Rename maybeTyConSingleCon to tyConSingleDataCon_maybe
[ghc-hetmet.git] / compiler / types / TyCon.lhs
index 479ea7c..d7347a8 100644 (file)
@@ -1,26 +1,37 @@
 %
+% (c) The University of Glasgow 2006
 % (c) The GRASP/AQUA Project, Glasgow University, 1992-1998
 %
-\section[TyCon]{The @TyCon@ datatype}
+
+The @TyCon@ datatype
 
 \begin{code}
 module TyCon(
-       TyCon, ArgVrcs, FieldLabel,
+       TyCon, FieldLabel,
 
        PrimRep(..),
        tyConPrimRep,
+        primRepSizeW,
 
-       AlgTyConRhs(..), visibleDataCons,
+       AlgTyConRhs(..), visibleDataCons, 
+        TyConParent(..), 
+       SynTyConRhs(..),
 
        isFunTyCon, isUnLiftedTyCon, isProductTyCon, 
-       isAlgTyCon, isDataTyCon, isSynTyCon, isNewTyCon, isPrimTyCon,
-       isEnumerationTyCon, isGadtSyntaxTyCon,
+       isAlgTyCon, isDataTyCon, 
+       isNewTyCon, unwrapNewTyCon_maybe, 
+       isSynTyCon, isClosedSynTyCon, isOpenSynTyCon,
+       isPrimTyCon, 
+
+       isEnumerationTyCon, isGadtSyntaxTyCon, isOpenTyCon,
+       assocTyConArgPoss_maybe, isTyConAssoc, setTyConArgPoss,
        isTupleTyCon, isUnboxedTupleTyCon, isBoxedTupleTyCon, tupleTyConBoxity,
-       isRecursiveTyCon, newTyConRep, newTyConRhs, newTyConCo,
+       isRecursiveTyCon, newTyConRhs, newTyConEtadRhs, newTyConCo_maybe,
        isHiBootTyCon, isSuperKindTyCon,
         isCoercionTyCon_maybe, isCoercionTyCon,
+        isImplicitTyCon,
 
-       tcExpandTyCon_maybe, coreExpandTyCon_maybe, stgExpandTyCon_maybe,
+       tcExpandTyCon_maybe, coreExpandTyCon_maybe,
 
        makeTyConAbstract, isAbstractTyCon,
 
@@ -41,16 +52,16 @@ module TyCon(
        tyConKind,
        tyConUnique,
        tyConTyVars,
-       tyConArgVrcs,
        algTyConRhs, tyConDataCons, tyConDataCons_maybe, tyConFamilySize,
        tyConSelIds,
        tyConStupidTheta,
        tyConArity,
        isClassTyCon, tyConClass_maybe,
-       synTyConDefn, synTyConRhs,
+       isFamInstTyCon, tyConFamInst_maybe, tyConFamilyCoercion_maybe,
+       synTyConDefn, synTyConRhs, synTyConType, synTyConResKind,
        tyConExtName,           -- External name for foreign types
 
-        maybeTyConSingleCon,
+        tyConSingleDataCon_maybe,
 
        -- Generics
         tyConHasGenerics
@@ -58,17 +69,18 @@ module TyCon(
 
 #include "HsVersions.h"
 
-import {-# SOURCE #-} TypeRep ( Kind, Type, Coercion, PredType )
+import {-# SOURCE #-} TypeRep ( Kind, Type, PredType )
 import {-# SOURCE #-} DataCon ( DataCon, isVanillaDataCon )
 
-import Var             ( TyVar, Id )
-import Class           ( Class )
-import BasicTypes      ( Arity, RecFlag(..), Boxity(..), isBoxed )
-import Name            ( Name, nameUnique, NamedThing(getName) )
-import PrelNames       ( Unique, Uniquable(..) )
-import Maybes          ( orElse )
+import Var
+import Class
+import BasicTypes
+import Name
+import PrelNames
+import Maybes
 import Outputable
 import FastString
+import Constants
 \end{code}
 
 %************************************************************************
@@ -93,13 +105,15 @@ data TyCon
        tyConName   :: Name,
        tyConKind   :: Kind,
        tyConArity  :: Arity,
-       
-       tyConTyVars :: [TyVar],         -- Scopes over (a) the [PredType] in AlgTyConRhs.DataTyCon
-                                       --             (b) the cached types in AlgTyConRhs.NewTyCon
+
+       tyConTyVars :: [TyVar],         -- Scopes over (a) the algTcStupidTheta
+                                       --             (b) the cached types in
+                                       --                 algTyConRhs.NewTyCon
+                                       --             (c) the family instance
+                                       --                 types if present
                                        -- But not over the data constructors
-       argVrcs     :: ArgVrcs,
 
-       algTcSelIds :: [Id],            -- Its record selectors (empty if none): 
+       algTcSelIds :: [Id],            -- Its record selectors (empty if none)
 
        algTcGadtSyntax  :: Bool,       -- True <=> the data type was declared using GADT syntax
                                        -- That doesn't mean it's a true GADT; only that the "where"
@@ -110,14 +124,15 @@ data TyCon
 
        algTcRhs :: AlgTyConRhs,        -- Data constructors in here
 
-       algTcRec :: RecFlag,            -- Tells whether the data type is part of 
-                                       -- a mutually-recursive group or not
+       algTcRec :: RecFlag,            -- Tells whether the data type is part
+                                       -- of a mutually-recursive group or not
 
        hasGenerics :: Bool,            -- True <=> generic to/from functions are available
                                        -- (in the exports of the data type's source module)
 
-       algTcClass :: Maybe Class
-               -- Just cl if this tycon came from a class declaration
+       algTcParent :: TyConParent      -- Gives the class or family tycon for
+                                       -- derived tycons representing classes
+                                       -- or family instances, respectively.
     }
 
   | TupleTyCon {
@@ -132,16 +147,19 @@ data TyCon
     }
 
   | SynTyCon {
-       tyConUnique :: Unique,
-       tyConName   :: Name,
-       tyConKind   :: Kind,
-       tyConArity  :: Arity,
+       tyConUnique  :: Unique,
+       tyConName    :: Name,
+       tyConKind    :: Kind,
+       tyConArity   :: Arity,
+
+       tyConTyVars  :: [TyVar],        -- Bound tyvars
+
+       synTcRhs     :: SynTyConRhs,    -- Expanded type in here
+
+        synTcParent  :: TyConParent     -- Gives the family tycon of
+                                        -- representation tycons of family
+                                        -- instances
 
-       tyConTyVars :: [TyVar],         -- Bound tyvars
-       synTcRhs    :: Type,            -- Right-hand side, mentioning these type vars.
-                                       -- Acts as a template for the expansion when
-                                       -- the tycon is applied to some types.
-       argVrcs :: ArgVrcs
     }
 
   | PrimTyCon {                        -- Primitive types; cannot be defined in Haskell
@@ -150,8 +168,8 @@ data TyCon
        tyConUnique   :: Unique,
        tyConName     :: Name,
        tyConKind     :: Kind,
-       tyConArity    :: Arity,
-       argVrcs       :: ArgVrcs,
+       tyConArity    :: Arity,         -- SLPJ Oct06: I'm not sure what the significance
+                                       --             of the arity of a primtycon is!
 
        primTyConRep  :: PrimRep,
                        -- Many primitive tycons are unboxed, but some are
@@ -167,8 +185,10 @@ data TyCon
        tyConUnique :: Unique,
         tyConName   :: Name,
        tyConArity  :: Arity,
-       coKindFun   :: [Type] -> Kind
-    }
+       coKindFun   :: [Type] -> (Type,Type)
+    }          -- INVARIANT: coKindFun is always applied to exactly 'arity' args
+               -- E.g. for trans (c1 :: ta=tb) (c2 :: tb=tc), the coKindFun returns 
+               --      the kind as a pair of types: (ta,tc)
        
   | SuperKindTyCon {    -- Super Kinds, TY (box) and CO (diamond).
                        -- They have no kind; and arity zero
@@ -176,27 +196,43 @@ data TyCon
         tyConName   :: Name
     }
 
-type KindCon = TyCon
-
-type SuperKindCon = TyCon
-
 type FieldLabel = Name
 
-type ArgVrcs = [(Bool,Bool)]  -- Tyvar variance info: [(occPos,occNeg)]
-       -- [] means "no information, assume the worst"
-
+-- Right hand sides of type constructors for algebraic types
+--
 data AlgTyConRhs
-  = AbstractTyCon      -- We know nothing about this data type, except 
-                       -- that it's represented by a pointer
-                       -- Used when we export a data type abstractly into
-                       -- an hi file
+
+  -- We know nothing about this data type, except that it's represented by a
+  -- pointer.  Used when we export a data type abstractly into an hi file.
+  --
+  = AbstractTyCon
+
+  -- The constructor represents an open family without a fixed right hand
+  -- side.  Additional instances can appear at any time.
+  -- 
+  -- These are introduced by either a top level decl:
+  --   data T a :: *
+  -- or an assoicated data type decl, in a class decl:
+  --    class C a b where
+  --     data T b :: *
+
+  | OpenTyCon {
+
+      otArgPoss   :: Maybe [Int]
+       -- Nothing <=> top-level indexed type family
+       -- Just ns <=> associated (not toplevel) family
+       --   In the latter case, for each tyvar in the AT decl, 'ns' gives the
+       --   position of that tyvar in the class argument list (starting from 0).
+       --   NB: Length is less than tyConArity iff higher kind signature.
+       
+    }
 
   | DataTyCon {
        data_cons :: [DataCon],
                        -- The constructors; can be empty if the user declares
                        --   the type to have no constructors
                        -- INVARIANT: Kept in order of increasing tag
-                       --            (see the tag assignment in DataCon.mkDataCon)
+                       --        (see the tag assignment in DataCon.mkDataCon)
        is_enum :: Bool         -- Cached: True <=> an enumeration type
     }                  --         Includes data types with no constructors.
 
@@ -207,50 +243,110 @@ data AlgTyConRhs
                                --  = the representation type of the tycon
                                -- The free tyvars of this type are the tyConTyVars
       
-        nt_co :: TyCon,                -- The coercion used to create the newtype
+        nt_co :: Maybe TyCon,   -- A CoercionTyCon used to create the newtype
                                 -- from the representation
+                                -- Optional for non-recursive newtypes
                                -- See Note [Newtype coercions]
+                               -- Invariant: arity = #tvs in nt_etad_rhs;
+                               --      See Note [Newtype eta]
+                               -- Watch out!  If any newtypes become transparent
+                               -- again check Trac #1072.
 
-       nt_etad_rhs :: ([TyVar], Type) ,
+       nt_etad_rhs :: ([TyVar], Type)
                        -- The same again, but this time eta-reduced
                        -- hence the [TyVar] which may be shorter than the declared 
                        -- arity of the TyCon.  See Note [Newtype eta]
-
-       nt_rep :: Type  -- Cached: the *ultimate* representation type
-                       -- By 'ultimate' I mean that the top-level constructor
-                       -- of the rep type is not itself a newtype or type synonym.
-                       -- The rep type isn't entirely simple:
-                       --  for a recursive newtype we pick () as the rep type
-                       --      newtype T = MkT T
-                       -- 
-                       -- This one does not need to be eta reduced; hence its
-                       -- free type variables are conveniently tyConTyVars
-                       -- Thus:
-                       --      newtype T a = MkT [(a,Int)]
-                       -- The rep type is [(a,Int)]
-                       -- NB: the rep type isn't necessarily the original RHS of the
-                       --     newtype decl, because the rep type looks through other
-    }                  --     newtypes.
+    }
 
 visibleDataCons :: AlgTyConRhs -> [DataCon]
 visibleDataCons AbstractTyCon                = []
+visibleDataCons OpenTyCon {}                 = []
 visibleDataCons (DataTyCon{ data_cons = cs }) = cs
 visibleDataCons (NewTyCon{ data_con = c })    = [c]
+
+-- Both type classes as well as family instances imply implicit
+-- type constructors.  These implicit type constructors refer to their parent
+-- structure (ie, the class or family from which they derive) using a type of
+-- the following form.  We use `TyConParent' for both algebraic and synonym 
+-- types, but the variant `ClassTyCon' will only be used by algebraic tycons.
+
+data TyConParent 
+  = NoParentTyCon      -- An ordinary type constructor has no parent.
+
+  | ClassTyCon         -- Type constructors representing a class dictionary.
+       Class           -- INVARIANT: the classTyCon of this Class is the current tycon
+
+  | FamilyTyCon                -- Type constructors representing an instance of a type
+       TyCon           --   The type family
+       [Type]          --   Instance types; free variables are the tyConTyVars
+                       --      of the current TyCon (not the family one)
+                       --      INVARIANT: the number of types matches the arity 
+                       --                 of the family tycon
+       TyCon           --   A CoercionTyCon identifying the representation 
+                       --     type with the type instance family.  
+                       --      c.f. Note [Newtype coercions]
+
+       --
+       -- E.g.  data intance T [a] = ...
+       -- gives a representation tycon:
+       --      data :R7T a = ...
+       --      axiom co a :: T [a] ~ :R7T a
+       -- with :R7T's algTcParent = FamilyTyCon T [a] co
+
+okParent :: Name -> TyConParent -> Bool        -- Checks invariants
+okParent _       NoParentTyCon                   = True
+okParent tc_name (ClassTyCon cls)                = tyConName (classTyCon cls) == tc_name
+okParent _       (FamilyTyCon fam_tc tys _co_tc) = tyConArity fam_tc == length tys
+
+--------------------
+data SynTyConRhs
+  = OpenSynTyCon Kind          -- Type family: *result* kind given
+                (Maybe [Int])  -- for associated families: for each tyvars in
+                               -- the AT decl, gives the position of that
+                               -- tyvar in the class argument list (starting
+                               -- from 0). 
+                               -- NB: Length is less than tyConArity
+                               --     if higher kind signature.
+
+  | SynonymTyCon Type   -- Mentioning head type vars.  Acts as a template for
+                       --  the expansion when the tycon is applied to some
+                       --  types.
 \end{code}
 
 Note [Newtype coercions]
 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
-
 The NewTyCon field nt_co is a a TyCon (a coercion constructor in fact)
 which is used for coercing from the representation type of the
 newtype, to the newtype itself. For example,
 
-   newtype T a = MkT [a]
+   newtype T a = MkT (a -> a)
+
+the NewTyCon for T will contain nt_co = CoT where CoT t : T t :=: t ->
+t.  This TyCon is a CoercionTyCon, so it does not have a kind on its
+own; it basically has its own typing rule for the fully-applied
+version.  If the newtype T has k type variables then CoT has arity at
+most k.  In the case that the right hand side is a type application
+ending with the same type variables as the left hand side, we
+"eta-contract" the coercion.  So if we had
+
+   newtype S a = MkT [a]
 
-the NewTyCon for T will contain nt_co = CoT where CoT t : [t] :=: T t.
-This TyCon is a CoercionTyCon, so it does not have a kind on its own;
-it basically has its own typing rule for the fully-applied version.
-If the newtype T has k type variables then CoT has arity k.
+then we would generate the arity 0 coercion CoS : S :=: [].  The
+primary reason we do this is to make newtype deriving cleaner.
+
+In the paper we'd write
+       axiom CoT : (forall t. T t) :=: (forall t. [t])
+and then when we used CoT at a particular type, s, we'd say
+       CoT @ s
+which encodes as (TyConApp instCoercionTyCon [TyConApp CoT [], s])
+
+But in GHC we instead make CoT into a new piece of type syntax, CoercionTyCon,
+(like instCoercionTyCon, symCoercionTyCon etc), which must always
+be saturated, but which encodes as
+       TyConApp CoT [s]
+In the vocabulary of the paper it's as if we had axiom declarations
+like
+       axiom CoT t :  T t :=: [t]
 
 Note [Newtype eta]
 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~
@@ -276,12 +372,53 @@ Source code:
        w2 :: Foo T
        w2 = MkFoo (\(MkT x) -> case w1 of MkFoo f -> f x)
 
-After desugaring, and discading the data constructors for the newtypes,
+After desugaring, and discarding the data constructors for the newtypes,
 we get:
        w2 :: Foo T
        w2 = w1
 And now Lint complains unless Foo T == Foo [], and that requires T==[]
 
+This point carries over to the newtype coercion, because we need to
+say 
+       w2 = w1 `cast` Foo CoT
+
+so the coercion tycon CoT must have 
+       kind:    T ~ []
+ and   arity:   0
+
+
+Note [Indexed data types] (aka data type families)
+~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+   See also Note [Wrappers for data instance tycons] in MkId.lhs
+
+Consider
+       data family T a
+
+       data instance T (b,c) where
+         T1 :: b -> c -> T (b,c)
+
+Then
+  * T is the "family TyCon"
+
+  * We make "representation TyCon" :R1T, thus:
+       data :R1T b c where
+         T1 :: forall b c. b -> c -> :R1T b c
+
+  * It has a top-level coercion connecting it to the family TyCon
+
+       axiom :Co:R1T b c : T (b,c) ~ :R1T b c
+
+  * The data contructor T1 has a wrapper (which is what the source-level
+    "T1" invokes):
+
+       $WT1 :: forall b c. b -> c -> T (b,c)
+       $WT1 b c (x::b) (y::c) = T1 b c x y `cast` sym (:Co:R1T b c)
+
+  * The representation TyCon :R1T has an AlgTyConParent of
+
+       FamilyTyCon T [(b,c)] :Co:R1T
+
+
 
 %************************************************************************
 %*                                                                     *
@@ -318,6 +455,22 @@ data PrimRep
   | AddrRep            -- a pointer, but not to a Haskell value
   | FloatRep
   | DoubleRep
+  deriving( Eq, Show )
+
+instance Outputable PrimRep where
+  ppr r = text (show r)
+
+-- Size of a PrimRep, in words
+primRepSizeW :: PrimRep -> Int
+primRepSizeW IntRep   = 1
+primRepSizeW WordRep  = 1
+primRepSizeW Int64Rep = wORD64_SIZE `quot` wORD_SIZE
+primRepSizeW Word64Rep= wORD64_SIZE `quot` wORD_SIZE
+primRepSizeW FloatRep = 1    -- NB. might not take a full word
+primRepSizeW DoubleRep= dOUBLE_SIZE `quot` wORD_SIZE
+primRepSizeW AddrRep  = 1
+primRepSizeW PtrRep   = 1
+primRepSizeW VoidRep  = 0
 \end{code}
 
 %************************************************************************
@@ -345,41 +498,38 @@ mkFunTyCon name kind
 -- This is the making of a TyCon. Just the same as the old mkAlgTyCon,
 -- but now you also have to pass in the generic information about the type
 -- constructor - you can get hold of it easily (see Generics module)
-mkAlgTyCon name kind tyvars argvrcs stupid rhs sel_ids is_rec gen_info gadt_syn
+mkAlgTyCon :: Name
+           -> Kind
+           -> [TyVar]
+           -> [PredType]
+           -> AlgTyConRhs
+           -> [Id]
+           -> TyConParent
+           -> RecFlag
+           -> Bool
+           -> Bool
+           -> TyCon
+mkAlgTyCon name kind tyvars stupid rhs sel_ids parent is_rec gen_info gadt_syn
   = AlgTyCon { 
        tyConName        = name,
        tyConUnique      = nameUnique name,
        tyConKind        = kind,
        tyConArity       = length tyvars,
        tyConTyVars      = tyvars,
-       argVrcs          = argvrcs,
        algTcStupidTheta = stupid,
        algTcRhs         = rhs,
        algTcSelIds      = sel_ids,
-       algTcClass       = Nothing,
+       algTcParent      = ASSERT( okParent name parent ) parent,
        algTcRec         = is_rec,
        algTcGadtSyntax  = gadt_syn,
        hasGenerics = gen_info
     }
 
-mkClassTyCon name kind tyvars argvrcs rhs clas is_rec
-  = AlgTyCon { 
-       tyConName        = name,
-       tyConUnique      = nameUnique name,
-       tyConKind        = kind,
-       tyConArity       = length tyvars,
-       tyConTyVars      = tyvars,
-       argVrcs          = argvrcs,
-       algTcStupidTheta = [],
-       algTcRhs         = rhs,
-       algTcSelIds      = [],
-       algTcClass       = Just clas,
-       algTcRec         = is_rec,
-       algTcGadtSyntax  = False,       -- Doesn't really matter
-       hasGenerics = False
-    }
-
+mkClassTyCon :: Name -> Kind -> [TyVar] -> AlgTyConRhs -> Class -> RecFlag -> TyCon
+mkClassTyCon name kind tyvars rhs clas is_rec =
+  mkAlgTyCon name kind tyvars [] rhs [] (ClassTyCon clas) is_rec False False
 
+mkTupleTyCon :: Name -> Kind -> Arity -> [TyVar] -> DataCon -> Boxity -> Bool -> TyCon
 mkTupleTyCon name kind arity tyvars con boxed gen_info
   = TupleTyCon {
        tyConUnique = nameUnique name,
@@ -396,13 +546,13 @@ mkTupleTyCon name kind arity tyvars con boxed gen_info
 -- as primitive, but *lifted*, TyCons for now. They are lifted
 -- because the Haskell type T representing the (foreign) .NET
 -- type T is actually implemented (in ILX) as a thunk<T>
-mkForeignTyCon name ext_name kind arity arg_vrcs
+mkForeignTyCon :: Name -> Maybe FastString -> Kind -> Arity -> TyCon
+mkForeignTyCon name ext_name kind arity
   = PrimTyCon {
        tyConName    = name,
        tyConUnique  = nameUnique name,
        tyConKind    = kind,
        tyConArity   = arity,
-        argVrcs      = arg_vrcs,
        primTyConRep = PtrRep, -- they all do
        isUnLifted   = False,
        tyConExtName = ext_name
@@ -410,29 +560,33 @@ mkForeignTyCon name ext_name kind arity arg_vrcs
 
 
 -- most Prim tycons are lifted
-mkPrimTyCon name kind arity arg_vrcs rep
-  = mkPrimTyCon' name kind arity arg_vrcs rep True  
+mkPrimTyCon :: Name  -> Kind -> Arity -> PrimRep -> TyCon
+mkPrimTyCon name kind arity rep
+  = mkPrimTyCon' name kind arity rep True  
 
-mkVoidPrimTyCon name kind arity arg_vrcs 
-  = mkPrimTyCon' name kind arity arg_vrcs VoidRep True  
+mkVoidPrimTyCon :: Name -> Kind -> Arity -> TyCon
+mkVoidPrimTyCon name kind arity 
+  = mkPrimTyCon' name kind arity VoidRep True  
 
 -- but RealWorld is lifted
-mkLiftedPrimTyCon name kind arity arg_vrcs rep
-  = mkPrimTyCon' name kind arity arg_vrcs rep False
+mkLiftedPrimTyCon :: Name  -> Kind -> Arity -> PrimRep -> TyCon
+mkLiftedPrimTyCon name kind arity rep
+  = mkPrimTyCon' name kind arity rep False
 
-mkPrimTyCon' name kind arity arg_vrcs rep is_unlifted
+mkPrimTyCon' :: Name  -> Kind -> Arity -> PrimRep -> Bool -> TyCon
+mkPrimTyCon' name kind arity rep is_unlifted
   = PrimTyCon {
        tyConName    = name,
        tyConUnique  = nameUnique name,
        tyConKind    = kind,
        tyConArity   = arity,
-        argVrcs      = arg_vrcs,
        primTyConRep = rep,
        isUnLifted   = is_unlifted,
        tyConExtName = Nothing
     }
 
-mkSynTyCon name kind tyvars rhs argvrcs
+mkSynTyCon :: Name -> Kind -> [TyVar] -> SynTyConRhs -> TyConParent -> TyCon
+mkSynTyCon name kind tyvars rhs parent
   = SynTyCon { 
        tyConName = name,
        tyConUnique = nameUnique name,
@@ -440,9 +594,10 @@ mkSynTyCon name kind tyvars rhs argvrcs
        tyConArity = length tyvars,
        tyConTyVars = tyvars,
        synTcRhs = rhs,
-       argVrcs      = argvrcs
+        synTcParent = parent
     }
 
+mkCoercionTyCon :: Name -> Arity -> ([Type] -> (Type,Type)) -> TyCon
 mkCoercionTyCon name arity kindRule
   = CoercionTyCon {
         tyConName = name,
@@ -452,6 +607,7 @@ mkCoercionTyCon name arity kindRule
     }
 
 -- Super kinds always have arity zero
+mkSuperKindTyCon :: Name -> TyCon
 mkSuperKindTyCon name
   = SuperKindTyCon {
         tyConName = name,
@@ -485,56 +641,100 @@ isUnLiftedTyCon _                                        = False
 isAlgTyCon :: TyCon -> Bool
 isAlgTyCon (AlgTyCon {})   = True
 isAlgTyCon (TupleTyCon {}) = True
-isAlgTyCon other          = False
+isAlgTyCon _               = False
 
 isDataTyCon :: TyCon -> Bool
--- isDataTyCon returns True for data types that are represented by
--- heap-allocated constructors.
+-- isDataTyCon returns True for data types that are definitely
+-- represented by heap-allocated constructors.
 -- These are srcutinised by Core-level @case@ expressions, and they
 -- get info tables allocated for them.
 --     True for all @data@ types
 --     False for newtypes
 --               unboxed tuples
-isDataTyCon tc@(AlgTyCon {algTcRhs = rhs})  
+--               type families
+-- 
+-- NB: for a data type family, T, only the *instance* tycons are
+--     get an info table etc.  The family tycon does not.
+--     Hence False for OpenTyCon
+isDataTyCon (AlgTyCon {algTcRhs = rhs})
   = case rhs of
+        OpenTyCon {}  -> False
        DataTyCon {}  -> True
        NewTyCon {}   -> False
-       AbstractTyCon -> pprPanic "isDataTyCon" (ppr tc)
-
+       AbstractTyCon -> False   -- We don't know, so return False
 isDataTyCon (TupleTyCon {tyConBoxed = boxity}) = isBoxed boxity
-isDataTyCon other = False
+isDataTyCon _ = False
 
 isNewTyCon :: TyCon -> Bool
-isNewTyCon (AlgTyCon {algTcRhs = NewTyCon {}}) = True 
-isNewTyCon other                              = False
+isNewTyCon (AlgTyCon {algTcRhs = NewTyCon {}}) = True
+isNewTyCon _                                   = False
+
+unwrapNewTyCon_maybe :: TyCon -> Maybe ([TyVar], Type, Maybe TyCon)
+unwrapNewTyCon_maybe (AlgTyCon { tyConTyVars = tvs, 
+                                algTcRhs = NewTyCon { nt_co = mb_co, 
+                                                      nt_rhs = rhs }})
+                          = Just (tvs, rhs, mb_co)
+unwrapNewTyCon_maybe _     = Nothing
 
 isProductTyCon :: TyCon -> Bool
 -- A "product" tycon
 --     has *one* constructor, 
 --     is *not* existential
 -- but
---     may be  DataType or NewType, 
+--     may be  DataType, NewType
 --     may be  unboxed or not, 
 --     may be  recursive or not
+-- 
 isProductTyCon tc@(AlgTyCon {}) = case algTcRhs tc of
                                    DataTyCon{ data_cons = [data_con] } 
                                                -> isVanillaDataCon data_con
                                    NewTyCon {} -> True
-                                   other       -> False
+                                   _           -> False
 isProductTyCon (TupleTyCon {})  = True   
-isProductTyCon other           = False
+isProductTyCon _                = False
 
 isSynTyCon :: TyCon -> Bool
 isSynTyCon (SynTyCon {}) = True
 isSynTyCon _            = False
 
+-- As for newtypes, it is in some contexts important to distinguish between
+-- closed synonyms and synonym families, as synonym families have no unique
+-- right hand side to which a synonym family application can expand.
+--
+isClosedSynTyCon :: TyCon -> Bool
+isClosedSynTyCon tycon = isSynTyCon tycon && not (isOpenTyCon tycon)
+
+isOpenSynTyCon :: TyCon -> Bool
+isOpenSynTyCon tycon = isSynTyCon tycon && isOpenTyCon tycon
+
 isGadtSyntaxTyCon :: TyCon -> Bool
 isGadtSyntaxTyCon (AlgTyCon { algTcGadtSyntax = res }) = res
-isGadtSyntaxTyCon other                                       = False
+isGadtSyntaxTyCon _                                    = False
 
 isEnumerationTyCon :: TyCon -> Bool
 isEnumerationTyCon (AlgTyCon {algTcRhs = DataTyCon { is_enum = res }}) = res
-isEnumerationTyCon other                                              = False
+isEnumerationTyCon _                                                   = False
+
+isOpenTyCon :: TyCon -> Bool
+isOpenTyCon (SynTyCon {synTcRhs = OpenSynTyCon _ _}) = True
+isOpenTyCon (AlgTyCon {algTcRhs = OpenTyCon {}    }) = True
+isOpenTyCon _                                       = False
+
+assocTyConArgPoss_maybe :: TyCon -> Maybe [Int]
+assocTyConArgPoss_maybe (AlgTyCon { 
+                          algTcRhs = OpenTyCon {otArgPoss = poss}})  = poss
+assocTyConArgPoss_maybe (SynTyCon { synTcRhs = OpenSynTyCon _ poss }) = poss
+assocTyConArgPoss_maybe _ = Nothing
+
+isTyConAssoc :: TyCon -> Bool
+isTyConAssoc = isJust . assocTyConArgPoss_maybe
+
+setTyConArgPoss :: TyCon -> [Int] -> TyCon
+setTyConArgPoss tc@(AlgTyCon { algTcRhs = rhs })               poss = 
+  tc { algTcRhs = rhs {otArgPoss = Just poss} }
+setTyConArgPoss tc@(SynTyCon { synTcRhs = OpenSynTyCon ki _ }) poss = 
+  tc { synTcRhs = OpenSynTyCon ki (Just poss) }
+setTyConArgPoss tc _ = pprPanic "setTyConArgPoss" (ppr tc)
 
 isTupleTyCon :: TyCon -> Bool
 -- The unit tycon didn't used to be classed as a tuple tycon
@@ -546,43 +746,65 @@ isTupleTyCon :: TyCon -> Bool
 -- get spat into the interface file as tuple tycons, so I don't think
 -- it matters.
 isTupleTyCon (TupleTyCon {}) = True
-isTupleTyCon other          = False
+isTupleTyCon _               = False
 
 isUnboxedTupleTyCon :: TyCon -> Bool
 isUnboxedTupleTyCon (TupleTyCon {tyConBoxed = boxity}) = not (isBoxed boxity)
-isUnboxedTupleTyCon other = False
+isUnboxedTupleTyCon _                                  = False
 
 isBoxedTupleTyCon :: TyCon -> Bool
 isBoxedTupleTyCon (TupleTyCon {tyConBoxed = boxity}) = isBoxed boxity
-isBoxedTupleTyCon other = False
+isBoxedTupleTyCon _                                  = False
 
+tupleTyConBoxity :: TyCon -> Boxity
 tupleTyConBoxity tc = tyConBoxed tc
 
 isRecursiveTyCon :: TyCon -> Bool
 isRecursiveTyCon (AlgTyCon {algTcRec = Recursive}) = True
-isRecursiveTyCon other                               = False
+isRecursiveTyCon _                                 = False
 
 isHiBootTyCon :: TyCon -> Bool
 -- Used for knot-tying in hi-boot files
 isHiBootTyCon (AlgTyCon {algTcRhs = AbstractTyCon}) = True
-isHiBootTyCon other                                = False
+isHiBootTyCon _                                     = False
 
 isForeignTyCon :: TyCon -> Bool
 -- isForeignTyCon identifies foreign-imported type constructors
 isForeignTyCon (PrimTyCon {tyConExtName = Just _}) = True
-isForeignTyCon other                              = False
+isForeignTyCon _                                   = False
 
 isSuperKindTyCon :: TyCon -> Bool
 isSuperKindTyCon (SuperKindTyCon {}) = True
-isSuperKindTyCon other               = False
+isSuperKindTyCon _                   = False
 
-isCoercionTyCon_maybe :: TyCon -> Maybe (Arity, [Type] -> Kind)
+isCoercionTyCon_maybe :: TyCon -> Maybe (Arity, [Type] -> (Type,Type))
 isCoercionTyCon_maybe (CoercionTyCon {tyConArity = ar, coKindFun = rule}) 
   = Just (ar, rule)
-isCoercionTyCon_maybe other = Nothing
+isCoercionTyCon_maybe _ = Nothing
 
+isCoercionTyCon :: TyCon -> Bool
 isCoercionTyCon (CoercionTyCon {}) = True
-isCoercionTyCon other              = False
+isCoercionTyCon _                  = False
+
+-- Identifies implicit tycons that, in particular, do not go into interface
+-- files (because they are implicitly reconstructed when the interface is
+-- read).
+--
+-- Note that 
+--
+-- * associated families are implicit, as they are re-constructed from
+--   the class declaration in which they reside, and 
+-- * family instances are *not* implicit as they represent the instance body
+--   (similar to a dfun does that for a class instance).
+--
+isImplicitTyCon :: TyCon -> Bool
+isImplicitTyCon tycon | isTyConAssoc tycon           = True
+                     | isSynTyCon tycon             = False
+                     | isAlgTyCon tycon             = isClassTyCon tycon ||
+                                                      isTupleTyCon tycon
+isImplicitTyCon _other                               = True
+        -- catches: FunTyCon, PrimTyCon, 
+        -- CoercionTyCon, SuperKindTyCon
 \end{code}
 
 
@@ -598,31 +820,23 @@ tcExpandTyCon_maybe, coreExpandTyCon_maybe
                  Type,                 -- Body type (not yet substituted)
                  [Type])               -- Leftover args
 
--- For the *typechecker* view, we expand synonyms only
-tcExpandTyCon_maybe (SynTyCon {tyConTyVars = tvs, synTcRhs = rhs }) tys
+-- For the *typechecker* view, we expand (closed) synonyms only
+tcExpandTyCon_maybe (SynTyCon {tyConTyVars = tvs, 
+                              synTcRhs = SynonymTyCon rhs }) tys
    = expand tvs rhs tys
-tcExpandTyCon_maybe other_tycon tys = Nothing
+tcExpandTyCon_maybe _ _ = Nothing
 
 ---------------
 -- For the *Core* view, we expand synonyms only as well
-{-
+
 coreExpandTyCon_maybe (AlgTyCon {algTcRec = NonRecursive,      -- Not recursive
-         algTcRhs = NewTyCon { nt_etad_rhs = etad_rhs }}) tys
+         algTcRhs = NewTyCon { nt_etad_rhs = etad_rhs, nt_co = Nothing }}) tys
    = case etad_rhs of  -- Don't do this in the pattern match, lest we accidentally
                        -- match the etad_rhs of a *recursive* newtype
        (tvs,rhs) -> expand tvs rhs tys
--}
-coreExpandTyCon_maybe tycon tys = tcExpandTyCon_maybe tycon tys
 
----------------
--- For the *STG* view, we expand synonyms *and* non-recursive newtypes
-stgExpandTyCon_maybe (AlgTyCon {algTcRec = NonRecursive,       -- Not recursive
-         algTcRhs = NewTyCon { nt_etad_rhs = etad_rhs }}) tys
-   = case etad_rhs of  -- Don't do this in the pattern match, lest we accidentally
-                       -- match the etad_rhs of a *recursive* newtype
-       (tvs,rhs) -> expand tvs rhs tys
+coreExpandTyCon_maybe tycon tys = tcExpandTyCon_maybe tycon tys
 
-stgExpandTyCon_maybe tycon tys = coreExpandTyCon_maybe tycon tys
 
 ----------------
 expand :: [TyVar] -> Type                      -- Template
@@ -641,7 +855,7 @@ expand tvs rhs tys
 tyConHasGenerics :: TyCon -> Bool
 tyConHasGenerics (AlgTyCon {hasGenerics = hg})   = hg
 tyConHasGenerics (TupleTyCon {hasGenerics = hg}) = hg
-tyConHasGenerics other                          = False        -- Synonyms
+tyConHasGenerics _                               = False        -- Synonyms
 
 tyConDataCons :: TyCon -> [DataCon]
 -- It's convenient for tyConDataCons to return the
@@ -652,19 +866,19 @@ tyConDataCons_maybe :: TyCon -> Maybe [DataCon]
 tyConDataCons_maybe (AlgTyCon {algTcRhs = DataTyCon { data_cons = cons }}) = Just cons
 tyConDataCons_maybe (AlgTyCon {algTcRhs = NewTyCon { data_con = con }})    = Just [con]
 tyConDataCons_maybe (TupleTyCon {dataCon = con})                          = Just [con]
-tyConDataCons_maybe other                                                 = Nothing
+tyConDataCons_maybe _                                                      = Nothing
 
 tyConFamilySize  :: TyCon -> Int
-tyConFamilySize (AlgTyCon {algTcRhs = DataTyCon { data_cons = cons }}) = length cons
-tyConFamilySize (AlgTyCon {algTcRhs = NewTyCon {}}) = 1
-tyConFamilySize (TupleTyCon {})                            = 1
-#ifdef DEBUG
+tyConFamilySize (AlgTyCon   {algTcRhs = DataTyCon {data_cons = cons}}) = 
+  length cons
+tyConFamilySize (AlgTyCon   {algTcRhs = NewTyCon {}})                  = 1
+tyConFamilySize (AlgTyCon   {algTcRhs = OpenTyCon {}})                 = 0
+tyConFamilySize (TupleTyCon {})                                               = 1
 tyConFamilySize other = pprPanic "tyConFamilySize:" (ppr other)
-#endif
 
 tyConSelIds :: TyCon -> [Id]
 tyConSelIds (AlgTyCon {algTcSelIds = fs}) = fs
-tyConSelIds other_tycon                          = []
+tyConSelIds _                             = []
 
 algTyConRhs :: TyCon -> AlgTyConRhs
 algTyConRhs (AlgTyCon {algTcRhs = rhs})  = rhs
@@ -677,13 +891,13 @@ newTyConRhs :: TyCon -> ([TyVar], Type)
 newTyConRhs (AlgTyCon {tyConTyVars = tvs, algTcRhs = NewTyCon { nt_rhs = rhs }}) = (tvs, rhs)
 newTyConRhs tycon = pprPanic "newTyConRhs" (ppr tycon)
 
-newTyConRep :: TyCon -> ([TyVar], Type)
-newTyConRep (AlgTyCon {tyConTyVars = tvs, algTcRhs = NewTyCon { nt_rep = rep }}) = (tvs, rep)
-newTyConRep tycon = pprPanic "newTyConRep" (ppr tycon)
+newTyConEtadRhs :: TyCon -> ([TyVar], Type)
+newTyConEtadRhs (AlgTyCon {algTcRhs = NewTyCon { nt_etad_rhs = tvs_rhs }}) = tvs_rhs
+newTyConEtadRhs tycon = pprPanic "newTyConEtadRhs" (ppr tycon)
 
-newTyConCo :: TyCon -> TyCon
-newTyConCo (AlgTyCon {tyConTyVars = tvs, algTcRhs = NewTyCon { nt_co = co }}) = co
-newTyConCo tycon = pprPanic "newTyConCo" (ppr tycon)
+newTyConCo_maybe :: TyCon -> Maybe TyCon
+newTyConCo_maybe (AlgTyCon {algTcRhs = NewTyCon { nt_co = co }}) = co
+newTyConCo_maybe _                                              = Nothing
 
 tyConPrimRep :: TyCon -> PrimRep
 tyConPrimRep (PrimTyCon {primTyConRep = rep}) = rep
@@ -697,47 +911,66 @@ tyConStupidTheta (TupleTyCon {})                  = []
 tyConStupidTheta tycon = pprPanic "tyConStupidTheta" (ppr tycon)
 \end{code}
 
-@tyConArgVrcs_maybe@ gives a list of (occPos,occNeg) flags, one for
-each tyvar, if available.  See @calcAlgTyConArgVrcs@ for how this is
-actually computed (in another file).
-
-\begin{code}
-tyConArgVrcs :: TyCon -> ArgVrcs
-tyConArgVrcs (FunTyCon   {})                  = [(False,True),(True,False)]
-tyConArgVrcs (AlgTyCon   {argVrcs = oi})       = oi
-tyConArgVrcs (PrimTyCon  {argVrcs = oi})       = oi
-tyConArgVrcs (TupleTyCon {tyConArity = arity}) = (replicate arity (True,False))
-tyConArgVrcs (SynTyCon   {argVrcs = oi})       = oi
-\end{code}
-
 \begin{code}
 synTyConDefn :: TyCon -> ([TyVar], Type)
-synTyConDefn (SynTyCon {tyConTyVars = tyvars, synTcRhs = ty}) = (tyvars,ty)
+synTyConDefn (SynTyCon {tyConTyVars = tyvars, synTcRhs = SynonymTyCon ty}) 
+  = (tyvars, ty)
 synTyConDefn tycon = pprPanic "getSynTyConDefn" (ppr tycon)
 
-synTyConRhs :: TyCon -> Type
-synTyConRhs tc = synTcRhs tc
+synTyConRhs :: TyCon -> SynTyConRhs
+synTyConRhs (SynTyCon {synTcRhs = rhs}) = rhs
+synTyConRhs tc                         = pprPanic "synTyConRhs" (ppr tc)
+
+synTyConType :: TyCon -> Type
+synTyConType tc = case synTcRhs tc of
+                   SynonymTyCon t -> t
+                   _              -> pprPanic "synTyConType" (ppr tc)
+
+synTyConResKind :: TyCon -> Kind
+synTyConResKind (SynTyCon {synTcRhs = OpenSynTyCon kind _}) = kind
+synTyConResKind tycon  = pprPanic "synTyConResKind" (ppr tycon)
 \end{code}
 
 \begin{code}
-maybeTyConSingleCon :: TyCon -> Maybe DataCon
-maybeTyConSingleCon (AlgTyCon {algTcRhs = DataTyCon {data_cons = [c] }}) = Just c
-maybeTyConSingleCon (AlgTyCon {algTcRhs = NewTyCon { data_con = c }})    = Just c
-maybeTyConSingleCon (AlgTyCon {})               = Nothing
-maybeTyConSingleCon (TupleTyCon {dataCon = con}) = Just con
-maybeTyConSingleCon (PrimTyCon {})               = Nothing
-maybeTyConSingleCon (FunTyCon {})                = Nothing  -- case at funty
-maybeTyConSingleCon tc = pprPanic "maybeTyConSingleCon: unexpected tycon " $ ppr tc
+tyConSingleDataCon_maybe :: TyCon -> Maybe DataCon
+tyConSingleDataCon_maybe (AlgTyCon {algTcRhs = DataTyCon {data_cons = [c] }}) = Just c
+tyConSingleDataCon_maybe (AlgTyCon {algTcRhs = NewTyCon { data_con = c }})    = Just c
+tyConSingleDataCon_maybe (AlgTyCon {})          = Nothing
+tyConSingleDataCon_maybe (TupleTyCon {dataCon = con}) = Just con
+tyConSingleDataCon_maybe (PrimTyCon {})               = Nothing
+tyConSingleDataCon_maybe (FunTyCon {})                = Nothing  -- case at funty
+tyConSingleDataCon_maybe tc = pprPanic "tyConSingleDataCon_maybe: unexpected tycon " $ ppr tc
 \end{code}
 
 \begin{code}
 isClassTyCon :: TyCon -> Bool
-isClassTyCon (AlgTyCon {algTcClass = Just _}) = True
-isClassTyCon other_tycon                        = False
+isClassTyCon (AlgTyCon {algTcParent = ClassTyCon _}) = True
+isClassTyCon _                                       = False
 
 tyConClass_maybe :: TyCon -> Maybe Class
-tyConClass_maybe (AlgTyCon {algTcClass = maybe_clas}) = maybe_clas
-tyConClass_maybe ther_tycon                             = Nothing
+tyConClass_maybe (AlgTyCon {algTcParent = ClassTyCon clas}) = Just clas
+tyConClass_maybe _                                          = Nothing
+
+isFamInstTyCon :: TyCon -> Bool
+isFamInstTyCon (AlgTyCon {algTcParent = FamilyTyCon _ _ _ }) = True
+isFamInstTyCon (SynTyCon {synTcParent = FamilyTyCon _ _ _ }) = True
+isFamInstTyCon _                                             = False
+
+tyConFamInst_maybe :: TyCon -> Maybe (TyCon, [Type])
+tyConFamInst_maybe (AlgTyCon {algTcParent = FamilyTyCon fam instTys _}) = 
+  Just (fam, instTys)
+tyConFamInst_maybe (SynTyCon {synTcParent = FamilyTyCon fam instTys _}) = 
+  Just (fam, instTys)
+tyConFamInst_maybe _                                                    = 
+  Nothing
+
+tyConFamilyCoercion_maybe :: TyCon -> Maybe TyCon
+tyConFamilyCoercion_maybe (AlgTyCon {algTcParent = FamilyTyCon _ _ coe}) = 
+  Just coe
+tyConFamilyCoercion_maybe (SynTyCon {synTcParent = FamilyTyCon _ _ coe}) = 
+  Just coe
+tyConFamilyCoercion_maybe _                                              =
+  Nothing
 \end{code}