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[ghc-hetmet.git] / compiler / typecheck / TcInstDcls.lhs
index 2db9bab..e7c472b 100644 (file)
@@ -1,48 +1,55 @@
 %
+% (c) The University of Glasgow 2006
 % (c) The GRASP/AQUA Project, Glasgow University, 1992-1998
 %
-\section[TcInstDecls]{Typechecking instance declarations}
+
+TcInstDecls: Typechecking instance declarations
 
 \begin{code}
 module TcInstDcls ( tcInstDecls1, tcInstDecls2 ) where
 
-#include "HsVersions.h"
-
 import HsSyn
-import TcBinds         ( mkPragFun, tcPrags, badBootDeclErr )
-import TcClassDcl      ( tcMethodBind, mkMethodBind, badMethodErr, 
-                         tcClassDecl2, getGenericInstances )
-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 )
-import Coercion         ( mkAppCoercion, mkAppsCoercion, mkSymCoercion )
-import TyCon            ( TyCon, newTyConCo )
-import DataCon         ( classDataCon, dataConTyCon, dataConInstArgTys )
-import Class           ( classBigSig )
-import Var             ( TyVar, Id, idName, idType )
-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 TcBinds
+import TcTyClsDecls
+import TcClassDcl
+import TcRnMonad
+import TcMType
+import TcType
+import Inst
+import InstEnv
+import FamInst
+import FamInstEnv
+import TcDeriv
+import TcEnv
+import RnEnv   ( lookupImportedName )
+import TcHsType
+import TcUnify
+import TcSimplify
+import Type
+import Coercion
+import TyCon
+import TypeRep
+import DataCon
+import Class
+import Var
+import Id
+import MkId
+import Name
+import NameSet
+import DynFlags
+import SrcLoc
+import Util
 import Outputable
 import Bag
-import BasicTypes      ( Activation( AlwaysActive ), InlineSpec(..) )
+import BasicTypes
+import HscTypes
 import FastString
+
+import Data.Maybe
+import Control.Monad
+import Data.List
+
+#include "HsVersions.h"
 \end{code}
 
 Typechecking instance declarations is done in two passes. The first
@@ -55,612 +62,908 @@ pass, when the class-instance envs and GVE contain all the info from
 all the instance and value decls.  Indeed that's the reason we need
 two passes over the instance decls.
 
-Here is the overall algorithm.
-Assume that we have an instance declaration
-
-    instance c => k (t tvs) where b
-
-\begin{enumerate}
-\item
-$LIE_c$ is the LIE for the context of class $c$
-\item
-$betas_bar$ is the free variables in the class method type, excluding the
-   class variable
-\item
-$LIE_cop$ is the LIE constraining a particular class method
-\item
-$tau_cop$ is the tau type of a class method
-\item
-$LIE_i$ is the LIE for the context of instance $i$
-\item
-$X$ is the instance constructor tycon
-\item
-$gammas_bar$ is the set of type variables of the instance
-\item
-$LIE_iop$ is the LIE for a particular class method instance
-\item
-$tau_iop$ is the tau type for this instance of a class method
-\item
-$alpha$ is the class variable
-\item
-$LIE_cop' = LIE_cop [X gammas_bar / alpha, fresh betas_bar]$
-\item
-$tau_cop' = tau_cop [X gammas_bar / alpha, fresh betas_bar]$
-\end{enumerate}
-
-ToDo: Update the list above with names actually in the code.
-
-\begin{enumerate}
-\item
-First, make the LIEs for the class and instance contexts, which means
-instantiate $thetaC [X inst_tyvars / alpha ]$, yielding LIElistC' and LIEC',
-and make LIElistI and LIEI.
-\item
-Then process each method in turn.
-\item
-order the instance methods according to the ordering of the class methods
-\item
-express LIEC' in terms of LIEI, yielding $dbinds_super$ or an error
-\item
-Create final dictionary function from bindings generated already
-\begin{pseudocode}
-df = lambda inst_tyvars
-       lambda LIEI
-        let Bop1
-            Bop2
-            ...
-            Bopn
-        and dbinds_super
-             in <op1,op2,...,opn,sd1,...,sdm>
-\end{pseudocode}
-Here, Bop1 \ldots Bopn bind the methods op1 \ldots opn,
-and $dbinds_super$ bind the superclass dictionaries sd1 \ldots sdm.
-\end{enumerate}
+
+Note [How instance declarations are translated]
+~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+Here is how we translation instance declarations into Core
+
+Running example:
+       class C a where
+          op1, op2 :: Ix b => a -> b -> b
+          op2 = <dm-rhs>
+
+       instance C a => C [a]
+          {-# INLINE [2] op1 #-}
+          op1 = <rhs>
+===>
+       -- Method selectors
+       op1,op2 :: forall a. C a => forall b. Ix b => a -> b -> b
+       op1 = ...
+       op2 = ...
+
+       -- Default methods get the 'self' dictionary as argument
+       -- so they can call other methods at the same type
+       -- Default methods get the same type as their method selector
+       $dmop2 :: forall a. C a => forall b. Ix b => a -> b -> b
+       $dmop2 = /\a. \(d:C a). /\b. \(d2: Ix b). <dm-rhs>
+              -- NB: type variables 'a' and 'b' are *both* in scope in <dm-rhs>
+              -- Note [Tricky type variable scoping]
+
+       -- A top-level definition for each instance method
+       -- Here op1_i, op2_i are the "instance method Ids"
+       {-# INLINE [2] op1_i #-}  -- From the instance decl bindings
+       op1_i, op2_i :: forall a. C a => forall b. Ix b => [a] -> b -> b
+       op1_i = /\a. \(d:C a). 
+              let this :: C [a]
+                  this = df_i a d
+                    -- Note [Subtle interaction of recursion and overlap]
+
+                  local_op1 :: forall b. Ix b => [a] -> b -> b
+                  local_op1 = <rhs>
+                    -- Source code; run the type checker on this
+                    -- NB: Type variable 'a' (but not 'b') is in scope in <rhs>
+                    -- Note [Tricky type variable scoping]
+
+              in local_op1 a d
+
+       op2_i = /\a \d:C a. $dmop2 [a] (df_i a d) 
+
+       -- The dictionary function itself
+       {-# INLINE df_i #-}     -- Always inline dictionary functions
+       df_i :: forall a. C a -> C [a]
+       df_i = /\a. \d:C a. letrec d' = MkC (op1_i  a   d)
+                                            ($dmop2 [a] d')
+                           in d'
+               -- But see Note [Default methods in instances]
+               -- We can't apply the type checker to the default-method call
+
+* The dictionary function itself is inlined as vigorously as we
+  possibly can, so that we expose that dictionary constructor to
+  selectors as much as poss.  That is why the op_i stuff is in 
+  *separate* bindings, so that the df_i binding is small enough
+  to inline.  See Note [Inline dfuns unconditionally].
+
+* Note that df_i may be mutually recursive with both op1_i and op2_i.
+  It's crucial that df_i is not chosen as the loop breaker, even 
+  though op1_i has a (user-specified) INLINE pragma.
+  Not even once!  Else op1_i, op2_i may be inlined into df_i.
+
+* Instead the idea is to inline df_i into op1_i, which may then select
+  methods from the MkC record, and thereby break the recursion with
+  df_i, leaving a *self*-recurisve op1_i.  (If op1_i doesn't call op at
+  the same type, it won't mention df_i, so there won't be recursion in
+  the first place.)  
+
+* If op1_i is marked INLINE by the user there's a danger that we won't
+  inline df_i in it, and that in turn means that (since it'll be a
+  loop-breaker because df_i isn't), op1_i will ironically never be 
+  inlined.  We need to fix this somehow -- perhaps allowing inlining
+  of INLINE funcitons inside other INLINE functions.
+
+Note [Subtle interaction of recursion and overlap]
+~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+Consider this
+  class C a where { op1,op2 :: a -> a }
+  instance C a => C [a] where
+    op1 x = op2 x ++ op2 x
+    op2 x = ...
+  intance C [Int] where
+    ...
+
+When type-checking the C [a] instance, we need a C [a] dictionary (for
+the call of op2).  If we look up in the instance environment, we find
+an overlap.  And in *general* the right thing is to complain (see Note
+[Overlapping instances] in InstEnv).  But in *this* case it's wrong to
+complain, because we just want to delegate to the op2 of this same
+instance.  
+
+Why is this justified?  Because we generate a (C [a]) constraint in 
+a context in which 'a' cannot be instantiated to anything that matches
+other overlapping instances, or else we would not be excecuting this
+version of op1 in the first place.
+
+It might even be a bit disguised:
+
+  nullFail :: C [a] => [a] -> [a]
+  nullFail x = op2 x ++ op2 x
+
+  instance C a => C [a] where
+    op1 x = nullFail x
+
+Precisely this is used in package 'regex-base', module Context.hs.
+See the overlapping instances for RegexContext, and the fact that they
+call 'nullFail' just like the example above.  The DoCon package also
+does the same thing; it shows up in module Fraction.hs
+
+Conclusion: when typechecking the methods in a C [a] instance, we want
+to have C [a] available.  That is why we have the strange local
+definition for 'this' in the definition of op1_i in the example above.
+We can typecheck the defintion of local_op1, and when doing tcSimplifyCheck
+we supply 'this' as a given dictionary.  Only needed, though, if there
+are some type variales involved; otherwise there can be no overlap and
+none of this arises.
+
+Note [Tricky type variable scoping]
+~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+In our example
+       class C a where
+          op1, op2 :: Ix b => a -> b -> b
+          op2 = <dm-rhs>
+
+       instance C a => C [a]
+          {-# INLINE [2] op1 #-}
+          op1 = <rhs>
+
+note that 'a' and 'b' are *both* in scope in <dm-rhs>, but only 'a' is
+in scope in <rhs>.  In particular, we must make sure that 'b' is in
+scope when typechecking <dm-rhs>.  This is achieved by subFunTys,
+which brings appropriate tyvars into scope. This happens for both
+<dm-rhs> and for <rhs>, but that doesn't matter: the *renamer* will have
+complained if 'b' is mentioned in <rhs>.
+
+Note [Inline dfuns unconditionally]
+~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+The code above unconditionally inlines dict funs.  Here's why.
+Consider this program:
+
+    test :: Int -> Int -> Bool
+    test x y = (x,y) == (y,x) || test y x
+    -- Recursive to avoid making it inline.
+
+This needs the (Eq (Int,Int)) instance.  If we inline that dfun
+the code we end up with is good:
+
+    Test.$wtest =
+        \r -> case ==# [ww ww1] of wild {
+                PrelBase.False -> Test.$wtest ww1 ww;
+                PrelBase.True ->
+                  case ==# [ww1 ww] of wild1 {
+                    PrelBase.False -> Test.$wtest ww1 ww;
+                    PrelBase.True -> PrelBase.True [];
+                  };
+            };
+    Test.test = \r [w w1]
+            case w of w2 {
+              PrelBase.I# ww ->
+                  case w1 of w3 { PrelBase.I# ww1 -> Test.$wtest ww ww1; };
+            };
+
+If we don't inline the dfun, the code is not nearly as good:
+
+    (==) = case PrelTup.$fEq(,) PrelBase.$fEqInt PrelBase.$fEqInt of tpl {
+              PrelBase.:DEq tpl1 tpl2 -> tpl2;
+            };
+
+    Test.$wtest =
+        \r [ww ww1]
+            let { y = PrelBase.I#! [ww1]; } in
+            let { x = PrelBase.I#! [ww]; } in
+            let { sat_slx = PrelTup.(,)! [y x]; } in
+            let { sat_sly = PrelTup.(,)! [x y];
+            } in
+              case == sat_sly sat_slx of wild {
+                PrelBase.False -> Test.$wtest ww1 ww;
+                PrelBase.True -> PrelBase.True [];
+              };
+
+    Test.test =
+        \r [w w1]
+            case w of w2 {
+              PrelBase.I# ww ->
+                  case w1 of w3 { PrelBase.I# ww1 -> Test.$wtest ww ww1; };
+            };
+
+Why didn't GHC inline $fEq in those days?  Because it looked big:
+
+    PrelTup.zdfEqZ1T{-rcX-}
+        = \ @ a{-reT-} :: * @ b{-reS-} :: *
+            zddEq{-rf6-} _Ks :: {PrelBase.Eq{-23-} a{-reT-}}
+            zddEq1{-rf7-} _Ks :: {PrelBase.Eq{-23-} b{-reS-}} ->
+            let {
+              zeze{-rf0-} _Kl :: (b{-reS-} -> b{-reS-} -> PrelBase.Bool{-3c-})
+              zeze{-rf0-} = PrelBase.zeze{-01L-}@ b{-reS-} zddEq1{-rf7-} } in
+            let {
+              zeze1{-rf3-} _Kl :: (a{-reT-} -> a{-reT-} -> PrelBase.Bool{-3c-})
+              zeze1{-rf3-} = PrelBase.zeze{-01L-} @ a{-reT-} zddEq{-rf6-} } in
+            let {
+              zeze2{-reN-} :: ((a{-reT-}, b{-reS-}) -> (a{-reT-}, b{-reS-})-> PrelBase.Bool{-3c-})
+              zeze2{-reN-} = \ ds{-rf5-} _Ks :: (a{-reT-}, b{-reS-})
+                               ds1{-rf4-} _Ks :: (a{-reT-}, b{-reS-}) ->
+                             case ds{-rf5-}
+                             of wild{-reW-} _Kd { (a1{-rf2-} _Ks, a2{-reZ-} _Ks) ->
+                             case ds1{-rf4-}
+                             of wild1{-reX-} _Kd { (b1{-rf1-} _Ks, b2{-reY-} _Ks) ->
+                             PrelBase.zaza{-r4e-}
+                               (zeze1{-rf3-} a1{-rf2-} b1{-rf1-})
+                               (zeze{-rf0-} a2{-reZ-} b2{-reY-})
+                             }
+                             } } in
+            let {
+              a1{-reR-} :: ((a{-reT-}, b{-reS-})-> (a{-reT-}, b{-reS-})-> PrelBase.Bool{-3c-})
+              a1{-reR-} = \ a2{-reV-} _Ks :: (a{-reT-}, b{-reS-})
+                            b1{-reU-} _Ks :: (a{-reT-}, b{-reS-}) ->
+                          PrelBase.not{-r6I-} (zeze2{-reN-} a2{-reV-} b1{-reU-})
+            } in
+              PrelBase.zdwZCDEq{-r8J-} @ (a{-reT-}, b{-reS-}) a1{-reR-} zeze2{-reN-})
+
+and it's not as bad as it seems, because it's further dramatically
+simplified: only zeze2 is extracted and its body is simplified.
 
 
 %************************************************************************
-%*                                                                     *
+%*                                                                      *
 \subsection{Extracting instance decls}
-%*                                                                     *
+%*                                                                      *
 %************************************************************************
 
 Gather up the instance declarations from their various sources
 
 \begin{code}
-tcInstDecls1   -- Deal with both source-code and imported instance decls
-   :: [LTyClDecl Name]         -- For deriving stuff
-   -> [LInstDecl Name]         -- Source code instance 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
-
-tcInstDecls1 tycl_decls inst_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 Name],     -- Source-code instance decls to process;
+                                -- contains all dfuns for this module
+           HsValBinds Name)     -- Supporting bindings for derived instances
+
+tcInstDecls1 tycl_decls inst_decls deriv_decls
   = checkNoErrs $
-       -- 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
-    mappM tcLocalInstDecl1 inst_decls    `thenM` \ local_inst_infos ->
-
-    let
-       local_inst_info = catMaybes local_inst_infos
-       clas_decls      = filter (isClassDecl.unLoc) tycl_decls
-    in
-       -- (2) Instances from generic class declarations
-    getGenericInstances clas_decls     `thenM` \ generic_inst_info -> 
-
-       -- Next, construct the instance environment so far, consisting of
-       --      a) local instance decls
-       --      b) generic instances
-    addInsts local_inst_info   $
-    addInsts generic_inst_info $
-
-       -- (3) 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; hence inst_env4
-    tcDeriving tycl_decls      `thenM` \ (deriv_inst_info, deriv_binds) ->
-    addInsts deriv_inst_info   $
-
-    getGblEnv                  `thenM` \ gbl_env ->
-    returnM (gbl_env, 
-            generic_inst_info ++ deriv_inst_info ++ local_inst_info,
-            deriv_binds)
-
-addInsts :: [InstInfo] -> TcM a -> TcM a
+    do {        -- Stop if addInstInfos etc discovers any errors
+                -- (they recover, so that we get more than one error each
+                -- round)
+
+                -- (1) Do class and family instance declarations
+       ; let { idxty_decls = filter (isFamInstDecl . unLoc) tycl_decls }
+       ; local_info_tycons <- mapAndRecoverM tcLocalInstDecl1  inst_decls
+       ; idx_tycons        <- mapAndRecoverM tcIdxTyInstDeclTL idxty_decls
+
+       ; let { (local_info,
+                at_tycons_s)   = unzip local_info_tycons
+             ; at_idx_tycon    = concat at_tycons_s ++ idx_tycons
+             ; clas_decls      = filter (isClassDecl.unLoc) tycl_decls
+             ; implicit_things = concatMap implicitTyThings at_idx_tycon
+             }
+
+                -- (2) Add the tycons of indexed types and their implicit
+                --     tythings to the global environment
+       ; tcExtendGlobalEnv (at_idx_tycon ++ implicit_things) $ do {
+
+                -- (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
+                --   c) local family instance decls
+       ; addInsts local_info         $ do {
+       ; addInsts generic_inst_info  $ do {
+       ; addFamInsts at_idx_tycon    $ do {
+
+                -- (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
+                -- NB: class instance declarations can contain derivings as
+                --     part of associated data type declarations
+        failIfErrsM            -- If the addInsts stuff gave any errors, don't
+                               -- try the deriving stuff, becuase that may give
+                               -- more errors still
+       ; (deriv_inst_info, deriv_binds) <- tcDeriving tycl_decls inst_decls
+                                                      deriv_decls
+       ; addInsts deriv_inst_info   $ do {
+
+       ; gbl_env <- getGblEnv
+       ; return (gbl_env,
+                  generic_inst_info ++ deriv_inst_info ++ local_info,
+                  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 (ATyCon tycon) =
+      case tyConFamInst_maybe tycon of
+        Nothing       -> panic "isAssocFamily: no family?!?"
+        Just (fam, _) -> isTyConAssoc fam
+    isAssocFamily _ = panic "isAssocFamily: no tycon?!?"
+
+assocInClassErr :: Name -> SDoc
+assocInClassErr name =
+  ptext (sLit "Associated type") <+> quotes (ppr name) <+>
+  ptext (sLit "must be inside a class instance")
+
+addInsts :: [InstInfo Name] -> 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 
-                -> TcM (Maybe InstInfo)        -- Nothing 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))
-  -- !!!TODO: Handle the `ats' parameter!!! -=chak
-  =    -- Prime error recovery, set source location
-    recoverM (returnM Nothing)         $
-    setSrcSpan loc                     $
-    addErrCtxt (instDeclCtxt1 poly_ty) $
-
-    do { is_boot <- tcIsHsBoot
-       ; 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'
-       
-       ; (clas, inst_tys) <- checkValidInstHead tau
-       ; checkValidInstance tyvars theta clas inst_tys
-
-       ; dfun_name <- newDFunName clas inst_tys (srcSpanStart loc)
-       ; overlap_flag <- getOverlapFlag
-       ; let dfun  = mkDictFunId dfun_name tyvars theta clas inst_tys
-             ispec = mkLocalInstance dfun overlap_flag
-
-       ; return (Just (InstInfo { iSpec = ispec, iBinds = VanillaInst binds uprags })) }
+tcLocalInstDecl1 :: LInstDecl Name
+                 -> TcM (InstInfo Name, [TyThing])
+        -- A source-file instance declaration
+        -- Type-check all the stuff before the "where"
+        --
+        -- We check for respectable instance type, and context
+tcLocalInstDecl1 (L loc (InstDecl poly_ty binds uprags ats))
+  = setSrcSpan loc                     $
+    addErrCtxt (instDeclCtxt1 poly_ty)  $
+
+    do  { is_boot <- tcIsHsBoot
+        ; checkTc (not is_boot || (isEmptyLHsBinds binds && null uprags))
+                  badBootDeclErr
+
+        ; (tyvars, theta, tau) <- tcHsInstHead poly_ty
+
+        -- Now, check the validity of the instance.
+        ; (clas, inst_tys) <- checkValidInstHead tau
+        ; checkValidInstance tyvars theta clas inst_tys
+
+        -- Next, process any associated types.
+        ; idx_tycons <- recoverM (return []) $
+                    do { idx_tycons <- checkNoErrs $ mapAndRecoverM tcFamInstDecl ats
+                       ; checkValidAndMissingATs clas (tyvars, inst_tys)
+                                                 (zip ats idx_tycons)
+                       ; return idx_tycons }
+
+        -- Finally, construct the Core representation of the instance.
+        -- (This no longer includes the associated types.)
+        ; dfun_name <- newDFunName clas inst_tys (getLoc poly_ty)
+               -- Dfun location is that of instance *header*
+        ; overlap_flag <- getOverlapFlag
+        ; 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 },
+                  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
+                                 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 clas inst_tys (hsAT, 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}
 
 
 %************************************************************************
-%*                                                                     *
-\subsection{Type-checking instance declarations, pass 2}
-%*                                                                     *
+%*                                                                      *
+      Type-checking instance declarations, pass 2
+%*                                                                      *
 %************************************************************************
 
 \begin{code}
-tcInstDecls2 :: [LTyClDecl Name] -> [InstInfo] 
-            -> TcM (LHsBinds Id, TcLclEnv)
--- (a) From each class declaration, 
---     generate any default-method bindings
+tcInstDecls2 :: [LTyClDecl Name] -> [InstInfo Name]
+             -> TcM (LHsBinds Id, TcLclEnv)
+-- (a) From each class declaration,
+--      generate any default-method bindings
 -- (b) From each instance decl
---     generate the dfun binding
+--      generate the dfun binding
 
 tcInstDecls2 tycl_decls inst_decls
-  = do {       -- (a) Default methods from class decls
-         (dm_binds_s, dm_ids_s) <- mapAndUnzipM tcClassDecl2 $
-                                   filter (isClassDecl.unLoc) tycl_decls
-       ; tcExtendIdEnv (concat dm_ids_s)       $ do 
-    
-               -- (b) instance declarations
-       ; inst_binds_s <- mappM tcInstDecl2 inst_decls
-
-               -- Done
-       ; let binds = unionManyBags dm_binds_s `unionBags` 
-                     unionManyBags inst_binds_s
-       ; tcl_env <- getLclEnv          -- Default method Ids in here
-       ; returnM (binds, tcl_env) }
+  = do  { -- (a) Default methods from class decls
+          (dm_binds_s, dm_ids_s) <- mapAndUnzipM tcClassDecl2 $
+                                    filter (isClassDecl.unLoc) tycl_decls
+        ; tcExtendIdEnv (concat dm_ids_s) $ do
+
+          -- (b) instance declarations
+        ; inst_binds_s <- mapM tcInstDecl2 inst_decls
+
+          -- Done
+        ; let binds = unionManyBags dm_binds_s `unionBags`
+                      unionManyBags inst_binds_s
+        ; tcl_env <- getLclEnv -- Default method Ids in here
+        ; return (binds, tcl_env) }
 \end{code}
 
-======= New documentation starts here (Sept 92)         ==============
-
-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 = ...
-\end{verbatim}
-might generate something like
-\begin{verbatim}
-       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
-\begin{verbatim}
-       instance Foo [a] where
-               op1 x = ...
-               op2 y = ...
-\end{verbatim}
-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 = ...
-\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
-\begin{verbatim}
-       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.
-
-What we actually produce in either case is:
-
-       AbsBinds [a] [dfun_theta_dicts]
-                [(dfun.Foo.List, d)] ++ (maybe) [(const.Foo.op1.List, op1), ...]
-                { d = (sd1,sd2, ..., op1, op2, ...)
-                  op1 = ...
-                  op2 = ...
-                }
-
-The "maybe" says that we only ask AbsBinds to make global constant methods
-if the dfun_theta is empty.
-
-               
-For an instance declaration, say,
-
-       instance (C1 a, C2 b) => C (T a b) where
-               ...
-
-where the {\em immediate} superclasses of C are D1, D2, we build a dictionary
-function whose type is
-
-       (C1 a, C2 b, D1 (T a b), D2 (T a b)) => C (T a b)
-
-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.
-
-First comes the easy case of a non-local instance decl.
-
 
 \begin{code}
-tcInstDecl2 :: InstInfo -> TcM (LHsBinds Id)
+tcInstDecl2 :: InstInfo Name -> 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
+--      class Show a => Foo a b where ...
+--      newtype N a = MkN (Tree [a]) deriving( Foo Int )
 --
--- In the case of a newtype, things are rather easy
---     class Show a => Foo a b where ...
---     newtype T a = MkT (Tree [a]) deriving( Foo Int )
 -- 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
---                  Foo _ op1 .. opn -> Foo ds op1 .. opn
-
-tcInstDecl2 (InstInfo { iSpec = ispec, 
-                       iBinds = NewTypeDerived tycon rep_tys })
-  = do { let dfun_id      = instanceDFunId ispec 
-             rigid_info   = InstSkol 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)
-        
-              coerced_rep_dict = mkHsCoerce (co_fn tvs cls_tycon) (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 
-              
-              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))) }
+-- 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
+--
+-- 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 })
+  = do  { let dfun_id      = instanceDFunId ispec
+              rigid_info   = InstSkol
+              origin       = SigOrigin rigid_info
+              inst_ty      = idType dfun_id
+        ; (inst_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, _, _) = 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)
+
+        ; sc_loc     <- getInstLoc InstScOrigin
+        ; sc_dicts   <- newDictBndrs sc_loc sc_theta'
+        ; inst_loc   <- getInstLoc origin
+        ; dfun_dicts <- newDictBndrs inst_loc 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
+        -- sc_dicts get bound by just selecting from this_dict!!
+        ; sc_binds <- addErrCtxt superClassCtxt $
+                      tcSimplifySuperClasses inst_loc this_dict dfun_dicts 
+                                            (rep_dict:sc_dicts)
+
+       -- It's possible that the superclass stuff might unified something
+       -- in the envt with one of the clas_tyvars
+       ; checkSigTyVars inst_tvs'
+
+        ; let coerced_rep_dict = wrapId the_coercion (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 inst_tvs' (map instToVar dfun_dicts)
+                            [(inst_tvs', dfun_id, instToId this_dict, [])]
+                            (dict_bind `consBag` sc_binds)) }
   where
-    co_fn :: [TyVar] -> TyCon -> ExprCoFn
-    co_fn tvs cls_tycon | Just co_con <- newTyConCo tycon
-         = ExprCoFn (mkAppCoercion -- (mkAppsCoercion 
-                                     (mkTyConApp cls_tycon []) 
-                                     -- rep_tys)
-                                           (mkSymCoercion (mkTyConApp co_con (map mkTyVarTy tvs))))
-         | otherwise
-         = idCoercion
+      -----------------------
+      --        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)
+        = WpCast (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
 
 tcInstDecl2 (InstInfo { iSpec = ispec, iBinds = VanillaInst monobinds uprags })
-  = let 
-       dfun_id    = instanceDFunId ispec
-       rigid_info = InstSkol dfun_id
-       inst_ty    = idType dfun_id
+  = let
+        dfun_id    = instanceDFunId ispec
+        rigid_info = InstSkol
+        inst_ty    = idType dfun_id
+        loc        = getSrcSpan dfun_id
     in
-        -- Prime error recovery
-    recoverM (returnM emptyLHsBinds)           $
-    setSrcSpan (srcLocSpan (getSrcLoc dfun_id))        $
-    addErrCtxt (instDeclCtxt2 (idType dfun_id))        $
-
-       -- Instantiate the instance decl with skolem constants 
-    tcSkolSigType rigid_info inst_ty   `thenM` \ (inst_tyvars', dfun_theta', inst_head') ->
-               -- These inst_tyvars' scope over the 'where' part
-               -- Those tyvars are inside the dfun_id's type, which is a bit
-               -- bizarre, but OK so long as you realise it!
+         -- Prime error recovery
+    recoverM (return emptyLHsBinds)             $
+    setSrcSpan loc                              $
+    addErrCtxt (instDeclCtxt2 (idType dfun_id)) $ do
+
+        -- Instantiate the instance decl with skolem constants
+    (inst_tyvars', dfun_theta', inst_head') <- tcSkolSigType rigid_info inst_ty
+                -- These inst_tyvars' scope over the 'where' part
+                -- Those tyvars are inside the dfun_id's type, which is a bit
+                -- bizarre, but OK so long as you realise it!
     let
-       (clas, inst_tys') = tcSplitDFunHead inst_head'
+        (clas, inst_tys') = tcSplitDFunHead inst_head'
         (class_tyvars, sc_theta, _, op_items) = classBigSig clas
 
         -- Instantiate the super-class context with inst_tys
-       sc_theta' = substTheta (zipOpenTvSubst class_tyvars inst_tys') sc_theta
-       origin    = SigOrigin rigid_info
-    in
-        -- Create dictionary Ids from the specified instance contexts.
-    getInstLoc InstScOrigin                            `thenM` \ sc_loc -> 
-    newDictBndrs sc_loc sc_theta'                      `thenM` \ sc_dicts ->
-    getInstLoc origin                                  `thenM` \ inst_loc -> 
-    newDictBndrs inst_loc dfun_theta'                  `thenM` \ dfun_arg_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?
-       avail_insts = [this_dict] ++ dfun_arg_dicts ++ sc_dicts
-    in
-    tcMethods origin clas inst_tyvars' 
-             dfun_theta' inst_tys' avail_insts 
-             op_items monobinds uprags         `thenM` \ (meth_ids, meth_binds) ->
-
-       -- 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!!
-    addErrCtxt superClassCtxt
-       (tcSimplifySuperClasses inst_tyvars'
-                        dfun_arg_dicts
-                        sc_dicts)      `thenM` \ sc_binds ->
-
-       -- It's possible that the superclass stuff might unified one
-       -- of the inst_tyavars' with something in the envt
-    checkSigTyVars inst_tyvars'        `thenM_`
-
-       -- Deal with 'SPECIALISE instance' pragmas 
-    tcPrags dfun_id (filter isSpecInstLSig uprags)     `thenM` \ prags -> 
-    
-       -- Create the result bindings
+        sc_theta' = substTheta (zipOpenTvSubst class_tyvars inst_tys') sc_theta
+        origin    = SigOrigin rigid_info
+
+         -- Create dictionary Ids from the specified instance contexts.
+    sc_loc      <- getInstLoc InstScOrigin
+    sc_dicts    <- newDictOccs sc_loc sc_theta'                -- These are wanted
+    inst_loc    <- getInstLoc origin
+    dfun_dicts  <- newDictBndrs inst_loc dfun_theta'   -- Includes equalities
+    this_dict   <- newDictBndr inst_loc (mkClassPred clas inst_tys')
+                -- Default-method Ids may be mentioned in synthesised RHSs,
+                -- but they'll already be in the environment.
+
+        -- Typecheck the methods
+    let this_dict_id   = instToId this_dict
+       dfun_lam_vars   = map instToVar dfun_dicts      -- Includes equalities
+       prag_fn = mkPragFun uprags 
+       tc_meth = tcInstanceMethod loc clas inst_tyvars'
+                                  dfun_dicts
+                                  dfun_theta' inst_tys'
+                                  this_dict dfun_id
+                                  prag_fn monobinds
+    (meth_exprs, meth_binds) <- tcExtendTyVarEnv inst_tyvars'  $
+                               mapAndUnzipM tc_meth op_items 
+
+    -- 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!!
+    sc_binds <- addErrCtxt superClassCtxt $
+                tcSimplifySuperClasses inst_loc this_dict dfun_dicts sc_dicts
+               -- Note [Recursive superclasses]
+
+       -- It's possible that the superclass stuff might unified something
+       -- in the envt with one of the inst_tyvars'
+    checkSigTyVars inst_tyvars'
+
+    -- Deal with 'SPECIALISE instance' pragmas
+    prags <- tcPrags dfun_id (filter isSpecInstLSig uprags)
+
+    -- Create the result bindings
     let
         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)]
-               -- 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
-               -- inline the method as well.  Marcin's idea; see comments below.
-               --
-               -- BUT: don't inline it if it's a constant dictionary;
-               -- we'll get all the benefit without inlining, and we get
-               -- a **lot** of code duplication if we inline it
-               --
-               --      See Note [Inline dfuns] below
-
-       dict_rhs
-         = mkHsConApp dict_constr inst_tys' (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
-               -- it means that the special cases (e.g. dictionary with only one
-               -- member) are dealt with by the common MkId.mkDataConWrapId code rather
-               -- than needing to be repeated here.
-
-       dict_bind  = noLoc (VarBind this_dict_id dict_rhs)
-       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)] 
-                           all_binds
-    in
-    showLIE (text "instance")          `thenM_`
-    returnM (unitBag main_bind)
+        inline_prag | null dfun_dicts  = []
+                    | 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
+                -- inline the method as well.  Marcin's idea; see comments below.
+                --
+                -- BUT: don't inline it if it's a constant dictionary;
+                -- we'll get all the benefit without inlining, and we get
+                -- a **lot** of code duplication if we inline it
+                --
+                --      See Note [Inline dfuns] below
+
+        sc_dict_vars  = map instToVar sc_dicts
+        dict_bind     = L loc (VarBind this_dict_id dict_rhs)
+        dict_rhs      = foldl (\ f a -> L loc (HsApp f (L loc a))) inst_constr meth_exprs
+       inst_constr   = L loc $ wrapId (mkWpApps sc_dict_vars <.> mkWpTyApps inst_tys')
+                                      (dataConWrapId dict_constr)
+                -- 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
+                -- it means that the special cases (e.g. dictionary with only one
+                -- member) are dealt with by the common MkId.mkDataConWrapId code rather
+                -- than needing to be repeated here.
+
+
+        main_bind = noLoc $ AbsBinds
+                            inst_tyvars'
+                            dfun_lam_vars
+                            [(inst_tyvars', dfun_id, this_dict_id, inline_prag ++ prags)]
+                            (dict_bind `consBag` sc_binds)
+
+    showLIE (text "instance")
+    return (main_bind `consBag` unionManyBags meth_binds)
+\end{code}
 
+Note [Recursive superclasses]
+~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+See Trac #1470 for why we would *like* to add "this_dict" to the 
+available instances here.  But we can't do so because then the superclases
+get satisfied by selection from this_dict, and that leads to an immediate
+loop.  What we need is to add this_dict to Avails without adding its 
+superclasses, and we currently have no way to do that.
 
-tcMethods origin clas inst_tyvars' dfun_theta' inst_tys' 
-         avail_insts op_items monobinds uprags
-  =    -- Check that all the method bindings come from this class
-    let
-       sel_names = [idName sel_id | (sel_id, _) <- op_items]
-       bad_bndrs = collectHsBindBinders monobinds `minusList` sel_names
-    in
-    mappM (addErrTc . badMethodErr clas) bad_bndrs     `thenM_`
 
-       -- Make the method bindings
-    let
-       mk_method_bind = mkMethodBind origin clas inst_tys' monobinds
-    in
-    mapAndUnzipM mk_method_bind op_items       `thenM` \ (meth_insts, meth_infos) ->
-
-       -- And type check them
-       -- It's really worth making meth_insts available to the tcMethodBind
-       -- Consider     instance Monad (ST s) where
-       --                {-# INLINE (>>) #-}
-       --                (>>) = ...(>>=)...
-       -- If we don't include meth_insts, we end up with bindings like this:
-       --      rec { dict = MkD then bind ...
-       --            then = inline_me (... (GHC.Base.>>= dict) ...)
-       --            bind = ... }
-       -- The trouble is that (a) 'then' and 'dict' are mutually recursive, 
-       -- and (b) the inline_me prevents us inlining the >>= selector, which
-       -- would unravel the loop.  Result: (>>) ends up as a loop breaker, and
-       -- is not inlined across modules. Rather ironic since this does not
-       -- happen without the INLINE pragma!  
-       --
-       -- Solution: make meth_insts available, so that 'then' refers directly
-       --           to the local 'bind' rather than going via the dictionary.
-       --
-       -- BUT WATCH OUT!  If the method type mentions the class variable, then
-       -- this optimisation is not right.  Consider
-       --      class C a where
-       --        op :: Eq a => a
-       --
-       --      instance C Int where
-       --        op = op
-       -- The occurrence of 'op' on the rhs gives rise to a constraint
-       --      op at Int
-       -- The trouble is that the 'meth_inst' for op, which is 'available', also
-       -- looks like 'op at Int'.  But they are not the same.
-    let
-       prag_fn        = mkPragFun uprags
-       all_insts      = avail_insts ++ catMaybes meth_insts
-       sig_fn n       = Just []        -- No scoped type variables, but every method has
-                                       -- a type signature, in effect, so that we check
-                                       -- the method has the right type
-       tc_method_bind = tcMethodBind inst_tyvars' dfun_theta' all_insts sig_fn prag_fn
-       meth_ids       = [meth_id | (_,meth_id,_) <- meth_infos]
-    in
+%************************************************************************
+%*                                                                      *
+      Type-checking an instance method
+%*                                                                      *
+%************************************************************************
 
-    mapM tc_method_bind meth_infos             `thenM` \ meth_binds_s ->
-   
-    returnM (meth_ids, unionManyBags meth_binds_s)
-\end{code}
+tcInstanceMethod
+- Make the method bindings, as a [(NonRec, HsBinds)], one per method
+- Remembering to use fresh Name (the instance method Name) as the binder
+- Bring the instance method Ids into scope, for the benefit of tcInstSig
+- Use sig_fn mapping instance method Name -> instance tyvars
+- Ditto prag_fn
+- Use tcValBinds to do the checking
 
+\begin{code}
+tcInstanceMethod :: SrcSpan -> Class -> [TcTyVar] -> [Inst]
+                -> TcThetaType -> [TcType]
+                -> Inst -> Id
+                -> TcPragFun -> LHsBinds Name 
+                -> (Id, DefMeth)
+                -> TcM (HsExpr Id, LHsBinds Id)
+       -- The returned inst_meth_ids all have types starting
+       --      forall tvs. theta => ...
+
+tcInstanceMethod loc clas tyvars dfun_dicts theta inst_tys 
+                this_dict dfun_id prag_fn binds_in (sel_id, dm_info)
+  = do { cloned_this <- cloneDict this_dict
+               -- Need to clone the dict in case it is floated out, and
+               -- then clashes with its friends
+       ; uniq1 <- newUnique
+       ; let local_meth_name = mkInternalName uniq1 sel_occ loc   -- Same OccName
+             this_dict_bind  = L loc $ VarBind (instToId cloned_this) $ 
+                               L loc $ wrapId meth_wrapper dfun_id
+             mb_this_bind | null tyvars = Nothing
+                          | otherwise   = Just (cloned_this, this_dict_bind)
+               -- Only need the this_dict stuff if there are type variables
+               -- involved; otherwise overlap is not possible
+               -- See Note [Subtle interaction of recursion and overlap]       
+
+             tc_body rn_bind = do { (meth_id, tc_binds) <- tcInstanceMethodBody 
+                                               InstSkol clas tyvars dfun_dicts theta inst_tys
+                                               mb_this_bind sel_id 
+                                               local_meth_name
+                                               meth_sig_fn meth_prag_fn rn_bind
+                                  ; return (wrapId meth_wrapper meth_id, tc_binds) }
+
+       ; case (findMethodBind sel_name local_meth_name binds_in, dm_info) of
+               -- There is a user-supplied method binding, so use it
+           (Just user_bind, _) -> tc_body user_bind
+
+               -- The user didn't supply a method binding, so we have to make 
+               -- up a default binding, in a way depending on the default-method info
+
+           (Nothing, GenDefMeth) -> do         -- Derivable type classes stuff
+                       { meth_bind <- mkGenericDefMethBind clas inst_tys sel_id local_meth_name
+                       ; tc_body meth_bind }
+
+           (Nothing, NoDefMeth) -> do          -- No default method in the class
+                       { warn <- doptM Opt_WarnMissingMethods          
+                        ; warnTc (warn  -- Warn only if -fwarn-missing-methods
+                                 && reportIfUnused (getOccName sel_id))
+                                       -- Don't warn about _foo methods
+                                omitted_meth_warn
+                       ; return (error_rhs, emptyBag) }
+
+           (Nothing, DefMeth) -> do    -- An polymorphic default method
+                       {   -- Build the typechecked version directly, 
+                           -- without calling typecheck_method; 
+                           -- see Note [Default methods in instances]
+                         dm_name <- lookupImportedName (mkDefMethRdrName sel_name)
+                                       -- Might not be imported, but will be an OrigName
+                       ; dm_id   <- tcLookupId dm_name
+                       ; return (wrapId dm_wrapper dm_id, emptyBag) } }
+  where
+    sel_name = idName sel_id
+    sel_occ  = nameOccName sel_name
+    this_dict_id = instToId this_dict
 
-               ------------------------------
-       [Inline dfuns] Inlining dfuns unconditionally
-               ------------------------------
+    meth_prag_fn _ = prag_fn sel_name
+    meth_sig_fn _  = Just []   -- The 'Just' says "yes, there's a type sig"
+                       -- But there are no scoped type variables from local_method_id
+                       -- Only the ones from the instance decl itself, which are already
+                       -- in scope.  Example:
+                       --      class C a where { op :: forall b. Eq b => ... }
+                       --      instance C [c] where { op = <rhs> }
+                       -- In <rhs>, 'c' is scope but 'b' is not!
 
-The code above unconditionally inlines dict funs.  Here's why.
-Consider this program:
+    error_rhs    = HsApp error_fun error_msg
+    error_fun    = L loc $ wrapId (WpTyApp meth_tau) nO_METHOD_BINDING_ERROR_ID
+    error_msg    = L loc (HsLit (HsStringPrim (mkFastString error_string)))
+    meth_tau     = funResultTy (applyTys (idType sel_id) inst_tys)
+    error_string = showSDoc (hcat [ppr loc, text "|", ppr sel_id ])
 
-    test :: Int -> Int -> Bool
-    test x y = (x,y) == (y,x) || test y x
-    -- Recursive to avoid making it inline.
+    dm_wrapper   = WpApp this_dict_id <.> mkWpTyApps inst_tys 
 
-This needs the (Eq (Int,Int)) instance.  If we inline that dfun
-the code we end up with is good:
+    omitted_meth_warn :: SDoc
+    omitted_meth_warn = ptext (sLit "No explicit method nor default method for")
+                        <+> quotes (ppr sel_id)
 
-    Test.$wtest =
-       \r -> case ==# [ww ww1] of wild {
-               PrelBase.False -> Test.$wtest ww1 ww;
-               PrelBase.True ->
-                 case ==# [ww1 ww] of wild1 {
-                   PrelBase.False -> Test.$wtest ww1 ww;
-                   PrelBase.True -> PrelBase.True [];
-                 };
-           };
-    Test.test = \r [w w1]
-           case w of w2 {
-             PrelBase.I# ww ->
-                 case w1 of w3 { PrelBase.I# ww1 -> Test.$wtest ww ww1; };
-           };
+    dfun_lam_vars = map instToVar dfun_dicts
+    meth_wrapper = mkWpApps dfun_lam_vars <.> mkWpTyApps (mkTyVarTys tyvars)
 
-If we don't inline the dfun, the code is not nearly as good:
 
-    (==) = case PrelTup.$fEq(,) PrelBase.$fEqInt PrelBase.$fEqInt of tpl {
-             PrelBase.:DEq tpl1 tpl2 -> tpl2;
-           };
-    
-    Test.$wtest =
-       \r [ww ww1]
-           let { y = PrelBase.I#! [ww1]; } in
-           let { x = PrelBase.I#! [ww]; } in
-           let { sat_slx = PrelTup.(,)! [y x]; } in
-           let { sat_sly = PrelTup.(,)! [x y];
-           } in
-             case == sat_sly sat_slx of wild {
-               PrelBase.False -> Test.$wtest ww1 ww;
-               PrelBase.True -> PrelBase.True [];
-             };
-    
-    Test.test =
-       \r [w w1]
-           case w of w2 {
-             PrelBase.I# ww ->
-                 case w1 of w3 { PrelBase.I# ww1 -> Test.$wtest ww ww1; };
-           };
+wrapId :: HsWrapper -> id -> HsExpr id
+wrapId wrapper id = mkHsWrap wrapper (HsVar id)
+\end{code}
 
-Why doesn't GHC inline $fEq?  Because it looks big:
+Note [Default methods in instances]
+~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+Consider this
 
-    PrelTup.zdfEqZ1T{-rcX-}
-       = \ @ a{-reT-} :: * @ b{-reS-} :: *
-            zddEq{-rf6-} _Ks :: {PrelBase.Eq{-23-} a{-reT-}}
-            zddEq1{-rf7-} _Ks :: {PrelBase.Eq{-23-} b{-reS-}} ->
-            let {
-              zeze{-rf0-} _Kl :: (b{-reS-} -> b{-reS-} -> PrelBase.Bool{-3c-})
-              zeze{-rf0-} = PrelBase.zeze{-01L-}@ b{-reS-} zddEq1{-rf7-} } in
-            let {
-              zeze1{-rf3-} _Kl :: (a{-reT-} -> a{-reT-} -> PrelBase.Bool{-3c-})
-              zeze1{-rf3-} = PrelBase.zeze{-01L-} @ a{-reT-} zddEq{-rf6-} } in
-            let {
-              zeze2{-reN-} :: ((a{-reT-}, b{-reS-}) -> (a{-reT-}, b{-reS-})-> PrelBase.Bool{-3c-})
-              zeze2{-reN-} = \ ds{-rf5-} _Ks :: (a{-reT-}, b{-reS-})
-                              ds1{-rf4-} _Ks :: (a{-reT-}, b{-reS-}) ->
-                            case ds{-rf5-}
-                            of wild{-reW-} _Kd { (a1{-rf2-} _Ks, a2{-reZ-} _Ks) ->
-                            case ds1{-rf4-}
-                            of wild1{-reX-} _Kd { (b1{-rf1-} _Ks, b2{-reY-} _Ks) ->
-                            PrelBase.zaza{-r4e-}
-                              (zeze1{-rf3-} a1{-rf2-} b1{-rf1-})
-                              (zeze{-rf0-} a2{-reZ-} b2{-reY-})
-                            }
-                            } } in     
-            let {
-              a1{-reR-} :: ((a{-reT-}, b{-reS-})-> (a{-reT-}, b{-reS-})-> PrelBase.Bool{-3c-})
-              a1{-reR-} = \ a2{-reV-} _Ks :: (a{-reT-}, b{-reS-})
-                           b1{-reU-} _Ks :: (a{-reT-}, b{-reS-}) ->
-                         PrelBase.not{-r6I-} (zeze2{-reN-} a2{-reV-} b1{-reU-})
-            } in
-              PrelBase.zdwZCDEq{-r8J-} @ (a{-reT-}, b{-reS-}) a1{-reR-} zeze2{-reN-})
+   class Baz v x where
+      foo :: x -> x
+      foo y = y
 
-and it's not as bad as it seems, because it's further dramatically
-simplified: only zeze2 is extracted and its body is simplified.
+   instance Baz Int Int
+
+From the class decl we get
+
+   $dmfoo :: forall v x. Baz v x => x -> x
+
+Notice that the type is ambiguous.  That's fine, though. The instance decl generates
+
+   $dBazIntInt = MkBaz ($dmfoo Int Int $dBazIntInt)
+
+BUT this does mean we must generate the dictionary translation directly, rather
+than generating source-code and type-checking it.  That was the bug ing
+Trac #1061. In any case it's less work to generate the translated version!
 
 
 %************************************************************************
-%*                                                                     *
+%*                                                                      *
 \subsection{Error messages}
-%*                                                                     *
+%*                                                                      *
 %************************************************************************
 
 \begin{code}
-instDeclCtxt1 hs_inst_ty 
+instDeclCtxt1 :: LHsType Name -> SDoc
+instDeclCtxt1 hs_inst_ty
   = inst_decl_ctxt (case unLoc hs_inst_ty of
-                       HsForAllTy _ _ _ (L _ (HsPredTy pred)) -> ppr pred
-                       HsPredTy pred                    -> ppr pred
-                       other                            -> ppr hs_inst_ty)     -- Don't expect this
+                        HsForAllTy _ _ _ (L _ (HsPredTy pred)) -> ppr pred
+                        HsPredTy pred                    -> ppr pred
+                        _                                -> ppr hs_inst_ty)     -- Don't expect this
+instDeclCtxt2 :: Type -> SDoc
 instDeclCtxt2 dfun_ty
   = inst_decl_ctxt (ppr (mkClassPred cls tys))
   where
     (_,_,cls,tys) = tcSplitDFunTy 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 :: SDoc -> SDoc
+inst_decl_ctxt doc = ptext (sLit "In the instance declaration for") <+> quotes doc
+
+superClassCtxt :: SDoc
+superClassCtxt = ptext (sLit "When checking the super-classes of an instance declaration")
+
+atInstCtxt :: Name -> SDoc
+atInstCtxt name = ptext (sLit "In the associated type instance for") <+>
+                  quotes (ppr name)
+
+mustBeVarArgErr :: Type -> SDoc
+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 :: Type -> Type -> SDoc
+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}