Fix scoped type variables for expression type signatures
[ghc-hetmet.git] / compiler / typecheck / TcUnify.lhs
index 000024e..e9f0301 100644 (file)
@@ -25,15 +25,15 @@ module TcUnify (
 
 #include "HsVersions.h"
 
-import HsSyn           ( ExprCoFn(..), idCoercion, isIdCoercion, (<.>),
-                         mkCoLams, mkCoTyLams, mkCoApps )
+import HsSyn           ( HsWrapper(..), idHsWrapper, isIdHsWrapper, (<.>),
+                         mkWpLams, mkWpTyLams, mkWpApps )
 import TypeRep         ( Type(..), PredType(..) )
 
 import TcMType         ( lookupTcTyVar, LookupTyVarResult(..),
-                          tcInstSkolType, tcInstBoxyTyVar, newKindVar, newMetaTyVar,
+                          tcInstBoxyTyVar, newKindVar, newMetaTyVar,
                          newBoxyTyVar, newBoxyTyVarTys, readFilledBox, 
                          readMetaTyVar, writeMetaTyVar, newFlexiTyVarTy,
-                         tcInstSkolTyVars, tcInstTyVar,
+                         tcInstSkolTyVars, tcInstTyVar, tcInstSkolType,
                          zonkTcKind, zonkType, zonkTcType,  zonkTcTyVarsAndFV, 
                          readKindVar, writeKindVar )
 import TcSimplify      ( tcSimplifyCheck )
@@ -53,7 +53,7 @@ import TcType         ( TcKind, TcType, TcTyVar, BoxyTyVar, TcTauType,
                          tidyOpenType, tidyOpenTyVar, tidyOpenTyVars,
                          pprType, tidyKind, tidySkolemTyVar, isSkolemTyVar, isSigTyVar,
                          TvSubst, mkTvSubst, zipTyEnv, zipOpenTvSubst, emptyTvSubst, 
-                         substTy, substTheta, 
+                         substTy, substTheta,
                          lookupTyVar, extendTvSubst )
 import Type            ( Kind, SimpleKind, KindVar, 
                          openTypeKind, liftedTypeKind, unliftedTypeKind, 
@@ -65,7 +65,7 @@ import TysPrim                ( alphaTy, betaTy )
 import Inst            ( newDictBndrsO, instCall, instToId )
 import TyCon           ( TyCon, tyConArity, tyConTyVars, isSynTyCon )
 import TysWiredIn      ( listTyCon )
-import Id              ( Id, mkSysLocal )
+import Id              ( Id )
 import Var             ( Var, varName, tyVarKind, isTcTyVar, tcTyVarDetails )
 import VarSet
 import VarEnv
@@ -73,7 +73,6 @@ import Name           ( Name, isSystemName )
 import ErrUtils                ( Message )
 import Maybes          ( expectJust, isNothing )
 import BasicTypes      ( Arity )
-import UniqSupply      ( uniqsFromSupply )
 import Util            ( notNull, equalLength )
 import Outputable
 
@@ -111,7 +110,7 @@ subFunTys :: SDoc  -- Somthing like "The function f has 3 arguments"
          -> Arity              -- Expected # of args
          -> BoxyRhoType        -- res_ty
          -> ([BoxySigmaType] -> BoxyRhoType -> TcM a)
-         -> TcM (ExprCoFn, a)
+         -> TcM (HsWrapper, a)
 -- Attempt to decompse res_ty to have enough top-level arrows to
 -- match the number of patterns in the match group
 -- 
@@ -149,13 +148,13 @@ subFunTys error_herald n_pats res_ty thing_inside
     loop n args_so_far res_ty
        | isSigmaTy res_ty      -- Do this before checking n==0, because we 
                                -- guarantee to return a BoxyRhoType, not a BoxySigmaType
-       = do { (gen_fn, (co_fn, res)) <- tcGen res_ty emptyVarSet $ \ res_ty' ->
+       = do { (gen_fn, (co_fn, res)) <- tcGen res_ty emptyVarSet $ \ _ res_ty' ->
                                         loop n args_so_far res_ty'
             ; return (gen_fn <.> co_fn, res) }
 
     loop 0 args_so_far res_ty 
        = do { res <- thing_inside (reverse args_so_far) res_ty
-            ; return (idCoercion, res) }
+            ; return (idHsWrapper, res) }
 
     loop n args_so_far (FunTy arg_ty res_ty) 
        = do { (co_fn, res) <- loop (n-1) (arg_ty:args_so_far) res_ty
@@ -179,7 +178,7 @@ subFunTys error_herald n_pats res_ty thing_inside
                 Indirect ty -> loop n args_so_far ty
                 Flexi -> do { (res_ty:arg_tys) <- withMetaTvs tv kinds mk_res_ty
                             ; res <- thing_inside (reverse args_so_far ++ arg_tys) res_ty
-                            ; return (idCoercion, res) } }
+                            ; return (idHsWrapper, res) } }
        where
          mk_res_ty (res_ty' : arg_tys') = mkFunTys arg_tys' res_ty'
          mk_res_ty [] = panic "TcUnify.mk_res_ty1"
@@ -513,7 +512,7 @@ boxy_match tmpl_tvs orig_tmpl_ty boxy_tvs orig_boxy_ty subst
 
     go (TyVarTy tv) b_ty
        | tv `elemVarSet` tmpl_tvs      -- Template type variable in the template
-       , not (intersectsVarSet boxy_tvs (tyVarsOfType orig_boxy_ty))
+       , boxy_tvs `disjointVarSet` tyVarsOfType orig_boxy_ty
        , typeKind b_ty `isSubKind` tyVarKind tv  -- See Note [Matching kinds]
        = extendTvSubst subst tv boxy_ty'
        | otherwise
@@ -595,30 +594,41 @@ expected_ty.
 
 \begin{code}
 -----------------
-tcSubExp :: BoxySigmaType -> BoxySigmaType -> TcM ExprCoFn     -- Locally used only
+tcSubExp :: BoxySigmaType -> BoxySigmaType -> TcM HsWrapper    -- Locally used only
        -- (tcSub act exp) checks that 
        --      act <= exp
 tcSubExp actual_ty expected_ty
   = -- addErrCtxtM (unifyCtxt actual_ty expected_ty) $
     -- Adding the error context here leads to some very confusing error
-    -- messages, such as "can't match foarall a. a->a with forall a. a->a"
-    -- So instead I'm adding it when moving from tc_sub to u_tys
+    -- messages, such as "can't match forall a. a->a with forall a. a->a"
+    -- Example is tcfail165: 
+    --     do var <- newEmptyMVar :: IO (MVar (forall a. Show a => a -> String))
+    --         putMVar var (show :: forall a. Show a => a -> String)
+    -- Here the info does not flow from the 'var' arg of putMVar to its 'show' arg
+    -- but after zonking it looks as if it does!
+    --
+    -- So instead I'm adding the error context when moving from tc_sub to u_tys
+
     traceTc (text "tcSubExp" <+> ppr actual_ty <+> ppr expected_ty) >>
-    tc_sub Nothing actual_ty actual_ty False expected_ty expected_ty
+    tc_sub SubOther actual_ty actual_ty False expected_ty expected_ty
 
-tcFunResTy :: Name -> BoxySigmaType -> BoxySigmaType -> TcM ExprCoFn   -- Locally used only
+tcFunResTy :: Name -> BoxySigmaType -> BoxySigmaType -> TcM HsWrapper  -- Locally used only
 tcFunResTy fun actual_ty expected_ty
   = traceTc (text "tcFunResTy" <+> ppr actual_ty <+> ppr expected_ty) >>
-    tc_sub (Just fun) actual_ty actual_ty False expected_ty expected_ty
+    tc_sub (SubFun fun) actual_ty actual_ty False expected_ty expected_ty
                   
 -----------------
-tc_sub :: Maybe Name           -- Just fun => we're looking at a function result type
+data SubCtxt = SubDone                 -- Error-context already pushed
+            | SubFun Name      -- Context is tcFunResTy
+            | SubOther         -- Context is something else
+
+tc_sub :: SubCtxt              -- How to add an error-context
        -> BoxySigmaType                -- actual_ty, before expanding synonyms
        -> BoxySigmaType                --              ..and after
        -> InBox                        -- True <=> expected_ty is inside a box
        -> BoxySigmaType                -- expected_ty, before
        -> BoxySigmaType                --              ..and after
-       -> TcM ExprCoFn
+       -> TcM HsWrapper
                                -- The acual_ty is never inside a box
 -- IMPORTANT pre-condition: if the args contain foralls, the bound type 
 --                         variables are visible non-monadically
@@ -626,24 +636,24 @@ tc_sub :: Maybe Name              -- Just fun => we're looking at a function result type
 -- This invariant is needed so that we can "see" the foralls, ad
 -- e.g. in the SPEC rule where we just use splitSigmaTy 
        
-tc_sub mb_fun act_sty act_ty exp_ib exp_sty exp_ty
-  = tc_sub1 mb_fun act_sty act_ty exp_ib exp_sty exp_ty
+tc_sub sub_ctxt act_sty act_ty exp_ib exp_sty exp_ty
+  = tc_sub1 sub_ctxt act_sty act_ty exp_ib exp_sty exp_ty
        -- This indirection is just here to make 
        -- it easy to insert a debug trace!
 
-tc_sub1 mb_fun act_sty act_ty exp_ib exp_sty exp_ty
-  | Just exp_ty' <- tcView exp_ty = tc_sub mb_fun act_sty act_ty exp_ib exp_sty exp_ty'
-tc_sub1 mb_fun act_sty act_ty exp_ib exp_sty exp_ty
-  | Just act_ty' <- tcView act_ty = tc_sub mb_fun act_sty act_ty' exp_ib exp_sty exp_ty
+tc_sub1 sub_ctxt act_sty act_ty exp_ib exp_sty exp_ty
+  | Just exp_ty' <- tcView exp_ty = tc_sub sub_ctxt act_sty act_ty exp_ib exp_sty exp_ty'
+tc_sub1 sub_ctxt act_sty act_ty exp_ib exp_sty exp_ty
+  | Just act_ty' <- tcView act_ty = tc_sub sub_ctxt act_sty act_ty' exp_ib exp_sty exp_ty
 
 -----------------------------------
 -- Rule SBOXY, plus other cases when act_ty is a type variable
 -- Just defer to boxy matching
 -- This rule takes precedence over SKOL!
-tc_sub1 mb_fun act_sty (TyVarTy tv) exp_ib exp_sty exp_ty
-  = do { addErrCtxtM (subCtxt mb_fun act_sty exp_sty) $
+tc_sub1 sub_ctxt act_sty (TyVarTy tv) exp_ib exp_sty exp_ty
+  = do { addSubCtxt sub_ctxt act_sty exp_sty $
          uVar True False tv exp_ib exp_sty exp_ty
-       ; return idCoercion }
+       ; return idHsWrapper }
 
 -----------------------------------
 -- Skolemisation case (rule SKOL)
@@ -656,11 +666,11 @@ tc_sub1 mb_fun act_sty (TyVarTy tv) exp_ib exp_sty exp_ty
 --          g :: Ord b => b->b
 -- Consider  f g !
 
-tc_sub1 mb_fun act_sty act_ty exp_ib exp_sty exp_ty
+tc_sub1 sub_ctxt act_sty act_ty exp_ib exp_sty exp_ty
   | not exp_ib,        -- SKOL does not apply if exp_ty is inside a box
     isSigmaTy exp_ty   
-  = do { (gen_fn, co_fn) <- tcGen exp_ty act_tvs $ \ body_exp_ty ->
-                            tc_sub mb_fun act_sty act_ty False body_exp_ty body_exp_ty
+  = do { (gen_fn, co_fn) <- tcGen exp_ty act_tvs $ \ _ body_exp_ty ->
+                            tc_sub sub_ctxt act_sty act_ty False body_exp_ty body_exp_ty
        ; return (gen_fn <.> co_fn) }
   where
     act_tvs = tyVarsOfType act_ty
@@ -673,7 +683,7 @@ tc_sub1 mb_fun act_sty act_ty exp_ib exp_sty exp_ty
 --     expected_ty: Int -> Int
 --     co_fn e =    e Int dOrdInt
 
-tc_sub1 mb_fun act_sty actual_ty exp_ib exp_sty expected_ty
+tc_sub1 sub_ctxt act_sty actual_ty exp_ib exp_sty expected_ty
 -- Implements the new SPEC rule in the Appendix of the paper
 -- "Boxy types: inference for higher rank types and impredicativity"
 -- (This appendix isn't in the published version.)
@@ -699,56 +709,56 @@ tc_sub1 mb_fun act_sty actual_ty exp_ib exp_sty expected_ty
        ; traceTc (text "tc_sub_spec" <+> vcat [ppr actual_ty, 
                                                ppr tyvars <+> ppr theta <+> ppr tau,
                                                ppr tau'])
-       ; co_fn2 <- tc_sub mb_fun tau tau exp_ib exp_sty expected_ty
+       ; co_fn2 <- tc_sub sub_ctxt tau' tau' exp_ib exp_sty expected_ty
 
                -- Deal with the dictionaries
-       ; co_fn1 <- instCall InstSigOrigin (mkTyVarTys tyvars) theta
-       ; co_fn2 <- tc_sub False tau tau exp_sty expected_ty
+       ; co_fn1 <- instCall InstSigOrigin inst_tys (substTheta subst' theta)
        ; return (co_fn2 <.> co_fn1) }
 
 -----------------------------------
 -- Function case (rule F1)
-tc_sub1 mb_fun _ (FunTy act_arg act_res) exp_ib _ (FunTy exp_arg exp_res)
-  = tc_sub_funs mb_fun act_arg act_res exp_ib exp_arg exp_res
+tc_sub1 sub_ctxt act_sty (FunTy act_arg act_res) exp_ib exp_sty (FunTy exp_arg exp_res)
+  = addSubCtxt sub_ctxt act_sty exp_sty $
+    tc_sub_funs act_arg act_res exp_ib exp_arg exp_res
 
 -- Function case (rule F2)
-tc_sub1 mb_fun act_sty act_ty@(FunTy act_arg act_res) _ exp_sty (TyVarTy exp_tv)
+tc_sub1 sub_ctxt act_sty act_ty@(FunTy act_arg act_res) _ exp_sty (TyVarTy exp_tv)
   | isBoxyTyVar exp_tv
-  = do { cts <- readMetaTyVar exp_tv
+  = addSubCtxt sub_ctxt act_sty exp_sty $
+    do { cts <- readMetaTyVar exp_tv
        ; case cts of
-           Indirect ty -> tc_sub mb_fun act_sty act_ty True exp_sty ty
+           Indirect ty -> tc_sub SubDone act_sty act_ty True exp_sty ty
            Flexi       -> do { [arg_ty,res_ty] <- withMetaTvs exp_tv fun_kinds mk_res_ty
-                             ; tc_sub_funs mb_fun act_arg act_res True arg_ty res_ty } }
+                             ; tc_sub_funs act_arg act_res True arg_ty res_ty } }
  where
     mk_res_ty [arg_ty', res_ty'] = mkFunTy arg_ty' res_ty'
     mk_res_ty other = panic "TcUnify.mk_res_ty3"
     fun_kinds = [argTypeKind, openTypeKind]
 
 -- Everything else: defer to boxy matching
-tc_sub1 mb_fun act_sty actual_ty exp_ib exp_sty expected_ty
-  = do { addErrCtxtM (subCtxt mb_fun act_sty exp_sty) $
+tc_sub1 sub_ctxt act_sty actual_ty exp_ib exp_sty expected_ty
+  = do { addSubCtxt sub_ctxt act_sty exp_sty $
          u_tys True False act_sty actual_ty exp_ib exp_sty expected_ty
-       ; return idCoercion }
+       ; return idHsWrapper }
 
 
 -----------------------------------
-tc_sub_funs mb_fun act_arg act_res exp_ib exp_arg exp_res
+tc_sub_funs act_arg act_res exp_ib exp_arg exp_res
   = do { uTys False act_arg exp_ib exp_arg
-       ; co_fn_res <- tc_sub mb_fun act_res act_res exp_ib exp_res exp_res
+       ; co_fn_res <- tc_sub SubDone act_res act_res exp_ib exp_res exp_res
        ; wrapFunResCoercion [exp_arg] co_fn_res }
 
 -----------------------------------
 wrapFunResCoercion 
        :: [TcType]     -- Type of args
-       -> ExprCoFn     -- HsExpr a -> HsExpr b
-       -> TcM ExprCoFn -- HsExpr (arg_tys -> a) -> HsExpr (arg_tys -> b)
+       -> HsWrapper    -- HsExpr a -> HsExpr b
+       -> TcM HsWrapper        -- HsExpr (arg_tys -> a) -> HsExpr (arg_tys -> b)
 wrapFunResCoercion arg_tys co_fn_res
-  | isIdCoercion co_fn_res = return idCoercion
+  | isIdHsWrapper co_fn_res = return idHsWrapper
   | null arg_tys          = return co_fn_res
   | otherwise         
-  = do { us <- newUniqueSupply
-       ; let arg_ids = zipWith (mkSysLocal FSLIT("sub")) (uniqsFromSupply us) arg_tys
-       ; return (mkCoLams arg_ids <.> co_fn_res <.> mkCoApps arg_ids) }
+  = do { arg_ids <- newSysLocalIds FSLIT("sub") arg_tys
+       ; return (mkWpLams arg_ids <.> co_fn_res <.> mkWpApps arg_ids) }
 \end{code}
 
 
@@ -764,8 +774,8 @@ tcGen :: BoxySigmaType                              -- expected_ty
       -> TcTyVarSet                            -- Extra tyvars that the universally
                                                --      quantified tyvars of expected_ty
                                                --      must not be unified
-      -> (BoxyRhoType -> TcM result)           -- spec_ty
-      -> TcM (ExprCoFn, result)
+      -> ([TcTyVar] -> BoxyRhoType -> TcM result)
+      -> TcM (HsWrapper, result)
        -- The expression has type: spec_ty -> expected_ty
 
 tcGen expected_ty extra_tvs thing_inside       -- We expect expected_ty to be a forall-type
@@ -774,7 +784,7 @@ tcGen expected_ty extra_tvs thing_inside    -- We expect expected_ty to be a forall
                -- mention the *instantiated* tyvar names, so that we get a
                -- good error message "Rigid variable 'a' is bound by (forall a. a->a)"
                -- Hence the tiresome but innocuous fixM
-         ((forall_tvs, theta, rho_ty), skol_info) <- fixM (\ ~(_, skol_info) ->
+         ((tvs', theta', rho'), skol_info) <- fixM (\ ~(_, skol_info) ->
                do { (forall_tvs, theta, rho_ty) <- tcInstSkolType skol_info expected_ty
                   ; span <- getSrcSpanM
                   ; let skol_info = GenSkol forall_tvs (mkPhiTy theta rho_ty) span
@@ -783,13 +793,12 @@ tcGen expected_ty extra_tvs thing_inside  -- We expect expected_ty to be a forall
 #ifdef DEBUG
        ; traceTc (text "tcGen" <+> vcat [text "extra_tvs" <+> ppr extra_tvs,
                                    text "expected_ty" <+> ppr expected_ty,
-                                   text "inst ty" <+> ppr forall_tvs <+> ppr theta <+> ppr rho_ty,
-                                   text "free_tvs" <+> ppr free_tvs,
-                                   text "forall_tvs" <+> ppr forall_tvs])
+                                   text "inst ty" <+> ppr tvs' <+> ppr theta' <+> ppr rho',
+                                   text "free_tvs" <+> ppr free_tvs])
 #endif
 
        -- Type-check the arg and unify with poly type
-       ; (result, lie) <- getLIE (thing_inside rho_ty)
+       ; (result, lie) <- getLIE (thing_inside tvs' rho')
 
        -- Check that the "forall_tvs" havn't been constrained
        -- The interesting bit here is that we must include the free variables
@@ -802,16 +811,16 @@ tcGen expected_ty extra_tvs thing_inside  -- We expect expected_ty to be a forall
        -- Conclusion: include the free vars of the expected_ty in the
        -- list of "free vars" for the signature check.
 
-       ; dicts <- newDictBndrsO (SigOrigin skol_info) theta
-       ; inst_binds <- tcSimplifyCheck sig_msg forall_tvs dicts lie
+       ; dicts <- newDictBndrsO (SigOrigin skol_info) theta'
+       ; inst_binds <- tcSimplifyCheck sig_msg tvs' dicts lie
 
-       ; checkSigTyVarsWrt free_tvs forall_tvs
+       ; checkSigTyVarsWrt free_tvs tvs'
        ; traceTc (text "tcGen:done")
 
        ; let
-           -- The CoLet binds any Insts which came out of the simplification.
+           -- The WpLet binds any Insts which came out of the simplification.
                dict_ids = map instToId dicts
-               co_fn = mkCoTyLams forall_tvs <.> mkCoLams dict_ids <.> CoLet inst_binds
+               co_fn = mkWpTyLams tvs' <.> mkWpLams dict_ids <.> WpLet inst_binds
        ; returnM (co_fn, result) }
   where
     free_tvs = tyVarsOfType expected_ty `unionVarSet` extra_tvs
@@ -1451,6 +1460,7 @@ unBox (TyVarTy tv)
 
 unBoxPred (ClassP cls tys) = do { tys' <- mapM unBox tys; return (ClassP cls tys') }
 unBoxPred (IParam ip ty)   = do { ty' <- unBox ty; return (IParam ip ty') }
+unBoxPred (EqPred ty1 ty2) = do { ty1' <- unBox ty1; ty2' <- unBox ty2; return (EqPred ty1' ty2') }
 \end{code}
 
 
@@ -1480,25 +1490,28 @@ mkExpectedActualMsg act_ty exp_ty
 ----------------
 -- If an error happens we try to figure out whether the function
 -- function has been given too many or too few arguments, and say so.
-subCtxt mb_fun actual_res_ty expected_res_ty tidy_env
-  = do { exp_ty' <- zonkTcType expected_res_ty
-       ; act_ty' <- zonkTcType actual_res_ty
-       ; let
-             (env1, exp_ty'') = tidyOpenType tidy_env exp_ty'
-             (env2, act_ty'') = tidyOpenType env1     act_ty'
-             (exp_args, _)    = tcSplitFunTys exp_ty''
-             (act_args, _)    = tcSplitFunTys act_ty''
+addSubCtxt SubDone actual_res_ty expected_res_ty thing_inside
+  = thing_inside
+addSubCtxt sub_ctxt actual_res_ty expected_res_ty thing_inside
+  = addErrCtxtM mk_err thing_inside
+  where
+    mk_err tidy_env
+      = do { exp_ty' <- zonkTcType expected_res_ty
+          ; act_ty' <- zonkTcType actual_res_ty
+          ; let (env1, exp_ty'') = tidyOpenType tidy_env exp_ty'
+                (env2, act_ty'') = tidyOpenType env1     act_ty'
+                (exp_args, _)    = tcSplitFunTys exp_ty''
+                (act_args, _)    = tcSplitFunTys act_ty''
        
-             len_act_args     = length act_args
-             len_exp_args     = length exp_args
+                len_act_args     = length act_args
+                len_exp_args     = length exp_args
 
-             message = case mb_fun of
-                         Just fun | len_exp_args < len_act_args -> wrongArgsCtxt "too few"  fun
-                                  | len_exp_args > len_act_args -> wrongArgsCtxt "too many" fun
-                         other -> mkExpectedActualMsg act_ty'' exp_ty''
-       ; return (env2, message) }
+                message = case sub_ctxt of
+                         SubFun fun | len_exp_args < len_act_args -> wrongArgsCtxt "too few"  fun
+                                    | len_exp_args > len_act_args -> wrongArgsCtxt "too many" fun
+                         other -> mkExpectedActualMsg act_ty'' exp_ty''
+          ; return (env2, message) }
 
-  where
     wrongArgsCtxt too_many_or_few fun
       = ptext SLIT("Probable cause:") <+> quotes (ppr fun)
        <+> ptext SLIT("is applied to") <+> text too_many_or_few