Re-jig simplifySuperClass (again)
[ghc-hetmet.git] / compiler / typecheck / TcSimplify.lhs
index a4bf30f..0da5eec 100644 (file)
@@ -33,6 +33,7 @@ import BasicTypes     ( RuleName )
 import Data.List       ( partition )
 import Outputable
 import FastString
+import Control.Monad    ( unless )
 \end{code}
 
 
@@ -440,8 +441,7 @@ over implicit parameters. See the predicate isFreeWhenInferring.
 ***********************************************************************************
 
 When constructing evidence for superclasses in an instance declaration, 
-  * we MUST have the "self" dictionary available, but
-  * we must NOT have its superclasses derived from "self"
+  * we MUST have the "self" dictionary available
 
 Moreover, we must *completely* solve the constraints right now,
 not wrap them in an implication constraint to solve later.  Why?
@@ -461,25 +461,86 @@ Now, if there is some *other* top-level constraint solved
 looking like
        foo :: Ord [Int]
         foo = scsel dCInt
-we must not solve the (Ord [Int]) wanted from foo!!
+we must not solve the (Ord [Int]) wanted from foo!
+
+Note [Dependencies in self dictionaries] 
+~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+
+Moreover, notice that when solving for a superclass, we record the dependency of 
+self on the superclass. This is because this dependency is not evident in the 
+EvBind of the self dictionary, which only involves a call to a DFun. Example: 
+
+class A a => C a 
+instance B a => C a 
+
+When we check the instance declaration, we pass in a self dictionary that is merely
+     self = dfun b
+But we will be asked to solve that from: 
+   [Given] d : B a 
+   [Derived] self : C a 
+We can show: 
+   [Wanted] sc : A a
+The problem is that self *depends* on the sc variable, but that is not apparent in 
+the binding self = dfun b. So we record the extra dependency, using the evidence bind: 
+   EvBind self (EvDFunApp dfun [b] [b,sc])
+It is these dependencies that are the ''true'' dependencies in an EvDFunApp, and those 
+that we must chase in function isGoodRecEv (in TcSMonad) 
 
 \begin{code}
-simplifySuperClass :: EvVar    -- The "self" dictionary
-                  -> WantedConstraints
-                  -> TcM ()
-simplifySuperClass self wanteds
-  = do { wanteds <- mapBagM zonkWanted wanteds
-       ; loc <- getCtLoc NoScSkol
-       ; ((unsolved_flats,unsolved_impls), frozen_errors, ev_binds)
+simplifySuperClass :: [TyVar]
+                   -> [EvVar]          -- givens
+                   -> EvVar            -- the superclass we must solve for
+                   -> EvBind           -- the 'self' evidence bind 
+                   -> TcM TcEvBinds
+-- Post:  
+--   ev_binds <- simplifySuperClasses tvs inst_givens sc_dict self_ev_bind
+-- Then: 
+--    1) ev_binds already contains self_ev_bind
+--    2) if successful then ev_binds contains binding for
+--       the wanted superclass, sc_dict
+simplifySuperClass tvs inst_givens sc_dict (EvBind self_dict self_ev)
+  = do { giv_loc      <- getCtLoc InstSkol  -- For the inst_givens
+       ; want_loc     <- getCtLoc ScOrigin  -- As wanted/derived (for the superclass and self)
+       ; lcl_env      <- getLclTypeEnv
+
+       -- Record the dependency of self_dict to sc_dict, see Note [Dependencies in self dictionaries]
+       ; let wanted = unitBag $ WcEvVar $ WantedEvVar sc_dict want_loc
+             self_ev_with_dep
+               = case self_ev of 
+                   EvDFunApp df tys insts deps -> EvDFunApp df tys insts (sc_dict:deps)
+                   _ -> panic "Self-dictionary not EvDFunApp!"
+
+       -- And solve for it
+       ; ((unsolved_flats, unsolved_implics), frozen_errors, ev_binds)
              <- runTcS SimplCheck NoUntouchables $
-               do { can_self <- canGivens loc [self]
-                  ; let inert = foldlBag updInertSet emptyInert can_self
-                    -- No need for solveInteract; we know it's inert
-
-                  ; solveWanteds inert wanteds }
-
-       ; ASSERT2( isEmptyBag ev_binds, ppr ev_binds )
-         reportUnsolved (unsolved_flats,unsolved_impls) frozen_errors }
+                do {   -- Record a binding for self_dict that *depends on sc_dict*
+                       -- And canonicalise self_dict (which adds its superclasses)
+                       -- with a Derived origin, which in turn triggers the
+                       -- goodRecEv recursive-evidence check
+                   ; setEvBind self_dict self_ev_with_dep
+                   ; can_selfs <- mkCanonical  (Derived want_loc DerSelf) self_dict
+
+                       -- The rest is just like solveImplication
+                   ; can_inst_givens <- mkCanonicals (Given giv_loc) inst_givens
+                   ; inert           <- solveInteract emptyInert $
+                                        can_inst_givens `andCCan` can_selfs
+                   ; solveWanteds inert wanted }
+
+       -- For error reporting, conjure up a fake implication,
+       -- so that we get decent error messages
+       ; let implic = Implic { ic_untch  = NoUntouchables
+                             , ic_env    = lcl_env
+                             , ic_skols  = mkVarSet tvs
+                             , ic_given  = inst_givens
+                             , ic_wanted = mapBag WcEvVar unsolved_flats
+                             , ic_scoped = panic "super1"
+                             , ic_binds  = panic "super2"
+                             , ic_loc    = giv_loc }
+        ; ASSERT (isEmptyBag unsolved_implics) -- Impossible to have any implications!
+          unless (isEmptyBag unsolved_flats) $
+          reportUnsolved (emptyBag, unitBag implic) frozen_errors
+
+        ; return (EvBinds ev_binds) }
 \end{code}
 
 
@@ -689,17 +750,9 @@ solveWanteds inert wanteds
                  vcat [ text "inerts =" <+> ppr inert2
                       , text "unsolved =" <+> ppr unsolved_flats ]
 
-                   -- See Note [Preparing inert set for implications]
-           ; inert_for_implics <- solveInteract inert2 (makeGivens unsolved_flats)
-           ; traceTcS "solveWanteds: doing nested implications {" $
-                 vcat [ text "inerts_for_implics =" <+> ppr inert_for_implics
-                      , text "implics =" <+> ppr implics ]
-           ; (implic_eqs, unsolved_implics)
-                <- flatMapBagPairM (solveImplication inert_for_implics) implics
-
-           ; traceTcS "solveWanteds: done nested implications }" $
-                 vcat [ text "implic_eqs =" <+> ppr implic_eqs
-                      , text "unsolved_implics =" <+> ppr unsolved_implics ]
+                -- Go inside each implication
+           ; (implic_eqs, unsolved_implics) 
+               <- solveNestedImplications inert2 unsolved_flats implics
 
                 -- Apply defaulting rules if and only if there
                -- no floated equalities.  If there are, they may
@@ -726,12 +779,41 @@ solveWanteds inert wanteds
                        -- Important: reiterate with inert2, not plainly inert
                        -- because inert2 may contain more givens, as the result of solving
                        -- some wanteds in the incoming can_ws 
-                    }       }
-
-solveImplication :: InertSet                 -- Given
-                    -> Implication           -- Wanted
-                    -> TcS (Bag WantedEvVar, -- Unsolved unification var = type
-                            Bag Implication) -- Unsolved rest (always empty or singleton)
+                     }       
+           }
+
+solveNestedImplications :: InertSet -> CanonicalCts -> Bag Implication
+                        -> TcS (Bag WantedEvVar, Bag Implication)
+solveNestedImplications inerts unsolved implics
+  | isEmptyBag implics
+  = return (emptyBag, emptyBag)
+  | otherwise 
+  = do { -- See Note [Preparing inert set for implications]
+         traceTcS "solveWanteds: preparing inerts for implications {"  empty
+       ; inert_for_implics <- solveInteract inerts (makeGivens unsolved)
+       ; traceTcS "}" empty
+
+       ; traceTcS "solveWanteds: doing nested implications {" $
+         vcat [ text "inerts_for_implics =" <+> ppr inert_for_implics
+              , text "implics =" <+> ppr implics ]
+
+       ; let tcs_untouchables = filterVarSet isFlexiTcsTv $
+                                tyVarsOfInert inert_for_implics
+             -- See Note [Extra TcsTv untouchables]
+       ; (implic_eqs, unsolved_implics)
+           <- flatMapBagPairM (solveImplication tcs_untouchables inert_for_implics) implics
+
+       ; traceTcS "solveWanteds: done nested implications }" $
+                  vcat [ text "implic_eqs ="       <+> ppr implic_eqs
+                       , text "unsolved_implics =" <+> ppr unsolved_implics ]
+
+       ; return (implic_eqs, unsolved_implics) }
+
+solveImplication :: TcTyVarSet            -- Untouchable TcS unification variables
+                 -> InertSet              -- Given
+                 -> Implication           -- Wanted
+                 -> TcS (Bag WantedEvVar, -- Unsolved unification var = type
+                         Bag Implication) -- Unsolved rest (always empty or singleton)
 -- Returns: 
 --  1. A bag of floatable wanted constraints, not mentioning any skolems, 
 --     that are of the form unification var = type
@@ -739,14 +821,14 @@ solveImplication :: InertSet                 -- Given
 --  2. Maybe a unsolved implication, empty if entirely solved! 
 -- 
 -- Precondition: everything is zonked by now
-solveImplication inert 
+solveImplication tcs_untouchables inert
      imp@(Implic { ic_untch  = untch 
                  , ic_binds  = ev_binds
                  , ic_skols  = skols 
                  , ic_given  = givens
                  , ic_wanted = wanteds
                  , ic_loc    = loc })
-  = nestImplicTcS ev_binds untch $
+  = nestImplicTcS ev_binds (untch, tcs_untouchables) $
     recoverTcS (return (emptyBag, emptyBag)) $
        -- Recover from nested failures.  Even the top level is
        -- just a bunch of implications, so failing at the first
@@ -825,9 +907,11 @@ Note [Preparing inert set for implications]
 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
 Before solving the nested implications, we convert any unsolved flat wanteds
 to givens, and add them to the inert set.  Reasons:
-  a) In checking mode, suppresses unnecessary errors.  We already have 
+
+  a) In checking mode, suppresses unnecessary errors.  We already have
      on unsolved-wanted error; adding it to the givens prevents any 
      consequential errors from showing uop
+
   b) More importantly, in inference mode, we are going to quantify over this
      constraint, and we *don't* want to quantify over any constraints that
      are deducible from it.
@@ -840,7 +924,34 @@ Hence the call to solveInteract.  Example:
 
 We were not able to solve (a ~w [beta]) but we can't just assume it as
 given because the resulting set is not inert. Hence we have to do a
-'solveInteract' step first
+'solveInteract' step first. 
+
+Note [Extra TcsTv untouchables]
+~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+Furthemore, we record the inert set simplifier-generated unification variables of the TcsTv
+kind (such as variables from instance that have been applied, or unification flattens). These
+variables must be passed to the implications as extra untouchable variables. Otherwise
+we have the danger of double unifications. Example (from trac ticket #4494):
+
+   (F Int ~ uf)  /\  (forall a. C a => F Int ~ beta) 
+
+In this example, beta is touchable inside the implication. The first solveInteract step
+leaves 'uf' ununified. Then we move inside the implication where a new constraint
+       uf  ~  beta  
+emerges. We may spontaneously solve it to get uf := beta, so the whole implication disappears
+but when we pop out again we are left with (F Int ~ uf) which will be unified by our final 
+solveCTyFunEqs stage and uf will get unified *once more* to  (F Int). 
+
+The solution is to record the TcsTvs (i.e. the simplifier-generated unification variables)
+that are generated when solving the flats, and make them untouchables for the nested 
+implication. In the example above uf would become untouchable, so beta would be forced to 
+be unified as beta := uf.
+
+NB: A consequence is that every simplifier-generated TcsTv variable that gets floated out 
+    of an implication becomes now untouchable next time we go inside that implication to 
+    solve any residual constraints. In effect, by floating an equality out of the implication 
+    we are committing to have it solved in the outside. 
+
 
 \begin{code}
 
@@ -893,7 +1004,7 @@ type FunEqBinds = [(TcTyVar,(TcType,CoVar,CtFlavor))]
 --       [... a -> (ta,...) ... b -> (tb,...) ... ] 
 -- then 'ta' cannot mention 'b'
 
-getSolvableCTyFunEqs :: Untouchables 
+getSolvableCTyFunEqs :: TcsUntouchables
                      -> CanonicalCts                -- Precondition: all wanteds 
                      -> (CanonicalCts, FunEqBinds)  -- Postcondition: returns the unsolvables
 getSolvableCTyFunEqs untch cts
@@ -1008,7 +1119,7 @@ applyDefaultingRules inert wanteds
        ; return (unionManyBags deflt_cts `unionBags` unionManyBags tv_cts) }
 
 ------------------
-defaultTyVar :: Untouchables -> TcTyVar -> TcS (Bag WantedEvVar)
+defaultTyVar :: TcsUntouchables -> TcTyVar -> TcS (Bag WantedEvVar)
 -- defaultTyVar is used on any un-instantiated meta type variables to
 -- default the kind of ? and ?? etc to *.  This is important to ensure
 -- that instance declarations match.  For example consider
@@ -1041,7 +1152,7 @@ findDefaultableGroups
     :: ( SimplContext 
        , [Type]
        , (Bool,Bool) )  -- (Overloaded strings, extended default rules)
-    -> Untouchables    -- Untouchable
+    -> TcsUntouchables -- Untouchable
     -> CanonicalCts    -- Unsolved
     -> [[(CanonicalCt,TcTyVar)]]
 findDefaultableGroups (ctxt, default_tys, (ovl_strings, extended_defaults))