A (final) re-engineering of the new typechecker
[ghc-hetmet.git] / compiler / types / Coercion.lhs
index b247a3f..faab463 100644 (file)
@@ -3,26 +3,35 @@
 %
 
 \begin{code}
-{-# OPTIONS -fno-warn-incomplete-patterns #-}
--- 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,
-        mkCoKind, mkReflCoKind, splitCoercionKind_maybe, splitCoercionKind,
-        coercionKind, coercionKinds, coercionKindPredTy,
+        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,
 
        -- ** Equality predicates
        isEqPred, mkEqPred, getEqPredTys, isEqPredTy,  
@@ -30,28 +39,37 @@ module Coercion (
        -- ** Coercion transformations
        mkCoercion,
         mkSymCoercion, mkTransCoercion,
-        mkLeftCoercion, mkRightCoercion, mkRightCoercions,
-       mkInstCoercion, mkAppCoercion,
-        mkForAllCoercion, mkFunCoercion, mkInstsCoercion, mkUnsafeCoercion,
+        mkLeftCoercion, mkRightCoercion, 
+       mkInstCoercion, mkAppCoercion, mkTyConCoercion, mkFunCoercion,
+        mkForAllCoercion, mkInstsCoercion, mkUnsafeCoercion,
         mkNewTypeCoercion, mkFamInstCoercion, mkAppsCoercion,
+        mkCsel1Coercion, mkCsel2Coercion, mkCselRCoercion, 
+
+       mkClassPPredCo, mkIParamPredCo, mkEqPredCo, 
+        mkCoVarCoercion, mkCoPredCo, 
 
-        splitNewTypeRepCo_maybe, instNewTyCon_maybe, decomposeCo,
 
         unsafeCoercionTyCon, symCoercionTyCon,
         transCoercionTyCon, leftCoercionTyCon, 
         rightCoercionTyCon, instCoercionTyCon, -- needed by TysWiredIn
+        csel1CoercionTyCon, csel2CoercionTyCon, cselRCoercionTyCon, 
+
+        -- ** Decomposition
+        decompLR_maybe, decompCsel_maybe, decompInst_maybe,
+        splitCoPredTy_maybe,
+        splitNewTypeRepCo_maybe, instNewTyCon_maybe, decomposeCo,
 
         -- ** Comparison
-        coreEqCoercion,
+        coreEqCoercion, coreEqCoercion2,
 
        -- * CoercionI
        CoercionI(..),
-       isIdentityCoercion,
+       isIdentityCoI,
        mkSymCoI, mkTransCoI, 
        mkTyConAppCoI, mkAppTyCoI, mkFunTyCoI,
        mkForAllTyCoI,
-       fromCoI, fromACo,
-       mkClassPPredCoI, mkIParamPredCoI, mkEqPredCoI
+       fromCoI, 
+       mkClassPPredCoI, mkIParamPredCoI, mkEqPredCoI, mkCoPredCoI 
 
        ) where 
 
@@ -62,15 +80,156 @@ import Type
 import TyCon
 import Class
 import Var
+import VarEnv
+import VarSet
 import Name
-import OccName
 import PrelNames
 import Util
-import Unique
 import BasicTypes
 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
 
@@ -92,11 +251,52 @@ decomposeCo n co
     go n co cos = go (n-1) (mkLeftCoercion co)
                           (mkRightCoercion co : cos)
 
-------------------------------
 
 -------------------------------------------------------
 -- and some coercion kind stuff
 
+coVarKind :: CoVar -> (Type,Type) 
+-- c :: t1 ~ t2
+coVarKind cv = case coVarKind_maybe cv of
+                 Just ts -> ts
+                 Nothing -> pprPanic "coVarKind" (ppr cv $$ ppr (tyVarKind cv))
+
+coVarKind_maybe :: CoVar -> Maybe (Type,Type) 
+coVarKind_maybe cv = splitCoKind_maybe (tyVarKind cv)
+
+-- | Take a 'CoercionKind' apart into the two types it relates: see also 'mkCoKind'.
+-- Panics if the argument is not a valid 'CoercionKind'
+splitCoKind_maybe :: Kind -> Maybe (Type, Type)
+splitCoKind_maybe co | Just co' <- kindView co = splitCoKind_maybe co'
+splitCoKind_maybe (PredTy (EqPred ty1 ty2))    = Just (ty1, ty2)
+splitCoKind_maybe _                            = Nothing
+
+-- | Makes a 'CoercionKind' from two types: the types whose equality 
+-- is proven by the relevant 'Coercion'
+mkCoKind :: Type -> Type -> CoercionKind
+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 = 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
+  | Just (cv,r) <- splitForAllTy_maybe ty
+  , isCoVar cv
+  , Just (s,t) <- coVarKind_maybe cv
+  = Just (s,t,r)
+  | otherwise
+  = Nothing
+
 -- | Tests whether a type is just a type equality predicate
 isEqPredTy :: Type -> Bool
 isEqPredTy (PredTy pred) = isEqPred pred
@@ -112,81 +312,21 @@ getEqPredTys :: PredType -> (Type,Type)
 getEqPredTys (EqPred ty1 ty2) = (ty1, ty2)
 getEqPredTys other           = pprPanic "getEqPredTys" (ppr other)
 
--- | Makes a 'CoercionKind' from two types: the types whose equality is proven by the relevant 'Coercion'
-mkCoKind :: Type -> Type -> CoercionKind
-mkCoKind ty1 ty2 = PredTy (EqPred ty1 ty2)
-
--- | Create a reflexive 'CoercionKind' that asserts that a type can be coerced to itself
-mkReflCoKind :: Type -> CoercionKind
-mkReflCoKind ty = mkCoKind ty ty
-
--- | Take a 'CoercionKind' apart into the two types it relates: see also 'mkCoKind'.
--- Panics if the argument is not a valid 'CoercionKind'
-splitCoercionKind :: CoercionKind -> (Type, Type)
-splitCoercionKind co | Just co' <- kindView co = splitCoercionKind co'
-splitCoercionKind (PredTy (EqPred ty1 ty2))    = (ty1, ty2)
-
--- | Take a 'CoercionKind' apart into the two types it relates, if possible. See also 'splitCoercionKind'
-splitCoercionKind_maybe :: Kind -> Maybe (Type, Type)
-splitCoercionKind_maybe co | Just co' <- kindView co = splitCoercionKind_maybe co'
-splitCoercionKind_maybe (PredTy (EqPred ty1 ty2)) = Just (ty1, ty2)
-splitCoercionKind_maybe _ = Nothing
-
--- | 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)@.
--- See also 'coercionKindPredTy'
-coercionKind :: Coercion -> (Type, Type)
-coercionKind ty@(TyVarTy a) | isCoVar a = splitCoercionKind (tyVarKind a)
-                            | otherwise = (ty, ty)
-coercionKind (AppTy ty1 ty2) 
-  = let (t1, t2) = coercionKind ty1
-        (s1, s2) = coercionKind ty2 in
-    (mkAppTy t1 s1, mkAppTy t2 s2)
-coercionKind (TyConApp tc args)
-  | Just (ar, rule) <- isCoercionTyCon_maybe tc 
-    -- CoercionTyCons carry their kinding rule, so we use it here
-  = ASSERT( length args >= ar )        -- Always saturated
-    let (ty1,ty2)    = rule (take ar args)     -- Apply the rule to the right number of args
-       (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) 
-  = let (ty1, ty2) = coercionKind ty in
-    (ForAllTy tv ty1, ForAllTy tv ty2)
-coercionKind (PredTy (EqPred c1 c2)) 
-  = let k1 = coercionKindPredTy c1
-        k2 = coercionKindPredTy c2 in
-    (k1,k2)
-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))
-
--- | Recover the 'CoercionKind' corresponding to a particular 'Coerceion'. See also 'coercionKind'
--- and 'mkCoKind'
-coercionKindPredTy :: Coercion -> CoercionKind
-coercionKindPredTy c = let (t1, t2) = coercionKind c in mkCoKind t1 t2
+isIdentityCoercion :: Coercion -> Bool
+isIdentityCoercion co  
+  = case coercionKind co of
+       (t1,t2) -> t1 `coreEqType` t2
+\end{code}
 
--- | Apply 'coercionKind' to multiple 'Coercion's
-coercionKinds :: [Coercion] -> ([Type], [Type])
-coercionKinds tys = unzip $ map coercionKind tys
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+            Building coercions
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
 
--------------------------------------
--- Coercion kind and type mk's
--- (make saturated TyConApp CoercionTyCon{...} args)
+Coercion kind and type mk's (make saturated TyConApp CoercionTyCon{...} args)
 
+\begin{code}
 -- | Make a coercion from the specified coercion 'TyCon' and the 'Type' arguments to
 -- that coercion. Try to use the @mk*Coercion@ family of functions instead of using this function
 -- if possible
@@ -194,200 +334,89 @@ mkCoercion :: TyCon -> [Type] -> Coercion
 mkCoercion coCon args = ASSERT( tyConArity coCon == length args ) 
                         TyConApp coCon args
 
--- | Apply a 'Coercion' to another 'Coercion', which is presumably a 'Coercion' constructor of some
--- kind
+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
-mkAppCoercion    co1 co2 = mkAppTy co1 co2
+mkAppCoercion co1 co2 = mkAppTy co1 co2
 
 -- | Applies multiple 'Coercion's to another 'Coercion', from left to right.
 -- See also 'mkAppCoercion'
 mkAppsCoercion :: Coercion -> [Coercion] -> Coercion
-mkAppsCoercion   co1 tys = foldl mkAppTy co1 tys
+mkAppsCoercion co1 tys = foldl mkAppTy co1 tys
 
--- | 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
+-- | Apply a type constructor to a list of coercions.
+mkTyConCoercion :: TyCon -> [Coercion] -> Coercion
+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 ( isTyCoVar tv ) mkForAllTy tv co
 
 
 -------------------------------
 
 mkSymCoercion :: Coercion -> Coercion
--- ^ Create a symmetric version of the given 'Coercion' that asserts equality between
--- the same types but in the other "direction", so a kind of @t1 ~ t2@ becomes the
--- kind @t2 ~ t1@.
---
--- This function attempts to simplify the generated 'Coercion' by removing redundant applications
--- of @sym@. This is done by pushing this new @sym@ down into the 'Coercion' and exploiting the fact that 
--- @sym (sym co) = co@.
-mkSymCoercion co      
-  | Just co' <- coreView co = mkSymCoercion co'
-
-mkSymCoercion (ForAllTy tv ty)  = ForAllTy tv (mkSymCoercion ty)
-mkSymCoercion (AppTy co1 co2)  = AppTy (mkSymCoercion co1) (mkSymCoercion co2)
-mkSymCoercion (FunTy co1 co2)  = FunTy (mkSymCoercion co1) (mkSymCoercion co2)
-
-mkSymCoercion (TyConApp tc cos) 
-  | not (isCoercionTyCon tc) = mkTyConApp tc (map mkSymCoercion cos)
-
-mkSymCoercion (TyConApp tc [co]) 
-  | tc `hasKey` symCoercionTyConKey   = co    -- sym (sym co) --> co
-  | tc `hasKey` leftCoercionTyConKey  = mkLeftCoercion (mkSymCoercion co)
-  | tc `hasKey` rightCoercionTyConKey = mkRightCoercion (mkSymCoercion co)
-
-mkSymCoercion (TyConApp tc [co1,co2]) 
-  | tc `hasKey` transCoercionTyConKey
-     -- sym (co1 `trans` co2) --> (sym co2) `trans (sym co2)
-     -- Note reversal of arguments!
-  = mkTransCoercion (mkSymCoercion co2) (mkSymCoercion co1)
-
-  | tc `hasKey` instCoercionTyConKey
-     -- sym (co @ ty) --> (sym co) @ ty
-     -- Note: sym is not applied to 'ty'
-  = mkInstCoercion (mkSymCoercion co1) co2
-
-mkSymCoercion (TyConApp tc cos)        -- Other coercion tycons, such as those
-  = mkCoercion symCoercionTyCon [TyConApp tc cos]  -- arising from newtypes
-
-mkSymCoercion (TyVarTy tv) 
-  | isCoVar tv = mkCoercion symCoercionTyCon [TyVarTy tv]
-  | otherwise  = TyVarTy tv    -- Reflexive
-
--------------------------------
--- ToDo: we should be cleverer about transitivity
+-- ^ Create a symmetric version of the given 'Coercion' that asserts equality
+-- between the same types but in the other "direction", so a kind of @t1 ~ t2@ 
+-- becomes the kind @t2 ~ t1@.
+mkSymCoercion g = mkCoercion symCoercionTyCon [g]
 
 mkTransCoercion :: Coercion -> Coercion -> Coercion
 -- ^ Create a new 'Coercion' by exploiting transitivity on the two given 'Coercion's.
--- 
--- This function attempts to simplify the generated 'Coercion' by exploiting the fact that
--- @sym g `trans` g = id@.
-mkTransCoercion g1 g2  -- sym g `trans` g = id
-  | (t1,_) <- coercionKind g1
-  , (_,t2) <- coercionKind g2
-  , t1 `coreEqType` t2 
-  = t1 
-
-  | otherwise
-  = mkCoercion transCoercionTyCon [g1, g2]
-
-
--------------------------------
--- Smart constructors for left and right
+mkTransCoercion g1 g2 = mkCoercion transCoercionTyCon [g1, g2]
 
 mkLeftCoercion :: Coercion -> Coercion
 -- ^ From an application 'Coercion' build a 'Coercion' that asserts the equality of 
 -- the "functions" on either side of the type equality. So if @c@ has kind @f x ~ g y@ then:
 --
 -- > mkLeftCoercion c :: f ~ g
-mkLeftCoercion co 
-  | Just (co', _) <- splitAppCoercion_maybe co = co'
-  | otherwise = mkCoercion leftCoercionTyCon [co]
+mkLeftCoercion co = mkCoercion leftCoercionTyCon [co]
 
 mkRightCoercion :: Coercion -> Coercion
 -- ^ From an application 'Coercion' build a 'Coercion' that asserts the equality of 
 -- the "arguments" on either side of the type equality. So if @c@ has kind @f x ~ g y@ then:
 --
 -- > mkLeftCoercion c :: x ~ y
-mkRightCoercion  co      
-  | Just (_, co2) <- splitAppCoercion_maybe co = co2
-  | otherwise = mkCoercion rightCoercionTyCon [co]
-
-mkRightCoercions :: Int -> Coercion -> [Coercion]
--- ^ As 'mkRightCoercion', but finds the 'Coercion's available on the right side of @n@
--- nested application 'Coercion's, manufacturing new left or right cooercions as necessary
--- if suffficiently many are not directly available.
-mkRightCoercions n co
-  = go n co []
-  where
-    go n co acc 
-       | n > 0
-       = case splitAppCoercion_maybe co of
-          Just (co1,co2) -> go (n-1) co1 (co2:acc)
-          Nothing        -> go (n-1) (mkCoercion leftCoercionTyCon [co]) (mkCoercion rightCoercionTyCon [co]:acc)
-       | otherwise
-       = acc
+mkRightCoercion co = mkCoercion rightCoercionTyCon [co]
 
+mkCsel1Coercion, mkCsel2Coercion, mkCselRCoercion :: Coercion -> Coercion
+mkCsel1Coercion co = mkCoercion csel1CoercionTyCon [co]
+mkCsel2Coercion co = mkCoercion csel2CoercionTyCon [co]
+mkCselRCoercion co = mkCoercion cselRCoercionTyCon [co]
 
+-------------------------------
 mkInstCoercion :: Coercion -> Type -> Coercion
 -- ^ Instantiates a 'Coercion' with a 'Type' argument. If possible, it immediately performs
 -- the resulting beta-reduction, otherwise it creates a suspended instantiation.
-mkInstCoercion co ty
-  | Just (tv,co') <- splitForAllTy_maybe co
-  = substTyWith [tv] [ty] co'  -- (forall a.co) @ ty  -->  co[ty/a]
-  | otherwise
-  = mkCoercion instCoercionTyCon  [co, ty]
+mkInstCoercion co ty = mkCoercion instCoercionTyCon  [co, ty]
 
 mkInstsCoercion :: Coercion -> [Type] -> Coercion
 -- ^ As 'mkInstCoercion', but instantiates the coercion with a number of type arguments, left-to-right
 mkInstsCoercion co tys = foldl mkInstCoercion co tys
 
-{-
-splitSymCoercion_maybe :: Coercion -> Maybe Coercion
-splitSymCoercion_maybe (TyConApp tc [co]) = 
-  if tc `hasKey` symCoercionTyConKey
-  then Just co
-  else Nothing
-splitSymCoercion_maybe co = Nothing
--}
-
-splitAppCoercion_maybe :: Coercion -> Maybe (Coercion, Coercion)
--- ^ Splits a coercion application, being careful *not* to split @left c@ etc.
--- This is because those are really syntactic constructs, not applications
-splitAppCoercion_maybe co  | Just co' <- coreView co = splitAppCoercion_maybe co'
-splitAppCoercion_maybe (FunTy ty1 ty2)   = Just (TyConApp funTyCon [ty1], ty2)
-splitAppCoercion_maybe (AppTy ty1 ty2)   = Just (ty1, ty2)
-splitAppCoercion_maybe (TyConApp tc tys) 
-   | not (isCoercionTyCon tc)
-   = case snocView tys of
-       Just (tys', ty') -> Just (TyConApp tc tys', ty')
-       Nothing          -> Nothing
-splitAppCoercion_maybe _ = Nothing
-
-{-
-splitTransCoercion_maybe :: Coercion -> Maybe (Coercion, Coercion)
-splitTransCoercion_maybe (TyConApp tc [ty1, ty2]) 
- = if tc `hasKey` transCoercionTyConKey then
-       Just (ty1, ty2)
-   else
-       Nothing
-splitTransCoercion_maybe other = Nothing
-
-splitInstCoercion_maybe :: Coercion -> Maybe (Coercion, Type)
-splitInstCoercion_maybe (TyConApp tc [ty1, ty2])
- = if tc `hasKey` instCoercionTyConKey then
-       Just (ty1, ty2)
-    else
-       Nothing
-splitInstCoercion_maybe other = Nothing
-
-splitLeftCoercion_maybe :: Coercion -> Maybe Coercion
-splitLeftCoercion_maybe (TyConApp tc [co])
- = if tc `hasKey` leftCoercionTyConKey then
-       Just co
-   else
-       Nothing
-splitLeftCoercion_maybe other = Nothing
-
-splitRightCoercion_maybe :: Coercion -> Maybe Coercion
-splitRightCoercion_maybe (TyConApp tc [co])
- = if tc `hasKey` rightCoercionTyConKey then
-       Just co
-   else
-       Nothing
-splitRightCoercion_maybe other = Nothing
--}
-
 -- | 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
 
@@ -397,12 +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 args = ASSERT( co_con_arity == length args )
-               (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 
@@ -414,114 +443,124 @@ 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 args = (substTyWith tvs args $                     -- with sigma = [tys/tvs],
-                  TyConApp family instTys,          --       sigma (F ts)
-                TyConApp rep_tycon args)            --   ~ R tys
+    arity = length tvs
+    desc = CoAxiom { co_ax_tvs = tvs
+                   , co_ax_lhs = mkTyConApp family inst_tys 
+                   , co_ax_rhs = mkTyConApp rep_tycon (mkTyVarTys tvs) }
 
---------------------------------------
--- Coercion Type Constructors...
-
--- Example.  The coercion ((sym c) (sym d) (sym e))
--- will be represented by (TyConApp sym [c, sym d, sym e])
--- If sym c :: p1=q1
---    sym d :: p2=q2
---    sym e :: p3=q3
--- then ((sym c) (sym d) (sym e)) :: (p1 p2 p3)=(q1 q2 q3)
-
--- | Coercion type constructors: avoid using these directly and instead use the @mk*Coercion@ and @split*Coercion@ family
--- of functions if possible.
-symCoercionTyCon, transCoercionTyCon, leftCoercionTyCon, rightCoercionTyCon, instCoercionTyCon, unsafeCoercionTyCon :: TyCon
--- Each coercion TyCon is built with the special CoercionTyCon record and
--- carries its own kinding rule.  Such CoercionTyCons must be fully applied
--- by any TyConApp in which they are applied, however they may also be over
--- applied (see example above) and the kinding function must deal with this.
-symCoercionTyCon = 
-  mkCoercionTyCon symCoercionTyConName 1 flipCoercionKindOf
-  where
-    flipCoercionKindOf (co:rest) = ASSERT( null rest ) (ty2, ty1)
-       where
-         (ty1, ty2) = coercionKind co
 
-transCoercionTyCon = 
-  mkCoercionTyCon transCoercionTyConName 2 composeCoercionKindsOf
-  where
-    composeCoercionKindsOf (co1:co2:rest)
-      = ASSERT( null rest )
-        WARN( not (r1 `coreEqType` a2), 
-              text "Strange! Type mismatch in trans coercion, probably a bug"
-              $$
-              ppr r1 <+> text "=/=" <+> ppr a2)
-        (a1, r2)
-      where
-        (a1, r1) = coercionKind co1
-        (a2, r2) = coercionKind co2 
-
-leftCoercionTyCon =
-  mkCoercionTyCon leftCoercionTyConName 1 leftProjectCoercionKindOf
-  where
-    leftProjectCoercionKindOf (co:rest) = ASSERT( null rest ) (ty1, ty2)
-      where
-        (ty1,ty2) = fst (splitCoercionKindOf co)
+mkClassPPredCo :: Class -> [Coercion] -> Coercion
+mkClassPPredCo cls = (PredTy . ClassP cls)
 
-rightCoercionTyCon =
-  mkCoercionTyCon rightCoercionTyConName 1 rightProjectCoercionKindOf
-  where
-    rightProjectCoercionKindOf (co:rest) = ASSERT( null rest ) (ty1, ty2)
-      where
-        (ty1,ty2) = snd (splitCoercionKindOf co)
+mkIParamPredCo :: (IPName Name) -> Coercion -> Coercion
+mkIParamPredCo ipn = (PredTy . IParam ipn)
 
-splitCoercionKindOf :: Type -> ((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))
-splitCoercionKindOf co
-  | Just (ty1, ty2) <- splitCoercionKind_maybe (coercionKindPredTy co)
-  , Just (ty_fun1, ty_arg1) <- splitAppTy_maybe ty1
-  , Just (ty_fun2, ty_arg2) <- splitAppTy_maybe ty2
-  = ((ty_fun1, ty_fun2),(ty_arg1, ty_arg2))
-splitCoercionKindOf co 
-  = pprPanic "Coercion.splitCoercionKindOf" 
-             (ppr co $$ ppr (coercionKindPredTy co))
+mkEqPredCo :: Coercion -> Coercion -> Coercion 
+mkEqPredCo co1 co2 = PredTy (EqPred co1 co2)
 
-instCoercionTyCon 
-  =  mkCoercionTyCon instCoercionTyConName 2 instCoercionKind
-  where
-    instantiateCo t s =
-      let Just (tv, ty) = splitForAllTy_maybe t in
-      substTyWith [tv] [s] ty
 
-    instCoercionKind (co1:ty:rest) = ASSERT( null rest )
-                                    (instantiateCo t1 ty, instantiateCo t2 ty)
-      where (t1, t2) = coercionKind co1
+\end{code}
 
-unsafeCoercionTyCon 
-  = mkCoercionTyCon unsafeCoercionTyConName 2 unsafeCoercionKind
-  where
-   unsafeCoercionKind (ty1:ty2:rest) = ASSERT( null rest ) (ty1,ty2) 
-        
---------------------------------------
--- ...and their names
+
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+            Coercion Type Constructors
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
+
+Example.  The coercion ((sym c) (sym d) (sym e))
+will be represented by (TyConApp sym [c, sym d, sym e])
+If sym c :: p1=q1
+   sym d :: p2=q2
+   sym e :: p3=q3
+then ((sym c) (sym d) (sym e)) :: (p1 p2 p3)=(q1 q2 q3)
+
+\begin{code}
+-- | Coercion type constructors: avoid using these directly and instead use 
+-- the @mk*Coercion@ and @split*Coercion@ family of functions if possible.
+--
+-- Each coercion TyCon is built with the special CoercionTyCon record and
+-- carries its own kinding rule.  Such CoercionTyCons must be fully applied
+-- by any TyConApp in which they are applied, however they may also be over
+-- applied (see example above) and the kinding function must deal with this.
+symCoercionTyCon, transCoercionTyCon, leftCoercionTyCon, 
+  rightCoercionTyCon, instCoercionTyCon, unsafeCoercionTyCon,
+  csel1CoercionTyCon, csel2CoercionTyCon, cselRCoercionTyCon :: TyCon
+
+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}
 
-transCoercionTyConName, symCoercionTyConName, leftCoercionTyConName, rightCoercionTyConName, instCoercionTyConName, unsafeCoercionTyConName :: 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
-unsafeCoercionTyConName = mkCoConName (fsLit "CoUnsafe") unsafeCoercionTyConKey unsafeCoercionTyCon
+\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)
+  | 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
+
+------------
+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
+
+------------
+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)
+  | Just (s1, t1, r1) <- splitCoPredTy_maybe ty1
+  , Just (s2, t2, r2) <- splitCoPredTy_maybe ty2
+  = Just ((s1,s2), (t1,t2), (r1,r2))
+decompCsel_maybe _ = Nothing
+\end{code}
 
 
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+            Newtypes
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
 
+\begin{code}
 instNewTyCon_maybe :: TyCon -> [Type] -> Maybe (Type, CoercionI)
 -- ^ If @co :: T ts ~ rep_ty@ then:
 --
@@ -531,8 +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
 
@@ -552,7 +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
@@ -560,9 +599,18 @@ splitNewTypeRepCo_maybe _
 -- | Determines syntactic equality of coercions
 coreEqCoercion :: Coercion -> Coercion -> Bool
 coreEqCoercion = coreEqType
+
+coreEqCoercion2 :: RnEnv2 -> Coercion -> Coercion -> Bool
+coreEqCoercion2 = coreEqType2
 \end{code}
 
 
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+            CoercionI and its constructors
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
+
 --------------------------------------
 -- CoercionI smart constructors
 --     lifted smart constructors of ordinary coercions
@@ -574,88 +622,236 @@ coreEqCoercion = coreEqType
 -- 1. A proper 'Coercion'
 --
 -- 2. The identity coercion
-data CoercionI = IdCo | ACo Coercion
+data CoercionI = IdCo Type | ACo Coercion
 
-instance Outputable CoercionI where
-  ppr IdCo     = ptext (sLit "IdCo")
-  ppr (ACo co) = ppr co
+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))
 
-isIdentityCoercion :: CoercionI -> Bool
-isIdentityCoercion IdCo = True
-isIdentityCoercion _    = False
+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
 
--- | Tests whether all the given 'CoercionI's represent the identity coercion
-allIdCos :: [CoercionI] -> Bool
-allIdCos = all isIdentityCoercion
+    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
 
--- | 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
+instance Outputable CoercionI where
+  ppr (IdCo _) = ptext (sLit "IdCo")
+  ppr (ACo co) = ppr co
+
+isIdentityCoI :: CoercionI -> Bool
+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
-  | allIdCos 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
 
--- | Smart constructor for function-'Coercion's on 'CoercionI', see also 'mkFunCoercion'
-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
+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 
-  | allIdCos 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}
+
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+            The kind of a type, and of a coercion
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
+
+\begin{code}
+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))
+
+  | 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 (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
+    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
+    (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}