fix haddock submodule pointer
[ghc-hetmet.git] / compiler / typecheck / TcType.lhs
index 2d45334..a825d23 100644 (file)
@@ -19,19 +19,17 @@ module TcType (
   --------------------------------
   -- Types 
   TcType, TcSigmaType, TcRhoType, TcTauType, TcPredType, TcThetaType, 
-  TcTyVar, TcTyVarSet, TcKind, 
-
-  BoxyTyVar, BoxySigmaType, BoxyRhoType, BoxyThetaType, BoxyType,
+  TcCoercion, TcTyVar, TcTyVarSet, TcKind, TcCoVar,
 
   --------------------------------
   -- MetaDetails
   UserTypeCtxt(..), pprUserTypeCtxt,
-  TcTyVarDetails(..), BoxInfo(..), pprTcTyVarDetails,
-  MetaDetails(Flexi, Indirect), SkolemInfo(..), pprSkolTvBinding, pprSkolInfo,
-  isImmutableTyVar, isSkolemTyVar, isMetaTyVar, isBoxyTyVar, 
-  isSigTyVar, isExistentialTyVar,  isTyConableTyVar,
+  TcTyVarDetails(..), pprTcTyVarDetails, vanillaSkolemTv, superSkolemTv,
+  MetaDetails(Flexi, Indirect), MetaInfo(..), 
+  isImmutableTyVar, isSkolemTyVar, isMetaTyVar,  isMetaTyVarTy,
+  isSigTyVar, isOverlappableTyVar,  isTyConableTyVar,
   metaTvRef, 
-  isFlexi, isIndirect, isRuntimeUnk, isUnk,
+  isFlexi, isIndirect, isRuntimeUnkSkol,
 
   --------------------------------
   -- Builders
@@ -47,34 +45,37 @@ module TcType (
   tcSplitAppTy_maybe, tcSplitAppTy, tcSplitAppTys, repSplitAppTy_maybe,
   tcInstHeadTyNotSynonym, tcInstHeadTyAppAllTyVars,
   tcGetTyVar_maybe, tcGetTyVar,
-  tcSplitSigmaTy, tcMultiSplitSigmaTy, 
+  tcSplitSigmaTy, tcDeepSplitSigmaTy_maybe, 
 
   ---------------------------------
   -- Predicates. 
   -- Again, newtypes are opaque
-  tcEqType, tcEqTypes, tcEqPred, tcCmpType, tcCmpTypes, tcCmpPred, tcEqTypeX,
+  eqType, eqTypes, eqPred, cmpType, cmpTypes, cmpPred, eqTypeX,
   eqKind, 
-  isSigmaTy, isOverloadedTy, isRigidTy, isBoxyTy,
+  isSigmaTy, isOverloadedTy,
   isDoubleTy, isFloatTy, isIntTy, isWordTy, isStringTy,
   isIntegerTy, isBoolTy, isUnitTy, isCharTy,
   isTauTy, isTauTyCon, tcIsTyVarTy, tcIsForAllTy, 
-  isOpenSynTyConApp,
+  isSynFamilyTyConApp,
 
   ---------------------------------
   -- Misc type manipulators
   deNoteType,
-  tyClsNamesOfType, tyClsNamesOfDFunHead, 
+  orphNamesOfType, orphNamesOfDFunHead, orphNamesOfCo,
   getDFunTyKey,
 
   ---------------------------------
   -- Predicate types  
-  getClassPredTys_maybe, getClassPredTys, 
-  isClassPred, isTyVarClassPred, isEqPred, 
-  mkDictTy, tcSplitPredTy_maybe, 
-  isPredTy, isDictTy, isDictLikeTy,
-  tcSplitDFunTy, tcSplitDFunHead, predTyUnique, 
-  mkClassPred, isInheritablePred, isIPPred, 
-  isRefineableTy, isRefineablePred,
+  mkMinimalBySCs, transSuperClasses, immSuperClasses,
+
+  -- * Tidying type related things up for printing
+  tidyType,      tidyTypes,
+  tidyOpenType,  tidyOpenTypes,
+  tidyTyVarBndr, tidyFreeTyVars,
+  tidyOpenTyVar, tidyOpenTyVars,
+  tidyTopType,   tidyPred,
+  tidyKind, 
+  tidyCo, tidyCos,
 
   ---------------------------------
   -- Foreign import and export
@@ -84,60 +85,68 @@ module TcType (
   isFFIExternalTy,     -- :: Type -> Bool
   isFFIDynArgumentTy,  -- :: Type -> Bool
   isFFIDynResultTy,    -- :: Type -> Bool
+  isFFIPrimArgumentTy, -- :: DynFlags -> Type -> Bool
+  isFFIPrimResultTy,   -- :: DynFlags -> Type -> Bool
   isFFILabelTy,        -- :: Type -> Bool
   isFFIDotnetTy,       -- :: DynFlags -> Type -> Bool
   isFFIDotnetObjTy,    -- :: Type -> Bool
   isFFITy,            -- :: Type -> Bool
   isFunPtrTy,          -- :: Type -> Bool
   tcSplitIOType_maybe, -- :: Type -> Maybe Type  
-  toDNType,            -- :: Type -> DNType
 
   --------------------------------
-  -- Rexported from Type
-  Kind,        -- Stuff to do with kinds is insensitive to pre/post Tc
+  -- Rexported from Kind
+  Kind, typeKind,
   unliftedTypeKind, liftedTypeKind, argTypeKind,
   openTypeKind, mkArrowKind, mkArrowKinds, 
   isLiftedTypeKind, isUnliftedTypeKind, isSubOpenTypeKind, 
   isSubArgTypeKind, isSubKind, splitKindFunTys, defaultKind,
   kindVarRef, mkKindVar,  
 
-  Type, PredType(..), ThetaType, 
+  --------------------------------
+  -- Rexported from Type
+  Type, Pred(..), PredType, ThetaType,
   mkForAllTy, mkForAllTys, 
   mkFunTy, mkFunTys, zipFunTys, 
   mkTyConApp, mkAppTy, mkAppTys, applyTy, applyTys,
   mkTyVarTy, mkTyVarTys, mkTyConTy, mkPredTy, mkPredTys, 
 
+  getClassPredTys_maybe, getClassPredTys, 
+  isClassPred, isTyVarClassPred, isEqPred, 
+  mkClassPred, mkIPPred, splitPredTy_maybe, 
+  mkDictTy, isPredTy, isDictTy, isDictLikeTy,
+  tcSplitDFunTy, tcSplitDFunHead, 
+  isIPPred, mkEqPred,
+
   -- Type substitutions
   TvSubst(..),         -- Representation visible to a few friends
-  TvSubstEnv, emptyTvSubst, substEqSpec,
-  mkOpenTvSubst, zipOpenTvSubst, zipTopTvSubst, mkTopTvSubst, notElemTvSubst,
-  getTvSubstEnv, setTvSubstEnv, getTvInScope, extendTvInScope, lookupTyVar,
-  extendTvSubst, extendTvSubstList, isInScope, mkTvSubst, zipTyEnv,
-  substTy, substTys, substTyWith, substTheta, substTyVar, substTyVars, substTyVarBndr,
+  TvSubstEnv, emptyTvSubst, 
+  mkOpenTvSubst, zipOpenTvSubst, zipTopTvSubst, 
+  mkTopTvSubst, notElemTvSubst, unionTvSubst,
+  getTvSubstEnv, setTvSubstEnv, getTvInScope, extendTvInScope, 
+  Type.lookupTyVar, Type.extendTvSubst, Type.substTyVarBndr,
+  extendTvSubstList, isInScope, mkTvSubst, zipTyEnv,
+  Type.substTy, substTys, substTyWith, substTheta, substTyVar, substTyVars, 
 
   isUnLiftedType,      -- Source types are always lifted
   isUnboxedTupleType,  -- Ditto
   isPrimitiveType, 
 
-  tidyTopType, tidyType, tidyPred, tidyTypes, tidyFreeTyVars, tidyOpenType, tidyOpenTypes,
-  tidyTyVarBndr, tidyOpenTyVar, tidyOpenTyVars, tidySkolemTyVar,
-  typeKind, tidyKind,
-
   tyVarsOfType, tyVarsOfTypes, tyVarsOfPred, tyVarsOfTheta,
   tcTyVarsOfType, tcTyVarsOfTypes, tcTyVarsOfPred, exactTyVarsOfType,
   exactTyVarsOfTypes, 
 
   pprKind, pprParendKind,
   pprType, pprParendType, pprTypeApp, pprTyThingCategory,
-  pprPred, pprTheta, pprThetaArrow, pprClassPred
+  pprPred, pprTheta, pprThetaArrow, pprThetaArrowTy, pprClassPred
 
   ) where
 
 #include "HsVersions.h"
 
 -- friends:
+import Kind
 import TypeRep
-import DataCon
 import Class
 import Var
 import ForeignCall
@@ -148,10 +157,9 @@ import TyCon
 
 -- others:
 import DynFlags
-import Name
+import Name hiding (varName)
 import NameSet
 import VarEnv
-import OccName
 import PrelNames
 import TysWiredIn
 import BasicTypes
@@ -161,7 +169,7 @@ import ListSetOps
 import Outputable
 import FastString
 
-import Data.List
+import Data.List( mapAccumL )
 import Data.IORef
 \end{code}
 
@@ -202,12 +210,15 @@ tau ::= tyvar
 
 \begin{code}
 type TcTyVar = TyVar   -- Used only during type inference
+type TcCoVar = CoVar   -- Used only during type inference; mutable
 type TcType = Type     -- A TcType can have mutable type variables
        -- Invariant on ForAllTy in TcTypes:
        --      forall a. T
        -- a cannot occur inside a MutTyVar in T; that is,
        -- T is "flattened" before quantifying over a
 
+type TcCoercion = Coercion  -- A TcCoercion can contain TcTypes.
+
 -- These types do not have boxy type variables in them
 type TcPredType     = PredType
 type TcThetaType    = ThetaType
@@ -216,13 +227,6 @@ type TcRhoType      = TcType
 type TcTauType      = TcType
 type TcKind         = Kind
 type TcTyVarSet     = TyVarSet
-
--- These types may have boxy type variables in them
-type BoxyTyVar     = TcTyVar
-type BoxyRhoType    = TcType   
-type BoxyThetaType  = TcThetaType      
-type BoxySigmaType  = TcType           
-type BoxyType       = TcType           
 \end{code}
 
 
@@ -261,7 +265,7 @@ the same type variable in both type signatures.  But that takes explanation.
 
 The alternative (currently implemented) is to have a special kind of skolem
 constant, SigTv, which can unify with other SigTvs.  These are *not* treated
-as righd for the purposes of GADTs.  And they are used *only* for pattern 
+as rigid for the purposes of GADTs.  And they are used *only* for pattern
 bindings and mutually recursive function bindings.  See the function
 TcBinds.tcInstSig, and its use_skols parameter.
 
@@ -269,74 +273,59 @@ TcBinds.tcInstSig, and its use_skols parameter.
 \begin{code}
 -- A TyVarDetails is inside a TyVar
 data TcTyVarDetails
-  = SkolemTv SkolemInfo                        -- A skolem constant
+  = SkolemTv      -- A skolem
+       Bool       -- True <=> this skolem type variable can be overlapped
+                  --          when looking up instances
+                  -- See Note [Binding when looking up instances] in InstEnv
+
+  | RuntimeUnk    -- Stands for an as-yet-unknown type in the GHCi
+                  -- interactive context
+
+  | FlatSkol TcType
+           -- The "skolem" obtained by flattening during
+          -- constraint simplification
+    
+           -- In comments we will use the notation alpha[flat = ty]
+           -- to represent a flattening skolem variable alpha
+           -- identified with type ty.
+          
+  | MetaTv MetaInfo (IORef MetaDetails)
+
+vanillaSkolemTv, superSkolemTv :: TcTyVarDetails
+-- See Note [Binding when looking up instances] in InstEnv
+vanillaSkolemTv = SkolemTv False  -- Might be instantiated
+superSkolemTv   = SkolemTv True   -- Treat this as a completely distinct type
 
-  | MetaTv BoxInfo (IORef MetaDetails)
-
-data BoxInfo 
-   = BoxTv     -- The contents is a (non-boxy) sigma-type
-               -- That is, this MetaTv is a "box"
+data MetaDetails
+  = Flexi  -- Flexi type variables unify to become Indirects  
+  | Indirect TcType
 
-   | TauTv     -- The contents is a (non-boxy) tau-type
-               -- That is, this MetaTv is an ordinary unification variable
+instance Outputable MetaDetails where
+  ppr Flexi         = ptext (sLit "Flexi")
+  ppr (Indirect ty) = ptext (sLit "Indirect") <+> ppr ty
 
-   | SigTv SkolemInfo  -- A variant of TauTv, except that it should not be
-                       -- unified with a type, only with a type variable
-                       -- SigTvs are only distinguished to improve error messages
-                       --      see Note [Signature skolems]        
-                       --      The MetaDetails, if filled in, will 
-                       --      always be another SigTv or a SkolemTv
+data MetaInfo
+   = TauTv        -- This MetaTv is an ordinary unification variable
+                  -- A TauTv is always filled in with a tau-type, which
+                  -- never contains any ForAlls 
 
--- INVARIANTS:
---     A TauTv is always filled in with a tau-type, which
---     never contains any BoxTvs, nor any ForAlls 
---
---     However, a BoxTv can contain a type that contains further BoxTvs
---     Notably, when typechecking an explicit list, say [e1,e2], with
---     expected type being a box b1, we fill in b1 with (List b2), where
---     b2 is another (currently empty) box.
+   | SigTv        -- A variant of TauTv, except that it should not be
+                  -- unified with a type, only with a type variable
+                  -- SigTvs are only distinguished to improve error messages
+                  --      see Note [Signature skolems]        
+                  --      The MetaDetails, if filled in, will 
+                  --      always be another SigTv or a SkolemTv
 
-data MetaDetails
-  = Flexi              -- Flexi type variables unify to become 
-                       -- Indirects.  
-
-  | Indirect TcType    -- INVARIANT:
-                       --   For a BoxTv, this type must be non-boxy
-                       --   For a TauTv, this type must be a tau-type
-
--- Generally speaking, SkolemInfo should not contain location info
--- that is contained in the Name of the tyvar with this SkolemInfo
-data SkolemInfo
-  = SigSkol UserTypeCtxt       -- A skolem that is created by instantiating
-                               -- a programmer-supplied type signature
-                               -- Location of the binding site is on the TyVar
-
-       -- The rest are for non-scoped skolems
-  | ClsSkol Class      -- Bound at a class decl
-  | InstSkol           -- Bound at an instance decl
-  | FamInstSkol        -- Bound at a family instance decl
-  | PatSkol DataCon    -- An existential type variable bound by a pattern for
-                       -- a data constructor with an existential type. E.g.
-                       --      data T = forall a. Eq a => MkT a
-                       --      f (MkT x) = ...
-                       -- The pattern MkT x will allocate an existential type
-                       -- variable for 'a'.  
-  | ArrowSkol          -- An arrow form (see TcArrows)
-
-  | RuleSkol RuleName  -- The LHS of a RULE
-  | GenSkol [TcTyVar]  -- Bound when doing a subsumption check for 
-           TcType      --      (forall tvs. ty)
-
-  | RuntimeUnkSkol      -- a type variable used to represent an unknown
-                        -- runtime type (used in the GHCi debugger)
-
-  | UnkSkol            -- Unhelpful info (until I improve it)
+   | TcsTv        -- A MetaTv allocated by the constraint solver
+                  -- Its particular property is that it is always "touchable"
+                  -- Nevertheless, the constraint solver has to try to guess
+                  -- what type to instantiate it to
 
 -------------------------------------
--- UserTypeCtxt describes the places where a 
--- programmer-written type signature can occur
--- Like SkolemInfo, no location info
-data UserTypeCtxt 
+-- UserTypeCtxt describes the origin of the polymorphic type
+-- in the places where we need to an expression has that type
+
+data UserTypeCtxt
   = FunSigCtxt Name    -- Function type signature
                        -- Also used for types in SPECIALISE pragmas
   | ExprSigCtxt                -- Expression type signature
@@ -353,6 +342,11 @@ data UserTypeCtxt
   | ForSigCtxt Name    -- Foreign inport or export signature
   | DefaultDeclCtxt    -- Types in a default declaration
   | SpecInstCtxt       -- SPECIALISE instance pragma
+  | ThBrackCtxt                -- Template Haskell type brackets [t| ... |]
+
+  | GenSigCtxt          -- Higher-rank or impredicative situations
+                        -- e.g. (f e) where f has a higher-rank type
+                        -- We might want to elaborate this
 
 -- Notes re TySynCtxt
 -- We allow type synonyms that aren't types; e.g.  type List = []
@@ -399,10 +393,12 @@ kind_var_occ = mkOccName tvName "k"
 \begin{code}
 pprTcTyVarDetails :: TcTyVarDetails -> SDoc
 -- For debugging
-pprTcTyVarDetails (SkolemTv _)         = ptext (sLit "sk")
-pprTcTyVarDetails (MetaTv BoxTv _)     = ptext (sLit "box")
-pprTcTyVarDetails (MetaTv TauTv _)     = ptext (sLit "tau")
-pprTcTyVarDetails (MetaTv (SigTv _) _) = ptext (sLit "sig")
+pprTcTyVarDetails (SkolemTv {})     = ptext (sLit "sk")
+pprTcTyVarDetails (RuntimeUnk {})  = ptext (sLit "rt")
+pprTcTyVarDetails (FlatSkol {})    = ptext (sLit "fsk")
+pprTcTyVarDetails (MetaTv TauTv _) = ptext (sLit "tau")
+pprTcTyVarDetails (MetaTv TcsTv _) = ptext (sLit "tcs")
+pprTcTyVarDetails (MetaTv SigTv _) = ptext (sLit "sig")
 
 pprUserTypeCtxt :: UserTypeCtxt -> SDoc
 pprUserTypeCtxt (FunSigCtxt n)  = ptext (sLit "the type signature for") <+> quotes (ppr n)
@@ -410,76 +406,158 @@ pprUserTypeCtxt ExprSigCtxt     = ptext (sLit "an expression type signature")
 pprUserTypeCtxt (ConArgCtxt c)  = ptext (sLit "the type of the constructor") <+> quotes (ppr c)
 pprUserTypeCtxt (TySynCtxt c)   = ptext (sLit "the RHS of the type synonym") <+> quotes (ppr c)
 pprUserTypeCtxt GenPatCtxt      = ptext (sLit "the type pattern of a generic definition")
+pprUserTypeCtxt ThBrackCtxt     = ptext (sLit "a Template Haskell quotation [t|...|]")
 pprUserTypeCtxt LamPatSigCtxt   = ptext (sLit "a pattern type signature")
 pprUserTypeCtxt BindPatSigCtxt  = ptext (sLit "a pattern type signature")
 pprUserTypeCtxt ResSigCtxt      = ptext (sLit "a result type signature")
 pprUserTypeCtxt (ForSigCtxt n)  = ptext (sLit "the foreign declaration for") <+> quotes (ppr n)
 pprUserTypeCtxt DefaultDeclCtxt = ptext (sLit "a type in a `default' declaration")
 pprUserTypeCtxt SpecInstCtxt    = ptext (sLit "a SPECIALISE instance pragma")
+pprUserTypeCtxt GenSigCtxt      = ptext (sLit "a type expected by the context")
+\end{code}
+
+
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+\subsection{TidyType}
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
+
+\begin{code}
+-- | This tidies up a type for printing in an error message, or in
+-- an interface file.
+-- 
+-- It doesn't change the uniques at all, just the print names.
+tidyTyVarBndr :: TidyEnv -> TyVar -> (TidyEnv, TyVar)
+tidyTyVarBndr (tidy_env, subst) tyvar
+  = case tidyOccName tidy_env occ1 of
+      (tidy', occ') -> ((tidy', subst'), tyvar')
+       where
+          subst' = extendVarEnv subst tyvar tyvar'
+          tyvar' = setTyVarName tyvar name'
+          name'  = tidyNameOcc name occ'
+  where
+    name = tyVarName tyvar
+    occ  = getOccName name
+    -- System Names are for unification variables;
+    -- when we tidy them we give them a trailing "0" (or 1 etc)
+    -- so that they don't take precedence for the un-modified name
+    occ1 | isSystemName name = mkTyVarOcc (occNameString occ ++ "0")
+         | otherwise         = occ
 
 
---------------------------------
-tidySkolemTyVar :: TidyEnv -> TcTyVar -> (TidyEnv, TcTyVar)
--- Tidy the type inside a GenSkol, preparatory to printing it
-tidySkolemTyVar env tv
-  = ASSERT( isTcTyVar tv && (isSkolemTyVar tv || isSigTyVar tv ) )
-    (env1, mkTcTyVar (tyVarName tv) (tyVarKind tv) info1)
+---------------
+tidyFreeTyVars :: TidyEnv -> TyVarSet -> TidyEnv
+-- ^ Add the free 'TyVar's to the env in tidy form,
+-- so that we can tidy the type they are free in
+tidyFreeTyVars env tyvars = fst (tidyOpenTyVars env (varSetElems tyvars))
+
+---------------
+tidyOpenTyVars :: TidyEnv -> [TyVar] -> (TidyEnv, [TyVar])
+tidyOpenTyVars env tyvars = mapAccumL tidyOpenTyVar env tyvars
+
+---------------
+tidyOpenTyVar :: TidyEnv -> TyVar -> (TidyEnv, TyVar)
+-- ^ Treat a new 'TyVar' as a binder, and give it a fresh tidy name
+-- using the environment if one has not already been allocated. See
+-- also 'tidyTyVarBndr'
+tidyOpenTyVar env@(_, subst) tyvar
+  = case lookupVarEnv subst tyvar of
+       Just tyvar' -> (env, tyvar')            -- Already substituted
+       Nothing     -> tidyTyVarBndr env tyvar  -- Treat it as a binder
+
+---------------
+tidyType :: TidyEnv -> Type -> Type
+tidyType env@(_, subst) ty
+  = go ty
   where
-    (env1, info1) = case tcTyVarDetails tv of
-                       SkolemTv info -> (env1, SkolemTv info')
-                               where
-                                 (env1, info') = tidy_skol_info env info
-                       MetaTv (SigTv info) box -> (env1, MetaTv (SigTv info') box)
-                               where
-                                 (env1, info') = tidy_skol_info env info
-                       info -> (env, info)
-
-    tidy_skol_info env (GenSkol tvs ty) = (env2, GenSkol tvs1 ty1)
-                           where
-                             (env1, tvs1) = tidyOpenTyVars env tvs
-                             (env2, ty1)  = tidyOpenType env1 ty
-    tidy_skol_info env info = (env, info)
-                    
-pprSkolTvBinding :: TcTyVar -> SDoc
--- Print info about the binding of a skolem tyvar, 
--- or nothing if we don't have anything useful to say
-pprSkolTvBinding tv
-  = ASSERT ( isTcTyVar tv )
-    quotes (ppr tv) <+> ppr_details (tcTyVarDetails tv)
+    go (TyVarTy tv)        = case lookupVarEnv subst tv of
+                               Nothing  -> expand tv
+                               Just tv' -> expand tv'
+    go (TyConApp tycon tys) = let args = map go tys
+                             in args `seqList` TyConApp tycon args
+    go (PredTy sty)        = PredTy (tidyPred env sty)
+    go (AppTy fun arg)     = (AppTy $! (go fun)) $! (go arg)
+    go (FunTy fun arg)     = (FunTy $! (go fun)) $! (go arg)
+    go (ForAllTy tv ty)            = ForAllTy tvp $! (tidyType envp ty)
+                             where
+                               (envp, tvp) = tidyTyVarBndr env tv
+
+    -- Expand FlatSkols, the skolems introduced by flattening process
+    -- We don't want to show them in type error messages
+    expand tv | isTcTyVar tv
+              , FlatSkol ty <- tcTyVarDetails tv
+              = go ty
+              | otherwise
+              = TyVarTy tv
+
+---------------
+tidyTypes :: TidyEnv -> [Type] -> [Type]
+tidyTypes env tys = map (tidyType env) tys
+
+---------------
+tidyPred :: TidyEnv -> PredType -> PredType
+tidyPred env (IParam n ty)     = IParam n (tidyType env ty)
+tidyPred env (ClassP clas tys) = ClassP clas (tidyTypes env tys)
+tidyPred env (EqPred ty1 ty2)  = EqPred (tidyType env ty1) (tidyType env ty2)
+
+---------------
+-- | Grabs the free type variables, tidies them
+-- and then uses 'tidyType' to work over the type itself
+tidyOpenType :: TidyEnv -> Type -> (TidyEnv, Type)
+tidyOpenType env ty
+  = (env', tidyType env' ty)
   where
-    ppr_details (MetaTv TauTv _)       = ptext (sLit "is a meta type variable")
-    ppr_details (MetaTv BoxTv _)       = ptext (sLit "is a boxy type variable")
-    ppr_details (MetaTv (SigTv info) _) = ppr_skol info
-    ppr_details (SkolemTv info)                = ppr_skol info
-
-    ppr_skol UnkSkol       = ptext (sLit "is an unknown type variable")        -- Unhelpful
-    ppr_skol RuntimeUnkSkol = ptext (sLit "is an unknown runtime type")
-    ppr_skol info           = sep [ptext (sLit "is a rigid type variable bound by"),
-                                  sep [pprSkolInfo info, 
-                                        nest 2 (ptext (sLit "at") <+> ppr (getSrcLoc tv))]]
-pprSkolInfo :: SkolemInfo -> SDoc
-pprSkolInfo (SigSkol ctxt)   = pprUserTypeCtxt ctxt
-pprSkolInfo (ClsSkol cls)    = ptext (sLit "the class declaration for") <+> quotes (ppr cls)
-pprSkolInfo InstSkol         = ptext (sLit "the instance declaration")
-pprSkolInfo FamInstSkol      = ptext (sLit "the family instance declaration")
-pprSkolInfo (RuleSkol name)  = ptext (sLit "the RULE") <+> doubleQuotes (ftext name)
-pprSkolInfo ArrowSkol        = ptext (sLit "the arrow form")
-pprSkolInfo (PatSkol dc)     = sep [ptext (sLit "the constructor") <+> quotes (ppr dc)]
-pprSkolInfo (GenSkol tvs ty) = sep [ptext (sLit "the polymorphic type"), 
-                                   nest 2 (quotes (ppr (mkForAllTys tvs ty)))]
-
--- UnkSkol
--- For type variables the others are dealt with by pprSkolTvBinding.  
--- For Insts, these cases should not happen
-pprSkolInfo UnkSkol = panic "UnkSkol"
-pprSkolInfo RuntimeUnkSkol = panic "RuntimeUnkSkol"
+    env' = tidyFreeTyVars env (tyVarsOfType ty)
 
-instance Outputable MetaDetails where
-  ppr Flexi         = ptext (sLit "Flexi")
-  ppr (Indirect ty) = ptext (sLit "Indirect") <+> ppr ty
+---------------
+tidyOpenTypes :: TidyEnv -> [Type] -> (TidyEnv, [Type])
+tidyOpenTypes env tys = mapAccumL tidyOpenType env tys
+
+---------------
+-- | Calls 'tidyType' on a top-level type (i.e. with an empty tidying environment)
+tidyTopType :: Type -> Type
+tidyTopType ty = tidyType emptyTidyEnv ty
+
+---------------
+tidyKind :: TidyEnv -> Kind -> (TidyEnv, Kind)
+tidyKind env k = tidyOpenType env k
 \end{code}
 
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+                            Tidying coercions
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
+
+\begin{code}
+
+tidyCo :: TidyEnv -> Coercion -> Coercion
+tidyCo env@(_, subst) co
+  = go co
+  where
+    go (Refl ty)             = Refl (tidyType env ty)
+    go (TyConAppCo tc cos)   = let args = map go cos
+                               in args `seqList` TyConAppCo tc args
+    go (AppCo co1 co2)       = (AppCo $! go co1) $! go co2
+    go (ForAllCo tv co)      = ForAllCo tvp $! (tidyCo envp co)
+                               where
+                                 (envp, tvp) = tidyTyVarBndr env tv
+    go (CoVarCo cv)          = case lookupVarEnv subst cv of
+                                 Nothing  -> CoVarCo cv
+                                 Just cv' -> CoVarCo cv'
+    go (AxiomInstCo con cos) = let args = tidyCos env cos
+                               in  args `seqList` AxiomInstCo con args
+    go (UnsafeCo ty1 ty2)    = (UnsafeCo $! tidyType env ty1) $! tidyType env ty2
+    go (SymCo co)            = SymCo $! go co
+    go (TransCo co1 co2)     = (TransCo $! go co1) $! go co2
+    go (NthCo d co)          = NthCo d $! go co
+    go (InstCo co ty)        = (InstCo $! go co) $! tidyType env ty
+
+tidyCos :: TidyEnv -> [Coercion] -> [Coercion]
+tidyCos env = map (tidyCo env)
+
+\end{code}
 
 %************************************************************************
 %*                                                                     *
@@ -494,8 +572,8 @@ isImmutableTyVar tv
   | isTcTyVar tv = isSkolemTyVar tv
   | otherwise    = True
 
-isTyConableTyVar, isSkolemTyVar, isExistentialTyVar, 
-  isBoxyTyVar, isMetaTyVar :: TcTyVar -> Bool 
+isTyConableTyVar, isSkolemTyVar, isOverlappableTyVar,
+  isMetaTyVar :: TcTyVar -> Bool 
 
 isTyConableTyVar tv    
        -- True of a meta-type variable that can be filled in 
@@ -503,22 +581,22 @@ isTyConableTyVar tv
        -- not a SigTv
   = ASSERT( isTcTyVar tv) 
     case tcTyVarDetails tv of
-       MetaTv BoxTv      _ -> True
-       MetaTv TauTv      _ -> True
-       MetaTv (SigTv {}) _ -> False
-       SkolemTv {}         -> False
+       MetaTv SigTv _ -> False
+       _              -> True
        
 isSkolemTyVar tv 
   = ASSERT2( isTcTyVar tv, ppr tv )
     case tcTyVarDetails tv of
-       SkolemTv _         -> True
-       MetaTv _ _         -> False
+        SkolemTv {}   -> True
+        FlatSkol {}   -> True
+        RuntimeUnk {} -> True
+        MetaTv {}     -> False
 
-isExistentialTyVar tv  -- Existential type variable, bound by a pattern
+isOverlappableTyVar tv
   = ASSERT( isTcTyVar tv )
     case tcTyVarDetails tv of
-       SkolemTv (PatSkol {}) -> True
-       _                     -> False
+        SkolemTv overlappable -> overlappable
+        _                     -> False
 
 isMetaTyVar tv 
   = ASSERT2( isTcTyVar tv, ppr tv )
@@ -526,18 +604,16 @@ isMetaTyVar tv
        MetaTv _ _ -> True
        _          -> False
 
-isBoxyTyVar tv 
-  = ASSERT( isTcTyVar tv )
-    case tcTyVarDetails tv of
-       MetaTv BoxTv _ -> True
-       _              -> False
+isMetaTyVarTy :: TcType -> Bool
+isMetaTyVarTy (TyVarTy tv) = isMetaTyVar tv
+isMetaTyVarTy _            = False
 
 isSigTyVar :: Var -> Bool
 isSigTyVar tv 
   = ASSERT( isTcTyVar tv )
     case tcTyVarDetails tv of
-       MetaTv (SigTv _) _ -> True
-       _                  -> False
+       MetaTv SigTv _ -> True
+       _              -> False
 
 metaTvRef :: TyVar -> IORef MetaDetails
 metaTvRef tv 
@@ -553,15 +629,11 @@ isFlexi _     = False
 isIndirect (Indirect _) = True
 isIndirect _            = False
 
-isRuntimeUnk :: TyVar -> Bool
-isRuntimeUnk x | isTcTyVar x
-               , SkolemTv RuntimeUnkSkol <- tcTyVarDetails x = True
-               | otherwise = False
-
-isUnk :: TyVar -> Bool
-isUnk x | isTcTyVar x
-        , SkolemTv UnkSkol <- tcTyVarDetails x = True
-        | otherwise = False
+isRuntimeUnkSkol :: TyVar -> Bool
+-- Called only in TcErrors; see Note [Runtime skolems] there
+isRuntimeUnkSkol x
+  | isTcTyVar x, RuntimeUnk <- tcTyVarDetails x = True
+  | otherwise                                   = False
 \end{code}
 
 
@@ -584,15 +656,13 @@ mkPhiTy theta ty = foldr (\p r -> mkFunTy (mkPredTy p) r) ty theta
 \begin{code}
 isTauTy :: Type -> Bool
 isTauTy ty | Just ty' <- tcView ty = isTauTy ty'
-isTauTy (TyVarTy tv)    = ASSERT( not (isTcTyVar tv && isBoxyTyVar tv) )
-                          True
+isTauTy (TyVarTy _)      = True
 isTauTy (TyConApp tc tys) = all isTauTy tys && isTauTyCon tc
 isTauTy (AppTy a b)      = isTauTy a && isTauTy b
 isTauTy (FunTy a b)      = isTauTy a && isTauTy b
 isTauTy (PredTy _)       = True                -- Don't look through source types
 isTauTy _                = False
 
-
 isTauTyCon :: TyCon -> Bool
 -- Returns False for type synonyms whose expansion is a polytype
 isTauTyCon tc 
@@ -600,27 +670,7 @@ isTauTyCon tc
   | otherwise           = True
 
 ---------------
-isBoxyTy :: TcType -> Bool
-isBoxyTy ty = any isBoxyTyVar (varSetElems (tcTyVarsOfType ty))
-
-isRigidTy :: TcType -> Bool
--- A type is rigid if it has no meta type variables in it
-isRigidTy ty = all isImmutableTyVar (varSetElems (tcTyVarsOfType ty))
-
-isRefineableTy :: TcType -> (Bool,Bool)
--- A type should have type refinements applied to it if it has
--- free type variables, and they are all rigid
-isRefineableTy ty = (null tc_tvs,  all isImmutableTyVar tc_tvs)
-                   where
-                     tc_tvs = varSetElems (tcTyVarsOfType ty)
-
-isRefineablePred :: TcPredType -> Bool
-isRefineablePred pred = not (null tc_tvs) && all isImmutableTyVar tc_tvs
-                     where
-                       tc_tvs = varSetElems (tcTyVarsOfPred pred)
-
----------------
-getDFunTyKey :: Type -> OccName        -- Get some string from a type, to be used to 
+getDFunTyKey :: Type -> OccName -- Get some string from a type, to be used to
                                -- construct a dictionary function name
 getDFunTyKey ty | Just ty' <- tcView ty = getDFunTyKey ty'
 getDFunTyKey (TyVarTy tv)    = getOccName tv
@@ -642,7 +692,6 @@ getDFunTyKey ty                  = pprPanic "getDFunTyKey" (pprType ty)
 These tcSplit functions are like their non-Tc analogues, but
        a) they do not look through newtypes
        b) they do not look through PredTys
-       c) [future] they ignore usage-type annotations
 
 However, they are non-monadic and do not follow through mutable type
 variables.  It's up to you to make sure this doesn't matter.
@@ -652,22 +701,19 @@ tcSplitForAllTys :: Type -> ([TyVar], Type)
 tcSplitForAllTys ty = split ty ty []
    where
      split orig_ty ty tvs | Just ty' <- tcView ty = split orig_ty ty' tvs
-     split _ (ForAllTy tv ty) tvs 
-       | not (isCoVar tv) = split ty ty (tv:tvs)
-     split orig_ty _ tvs = (reverse tvs, orig_ty)
+     split _ (ForAllTy tv ty) tvs = split ty ty (tv:tvs)
+     split orig_ty _          tvs = (reverse tvs, orig_ty)
 
 tcIsForAllTy :: Type -> Bool
 tcIsForAllTy ty | Just ty' <- tcView ty = tcIsForAllTy ty'
-tcIsForAllTy (ForAllTy tv _) = not (isCoVar tv)
-tcIsForAllTy _               = False
+tcIsForAllTy (ForAllTy {}) = True
+tcIsForAllTy _             = False
 
 tcSplitPredFunTy_maybe :: Type -> Maybe (PredType, Type)
 -- Split off the first predicate argument from a type
 tcSplitPredFunTy_maybe ty | Just ty' <- tcView ty = tcSplitPredFunTy_maybe ty'
-tcSplitPredFunTy_maybe (ForAllTy tv ty)
-  | isCoVar tv = Just (coVarPred tv, ty)
 tcSplitPredFunTy_maybe (FunTy arg res)
-  | Just p <- tcSplitPredTy_maybe arg = Just (p, res)
+  | Just p <- splitPredTy_maybe arg = Just (p, res)
 tcSplitPredFunTy_maybe _
   = Nothing
 
@@ -686,22 +732,21 @@ tcSplitSigmaTy ty = case tcSplitForAllTys ty of
                                        (theta, tau) -> (tvs, theta, tau)
 
 -----------------------
-tcMultiSplitSigmaTy
-       :: TcSigmaType
-       -> ( [([TyVar], ThetaType)],    -- forall as.C => forall bs.D
-            TcSigmaType)               -- The rest of the type
-
--- We need a loop here because we are now prepared to entertain
--- types like
---     f:: forall a. Eq a => forall b. Baz b => tau
--- We want to instantiate this to
---     f2::tau         {f2 = f1 b (Baz b), f1 = f a (Eq a)}
-
-tcMultiSplitSigmaTy sigma
-  = case (tcSplitSigmaTy sigma) of
-       ([], [], _) -> ([], sigma)
-       (tvs, theta, ty) -> case tcMultiSplitSigmaTy ty of
-                               (pairs, rest) -> ((tvs,theta):pairs, rest)
+tcDeepSplitSigmaTy_maybe
+  :: TcSigmaType -> Maybe ([TcType], [TyVar], ThetaType, TcSigmaType)
+-- Looks for a *non-trivial* quantified type, under zero or more function arrows
+-- By "non-trivial" we mean either tyvars or constraints are non-empty
+
+tcDeepSplitSigmaTy_maybe ty
+  | Just (arg_ty, res_ty)           <- tcSplitFunTy_maybe ty
+  , Just (arg_tys, tvs, theta, rho) <- tcDeepSplitSigmaTy_maybe res_ty
+  = Just (arg_ty:arg_tys, tvs, theta, rho)
+
+  | (tvs, theta, rho) <- tcSplitSigmaTy ty
+  , not (null tvs && null theta)
+  = Just ([], tvs, theta, rho)
+
+  | otherwise = Nothing
 
 -----------------------
 tcTyConAppTyCon :: Type -> TyCon
@@ -803,18 +848,29 @@ tcIsTyVarTy :: Type -> Bool
 tcIsTyVarTy ty = maybeToBool (tcGetTyVar_maybe ty)
 
 -----------------------
-tcSplitDFunTy :: Type -> ([TyVar], [PredType], Class, [Type])
+tcSplitDFunTy :: Type -> ([TyVar], Int, Class, [Type])
 -- Split the type of a dictionary function
+-- We don't use tcSplitSigmaTy,  because a DFun may (with NDP)
+-- have non-Pred arguments, such as
+--     df :: forall m. (forall b. Eq b => Eq (m b)) -> C m
 tcSplitDFunTy ty 
-  = case tcSplitSigmaTy ty   of { (tvs, theta, tau) ->
-    case tcSplitDFunHead tau of { (clas, tys) -> 
-    (tvs, theta, clas, tys) }}
+  = case tcSplitForAllTys ty   of { (tvs, rho)  ->
+    case split_dfun_args 0 rho of { (n_theta, tau) ->
+    case tcSplitDFunHead tau   of { (clas, tys) ->
+    (tvs, n_theta, clas, tys) }}}
+  where
+    -- Count the context of the dfun.  This can be a mix of
+    -- coercion and class constraints; or (in the general NDP case)
+    -- some other function argument
+    split_dfun_args n ty | Just ty' <- tcView ty = split_dfun_args n ty'
+    split_dfun_args n (FunTy _ ty)     = split_dfun_args (n+1) ty
+    split_dfun_args n ty               = (n, ty)
 
 tcSplitDFunHead :: Type -> (Class, [Type])
 tcSplitDFunHead tau  
-  = case tcSplitPredTy_maybe tau of 
+  = case splitPredTy_maybe tau of 
        Just (ClassP clas tys) -> (clas, tys)
-       _ -> panic "tcSplitDFunHead"
+       _ -> pprPanic "tcSplitDFunHead" (ppr tau)
 
 tcInstHeadTyNotSynonym :: Type -> Bool
 -- Used in Haskell-98 mode, for the argument types of an instance head
@@ -829,6 +885,9 @@ tcInstHeadTyAppAllTyVars :: Type -> Bool
 -- Used in Haskell-98 mode, for the argument types of an instance head
 -- These must be a constructor applied to type variable arguments
 tcInstHeadTyAppAllTyVars ty
+  | Just ty' <- tcView ty       -- Look through synonyms
+  = tcInstHeadTyAppAllTyVars ty'
+  | otherwise
   = case ty of
        TyConApp _ tys  -> ok tys
        FunTy arg res   -> ok [arg, res]
@@ -852,114 +911,33 @@ tcInstHeadTyAppAllTyVars ty
 %*                                                                     *
 %************************************************************************
 
-\begin{code}
-tcSplitPredTy_maybe :: Type -> Maybe PredType
-   -- Returns Just for predicates only
-tcSplitPredTy_maybe ty | Just ty' <- tcView ty = tcSplitPredTy_maybe ty'
-tcSplitPredTy_maybe (PredTy p)    = Just p
-tcSplitPredTy_maybe _             = Nothing
-
-predTyUnique :: PredType -> Unique
-predTyUnique (IParam n _)    = getUnique (ipNameName n)
-predTyUnique (ClassP clas _) = getUnique clas
-predTyUnique (EqPred a b)    = pprPanic "predTyUnique" (ppr (EqPred a b))
-\end{code}
-
-
---------------------- Dictionary types ---------------------------------
-
-\begin{code}
-mkClassPred :: Class -> [Type] -> PredType
-mkClassPred clas tys = ClassP clas tys
-
-isClassPred :: PredType -> Bool
-isClassPred (ClassP _ _) = True
-isClassPred _            = False
-
-isTyVarClassPred :: PredType -> Bool
-isTyVarClassPred (ClassP _ tys) = all tcIsTyVarTy tys
-isTyVarClassPred _              = False
-
-getClassPredTys_maybe :: PredType -> Maybe (Class, [Type])
-getClassPredTys_maybe (ClassP clas tys) = Just (clas, tys)
-getClassPredTys_maybe _                 = Nothing
-
-getClassPredTys :: PredType -> (Class, [Type])
-getClassPredTys (ClassP clas tys) = (clas, tys)
-getClassPredTys _ = panic "getClassPredTys"
-
-mkDictTy :: Class -> [Type] -> Type
-mkDictTy clas tys = mkPredTy (ClassP clas tys)
-
-isDictTy :: Type -> Bool
-isDictTy ty | Just ty' <- tcView ty = isDictTy ty'
-isDictTy (PredTy p) = isClassPred p
-isDictTy _          = False
-
-isDictLikeTy :: Type -> Bool
--- Note [Dictionary-like types]
-isDictLikeTy ty | Just ty' <- tcView ty = isDictTy ty'
-isDictLikeTy (PredTy p) = isClassPred p
-isDictLikeTy (TyConApp tc tys) 
-  | isTupleTyCon tc     = all isDictLikeTy tys
-isDictLikeTy _          = False
-\end{code}
-
-Note [Dictionary-like types]
-~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
-Being "dictionary-like" means either a dictionary type or a tuple thereof.
-In GHC 6.10 we build implication constraints which construct such tuples,
-and if we land up with a binding
-    t :: (C [a], Eq [a])
-    t = blah
-then we want to treat t as cheap under "-fdicts-cheap" for example.
-(Implication constraints are normally inlined, but sadly not if the
-occurrence is itself inside an INLINE function!  Until we revise the 
-handling of implication constraints, that is.)  This turned out to
-be important in getting good arities in DPH code.  Example:
-
-    class C a
-    class D a where { foo :: a -> a }
-    instance C a => D (Maybe a) where { foo x = x }
-
-    bar :: (C a, C b) => a -> b -> (Maybe a, Maybe b)
-    {-# INLINE bar #-}
-    bar x y = (foo (Just x), foo (Just y))
-
-Then 'bar' should jolly well have arity 4 (two dicts, two args), but
-we ended up with something like
-   bar = __inline_me__ (\d1,d2. let t :: (D (Maybe a), D (Maybe b)) = ...
-                                in \x,y. <blah>)
-
-This is all a bit ad-hoc; eg it relies on knowing that implication
-constraints build tuples.
-
---------------------- Implicit parameters ---------------------------------
-
-\begin{code}
-isIPPred :: PredType -> Bool
-isIPPred (IParam _ _) = True
-isIPPred _            = False
-
-isInheritablePred :: PredType -> Bool
--- Can be inherited by a context.  For example, consider
---     f x = let g y = (?v, y+x)
---           in (g 3 with ?v = 8, 
---               g 4 with ?v = 9)
--- The point is that g's type must be quantifed over ?v:
---     g :: (?v :: a) => a -> a
--- but it doesn't need to be quantified over the Num a dictionary
--- which can be free in g's rhs, and shared by both calls to g
-isInheritablePred (ClassP _ _) = True
-isInheritablePred (EqPred _ _) = True
-isInheritablePred _            = False
-\end{code}
+Superclasses
 
---------------------- Equality predicates ---------------------------------
 \begin{code}
-substEqSpec :: TvSubst -> [(TyVar,Type)] -> [(TcType,TcType)]
-substEqSpec subst eq_spec = [ (substTyVar subst tv, substTy subst ty)
-                           | (tv,ty) <- eq_spec]
+mkMinimalBySCs :: [PredType] -> [PredType]
+-- Remove predicates that can be deduced from others by superclasses
+mkMinimalBySCs ptys = [ ploc |  ploc <- ptys
+                             ,  ploc `not_in_preds` rec_scs ]
+ where
+   rec_scs = concatMap trans_super_classes ptys
+   not_in_preds p ps = null (filter (eqPred p) ps)
+   trans_super_classes (ClassP cls tys) = transSuperClasses cls tys
+   trans_super_classes _other_pty       = []
+
+transSuperClasses :: Class -> [Type] -> [PredType]
+transSuperClasses cls tys
+  = foldl (\pts p -> trans_sc p ++ pts) [] $
+    immSuperClasses cls tys
+  where trans_sc :: PredType -> [PredType]
+        trans_sc this_pty@(ClassP cls tys)
+          = foldl (\pts p -> trans_sc p ++ pts) [this_pty] $
+            immSuperClasses cls tys
+        trans_sc pty = [pty]
+
+immSuperClasses :: Class -> [Type] -> [PredType]
+immSuperClasses cls tys
+  = substTheta (zipTopTvSubst tyvars tys) sc_theta
+  where (tyvars,sc_theta,_,_) = classBigSig cls
 \end{code}
 
 
@@ -982,18 +960,11 @@ isSigmaTy _              = False
 
 isOverloadedTy :: Type -> Bool
 -- Yes for a type of a function that might require evidence-passing
--- Used only by bindInstsOfLocalFuns/Pats
--- NB: be sure to check for type with an equality predicate; hence isCoVar
+-- Used only by bindLocalMethods
 isOverloadedTy ty | Just ty' <- tcView ty = isOverloadedTy ty'
-isOverloadedTy (ForAllTy tv ty) = isCoVar tv || isOverloadedTy ty
-isOverloadedTy (FunTy a _)      = isPredTy a
-isOverloadedTy _                = False
-
-isPredTy :: Type -> Bool       -- Belongs in TcType because it does 
-                               -- not look through newtypes, or predtypes (of course)
-isPredTy ty | Just ty' <- tcView ty = isPredTy ty'
-isPredTy (PredTy _) = True
-isPredTy _          = False
+isOverloadedTy (ForAllTy _ ty) = isOverloadedTy ty
+isOverloadedTy (FunTy a _)     = isPredTy a
+isOverloadedTy _               = False
 \end{code}
 
 \begin{code}
@@ -1025,10 +996,10 @@ is_tc uniq ty = case tcSplitTyConApp_maybe ty of
 -- NB: Currently used in places where we have already expanded type synonyms;
 --     hence no 'coreView'.  This could, however, be changed without breaking
 --     any code.
-isOpenSynTyConApp :: TcTauType -> Bool
-isOpenSynTyConApp (TyConApp tc tys) = isOpenSynTyCon tc && 
+isSynFamilyTyConApp :: TcTauType -> Bool
+isSynFamilyTyConApp (TyConApp tc tys) = isSynFamilyTyCon tc && 
                                       length tys == tyConArity tc 
-isOpenSynTyConApp _other            = False
+isSynFamilyTyConApp _other            = False
 \end{code}
 
 
@@ -1055,14 +1026,9 @@ tcTyVarsOfType (TyConApp _ tys)     = tcTyVarsOfTypes tys
 tcTyVarsOfType (PredTy sty)        = tcTyVarsOfPred sty
 tcTyVarsOfType (FunTy arg res)     = tcTyVarsOfType arg `unionVarSet` tcTyVarsOfType res
 tcTyVarsOfType (AppTy fun arg)     = tcTyVarsOfType fun `unionVarSet` tcTyVarsOfType arg
-tcTyVarsOfType (ForAllTy tyvar ty)  = (tcTyVarsOfType ty `delVarSet` tyvar)
-                                      `unionVarSet` tcTyVarsOfTyVar tyvar
+tcTyVarsOfType (ForAllTy tyvar ty)  = tcTyVarsOfType ty `delVarSet` tyvar
        -- We do sometimes quantify over skolem TcTyVars
 
-tcTyVarsOfTyVar :: TcTyVar -> TyVarSet
-tcTyVarsOfTyVar tv | isCoVar tv = tcTyVarsOfType (tyVarKind tv)
-                   | otherwise  = emptyVarSet
-
 tcTyVarsOfTypes :: [Type] -> TyVarSet
 tcTyVarsOfTypes tys = foldr (unionVarSet.tcTyVarsOfType) emptyVarSet tys
 
@@ -1072,88 +1038,58 @@ tcTyVarsOfPred (ClassP _ tys)   = tcTyVarsOfTypes tys
 tcTyVarsOfPred (EqPred ty1 ty2) = tcTyVarsOfType ty1 `unionVarSet` tcTyVarsOfType ty2
 \end{code}
 
-Note [Silly type synonym]
-~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
-Consider
-       type T a = Int
-What are the free tyvars of (T x)?  Empty, of course!  
-Here's the example that Ralf Laemmel showed me:
-       foo :: (forall a. C u a -> C u a) -> u
-       mappend :: Monoid u => u -> u -> u
-
-       bar :: Monoid u => u
-       bar = foo (\t -> t `mappend` t)
-We have to generalise at the arg to f, and we don't
-want to capture the constraint (Monad (C u a)) because
-it appears to mention a.  Pretty silly, but it was useful to him.
-
-exactTyVarsOfType is used by the type checker to figure out exactly
-which type variables are mentioned in a type.  It's also used in the
-smart-app checking code --- see TcExpr.tcIdApp
-
-On the other hand, consider a *top-level* definition
-       f = (\x -> x) :: T a -> T a
-If we don't abstract over 'a' it'll get fixed to GHC.Prim.Any, and then
-if we have an application like (f "x") we get a confusing error message 
-involving Any.  So the conclusion is this: when generalising
-  - at top level use tyVarsOfType
-  - in nested bindings use exactTyVarsOfType
-See Trac #1813 for example.
-
-\begin{code}
-exactTyVarsOfType :: TcType -> TyVarSet
--- Find the free type variables (of any kind)
--- but *expand* type synonyms.  See Note [Silly type synonym] above.
-exactTyVarsOfType ty
-  = go ty
-  where
-    go ty | Just ty' <- tcView ty = go ty'     -- This is the key line
-    go (TyVarTy tv)              = unitVarSet tv
-    go (TyConApp _ tys)          = exactTyVarsOfTypes tys
-    go (PredTy ty)               = go_pred ty
-    go (FunTy arg res)           = go arg `unionVarSet` go res
-    go (AppTy fun arg)           = go fun `unionVarSet` go arg
-    go (ForAllTy tyvar ty)       = delVarSet (go ty) tyvar
-                                    `unionVarSet` go_tv tyvar
-
-    go_pred (IParam _ ty)    = go ty
-    go_pred (ClassP _ tys)   = exactTyVarsOfTypes tys
-    go_pred (EqPred ty1 ty2) = go ty1 `unionVarSet` go ty2
-
-    go_tv tyvar | isCoVar tyvar = go (tyVarKind tyvar)
-                | otherwise     = emptyVarSet
-
-exactTyVarsOfTypes :: [TcType] -> TyVarSet
-exactTyVarsOfTypes tys = foldr (unionVarSet . exactTyVarsOfType) emptyVarSet tys
-\end{code}
-
 Find the free tycons and classes of a type.  This is used in the front
 end of the compiler.
 
 \begin{code}
-tyClsNamesOfType :: Type -> NameSet
-tyClsNamesOfType (TyVarTy _)               = emptyNameSet
-tyClsNamesOfType (TyConApp tycon tys)      = unitNameSet (getName tycon) `unionNameSets` tyClsNamesOfTypes tys
-tyClsNamesOfType (PredTy (IParam _ ty))     = tyClsNamesOfType ty
-tyClsNamesOfType (PredTy (ClassP cl tys))   = unitNameSet (getName cl) `unionNameSets` tyClsNamesOfTypes tys
-tyClsNamesOfType (PredTy (EqPred ty1 ty2))  = tyClsNamesOfType ty1 `unionNameSets` tyClsNamesOfType ty2
-tyClsNamesOfType (FunTy arg res)           = tyClsNamesOfType arg `unionNameSets` tyClsNamesOfType res
-tyClsNamesOfType (AppTy fun arg)           = tyClsNamesOfType fun `unionNameSets` tyClsNamesOfType arg
-tyClsNamesOfType (ForAllTy _ ty)           = tyClsNamesOfType ty
-
-tyClsNamesOfTypes :: [Type] -> NameSet
-tyClsNamesOfTypes tys = foldr (unionNameSets . tyClsNamesOfType) emptyNameSet tys
-
-tyClsNamesOfDFunHead :: Type -> NameSet
+orphNamesOfType :: Type -> NameSet
+orphNamesOfType ty | Just ty' <- tcView ty = orphNamesOfType ty'
+               -- Look through type synonyms (Trac #4912)
+orphNamesOfType (TyVarTy _)               = emptyNameSet
+orphNamesOfType (TyConApp tycon tys)       = unitNameSet (getName tycon) 
+                                             `unionNameSets` orphNamesOfTypes tys
+orphNamesOfType (PredTy (IParam _ ty))    = orphNamesOfType ty
+orphNamesOfType (PredTy (ClassP cl tys))  = unitNameSet (getName cl) 
+                                            `unionNameSets` orphNamesOfTypes tys
+orphNamesOfType (PredTy (EqPred ty1 ty2)) = orphNamesOfType ty1 
+                                            `unionNameSets` orphNamesOfType ty2
+orphNamesOfType (FunTy arg res)            = orphNamesOfType arg `unionNameSets` orphNamesOfType res
+orphNamesOfType (AppTy fun arg)            = orphNamesOfType fun `unionNameSets` orphNamesOfType arg
+orphNamesOfType (ForAllTy _ ty)            = orphNamesOfType ty
+
+orphNamesOfTypes :: [Type] -> NameSet
+orphNamesOfTypes tys = foldr (unionNameSets . orphNamesOfType) emptyNameSet tys
+
+orphNamesOfDFunHead :: Type -> NameSet
 -- Find the free type constructors and classes 
 -- of the head of the dfun instance type
 -- The 'dfun_head_type' is because of
 --     instance Foo a => Baz T where ...
 -- The decl is an orphan if Baz and T are both not locally defined,
 --     even if Foo *is* locally defined
-tyClsNamesOfDFunHead dfun_ty 
+orphNamesOfDFunHead dfun_ty 
   = case tcSplitSigmaTy dfun_ty of
-       (_, _, head_ty) -> tyClsNamesOfType head_ty
+       (_, _, head_ty) -> orphNamesOfType head_ty
+        
+orphNamesOfCo :: Coercion -> NameSet
+orphNamesOfCo (Refl ty)             = orphNamesOfType ty
+orphNamesOfCo (TyConAppCo tc cos)   = unitNameSet (getName tc) `unionNameSets` orphNamesOfCos cos
+orphNamesOfCo (AppCo co1 co2)       = orphNamesOfCo co1 `unionNameSets` orphNamesOfCo co2
+orphNamesOfCo (ForAllCo _ co)       = orphNamesOfCo co
+orphNamesOfCo (CoVarCo _)           = emptyNameSet
+orphNamesOfCo (AxiomInstCo con cos) = orphNamesOfCoCon con `unionNameSets` orphNamesOfCos cos
+orphNamesOfCo (UnsafeCo ty1 ty2)    = orphNamesOfType ty1 `unionNameSets` orphNamesOfType ty2
+orphNamesOfCo (SymCo co)            = orphNamesOfCo co
+orphNamesOfCo (TransCo co1 co2)     = orphNamesOfCo co1 `unionNameSets` orphNamesOfCo co2
+orphNamesOfCo (NthCo _ co)          = orphNamesOfCo co
+orphNamesOfCo (InstCo co ty)        = orphNamesOfCo co `unionNameSets` orphNamesOfType ty
+
+orphNamesOfCos :: [Coercion] -> NameSet
+orphNamesOfCos = foldr (unionNameSets . orphNamesOfCo) emptyNameSet
+
+orphNamesOfCoCon :: CoAxiom -> NameSet
+orphNamesOfCoCon (CoAxiom { co_ax_lhs = ty1, co_ax_rhs = ty2 })
+  = orphNamesOfType ty1 `unionNameSets` orphNamesOfType ty2
 \end{code}
 
 
@@ -1168,7 +1104,7 @@ restricted set of types as arguments and results (the restricting factor
 being the )
 
 \begin{code}
-tcSplitIOType_maybe :: Type -> Maybe (TyCon, Type, CoercionI)
+tcSplitIOType_maybe :: Type -> Maybe (TyCon, Type, Coercion)
 -- (isIOType t) returns Just (IO,t',co)
 --                             if co : t ~ IO t'
 --             returns Nothing otherwise
@@ -1179,7 +1115,7 @@ tcSplitIOType_maybe ty
 
        Just (io_tycon, [io_res_ty]) 
           |  io_tycon `hasKey` ioTyConKey 
-          -> Just (io_tycon, io_res_ty, IdCo)
+           -> Just (io_tycon, io_res_ty, mkReflCo ty)
 
        Just (tc, tys)
           | not (isRecursiveTyCon tc)
@@ -1187,7 +1123,7 @@ tcSplitIOType_maybe ty
                  -- Newtypes that require a coercion are ok
           -> case tcSplitIOType_maybe ty of
                Nothing             -> Nothing
-               Just (tc, ty', co2) -> Just (tc, ty', co1 `mkTransCoI` co2)
+               Just (tc, ty', co2) -> Just (tc, ty', co1 `mkTransCo` co2)
 
        _ -> Nothing
 
@@ -1226,6 +1162,18 @@ isFFILabelTy :: Type -> Bool
 -- or a newtype of either.
 isFFILabelTy = checkRepTyConKey [ptrTyConKey, funPtrTyConKey]
 
+isFFIPrimArgumentTy :: DynFlags -> Type -> Bool
+-- Checks for valid argument type for a 'foreign import prim'
+-- Currently they must all be simple unlifted types.
+isFFIPrimArgumentTy dflags ty
+   = checkRepTyCon (legalFIPrimArgTyCon dflags) ty
+
+isFFIPrimResultTy :: DynFlags -> Type -> Bool
+-- Checks for valid result type for a 'foreign import prim'
+-- Currently it must be an unlifted type, including unboxed tuples.
+isFFIPrimResultTy dflags ty
+   = checkRepTyCon (legalFIPrimResultTyCon dflags) ty
+
 isFFIDotnetTy :: DynFlags -> Type -> Bool
 isFFIDotnetTy dflags ty
   = checkRepTyCon (\ tc -> (legalFIResultTyCon dflags tc || 
@@ -1244,39 +1192,6 @@ isFFIDotnetObjTy ty
 isFunPtrTy :: Type -> Bool
 isFunPtrTy = checkRepTyConKey [funPtrTyConKey]
 
-toDNType :: Type -> DNType
-toDNType ty
-  | isStringTy ty = DNString
-  | isFFIDotnetObjTy ty = DNObject
-  | Just (tc,argTys) <- tcSplitTyConApp_maybe ty 
-  =  case lookup (getUnique tc) dn_assoc of
-       Just x  -> x
-       Nothing 
-         | tc `hasKey` ioTyConKey -> toDNType (head argTys)
-        | otherwise -> pprPanic ("toDNType: unsupported .NET type") 
-                         (pprType ty <+> parens (hcat (map pprType argTys)) <+> ppr tc)
-  | otherwise = panic "toDNType"       -- Is this right?
-    where
-      dn_assoc :: [ (Unique, DNType) ]
-      dn_assoc = [ (unitTyConKey,   DNUnit)
-                , (intTyConKey,    DNInt)
-                , (int8TyConKey,   DNInt8)
-                , (int16TyConKey,  DNInt16)
-                , (int32TyConKey,  DNInt32)
-                , (int64TyConKey,  DNInt64)
-                , (wordTyConKey,   DNInt)
-                , (word8TyConKey,  DNWord8)
-                , (word16TyConKey, DNWord16)
-                , (word32TyConKey, DNWord32)
-                , (word64TyConKey, DNWord64)
-                , (floatTyConKey,  DNFloat)
-                , (doubleTyConKey, DNDouble)
-                , (ptrTyConKey,    DNPtr)
-                , (funPtrTyConKey, DNPtr)
-                , (charTyConKey,   DNChar)
-                , (boolTyConKey,   DNBool)
-                ]
-
 checkRepTyCon :: (TyCon -> Bool) -> Type -> Bool
 -- Look through newtypes, but *not* foralls
 -- Should work even for recursive newtypes
@@ -1331,7 +1246,7 @@ legalFFITyCon tc
 
 marshalableTyCon :: DynFlags -> TyCon -> Bool
 marshalableTyCon dflags tc
-  =  (dopt Opt_UnliftedFFITypes dflags 
+  =  (xopt Opt_UnliftedFFITypes dflags 
       && isUnLiftedTyCon tc
       && not (isUnboxedTupleTyCon tc)
       && case tyConPrimRep tc of       -- Note [Marshalling VoidRep]
@@ -1351,6 +1266,26 @@ boxedMarshalableTyCon tc
                         , stablePtrTyConKey
                         , boolTyConKey
                         ]
+
+legalFIPrimArgTyCon :: DynFlags -> TyCon -> Bool
+-- Check args of 'foreign import prim', only allow simple unlifted types.
+-- Strictly speaking it is unnecessary to ban unboxed tuples here since
+-- currently they're of the wrong kind to use in function args anyway.
+legalFIPrimArgTyCon dflags tc
+  = xopt Opt_UnliftedFFITypes dflags
+    && isUnLiftedTyCon tc
+    && not (isUnboxedTupleTyCon tc)
+
+legalFIPrimResultTyCon :: DynFlags -> TyCon -> Bool
+-- Check result type of 'foreign import prim'. Allow simple unlifted
+-- types and also unboxed tuple result types '... -> (# , , #)'
+legalFIPrimResultTyCon dflags tc
+  = xopt Opt_UnliftedFFITypes dflags
+    && isUnLiftedTyCon tc
+    && (isUnboxedTupleTyCon tc
+        || case tyConPrimRep tc of     -- Note [Marshalling VoidRep]
+          VoidRep -> False
+          _       -> True)
 \end{code}
 
 Note [Marshalling VoidRep]