Tidy up RuntimeUnkSkols a bit more
[ghc-hetmet.git] / compiler / typecheck / TcInteract.lhs
index a403bc4..cb9d342 100644 (file)
@@ -211,9 +211,6 @@ getFDImprovements :: InertSet -> FDImprovements
 getFDImprovements = inert_fds 
 
 
-isWantedCt :: CanonicalCt -> Bool 
-isWantedCt ct = isWanted (cc_flavor ct)
-
 {- TODO: Later ...
 data Inert = IS { class_inerts :: FiniteMap Class Atomics
                  ip_inerts    :: FiniteMap Class Atomics
@@ -287,50 +284,27 @@ Note [Basic plan]
    Superclass decomposition belongs in (4), see note [Superclasses]
 
 \begin{code}
-
 type AtomicInert = CanonicalCt     -- constraint pulled from InertSet
 type WorkItem    = CanonicalCt     -- constraint pulled from WorkList
 
 -- A mixture of Given, Wanted, and Derived constraints. 
 -- We split between equalities and the rest to process equalities first. 
-data WorkList    = WL { wl_eqs   :: CanonicalCts -- Equalities (CTyEqCan, CFunEqCan) 
-                      , wl_other :: CanonicalCts   -- Other 
-                      }
-type SWorkList         = WorkList        -- A worklist of solved 
+type WorkList = CanonicalCts
+type SWorkList = WorkList        -- A worklist of solved 
 
 unionWorkLists :: WorkList -> WorkList -> WorkList 
-unionWorkLists wl1 wl2 
-  = WL { wl_eqs   = andCCan (wl_eqs wl1) (wl_eqs wl2)
-       , wl_other = andCCan (wl_other wl1) (wl_other wl2) }
-
-foldWorkListEqCtsM :: Monad m => (a -> WorkItem -> m a) -> a -> WorkList -> m a 
--- Fold over the equalities of a worklist 
-foldWorkListEqCtsM f r wl = Bag.foldlBagM f r (wl_eqs wl) 
-
-foldWorkListOtherCtsM :: Monad m => (a -> WorkItem -> m a) -> a -> WorkList -> m a 
--- Fold over non-equality constraints of a worklist
-foldWorkListOtherCtsM f r wl = Bag.foldlBagM f r (wl_other wl) 
+unionWorkLists = andCCan
 
 isEmptyWorkList :: WorkList -> Bool 
-isEmptyWorkList wl = isEmptyCCan (wl_eqs wl) && isEmptyCCan (wl_other wl) 
+isEmptyWorkList = isEmptyCCan 
 
 emptyWorkList :: WorkList
-emptyWorkList = WL { wl_eqs = emptyCCan, wl_other = emptyCCan } 
-
-workListFromCCans :: CanonicalCts -> WorkList 
--- Generic, no precondition 
-workListFromCCans cts = WL eqs others 
-  where (eqs, others) = Bag.partitionBag isTyEqCCan cts
+emptyWorkList = emptyCCan
 
 workListFromCCan :: CanonicalCt -> WorkList 
-workListFromCCan ct | isTyEqCCan ct = WL (singleCCan ct) emptyCCan 
-                    | otherwise     = WL emptyCCan (singleCCan ct) 
--- TODO: 
--- At the call sites of workListFromCCan(s), sometimes we know whether the new work
--- involves equalities or not. It's probably a good idea to add specialized calls for 
--- those, to avoid asking whether 'isTyEqCCan' all the time.
-
+workListFromCCan = singleCCan
 
+------------------------
 data StopOrContinue 
   = Stop                       -- Work item is consumed
   | ContinueWith WorkItem      -- Not consumed
@@ -358,9 +332,6 @@ instance Outputable StageResult where
                  , ptext (sLit "new work =") <+> ppr work <> comma
                  , ptext (sLit "stop =") <+> ppr stop])
 
-instance Outputable WorkList where 
-  ppr (WL eqcts othercts) = vcat [ppr eqcts, ppr othercts] 
-
 type SimplifierStage = WorkItem -> InertSet -> TcS StageResult 
 
 -- Combine a sequence of simplifier 'stages' to create a pipeline 
@@ -429,8 +400,7 @@ React with (F Int ~ b) ==> IR Stop True []    -- after substituting we re-canoni
 solveInteract :: InertSet -> CanonicalCts -> TcS InertSet
 solveInteract inert ws 
   = do { dyn_flags <- getDynFlags
-       ; let worklist = workListFromCCans ws 
-       ; solveInteractWithDepth (ctxtStkDepth dyn_flags,0,[]) inert worklist
+       ; solveInteractWithDepth (ctxtStkDepth dyn_flags,0,[]) inert ws
        }
 solveOne :: InertSet -> WorkItem -> TcS InertSet 
 solveOne inerts workItem 
@@ -450,12 +420,13 @@ solveInteractWithDepth ctxt@(max_depth,n,stack) inert ws
 
   | otherwise 
   = do { traceTcS "solveInteractWithDepth" $ 
-         vcat [ text "Current depth =" <+> ppr n
-              , text "Max depth =" <+> ppr max_depth
-              ]
-       ; is_from_eqs <- foldWorkListEqCtsM (solveOneWithDepth ctxt) inert ws 
-       ; foldWorkListOtherCtsM (solveOneWithDepth ctxt) is_from_eqs ws
-       }
+              vcat [ text "Current depth =" <+> ppr n
+                   , text "Max depth =" <+> ppr max_depth ]
+
+             -- Solve equalities first
+       ; let (eqs, non_eqs) = Bag.partitionBag isTyEqCCan ws
+       ; is_from_eqs <- Bag.foldlBagM (solveOneWithDepth ctxt) inert eqs
+       ; Bag.foldlBagM (solveOneWithDepth ctxt) is_from_eqs non_eqs }
 
 ------------------
 -- Fully interact the given work item with an inert set, and return a
@@ -491,6 +462,64 @@ thePipeline = [ ("interact with inert eqs", interactWithInertEqsStage)
 *                                                                               *
 *********************************************************************************
 
+Note [Efficient Orientation] 
+~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+
+There are two cases where we have to be careful about 
+orienting equalities to get better efficiency. 
+
+Case 2: In Rewriting Equalities (function rewriteEqLHS) 
+
+    When rewriting two equalities with the same LHS:
+          (a)  (tv ~ xi1) 
+          (b)  (tv ~ xi2) 
+    We have a choice of producing work (xi1 ~ xi2) (up-to the
+    canonicalization invariants) However, to prevent the inert items
+    from getting kicked out of the inerts first, we prefer to
+    canonicalize (xi1 ~ xi2) if (b) comes from the inert set, or (xi2
+    ~ xi1) if (a) comes from the inert set.
+    
+    This choice is implemented using the WhichComesFromInert flag. 
+
+Case 2: In Spontaneous Solving 
+     Example 2a:
+     Inerts:   [w1] : D alpha 
+               [w2] : C beta 
+               [w3] : F alpha ~ Int 
+               [w4] : H beta  ~ Int 
+     Untouchables = [beta] 
+     Then a wanted (beta ~ alpha) comes along. 
+        1) While interacting with the inerts it is going to kick w2,w4
+           out of the inerts
+        2) Then, it will spontaneoulsy be solved by (alpha := beta)
+        3) Now (and here is the tricky part), to add him back as
+           solved (alpha ~ beta) is no good because, in the next
+           iteration, it will kick out w1,w3 as well so we will end up
+           with *all* the inert equalities back in the worklist!
+      
+      So it is tempting to just add (beta ~ alpha) instead, that is, 
+      maintain the original orietnation of the constraint. 
+
+      But that does not work very well, because it may cause the 
+      "double unification problem" (See Note [Avoid double unifications]). 
+      For instance: 
+
+      Example 2b: 
+           [w1] : fsk1 ~ alpha 
+           [w2] : fsk2 ~ alpha 
+           ---
+      At the end of the interaction suppose we spontaneously solve alpha := fsk1 
+      but keep [Given] fsk1 ~ alpha. Then, the second time around we see the 
+      constraint (fsk2 ~ alpha), and we unify *again* alpha := fsk2, which is wrong.
+
+      Our conclusion is that, while in some cases (Example 2a), it makes sense to 
+      preserve the original orientation, it is hard to do this in a sound way. 
+      So we *don't* do this for now, @solveWithIdentity@ outputs a constraint that 
+      is oriented with the unified variable on the left. 
+
+Case 3: Functional Dependencies and IP improvement work
+    TODO. Optimisation not yet implemented there. 
+
 \begin{code}
 spontaneousSolveStage :: SimplifierStage 
 spontaneousSolveStage workItem inerts 
@@ -501,10 +530,27 @@ spontaneousSolveStage workItem inerts
                            , sr_inerts     = inerts
                            , sr_stop       = ContinueWith workItem }
 
-           Just workList' -> -- He has been solved; workList' are all givens
-               return $ SR { sr_new_work = workList'
-                           , sr_inerts   = inerts 
-                           , sr_stop     = Stop }
+           Just (workItem', workList')
+               | not (isGivenCt workItem) 
+                -- Original was wanted or derived but we have now made him 
+                 -- given so we have to interact him with the inerts due to
+                 -- its status change. This in turn may produce more work.
+                -- We do this *right now* (rather than just putting workItem'
+                -- back into the work-list) because we've solved 
+               -> do { (new_inert, new_work) <- runSolverPipeline 
+                             [ ("recursive interact with inert eqs", interactWithInertEqsStage)
+                             , ("recursive interact with inerts", interactWithInertsStage)
+                             ] inerts workItem'
+                     ; return $ SR { sr_new_work = new_work `unionWorkLists` workList'
+                                       , sr_inerts   = new_inert -- will include workItem' 
+                                       , sr_stop     = Stop }
+                     }
+               | otherwise 
+                   -> -- Original was given; he must then be inert all right, and
+                      -- workList' are all givens from flattening
+                      return $ SR { sr_new_work = workList' 
+                                  , sr_inerts   = inerts `updInertSet` workItem' 
+                                  , sr_stop     = Stop }
        }
 
 -- @trySpontaneousSolve wi@ solves equalities where one side is a
@@ -513,8 +559,8 @@ spontaneousSolveStage workItem inerts
 --   * Just wi' if we solved it, wi' (now a "given") should be put in the work list.
 --                 See Note [Touchables and givens] 
 -- NB: just passing the inerts through for the skolem equivalence classes
-trySpontaneousSolve :: WorkItem -> InertSet -> TcS (Maybe SWorkList)
-trySpontaneousSolve (CTyEqCan { cc_id = cv, cc_flavor = gw, cc_tyvar = tv1, cc_rhs = xi }) inerts 
+trySpontaneousSolve :: WorkItem -> InertSet -> TcS (Maybe (WorkItem, SWorkList)) 
+trySpontaneousSolve workItem@(CTyEqCan { cc_id = cv, cc_flavor = gw, cc_tyvar = tv1, cc_rhs = xi }) inerts 
   | isGiven gw
   = return Nothing
   | Just tv2 <- tcGetTyVar_maybe xi
@@ -528,7 +574,9 @@ trySpontaneousSolve (CTyEqCan { cc_id = cv, cc_flavor = gw, cc_tyvar = tv1, cc_r
   | otherwise
   = do { tch1 <- isTouchableMetaTyVar tv1
        ; if tch1 then trySpontaneousEqOneWay inerts cv gw tv1 xi
-                 else return Nothing }
+                 else do { traceTcS "Untouchable LHS, can't spontaneously solve workitem:" (ppr workItem) 
+                         ; return Nothing }
+       }
 
   -- No need for 
   --      trySpontaneousSolve (CFunEqCan ...) = ...
@@ -536,26 +584,29 @@ trySpontaneousSolve (CTyEqCan { cc_id = cv, cc_flavor = gw, cc_tyvar = tv1, cc_r
 trySpontaneousSolve _ _ = return Nothing 
 
 ----------------
-trySpontaneousEqOneWay :: InertSet -> CoVar -> CtFlavor -> TcTyVar -> Xi
-                       -> TcS (Maybe SWorkList)
+trySpontaneousEqOneWay :: InertSet -> CoVar -> CtFlavor -> TcTyVar -> Xi 
+                       -> TcS (Maybe (WorkItem,SWorkList))
 -- tv is a MetaTyVar, not untouchable
 trySpontaneousEqOneWay inerts cv gw tv xi      
   | not (isSigTyVar tv) || isTyVarTy xi 
-  = if typeKind xi `isSubKind` tyVarKind tv then
-        solveWithIdentity inerts cv gw tv xi
-    else if tyVarKind tv `isSubKind` typeKind xi then 
+  = do { kxi <- zonkTcTypeTcS xi >>= return . typeKind  -- Must look through the TcTyBinds
+                                                        -- hence kxi and not typeKind xi
+                                                        -- See Note [Kind Errors]
+       ; if kxi `isSubKind` tyVarKind tv then
+             solveWithIdentity inerts cv gw tv xi
+         else if tyVarKind tv `isSubKind` kxi then 
              return Nothing -- kinds are compatible but we can't solveWithIdentity this way
                             -- This case covers the  a_touchable :: * ~ b_untouchable :: ?? 
                             -- which has to be deferred or floated out for someone else to solve 
                             -- it in a scope where 'b' is no longer untouchable. 
          else kindErrorTcS gw (mkTyVarTy tv) xi -- See Note [Kind errors]
-
+       }
   | otherwise -- Still can't solve, sig tyvar and non-variable rhs
   = return Nothing 
 
 ----------------
 trySpontaneousEqTwoWay :: InertSet -> CoVar -> CtFlavor -> TcTyVar -> TcTyVar
-                       -> TcS (Maybe SWorkList)
+                       -> TcS (Maybe (WorkItem,SWorkList))
 -- Both tyvars are *touchable* MetaTyvars so there is only a chance for kind error here
 trySpontaneousEqTwoWay inerts cv gw tv1 tv2
   | k1 `isSubKind` k2
@@ -582,6 +633,17 @@ constraint is insoluble. Instead, we call 'kindErrorTcS' here, which immediately
 
 The same applies in canonicalization code in case of kind errors in the givens. 
 
+However, when we canonicalize givens we only check for compatibility (@compatKind@). 
+If there were a kind error in the givens, this means some form of inconsistency or dead code. 
+
+When we spontaneously solve wanteds we may have to look through the bindings, hence we 
+call zonkTcTypeTcS above. The reason is that maybe xi is @alpha@ where alpha :: ? and 
+a previous spontaneous solving has set (alpha := f) with (f :: *). The reason that xi is 
+still alpha and not f is becasue the solved constraint may be oriented as (f ~ alpha) instead
+of (alpha ~ f). Then we should be using @xi@s "real" kind, which is * and not ?, when we try
+to detect whether spontaneous solving is possible. 
+
+
 Note [Spontaneous solving and kind compatibility] 
 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
 
@@ -611,8 +673,11 @@ Caveat:
      Whereas we would be able to apply the type instance, we would not be able to 
      use the given (T Bool ~ (->)) in the body of 'flop' 
 
-Note [Loopy spontaneous solving] 
+Note [Loopy Spontaneous Solving] 
 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+
+Example 1: [The problem of loopy spontaneous solving]
+----------
 Consider the original wanted: 
    wanted :  Maybe (E alpha) ~ alpha 
 where E is a type family, such that E (T x) = x. After canonicalization, 
@@ -629,6 +694,8 @@ actually solving. But this occurs check *must look through* flatten skolems.
 However, it may be the case that the flatten skolem in hand is equal to some other 
 flatten skolem whith *does not* mention our unification variable. Here's a typical example:
 
+Example 2: [The need of keeping track of flatten skolem equivalence classes]
+----------
 Original wanteds: 
    g: F alpha ~ F beta 
    w: alpha ~ F alpha 
@@ -647,6 +714,8 @@ We will look inside f2, which immediately mentions (F alpha), so it's not good t
 by looking at the equivalence class of the flatten skolems, we can see that it is fine to 
 unify (alpha ~ f1) which solves our goals! 
 
+Example 3: [The need of looking through TyBinds for already spontaneously solved variables]
+----------
 A similar problem happens because of other spontaneous solving. Suppose we have the 
 following wanteds, arriving in this exact order:
   (first)  w: beta ~ alpha 
@@ -660,6 +729,50 @@ that is wrong since fsk mentions beta, which has already secretly been unified t
 To avoid this problem, the same occurs check must unveil rewritings that can happen because 
 of spontaneously having solved other constraints. 
 
+Example 4: [Orientation of (tv ~ xi) equalities] 
+----------
+We orient equalities (tv ~ xi) so that flatten skolems appear on the left, if possible. Here
+is an example of why this is needed: 
+
+  [Wanted] w1: alpha ~ fsk 
+  [Given]  g1: F alpha ~ fsk 
+  [Given]  g2: b ~ fsk 
+  Flatten skolem equivalence class = [] 
+
+Assume that g2 is *not* oriented properly, as shown above. Then we would like to spontaneously
+solve w1 but we can't set alpha := fsk, since fsk hides the type F alpha. However, by using 
+the equation g2 it would be possible to solve w1 by setting  alpha := b. In other words, it is
+not enough to look at a flatten skolem equivalence class to try to find alternatives to unify
+with. We may have to go to other variables. 
+
+By orienting the equalities so that flatten skolems are in the LHS we are eliminating them
+as much as possible from the RHS of other wanted equalities, and hence it suffices to look 
+in their flatten skolem equivalence classes. 
+
+NB: This situation appears in the IndTypesPerf test case, inside indexed-types/.
+
+Caveat: You may wonder if we should be doing this for unification variables as well. 
+However, Note [Efficient Orientation], Case 2, demonstrates that this is not possible 
+at least for touchable unification variables which we have to keep oriented with the 
+touchable on the LHS to be able to eliminate it. So then, what about untouchables? 
+
+Example 4a: 
+-----------
+  Untouchable = beta, Touchable = alpha 
+
+  [Wanted] w1: alpha ~ fsk 
+  [Given]  g1: F alpha ~ fsk 
+  [Given]  g2: beta ~ fsk 
+  Flatten skolem equivalence class = [] 
+
+Should we be able to unify  alpha := beta to solve the constraint? Arguably yes, but 
+that implies that an *untouchable* unification variable (beta) is in the same equivalence
+class as a flatten skolem that mentions @alpha@. I.e. g2 means that: 
+  beta ~ F alpha
+But I do not think that there is any way to produce evidence for such a constraint from
+the outside other than beta := F alpha, which violates the OutsideIn-ness.  
+
+
 
 Note [Avoid double unifications] 
 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
@@ -683,44 +796,67 @@ unification variables as RHS of type family equations: F xis ~ alpha.
 ----------------
 solveWithIdentity :: InertSet 
                   -> CoVar -> CtFlavor -> TcTyVar -> Xi 
-                  -> TcS (Maybe SWorkList)
+                  -> TcS (Maybe (WorkItem, SWorkList)) 
 -- Solve with the identity coercion 
 -- Precondition: kind(xi) is a sub-kind of kind(tv)
 -- Precondition: CtFlavor is Wanted or Derived
 -- See [New Wanted Superclass Work] to see why solveWithIdentity 
 --     must work for Derived as well as Wanted
+-- Returns: (workItem, workList) where 
+--        workItem = the new Given constraint
+--        workList = some additional work that may have been produced as a result of flattening
+--                   in case we did some chasing through flatten skolem equivalence classes.
 solveWithIdentity inerts cv gw tv xi 
   = do { tybnds <- getTcSTyBindsMap
        ; case occurCheck tybnds inerts tv xi of 
            Nothing              -> return Nothing 
            Just (xi_unflat,coi) -> solve_with xi_unflat coi }
   where
-    solve_with xi_unflat coi  -- coi : xi_unflat ~ xi  
+    solve_with xi_unflat coi  -- coi : xi_unflat ~ xi
       = do { traceTcS "Sneaky unification:" $ 
                        vcat [text "Coercion variable:  " <+> ppr gw, 
                              text "Coercion:           " <+> pprEq (mkTyVarTy tv) xi,
                              text "Left  Kind is     : " <+> ppr (typeKind (mkTyVarTy tv)),
                              text "Right Kind is     : " <+> ppr (typeKind xi)
                   ]
+
            ; setWantedTyBind tv xi_unflat        -- Set tv := xi_unflat
            ; cv_given <- newGivOrDerCoVar (mkTyVarTy tv) xi_unflat xi_unflat
            ; let flav = mkGivenFlavor gw UnkSkol 
-           ; (cts, co) <- case coi of 
-               ACo co  -> do { can_eqs <- canEq flav cv_given (mkTyVarTy tv) xi_unflat
-                             ; return (can_eqs, co) }
-               IdCo co -> return $ 
-                          (singleCCan (CTyEqCan { cc_id = cv_given 
-                                                , cc_flavor = mkGivenFlavor gw UnkSkol
-                                                , cc_tyvar = tv, cc_rhs = xi }
-                                                -- xi, *not* xi_unflat because 
-                                                -- xi_unflat may require flattening!
-                                      ), co)
+           ; (ct,cts, co) <- case coi of 
+               ACo co  -> do { (cc,ccs) <- canEqLeafTyVarLeft flav cv_given tv xi_unflat
+                             ; return (cc, ccs, co) } 
+               IdCo co -> return $ (CTyEqCan { cc_id = cv_given 
+                                             , cc_flavor = mkGivenFlavor gw UnkSkol
+                                             , cc_tyvar = tv, cc_rhs = xi }
+                                      -- xi, *not* xi_unflat because 
+                                      -- xi_unflat may require flattening!
+                                   , emptyWorkList, co)
            ; case gw of 
                Wanted  {} -> setWantedCoBind  cv co
                Derived {} -> setDerivedCoBind cv co 
                _          -> pprPanic "Can't spontaneously solve *given*" empty 
-                     -- See Note [Avoid double unifications] 
-           ; return $ Just (workListFromCCans cts)  }
+                     -- See Note [Avoid double unifications]
+           ; return $ Just (ct,cts)
+           }
+
+--            ; let flav = mkGivenFlavor gw UnkSkol 
+--            ; (cts, co) <- case coi of 
+--                             -- TODO: Optimise this, along the way it used to be 
+--                ACo co  -> do { cv_given <- newGivOrDerCoVar (mkTyVarTy tv)  xi_unflat xi_unflat
+--                              ; setWantedTyBind tv xi_unflat
+--                              ; can_eqs <- canEq flav cv_given (mkTyVarTy tv) xi_unflat
+--                              ; return (can_eqs, co) }
+--                IdCo co -> do { cv_given <- newGivOrDerCoVar (mkTyVarTy tv) xi xi 
+--                              ; setWantedTyBind tv xi
+--                              ; can_eqs <- canEq flav cv_given (mkTyVarTy tv) xi
+--                              ; return (can_eqs, co) }
+--            ; case gw of 
+--                Wanted  {} -> setWantedCoBind  cv co
+--                Derived {} -> setDerivedCoBind cv co 
+--                _          -> pprPanic "Can't spontaneously solve *given*" empty 
+--                   -- See Note [Avoid double unifications] 
+--            ; return $ Just cts }
 
 occurCheck :: VarEnv (TcTyVar, TcType) -> InertSet
            -> TcTyVar -> TcType -> Maybe (TcType,CoercionI) 
@@ -852,6 +988,7 @@ noInteraction :: Monad m => WorkItem -> m InteractResult
 noInteraction workItem = mkIRContinue workItem KeepInert emptyWorkList
 
 data WhichComesFromInert = LeftComesFromInert | RightComesFromInert 
+     -- See Note [Efficient Orientation, Case 2] 
 
 
 ---------------------------------------------------
@@ -959,11 +1096,10 @@ doInteractWithInert fdimprs
              eqn_pred_locs = improveFromAnother work_item_pred_loc inert_pred_loc         
 
        ; wevvars <- mkWantedFunDepEqns loc eqn_pred_locs 
-       ; fd_cts <- canWanteds wevvars 
-       ; let fd_work = workListFromCCans fd_cts 
+       ; fd_work <- canWanteds wevvars 
                 -- See Note [Generating extra equalities]
        ; traceTcS "Checking if improvements existed." (ppr fdimprs) 
-       ; if isEmptyCCan fd_cts || haveBeenImproved fdimprs pty1 pty2 then
+       ; if isEmptyWorkList fd_work || haveBeenImproved fdimprs pty1 pty2 then
              -- Must keep going
              mkIRContinue workItem KeepInert fd_work 
          else do { traceTcS "Recording improvement and throwing item back in worklist." (ppr (pty1,pty2))
@@ -1038,7 +1174,7 @@ doInteractWithInert _fdimprs
     do { co_var <- newWantedCoVar ty1 ty2 
        ; let flav = Wanted (combineCtLoc ifl wfl) 
        ; cans <- mkCanonical flav co_var 
-       ; mkIRContinue workItem KeepInert (workListFromCCans cans) }
+       ; mkIRContinue workItem KeepInert cans }
 
 
 -- Inert: equality, work item: function equality
@@ -1077,10 +1213,10 @@ doInteractWithInert _fdimprs
                                , cc_tyargs = args2, cc_rhs = xi2 })
   | fl1 `canSolve` fl2 && lhss_match
   = do { cans <- rewriteEqLHS LeftComesFromInert  (mkCoVarCoercion cv1,xi1) (cv2,fl2,xi2) 
-       ; mkIRStop KeepInert (workListFromCCans cans) } 
+       ; mkIRStop KeepInert cans } 
   | fl2 `canSolve` fl1 && lhss_match
   = do { cans <- rewriteEqLHS RightComesFromInert (mkCoVarCoercion cv2,xi2) (cv1,fl1,xi1) 
-       ; mkIRContinue workItem DropInert (workListFromCCans cans) }
+       ; mkIRContinue workItem DropInert cans }
   where
     lhss_match = tc1 == tc2 && and (zipWith tcEqType args1 args2) 
 
@@ -1090,19 +1226,19 @@ doInteractWithInert _fdimprs
 -- Check for matching LHS 
   | fl1 `canSolve` fl2 && tv1 == tv2 
   = do { cans <- rewriteEqLHS LeftComesFromInert (mkCoVarCoercion cv1,xi1) (cv2,fl2,xi2) 
-       ; mkIRStop KeepInert (workListFromCCans cans) } 
+       ; mkIRStop KeepInert cans } 
 
   | fl2 `canSolve` fl1 && tv1 == tv2 
   = do { cans <- rewriteEqLHS RightComesFromInert (mkCoVarCoercion cv2,xi2) (cv1,fl1,xi1) 
-       ; mkIRContinue workItem DropInert (workListFromCCans cans) } 
+       ; mkIRContinue workItem DropInert cans } 
 
 -- Check for rewriting RHS 
   | fl1 `canRewrite` fl2 && tv1 `elemVarSet` tyVarsOfType xi2 
   = do { rewritten_eq <- rewriteEqRHS (cv1,tv1,xi1) (cv2,fl2,tv2,xi2) 
-       ; mkIRStop KeepInert (workListFromCCans rewritten_eq) }
+       ; mkIRStop KeepInert rewritten_eq }
   | fl2 `canRewrite` fl1 && tv2 `elemVarSet` tyVarsOfType xi1
   = do { rewritten_eq <- rewriteEqRHS (cv2,tv2,xi2) (cv1,fl1,tv1,xi1) 
-       ; mkIRContinue workItem DropInert (workListFromCCans rewritten_eq) } 
+       ; mkIRContinue workItem DropInert rewritten_eq } 
 
 -- Finally, if workitem is a Flatten Equivalence Class constraint and the 
 -- inert is a wanted constraint, even when the workitem cannot rewrite the 
@@ -1169,7 +1305,7 @@ rewriteFunEq (cv1,tv,xi1) (cv2,gw, tc,args,xi2)
                            , cc_rhs = xi2 }) }
 
 
-rewriteEqRHS :: (CoVar,TcTyVar,Xi) -> (CoVar,CtFlavor,TcTyVar,Xi) -> TcS CanonicalCts
+rewriteEqRHS :: (CoVar,TcTyVar,Xi) -> (CoVar,CtFlavor,TcTyVar,Xi) -> TcS WorkList
 -- Use the first equality to rewrite the second, flavors already checked. 
 -- E.g.          c1 : tv1 ~ xi1   c2 : tv2 ~ xi2
 -- rewrites c2 to give
@@ -1194,26 +1330,20 @@ rewriteEqRHS (cv1,tv1,xi1) (cv2,gw,tv2,xi2)
                     mkCoVarCoercion cv2 `mkTransCoercion` co2'
 
        ; xi2'' <- canOccursCheck gw tv2 xi2' -- we know xi2' is *not* tv2 
-       ; return (singleCCan $ CTyEqCan { cc_id = cv2' 
-                                       , cc_flavor = gw 
-                                       , cc_tyvar = tv2 
-                                       , cc_rhs   = xi2'' })
+       ; canEq gw cv2' (mkTyVarTy tv2) xi2''
        }
   where 
     xi2' = substTyWith [tv1] [xi1] xi2 
     co2' = substTyWith [tv1] [mkCoVarCoercion cv1] xi2  -- xi2 ~ xi2[xi1/tv1]
 
 
-rewriteEqLHS :: WhichComesFromInert -> (Coercion,Xi) -> (CoVar,CtFlavor,Xi) -> TcS CanonicalCts
+rewriteEqLHS :: WhichComesFromInert -> (Coercion,Xi) -> (CoVar,CtFlavor,Xi) -> TcS WorkList
 -- Used to ineract two equalities of the following form: 
 -- First Equality:   co1: (XXX ~ xi1)  
 -- Second Equality:  cv2: (XXX ~ xi2) 
 -- Where the cv1 `canSolve` cv2 equality 
--- We have an option of creating new work (xi1 ~ xi2) OR (xi2 ~ xi1). This 
--- depends on whether the left or the right equality comes from the inert set. 
--- We must:  
---     prefer to create (xi2 ~ xi1) if the first comes from the inert 
---     prefer to create (xi1 ~ xi2) if the second comes from the inert 
+-- We have an option of creating new work (xi1 ~ xi2) OR (xi2 ~ xi1), 
+--    See Note [Efficient Orientation] for that 
 rewriteEqLHS which (co1,xi1) (cv2,gw,xi2) 
   = do { cv2' <- case (isWanted gw, which) of 
                    (True,LeftComesFromInert) ->
@@ -1664,20 +1794,60 @@ allowedTopReaction _        _             = True
 doTopReact :: WorkItem -> TcS TopInteractResult 
 -- The work item does not react with the inert set, 
 -- so try interaction with top-level instances
+
+-- Given dictionary; just add superclasses
+-- See Note [Given constraint that matches an instance declaration]
+doTopReact workItem@(CDictCan { cc_id = dv, cc_flavor = Given loc
+                              , cc_class = cls, cc_tyargs = xis })
+  = do { sc_work <- newGivenSCWork dv loc cls xis 
+       ; return $ SomeTopInt sc_work (ContinueWith workItem) }
+
+-- Derived dictionary
+-- Do not add any further derived superclasses; their 
+-- full transitive closure has already been added. 
+-- But do look for functional dependencies
+doTopReact workItem@(CDictCan { cc_id = dv, cc_flavor = Derived loc _
+                              , cc_class = cls, cc_tyargs = xis })
+  = do { fd_work <- findClassFunDeps dv cls xis loc
+       ; if isEmptyWorkList fd_work then 
+              return NoTopInt
+         else return $ SomeTopInt { tir_new_work = fd_work
+                                  , tir_new_inert = ContinueWith workItem } }
+
 doTopReact workItem@(CDictCan { cc_id = dv, cc_flavor = Wanted loc
                               , cc_class = cls, cc_tyargs = xis }) 
   = do { -- See Note [MATCHING-SYNONYMS]
        ; lkp_inst_res <- matchClassInst cls xis loc
        ; case lkp_inst_res of 
-           NoInstance -> do { traceTcS "doTopReact/ no class instance for" (ppr dv) 
-                            ; funDepReact }
+           NoInstance -> 
+             do { traceTcS "doTopReact/ no class instance for" (ppr dv) 
+                ; fd_work <- findClassFunDeps dv cls xis loc
+                ; if isEmptyWorkList fd_work then 
+                      do { sc_work <- newDerivedSCWork dv loc cls xis
+                                 -- See Note [Adding Derived Superclasses] 
+                                -- NB: workItem is inert, but it isn't solved
+                                -- keep it as inert, although it's not solved 
+                                -- because we have now reacted all its 
+                                -- top-level fundep-induced equalities!
+                         ; return $ SomeTopInt 
+                              { tir_new_work = fd_work `unionWorkLists` sc_work
+                              , tir_new_inert = ContinueWith workItem } }
+
+                  else -- More fundep work produced, don't do any superclass stuff, 
+                       -- just thow him back in the worklist, which will prioritize 
+                       -- the solution of fd equalities
+                       return $ SomeTopInt 
+                              { tir_new_work = fd_work `unionWorkLists` 
+                                               workListFromCCan workItem
+                              , tir_new_inert = Stop } }
+
            GenInst wtvs ev_term ->  -- Solved 
                   -- No need to do fundeps stuff here; the instance 
                   -- matches already so we won't get any more info
                   -- from functional dependencies
                do { traceTcS "doTopReact/ found class instance for" (ppr dv) 
                   ; setDictBind dv ev_term 
-                  ; workList <- canWanteds wtvs
+                  ; inst_work <- canWanteds wtvs
                   ; if null wtvs
                     -- Solved in one step and no new wanted work produced. 
                     -- i.e we directly matched a top-level instance
@@ -1690,55 +1860,10 @@ doTopReact workItem@(CDictCan { cc_id = dv, cc_flavor = Wanted loc
                     else do { let solved = makeSolvedByInst workItem
                             ; sc_work <- newDerivedSCWork dv loc cls xis
                                          -- See Note [Adding Derived Superclasses]
-                            ; let inst_work = workListFromCCans workList
                             ; return $ SomeTopInt 
                                   { tir_new_work  = inst_work `unionWorkLists` sc_work 
                                   , tir_new_inert = ContinueWith solved } }
-                  }
-       }
-  where 
-    -- Try for a fundep reaction beween the wanted item 
-    -- and a top-level instance declaration
-    funDepReact 
-      = do { instEnvs <- getInstEnvs
-           ; let eqn_pred_locs = improveFromInstEnv (classInstances instEnvs)
-                                                    (ClassP cls xis, ppr dv)
-           ; wevvars <- mkWantedFunDepEqns loc eqn_pred_locs 
-                     -- NB: fundeps generate some wanted equalities, but 
-                     --     we don't use their evidence for anything
-           ; fd_cts <- canWanteds wevvars 
-           ; let fd_work = workListFromCCans fd_cts
-
-           ; if isEmptyCCan fd_cts then 
-                 do { sc_work <- newDerivedSCWork dv loc cls xis
-                                 -- See Note [Adding Derived Superclasses] 
-                    ; return $ SomeTopInt { tir_new_work = fd_work `unionWorkLists` sc_work
-                                          , tir_new_inert = ContinueWith workItem }
-                    }
-             else -- More fundep work produced, don't do any superlcass stuff, just 
-                  -- thow him back in the worklist prioritizing the solution of fd equalities
-                 return $ 
-                 SomeTopInt { tir_new_work = fd_work `unionWorkLists` workListFromCCan workItem
-                            , tir_new_inert = Stop }
-
-           -- NB: workItem is inert, but it isn't solved
-          -- keep it as inert, although it's not solved because we
-           -- have now reacted all its top-level fundep-induced equalities!
-                    
-           -- See Note [FunDep Reactions]
-           }
-
--- Derived, do not add any further derived superclasses; their full transitive 
--- closure has already been added. 
-doTopReact (CDictCan { cc_flavor = fl })
-  | isDerived fl
-  = return NoTopInt
-
-doTopReact workItem@(CDictCan { cc_id = dv, cc_flavor = Given loc
-                              , cc_class = cls, cc_tyargs = xis })
-  = do { sc_work <- newGivenSCWork dv loc cls xis 
-       ; return $ SomeTopInt sc_work (ContinueWith workItem) }
-    -- See Note [Given constraint that matches an instance declaration]
+       }          }
 
 -- Type functions
 doTopReact (CFunEqCan { cc_id = cv, cc_flavor = fl
@@ -1766,8 +1891,7 @@ doTopReact (CFunEqCan { cc_id = cv, cc_flavor = fl
                                    mkSymCoercion (mkCoVarCoercion cv) `mkTransCoercion` coe 
 
                    ; can_cts <- mkCanonical fl cv'
-                   ; let workList = workListFromCCans can_cts
-                   ; return $ SomeTopInt workList Stop }
+                   ; return $ SomeTopInt can_cts Stop }
            _ 
              -> panicTcS $ text "TcSMonad.matchFam returned multiple instances!"
        }
@@ -1775,6 +1899,19 @@ doTopReact (CFunEqCan { cc_id = cv, cc_flavor = fl
 
 -- Any other work item does not react with any top-level equations
 doTopReact _workItem = return NoTopInt 
+
+----------------------
+findClassFunDeps :: EvVar -> Class -> [Xi] -> WantedLoc -> TcS WorkList
+-- Look for a fundep reaction beween the wanted item 
+-- and a top-level instance declaration
+findClassFunDeps dv cls xis loc
+ = do { instEnvs <- getInstEnvs
+      ; let eqn_pred_locs = improveFromInstEnv (classInstances instEnvs)
+                                               (ClassP cls xis, ppr dv)
+      ; wevvars <- mkWantedFunDepEqns loc eqn_pred_locs 
+                     -- NB: fundeps generate some wanted equalities, but 
+                     --     we don't use their evidence for anything
+      ; canWanteds wevvars }
 \end{code}
 
 Note [Adding Derived Superclasses]
@@ -2043,26 +2180,26 @@ newGivenSCWork ev loc cls xis
   | NoScSkol <- ctLocOrigin loc  -- Very important!
   = return emptyWorkList
   | otherwise
-  = newImmSCWorkFromFlavored ev (Given loc) cls xis >>= return . workListFromCCans 
+  = newImmSCWorkFromFlavored ev (Given loc) cls xis >>= return 
 
 newDerivedSCWork :: EvVar -> WantedLoc -> Class -> [Xi] -> TcS WorkList 
 newDerivedSCWork ev loc cls xis 
   =  do { ims <- newImmSCWorkFromFlavored ev flavor cls xis 
-        ; final_cts <- rec_sc_work ims 
-        ; return $ workListFromCCans final_cts } 
-  where rec_sc_work :: CanonicalCts -> TcS CanonicalCts 
-        rec_sc_work cts 
-          = do { bg <- mapBagM (\c -> do { ims <- imm_sc_work c 
-                                         ; recs_ims <- rec_sc_work ims 
-                                         ; return $ consBag c recs_ims }) cts 
-               ; return $ concatBag bg } 
-        imm_sc_work (CDictCan { cc_id = dv, cc_flavor = fl, cc_class = cls, cc_tyargs = xis })
-           = newImmSCWorkFromFlavored dv fl cls xis 
-        imm_sc_work _ct = return emptyCCan 
-
-        flavor = Derived loc DerSC 
-
-newImmSCWorkFromFlavored :: EvVar -> CtFlavor -> Class -> [Xi] -> TcS CanonicalCts 
+        ; rec_sc_work ims  }
+  where 
+    rec_sc_work :: CanonicalCts -> TcS CanonicalCts 
+    rec_sc_work cts 
+      = do { bg <- mapBagM (\c -> do { ims <- imm_sc_work c 
+                                     ; recs_ims <- rec_sc_work ims 
+                                     ; return $ consBag c recs_ims }) cts 
+           ; return $ concatBag bg } 
+    imm_sc_work (CDictCan { cc_id = dv, cc_flavor = fl, cc_class = cls, cc_tyargs = xis })
+       = newImmSCWorkFromFlavored dv fl cls xis 
+    imm_sc_work _ct = return emptyCCan 
+
+    flavor = Derived loc DerSC 
+
+newImmSCWorkFromFlavored :: EvVar -> CtFlavor -> Class -> [Xi] -> TcS WorkList
 -- Returns immediate superclasses 
 newImmSCWorkFromFlavored ev flavor cls xis 
   = do { let (tyvars, sc_theta, _, _) = classBigSig cls