FIX Trac #1901: check no existential context in H98 mode
[ghc-hetmet.git] / compiler / typecheck / TcTyClsDecls.lhs
index 9c4b5b2..3880f1f 100644 (file)
@@ -6,6 +6,13 @@
 TcTyClsDecls: Typecheck type and class declarations
 
 \begin{code}
+{-# OPTIONS -w #-}
+-- 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 TcTyClsDecls (
        tcTyAndClassDecls, tcFamInstDecl
     ) where
@@ -17,6 +24,7 @@ import HsTypes
 import BasicTypes
 import HscTypes
 import BuildTyCl
+import TcUnify
 import TcRnMonad
 import TcEnv
 import TcTyDecls
@@ -132,8 +140,12 @@ indeed type families).  I think.
 tcTyAndClassDecls :: ModDetails -> [LTyClDecl Name]
                   -> TcM TcGblEnv      -- Input env extended by types and classes 
                                        -- and their implicit Ids,DataCons
+-- Fails if there are any errors
+
 tcTyAndClassDecls boot_details allDecls
-  = do {       -- Omit instances of type families; they are handled together
+  = checkNoErrs $      -- The code recovers internally, but if anything gave rise to
+                       -- an error we'd better stop now, to avoid a cascade
+    do {       -- Omit instances of type families; they are handled together
                -- with the *heads* of class instances
         ; let decls = filter (not . isFamInstDecl . unLoc) allDecls
 
@@ -239,11 +251,11 @@ tcFamInstDecl (L loc decl)
     recoverM (returnM Nothing)                 $
     setSrcSpan loc                             $
     tcAddDeclCtxt decl                         $
-    do { -- type families require -ftype-families and can't be in an
+    do { -- type families require -XTypeFamilies and can't be in an
         -- hs-boot file
-       ; gla_exts <- doptM Opt_TypeFamilies
+       ; type_families <- doptM Opt_TypeFamilies
        ; is_boot  <- tcIsHsBoot          -- Are we compiling an hs-boot file?
-       ; checkTc gla_exts      $ badFamInstDecl (tcdLName decl)
+       ; checkTc type_families $ badFamInstDecl (tcdLName decl)
        ; checkTc (not is_boot) $ badBootFamInstDeclErr
 
         -- perform kind and type checking
@@ -262,19 +274,20 @@ tcFamInstDecl1 (decl@TySynonym {tcdLName = L loc tc_name})
        ; -- (1) kind check the right-hand side of the type equation
        ; k_rhs <- kcCheckHsType (tcdSynRhs decl) resKind
 
+         -- we need the exact same number of type parameters as the family
+         -- declaration 
+       ; let famArity = tyConArity family
+       ; checkTc (length k_typats == famArity) $ 
+           wrongNumberOfParmsErr famArity
+
          -- (2) type check type equation
        ; tcTyVarBndrs k_tvs $ \t_tvs -> do {  -- turn kinded into proper tyvars
        ; t_typats <- mappM tcHsKindedType k_typats
        ; t_rhs    <- tcHsKindedType k_rhs
 
          -- (3) check that 
-         --     - left-hand side contains no type family applications
-         --       (vanilla synonyms are fine, though)
-       ; mappM_ checkTyFamFreeness t_typats
-
-         --     - the right-hand side is a tau type
-       ; unless (isTauTy t_rhs) $ 
-          addErr (polyTyErr t_rhs)
+         --     - check the well-formedness of the instance
+       ; checkValidTypeInst t_typats t_rhs
 
          -- (4) construct representation tycon
        ; rep_tc_name <- newFamInstTyConName tc_name loc
@@ -298,7 +311,7 @@ tcFamInstDecl1 (decl@TyData {tcdND = new_or_data, tcdLName = L loc tc_name,
             k_cons = tcdCons k_decl
 
          -- result kind must be '*' (otherwise, we have too few patterns)
-       ; checkTc (isLiftedTypeKind resKind) $ tooFewParmsErr tc_name
+       ; checkTc (isLiftedTypeKind resKind) $ tooFewParmsErr (tyConArity family)
 
          -- (2) type check indexed data type declaration
        ; tcTyVarBndrs k_tvs $ \t_tvs -> do {  -- turn kinded into proper tyvars
@@ -310,7 +323,8 @@ tcFamInstDecl1 (decl@TyData {tcdND = new_or_data, tcdLName = L loc tc_name,
 
          -- (3) Check that
          --     - left-hand side contains no type family applications
-         --       (vanilla synonyms are fine, though)
+         --       (vanilla synonyms are fine, though, and we checked for
+         --       foralls earlier)
        ; mappM_ checkTyFamFreeness t_typats
 
         --     - we don't use GADT syntax for indexed types
@@ -322,13 +336,14 @@ tcFamInstDecl1 (decl@TyData {tcdND = new_or_data, tcdLName = L loc tc_name,
 
          -- (4) construct representation tycon
        ; rep_tc_name <- newFamInstTyConName tc_name loc
+       ; let ex_ok = True      -- Existentials ok for type families!
        ; tycon <- fixM (\ tycon -> do 
-            { data_cons <- mappM (addLocM (tcConDecl unbox_strict tycon t_tvs))
+            { data_cons <- mappM (addLocM (tcConDecl unbox_strict ex_ok tycon t_tvs))
                                  k_cons
             ; tc_rhs <-
                 case new_or_data of
                   DataType -> return (mkDataTyConRhs data_cons)
-                  NewType  -> ASSERT( isSingleton data_cons )
+                  NewType  -> ASSERT( not (null data_cons) )
                               mkNewTyConRhs rep_tc_name tycon (head data_cons)
             ; buildAlgTyCon rep_tc_name t_tvs stupid_theta tc_rhs Recursive
                             False h98_syntax (Just (family, t_typats))
@@ -347,27 +362,6 @@ tcFamInstDecl1 (decl@TyData {tcdND = new_or_data, tcdLName = L loc tc_name,
                        L _ (ConDecl { con_res = ResTyGADT _ }) : _ -> False
                        other -> True
 
--- Check that a type index does not contain any type family applications
---
--- * Earlier phases have already checked that there are no foralls in the
---   type; we also cannot have PredTys and NoteTys are being skipped by using
---   the core view. 
---
-checkTyFamFreeness :: Type -> TcM ()
-checkTyFamFreeness ty | Just (tycon, tys) <- splitTyConApp_maybe ty
-                      = if isSynTyCon tycon 
-                        then addErr $ tyFamAppInIndexErr ty
-                        else mappM_ checkTyFamFreeness tys
-                          -- splitTyConApp_maybe uses the core view; hence,
-                          -- any synonym tycon must be a family tycon
-
-                      | Just (ty1, ty2) <- splitAppTy_maybe ty
-                      = checkTyFamFreeness ty1 >> checkTyFamFreeness ty2
-
-                      | otherwise          -- only vars remaining
-                      = return ()
-
-
 -- Kind checking of indexed types
 -- -
 
@@ -535,18 +529,15 @@ kcTyClDecl decl@(TyData {})
     kcTyClDeclBody decl        $
       kcDataDecl decl
 
-kcTyClDecl decl@(TyFamily {tcdKind = kind})
-  = kcTyClDeclBody decl $ \ tvs' ->
-      return (decl {tcdTyVars = tvs', 
-                   tcdKind = kind `mplus` Just liftedTypeKind})
-                   -- default result kind is '*'
+kcTyClDecl decl@(TyFamily {})
+  = kcFamilyDecl [] decl      -- the empty list signals a toplevel decl      
 
 kcTyClDecl decl@(ClassDecl {tcdCtxt = ctxt, tcdSigs = sigs, tcdATs = ats})
   = kcTyClDeclBody decl        $ \ tvs' ->
     do { is_boot <- tcIsHsBoot
        ; ctxt' <- kcHsContext ctxt     
-       ; ats'  <- mappM (wrapLocM kcTyClDecl) ats
-       ; sigs' <- mappM (wrapLocM kc_sig    ) sigs
+       ; ats'  <- mappM (wrapLocM (kcFamilyDecl tvs')) ats
+       ; sigs' <- mappM (wrapLocM kc_sig) sigs
        ; return (decl {tcdTyVars = tvs', tcdCtxt = ctxt', tcdSigs = sigs',
                        tcdATs = ats'}) }
   where
@@ -598,11 +589,15 @@ kcDataDecl decl@(TyData {tcdND = new_or_data, tcdCtxt = ctxt, tcdCons = cons})
         return (ConDecl name expl ex_tvs' ex_ctxt' details' res' Nothing)
 
     kc_con_details (PrefixCon btys) 
-       = do { btys' <- mappM kc_larg_ty btys ; return (PrefixCon btys') }
+       = do { btys' <- mappM kc_larg_ty btys 
+             ; return (PrefixCon btys') }
     kc_con_details (InfixCon bty1 bty2) 
-       = do { bty1' <- kc_larg_ty bty1; bty2' <- kc_larg_ty bty2; return (InfixCon bty1' bty2') }
+       = do { bty1' <- kc_larg_ty bty1
+             ; bty2' <- kc_larg_ty bty2
+             ; return (InfixCon bty1' bty2') }
     kc_con_details (RecCon fields) 
-       = do { fields' <- mappM kc_field fields; return (RecCon fields') }
+       = do { fields' <- mappM kc_field fields
+             ; return (RecCon fields') }
 
     kc_field (ConDeclField fld bty d) = do { bty' <- kc_larg_ty bty
                                           ; return (ConDeclField fld bty' d) }
@@ -613,6 +608,25 @@ kcDataDecl decl@(TyData {tcdND = new_or_data, tcdCtxt = ctxt, tcdCons = cons})
        -- Can't allow an unlifted type for newtypes, because we're effectively
        -- going to remove the constructor while coercing it to a lifted type.
        -- And newtypes can't be bang'd
+
+-- Kind check a family declaration or type family default declaration.
+--
+kcFamilyDecl :: [LHsTyVarBndr Name]  -- tyvars of enclosing class decl if any
+             -> TyClDecl Name -> TcM (TyClDecl Name)
+kcFamilyDecl classTvs decl@(TyFamily {tcdKind = kind})
+  = kcTyClDeclBody decl $ \tvs' ->
+    do { mapM_ unifyClassParmKinds tvs'
+       ; return (decl {tcdTyVars = tvs', 
+                      tcdKind = kind `mplus` Just liftedTypeKind})
+                      -- default result kind is '*'
+       }
+  where
+    unifyClassParmKinds (L _ (KindedTyVar n k))
+      | Just classParmKind <- lookup n classTyKinds = unifyKind k classParmKind
+      | otherwise                                   = return ()
+    classTyKinds = [(n, k) | L _ (KindedTyVar n k) <- classTvs]
+kcFamilyDecl _ decl@(TySynonym {})              -- type family defaults
+  = panic "TcTyClsDecls.kcFamilyDecl: not implemented yet"
 \end{code}
 
 
@@ -657,14 +671,14 @@ tcTyClDecl1 _calc_isrec
   { traceTc (text "type family: " <+> ppr tc_name) 
   ; idx_tys <- doptM Opt_TypeFamilies
 
-       -- Check that we don't use families without -ftype-families
+       -- Check that we don't use families without -XTypeFamilies
   ; checkTc idx_tys $ badFamInstDecl tc_name
 
   ; tycon <- buildSynTyCon tc_name tvs' (OpenSynTyCon kind Nothing) Nothing
   ; return [ATyCon tycon]
   }
 
-  -- "newtype family" or "data family" declaration
+  -- "data family" declaration
 tcTyClDecl1 _calc_isrec 
   (TyFamily {tcdFlavour = DataFamily, 
             tcdLName = L _ tc_name, tcdTyVars = tvs, tcdKind = mb_kind})
@@ -675,7 +689,7 @@ tcTyClDecl1 _calc_isrec
 
   ; idx_tys <- doptM Opt_TypeFamilies
 
-       -- Check that we don't use families without -ftype-families
+       -- Check that we don't use families without -XTypeFamilies
   ; checkTc idx_tys $ badFamInstDecl tc_name
 
   ; tycon <- buildAlgTyCon tc_name final_tvs [] 
@@ -684,6 +698,7 @@ tcTyClDecl1 _calc_isrec
   }
 
   -- "newtype" and "data"
+  -- NB: not used for newtype/data instances (whether associated or not)
 tcTyClDecl1 calc_isrec
   (TyData {tcdND = new_or_data, tcdCtxt = ctxt, tcdTyVars = tvs,
           tcdLName = L _ tc_name, tcdKindSig = mb_ksig, tcdCons = cons})
@@ -693,16 +708,18 @@ tcTyClDecl1 calc_isrec
   ; stupid_theta <- tcHsKindedContext ctxt
   ; want_generic <- doptM Opt_Generics
   ; unbox_strict <- doptM Opt_UnboxStrictFields
-  ; gla_exts     <- doptM Opt_GlasgowExts
   ; empty_data_decls <- doptM Opt_EmptyDataDecls
+  ; kind_signatures <- doptM Opt_KindSignatures
+  ; existential_ok <- doptM Opt_ExistentialQuantification
   ; gadt_ok      <- doptM Opt_GADTs
   ; is_boot     <- tcIsHsBoot  -- Are we compiling an hs-boot file?
+  ; let ex_ok = existential_ok || gadt_ok      -- Data cons can have existential context
 
        -- Check that we don't use GADT syntax in H98 world
   ; checkTc (gadt_ok || h98_syntax) (badGadtDecl tc_name)
 
        -- Check that we don't use kind signatures without Glasgow extensions
-  ; checkTc (gla_exts || isNothing mb_ksig) (badSigTyDecl tc_name)
+  ; checkTc (kind_signatures || isNothing mb_ksig) (badSigTyDecl tc_name)
 
        -- Check that the stupid theta is empty for a GADT-style declaration
   ; checkTc (null stupid_theta || h98_syntax) (badStupidTheta tc_name)
@@ -717,7 +734,7 @@ tcTyClDecl1 calc_isrec
            (newtypeConError tc_name (length cons))
 
   ; tycon <- fixM (\ tycon -> do 
-       { data_cons <- mappM (addLocM (tcConDecl unbox_strict tycon final_tvs)) 
+       { data_cons <- mappM (addLocM (tcConDecl unbox_strict ex_ok tycon final_tvs)) 
                             cons
        ; tc_rhs <-
            if null cons && is_boot     -- In a hs-boot file, empty cons means
@@ -725,7 +742,7 @@ tcTyClDecl1 calc_isrec
            else case new_or_data of
                   DataType -> return (mkDataTyConRhs data_cons)
                   NewType  -> 
-                       ASSERT( isSingleton data_cons )
+                       ASSERT( not (null data_cons) )
                        mkNewTyConRhs tc_name tycon (head data_cons)
        ; buildAlgTyCon tc_name final_tvs stupid_theta tc_rhs is_rec
            (want_generic && canDoGenerics data_cons) h98_syntax Nothing
@@ -746,6 +763,8 @@ tcTyClDecl1 calc_isrec
   { ctxt' <- tcHsKindedContext ctxt
   ; fds' <- mappM (addLocM tc_fundep) fundeps
   ; atss <- mappM (addLocM (tcTyClDecl1 (const Recursive))) ats
+            -- NB: 'ats' only contains "type family" and "data family"
+            --     declarations as well as type family defaults
   ; let ats' = zipWith setTyThingPoss atss (map (tcdTyVars . unLoc) ats)
   ; sig_stuff <- tcClassSigs class_name sigs meths
   ; clas <- fixM (\ clas ->
@@ -786,14 +805,17 @@ tcTyClDecl1 calc_isrec
 
 -----------------------------------
 tcConDecl :: Bool              -- True <=> -funbox-strict_fields
+         -> Bool               -- True <=> -XExistentialQuantificaton or -XGADTs
          -> TyCon -> [TyVar] 
          -> ConDecl Name 
          -> TcM DataCon
 
-tcConDecl unbox_strict tycon tc_tvs    -- Data types
+tcConDecl unbox_strict existential_ok tycon tc_tvs     -- Data types
          (ConDecl name _ tvs ctxt details res_ty _)
   = tcTyVarBndrs tvs           $ \ tvs' -> do 
     { ctxt' <- tcHsKindedContext ctxt
+    ; checkTc (existential_ok || (null tvs && null (unLoc ctxt)))
+             (badExistential name)
     ; (univ_tvs, ex_tvs, eq_preds, data_tc) <- tcResultType tycon tc_tvs tvs' res_ty
     ; let 
        -- Tiresome: tidy the tyvar binders, since tc_tvs and tvs' may have the same OccNames
@@ -1045,30 +1067,32 @@ checkNewDataCon con
                -- One argument
        ; checkTc (null eq_spec) (newtypePredError con)
                -- Return type is (T a b c)
-       ; checkTc (null ex_tvs && null theta) (newtypeExError con)
+       ; checkTc (null ex_tvs && null eq_theta && null dict_theta) (newtypeExError con)
                -- No existentials
        ; checkTc (not (any isMarkedStrict (dataConStrictMarks con))) 
                  (newtypeStrictError con)
                -- No strictness
     }
   where
-    (_univ_tvs, ex_tvs, eq_spec, theta, arg_tys, _res_ty) = dataConFullSig con
+    (_univ_tvs, ex_tvs, eq_spec, eq_theta, dict_theta, arg_tys, _res_ty) = dataConFullSig con
 
 -------------------------------
 checkValidClass :: Class -> TcM ()
 checkValidClass cls
-  = do {       -- CHECK ARITY 1 FOR HASKELL 1.4
-         gla_exts <- doptM Opt_GlasgowExts
+  = do { constrained_class_methods <- doptM Opt_ConstrainedClassMethods
+       ; multi_param_type_classes <- doptM Opt_MultiParamTypeClasses
+       ; fundep_classes <- doptM Opt_FunctionalDependencies
 
        -- Check that the class is unary, unless GlaExs
        ; checkTc (notNull tyvars) (nullaryClassErr cls)
-       ; checkTc (gla_exts || unary) (classArityErr cls)
+       ; checkTc (multi_param_type_classes || unary) (classArityErr cls)
+       ; checkTc (fundep_classes || null fundeps) (classFunDepsErr cls)
 
        -- Check the super-classes
        ; checkValidTheta (ClassSCCtxt (className cls)) theta
 
        -- Check the class operations
-       ; mappM_ (check_op gla_exts) op_stuff
+       ; mappM_ (check_op constrained_class_methods) op_stuff
 
        -- Check that if the class has generic methods, then the
        -- class has only one parameter.  We can't do generic
@@ -1076,16 +1100,17 @@ checkValidClass cls
        ; checkTc (unary || no_generics) (genericMultiParamErr cls)
        }
   where
-    (tyvars, theta, _, op_stuff) = classBigSig cls
+    (tyvars, fundeps, theta, _, _, op_stuff) = classExtraBigSig cls
     unary      = isSingleton tyvars
     no_generics = null [() | (_, GenDefMeth) <- op_stuff]
 
-    check_op gla_exts (sel_id, dm) 
+    check_op constrained_class_methods (sel_id, dm) 
       = addErrCtxt (classOpCtxt sel_id tau) $ do
        { checkValidTheta SigmaCtxt (tail theta)
                -- The 'tail' removes the initial (C a) from the
                -- class itself, leaving just the method type
 
+       ; traceTc (text "class op type" <+> ppr op_ty <+> ppr tau)
        ; checkValidType (FunSigCtxt op_name) tau
 
                -- Check that the type mentions at least one of
@@ -1108,11 +1133,11 @@ checkValidClass cls
          op_ty   = idType sel_id
          (_,theta1,tau1) = tcSplitSigmaTy op_ty
          (_,theta2,tau2)  = tcSplitSigmaTy tau1
-         (theta,tau) | gla_exts  = (theta1 ++ theta2, tau2)
-                     | otherwise = (theta1,           mkPhiTy (tail theta1) tau1)
+         (theta,tau) | constrained_class_methods = (theta1 ++ theta2, tau2)
+                     | otherwise = (theta1, mkPhiTy (tail theta1) tau1)
                -- Ugh!  The function might have a type like
                --      op :: forall a. C a => forall b. (Eq b, Eq a) => tau2
-               -- With -fglasgow-exts, we want to allow this, even though the inner 
+               -- With -XConstrainedClassMethods, we want to allow this, even though the inner 
                -- forall has an (Eq a) constraint.  Whereas in general, each constraint 
                -- in the context of a for-all must mention at least one quantified
                -- type variable.  What a mess!
@@ -1137,7 +1162,11 @@ nullaryClassErr cls
 
 classArityErr cls
   = vcat [ptext SLIT("Too many parameters for class") <+> quotes (ppr cls),
-         parens (ptext SLIT("Use -fglasgow-exts to allow multi-parameter classes"))]
+         parens (ptext SLIT("Use -XMultiParamTypeClasses to allow multi-parameter classes"))]
+
+classFunDepsErr cls
+  = vcat [ptext SLIT("Fundeps in class") <+> quotes (ppr cls),
+         parens (ptext SLIT("Use -XFunctionalDependencies to allow fundeps"))]
 
 noClassTyVarErr clas op
   = sep [ptext SLIT("The class method") <+> quotes (ppr op),
@@ -1181,7 +1210,12 @@ badDataConTyCon data_con
 
 badGadtDecl tc_name
   = vcat [ ptext SLIT("Illegal generalised algebraic data declaration for") <+> quotes (ppr tc_name)
-        , nest 2 (parens $ ptext SLIT("Use -X=GADT to allow GADTs")) ]
+        , nest 2 (parens $ ptext SLIT("Use -XGADTs to allow GADTs")) ]
+
+badExistential con_name
+  = hang (ptext SLIT("Data constructor") <+> quotes (ppr con_name) <+>
+               ptext SLIT("has existential type variables, or a context, or both"))
+       2 (parens $ ptext SLIT("Use -XExistentialQuantification or -XGADTs to allow this"))
 
 badStupidTheta tc_name
   = ptext SLIT("A data type declared in GADT style cannot have a context:") <+> quotes (ppr tc_name)
@@ -1209,12 +1243,12 @@ newtypeFieldErr con_name n_flds
 badSigTyDecl tc_name
   = vcat [ ptext SLIT("Illegal kind signature") <+>
           quotes (ppr tc_name)
-        , nest 2 (parens $ ptext SLIT("Use -fglasgow-exts to allow kind signatures")) ]
+        , nest 2 (parens $ ptext SLIT("Use -XKindSignatures to allow kind signatures")) ]
 
 badFamInstDecl tc_name
   = vcat [ ptext SLIT("Illegal family instance for") <+>
           quotes (ppr tc_name)
-        , nest 2 (parens $ ptext SLIT("Use -X=TypeFamilies to allow indexed type families")) ]
+        , nest 2 (parens $ ptext SLIT("Use -XTypeFamilies to allow indexed type families")) ]
 
 badGadtIdxTyDecl tc_name
   = vcat [ ptext SLIT("Illegal generalised algebraic data declaration for") <+>
@@ -1225,9 +1259,13 @@ tooManyParmsErr tc_name
   = ptext SLIT("Family instance has too many parameters:") <+> 
     quotes (ppr tc_name)
 
-tooFewParmsErr tc_name
-  = ptext SLIT("Family instance has too few parameters:") <+> 
-    quotes (ppr tc_name)
+tooFewParmsErr arity
+  = ptext SLIT("Family instance has too few parameters; expected") <+> 
+    ppr arity
+
+wrongNumberOfParmsErr exp_arity
+  = ptext SLIT("Number of parameters must match family declaration; expected")
+    <+> ppr exp_arity
 
 badBootFamInstDeclErr = 
   ptext SLIT("Illegal family instance in hs-boot file")
@@ -1240,15 +1278,6 @@ wrongKindOfFamily family =
                 | isAlgTyCon family = ptext SLIT("data type")
                 | otherwise = pprPanic "wrongKindOfFamily" (ppr family)
 
-polyTyErr ty 
-  = hang (ptext SLIT("Illegal polymorphic type in type instance") <> colon) 4 $
-      ppr ty
-
-tyFamAppInIndexErr ty
-  = hang (ptext SLIT("Illegal type family application in type instance") <> 
-         colon) 4 $
-      ppr ty
-
 emptyConDeclsErr tycon
   = sep [quotes (ppr tycon) <+> ptext SLIT("has no constructors"),
         nest 2 $ ptext SLIT("(-XEmptyDataDecls permits this)")]