A (final) re-engineering of the new typechecker
[ghc-hetmet.git] / compiler / types / Coercion.lhs
index 08f593e..faab463 100644 (file)
@@ -3,23 +3,33 @@
 %
 
 \begin{code}
--- 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 for type coercions, as used in System FC. See 'CoreSyn.Expr' for
+-- | Module for (a) type kinds and (b) type coercions, 
+-- as used in System FC. See 'CoreSyn.Expr' for
 -- more on System FC and how coercions fit into it.
 --
 -- Coercions are represented as types, and their kinds tell what types the 
--- coercion works on. The coercion kind constructor is a special TyCon that must always be saturated, like so:
+-- coercion works on. The coercion kind constructor is a special TyCon that 
+-- must always be saturated, like so:
 --
--- > typeKind (symCoercion type) :: TyConApp CoercionTyCon{...} [type, type]
+-- > typeKind (symCoercion type) :: TyConApp CoTyCon{...} [type, type]
 module Coercion (
         -- * Main data type
-        Coercion,
+        Coercion, Kind,
+        typeKind,
+
+        -- ** Deconstructing Kinds 
+        kindFunResult, kindAppResult, synTyConResKind,
+        splitKindFunTys, splitKindFunTysN, splitKindFunTy_maybe,
+
+        -- ** Predicates on Kinds
+        isLiftedTypeKind, isUnliftedTypeKind, isOpenTypeKind,
+        isUbxTupleKind, isArgTypeKind, isKind, isTySuperKind, 
+        isCoSuperKind, isSuperKind, isCoercionKind, 
+       mkArrowKind, mkArrowKinds,
+
+        isSubArgTypeKind, isSubOpenTypeKind, isSubKind, defaultKind, eqKind,
+        isSubKindCon,
+
         mkCoKind, mkCoPredTy, coVarKind, coVarKind_maybe,
         coercionKind, coercionKinds, isIdentityCoercion,
 
@@ -35,7 +45,9 @@ module Coercion (
         mkNewTypeCoercion, mkFamInstCoercion, mkAppsCoercion,
         mkCsel1Coercion, mkCsel2Coercion, mkCselRCoercion, 
 
-        splitNewTypeRepCo_maybe, instNewTyCon_maybe, decomposeCo,
+       mkClassPPredCo, mkIParamPredCo, mkEqPredCo, 
+        mkCoVarCoercion, mkCoPredCo, 
+
 
         unsafeCoercionTyCon, symCoercionTyCon,
         transCoercionTyCon, leftCoercionTyCon, 
@@ -44,9 +56,8 @@ module Coercion (
 
         -- ** Decomposition
         decompLR_maybe, decompCsel_maybe, decompInst_maybe,
-
-        -- ** Optimisation
-       optCoercion,
+        splitCoPredTy_maybe,
+        splitNewTypeRepCo_maybe, instNewTyCon_maybe, decomposeCo,
 
         -- ** Comparison
         coreEqCoercion, coreEqCoercion2,
@@ -57,8 +68,8 @@ module Coercion (
        mkSymCoI, mkTransCoI, 
        mkTyConAppCoI, mkAppTyCoI, mkFunTyCoI,
        mkForAllTyCoI,
-       fromCoI, fromACo,
-       mkClassPPredCoI, mkIParamPredCoI, mkEqPredCoI
+       fromCoI, 
+       mkClassPPredCoI, mkIParamPredCoI, mkEqPredCoI, mkCoPredCoI 
 
        ) where 
 
@@ -70,15 +81,155 @@ import TyCon
 import Class
 import Var
 import VarEnv
+import VarSet
 import Name
 import PrelNames
 import Util
-import Control.Monad
 import BasicTypes
-import MonadUtils
 import Outputable
 import FastString
+\end{code}
+
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+       Functions over Kinds            
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
 
+\begin{code}
+-- | Essentially 'funResultTy' on kinds
+kindFunResult :: Kind -> Kind
+kindFunResult k = funResultTy k
+
+kindAppResult :: Kind -> [arg] -> Kind
+kindAppResult k []     = k
+kindAppResult k (_:as) = kindAppResult (kindFunResult k) as
+
+-- | Essentially 'splitFunTys' on kinds
+splitKindFunTys :: Kind -> ([Kind],Kind)
+splitKindFunTys k = splitFunTys k
+
+splitKindFunTy_maybe :: Kind -> Maybe (Kind,Kind)
+splitKindFunTy_maybe = splitFunTy_maybe
+
+-- | Essentially 'splitFunTysN' on kinds
+splitKindFunTysN :: Int -> Kind -> ([Kind],Kind)
+splitKindFunTysN k = splitFunTysN k
+
+-- | Find the result 'Kind' of a type synonym, 
+-- after applying it to its 'arity' number of type variables
+-- Actually this function works fine on data types too, 
+-- but they'd always return '*', so we never need to ask
+synTyConResKind :: TyCon -> Kind
+synTyConResKind tycon = kindAppResult (tyConKind tycon) (tyConTyVars tycon)
+
+-- | See "Type#kind_subtyping" for details of the distinction between these 'Kind's
+isUbxTupleKind, isOpenTypeKind, isArgTypeKind, isUnliftedTypeKind :: Kind -> Bool
+isOpenTypeKindCon, isUbxTupleKindCon, isArgTypeKindCon,
+        isUnliftedTypeKindCon, isSubArgTypeKindCon      :: TyCon -> Bool
+
+isOpenTypeKindCon tc    = tyConUnique tc == openTypeKindTyConKey
+
+isOpenTypeKind (TyConApp tc _) = isOpenTypeKindCon tc
+isOpenTypeKind _               = False
+
+isUbxTupleKindCon tc = tyConUnique tc == ubxTupleKindTyConKey
+
+isUbxTupleKind (TyConApp tc _) = isUbxTupleKindCon tc
+isUbxTupleKind _               = False
+
+isArgTypeKindCon tc = tyConUnique tc == argTypeKindTyConKey
+
+isArgTypeKind (TyConApp tc _) = isArgTypeKindCon tc
+isArgTypeKind _               = False
+
+isUnliftedTypeKindCon tc = tyConUnique tc == unliftedTypeKindTyConKey
+
+isUnliftedTypeKind (TyConApp tc _) = isUnliftedTypeKindCon tc
+isUnliftedTypeKind _               = False
+
+isSubOpenTypeKind :: Kind -> Bool
+-- ^ True of any sub-kind of OpenTypeKind (i.e. anything except arrow)
+isSubOpenTypeKind (FunTy k1 k2)    = ASSERT2 ( isKind k1, text "isSubOpenTypeKind" <+> ppr k1 <+> text "::" <+> ppr (typeKind k1) ) 
+                                     ASSERT2 ( isKind k2, text "isSubOpenTypeKind" <+> ppr k2 <+> text "::" <+> ppr (typeKind k2) ) 
+                                     False
+isSubOpenTypeKind (TyConApp kc []) = ASSERT( isKind (TyConApp kc []) ) True
+isSubOpenTypeKind other            = ASSERT( isKind other ) False
+         -- This is a conservative answer
+         -- It matters in the call to isSubKind in
+        -- checkExpectedKind.
+
+isSubArgTypeKindCon kc
+  | isUnliftedTypeKindCon kc = True
+  | isLiftedTypeKindCon kc   = True
+  | isArgTypeKindCon kc      = True
+  | otherwise                = False
+
+isSubArgTypeKind :: Kind -> Bool
+-- ^ True of any sub-kind of ArgTypeKind 
+isSubArgTypeKind (TyConApp kc []) = isSubArgTypeKindCon kc
+isSubArgTypeKind _                = False
+
+-- | Is this a super-kind (i.e. a type-of-kinds)?
+isSuperKind :: Type -> Bool
+isSuperKind (TyConApp (skc) []) = isSuperKindTyCon skc
+isSuperKind _                   = False
+
+-- | Is this a kind (i.e. a type-of-types)?
+isKind :: Kind -> Bool
+isKind k = isSuperKind (typeKind k)
+
+isSubKind :: Kind -> Kind -> Bool
+-- ^ @k1 \`isSubKind\` k2@ checks that @k1@ <: @k2@
+isSubKind (TyConApp kc1 []) (TyConApp kc2 []) = kc1 `isSubKindCon` kc2
+isSubKind (FunTy a1 r1) (FunTy a2 r2)        = (a2 `isSubKind` a1) && (r1 `isSubKind` r2)
+isSubKind (PredTy (EqPred ty1 ty2)) (PredTy (EqPred ty1' ty2')) 
+  = ty1 `tcEqType` ty1' && ty2 `tcEqType` ty2'
+isSubKind _             _                     = False
+
+eqKind :: Kind -> Kind -> Bool
+eqKind = tcEqType
+
+isSubKindCon :: TyCon -> TyCon -> Bool
+-- ^ @kc1 \`isSubKindCon\` kc2@ checks that @kc1@ <: @kc2@
+isSubKindCon kc1 kc2
+  | isLiftedTypeKindCon kc1   && isLiftedTypeKindCon kc2   = True
+  | isUnliftedTypeKindCon kc1 && isUnliftedTypeKindCon kc2 = True
+  | isUbxTupleKindCon kc1     && isUbxTupleKindCon kc2     = True
+  | isOpenTypeKindCon kc2                                  = True 
+                           -- we already know kc1 is not a fun, its a TyCon
+  | isArgTypeKindCon kc2      && isSubArgTypeKindCon kc1   = True
+  | otherwise                                              = False
+
+defaultKind :: Kind -> Kind
+-- ^ Used when generalising: default kind ? and ?? to *. See "Type#kind_subtyping" for more
+-- information on what that means
+
+-- When we generalise, we make generic type variables whose kind is
+-- simple (* or *->* etc).  So generic type variables (other than
+-- built-in constants like 'error') always have simple kinds.  This is important;
+-- consider
+--     f x = True
+-- We want f to get type
+--     f :: forall (a::*). a -> Bool
+-- Not 
+--     f :: forall (a::??). a -> Bool
+-- because that would allow a call like (f 3#) as well as (f True),
+--and the calling conventions differ.  This defaulting is done in TcMType.zonkTcTyVarBndr.
+defaultKind k 
+  | isSubOpenTypeKind k = liftedTypeKind
+  | isSubArgTypeKind k  = liftedTypeKind
+  | otherwise        = k
+\end{code}
+
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+            Coercions
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
+
+
+\begin{code}
 -- | A 'Coercion' represents a 'Type' something should be coerced to.
 type Coercion     = Type
 
@@ -100,7 +251,6 @@ decomposeCo n co
     go n co cos = go (n-1) (mkLeftCoercion co)
                           (mkRightCoercion co : cos)
 
-------------------------------
 
 -------------------------------------------------------
 -- and some coercion kind stuff
@@ -128,7 +278,15 @@ mkCoKind ty1 ty2 = PredTy (EqPred ty1 ty2)
 
 -- | (mkCoPredTy s t r) produces the type:   (s~t) => r
 mkCoPredTy :: Type -> Type -> Type -> Type
-mkCoPredTy s t r = ForAllTy (mkWildCoVar (mkCoKind s t)) r
+mkCoPredTy s t r = ASSERT( not (co_var `elemVarSet` tyVarsOfType r) )
+                   ForAllTy co_var r
+  where
+    co_var = mkWildCoVar (mkCoKind s t)
+
+mkCoPredCo :: Coercion -> Coercion -> Coercion -> Coercion 
+-- Creates a coercion between (s1~t1) => r1  and (s2~t2) => r2 
+mkCoPredCo = mkCoPredTy 
+
 
 splitCoPredTy_maybe :: Type -> Maybe (Type, Type, Type)
 splitCoPredTy_maybe ty
@@ -154,83 +312,6 @@ getEqPredTys :: PredType -> (Type,Type)
 getEqPredTys (EqPred ty1 ty2) = (ty1, ty2)
 getEqPredTys other           = pprPanic "getEqPredTys" (ppr other)
 
--- | If it is the case that
---
--- > c :: (t1 ~ t2)
---
--- i.e. the kind of @c@ is a 'CoercionKind' relating @t1@ and @t2@, then @coercionKind c = (t1, t2)@.
-coercionKind :: Coercion -> (Type, Type)
-coercionKind ty@(TyVarTy a) | isCoVar a = coVarKind a
-                            | otherwise = (ty, ty)
-coercionKind (AppTy ty1 ty2) 
-  = let (s1, t1) = coercionKind ty1
-        (s2, t2) = coercionKind ty2 in
-    (mkAppTy s1 s2, mkAppTy t1 t2)
-coercionKind co@(TyConApp tc args)
-  | Just (ar, rule) <- isCoercionTyCon_maybe tc 
-    -- CoercionTyCons carry their kinding rule, so we use it here
-  = WARN( not (length args >= ar), ppr co )    -- Always saturated
-    (let (ty1,ty2) = runID (rule (return . typeKind)
-                                (return . coercionKind)
-                               False (take ar args))
-                             -- Apply the rule to the right number of args
-                             -- Always succeeds (if term is well-kinded!)
-        (tys1, tys2) = coercionKinds (drop ar args)
-     in (mkAppTys ty1 tys1, mkAppTys ty2 tys2))
-
-  | otherwise
-  = let (lArgs, rArgs) = coercionKinds args in
-    (TyConApp tc lArgs, TyConApp tc rArgs)
-coercionKind (FunTy ty1 ty2) 
-  = let (t1, t2) = coercionKind ty1
-        (s1, s2) = coercionKind ty2 in
-    (mkFunTy t1 s1, mkFunTy t2 s2)
-
-coercionKind (ForAllTy tv ty)
-  | isCoVar tv
---     c1 :: s1~s2  c2 :: t1~t2   c3 :: r1~r2
---    ----------------------------------------------
---    c1~c2 => c3  ::  (s1~t1) => r1 ~ (s2~t2) => r2
---      or
---    forall (_:c1~c2)
-  = let (c1,c2) = coVarKind tv
-       (s1,s2) = coercionKind c1
-       (t1,t2) = coercionKind c2
-       (r1,r2) = coercionKind ty
-    in
-    (mkCoPredTy s1 t1 r1, mkCoPredTy s2 t2 r2)
-
-  | otherwise
---     c1 :: s1~s2  c2 :: t1~t2   c3 :: r1~r2
---   ----------------------------------------------
---    forall a:k. c :: forall a:k. t1 ~ forall a:k. t2
-  = let (ty1, ty2) = coercionKind ty in
-    (ForAllTy tv ty1, ForAllTy tv ty2)
-
-coercionKind (PredTy (EqPred c1 c2)) 
-  = pprTrace "coercionKind" (pprEqPred (c1,c2)) $
-    let k1 = coercionKindPredTy c1
-        k2 = coercionKindPredTy c2 in
-    (k1,k2)
-  -- These should not show up in coercions at all
-  -- becuase they are in the form of for-alls
-  where
-    coercionKindPredTy c = let (t1, t2) = coercionKind c in mkCoKind t1 t2
-
-
-
-coercionKind (PredTy (ClassP cl args)) 
-  = let (lArgs, rArgs) = coercionKinds args in
-    (PredTy (ClassP cl lArgs), PredTy (ClassP cl rArgs))
-coercionKind (PredTy (IParam name ty))
-  = let (ty1, ty2) = coercionKind ty in
-    (PredTy (IParam name ty1), PredTy (IParam name ty2))
-
--- | Apply 'coercionKind' to multiple 'Coercion's
-coercionKinds :: [Coercion] -> ([Type], [Type])
-coercionKinds tys = unzip $ map coercionKind tys
-
--------------------------------------
 isIdentityCoercion :: Coercion -> Bool
 isIdentityCoercion co  
   = case coercionKind co of
@@ -253,6 +334,9 @@ mkCoercion :: TyCon -> [Type] -> Coercion
 mkCoercion coCon args = ASSERT( tyConArity coCon == length args ) 
                         TyConApp coCon args
 
+mkCoVarCoercion :: CoVar -> Coercion 
+mkCoVarCoercion cv = mkTyVarTy cv 
+
 -- | Apply a 'Coercion' to another 'Coercion', which is presumably a
 -- 'Coercion' constructor of some kind
 mkAppCoercion :: Coercion -> Coercion -> Coercion
@@ -269,12 +353,12 @@ mkTyConCoercion con cos = mkTyConApp con cos
 
 -- | Make a function 'Coercion' between two other 'Coercion's
 mkFunCoercion :: Coercion -> Coercion -> Coercion
-mkFunCoercion co1 co2 = mkFunTy co1 co2
+mkFunCoercion co1 co2 = mkFunTy co1 co2 -- NB: Handles correctly the forall for eqpreds!
 
 -- | Make a 'Coercion' which binds a variable within an inner 'Coercion'
 mkForAllCoercion :: Var -> Coercion -> Coercion
 -- note that a TyVar should be used here, not a CoVar (nor a TcTyVar)
-mkForAllCoercion tv  co  = ASSERT ( isTyVar tv ) mkForAllTy tv co
+mkForAllCoercion tv  co  = ASSERT ( isTyCoVar tv ) mkForAllTy tv co
 
 
 -------------------------------
@@ -321,10 +405,18 @@ mkInstsCoercion co tys = foldl mkInstCoercion co tys
 -- | Manufacture a coercion from this air. Needless to say, this is not usually safe,
 -- but it is used when we know we are dealing with bottom, which is one case in which 
 -- it is safe.  This is also used implement the @unsafeCoerce#@ primitive.
+-- Optimise by pushing down through type constructors
 mkUnsafeCoercion :: Type -> Type -> Coercion
-mkUnsafeCoercion ty1 ty2 
-  = mkCoercion unsafeCoercionTyCon [ty1, ty2]
+mkUnsafeCoercion (TyConApp tc1 tys1) (TyConApp tc2 tys2)
+  | tc1 == tc2
+  = TyConApp tc1 (zipWith mkUnsafeCoercion tys1 tys2)
 
+mkUnsafeCoercion (FunTy a1 r1) (FunTy a2 r2)
+  = FunTy (mkUnsafeCoercion a1 a2) (mkUnsafeCoercion r1 r2)
+
+mkUnsafeCoercion ty1 ty2 
+  | ty1 `coreEqType` ty2 = ty1
+  | otherwise            = mkCoercion unsafeCoercionTyCon [ty1, ty2]
 
 -- See note [Newtype coercions] in TyCon
 
@@ -334,16 +426,12 @@ mkUnsafeCoercion ty1 ty2
 -- a subset of those 'TyVar's.
 mkNewTypeCoercion :: Name -> TyCon -> [TyVar] -> Type -> TyCon
 mkNewTypeCoercion name tycon tvs rhs_ty
-  = mkCoercionTyCon name co_con_arity rule
+  = mkCoercionTyCon name arity desc
   where
-    co_con_arity = length tvs
-
-    rule :: CoTyConKindChecker
-    rule kc_ty _kc_co checking args 
-      = do { ks <- mapM kc_ty args
-           ; unless (not checking || kindAppOk (tyConKind tycon) ks) 
-                    (fail "Argument kind mis-match")
-           ; return (TyConApp tycon args, substTyWith tvs args rhs_ty) }
+    arity = length tvs
+    desc = CoAxiom { co_ax_tvs = tvs 
+                   , co_ax_lhs = mkTyConApp tycon (mkTyVarTys tvs)
+                   , co_ax_rhs = rhs_ty }
 
 -- | Create a coercion identifying a @data@, @newtype@ or @type@ representation type
 -- and its family instance.  It has the form @Co tvs :: F ts ~ R tvs@, where @Co@ is 
@@ -355,26 +443,25 @@ mkFamInstCoercion :: Name -- ^ Unique name for the coercion tycon
                  -> [Type]     -- ^ Type instance (@ts@)
                  -> TyCon      -- ^ Representation tycon (@R@)
                  -> TyCon      -- ^ Coercion tycon (@Co@)
-mkFamInstCoercion name tvs family instTys rep_tycon
-  = mkCoercionTyCon name coArity rule
+mkFamInstCoercion name tvs family inst_tys rep_tycon
+  = mkCoercionTyCon name arity desc
   where
-    coArity = length tvs
-
-    rule :: CoTyConKindChecker
-    rule kc_ty _kc_co checking args 
-      = do { ks <- mapM kc_ty args
-           ; unless (not checking  || kindAppOk (tyConKind rep_tycon) ks)
-                    (fail "Argument kind mis-match")
-           ; return (substTyWith tvs args $         -- with sigma = [tys/tvs],
-                    TyConApp family instTys         --       sigma (F ts)
-                   , TyConApp rep_tycon args) }     --   ~ R tys
-
-kindAppOk :: Kind -> [Kind] -> Bool
-kindAppOk _   [] = True
-kindAppOk kfn (k:ks) 
-  = case splitKindFunTy_maybe kfn of
-      Just (kfa, kfb) | k `isSubKind` kfa -> kindAppOk kfb ks
-      _other                              -> False
+    arity = length tvs
+    desc = CoAxiom { co_ax_tvs = tvs
+                   , co_ax_lhs = mkTyConApp family inst_tys 
+                   , co_ax_rhs = mkTyConApp rep_tycon (mkTyVarTys tvs) }
+
+
+mkClassPPredCo :: Class -> [Coercion] -> Coercion
+mkClassPPredCo cls = (PredTy . ClassP cls)
+
+mkIParamPredCo :: (IPName Name) -> Coercion -> Coercion
+mkIParamPredCo ipn = (PredTy . IParam ipn)
+
+mkEqPredCo :: Coercion -> Coercion -> Coercion 
+mkEqPredCo co1 co2 = PredTy (EqPred co1 co2)
+
+
 \end{code}
 
 
@@ -403,137 +490,67 @@ symCoercionTyCon, transCoercionTyCon, leftCoercionTyCon,
   rightCoercionTyCon, instCoercionTyCon, unsafeCoercionTyCon,
   csel1CoercionTyCon, csel2CoercionTyCon, cselRCoercionTyCon :: TyCon
 
-symCoercionTyCon 
-  = mkCoercionTyCon symCoercionTyConName 1 kc_sym
-  where
-    kc_sym :: CoTyConKindChecker
-    kc_sym _kc_ty kc_co _ (co:_) 
-      = do { (ty1,ty2) <- kc_co co
-           ; return (ty2,ty1) }
-    kc_sym _ _ _ _ = panic "kc_sym"
-
-transCoercionTyCon 
-  = mkCoercionTyCon transCoercionTyConName 2 kc_trans
-  where
-    kc_trans :: CoTyConKindChecker
-    kc_trans _kc_ty kc_co checking (co1:co2:_)
-      = do { (a1, r1) <- kc_co co1
-           ; (a2, r2) <- kc_co co2 
-          ; unless (not checking || (r1 `coreEqType` a2))
-                    (fail "Trans coercion mis-match")
-           ; return (a1, r2) }
-    kc_trans _ _ _ _ = panic "kc_sym"
-
----------------------------------------------------
-leftCoercionTyCon  = mkCoercionTyCon leftCoercionTyConName  1 (kcLR_help fst)
-rightCoercionTyCon = mkCoercionTyCon rightCoercionTyConName 1 (kcLR_help snd)
-
-kcLR_help :: (forall a. (a,a)->a) -> CoTyConKindChecker
-kcLR_help select _kc_ty kc_co _checking (co : _)
-  = do { (ty1, ty2)  <- kc_co co
-       ; case decompLR_maybe ty1 ty2 of
-           Nothing  -> fail "decompLR" 
-           Just res -> return (select res) }
-kcLR_help _ _ _ _ _ = panic "kcLR_help"
-
-decompLR_maybe :: Type -> Type -> Maybe ((Type,Type), (Type,Type))
+symCoercionTyCon    = mkCoercionTyCon symCoercionTyConName   1 CoSym
+transCoercionTyCon  = mkCoercionTyCon transCoercionTyConName 2 CoTrans
+leftCoercionTyCon   = mkCoercionTyCon leftCoercionTyConName  1 CoLeft
+rightCoercionTyCon  = mkCoercionTyCon rightCoercionTyConName 1 CoRight
+instCoercionTyCon   =  mkCoercionTyCon instCoercionTyConName 2 CoInst
+csel1CoercionTyCon  = mkCoercionTyCon csel1CoercionTyConName 1 CoCsel1
+csel2CoercionTyCon  = mkCoercionTyCon csel2CoercionTyConName 1 CoCsel2
+cselRCoercionTyCon  = mkCoercionTyCon cselRCoercionTyConName 1 CoCselR
+unsafeCoercionTyCon = mkCoercionTyCon unsafeCoercionTyConName 2 CoUnsafe
+
+transCoercionTyConName, symCoercionTyConName, leftCoercionTyConName, 
+   rightCoercionTyConName, instCoercionTyConName, unsafeCoercionTyConName,
+   csel1CoercionTyConName, csel2CoercionTyConName, cselRCoercionTyConName :: Name
+
+transCoercionTyConName         = mkCoConName (fsLit "trans") transCoercionTyConKey transCoercionTyCon
+symCoercionTyConName           = mkCoConName (fsLit "sym") symCoercionTyConKey symCoercionTyCon
+leftCoercionTyConName          = mkCoConName (fsLit "left") leftCoercionTyConKey leftCoercionTyCon
+rightCoercionTyConName         = mkCoConName (fsLit "right") rightCoercionTyConKey rightCoercionTyCon
+instCoercionTyConName          = mkCoConName (fsLit "inst") instCoercionTyConKey instCoercionTyCon
+csel1CoercionTyConName  = mkCoConName (fsLit "csel1") csel1CoercionTyConKey csel1CoercionTyCon
+csel2CoercionTyConName  = mkCoConName (fsLit "csel2") csel2CoercionTyConKey csel2CoercionTyCon
+cselRCoercionTyConName  = mkCoConName (fsLit "cselR") cselRCoercionTyConKey cselRCoercionTyCon
+unsafeCoercionTyConName = mkCoConName (fsLit "CoUnsafe") unsafeCoercionTyConKey unsafeCoercionTyCon
+
+mkCoConName :: FastString -> Unique -> TyCon -> Name
+mkCoConName occ key coCon = mkWiredInName gHC_PRIM (mkTcOccFS occ)
+                            key (ATyCon coCon) BuiltInSyntax
+\end{code}
+
+\begin{code}
+------------
+decompLR_maybe :: (Type,Type) -> Maybe ((Type,Type), (Type,Type))
 -- Helper for left and right.  Finds coercion kind of its input and
 -- returns the left and right projections of the coercion...
 --
 -- if c :: t1 s1 ~ t2 s2 then splitCoercionKindOf c = ((t1, t2), (s1, s2))
-decompLR_maybe ty1 ty2
+decompLR_maybe (ty1,ty2)
   | Just (ty_fun1, ty_arg1) <- splitAppTy_maybe ty1
   , Just (ty_fun2, ty_arg2) <- splitAppTy_maybe ty2
   = Just ((ty_fun1, ty_fun2),(ty_arg1, ty_arg2))
-decompLR_maybe _ _ = Nothing
+decompLR_maybe _ = Nothing
 
----------------------------------------------------
-instCoercionTyCon 
-  =  mkCoercionTyCon instCoercionTyConName 2 kcInst_help
-  where
-    kcInst_help :: CoTyConKindChecker
-    kcInst_help kc_ty kc_co checking (co : ty : _)
-      = do { (t1,t2) <- kc_co co
-           ; k <- kc_ty ty
-           ; case decompInst_maybe t1 t2 of
-               Nothing -> fail "decompInst"
-               Just ((tv1,tv2), (ty1,ty2)) -> do
-           { unless (not checking || (k `isSubKind` tyVarKind tv1))
-                    (fail "Coercion instantation kind mis-match")
-           ; return (substTyWith [tv1] [ty] ty1,
-                     substTyWith [tv2] [ty] ty2) } }
-    kcInst_help _ _ _ _ = panic "kcInst_help"
-
-decompInst_maybe :: Type -> Type -> Maybe ((TyVar,TyVar), (Type,Type))
-decompInst_maybe ty1 ty2
+------------
+decompInst_maybe :: (Type, Type) -> Maybe ((TyVar,TyVar), (Type,Type))
+decompInst_maybe (ty1, ty2)
   | Just (tv1,r1) <- splitForAllTy_maybe ty1
   , Just (tv2,r2) <- splitForAllTy_maybe ty2
   = Just ((tv1,tv2), (r1,r2))
-decompInst_maybe _ _ = Nothing
+decompInst_maybe _ = Nothing
 
----------------------------------------------------
-unsafeCoercionTyCon 
-  = mkCoercionTyCon unsafeCoercionTyConName 2 kc_unsafe
-  where
-   kc_unsafe kc_ty _kc_co _checking (ty1:ty2:_) 
-    = do { _ <- kc_ty ty1
-         ; _ <- kc_ty ty2
-         ; return (ty1,ty2) }
-   kc_unsafe _ _ _ _ = panic "kc_unsafe"
-        
----------------------------------------------------
--- The csel* family
-
-csel1CoercionTyCon = mkCoercionTyCon csel1CoercionTyConName 1 (kcCsel_help fstOf3)
-csel2CoercionTyCon = mkCoercionTyCon csel2CoercionTyConName 1 (kcCsel_help sndOf3)
-cselRCoercionTyCon = mkCoercionTyCon cselRCoercionTyConName 1 (kcCsel_help thirdOf3) 
-
-kcCsel_help :: (forall a. (a,a,a) -> a) -> CoTyConKindChecker
-kcCsel_help select _kc_ty kc_co _checking (co : _)
-  = do { (ty1,ty2) <- kc_co co
-       ; case decompCsel_maybe ty1 ty2 of
-           Nothing  -> fail "decompCsel"
-           Just res -> return (select res) }
-kcCsel_help _ _ _ _ _ = panic "kcCsel_help"
-
-decompCsel_maybe :: Type -> Type -> Maybe ((Type,Type), (Type,Type), (Type,Type))
+------------
+decompCsel_maybe :: (Type, Type) -> Maybe ((Type,Type), (Type,Type), (Type,Type))
 --   If         co :: (s1~t1 => r1) ~ (s2~t2 => r2)
 -- Then   csel1 co ::            s1 ~ s2
 --        csel2 co ::           t1 ~ t2
 --        cselR co ::           r1 ~ r2
-decompCsel_maybe ty1 ty2
+decompCsel_maybe (ty1, ty2)
   | Just (s1, t1, r1) <- splitCoPredTy_maybe ty1
   , Just (s2, t2, r2) <- splitCoPredTy_maybe ty2
   = Just ((s1,s2), (t1,t2), (r1,r2))
-decompCsel_maybe _ _ = Nothing
-
-fstOf3   :: (a,b,c) -> a    
-sndOf3   :: (a,b,c) -> b    
-thirdOf3 :: (a,b,c) -> c    
-fstOf3      (a,_,_) =  a
-sndOf3      (_,b,_) =  b
-thirdOf3    (_,_,c) =  c
-
---------------------------------------
--- Their Names
-
-transCoercionTyConName, symCoercionTyConName, leftCoercionTyConName, 
-   rightCoercionTyConName, instCoercionTyConName, unsafeCoercionTyConName,
-   csel1CoercionTyConName, csel2CoercionTyConName, cselRCoercionTyConName :: Name
-
-transCoercionTyConName         = mkCoConName (fsLit "trans") transCoercionTyConKey transCoercionTyCon
-symCoercionTyConName           = mkCoConName (fsLit "sym") symCoercionTyConKey symCoercionTyCon
-leftCoercionTyConName          = mkCoConName (fsLit "left") leftCoercionTyConKey leftCoercionTyCon
-rightCoercionTyConName         = mkCoConName (fsLit "right") rightCoercionTyConKey rightCoercionTyCon
-instCoercionTyConName          = mkCoConName (fsLit "inst") instCoercionTyConKey instCoercionTyCon
-csel1CoercionTyConName  = mkCoConName (fsLit "csel1") csel1CoercionTyConKey csel1CoercionTyCon
-csel2CoercionTyConName  = mkCoConName (fsLit "csel2") csel2CoercionTyConKey csel2CoercionTyCon
-cselRCoercionTyConName  = mkCoConName (fsLit "cselR") cselRCoercionTyConKey cselRCoercionTyCon
-unsafeCoercionTyConName = mkCoConName (fsLit "CoUnsafe") unsafeCoercionTyConKey unsafeCoercionTyCon
-
-mkCoConName :: FastString -> Unique -> TyCon -> Name
-mkCoConName occ key coCon = mkWiredInName gHC_PRIM (mkTcOccFS occ)
-                            key (ATyCon coCon) BuiltInSyntax
+decompCsel_maybe _ = Nothing
 \end{code}
 
 
@@ -553,8 +570,8 @@ instNewTyCon_maybe tc tys
   = ASSERT( tys `lengthIs` tyConArity tc )
     Just (substTyWith tvs tys ty, 
          case mb_co_tc of
-          Nothing    -> IdCo
-          Just co_tc -> ACo (mkTyConApp co_tc tys))
+            Nothing    -> IdCo (mkTyConApp tc    tys)
+            Just co_tc -> ACo  (mkTyConApp co_tc tys))
   | otherwise
   = Nothing
 
@@ -574,7 +591,7 @@ splitNewTypeRepCo_maybe (TyConApp tc tys)
   | Just (ty', coi) <- instNewTyCon_maybe tc tys
   = case coi of
        ACo co -> Just (ty', co)
-       IdCo   -> panic "splitNewTypeRepCo_maybe"
+       IdCo _ -> panic "splitNewTypeRepCo_maybe"
                        -- This case handled by coreView
 splitNewTypeRepCo_maybe _
   = Nothing
@@ -605,303 +622,236 @@ coreEqCoercion2 = coreEqType2
 -- 1. A proper 'Coercion'
 --
 -- 2. The identity coercion
-data CoercionI = IdCo | ACo Coercion
+data CoercionI = IdCo Type | ACo Coercion
+
+liftCoI :: (Type -> Type) -> CoercionI -> CoercionI
+liftCoI f (IdCo ty) = IdCo (f ty)
+liftCoI f (ACo ty)  = ACo (f ty)
+
+liftCoI2 :: (Type -> Type -> Type) -> CoercionI -> CoercionI -> CoercionI
+liftCoI2 f (IdCo ty1) (IdCo ty2) = IdCo (f ty1 ty2)
+liftCoI2 f coi1       coi2       = ACo (f (fromCoI coi1) (fromCoI coi2))
+
+liftCoIs :: ([Type] -> Type) -> [CoercionI] -> CoercionI
+liftCoIs f cois = go_id [] cois
+  where
+    go_id rev_tys []               = IdCo (f (reverse rev_tys))
+    go_id rev_tys (IdCo ty : cois) = go_id  (ty:rev_tys) cois
+    go_id rev_tys (ACo  co : cois) = go_aco (co:rev_tys) cois
+
+    go_aco rev_tys []               = ACo (f (reverse rev_tys))
+    go_aco rev_tys (IdCo ty : cois) = go_aco (ty:rev_tys) cois
+    go_aco rev_tys (ACo  co : cois) = go_aco (co:rev_tys) cois
 
 instance Outputable CoercionI where
-  ppr IdCo     = ptext (sLit "IdCo")
+  ppr (IdCo _) = ptext (sLit "IdCo")
   ppr (ACo co) = ppr co
 
 isIdentityCoI :: CoercionI -> Bool
-isIdentityCoI IdCo = True
-isIdentityCoI _    = False
-
--- | Tests whether all the given 'CoercionI's represent the identity coercion
-allIdCoIs :: [CoercionI] -> Bool
-allIdCoIs = all isIdentityCoI
-
--- | For each 'CoercionI' in the input list, return either the 'Coercion' it
--- contains or the corresponding 'Type' from the other list
-zipCoArgs :: [CoercionI] -> [Type] -> [Coercion]
-zipCoArgs cois tys = zipWith fromCoI cois tys
+isIdentityCoI (IdCo _) = True
+isIdentityCoI (ACo _)  = False
 
 -- | Return either the 'Coercion' contained within the 'CoercionI' or the given
 -- 'Type' if the 'CoercionI' is the identity 'Coercion'
-fromCoI :: CoercionI -> Type -> Type
-fromCoI IdCo ty     = ty       -- Identity coercion represented 
-fromCoI (ACo co) _  = co       --      by the type itself
+fromCoI :: CoercionI -> Type
+fromCoI (IdCo ty) = ty -- Identity coercion represented 
+fromCoI (ACo co)  = co --      by the type itself
 
 -- | Smart constructor for @sym@ on 'CoercionI', see also 'mkSymCoercion'
 mkSymCoI :: CoercionI -> CoercionI
-mkSymCoI IdCo = IdCo
-mkSymCoI (ACo co) = ACo $ mkCoercion symCoercionTyCon [co] 
+mkSymCoI (IdCo ty) = IdCo ty
+mkSymCoI (ACo co)  = ACo $ mkCoercion symCoercionTyCon [co] 
                                -- the smart constructor
                                -- is too smart with tyvars
 
 -- | Smart constructor for @trans@ on 'CoercionI', see also 'mkTransCoercion'
 mkTransCoI :: CoercionI -> CoercionI -> CoercionI
-mkTransCoI IdCo aco = aco
-mkTransCoI aco IdCo = aco
+mkTransCoI (IdCo _) aco = aco
+mkTransCoI aco (IdCo _) = aco
 mkTransCoI (ACo co1) (ACo co2) = ACo $ mkTransCoercion co1 co2
 
 -- | Smart constructor for type constructor application on 'CoercionI', see also 'mkAppCoercion'
-mkTyConAppCoI :: TyCon -> [Type] -> [CoercionI] -> CoercionI
-mkTyConAppCoI tyCon tys cois
-  | allIdCoIs cois = IdCo
-  | otherwise     = ACo (TyConApp tyCon (zipCoArgs cois tys))
+mkTyConAppCoI :: TyCon -> [CoercionI] -> CoercionI
+mkTyConAppCoI tyCon cois = liftCoIs (mkTyConApp tyCon) cois
 
 -- | Smart constructor for honest-to-god 'Coercion' application on 'CoercionI', see also 'mkAppCoercion'
-mkAppTyCoI :: Type -> CoercionI -> Type -> CoercionI -> CoercionI
-mkAppTyCoI _   IdCo _   IdCo = IdCo
-mkAppTyCoI ty1 coi1 ty2 coi2 =
-       ACo $ AppTy (fromCoI coi1 ty1) (fromCoI coi2 ty2)
-
+mkAppTyCoI :: CoercionI -> CoercionI -> CoercionI
+mkAppTyCoI = liftCoI2 mkAppTy
 
-mkFunTyCoI :: Type -> CoercionI -> Type -> CoercionI -> CoercionI
-mkFunTyCoI _   IdCo _   IdCo = IdCo
-mkFunTyCoI ty1 coi1 ty2 coi2 =
-       ACo $ FunTy (fromCoI coi1 ty1) (fromCoI coi2 ty2)
+mkFunTyCoI :: CoercionI -> CoercionI -> CoercionI
+mkFunTyCoI = liftCoI2 mkFunTy
 
 -- | Smart constructor for quantified 'Coercion's on 'CoercionI', see also 'mkForAllCoercion'
 mkForAllTyCoI :: TyVar -> CoercionI -> CoercionI
-mkForAllTyCoI _ IdCo = IdCo
-mkForAllTyCoI tv (ACo co) = ACo $ ForAllTy tv co
-
--- | Extract a 'Coercion' from a 'CoercionI' if it represents one. If it is the identity coercion,
--- panic
-fromACo :: CoercionI -> Coercion
-fromACo (ACo co)  = co
-fromACo (IdCo {}) = panic "fromACo"
+mkForAllTyCoI tv = liftCoI (ForAllTy tv)
 
 -- | Smart constructor for class 'Coercion's on 'CoercionI'. Satisfies:
 --
 -- > mkClassPPredCoI cls tys cois :: PredTy (cls tys) ~ PredTy (cls (tys `cast` cois))
-mkClassPPredCoI :: Class -> [Type] -> [CoercionI] -> CoercionI
-mkClassPPredCoI cls tys cois 
-  | allIdCoIs cois = IdCo
-  | otherwise      = ACo $ PredTy $ ClassP cls (zipCoArgs cois tys)
+mkClassPPredCoI :: Class -> [CoercionI] -> CoercionI
+mkClassPPredCoI cls = liftCoIs (PredTy . ClassP cls)
 
 -- | Smart constructor for implicit parameter 'Coercion's on 'CoercionI'. Similar to 'mkClassPPredCoI'
 mkIParamPredCoI :: (IPName Name) -> CoercionI -> CoercionI 
-mkIParamPredCoI _   IdCo     = IdCo
-mkIParamPredCoI ipn (ACo co) = ACo $ PredTy $ IParam ipn co
+mkIParamPredCoI ipn = liftCoI (PredTy . IParam ipn)
 
 -- | Smart constructor for type equality 'Coercion's on 'CoercionI'. Similar to 'mkClassPPredCoI'
-mkEqPredCoI :: Type -> CoercionI -> Type -> CoercionI -> CoercionI
-mkEqPredCoI _    IdCo     _   IdCo      = IdCo
-mkEqPredCoI ty1  IdCo     _   (ACo co2) = ACo $ PredTy $ EqPred ty1 co2
-mkEqPredCoI _   (ACo co1) ty2 coi2      = ACo $ PredTy $ EqPred co1 (fromCoI coi2 ty2)
+mkEqPredCoI :: CoercionI -> CoercionI -> CoercionI
+mkEqPredCoI = liftCoI2 (\t1 t2 -> PredTy (EqPred t1 t2))
+
+mkCoPredCoI :: CoercionI -> CoercionI -> CoercionI -> CoercionI 
+mkCoPredCoI coi1 coi2 coi3 =   mkFunTyCoI (mkEqPredCoI coi1 coi2) coi3
+
+
 \end{code}
 
 %************************************************************************
-%*                                                                      *
-                 Optimising coercions                                                                  
-%*                                                                      *
+%*                                                                     *
+            The kind of a type, and of a coercion
+%*                                                                     *
 %************************************************************************
 
 \begin{code}
-type NormalCo = Coercion
-  -- Invariants: 
-  --  * For trans coercions (co1 `trans` co2)
-  --       co1 is not a trans, and neither co1 nor co2 is identity
-  --  * If the coercion is the identity, it has no CoVars of CoTyCons in it (just types)
-
-type NormalNonIdCo = NormalCo  -- Extra invariant: not the identity
-
-optCoercion :: Coercion -> NormalCo
-optCoercion co = opt_co False co
-
-opt_co :: Bool        -- True <=> return (sym co)
-       -> Coercion
-       -> NormalCo
-opt_co = opt_co'
--- opt_co sym co = pprTrace "opt_co {" (ppr sym <+> ppr co) $
---                     co1 `seq` 
---                pprTrace "opt_co done }" (ppr co1) 
---               WARN( not same_co_kind, ppr co  <+> dcolon <+> pprEqPred (s1,t1) 
---                                     $$ ppr co1 <+> dcolon <+> pprEqPred (s2,t2) )
---                co1
---  where
---    co1 = opt_co' sym co
---    same_co_kind = s1 `coreEqType` s2 && t1 `coreEqType` t2
---    (s,t) = coercionKind co
---    (s1,t1) | sym = (t,s)
---            | otherwise = (s,t)
---    (s2,t2) = coercionKind co1
-
-opt_co' sym (AppTy ty1 ty2)          = mkAppTy (opt_co sym ty1) (opt_co sym ty2)
-opt_co' sym (FunTy ty1 ty2)          = FunTy (opt_co sym ty1) (opt_co sym ty2)
-opt_co' sym (PredTy (ClassP cls tys)) = PredTy (ClassP cls (map (opt_co sym) tys))
-opt_co' sym (PredTy (IParam n ty))    = PredTy (IParam n (opt_co sym ty))
-
-opt_co' sym co@(TyVarTy tv)
-  | not (isCoVar tv)     = co   -- Identity; does not mention a CoVar
-  | ty1 `coreEqType` ty2 = ty1 -- Identity; ..ditto..
-  | not sym              = co
-  | otherwise            = mkSymCoercion co
-  where
-    (ty1,ty2) = coVarKind tv
+typeKind :: Type -> Kind
+typeKind ty@(TyConApp tc tys) 
+  | isCoercionTyCon tc = typeKind (fst (coercionKind ty))
+  | otherwise          = kindAppResult (tyConKind tc) tys
+       -- During coercion optimisation we *do* match a type
+       -- against a coercion (see OptCoercion.matchesAxiomLhs)
+       -- So the use of typeKind in Unify.match_kind must work on coercions too
+       -- Hence the isCoercionTyCon case above
+
+typeKind (PredTy pred)       = predKind pred
+typeKind (AppTy fun _)        = kindFunResult (typeKind fun)
+typeKind (ForAllTy _ ty)      = typeKind ty
+typeKind (TyVarTy tyvar)      = tyVarKind tyvar
+typeKind (FunTy _arg res)
+    -- Hack alert.  The kind of (Int -> Int#) is liftedTypeKind (*), 
+    --              not unliftedTypKind (#)
+    -- The only things that can be after a function arrow are
+    --   (a) types (of kind openTypeKind or its sub-kinds)
+    --   (b) kinds (of super-kind TY) (e.g. * -> (* -> *))
+    | isTySuperKind k         = k
+    | otherwise               = ASSERT( isSubOpenTypeKind k) liftedTypeKind 
+    where
+      k = typeKind res
+
+------------------
+predKind :: PredType -> Kind
+predKind (EqPred {}) = coSuperKind     -- A coercion kind!
+predKind (ClassP {}) = liftedTypeKind  -- Class and implicitPredicates are
+predKind (IParam {}) = liftedTypeKind  -- always represented by lifted types
+
+------------------
+-- | If it is the case that
+--
+-- > c :: (t1 ~ t2)
+--
+-- i.e. the kind of @c@ is a 'CoercionKind' relating @t1@ and @t2@, 
+-- then @coercionKind c = (t1, t2)@.
+coercionKind :: Coercion -> (Type, Type)
+coercionKind ty@(TyVarTy a) | isCoVar a = coVarKind a
+                            | otherwise = (ty, ty)
+coercionKind (AppTy ty1 ty2) 
+  = let (s1, t1) = coercionKind ty1
+        (s2, t2) = coercionKind ty2 in
+    (mkAppTy s1 s2, mkAppTy t1 t2)
+coercionKind co@(TyConApp tc args)
+  | Just (ar, desc) <- isCoercionTyCon_maybe tc 
+    -- CoercionTyCons carry their kinding rule, so we use it here
+  = WARN( not (length args >= ar), ppr co )    -- Always saturated
+    (let (ty1,  ty2)  = coTyConAppKind desc (take ar args)
+        (tys1, tys2) = coercionKinds (drop ar args)
+     in (mkAppTys ty1 tys1, mkAppTys ty2 tys2))
 
-opt_co' sym (ForAllTy tv cor) 
-  | isCoVar tv = mkCoPredTy (opt_co sym co1) (opt_co sym co2) (opt_co sym cor)
-  | otherwise  = ForAllTy tv (opt_co sym cor)
-  where
-    (co1,co2) = coVarKind tv
+  | otherwise
+  = let (lArgs, rArgs) = coercionKinds args in
+    (TyConApp tc lArgs, TyConApp tc rArgs)
+
+coercionKind (FunTy ty1 ty2) 
+  = let (t1, t2) = coercionKind ty1
+        (s1, s2) = coercionKind ty2 in
+    (mkFunTy t1 s1, mkFunTy t2 s2)
+
+coercionKind (ForAllTy tv ty)
+  | isCoVar tv
+--     c1 :: s1~s2  c2 :: t1~t2   c3 :: r1~r2
+--    ----------------------------------------------
+--    c1~c2 => c3  ::  (s1~t1) => r1 ~ (s2~t2) => r2
+--      or
+--    forall (_:c1~c2)
+  = let (c1,c2) = coVarKind tv
+       (s1,s2) = coercionKind c1
+       (t1,t2) = coercionKind c2
+       (r1,r2) = coercionKind ty
+    in
+    (mkCoPredTy s1 t1 r1, mkCoPredTy s2 t2 r2)
 
-opt_co' sym (TyConApp tc cos)
-  | isCoercionTyCon tc
-  = foldl mkAppTy opt_co_tc 
-          (map (opt_co sym) (drop arity cos))
   | otherwise
-  = TyConApp tc (map (opt_co sym) cos)
-  where
-    arity = tyConArity tc
-    opt_co_tc :: NormalCo
-    opt_co_tc = opt_co_tc_app sym tc (take arity cos)
-
---------
-opt_co_tc_app :: Bool -> TyCon -> [Type] -> NormalCo
--- Used for CoercionTyCons only
-opt_co_tc_app sym tc cos
-  | tc `hasKey` symCoercionTyConKey
-  = opt_co (not sym) co1
-
-  | tc `hasKey` transCoercionTyConKey
-  = if sym then opt_trans opt_co2 opt_co1
-           else opt_trans opt_co1 opt_co2
-
-  | tc `hasKey` leftCoercionTyConKey
-  , Just (co1, _) <- splitAppTy_maybe opt_co1
-  = co1
-
-  | tc `hasKey` rightCoercionTyConKey
-  , Just (_, co2) <- splitAppTy_maybe opt_co1
-  = co2
-
-  | tc `hasKey` csel1CoercionTyConKey
-  , Just (s1,_,_) <- splitCoPredTy_maybe opt_co1
-  = s1
-
-  | tc `hasKey` csel2CoercionTyConKey
-  , Just (_,s2,_) <- splitCoPredTy_maybe opt_co1
-  = s2
-
-  | tc `hasKey` cselRCoercionTyConKey
-  , Just (_,_,r) <- splitCoPredTy_maybe opt_co1
-  = r
-
-  | tc `hasKey` instCoercionTyConKey
-  , Just (tv, co'') <- splitForAllTy_maybe opt_co1
-  , let ty = co2
-  = substTyWith [tv] [ty] co''
-
-  | otherwise    -- Do not push sym inside top-level axioms
-                 -- e.g. if g is a top-level axiom
-                 --   g a : F a ~ a
-                 -- Then (sym (g ty)) /= g (sym ty) !!
-  = if sym then mkSymCoercion the_co 
-           else the_co
+--     c1 :: s1~s2  c2 :: t1~t2   c3 :: r1~r2
+--   ----------------------------------------------
+--    forall a:k. c :: forall a:k. t1 ~ forall a:k. t2
+  = let (ty1, ty2) = coercionKind ty in
+    (ForAllTy tv ty1, ForAllTy tv ty2)
+
+coercionKind (PredTy (ClassP cl args)) 
+  = let (lArgs, rArgs) = coercionKinds args in
+    (PredTy (ClassP cl lArgs), PredTy (ClassP cl rArgs))
+coercionKind (PredTy (IParam name ty))
+  = let (ty1, ty2) = coercionKind ty in
+    (PredTy (IParam name ty1), PredTy (IParam name ty2))
+coercionKind (PredTy (EqPred c1 c2)) 
+  = pprTrace "coercionKind" (pprEqPred (c1,c2)) $
+  -- These should not show up in coercions at all
+  -- becuase they are in the form of for-alls
+    let k1 = coercionKindPredTy c1
+        k2 = coercionKindPredTy c2 in
+    (k1,k2)
   where
-    the_co = TyConApp tc cos
-    (co1 : cos1) = cos
-    (co2 : _)    = cos1
-    opt_co1 = opt_co sym co1
-    opt_co2 = opt_co sym co2
-
--------------
-opt_trans :: NormalCo -> NormalCo -> NormalCo
-opt_trans co1 co2
-  | isIdNormCo co1 = co2
-  | otherwise      = opt_trans1 co1 co2
-
-opt_trans1 :: NormalNonIdCo -> NormalCo -> NormalCo
--- First arg is not the identity
-opt_trans1 co1 co2
-  | isIdNormCo co2 = co1
-  | otherwise      = opt_trans2 co1 co2
-
-opt_trans2 :: NormalNonIdCo -> NormalNonIdCo -> NormalCo
--- Neither arg is the identity
-opt_trans2 (TyConApp tc [co1a,co1b]) co2
-  | tc `hasKey` transCoercionTyConKey
-  = opt_trans1 co1a (opt_trans2 co1b co2)
-
-opt_trans2 co1 co2 
-  | Just co <- opt_trans_rule co1 co2
-  = co
-
-opt_trans2 co1 (TyConApp tc [co2a,co2b])
-  | tc `hasKey` transCoercionTyConKey
-  , Just co1_2a <- opt_trans_rule co1 co2a
-  = if isIdNormCo co1_2a
-    then co2b
-    else opt_trans2 co1_2a co2b
-
-opt_trans2 co1 co2
-  = mkTransCoercion co1 co2
-
-------
-opt_trans_rule :: NormalNonIdCo -> NormalNonIdCo -> Maybe NormalCo
-opt_trans_rule (TyConApp tc [co1]) co2
-  | tc `hasKey` symCoercionTyConKey
-  , co1 `coreEqType` co2
-  , (_,ty2) <- coercionKind co2
-  = Just ty2
-
-opt_trans_rule co1 (TyConApp tc [co2])
-  | tc `hasKey` symCoercionTyConKey
-  , co1 `coreEqType` co2
-  , (ty1,_) <- coercionKind co1
-  = Just ty1
-
-opt_trans_rule (TyConApp tc1 [co1,ty1]) (TyConApp tc2 [co2,ty2])
-  | tc1 `hasKey` instCoercionTyConKey
-  , tc1 == tc2
-  , ty1 `coreEqType` ty2
-  = Just (mkInstCoercion (opt_trans2 co1 co2) ty1) 
-
-opt_trans_rule (TyConApp tc1 cos1) (TyConApp tc2 cos2)
-  | not (isCoercionTyCon tc1) || 
-    getUnique tc1 `elem` [ leftCoercionTyConKey, rightCoercionTyConKey
-                         , csel1CoercionTyConKey, csel2CoercionTyConKey
-                        , cselRCoercionTyConKey ]      --Yuk!
-  , tc1 == tc2                  -- Works for left,right, and csel* family
-                        -- BUT NOT equality axioms 
-                        -- E.g.        (g Int) `trans` (g Bool)
-                        --        /= g (Int . Bool)
-  = Just (TyConApp tc1 (zipWith opt_trans cos1 cos2))
-
-opt_trans_rule co1 co2
-  | Just (co1a, co1b) <- splitAppTy_maybe co1
-  , Just (co2a, co2b) <- splitAppTy_maybe co2
-  = Just (mkAppTy (opt_trans co1a co2a) (opt_trans co1b co2b))
-
-  | Just (s1,t1,r1) <- splitCoPredTy_maybe co1
-  , Just (s2,t2,r2) <- splitCoPredTy_maybe co1
-  = Just (mkCoPredTy (opt_trans s1 s2)
-                     (opt_trans t1 t2)
-                     (opt_trans r1 r2))
-
-  | Just (tv1,r1) <- splitForAllTy_maybe co1
-  , Just (tv2,r2) <- splitForAllTy_maybe co2
-  , not (isCoVar tv1)               -- Both have same kind
-  , let r2' = substTyWith [tv2] [TyVarTy tv1] r2
-  = Just (ForAllTy tv1 (opt_trans2 r1 r2'))
-
-opt_trans_rule _ _ = Nothing
-
-  
--------------
-isIdNormCo :: NormalCo -> Bool
--- Cheap identity test: look for coercions with no coercion variables at all
--- So it'll return False for (sym g `trans` g)
-isIdNormCo ty = go ty
+    coercionKindPredTy c = let (t1, t2) = coercionKind c in mkCoKind t1 t2
+
+------------------
+-- | Apply 'coercionKind' to multiple 'Coercion's
+coercionKinds :: [Coercion] -> ([Type], [Type])
+coercionKinds tys = unzip $ map coercionKind tys
+
+------------------
+-- | 'coTyConAppKind' is given a list of the type arguments to the 'CoTyCon',
+-- and constructs the types that the resulting coercion relates.
+-- Fails (in the monad) if ill-kinded.
+-- Typically the monad is 
+--   either the Lint monad (with the consistency-check flag = True), 
+--   or the ID monad with a panic on failure (and the consistency-check flag = False)
+coTyConAppKind 
+    :: CoTyConDesc
+    -> [Type]                  -- Exactly right number of args
+    -> (Type, Type)            -- Kind of this application
+coTyConAppKind CoUnsafe (ty1:ty2:_)
+  = (ty1,ty2)
+coTyConAppKind CoSym (co:_) 
+  | (ty1,ty2) <- coercionKind co = (ty2,ty1)
+coTyConAppKind CoTrans (co1:co2:_) 
+  = (fst (coercionKind co1), snd (coercionKind co2))
+coTyConAppKind CoLeft (co:_) 
+  | Just (res,_) <- decompLR_maybe (coercionKind co) = res
+coTyConAppKind CoRight (co:_) 
+  | Just (_,res) <- decompLR_maybe (coercionKind co) = res
+coTyConAppKind CoCsel1 (co:_) 
+  | Just (res,_,_) <- decompCsel_maybe (coercionKind co) = res
+coTyConAppKind CoCsel2 (co:_) 
+  | Just (_,res,_) <- decompCsel_maybe (coercionKind co) = res
+coTyConAppKind CoCselR (co:_) 
+  | Just (_,_,res) <- decompCsel_maybe (coercionKind co) = res
+coTyConAppKind CoInst (co:ty:_) 
+  | Just ((tv1,tv2), (ty1,ty2)) <- decompInst_maybe (coercionKind co)
+  = (substTyWith [tv1] [ty] ty1, substTyWith [tv2] [ty] ty2) 
+coTyConAppKind (CoAxiom { co_ax_tvs = tvs 
+                        , co_ax_lhs = lhs_ty, co_ax_rhs = rhs_ty }) cos
+  = (substTyWith tvs tys1 lhs_ty, substTyWith tvs tys2 rhs_ty)
   where
-    go (TyVarTy tv)           = not (isCoVar tv)
-    go (AppTy t1 t2)          = go t1 && go t2
-    go (FunTy t1 t2)          = go t1 && go t2
-    go (ForAllTy tv ty)        = go (tyVarKind tv) && go ty
-    go (TyConApp tc tys)       = not (isCoercionTyCon tc) && all go tys
-    go (PredTy (IParam _ ty))  = go ty
-    go (PredTy (ClassP _ tys)) = all go tys
-    go (PredTy (EqPred t1 t2)) = go t1 && go t2
-\end{code}  
+    (tys1, tys2) = coercionKinds cos
+coTyConAppKind desc cos = pprTrace "coTyConAppKind" (ppr desc $$ braces (vcat 
+                             [ ppr co <+> dcolon <+> pprEqPred (coercionKind co)
+                             | co <- cos ])) $
+                          coercionKind (head cos)
+\end{code}