Equality constraint solver is now externally pure
[ghc-hetmet.git] / compiler / typecheck / TcMType.lhs
index 865c749..525ba0d 100644 (file)
@@ -33,18 +33,19 @@ module TcMType (
   --------------------------------
   -- Instantiation
   tcInstTyVar, tcInstType, tcInstTyVars, tcInstBoxyTyVar,
-  tcInstSigTyVars,
-  tcInstSkolTyVar, tcInstSkolTyVars, tcInstSkolType, 
-  tcSkolSigType, tcSkolSigTyVars, occurCheckErr,
+  tcInstSigType,
+  tcInstSkolTyVars, tcInstSkolType, 
+  tcSkolSigType, tcSkolSigTyVars, occurCheckErr, execTcTyVarBinds,
 
   --------------------------------
   -- Checking type validity
   Rank, UserTypeCtxt(..), checkValidType, checkValidMonoType,
   SourceTyCtxt(..), checkValidTheta, checkFreeness,
   checkValidInstHead, checkValidInstance, 
-  checkInstTermination, checkValidTypeInst, checkTyFamFreeness,
+  checkInstTermination, checkValidTypeInst, checkTyFamFreeness, checkKinds,
   checkUpdateMeta, updateMeta, checkTauTvUpdate, fillBoxWithTau, unifyKindCtxt,
   unifyKindMisMatch, validDerivPred, arityErr, notMonoType, notMonoArgs,
+  growPredTyVars, growTyVars, growThetaTyVars,
 
   --------------------------------
   -- Zonking
@@ -77,6 +78,7 @@ import VarSet
 import ErrUtils
 import DynFlags
 import Util
+import Bag
 import Maybes
 import ListSetOps
 import UniqSupply
@@ -179,7 +181,7 @@ checkTauTvUpdate :: TcTyVar -> TcType -> TcM (Maybe TcType)
 --    (checkTauTvUpdate tv ty)
 -- We are about to update the TauTv tv with ty.
 -- Check (a) that tv doesn't occur in ty (occurs check)
---      (b) that ty is a monotype
+--       (b) that ty is a monotype
 -- Furthermore, in the interest of (b), if you find an
 -- empty box (BoxTv that is Flexi), fill it in with a TauTv
 -- 
@@ -218,7 +220,7 @@ checkTauTvUpdate orig_tv orig_ty
        | isSynTyCon tc  = go_syn tc tys
        | otherwise      = do { tys' <- mapM go tys
                               ; return $ occurs (TyConApp tc) tys' }
-    go (PredTy p)       = do { p' <- go_pred p
+    go (PredTy p)            = do { p' <- go_pred p
                               ; return $ occurs1 PredTy p' }
     go (FunTy arg res)   = do { arg' <- go arg
                               ; res' <- go res
@@ -336,6 +338,27 @@ Rather, we should bind t to () (= non_var_ty2).
 
 --------------
 
+Execute a bag of type variable bindings.
+
+\begin{code}
+execTcTyVarBinds :: TcTyVarBinds -> TcM ()
+execTcTyVarBinds = mapM_ execTcTyVarBind . bagToList
+  where
+    execTcTyVarBind (TcTyVarBind tv ty)
+      = do { ASSERTM2( do { details <- readMetaTyVar tv
+                          ; return (isFlexi details) }, ppr tv )
+           ; ty' <- if isCoVar tv 
+                    then return ty 
+                    else do { maybe_ty <- checkTauTvUpdate tv ty
+                            ; case maybe_ty of
+                                Nothing -> pprPanic "TcRnMonad.execTcTyBind"
+                                             (ppr tv <+> text ":=" <+> ppr ty)
+                                Just ty' -> return ty'
+                            }
+           ; writeMetaTyVar tv ty'
+           }
+\end{code}
+
 Error mesages in case of kind mismatch.
 
 \begin{code}
@@ -430,17 +453,17 @@ tcSkolSigTyVars :: SkolemInfo -> [TyVar] -> [TcTyVar]
 tcSkolSigTyVars info tyvars = [ mkSkolTyVar (tyVarName tv) (tyVarKind tv) info
                              | tv <- tyvars ]
 
-tcInstSkolTyVar :: SkolemInfo -> Maybe SrcSpan -> TyVar -> TcM TcTyVar
+tcInstSkolTyVar :: SkolemInfo -> (Name -> SrcSpan) -> TyVar -> TcM TcTyVar
 -- Instantiate the tyvar, using 
 --     * the occ-name and kind of the supplied tyvar, 
 --     * the unique from the monad,
 --     * the location either from the tyvar (mb_loc = Nothing)
 --       or from mb_loc (Just loc)
-tcInstSkolTyVar info mb_loc tyvar
+tcInstSkolTyVar info get_loc tyvar
   = do { uniq <- newUnique
        ; let old_name = tyVarName tyvar
              kind     = tyVarKind tyvar
-             loc      = mb_loc `orElse` getSrcSpan old_name
+             loc      = get_loc old_name
              new_name = mkInternalName uniq (nameOccName old_name) loc
        ; return (mkSkolTyVar new_name kind info) }
 
@@ -448,12 +471,21 @@ tcInstSkolTyVars :: SkolemInfo -> [TyVar] -> TcM [TcTyVar]
 -- Get the location from the monad
 tcInstSkolTyVars info tyvars 
   = do         { span <- getSrcSpanM
-       ; mapM (tcInstSkolTyVar info (Just span)) tyvars }
+       ; mapM (tcInstSkolTyVar info (const span)) tyvars }
 
 tcInstSkolType :: SkolemInfo -> TcType -> TcM ([TcTyVar], TcThetaType, TcType)
 -- Instantiate a type with fresh skolem constants
 -- Binding location comes from the monad
 tcInstSkolType info ty = tcInstType (tcInstSkolTyVars info) ty
+
+tcInstSigType :: Bool -> SkolemInfo -> TcType -> TcM ([TcTyVar], TcThetaType, TcRhoType)
+-- Instantiate with skolems or meta SigTvs; depending on use_skols
+-- Always take location info from the supplied tyvars
+tcInstSigType use_skols skol_info ty
+  = tcInstType (mapM inst_tyvar) ty
+  where
+    inst_tyvar | use_skols = tcInstSkolTyVar skol_info getSrcSpan
+              | otherwise = instMetaTyVar (SigTv skol_info)
 \end{code}
 
 
@@ -512,13 +544,17 @@ writeMetaTyVar tyvar ty
     return ()
   | otherwise
   = ASSERT( isMetaTyVar tyvar )
-    -- TOM: It should also work for coercions
-    -- ASSERT2( k2 `isSubKind` k1, (ppr tyvar <+> ppr k1) $$ (ppr ty <+> ppr k2) )
-    do { ASSERTM2( do { details <- readMetaTyVar tyvar; return (isFlexi details) }, ppr tyvar )
+    ASSERT2( isCoVar tyvar || typeKind ty `isSubKind` tyVarKind tyvar, 
+             (ppr tyvar <+> ppr (tyVarKind tyvar)) 
+             $$ (ppr ty <+> ppr (typeKind ty)) )
+    do { if debugIsOn then do { details <- readMetaTyVar tyvar; 
+-- FIXME                              ; ASSERT2( not (isFlexi details), ppr tyvar )
+                              ; WARN( not (isFlexi details), ppr tyvar )
+                                return () }
+                       else return () 
+
+       ; traceTc (text "writeMetaTyVar" <+> ppr tyvar <+> text ":=" <+> ppr ty)
        ; writeMutVar (metaTvRef tyvar) (Indirect ty) }
-  where
-    _k1 = tyVarKind tyvar
-    _k2 = typeKind ty
 \end{code}
 
 
@@ -563,16 +599,6 @@ tcInstTyVars tyvars
 %************************************************************************
 
 \begin{code}
-tcInstSigTyVars :: Bool -> SkolemInfo -> [TyVar] -> TcM [TcTyVar]
--- Instantiate with skolems or meta SigTvs; depending on use_skols
--- Always take location info from the supplied tyvars
-tcInstSigTyVars use_skols skol_info tyvars 
-  | use_skols
-  = mapM (tcInstSkolTyVar skol_info Nothing) tyvars
-
-  | otherwise
-  = mapM (instMetaTyVar (SigTv skol_info)) tyvars
-
 zonkSigTyVar :: TcTyVar -> TcM TcTyVar
 zonkSigTyVar sig_tv 
   | isSkolemTyVar sig_tv 
@@ -763,8 +789,11 @@ zonkQuantifiedTyVar :: TcTyVar -> TcM TcTyVar
 --
 -- We leave skolem TyVars alone; they are immutable.
 zonkQuantifiedTyVar tv
-  | ASSERT( isTcTyVar tv ) 
-    isSkolemTyVar tv = return tv
+  | ASSERT2( isTcTyVar tv, ppr tv ) 
+    isSkolemTyVar tv 
+  = do { kind <- zonkTcType (tyVarKind tv)
+       ; return $ setTyVarKind tv kind
+       }
        -- It might be a skolem type variable, 
        -- for example from a user type signature
 
@@ -811,7 +840,7 @@ Consider this:
 * Now abstract over the 'a', but float out the Num (C d a) constraint
   because it does not 'really' mention a.  (see exactTyVarsOfType)
   The arg to foo becomes
-       /\a -> \t -> t+t
+       \/\a -> \t -> t+t
 
 * So we get a dict binding for Num (C d a), which is zonked to give
        a = ()
@@ -820,10 +849,10 @@ Consider this:
   quantification, so the floated dict will still have type (C d a).
   Which renders this whole note moot; happily!]
 
-* Then the /\a abstraction has a zonked 'a' in it.
+* Then the \/\a abstraction has a zonked 'a' in it.
 
 All very silly.   I think its harmless to ignore the problem.  We'll end up with
-a /\a in the final result but all the occurrences of a will be zonked to ()
+a \/\a in the final result but all the occurrences of a will be zonked to ()
 
 Note [Zonking to Skolem]
 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
@@ -896,12 +925,14 @@ zonkType unbound_var_fn ty
 
        -- The two interesting cases!
     go (TyVarTy tyvar) | isTcTyVar tyvar = zonk_tc_tyvar unbound_var_fn tyvar
-                      | otherwise       = return (TyVarTy tyvar)
+                      | otherwise       = liftM TyVarTy $ 
+                                             zonkTyVar unbound_var_fn tyvar
                -- Ordinary (non Tc) tyvars occur inside quantified types
 
     go (ForAllTy tyvar ty) = ASSERT( isImmutableTyVar tyvar ) do
                              ty' <- go ty
-                             return (ForAllTy tyvar ty')
+                             tyvar' <- zonkTyVar unbound_var_fn tyvar
+                             return (ForAllTy tyvar' ty')
 
     go_pred (ClassP c tys)   = do tys' <- mapM go tys
                                   return (ClassP c tys')
@@ -911,7 +942,7 @@ zonkType unbound_var_fn ty
                                   ty2' <- go ty2
                                   return (EqPred ty1' ty2')
 
-zonk_tc_tyvar :: (TcTyVar -> TcM Type)         -- What to do for an unbound mutable variable
+zonk_tc_tyvar :: (TcTyVar -> TcM Type) -- What to do for an unbound mutable var
              -> TcTyVar -> TcM TcType
 zonk_tc_tyvar unbound_var_fn tyvar 
   | not (isMetaTyVar tyvar)    -- Skolems
@@ -922,6 +953,18 @@ zonk_tc_tyvar unbound_var_fn tyvar
        ; case cts of
            Flexi       -> unbound_var_fn tyvar    -- Unbound meta type variable
            Indirect ty -> zonkType unbound_var_fn ty  }
+
+-- Zonk the kind of a non-TC tyvar in case it is a coercion variable (their
+-- kind contains types).
+--
+zonkTyVar :: (TcTyVar -> TcM Type)      -- What to do for an unbound mutable var
+         -> TyVar -> TcM TyVar
+zonkTyVar unbound_var_fn tv 
+  | isCoVar tv
+  = do { kind <- zonkType unbound_var_fn (tyVarKind tv)
+       ; return $ setTyVarKind tv kind
+       }
+  | otherwise = return tv
 \end{code}
 
 
@@ -993,25 +1036,29 @@ checkValidType ctxt ty = do
     rankn    <- doptM Opt_RankNTypes
     polycomp <- doptM Opt_PolymorphicComponents
     let 
-       rank | rankn = Arbitrary
-            | rank2 = Rank 2
-            | otherwise
-            = case ctxt of     -- Haskell 98
-                GenPatCtxt     -> Rank 0
-                LamPatSigCtxt  -> Rank 0
-                BindPatSigCtxt -> Rank 0
-                DefaultDeclCtxt-> Rank 0
-                ResSigCtxt     -> Rank 0
-                TySynCtxt _    -> Rank 0
-                ExprSigCtxt    -> Rank 1
-                FunSigCtxt _   -> Rank 1
-                ConArgCtxt _   -> if polycomp
-                           then Rank 2
+       gen_rank n | rankn     = ArbitraryRank
+                  | rank2     = Rank 2
+                  | otherwise = Rank n
+       rank
+         = case ctxt of
+                DefaultDeclCtxt-> MustBeMonoType
+                ResSigCtxt     -> MustBeMonoType
+                LamPatSigCtxt  -> gen_rank 0
+                BindPatSigCtxt -> gen_rank 0
+                TySynCtxt _    -> gen_rank 0
+                GenPatCtxt     -> gen_rank 1
+                       -- This one is a bit of a hack
+                       -- See the forall-wrapping in TcClassDcl.mkGenericInstance              
+
+                ExprSigCtxt    -> gen_rank 1
+                FunSigCtxt _   -> gen_rank 1
+                ConArgCtxt _   | polycomp -> gen_rank 2
                                 -- We are given the type of the entire
                                 -- constructor, hence rank 1
-                           else Rank 1
-                ForSigCtxt _   -> Rank 1
-                SpecInstCtxt   -> Rank 1
+                               | otherwise -> gen_rank 1
+
+                ForSigCtxt _   -> gen_rank 1
+                SpecInstCtxt   -> gen_rank 1
 
        actual_kind = typeKind ty
 
@@ -1037,34 +1084,40 @@ checkValidType ctxt ty = do
     traceTc (text "checkValidType done" <+> ppr ty)
 
 checkValidMonoType :: Type -> TcM ()
-checkValidMonoType ty = check_mono_type ty
+checkValidMonoType ty = check_mono_type MustBeMonoType ty
 \end{code}
 
 
 \begin{code}
-data Rank = Rank Int | Arbitrary
+data Rank = ArbitraryRank        -- Any rank ok
+          | MustBeMonoType       -- Monotype regardless of flags
+         | TyConArgMonoType      -- Monotype but could be poly if -XImpredicativeTypes
+         | SynArgMonoType        -- Monotype but could be poly if -XLiberalTypeSynonyms
+          | Rank Int             -- Rank n, but could be more with -XRankNTypes
 
-decRank :: Rank -> Rank
-decRank Arbitrary = Arbitrary
-decRank (Rank n)  = Rank (n-1)
+decRank :: Rank -> Rank                  -- Function arguments
+decRank (Rank 0)   = Rank 0
+decRank (Rank n)   = Rank (n-1)
+decRank other_rank = other_rank
 
 nonZeroRank :: Rank -> Bool
-nonZeroRank (Rank 0) = False
-nonZeroRank _        = True
+nonZeroRank ArbitraryRank = True
+nonZeroRank (Rank n)     = n>0
+nonZeroRank _            = False
 
 ----------------------------------------
 data UbxTupFlag = UT_Ok        | UT_NotOk
-       -- The "Ok" version means "ok if -fglasgow-exts is on"
+       -- The "Ok" version means "ok if UnboxedTuples is on"
 
 ----------------------------------------
-check_mono_type :: Type -> TcM ()      -- No foralls anywhere
-                                       -- No unlifted types of any kind
-check_mono_type ty
-   = do { check_type (Rank 0) UT_NotOk ty
+check_mono_type :: Rank -> Type -> TcM ()      -- No foralls anywhere
+                                               -- No unlifted types of any kind
+check_mono_type rank ty
+   = do { check_type rank UT_NotOk ty
        ; checkTc (not (isUnLiftedType ty)) (unliftedArgErr ty) }
 
 check_type :: Rank -> UbxTupFlag -> Type -> TcM ()
--- The args say what the *type* context requires, independent
+-- The args say what the *type context* requires, independent
 -- of *flag* settings.  You test the flag settings at usage sites.
 -- 
 -- Rank is allowed rank for function args
@@ -1072,7 +1125,7 @@ check_type :: Rank -> UbxTupFlag -> Type -> TcM ()
 
 check_type rank ubx_tup ty
   | not (null tvs && null theta)
-  = do { checkTc (nonZeroRank rank) (forAllTyErr ty)
+  = do { checkTc (nonZeroRank rank) (forAllTyErr rank ty)
                -- Reject e.g. (Maybe (?x::Int => Int)), 
                -- with a decent error message
        ; check_valid_theta SigmaCtxt theta
@@ -1113,7 +1166,7 @@ check_type rank ubx_tup ty@(TyConApp tc tys)
        ; liberal <- doptM Opt_LiberalTypeSynonyms
        ; if not liberal || isOpenSynTyCon tc then
                -- For H98 and synonym families, do check the type args
-               mapM_ check_mono_type tys
+               mapM_ (check_mono_type SynArgMonoType) tys
 
          else  -- In the liberal case (only for closed syns), expand then check
          case tcView ty of   
@@ -1126,7 +1179,7 @@ check_type rank ubx_tup ty@(TyConApp tc tys)
        ; checkTc (ubx_tup_ok ub_tuples_allowed) ubx_tup_msg
 
        ; impred <- doptM Opt_ImpredicativeTypes        
-       ; let rank' = if impred then rank else Rank 0
+       ; let rank' = if impred then ArbitraryRank else TyConArgMonoType
                -- c.f. check_arg_type
                -- However, args are allowed to be unlifted, or
                -- more unboxed tuples, so can't use check_arg_ty
@@ -1170,13 +1223,30 @@ check_arg_type :: Rank -> Type -> TcM ()
 
 check_arg_type rank ty 
   = do { impred <- doptM Opt_ImpredicativeTypes
-       ; let rank' = if impred then rank else Rank 0   -- Monotype unless impredicative
+       ; let rank' = if impred then ArbitraryRank  -- Arg of tycon can have arby rank, regardless
+                     else case rank of             -- Predictive => must be monotype
+                       MustBeMonoType -> MustBeMonoType 
+                       _              -> TyConArgMonoType
+                       -- Make sure that MustBeMonoType is propagated, 
+                       -- so that we don't suggest -XImpredicativeTypes in
+                       --    (Ord (forall a.a)) => a -> a
+
        ; check_type rank' UT_NotOk ty
        ; checkTc (not (isUnLiftedType ty)) (unliftedArgErr ty) }
 
 ----------------------------------------
-forAllTyErr, unliftedArgErr, ubxArgTyErr :: Type -> SDoc
-forAllTyErr     ty = sep [ptext (sLit "Illegal polymorphic or qualified type:"), ppr ty]
+forAllTyErr :: Rank -> Type -> SDoc
+forAllTyErr rank ty 
+   = vcat [ hang (ptext (sLit "Illegal polymorphic or qualified type:")) 2 (ppr ty)
+          , suggestion ]
+  where
+    suggestion = case rank of
+                  Rank _ -> ptext (sLit "Perhaps you intended to use -XRankNTypes or -XRank2Types")
+                  TyConArgMonoType -> ptext (sLit "Perhaps you intended to use -XImpredicativeTypes")
+                  SynArgMonoType -> ptext (sLit "Perhaps you intended to use -XLiberalTypeSynonyms")
+                  _ -> empty      -- Polytype is always illegal
+
+unliftedArgErr, ubxArgTyErr :: Type -> SDoc
 unliftedArgErr  ty = sep [ptext (sLit "Illegal unlifted type:"), ppr ty]
 ubxArgTyErr     ty = sep [ptext (sLit "Illegal unboxed tuple type as function argument:"), ppr ty]
 
@@ -1269,7 +1339,7 @@ check_pred_ty dflags ctxt pred@(ClassP cls tys)
        ; checkTc (arity == n_tys) arity_err
 
                -- Check the form of the argument types
-       ; mapM_ check_mono_type tys
+       ; mapM_ checkValidMonoType tys
        ; checkTc (check_class_pred_tys dflags ctxt tys)
                 (predTyVarErr pred $$ how_to_allow)
        }
@@ -1280,17 +1350,25 @@ check_pred_ty dflags ctxt pred@(ClassP cls tys)
     arity_err  = arityErr "Class" class_name arity n_tys
     how_to_allow = parens (ptext (sLit "Use -XFlexibleContexts to permit this"))
 
+check_pred_ty _ (ClassSCCtxt _) (EqPred _ _)
+  =   -- We do not yet support superclass equalities.
+    failWithTc $
+      sep [ ptext (sLit "The current implementation of type families does not")
+          , ptext (sLit "support equality constraints in superclass contexts.")
+          , ptext (sLit "They are planned for a future release.")
+          ]
+
 check_pred_ty dflags _ pred@(EqPred ty1 ty2)
   = do {       -- Equational constraints are valid in all contexts if type
                -- families are permitted
        ; checkTc (dopt Opt_TypeFamilies dflags) (eqPredTyErr pred)
 
                -- Check the form of the argument types
-       ; check_mono_type ty1
-       ; check_mono_type ty2
+       ; checkValidMonoType ty1
+       ; checkValidMonoType ty2
        }
 
-check_pred_ty _ SigmaCtxt (IParam _ ty) = check_mono_type ty
+check_pred_ty _ SigmaCtxt (IParam _ ty) = checkValidMonoType ty
        -- Implicit parameters only allowed in type
        -- signatures; not in instance decls, superclasses etc
        -- The reason for not allowing implicit params in instances is a bit
@@ -1364,7 +1442,7 @@ checkAmbiguity forall_tyvars theta tau_tyvars
   = mapM_ complain (filter is_ambig theta)
   where
     complain pred     = addErrTc (ambigErr pred)
-    extended_tau_vars = grow theta tau_tyvars
+    extended_tau_vars = growThetaTyVars theta tau_tyvars
 
        -- See Note [Implicit parameters and ambiguity] in TcSimplify
     is_ambig pred     = isClassPred  pred &&
@@ -1378,6 +1456,28 @@ ambigErr pred
   = sep [ptext (sLit "Ambiguous constraint") <+> quotes (pprPred pred),
         nest 4 (ptext (sLit "At least one of the forall'd type variables mentioned by the constraint") $$
                 ptext (sLit "must be reachable from the type after the '=>'"))]
+
+--------------------------
+-- For this 'grow' stuff see Note [Growing the tau-tvs using constraints] in Inst
+
+growThetaTyVars :: TcThetaType -> TyVarSet -> TyVarSet
+-- Finds a fixpoint
+growThetaTyVars theta tvs
+  | null theta = tvs
+  | otherwise  = fixVarSet mk_next tvs
+  where
+    mk_next tvs = foldr growPredTyVars tvs theta
+
+
+growPredTyVars :: TcPredType -> TyVarSet -> TyVarSet
+-- Here is where the special case for inplicit parameters happens
+growPredTyVars (IParam _ ty) tvs = tvs `unionVarSet` tyVarsOfType ty
+growPredTyVars pred          tvs = growTyVars (tyVarsOfPred pred) tvs
+
+growTyVars :: TyVarSet -> TyVarSet -> TyVarSet
+growTyVars new_tvs tvs 
+  | new_tvs `intersectsVarSet` tvs = tvs `unionVarSet` new_tvs
+  | otherwise                     = tvs
 \end{code}
     
 In addition, GHC insists that at least one type variable
@@ -1479,29 +1579,32 @@ checkValidInstHead ty   -- Should be a source type
         Just (clas,tys) -> do
 
     dflags <- getDOpts
-    mapM_ check_mono_type tys
     check_inst_head dflags clas tys
     return (clas, tys)
     }}
 
 check_inst_head :: DynFlags -> Class -> [Type] -> TcM ()
 check_inst_head dflags clas tys
-       -- If GlasgowExts then check at least one isn't a type variable
-  = do checkTc (dopt Opt_TypeSynonymInstances dflags ||
-                all tcInstHeadTyNotSynonym tys)
-               (instTypeErr (pprClassPred clas tys) head_type_synonym_msg)
-       checkTc (dopt Opt_FlexibleInstances dflags ||
-                all tcInstHeadTyAppAllTyVars tys)
-               (instTypeErr (pprClassPred clas tys) head_type_args_tyvars_msg)
-       checkTc (dopt Opt_MultiParamTypeClasses dflags ||
-                isSingleton tys)
-               (instTypeErr (pprClassPred clas tys) head_one_type_msg)
-       mapM_ check_mono_type tys
+  = do { -- If GlasgowExts then check at least one isn't a type variable
+       ; checkTc (dopt Opt_TypeSynonymInstances dflags ||
+                  all tcInstHeadTyNotSynonym tys)
+                 (instTypeErr (pprClassPred clas tys) head_type_synonym_msg)
+       ; checkTc (dopt Opt_FlexibleInstances dflags ||
+                  all tcInstHeadTyAppAllTyVars tys)
+                 (instTypeErr (pprClassPred clas tys) head_type_args_tyvars_msg)
+       ; checkTc (dopt Opt_MultiParamTypeClasses dflags ||
+                  isSingleton tys)
+                 (instTypeErr (pprClassPred clas tys) head_one_type_msg)
+         -- May not contain type family applications
+       ; mapM_ checkTyFamFreeness tys
+
+       ; mapM_ checkValidMonoType tys
        -- For now, I only allow tau-types (not polytypes) in 
        -- the head of an instance decl.  
        --      E.g.  instance C (forall a. a->a) is rejected
        -- One could imagine generalising that, but I'm not sure
        -- what all the consequences might be
+       }
 
   where
     head_type_synonym_msg = parens (
@@ -1681,8 +1784,7 @@ checkValidTypeInst typats rhs
        ; mapM_ checkTyFamFreeness typats
 
          -- the right-hand side is a tau type
-       ; checkTc (isTauTy rhs) $ 
-          polyTyErr rhs
+       ; checkValidMonoType rhs
 
          -- we have a decidable instance unless otherwise permitted
        ; undecidable_ok <- doptM Opt_UndecidableInstances
@@ -1720,7 +1822,7 @@ checkFamInst lhsTys famInsts
 checkTyFamFreeness :: Type -> TcM ()
 checkTyFamFreeness ty
   = checkTc (isTyFamFree ty) $
-      tyFamInstInIndexErr ty
+      tyFamInstIllegalErr ty
 
 -- Check that a type does not contain any type family applications.
 --
@@ -1729,17 +1831,12 @@ isTyFamFree = null . tyFamInsts
 
 -- Error messages
 
-tyFamInstInIndexErr :: Type -> SDoc
-tyFamInstInIndexErr ty
-  = hang (ptext (sLit "Illegal type family application in type instance") <> 
+tyFamInstIllegalErr :: Type -> SDoc
+tyFamInstIllegalErr ty
+  = hang (ptext (sLit "Illegal type synonym family application in instance") <> 
          colon) 4 $
       ppr ty
 
-polyTyErr :: Type -> SDoc
-polyTyErr ty 
-  = hang (ptext (sLit "Illegal polymorphic type in type instance") <> colon) 4 $
-      ppr ty
-
 famInstUndecErr :: Type -> SDoc -> SDoc
 famInstUndecErr ty msg 
   = sep [msg,