inst_info  $ do {
+       ; addFamInsts at_idx_tycon    $ do {
 
 
-               -- (3) Compute instances from "deriving" clauses; 
+               -- (4) Compute instances from "deriving" clauses; 
                -- This stuff computes a context for the derived instance
                -- decl, so it needs to know about all the instances possible
                -- This stuff computes a context for the derived instance
                -- decl, so it needs to know about all the instances possible
-       ; (deriv_inst_info, deriv_binds) <- tcDeriving tycl_decls
+                -- NB: class instance declarations can contain derivings as
+                --     part of associated data type declarations
+       ; (deriv_inst_info, deriv_binds) <- tcDeriving tycl_decls inst_decls 
+                                                      deriv_decls
        ; addInsts deriv_inst_info   $ do {
 
        ; gbl_env <- getGblEnv
        ; returnM (gbl_env, 
        ; addInsts deriv_inst_info   $ do {
 
        ; gbl_env <- getGblEnv
        ; returnM (gbl_env, 
-                 generic_inst_info ++ deriv_inst_info ++ local_inst_info,
+                 generic_inst_info ++ deriv_inst_info ++ local_info,
                  deriv_binds) 
                  deriv_binds) 
-    }}}}
+    }}}}}}
+  where
+    -- Make sure that toplevel type instance are not for associated types.
+    -- !!!TODO: Need to perform this check for the TyThing of type functions,
+    --         too.
+    tcIdxTyInstDeclTL ldecl@(L loc decl) =
+      do { tything <- tcFamInstDecl ldecl
+        ; setSrcSpan loc $
+            when (isAssocFamily tything) $
+              addErr $ assocInClassErr (tcdName decl)
+        ; return tything
+        }
+    isAssocFamily (Just (ATyCon tycon)) =
+      case tyConFamInst_maybe tycon of
+        Nothing       -> panic "isAssocFamily: no family?!?"
+       Just (fam, _) -> isTyConAssoc fam
+    isAssocFamily (Just _            ) = panic "isAssocFamily: no tycon?!?"
+    isAssocFamily Nothing               = False
+
+assocInClassErr name = 
+  ptext SLIT("Associated type") <+> quotes (ppr name) <+> 
+  ptext SLIT("must be inside a class instance")
 
 addInsts :: [InstInfo] -> TcM a -> TcM a
 addInsts infos thing_inside
   = tcExtendLocalInstEnv (map iSpec infos) thing_inside
 
 addInsts :: [InstInfo] -> TcM a -> TcM a
 addInsts infos thing_inside
   = tcExtendLocalInstEnv (map iSpec infos) thing_inside
-\end{code} 
+
+addFamInsts :: [TyThing] -> TcM a -> TcM a
+addFamInsts tycons thing_inside
+  = tcExtendLocalFamInstEnv (map mkLocalFamInstTyThing tycons) thing_inside
+  where
+    mkLocalFamInstTyThing (ATyCon tycon) = mkLocalFamInst tycon
+    mkLocalFamInstTyThing tything       = pprPanic "TcInstDcls.addFamInsts"
+                                                   (ppr tything)
+\end{code}
 
 \begin{code}
 tcLocalInstDecl1 :: LInstDecl Name 
 
 \begin{code}
 tcLocalInstDecl1 :: LInstDecl Name 
-                -> TcM [InstInfo]      -- [] if there was an error
+                -> TcM ([InstInfo], [TyThing]) -- [] if there was an error
        -- A source-file instance declaration
        -- Type-check all the stuff before the "where"
        --
        -- We check for respectable instance type, and context
 tcLocalInstDecl1 decl@(L loc (InstDecl poly_ty binds uprags ats))
   =    -- Prime error recovery, set source location
        -- A source-file instance declaration
        -- Type-check all the stuff before the "where"
        --
        -- We check for respectable instance type, and context
 tcLocalInstDecl1 decl@(L loc (InstDecl poly_ty binds uprags ats))
   =    -- Prime error recovery, set source location
-    recoverM (returnM [])              $
+    recoverM (returnM ([], []))                $
     setSrcSpan loc                     $
     addErrCtxt (instDeclCtxt1 poly_ty) $
 
     setSrcSpan loc                     $
     addErrCtxt (instDeclCtxt1 poly_ty) $
 
@@ -197,29 +250,122 @@ tcLocalInstDecl1 decl@(L loc (InstDecl poly_ty binds uprags ats))
        ; checkTc (not is_boot || (isEmptyLHsBinds binds && null uprags))
                  badBootDeclErr
 
        ; checkTc (not is_boot || (isEmptyLHsBinds binds && null uprags))
                  badBootDeclErr
 
-       -- Typecheck the instance type itself.  We can't use 
-       -- tcHsSigType, because it's not a valid user type.
-       ; kinded_ty <- kcHsSigType poly_ty
-       ; poly_ty'  <- tcHsKindedType kinded_ty
-       ; let (tyvars, theta, tau) = tcSplitSigmaTy poly_ty'
+       ; (tyvars, theta, tau) <- tcHsInstHead poly_ty
        
        
+       -- Next, process any associated types.
+       ; idx_tycons <- mappM tcFamInstDecl ats
+
        -- Now, check the validity of the instance.
        ; (clas, inst_tys) <- checkValidInstHead tau
        ; checkValidInstance tyvars theta clas inst_tys
        -- Now, check the validity of the instance.
        ; (clas, inst_tys) <- checkValidInstHead tau
        ; checkValidInstance tyvars theta clas inst_tys
-
-       -- Next, process any associated types.
-       ; idxty_inst_info <- mappM tcIdxTyInstDecl ats
+       ; checkValidAndMissingATs clas (tyvars, inst_tys) 
+                                 (zip ats idx_tycons)
 
        -- Finally, construct the Core representation of the instance.
        -- (This no longer includes the associated types.)
 
        -- Finally, construct the Core representation of the instance.
        -- (This no longer includes the associated types.)
-       ; dfun_name <- newDFunName clas inst_tys (srcSpanStart loc)
+       ; dfun_name <- newDFunName clas inst_tys loc
        ; overlap_flag <- getOverlapFlag
        ; overlap_flag <- getOverlapFlag
-       ; let dfun  = mkDictFunId dfun_name tyvars theta clas inst_tys
-             ispec = mkLocalInstance dfun overlap_flag
-
-       ; return $ [InstInfo { iSpec  = ispec, 
-                              iBinds = VanillaInst binds uprags }] ++
-                   catMaybes idxty_inst_info }
+       ; let (eq_theta,dict_theta) = partition isEqPred theta
+              theta'         = eq_theta ++ dict_theta
+              dfun           = mkDictFunId dfun_name tyvars theta' clas inst_tys
+             ispec          = mkLocalInstance dfun overlap_flag
+
+       ; return ([InstInfo { iSpec  = ispec, 
+                             iBinds = VanillaInst binds uprags }],
+                 catMaybes idx_tycons)
+        }
+  where
+    -- We pass in the source form and the type checked form of the ATs.  We
+    -- really need the source form only to be able to produce more informative
+    -- error messages.
+    checkValidAndMissingATs :: Class
+                           -> ([TyVar], [TcType])     -- instance types
+                           -> [(LTyClDecl Name,       -- source form of AT
+                                Maybe TyThing)]       -- Core form of AT
+                           -> TcM ()
+    checkValidAndMissingATs clas inst_tys ats
+      = do { -- Issue a warning for each class AT that is not defined in this
+            -- instance.
+          ; let class_ats   = map tyConName (classATs clas)
+                 defined_ats = listToNameSet . map (tcdName.unLoc.fst)  $ ats
+                omitted     = filterOut (`elemNameSet` defined_ats) class_ats
+          ; warn <- doptM Opt_WarnMissingMethods
+          ; mapM_ (warnTc warn . omittedATWarn) omitted
+          
+            -- Ensure that all AT indexes that correspond to class parameters
+            -- coincide with the types in the instance head.  All remaining
+            -- AT arguments must be variables.  Also raise an error for any
+            -- type instances that are not associated with this class.
+          ; mapM_ (checkIndexes clas inst_tys) ats
+          }
+
+    checkIndexes _    _        (hsAT, Nothing)             = 
+      return ()           -- skip, we already had an error here
+    checkIndexes clas inst_tys (hsAT, Just (ATyCon tycon)) = 
+-- !!!TODO: check that this does the Right Thing for indexed synonyms, too!
+      checkIndexes' clas inst_tys hsAT 
+                   (tyConTyVars tycon, 
+                    snd . fromJust . tyConFamInst_maybe $ tycon)
+    checkIndexes _ _ _ = panic "checkIndexes"
+
+    checkIndexes' clas (instTvs, instTys) hsAT (atTvs, atTys)
+      = let atName = tcdName . unLoc $ hsAT
+       in
+       setSrcSpan (getLoc hsAT)       $
+       addErrCtxt (atInstCtxt atName) $
+       case find ((atName ==) . tyConName) (classATs clas) of
+         Nothing     -> addErrTc $ badATErr clas atName  -- not in this class
+         Just atDecl -> 
+           case assocTyConArgPoss_maybe atDecl of
+             Nothing   -> panic "checkIndexes': AT has no args poss?!?"
+             Just poss -> 
+
+               -- The following is tricky!  We need to deal with three
+               -- complications: (1) The AT possibly only uses a subset of
+               -- the class parameters as indexes and those it uses may be in
+               -- a different order; (2) the AT may have extra arguments,
+               -- which must be type variables; and (3) variables in AT and
+               -- instance head will be different `Name's even if their
+               -- source lexemes are identical.
+               --
+               -- Re (1), `poss' contains a permutation vector to extract the
+               -- class parameters in the right order.
+               --
+               -- Re (2), we wrap the (permuted) class parameters in a Maybe
+               -- type and use Nothing for any extra AT arguments.  (First
+               -- equation of `checkIndex' below.)
+               --
+               -- Re (3), we replace any type variable in the AT parameters
+               -- that has the same source lexeme as some variable in the
+               -- instance types with the instance type variable sharing its
+               -- source lexeme.
+               --
+               let relevantInstTys = map (instTys !!) poss
+                   instArgs        = map Just relevantInstTys ++ 
+                                     repeat Nothing  -- extra arguments
+                   renaming        = substSameTyVar atTvs instTvs
+               in
+               zipWithM_ checkIndex (substTys renaming atTys) instArgs
+
+    checkIndex ty Nothing 
+      | isTyVarTy ty         = return ()
+      | otherwise            = addErrTc $ mustBeVarArgErr ty
+    checkIndex ty (Just instTy) 
+      | ty `tcEqType` instTy = return ()
+      | otherwise            = addErrTc $ wrongATArgErr ty instTy
+
+    listToNameSet = addListToNameSet emptyNameSet 
+
+    substSameTyVar []       _            = emptyTvSubst
+    substSameTyVar (tv:tvs) replacingTvs = 
+      let replacement = case find (tv `sameLexeme`) replacingTvs of
+                         Nothing  -> mkTyVarTy tv
+                         Just rtv -> mkTyVarTy rtv
+          --
+          tv1 `sameLexeme` tv2 = 
+           nameOccName (tyVarName tv1) == nameOccName (tyVarName tv2)
+      in
+      extendTvSubst (substSameTyVar tvs replacingTvs) tv replacement
 \end{code}
 
 
 \end{code}
 
 
@@ -257,39 +403,37 @@ tcInstDecls2 tycl_decls inst_decls
 
 The main purpose of @tcInstDecl2@ is to return a @HsBinds@ which defines
 the dictionary function for this instance declaration. For example
 
 The main purpose of @tcInstDecl2@ is to return a @HsBinds@ which defines
 the dictionary function for this instance declaration. For example
-\begin{verbatim}
+
        instance Foo a => Foo [a] where
                op1 x = ...
                op2 y = ...
        instance Foo a => Foo [a] where
                op1 x = ...
                op2 y = ...
-\end{verbatim}
+
 might generate something like
 might generate something like
-\begin{verbatim}
+
        dfun.Foo.List dFoo_a = let op1 x = ...
                                   op2 y = ...
                               in
                                   Dict [op1, op2]
        dfun.Foo.List dFoo_a = let op1 x = ...
                                   op2 y = ...
                               in
                                   Dict [op1, op2]
-\end{verbatim}
 
 HOWEVER, if the instance decl has no context, then it returns a
 bigger @HsBinds@ with declarations for each method.  For example
 
 HOWEVER, if the instance decl has no context, then it returns a
 bigger @HsBinds@ with declarations for each method.  For example
-\begin{verbatim}
+
        instance Foo [a] where
                op1 x = ...
                op2 y = ...
        instance Foo [a] where
                op1 x = ...
                op2 y = ...
-\end{verbatim}
+
 might produce
 might produce
-\begin{verbatim}
+
        dfun.Foo.List a = Dict [Foo.op1.List a, Foo.op2.List a]
        const.Foo.op1.List a x = ...
        const.Foo.op2.List a y = ...
        dfun.Foo.List a = Dict [Foo.op1.List a, Foo.op2.List a]
        const.Foo.op1.List a x = ...
        const.Foo.op2.List a y = ...
-\end{verbatim}
+
 This group may be mutually recursive, because (for example) there may
 be no method supplied for op2 in which case we'll get
 This group may be mutually recursive, because (for example) there may
 be no method supplied for op2 in which case we'll get
-\begin{verbatim}
+
        const.Foo.op2.List a = default.Foo.op2 (dfun.Foo.List a)
        const.Foo.op2.List a = default.Foo.op2 (dfun.Foo.List a)
-\end{verbatim}
-that is, the default method applied to the dictionary at this type.
 
 
+that is, the default method applied to the dictionary at this type.
 What we actually produce in either case is:
 
        AbsBinds [a] [dfun_theta_dicts]
 What we actually produce in either case is:
 
        AbsBinds [a] [dfun_theta_dicts]
@@ -301,7 +445,6 @@ What we actually produce in either case is:
 
 The "maybe" says that we only ask AbsBinds to make global constant methods
 if the dfun_theta is empty.
 
 The "maybe" says that we only ask AbsBinds to make global constant methods
 if the dfun_theta is empty.
-
                
 For an instance declaration, say,
 
                
 For an instance declaration, say,
 
@@ -317,100 +460,124 @@ Notice that we pass it the superclass dictionaries at the instance type; this
 is the ``Mark Jones optimisation''.  The stuff before the "=>" here
 is the @dfun_theta@ below.
 
 is the ``Mark Jones optimisation''.  The stuff before the "=>" here
 is the @dfun_theta@ below.
 
-First comes the easy case of a non-local instance decl.
-
 
 \begin{code}
 tcInstDecl2 :: InstInfo -> TcM (LHsBinds Id)
 -- Returns a binding for the dfun
 
 ------------------------
 
 \begin{code}
 tcInstDecl2 :: InstInfo -> TcM (LHsBinds Id)
 -- Returns a binding for the dfun
 
 ------------------------
--- Derived newtype instances
+-- Derived newtype instances; surprisingly tricky!
 --
 --
--- We need to make a copy of the dictionary we are deriving from
--- because we may need to change some of the superclass dictionaries
--- see Note [Newtype deriving superclasses] in TcDeriv.lhs
---
--- In the case of a newtype, things are rather easy
 --     class Show a => Foo a b where ...
 --     class Show a => Foo a b where ...
---     newtype T a = MkT (Tree [a]) deriving( Foo Int )
+--     newtype N a = MkN (Tree [a]) deriving( Foo Int )
+--
 -- The newtype gives an FC axiom looking like
 -- The newtype gives an FC axiom looking like
---     axiom CoT a ::  T a :=: Tree [a]
+--     axiom CoN a ::  N a :=: Tree [a]
+--   (see Note [Newtype coercions] in TyCon for this unusual form of axiom)
 --
 --
--- So all need is to generate a binding looking like
---     dfunFooT :: forall a. (Foo Int (Tree [a], Show (T a)) => Foo Int (T a)
---     dfunFooT = /\a. \(ds:Show (T a)) (df:Foo (Tree [a])).
---               case df `cast` (Foo Int (sym (CoT a))) of
+-- So all need is to generate a binding looking like: 
+--     dfunFooT :: forall a. (Foo Int (Tree [a], Show (N a)) => Foo Int (N a)
+--     dfunFooT = /\a. \(ds:Show (N a)) (df:Foo (Tree [a])).
+--               case df `cast` (Foo Int (sym (CoN a))) of
 --                  Foo _ op1 .. opn -> Foo ds op1 .. opn
 --                  Foo _ op1 .. opn -> Foo ds op1 .. opn
+--
+-- If there are no superclasses, matters are simpler, because we don't need the case
+-- see Note [Newtype deriving superclasses] in TcDeriv.lhs
 
 
-tcInstDecl2 (InstInfo { iSpec = ispec, 
-                       iBinds = NewTypeDerived tycon rep_tys })
+tcInstDecl2 (InstInfo { iSpec = ispec, iBinds = NewTypeDerived })
   = do { let dfun_id      = instanceDFunId ispec 
   = do { let dfun_id      = instanceDFunId ispec 
-             rigid_info   = InstSkol dfun_id
+             rigid_info   = InstSkol
              origin       = SigOrigin rigid_info
              inst_ty      = idType dfun_id
              origin       = SigOrigin rigid_info
              inst_ty      = idType dfun_id
-       ; inst_loc <- getInstLoc origin
-       ; (tvs, theta, inst_head) <- tcSkolSigType rigid_info inst_ty
-       ; dicts <- newDictBndrs inst_loc theta
-        ; uniqs <- newUniqueSupply
-        ; let (cls, cls_inst_tys) = tcSplitDFunHead inst_head
-        ; this_dict <- newDictBndr inst_loc (mkClassPred cls rep_tys)
-        ; let (rep_dict_id:sc_dict_ids)
-                 | null dicts = [instToId this_dict]
-                | otherwise  = map instToId dicts
-
-               -- (Here, we are relying on the order of dictionary 
-               -- arguments built by NewTypeDerived in TcDeriv.)
-
-              wrap_fn = mkCoTyLams tvs <.> mkCoLams (rep_dict_id:sc_dict_ids)
-          
-                -- we need to find the kind that this class applies to
-                -- and drop trailing tvs appropriately
-              cls_kind = tyVarKind (head (reverse (tyConTyVars cls_tycon)))
-              the_tvs  = drop_tail (length (fst (splitFunTys cls_kind))) tvs
-
-              coerced_rep_dict = mkHsCoerce (co_fn the_tvs cls_tycon cls_inst_tys) (HsVar rep_dict_id)
-
-             body | null sc_dict_ids = coerced_rep_dict
-                  | otherwise = HsCase (noLoc coerced_rep_dict) $
-                                MatchGroup [the_match] (mkFunTy in_dict_ty inst_head)
-             in_dict_ty = mkTyConApp cls_tycon cls_inst_tys
-
-              the_match = mkSimpleMatch [noLoc the_pat] the_rhs
-             the_rhs = mkHsConApp cls_data_con cls_inst_tys (map HsVar (sc_dict_ids ++ op_ids))
-
-             (uniqs1, uniqs2) = splitUniqSupply uniqs
-
-             op_ids = zipWith (mkSysLocal FSLIT("op"))
-                                     (uniqsFromSupply uniqs1) op_tys
-
-              dict_ids = zipWith (mkSysLocal FSLIT("dict"))
-                          (uniqsFromSupply uniqs2) (map idType sc_dict_ids)
-
-             the_pat = ConPatOut { pat_con = noLoc cls_data_con, pat_tvs = [],
-                                   pat_dicts = dict_ids,
-                                   pat_binds = emptyLHsBinds,
-                                   pat_args = PrefixCon (map nlVarPat op_ids),
-                                   pat_ty = in_dict_ty} 
-
-              cls_data_con = classDataCon cls
-              cls_tycon    = dataConTyCon cls_data_con
-              cls_arg_tys  = dataConInstArgTys cls_data_con cls_inst_tys 
+       ; (tvs, theta, inst_head_ty) <- tcSkolSigType rigid_info inst_ty
+               -- inst_head_ty is a PredType
+
+        ; let (cls, cls_inst_tys) = tcSplitDFunHead inst_head_ty
+             (class_tyvars, sc_theta, _, op_items) = classBigSig cls
+             cls_tycon = classTyCon cls
+             sc_theta' = substTheta (zipOpenTvSubst class_tyvars cls_inst_tys) sc_theta
+
+             Just (initial_cls_inst_tys, last_ty) = snocView cls_inst_tys
+             (nt_tycon, tc_args) = tcSplitTyConApp last_ty     -- Can't fail
+             rep_ty              = newTyConInstRhs nt_tycon tc_args
+
+             rep_pred     = mkClassPred cls (initial_cls_inst_tys ++ [rep_ty])
+                               -- In our example, rep_pred is (Foo Int (Tree [a]))
+             the_coercion = make_coercion cls_tycon initial_cls_inst_tys nt_tycon tc_args
+                               -- Coercion of kind (Foo Int (Tree [a]) ~ Foo Int (N a)
               
               
-              n_dict_args = if length dicts == 0 then 0 else length dicts - 1
-              op_tys = drop n_dict_args cls_arg_tys
-              
-              dict    = mkHsCoerce wrap_fn body
-        ; return (unitBag (noLoc $ VarBind dfun_id (noLoc dict))) }
+       ; inst_loc   <- getInstLoc origin
+       ; sc_loc     <- getInstLoc InstScOrigin
+       ; dfun_dicts <- newDictBndrs inst_loc theta
+       ; sc_dicts   <- newDictBndrs sc_loc sc_theta'
+       ; this_dict  <- newDictBndr inst_loc (mkClassPred cls cls_inst_tys)
+       ; rep_dict   <- newDictBndr inst_loc rep_pred
+
+       -- Figure out bindings for the superclass context from dfun_dicts
+       -- Don't include this_dict in the 'givens', else
+       -- wanted_sc_insts get bound by just selecting from this_dict!!
+       ; sc_binds <- addErrCtxt superClassCtxt $
+                     tcSimplifySuperClasses inst_loc dfun_dicts (rep_dict:sc_dicts)
+
+       ; let coerced_rep_dict = mkHsWrap the_coercion (HsVar (instToId rep_dict))
+        
+       ; body <- make_body cls_tycon cls_inst_tys sc_dicts coerced_rep_dict
+       ; let dict_bind = noLoc $ VarBind (instToId this_dict) (noLoc body)
+
+       ; return (unitBag $ noLoc $
+                 AbsBinds  tvs (map instToId dfun_dicts)
+                           [(tvs, dfun_id, instToId this_dict, [])] 
+                           (dict_bind `consBag` sc_binds)) }
   where
   where
-       -- For newtype T a = MkT <ty>
-       -- The returned coercion has kind :: C (T a):=:C <ty>
-    co_fn tvs cls_tycon cls_inst_tys | Just co_con <- newTyConCo tycon
-          = ExprCoFn (mkTyConApp cls_tycon (drop_tail 1 cls_inst_tys ++
-                      [mkSymCoercion (mkTyConApp co_con (map mkTyVarTy tvs))]))
-          | otherwise
-          = idCoercion
-    drop_tail n l = take (length l - n) l
+      -----------------------
+      --       make_coercion
+      -- The inst_head looks like (C s1 .. sm (T a1 .. ak))
+      -- But we want the coercion (C s1 .. sm (sym (CoT a1 .. ak)))
+      --       with kind (C s1 .. sm (T a1 .. ak)  :=:  C s1 .. sm <rep_ty>)
+      --       where rep_ty is the (eta-reduced) type rep of T
+      -- So we just replace T with CoT, and insert a 'sym'
+      -- NB: we know that k will be >= arity of CoT, because the latter fully eta-reduced
+
+    make_coercion cls_tycon initial_cls_inst_tys nt_tycon tc_args
+       | Just co_con <- newTyConCo_maybe nt_tycon
+       , let co = mkSymCoercion (mkTyConApp co_con tc_args)
+        = WpCo (mkTyConApp cls_tycon (initial_cls_inst_tys ++ [co]))
+        | otherwise    -- The newtype is transparent; no need for a cast
+        = idHsWrapper
+
+      -----------------------
+      --     (make_body C tys scs coreced_rep_dict)
+      --               returns 
+      --     (case coerced_rep_dict of { C _ ops -> C scs ops })
+      -- But if there are no superclasses, it returns just coerced_rep_dict
+      -- See Note [Newtype deriving superclasses] in TcDeriv.lhs
+       
+    make_body cls_tycon cls_inst_tys sc_dicts coerced_rep_dict
+       | null sc_dicts         -- Case (a)
+       = return coerced_rep_dict
+       | otherwise             -- Case (b)
+       = do { op_ids            <- newSysLocalIds FSLIT("op") op_tys
+            ; dummy_sc_dict_ids <- newSysLocalIds FSLIT("sc") (map idType sc_dict_ids)
+            ; let the_pat = ConPatOut { pat_con = noLoc cls_data_con, pat_tvs = [],
+                                        pat_dicts = dummy_sc_dict_ids,
+                                        pat_binds = emptyLHsBinds,
+                                        pat_args = PrefixCon (map nlVarPat op_ids),
+                                        pat_ty = pat_ty} 
+                  the_match = mkSimpleMatch [noLoc the_pat] the_rhs
+                  the_rhs = mkHsConApp cls_data_con cls_inst_tys $
+                            map HsVar (sc_dict_ids ++ op_ids)
+
+               -- Warning: this HsCase scrutinises a value with a PredTy, which is
+               --          never otherwise seen in Haskell source code. It'd be
+               --          nicer to generate Core directly!
+            ; return (HsCase (noLoc coerced_rep_dict) $
+                      MatchGroup [the_match] (mkFunTy pat_ty pat_ty)) }
+       where
+         sc_dict_ids  = map instToId sc_dicts
+         pat_ty       = mkTyConApp cls_tycon cls_inst_tys
+          cls_data_con = head (tyConDataCons cls_tycon)
+          cls_arg_tys  = dataConInstArgTys cls_data_con cls_inst_tys 
+          op_tys       = dropList sc_dict_ids cls_arg_tys
 
 ------------------------
 -- Ordinary instances
 
 ------------------------
 -- Ordinary instances
@@ -418,12 +585,13 @@ tcInstDecl2 (InstInfo { iSpec = ispec,
 tcInstDecl2 (InstInfo { iSpec = ispec, iBinds = VanillaInst monobinds uprags })
   = let 
        dfun_id    = instanceDFunId ispec
 tcInstDecl2 (InstInfo { iSpec = ispec, iBinds = VanillaInst monobinds uprags })
   = let 
        dfun_id    = instanceDFunId ispec
-       rigid_info = InstSkol dfun_id
+       rigid_info = InstSkol
        inst_ty    = idType dfun_id
        inst_ty    = idType dfun_id
+       loc        = srcLocSpan (getSrcLoc dfun_id)
     in
         -- Prime error recovery
     recoverM (returnM emptyLHsBinds)           $
     in
         -- Prime error recovery
     recoverM (returnM emptyLHsBinds)           $
-    setSrcSpan (srcLocSpan (getSrcLoc dfun_id))        $
+    setSrcSpan loc                             $
     addErrCtxt (instDeclCtxt2 (idType dfun_id))        $
 
        -- Instantiate the instance decl with skolem constants 
     addErrCtxt (instDeclCtxt2 (idType dfun_id))        $
 
        -- Instantiate the instance decl with skolem constants 
@@ -437,20 +605,30 @@ tcInstDecl2 (InstInfo { iSpec = ispec, iBinds = VanillaInst monobinds uprags })
 
         -- Instantiate the super-class context with inst_tys
        sc_theta' = substTheta (zipOpenTvSubst class_tyvars inst_tys') sc_theta
 
         -- Instantiate the super-class context with inst_tys
        sc_theta' = substTheta (zipOpenTvSubst class_tyvars inst_tys') sc_theta
+       (eq_sc_theta',dict_sc_theta')     = partition isEqPred sc_theta'
        origin    = SigOrigin rigid_info
        origin    = SigOrigin rigid_info
+       (eq_dfun_theta',dict_dfun_theta') = partition isEqPred dfun_theta'
     in
         -- Create dictionary Ids from the specified instance contexts.
     getInstLoc InstScOrigin                            `thenM` \ sc_loc -> 
     in
         -- Create dictionary Ids from the specified instance contexts.
     getInstLoc InstScOrigin                            `thenM` \ sc_loc -> 
-    newDictBndrs sc_loc sc_theta'                      `thenM` \ sc_dicts ->
+    newDictBndrs sc_loc dict_sc_theta'                 `thenM` \ sc_dicts ->
     getInstLoc origin                                  `thenM` \ inst_loc -> 
     getInstLoc origin                                  `thenM` \ inst_loc -> 
-    newDictBndrs inst_loc dfun_theta'                  `thenM` \ dfun_arg_dicts ->
-    newDictBndr inst_loc (mkClassPred clas inst_tys')  `thenM` \ this_dict ->
+    mkMetaCoVars eq_sc_theta'                          `thenM` \ sc_covars ->
+    mkEqInsts eq_sc_theta' (map mkWantedCo sc_covars)  `thenM` \ wanted_sc_eqs ->
+    mkCoVars eq_dfun_theta'                            `thenM` \ dfun_covars ->
+    mkEqInsts eq_dfun_theta' (map mkGivenCo $ mkTyVarTys dfun_covars)  `thenM` \ dfun_eqs    ->
+    newDictBndrs inst_loc dict_dfun_theta'             `thenM` \ dfun_dicts ->
+    newDictBndr inst_loc (mkClassPred clas inst_tys')   `thenM` \ this_dict ->
                -- Default-method Ids may be mentioned in synthesised RHSs,
                -- but they'll already be in the environment.
 
        -- Typecheck the methods
     let                -- These insts are in scope; quite a few, eh?
                -- Default-method Ids may be mentioned in synthesised RHSs,
                -- but they'll already be in the environment.
 
        -- Typecheck the methods
     let                -- These insts are in scope; quite a few, eh?
-       avail_insts = [this_dict] ++ dfun_arg_dicts ++ sc_dicts
+       dfun_insts      = dfun_eqs ++ dfun_dicts
+       wanted_sc_insts = wanted_sc_eqs   ++ sc_dicts
+       given_sc_eqs    = map (updateEqInstCoercion (mkGivenCo . TyVarTy . fromWantedCo "tcInstDecl2") ) wanted_sc_eqs
+       given_sc_insts  = given_sc_eqs   ++ sc_dicts
+       avail_insts     = [this_dict] ++ dfun_insts ++ given_sc_insts
     in
     tcMethods origin clas inst_tyvars' 
              dfun_theta' inst_tys' avail_insts 
     in
     tcMethods origin clas inst_tyvars' 
              dfun_theta' inst_tys' avail_insts 
@@ -458,11 +636,10 @@ tcInstDecl2 (InstInfo { iSpec = ispec, iBinds = VanillaInst monobinds uprags })
 
        -- Figure out bindings for the superclass context
        -- Don't include this_dict in the 'givens', else
 
        -- Figure out bindings for the superclass context
        -- Don't include this_dict in the 'givens', else
-       -- sc_dicts get bound by just selecting  from this_dict!!
+       -- wanted_sc_insts get bound by just selecting  from this_dict!!
     addErrCtxt superClassCtxt
     addErrCtxt superClassCtxt
-       (tcSimplifySuperClasses inst_tyvars'
-                        dfun_arg_dicts
-                        sc_dicts)      `thenM` \ sc_binds ->
+       (tcSimplifySuperClasses inst_loc
+                        dfun_insts wanted_sc_insts)    `thenM` \ sc_binds ->
 
        -- It's possible that the superclass stuff might unified one
        -- of the inst_tyavars' with something in the envt
 
        -- It's possible that the superclass stuff might unified one
        -- of the inst_tyavars' with something in the envt
@@ -476,8 +653,8 @@ tcInstDecl2 (InstInfo { iSpec = ispec, iBinds = VanillaInst monobinds uprags })
         dict_constr   = classDataCon clas
        scs_and_meths = map instToId sc_dicts ++ meth_ids
        this_dict_id  = instToId this_dict
         dict_constr   = classDataCon clas
        scs_and_meths = map instToId sc_dicts ++ meth_ids
        this_dict_id  = instToId this_dict
-       inline_prag | null dfun_arg_dicts = []
-                   | otherwise = [InlinePrag (Inline AlwaysActive True)]
+       inline_prag | null dfun_insts  = []
+                   | otherwise        = [L loc (InlinePrag (Inline AlwaysActive True))]
                -- Always inline the dfun; this is an experimental decision
                -- because it makes a big performance difference sometimes.
                -- Often it means we can do the method selection, and then
                -- Always inline the dfun; this is an experimental decision
                -- because it makes a big performance difference sometimes.
                -- Often it means we can do the method selection, and then
@@ -490,7 +667,7 @@ tcInstDecl2 (InstInfo { iSpec = ispec, iBinds = VanillaInst monobinds uprags })
                --      See Note [Inline dfuns] below
 
        dict_rhs
                --      See Note [Inline dfuns] below
 
        dict_rhs
-         = mkHsConApp dict_constr inst_tys' (map HsVar scs_and_meths)
+         = mkHsConApp dict_constr (inst_tys' ++ mkTyVarTys sc_covars)  (map HsVar scs_and_meths)
                -- We don't produce a binding for the dict_constr; instead we
                -- rely on the simplifier to unfold this saturated application
                -- We do this rather than generate an HsCon directly, because
                -- We don't produce a binding for the dict_constr; instead we
                -- rely on the simplifier to unfold this saturated application
                -- We do this rather than generate an HsCon directly, because
@@ -502,15 +679,25 @@ tcInstDecl2 (InstInfo { iSpec = ispec, iBinds = VanillaInst monobinds uprags })
        all_binds  = dict_bind `consBag` (sc_binds `unionBags` meth_binds)
 
        main_bind = noLoc $ AbsBinds
        all_binds  = dict_bind `consBag` (sc_binds `unionBags` meth_binds)
 
        main_bind = noLoc $ AbsBinds
-                           inst_tyvars'
-                           (map instToId dfun_arg_dicts)
-                           [(inst_tyvars', dfun_id, this_dict_id, 
-                                           inline_prag ++ prags)] 
+                           (inst_tyvars' ++ dfun_covars)
+                           (map instToId dfun_dicts)
+                           [(inst_tyvars' ++ dfun_covars, dfun_id, this_dict_id, inline_prag ++ prags)] 
                            all_binds
     in
     showLIE (text "instance")          `thenM_`
     returnM (unitBag main_bind)
 
                            all_binds
     in
     showLIE (text "instance")          `thenM_`
     returnM (unitBag main_bind)
 
+mkCoVars :: [PredType] -> TcM [TyVar]
+mkCoVars = newCoVars . map unEqPred
+  where
+    unEqPred (EqPred ty1 ty2) = (ty1, ty2)
+    unEqPred _                = panic "TcInstDcls.mkCoVars"
+
+mkMetaCoVars :: [PredType] -> TcM [TyVar]
+mkMetaCoVars = mappM eqPredToCoVar
+  where
+    eqPredToCoVar (EqPred ty1 ty2) = newMetaCoVar ty1 ty2
+    eqPredToCoVar _                = panic "TcInstDcls.mkMetaCoVars"
 
 tcMethods origin clas inst_tyvars' dfun_theta' inst_tys' 
          avail_insts op_items monobinds uprags
 
 tcMethods origin clas inst_tyvars' dfun_theta' inst_tys' 
          avail_insts op_items monobinds uprags
@@ -683,4 +870,19 @@ instDeclCtxt2 dfun_ty
 inst_decl_ctxt doc = ptext SLIT("In the instance declaration for") <+> quotes doc
 
 superClassCtxt = ptext SLIT("When checking the super-classes of an instance declaration")
 inst_decl_ctxt doc = ptext SLIT("In the instance declaration for") <+> quotes doc
 
 superClassCtxt = ptext SLIT("When checking the super-classes of an instance declaration")
+
+atInstCtxt name = ptext SLIT("In the associated type instance for") <+> 
+                 quotes (ppr name)
+
+mustBeVarArgErr ty = 
+  sep [ ptext SLIT("Arguments that do not correspond to a class parameter") <+>
+        ptext SLIT("must be variables")
+      , ptext SLIT("Instead of a variable, found") <+> ppr ty
+      ]
+
+wrongATArgErr ty instTy =
+  sep [ ptext SLIT("Type indexes must match class instance head")
+      , ptext SLIT("Found") <+> ppr ty <+> ptext SLIT("but expected") <+>
+         ppr instTy
+      ]
 \end{code}
 \end{code}