Add ASSERTs to all calls of nameModule
[ghc-hetmet.git] / compiler / typecheck / TcSplice.lhs
index a823884..7139fa8 100644 (file)
 %
+% (c) The University of Glasgow 2006
 % (c) The GRASP/AQUA Project, Glasgow University, 1992-1998
 %
-\section[TcSplice]{Template Haskell splices}
+
+TcSplice: Template Haskell splices
 
 \begin{code}
-module TcSplice( tcSpliceExpr, tcSpliceDecls, tcBracket ) where
+{-# OPTIONS -fno-warn-unused-imports -fno-warn-unused-binds #-}
+-- The above warning supression flag is a temporary kludge.
+-- While working on this module you are encouraged to remove it and fix
+-- any warnings in the module. See
+--     http://hackage.haskell.org/trac/ghc/wiki/Commentary/CodingStyle#Warnings
+-- for details
+
+module TcSplice( tcSpliceExpr, tcSpliceDecls, tcBracket,
+                 runQuasiQuoteExpr, runQuasiQuotePat ) where
 
 #include "HsVersions.h"
 
-import HscMain         ( compileExpr )
-import TcRnDriver      ( tcTopSrcDecls )
+import HscMain
+import TcRnDriver
        -- These imports are the reason that TcSplice 
        -- is very high up the module hierarchy
 
-import qualified Language.Haskell.TH as TH
--- THSyntax gives access to internal functions and data types
-import qualified Language.Haskell.TH.Syntax as TH
-
-import HsSyn           ( HsBracket(..), HsExpr(..), HsSplice(..), LHsExpr, LHsDecl, 
-                         HsType, LHsType )
-import Convert         ( convertToHsExpr, convertToHsDecls, convertToHsType, thRdrName )
-import RnExpr          ( rnLExpr )
-import RnEnv           ( lookupFixityRn, lookupSrcOcc_maybe, lookupImportedName )
-import RdrName         ( RdrName, lookupLocalRdrEnv, isSrcRdrName )
-import RnTypes         ( rnLHsType )
-import TcExpr          ( tcMonoExpr )
-import TcHsSyn         ( mkHsDictLet, zonkTopLExpr )
-import TcSimplify      ( tcSimplifyTop, tcSimplifyBracket )
-import TcUnify         ( boxyUnify, unBox )
-import TcType          ( TcType, TcKind, BoxyRhoType, liftedTypeKind, mkAppTy, tcSplitSigmaTy )
-import TcEnv           ( spliceOK, tcMetaTy, bracketOK )
-import TcMType         ( newFlexiTyVarTy, newKindVar, UserTypeCtxt(ExprSigCtxt), zonkTcType )
-import TcHsType                ( tcHsSigType, kcHsType )
-import TcIface         ( tcImportDecl )
-import TypeRep         ( Type(..), PredType(..), TyThing(..) ) -- For reification
-import PrelNames       ( thFAKE )
-import Name            ( Name, NamedThing(..), nameOccName, nameModule, isExternalName, 
-                         nameIsLocalOrFrom )
-import NameEnv         ( lookupNameEnv )
-import HscTypes                ( lookupType, ExternalPackageState(..), emptyModDetails )
+import HsSyn
+import Convert
+import RnExpr
+import RnEnv
+import RdrName
+import RnTypes
+import TcExpr
+import TcHsSyn
+import TcSimplify
+import TcUnify
+import TcType
+import TcEnv
+import TcMType
+import TcHsType
+import TcIface
+import TypeRep
+import Name
+import NameEnv
+import HscTypes
 import OccName
-import Var             ( Id, TyVar, idType )
-import Module          ( moduleName, moduleNameString, modulePackageId )
+import Var
+import Module
 import TcRnMonad
-import IfaceEnv                ( lookupOrig )
-import Class           ( Class, classExtraBigSig )
-import TyCon           ( TyCon, tyConTyVars, synTyConDefn, 
-                         isSynTyCon, isNewTyCon, tyConDataCons, isPrimTyCon, isFunTyCon,
-                         tyConArity, tyConStupidTheta, isUnLiftedTyCon )
-import DataCon         ( DataCon, dataConTyCon, dataConOrigArgTys, dataConStrictMarks, 
-                         dataConName, dataConFieldLabels, dataConWrapId, dataConIsInfix, 
-                         isVanillaDataCon )
-import Id              ( idName, globalIdDetails )
-import IdInfo          ( GlobalIdDetails(..) )
-import TysWiredIn      ( mkListTy )
-import DsMeta          ( expQTyConName, typeQTyConName, decTyConName, qTyConName, nameTyConName )
-import DsExpr          ( dsLExpr )
-import DsMonad         ( initDsTc )
-import ErrUtils                ( Message )
-import SrcLoc          ( SrcSpan, noLoc, unLoc, getLoc )
+import Class
+import TyCon
+import DataCon
+import Id
+import IdInfo
+import TysWiredIn
+import DsMeta
+import DsExpr
+import DsMonad hiding (Splice)
+import ErrUtils
+import SrcLoc
 import Outputable
-import Unique          ( Unique, Uniquable(..), getKey, mkUniqueGrimily )
-import PackageConfig    ( packageIdString )
-import BasicTypes      ( StrictnessMark(..), Fixity(..), FixityDirection(..) )
-import Panic           ( showException )
-import FastString      ( LitString )
+import Unique
+import Maybe
+import BasicTypes
+import Panic
+import FastString
+import Data.Typeable (cast)
+import Exception
 
-import GHC.Base                ( unsafeCoerce#, Int#, Int(..) )        -- Should have a better home in the module hierarchy
-import Monad           ( liftM )
+import qualified Language.Haskell.TH as TH
+-- THSyntax gives access to internal functions and data types
+import qualified Language.Haskell.TH.Syntax as TH
 
-#ifdef GHCI
-import FastString      ( mkFastString )
+import GHC.Exts                ( unsafeCoerce#, Int#, Int(..) )
+#if __GLASGOW_HASKELL__ < 609
+import qualified Exception ( userErrors )
+#else
+import System.IO.Error
 #endif
 \end{code}
 
+Note [Template Haskell levels]
+~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+* Imported things are impLevel (= 0)
+
+* In GHCi, variables bound by a previous command are treated
+  as impLevel, because we have bytecode for them.
+
+* Variables are bound at the "current level"
+
+* The current level starts off at topLevel (= 1)
+
+* The level is decremented by splicing $(..)
+              incremented by brackets [| |]
+              incremented by name-quoting 'f
+
+When a variable is used, we compare 
+       bind:  binding level, and
+       use:   current level at usage site
+
+  Generally
+       bind > use      Always error (bound later than used)
+                       [| \x -> $(f x) |]
+                       
+       bind = use      Always OK (bound same stage as used)
+                       [| \x -> $(f [| x |]) |]
+
+       bind < use      Inside brackets, it depends
+                       Inside splice, OK
+                       Inside neither, OK
+
+  For (bind < use) inside brackets, there are three cases:
+    - Imported things  OK      f = [| map |]
+    - Top-level things OK      g = [| f |]
+    - Non-top-level    Only if there is a liftable instance
+                               h = \(x:Int) -> [| x |]
+
+See Note [What is a top-level Id?]
+
+Note [Quoting names]
+~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+A quoted name 'n is a bit like a quoted expression [| n |], except that we 
+have no cross-stage lifting (c.f. TcExpr.thBrackId).  So, after incrementing
+the use-level to account for the brackets, the cases are:
+
+       bind > use                      Error
+       bind = use                      OK
+       bind < use      
+               Imported things         OK
+               Top-level things        OK
+               Non-top-level           Error
+
+See Note [What is a top-level Id?] in TcEnv.  Examples:
+
+  f 'map       -- OK; also for top-level defns of this module
+
+  \x. f 'x     -- Not ok (whereas \x. f [| x |] might have been ok, by
+               --                               cross-stage lifting
+
+  \y. [| \x. $(f 'y) |]        -- Not ok (same reason)
+
+  [| \x. $(f 'x) |]    -- OK
+
+
+Note [What is a top-level Id?]
+~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+In the level-control criteria above, we need to know what a "top level Id" is.
+There are three kinds:
+  * Imported from another module               (GlobalId, ExternalName)
+  * Bound at the top level of this module      (ExternalName)
+  * In GHCi, bound by a previous stmt          (GlobalId)
+It's strange that there is no one criterion tht picks out all three, but that's
+how it is right now.  (The obvious thing is to give an ExternalName to GHCi Ids 
+bound in an earlier Stmt, but what module would you choose?  See 
+Note [Interactively-bound Ids in GHCi] in TcRnDriver.)
+
+The predicate we use is TcEnv.thTopLevelId.
+
 
 %************************************************************************
 %*                                                                     *
@@ -82,13 +163,23 @@ import FastString  ( mkFastString )
 %************************************************************************
 
 \begin{code}
+tcBracket     :: HsBracket Name -> BoxyRhoType -> TcM (LHsExpr TcId)
 tcSpliceDecls :: LHsExpr Name -> TcM [LHsDecl RdrName]
 tcSpliceExpr  :: HsSplice Name -> BoxyRhoType -> TcM (HsExpr TcId)
 kcSpliceType  :: HsSplice Name -> TcM (HsType Name, TcKind)
+       -- None of these functions add constraints to the LIE
+
+runQuasiQuoteExpr :: HsQuasiQuote Name -> TcM (LHsExpr RdrName)
+runQuasiQuotePat  :: HsQuasiQuote Name -> TcM (LPat RdrName)
 
 #ifndef GHCI
-tcSpliceExpr n e ty = pprPanic "Cant do tcSpliceExpr without GHCi" (ppr e)
-tcSpliceDecls e     = pprPanic "Cant do tcSpliceDecls without GHCi" (ppr e)
+tcBracket     x _ = pprPanic "Cant do tcBracket without GHCi"     (ppr x)
+tcSpliceExpr  e   = pprPanic "Cant do tcSpliceExpr without GHCi"  (ppr e)
+tcSpliceDecls x   = pprPanic "Cant do tcSpliceDecls without GHCi" (ppr x)
+kcSpliceType  x   = pprPanic "Cant do kcSpliceType without GHCi"  (ppr x)
+
+runQuasiQuoteExpr q = pprPanic "Cant do runQuasiQuoteExpr without GHCi" (ppr q)
+runQuasiQuotePat  q = pprPanic "Cant do runQuasiQuotePat without GHCi" (ppr q)
 #else
 \end{code}
 
@@ -98,50 +189,72 @@ tcSpliceDecls e     = pprPanic "Cant do tcSpliceDecls without GHCi" (ppr e)
 %*                                                                     *
 %************************************************************************
 
+Note [Handling brackets]
+~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+Source:                f = [| Just $(g 3) |]
+  The [| |] part is a HsBracket
+
+Typechecked:   f = [| Just ${s7}(g 3) |]{s7 = g Int 3}
+  The [| |] part is a HsBracketOut, containing *renamed* (not typechecked) expression
+  The "s7" is the "splice point"; the (g Int 3) part is a typechecked expression
+
+Desugared:     f = do { s7 <- g Int 3
+                      ; return (ConE "Data.Maybe.Just" s7) }
+
 \begin{code}
-tcBracket :: HsBracket Name -> BoxyRhoType -> TcM (LHsExpr TcId)
-tcBracket brack res_ty
-  = getStage                           `thenM` \ level ->
-    case bracketOK level of {
+tcBracket brack res_ty = do
+   level <- getStage
+   case bracketOK level of {
        Nothing         -> failWithTc (illegalBracket level) ;
-       Just next_level ->
+       Just next_level -> do
 
        -- Typecheck expr to make sure it is valid,
        -- but throw away the results.  We'll type check
        -- it again when we actually use it.
-    recordThUse                                `thenM_`
-    newMutVar []                       `thenM` \ pending_splices ->
-    getLIEVar                          `thenM` \ lie_var ->
+    recordThUse
+    pending_splices <- newMutVar []
+    lie_var <- getLIEVar
 
-    setStage (Brack next_level pending_splices lie_var) (
-       getLIE (tc_bracket brack)
-    )                                  `thenM` \ (meta_ty, lie) ->
-    tcSimplifyBracket lie              `thenM_`  
+    (meta_ty, lie) <- setStage (Brack next_level pending_splices lie_var)
+                               (getLIE (tc_bracket next_level brack))
+    tcSimplifyBracket lie
 
        -- Make the expected type have the right shape
-    boxyUnify meta_ty res_ty           `thenM_`
+    boxyUnify meta_ty res_ty
 
        -- Return the original expression, not the type-decorated one
-    readMutVar pending_splices         `thenM` \ pendings ->
-    returnM (noLoc (HsBracketOut brack pendings))
+    pendings <- readMutVar pending_splices
+    return (noLoc (HsBracketOut brack pendings))
     }
 
-tc_bracket :: HsBracket Name -> TcM TcType
-tc_bracket (VarBr v) 
-  = tcMetaTy nameTyConName     -- Result type is Var (not Q-monadic)
+tc_bracket :: ThLevel -> HsBracket Name -> TcM TcType
+tc_bracket use_lvl (VarBr name)        -- Note [Quoting names]
+  = do { thing <- tcLookup name
+       ; case thing of
+           AGlobal _ -> return ()
+           ATcId { tct_level = bind_lvl, tct_id = id }
+               | thTopLevelId id       -- C.f thTopLevelId case of
+               -> keepAliveTc id       --     TcExpr.thBrackId
+               | otherwise
+               -> do { checkTc (use_lvl == bind_lvl)
+                               (quotedNameStageErr name) }
+           _ -> pprPanic "th_bracket" (ppr name)
+
+       ; tcMetaTy nameTyConName        -- Result type is Var (not Q-monadic)
+       }
 
-tc_bracket (ExpBr expr) 
-  = newFlexiTyVarTy liftedTypeKind     `thenM` \ any_ty ->
-    tcMonoExpr expr any_ty             `thenM_`
-    tcMetaTy expQTyConName
+tc_bracket _ (ExpBr expr) 
+  = do { any_ty <- newFlexiTyVarTy liftedTypeKind
+       ; tcMonoExpr expr any_ty
+       ; tcMetaTy expQTyConName }
        -- Result type is Expr (= Q Exp)
 
-tc_bracket (TypBr typ) 
-  = tcHsSigType ExprSigCtxt typ                `thenM_`
-    tcMetaTy typeQTyConName
+tc_bracket _ (TypBr typ) 
+  = do { tcHsSigType ExprSigCtxt typ
+       ; tcMetaTy typeQTyConName }
        -- Result type is Type (= Q Typ)
 
-tc_bracket (DecBr decls)
+tc_bracket _ (DecBr decls)
   = do {  tcTopSrcDecls emptyModDetails decls
        -- Typecheck the declarations, dicarding the result
        -- We'll get all that stuff later, when we splice it in
@@ -152,8 +265,13 @@ tc_bracket (DecBr decls)
        -- Result type is Q [Dec]
     }
 
-tc_bracket (PatBr _)
-  = failWithTc (ptext SLIT("Tempate Haskell pattern brackets are not supported yet"))
+tc_bracket _ (PatBr _)
+  = failWithTc (ptext (sLit "Tempate Haskell pattern brackets are not supported yet"))
+
+quotedNameStageErr :: Name -> SDoc
+quotedNameStageErr v 
+  = sep [ ptext (sLit "Stage error: the non-top-level quoted name") <+> ppr (VarBr v)
+       , ptext (sLit "must be used at the same stage at which is is bound")]
 \end{code}
 
 
@@ -165,16 +283,16 @@ tc_bracket (PatBr _)
 
 \begin{code}
 tcSpliceExpr (HsSplice name expr) res_ty
-  = setSrcSpan (getLoc expr)   $
-    getStage           `thenM` \ level ->
+  = setSrcSpan (getLoc expr)   $ do
+    level <- getStage
     case spliceOK level of {
        Nothing         -> failWithTc (illegalSplice level) ;
        Just next_level -> 
 
-    case level of {
+     case level of {
        Comp                   -> do { e <- tcTopSplice expr res_ty
-                                    ; returnM (unLoc e) } ;
-       Brack _ ps_var lie_var ->  
+                                    ; return (unLoc e) } ;
+       Brack _ ps_var lie_var -> do
 
        -- A splice inside brackets
        -- NB: ignore res_ty, apart from zapping it to a mono-type
@@ -182,19 +300,21 @@ tcSpliceExpr (HsSplice name expr) res_ty
        -- Here (h 4) :: Q Exp
        -- but $(h 4) :: forall a.a     i.e. anything!
 
-    unBox res_ty                               `thenM_`
-    tcMetaTy expQTyConName                     `thenM` \ meta_exp_ty ->
-    setStage (Splice next_level) (
-       setLIEVar lie_var          $
-       tcMonoExpr expr meta_exp_ty
-    )                                          `thenM` \ expr' ->
+      unBox res_ty
+      meta_exp_ty <- tcMetaTy expQTyConName
+      expr' <- setStage (Splice next_level) (
+                 setLIEVar lie_var    $
+                 tcMonoExpr expr meta_exp_ty
+               )
 
        -- Write the pending splice into the bucket
-    readMutVar ps_var                          `thenM` \ ps ->
-    writeMutVar ps_var ((name,expr') : ps)     `thenM_`
+      ps <- readMutVar ps_var
+      writeMutVar ps_var ((name,expr') : ps)
+
+      return (panic "tcSpliceExpr")    -- The returned expression is ignored
 
-    returnM (panic "tcSpliceExpr")     -- The returned expression is ignored
-    }} 
+     ; Splice {} -> panic "tcSpliceExpr Splice"
+     }} 
 
 -- tcTopSplice used to have this:
 -- Note that we do not decrement the level (to -1) before 
@@ -204,24 +324,24 @@ tcSpliceExpr (HsSplice name expr) res_ty
 -- inner escape before dealing with the outer one
 
 tcTopSplice :: LHsExpr Name -> BoxyRhoType -> TcM (LHsExpr Id)
-tcTopSplice expr res_ty
-  = tcMetaTy expQTyConName             `thenM` \ meta_exp_ty ->
+tcTopSplice expr res_ty = do
+    meta_exp_ty <- tcMetaTy expQTyConName
 
-       -- Typecheck the expression
-    tcTopSpliceExpr expr meta_exp_ty   `thenM` \ zonked_q_expr ->
+        -- Typecheck the expression
+    zonked_q_expr <- tcTopSpliceExpr expr meta_exp_ty
 
-       -- Run the expression
-    traceTc (text "About to run" <+> ppr zonked_q_expr)        `thenM_`
-    runMetaE convertToHsExpr zonked_q_expr     `thenM` \ expr2 ->
-  
-    traceTc (text "Got result" <+> ppr expr2)  `thenM_`
+        -- Run the expression
+    traceTc (text "About to run" <+> ppr zonked_q_expr)
+    expr2 <- runMetaE convertToHsExpr zonked_q_expr
+
+    traceTc (text "Got result" <+> ppr expr2)
 
     showSplice "expression" 
-              zonked_q_expr (ppr expr2)        `thenM_`
+               zonked_q_expr (ppr expr2)
 
-       -- Rename it, but bale out if there are errors
-       -- otherwise the type checker just gives more spurious errors
-    checkNoErrs (rnLExpr expr2)                        `thenM` \ (exp3, fvs) ->
+        -- Rename it, but bale out if there are errors
+        -- otherwise the type checker just gives more spurious errors
+    (exp3, _fvs) <- checkNoErrs (rnLExpr expr2)
 
     tcMonoExpr exp3 res_ty
 
@@ -251,6 +371,81 @@ tcTopSpliceExpr expr meta_ty
 
 %************************************************************************
 %*                                                                     *
+       Quasi-quoting
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
+
+Note [Quasi-quote overview]
+~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+The GHC "quasi-quote" extension is described by Geoff Mainland's paper
+"Why it's nice to be quoted: quasiquoting for Haskell" (Haskell
+Workshop 2007).
+
+Briefly, one writes
+       [:p| stuff |]
+and the arbitrary string "stuff" gets parsed by the parser 'p', whose
+type should be Language.Haskell.TH.Quote.QuasiQuoter.  'p' must be
+defined in another module, because we are going to run it here.  It's
+a bit like a TH splice:
+       $(p "stuff")
+
+However, you can do this in patterns as well as terms.  Becuase of this,
+the splice is run by the *renamer* rather than the type checker.
+
+\begin{code}
+runQuasiQuote :: Outputable hs_syn
+              => HsQuasiQuote Name     -- Contains term of type QuasiQuoter, and the String
+              -> Name                  -- Of type QuasiQuoter -> String -> Q th_syn
+              -> String                        -- Documentation string only
+              -> Name                  -- Name of th_syn type  
+              -> (SrcSpan -> th_syn -> Either Message hs_syn)
+              -> TcM hs_syn
+runQuasiQuote (HsQuasiQuote _name quoter q_span quote) quote_selector desc meta_ty convert
+  = do { -- Check that the quoter is not locally defined, otherwise the TH
+          -- machinery will not be able to run the quasiquote.
+        ; this_mod <- getModule
+        ; let is_local = case nameModule_maybe quoter of
+                           Just mod | mod == this_mod -> True
+                                    | otherwise       -> False
+                           Nothing -> True
+       ; traceTc (text "runQQ" <+> ppr quoter <+> ppr is_local)
+        ; checkTc (not is_local) (quoteStageError quoter)
+
+         -- Build the expression 
+       ; let quoterExpr = L q_span $! HsVar $! quoter
+       ; let quoteExpr = L q_span $! HsLit $! HsString quote
+       ; let expr = L q_span $
+                    HsApp (L q_span $
+                           HsApp (L q_span (HsVar quote_selector)) quoterExpr) quoteExpr
+       ; recordThUse
+       ; meta_exp_ty <- tcMetaTy meta_ty
+
+       -- Typecheck the expression
+       ; zonked_q_expr <- tcTopSpliceExpr expr meta_exp_ty
+
+       -- Run the expression
+       ; traceTc (text "About to run" <+> ppr zonked_q_expr)
+       ; result <- runMeta convert zonked_q_expr
+       ; traceTc (text "Got result" <+> ppr result)
+       ; showSplice desc zonked_q_expr (ppr result)
+       ; return result
+       }
+
+runQuasiQuoteExpr quasiquote
+    = runQuasiQuote quasiquote quoteExpName "expression" expQTyConName convertToHsExpr
+
+runQuasiQuotePat quasiquote
+    = runQuasiQuote quasiquote quotePatName "pattern" patQTyConName convertToPat
+
+quoteStageError :: Name -> SDoc
+quoteStageError quoter
+  = sep [ptext (sLit "GHC stage restriction:") <+> ppr quoter,
+         nest 2 (ptext (sLit "is used in a quasiquote, and must be imported, not defined locally"))]
+\end{code}
+
+
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
                Splicing a type
 %*                                                                     *
 %************************************************************************
@@ -284,8 +479,10 @@ kcSpliceType (HsSplice name hs_expr)
        -- Here (h 4) :: Q Type
        -- but $(h 4) :: forall a.a     i.e. any kind
        ; kind <- newKindVar
-       ; returnM (panic "kcSpliceType", kind)  -- The returned type is ignored
-    }}}}}
+       ; return (panic "kcSpliceType", kind)   -- The returned type is ignored
+    }
+        ; Splice {} -> panic "kcSpliceType Splice"
+    }}}}
 
 kcTopSpliceType :: LHsExpr Name -> TcM (LHsType Name, TcKind)
 kcTopSpliceType expr
@@ -304,7 +501,7 @@ kcTopSpliceType expr
 
        -- Rename it, but bale out if there are errors
        -- otherwise the type checker just gives more spurious errors
-       ; let doc = ptext SLIT("In the spliced type") <+> ppr hs_ty2
+       ; let doc = ptext (sLit "In the spliced type") <+> ppr hs_ty2
        ; hs_ty3 <- checkNoErrs (rnLHsType doc hs_ty2)
 
        ; kcHsType hs_ty3 }
@@ -334,13 +531,7 @@ tcSpliceDecls expr
        ; showSplice "declarations"
                     zonked_q_expr 
                     (ppr (getLoc expr) $$ (vcat (map ppr decls)))
-       ; returnM decls }
-
-  where handleErrors :: [Either a Message] -> TcM [a]
-        handleErrors [] = return []
-        handleErrors (Left x:xs) = liftM (x:) (handleErrors xs)
-        handleErrors (Right m:xs) = do addErrTc m
-                                       handleErrors xs
+       ; return decls }
 \end{code}
 
 
@@ -356,6 +547,11 @@ runMetaE :: (SrcSpan -> TH.Exp -> Either Message (LHsExpr RdrName))
         -> TcM (LHsExpr RdrName)
 runMetaE  = runMeta
 
+runMetaP :: (SrcSpan -> TH.Pat -> Either Message (Pat RdrName))
+         -> LHsExpr Id          -- Of type (Q Pat)
+         -> TcM (Pat RdrName)
+runMetaP  = runMeta
+
 runMetaT :: (SrcSpan -> TH.Type -> Either Message (LHsType RdrName))
         -> LHsExpr Id          -- Of type (Q Type)
         -> TcM (LHsType RdrName)       
@@ -372,17 +568,17 @@ runMeta :: (SrcSpan -> th_syn -> Either Message hs_syn)
 runMeta convert expr
   = do {       -- Desugar
          ds_expr <- initDsTc (dsLExpr expr)
-
        -- Compile and link it; might fail if linking fails
        ; hsc_env <- getTopEnv
        ; src_span <- getSrcSpanM
-       ; either_hval <- tryM $ ioToTcRn $
+       ; either_hval <- tryM $ liftIO $
                         HscMain.compileExpr hsc_env src_span ds_expr
        ; case either_hval of {
            Left exn   -> failWithTc (mk_msg "compile and link" exn) ;
            Right hval -> do
 
        {       -- Coerce it to Q t, and run it
+
                -- Running might fail if it throws an exception of any kind (hence tryAllM)
                -- including, say, a pattern-match exception in the code we are running
                --
@@ -390,23 +586,75 @@ runMeta convert expr
                -- exception-cacthing thing so that if there are any lurking 
                -- exceptions in the data structure returned by hval, we'll
                -- encounter them inside the try
-         either_tval <- tryAllM $ do
-               { th_syn <- TH.runQ (unsafeCoerce# hval)
-               ; case convert (getLoc expr) th_syn of
-                   Left err     -> do { addErrTc err; return Nothing }
-                   Right hs_syn -> return (Just hs_syn) }
+               --
+               -- See Note [Exceptions in TH] 
+         let expr_span = getLoc expr
+       ; either_tval <- tryAllM $
+                        setSrcSpan expr_span $ -- Set the span so that qLocation can
+                                               -- see where this splice is
+            do { th_syn <- TH.runQ (unsafeCoerce# hval)
+               ; case convert expr_span th_syn of
+                   Left err     -> failWithTc err
+                   Right hs_syn -> return hs_syn }
 
        ; case either_tval of
-             Right (Just v) -> return v
-             Right Nothing  -> failM   -- Error already in Tc monad
-             Left exn       -> failWithTc (mk_msg "run" exn)   -- Exception
-       }}}
+           Right v -> return v
+#if __GLASGOW_HASKELL__ < 609
+           Left exn | Just s <- Exception.userErrors exn
+                    , s == "IOEnv failure" 
+                    -> failM   -- Error already in Tc monad
+                    | otherwise -> failWithTc (mk_msg "run" exn)       -- Exception
+#else
+           Left (SomeException exn) ->
+                    case cast exn of
+                    Just (ErrorCall "IOEnv failure") ->
+                        failM -- Error already in Tc monad
+                    _ ->
+                        case cast exn of
+                        Just ioe
+                         | isUserError ioe &&
+                           (ioeGetErrorString ioe == "IOEnv failure") ->
+                            failM -- Error already in Tc monad
+                        _ -> failWithTc (mk_msg "run" exn)     -- Exception
+#endif
+        }}}
   where
     mk_msg s exn = vcat [text "Exception when trying to" <+> text s <+> text "compile-time code:",
                         nest 2 (text (Panic.showException exn)),
                         nest 2 (text "Code:" <+> ppr expr)]
 \end{code}
 
+Note [Exceptions in TH]
+~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+Supppose we have something like this 
+       $( f 4 )
+where
+       f :: Int -> Q [Dec]
+       f n | n>3       = fail "Too many declarations"
+           | otherwise = ...
+
+The 'fail' is a user-generated failure, and should be displayed as a
+perfectly ordinary compiler error message, not a panic or anything
+like that.  Here's how it's processed:
+
+  * 'fail' is the monad fail.  The monad instance for Q in TH.Syntax
+    effectively transforms (fail s) to 
+       qReport True s >> fail
+    where 'qReport' comes from the Quasi class and fail from its monad
+    superclass.
+
+  * The TcM monad is an instance of Quasi (see TcSplice), and it implements
+    (qReport True s) by using addErr to add an error message to the bag of errors.
+    The 'fail' in TcM raises a UserError, with the uninteresting string
+       "IOEnv failure"
+
+  * So, when running a splice, we catch all exceptions; then for 
+       - a UserError "IOEnv failure", we assume the error is already 
+               in the error-bag (above)
+       - other errors, we add an error to the bag
+    and then fail
+
+
 To call runQ in the Tc monad, we need to make TcM an instance of Quasi:
 
 \begin{code}
@@ -418,10 +666,14 @@ instance TH.Quasi (IOEnv (Env TcGblEnv TcLclEnv)) where
   qReport True msg  = addErr (text msg)
   qReport False msg = addReport (text msg)
 
-  qCurrentModule = do { m <- getModule;
-                        return (moduleNameString (moduleName m)) }
-                -- ToDo: is throwing away the package name ok here?
-
+  qLocation = do { m <- getModule
+                ; l <- getSrcSpanM
+                ; return (TH.Loc { TH.loc_filename = unpackFS (srcSpanFile l)
+                                 , TH.loc_module   = moduleNameString (moduleName m)
+                                 , TH.loc_package  = packageIdString (modulePackageId m)
+                                 , TH.loc_start = (srcSpanStartLine l, srcSpanStartCol l)
+                                 , TH.loc_end = (srcSpanEndLine   l, srcSpanEndCol   l) }) }
+               
   qReify v = reify v
 
        -- For qRecover, discard error messages if 
@@ -434,7 +686,7 @@ instance TH.Quasi (IOEnv (Env TcGblEnv TcLclEnv)) where
                                 Nothing  -> recover                    -- Discard all msgs
                          }
 
-  qRunIO io = ioToTcRn io
+  qRunIO io = liftIO io
 \end{code}
 
 
@@ -446,18 +698,20 @@ instance TH.Quasi (IOEnv (Env TcGblEnv TcLclEnv)) where
 
 \begin{code}
 showSplice :: String -> LHsExpr Id -> SDoc -> TcM ()
-showSplice what before after
-  = getSrcSpanM                `thenM` \ loc ->
+showSplice what before after = do
+    loc <- getSrcSpanM
     traceSplice (vcat [ppr loc <> colon <+> text "Splicing" <+> text what, 
                       nest 2 (sep [nest 2 (ppr before),
                                    text "======>",
                                    nest 2 after])])
 
+illegalBracket :: ThStage -> SDoc
 illegalBracket level
-  = ptext SLIT("Illegal bracket at level") <+> ppr level
+  = ptext (sLit "Illegal bracket at level") <+> ppr level
 
+illegalSplice :: ThStage -> SDoc
 illegalSplice level
-  = ptext SLIT("Illegal splice at level") <+> ppr level
+  = ptext (sLit "Illegal splice at level") <+> ppr level
 
 #endif         /* GHCI */
 \end{code}
@@ -484,29 +738,33 @@ reify th_name
     ppr_ns (TH.Name _ (TH.NameG TH.DataName _pkg _mod)) = text "data"
     ppr_ns (TH.Name _ (TH.NameG TH.TcClsName _pkg _mod)) = text "tc"
     ppr_ns (TH.Name _ (TH.NameG TH.VarName _pkg _mod)) = text "var"
+    ppr_ns _ = panic "reify/ppr_ns"
 
 lookupThName :: TH.Name -> TcM Name
 lookupThName th_name@(TH.Name occ flavour)
-  =  do { let rdr_name = thRdrName guessed_ns occ_str flavour
-
-       -- Repeat much of lookupOccRn, becase we want
-       -- to report errors in a TH-relevant way
-       ; rdr_env <- getLocalRdrEnv
-       ; case lookupLocalRdrEnv rdr_env rdr_name of
-           Just name -> return name
-           Nothing | not (isSrcRdrName rdr_name)       -- Exact, Orig
-                   -> lookupImportedName rdr_name
-                   | otherwise                         -- Unqual, Qual
-                   -> do { 
-                                 mb_name <- lookupSrcOcc_maybe rdr_name
-                         ; case mb_name of
-                             Just name -> return name
-                             Nothing   -> failWithTc (notInScope th_name) }
-       }
+  =  do { mb_ns <- mapM lookup [ thRdrName gns occ_str flavour 
+                              | gns <- guessed_nss]
+       ; case catMaybes mb_ns of
+           []    -> failWithTc (notInScope th_name)
+           (n:_) -> return n } -- Pick the first that works
+                               -- E.g. reify (mkName "A") will pick the class A
+                               --      in preference to the data constructor A
   where
-       -- guessed_ns is the name space guessed from looking at the TH name
-    guessed_ns | isLexCon (mkFastString occ_str) = OccName.dataName
-              | otherwise                       = OccName.varName
+    lookup rdr_name
+       = do {  -- Repeat much of lookupOccRn, becase we want
+               -- to report errors in a TH-relevant way
+            ; rdr_env <- getLocalRdrEnv
+            ; case lookupLocalRdrEnv rdr_env rdr_name of
+                Just name -> return (Just name)
+                Nothing | not (isSrcRdrName rdr_name)  -- Exact, Orig
+                        -> do { name <- lookupImportedName rdr_name
+                              ; return (Just name) }
+                        | otherwise                    -- Unqual, Qual
+                        -> lookupSrcOcc_maybe rdr_name }
+
+       -- guessed_ns are the name spaces guessed from looking at the TH name
+    guessed_nss | isLexCon (mkFastString occ_str) = [OccName.tcName,  OccName.dataName]
+               | otherwise                       = [OccName.varName, OccName.tvName]
     occ_str = TH.occString occ
 
 tcLookupTh :: Name -> TcM TcTyThing
@@ -516,7 +774,7 @@ tcLookupTh :: Name -> TcM TcTyThing
 tcLookupTh name
   = do { (gbl_env, lcl_env) <- getEnvs
        ; case lookupNameEnv (tcl_env lcl_env) name of {
-               Just thing -> returnM thing;
+               Just thing -> return thing;
                Nothing    -> do
        { if nameIsLocalOrFrom (tcg_mod gbl_env) name
          then  -- It's defined in this module
@@ -537,12 +795,12 @@ tcLookupTh name
 
 notInScope :: TH.Name -> SDoc
 notInScope th_name = quotes (text (TH.pprint th_name)) <+> 
-                    ptext SLIT("is not in scope at a reify")
+                    ptext (sLit "is not in scope at a reify")
        -- Ugh! Rather an indirect way to display the name
 
 notInEnv :: Name -> SDoc
 notInEnv name = quotes (ppr name) <+> 
-                    ptext SLIT("is not in the type environment at a reify")
+                    ptext (sLit "is not in the type environment at a reify")
 
 ------------------------------
 reifyThing :: TcTyThing -> TcM TH.Info
@@ -556,7 +814,7 @@ reifyThing (AGlobal (AnId id))
        ; let v = reifyName id
        ; case globalIdDetails id of
            ClassOpId cls    -> return (TH.ClassOpI v ty (reifyName cls) fix)
-           other            -> return (TH.VarI     v ty Nothing fix)
+           _                -> return (TH.VarI     v ty Nothing fix)
     }
 
 reifyThing (AGlobal (ATyCon tc))  = reifyTyCon tc
@@ -579,33 +837,34 @@ reifyThing (ATyVar tv ty)
        ; ty2 <- reifyType ty1
        ; return (TH.TyVarI (reifyName tv) ty2) }
 
+reifyThing (AThing {}) = panic "reifyThing AThing"
+
 ------------------------------
 reifyTyCon :: TyCon -> TcM TH.Info
 reifyTyCon tc
   | isFunTyCon tc  = return (TH.PrimTyConI (reifyName tc) 2              False)
   | isPrimTyCon tc = return (TH.PrimTyConI (reifyName tc) (tyConArity tc) (isUnLiftedTyCon tc))
   | isSynTyCon tc
-  = case synTyConDefn tc of
-      Nothing         -> noTH SLIT("type family") (ppr tc)
-      Just (tvs, rhs) -> 
-        do { rhs' <- reifyType rhs
-          ; return (TH.TyConI $ 
-                      TH.TySynD (reifyName tc) (reifyTyVars tvs) rhs') }
+  = do { let (tvs, rhs) = synTyConDefn tc 
+       ; rhs' <- reifyType rhs
+       ; return (TH.TyConI $ 
+                  TH.TySynD (reifyName tc) (reifyTyVars tvs) rhs') }
 
 reifyTyCon tc
   = do         { cxt <- reifyCxt (tyConStupidTheta tc)
-       ; cons <- mapM reifyDataCon (tyConDataCons tc)
+       ; let tvs = tyConTyVars tc
+       ; cons <- mapM (reifyDataCon (mkTyVarTys tvs)) (tyConDataCons tc)
        ; let name = reifyName tc
-             tvs  = reifyTyVars (tyConTyVars tc)
+             r_tvs  = reifyTyVars tvs
              deriv = []        -- Don't know about deriving
-             decl | isNewTyCon tc = TH.NewtypeD cxt name tvs (head cons) deriv
-                  | otherwise     = TH.DataD    cxt name tvs cons        deriv
+             decl | isNewTyCon tc = TH.NewtypeD cxt name r_tvs (head cons) deriv
+                  | otherwise     = TH.DataD    cxt name r_tvs cons      deriv
        ; return (TH.TyConI decl) }
 
-reifyDataCon :: DataCon -> TcM TH.Con
-reifyDataCon dc
+reifyDataCon :: [Type] -> DataCon -> TcM TH.Con
+reifyDataCon tys dc
   | isVanillaDataCon dc
-  = do         { arg_tys <- reifyTypes (dataConOrigArgTys dc)
+  = do         { arg_tys <- reifyTypes (dataConInstOrigArgTys dc tys)
        ; let stricts = map reifyStrict (dataConStrictMarks dc)
              fields  = dataConFieldLabels dc
              name    = reifyName dc
@@ -621,7 +880,7 @@ reifyDataCon dc
          else
             return (TH.NormalC name (stricts `zip` arg_tys)) }
   | otherwise
-  = failWithTc (ptext SLIT("Can't reify a non-Haskell-98 data constructor:") 
+  = failWithTc (ptext (sLit "Can't reify a non-Haskell-98 data constructor:") 
                <+> quotes (ppr dc))
 
 ------------------------------
@@ -631,7 +890,7 @@ reifyClass cls
        ; ops <- mapM reify_op op_stuff
        ; return (TH.ClassI $ TH.ClassD cxt (reifyName cls) (reifyTyVars tvs) fds' ops) }
   where
-    (tvs, fds, theta, _, op_stuff) = classExtraBigSig cls
+    (tvs, fds, theta, _, _, op_stuff) = classExtraBigSig cls
     fds' = map reifyFunDep fds
     reify_op (op, _) = do { ty <- reifyType (idType op)
                          ; return (TH.SigD (reifyName op) ty) }
@@ -640,7 +899,6 @@ reifyClass cls
 reifyType :: TypeRep.Type -> TcM TH.Type
 reifyType (TyVarTy tv)     = return (TH.VarT (reifyName tv))
 reifyType (TyConApp tc tys) = reify_tc_app (reifyName tc) tys
-reifyType (NoteTy _ ty)     = reifyType ty
 reifyType (AppTy t1 t2)     = do { [r1,r2] <- reifyTypes [t1,t2] ; return (r1 `TH.AppT` r2) }
 reifyType (FunTy t1 t2)     = do { [r1,r2] <- reifyTypes [t1,t2] ; return (TH.ArrowT `TH.AppT` r1 `TH.AppT` r2) }
 reifyType ty@(ForAllTy _ _) = do { cxt' <- reifyCxt cxt; 
@@ -648,7 +906,11 @@ reifyType ty@(ForAllTy _ _) = do { cxt' <- reifyCxt cxt;
                                 ; return (TH.ForallT (reifyTyVars tvs) cxt' tau') }
                            where
                                (tvs, cxt, tau) = tcSplitSigmaTy ty
+reifyType (PredTy {}) = panic "reifyType PredTy"
+
+reifyTypes :: [Type] -> TcM [TH.Type]
 reifyTypes = mapM reifyType
+reifyCxt :: [PredType] -> TcM [TH.Type]
 reifyCxt   = mapM reifyPred
 
 reifyFunDep :: ([TyVar], [TyVar]) -> TH.FunDep
@@ -663,7 +925,8 @@ reify_tc_app tc tys = do { tys' <- reifyTypes tys
 
 reifyPred :: TypeRep.PredType -> TcM TH.Type
 reifyPred (ClassP cls tys) = reify_tc_app (reifyName cls) tys
-reifyPred p@(IParam _ _)   = noTH SLIT("implicit parameters") (ppr p)
+reifyPred p@(IParam _ _)   = noTH (sLit "implicit parameters") (ppr p)
+reifyPred (EqPred {})      = panic "reifyPred EqPred"
 
 
 ------------------------------
@@ -677,7 +940,7 @@ reifyName thing
        -- have free variables, we may need to generate NameL's for them.
   where
     name    = getName thing
-    mod     = nameModule name
+    mod     = ASSERT( isExternalName name ) nameModule name
     pkg_str = packageIdString (modulePackageId mod)
     mod_str = moduleNameString (moduleName mod)
     occ_str = occNameString occ
@@ -705,7 +968,7 @@ reifyStrict NotMarkedStrict = TH.NotStrict
 
 ------------------------------
 noTH :: LitString -> SDoc -> TcM a
-noTH s d = failWithTc (hsep [ptext SLIT("Can't represent") <+> ptext s <+> 
-                               ptext SLIT("in Template Haskell:"),
+noTH s d = failWithTc (hsep [ptext (sLit "Can't represent") <+> ptext s <+> 
+                               ptext (sLit "in Template Haskell:"),
                             nest 2 d])
 \end{code}