View patterns, record wildcards, and record puns
[ghc-hetmet.git] / docs / users_guide / glasgow_exts.xml
index 9a9cd38..7e78c72 100644 (file)
@@ -38,11 +38,21 @@ documentation</ulink> describes all the libraries that come with GHC.
     <indexterm><primary>extensions</primary><secondary>options controlling</secondary>
     </indexterm>
 
-    <para>These flags control what variation of the language are
+    <para>The language option flag control what variation of the language are
     permitted.  Leaving out all of them gives you standard Haskell
     98.</para>
 
-    <para>NB. turning on an option that enables special syntax
+    <para>Generally speaking, all the language options are introduced by "<option>-X</option>", 
+    e.g. <option>-XTemplateHaskell</option>.
+    </para>
+
+   <para> All the language options can be turned off by using the prefix "<option>No</option>"; 
+      e.g. "<option>-XNoTemplateHaskell</option>".</para>
+
+   <para> Language options recognised by Cabal can also be enabled using the <literal>LANGUAGE</literal> pragma,
+   thus <literal>{-# LANGUAGE TemplateHaskell #-}</literal> (see <xref linkend="language-pragma"/>>). </para>
+
+    <para>Turning on an option that enables special syntax
     <emphasis>might</emphasis> cause working Haskell 98 code to fail
     to compile, perhaps because it uses a variable name which has
     become a reserved word.  So, together with each option below, we
@@ -81,7 +91,8 @@ documentation</ulink> describes all the libraries that come with GHC.
          <para>This simultaneously enables all of the extensions to
           Haskell 98 described in <xref
           linkend="ghc-language-features"/>, except where otherwise
-          noted. </para>
+          noted. We are trying to move away from this portmanteau flag, 
+         and towards enabling features individaully.</para>
 
          <para>New reserved words: <literal>forall</literal> (only in
          types), <literal>mdo</literal>.</para>
@@ -95,20 +106,24 @@ documentation</ulink> describes all the libraries that come with GHC.
              <replaceable>float</replaceable><literal>&num;&num;</literal>,    
              <literal>(&num;</literal>, <literal>&num;)</literal>,         
              <literal>|)</literal>, <literal>{|</literal>.</para>
+
+         <para>Implies these specific language options: 
+           <option>-XForeignFunctionInterface</option>,
+           <option>-XImplicitParams</option>,
+           <option>-XScopedTypeVariables</option>,
+           <option>-XGADTs</option>, 
+           <option>-XTypeFamilies</option>. </para>
        </listitem>
       </varlistentry>
 
       <varlistentry>
        <term>
-          <option>-ffi</option> and <option>-fffi</option>:
-          <indexterm><primary><option>-ffi</option></primary></indexterm>
-          <indexterm><primary><option>-fffi</option></primary></indexterm>
+          <option>-XForeignFunctionInterface</option>:
+          <indexterm><primary><option>-XForeignFunctionInterface</option></primary></indexterm>
         </term>
        <listitem>
          <para>This option enables the language extension defined in the
-         Haskell 98 Foreign Function Interface Addendum plus deprecated
-         syntax of previous versions of the FFI for backwards
-         compatibility.</para> 
+         Haskell 98 Foreign Function Interface Addendum.</para>
 
          <para>New reserved words: <literal>foreign</literal>.</para>
        </listitem>
@@ -116,11 +131,22 @@ documentation</ulink> describes all the libraries that come with GHC.
 
       <varlistentry>
        <term>
-          <option>-fno-monomorphism-restriction</option>:
-          <indexterm><primary><option>-fno-monomorphism-restriction</option></primary></indexterm>
+          <option>-XMonomorphismRestriction</option>,<option>-XMonoPatBinds</option>:
+        </term>
+       <listitem>
+         <para> These two flags control how generalisation is done.
+           See <xref linkend="monomorphism"/>.
+          </para>
+       </listitem>
+      </varlistentry>
+
+      <varlistentry>
+       <term>
+          <option>-XExtendedDefaultRules</option>:
+          <indexterm><primary><option>-XExtendedDefaultRules</option></primary></indexterm>
         </term>
        <listitem>
-         <para> Switch off the Haskell 98 monomorphism restriction.
+         <para> Use GHCi's extended default rules in a regular module (<xref linkend="extended-default-rules"/>).
           Independent of the <option>-fglasgow-exts</option>
           flag. </para>
        </listitem>
@@ -128,19 +154,19 @@ documentation</ulink> describes all the libraries that come with GHC.
 
       <varlistentry>
        <term>
-          <option>-fallow-overlapping-instances</option>
-          <indexterm><primary><option>-fallow-overlapping-instances</option></primary></indexterm>
+          <option>-XOverlappingInstances</option>
+          <indexterm><primary><option>-XOverlappingInstances</option></primary></indexterm>
         </term>
        <term>
-          <option>-fallow-undecidable-instances</option>
-          <indexterm><primary><option>-fallow-undecidable-instances</option></primary></indexterm>
+          <option>-XUndecidableInstances</option>
+          <indexterm><primary><option>-XUndecidableInstances</option></primary></indexterm>
         </term>
        <term>
-          <option>-fallow-incoherent-instances</option>
-          <indexterm><primary><option>-fallow-incoherent-instances</option></primary></indexterm>
+          <option>-XIncoherentInstances</option>
+          <indexterm><primary><option>-XIncoherentInstances</option></primary></indexterm>
         </term>
        <term>
-          <option>-fcontext-stack</option>
+          <option>-fcontext-stack=N</option>
           <indexterm><primary><option>-fcontext-stack</option></primary></indexterm>
         </term>
        <listitem>
@@ -162,8 +188,8 @@ documentation</ulink> describes all the libraries that come with GHC.
 
       <varlistentry>
        <term>
-          <option>-farrows</option>
-          <indexterm><primary><option>-farrows</option></primary></indexterm>
+          <option>-XArrows</option>
+          <indexterm><primary><option>-XArrows</option></primary></indexterm>
         </term>
        <listitem>
          <para>See <xref linkend="arrow-notation"/>.  Independent of
@@ -181,8 +207,8 @@ documentation</ulink> describes all the libraries that come with GHC.
 
       <varlistentry>
        <term>
-          <option>-fgenerics</option>
-          <indexterm><primary><option>-fgenerics</option></primary></indexterm>
+          <option>-XGenerics</option>
+          <indexterm><primary><option>-XGenerics</option></primary></indexterm>
         </term>
        <listitem>
          <para>See <xref linkend="generic-classes"/>.  Independent of
@@ -191,13 +217,13 @@ documentation</ulink> describes all the libraries that come with GHC.
       </varlistentry>
 
       <varlistentry>
-       <term><option>-fno-implicit-prelude</option></term>
+       <term><option>-XNoImplicitPrelude</option></term>
        <listitem>
-         <para><indexterm><primary>-fno-implicit-prelude
+         <para><indexterm><primary>-XNoImplicitPrelude
           option</primary></indexterm> GHC normally imports
           <filename>Prelude.hi</filename> files for you.  If you'd
           rather it didn't, then give it a
-          <option>-fno-implicit-prelude</option> option.  The idea is
+          <option>-XNoImplicitPrelude</option> option.  The idea is
           that you can then import a Prelude of your own.  (But don't
           call it <literal>Prelude</literal>; the Haskell module
           namespace is flat, and you must not conflict with any
@@ -212,14 +238,14 @@ documentation</ulink> describes all the libraries that come with GHC.
           translation for list comprehensions continues to use
           <literal>Prelude.map</literal> etc.</para>
 
-         <para>However, <option>-fno-implicit-prelude</option> does
+         <para>However, <option>-XNoImplicitPrelude</option> does
          change the handling of certain built-in syntax: see <xref
          linkend="rebindable-syntax"/>.</para>
        </listitem>
       </varlistentry>
 
       <varlistentry>
-       <term><option>-fimplicit-params</option></term>
+       <term><option>-XImplicitParams</option></term>
        <listitem>
          <para>Enables implicit parameters (see <xref
          linkend="implicit-parameters"/>).  Currently also implied by 
@@ -232,7 +258,15 @@ documentation</ulink> describes all the libraries that come with GHC.
       </varlistentry>
 
       <varlistentry>
-       <term><option>-fscoped-type-variables</option></term>
+       <term><option>-XOverloadedStrings</option></term>
+       <listitem>
+         <para>Enables overloaded string literals (see <xref
+         linkend="overloaded-strings"/>).</para>
+       </listitem>
+      </varlistentry>
+
+      <varlistentry>
+       <term><option>-XScopedTypeVariables</option></term>
        <listitem>
          <para>Enables lexically-scoped type variables (see <xref
          linkend="scoped-type-variables"/>).  Implied by
@@ -241,7 +275,7 @@ documentation</ulink> describes all the libraries that come with GHC.
       </varlistentry>
 
       <varlistentry>
-       <term><option>-fth</option></term>
+       <term><option>-XTemplateHaskell</option></term>
        <listitem>
          <para>Enables Template Haskell (see <xref
          linkend="template-haskell"/>).  This flag must
@@ -260,8 +294,6 @@ documentation</ulink> describes all the libraries that come with GHC.
   </sect1>
 
 <!-- UNBOXED TYPES AND PRIMITIVE OPERATIONS -->
-<!--    included from primitives.sgml  -->
-<!-- &primitives; -->
 <sect1 id="primitives">
   <title>Unboxed types and primitive operations</title>
 
@@ -366,6 +398,13 @@ worse, the unboxed value might be larger than a pointer
 (<literal>Double&num;</literal> for instance).
 </para>
 </listitem>
+<listitem><para> You cannot define a newtype whose representation type
+(the argument type of the data constructor) is an unboxed type.  Thus,
+this is illegal:
+<programlisting>
+  newtype A = MkA Int#
+</programlisting>
+</para></listitem>
 <listitem><para> You cannot bind a variable with an unboxed type
 in a <emphasis>top-level</emphasis> binding.
 </para></listitem>
@@ -535,14 +574,11 @@ import qualified Control.Monad.ST.Strict as ST
       linkend="search-path"/>.</para>
 
       <para>GHC comes with a large collection of libraries arranged
-      hierarchically; see the accompanying library documentation.
-      There is an ongoing project to create and maintain a stable set
-      of <quote>core</quote> libraries used by several Haskell
-      compilers, and the libraries that GHC comes with represent the
-      current status of that project.  For more details, see <ulink
-      url="http://www.haskell.org/~simonmar/libraries/libraries.html">Haskell
-      Libraries</ulink>.</para>
-
+      hierarchically; see the accompanying <ulink
+      url="../libraries/index.html">library
+      documentation</ulink>.  More libraries to install are available
+      from <ulink
+      url="http://hackage.haskell.org/packages/hackage.html">HackageDB</ulink>.</para>
     </sect2>
 
     <!-- ====================== PATTERN GUARDS =======================  -->
@@ -611,13 +647,13 @@ to write clunky would be to use case expressions:
 </para>
 
 <programlisting>
-clunky env var1 var1 = case lookup env var1 of
+clunky env var1 var2 = case lookup env var1 of
   Nothing -&gt; fail
   Just val1 -&gt; case lookup env var2 of
     Nothing -&gt; fail
     Just val2 -&gt; val1 + val2
 where
-  fail = val1 + val2
+  fail = var1 + var2
 </programlisting>
 
 <para>
@@ -636,7 +672,7 @@ Here is how I would write clunky:
 </para>
 
 <programlisting>
-clunky env var1 var1
+clunky env var1 var2
   | Just val1 &lt;- lookup env var1
   , Just val2 &lt;- lookup env var2
   = val1 + val2
@@ -674,6 +710,202 @@ qualifier list has just one element, a boolean expression.
 </para>
 </sect2>
 
+    <!-- ===================== View patterns ===================  -->
+
+<sect2 id="view-patterns">
+<title>View patterns
+</title>
+
+<para>
+View patterns are enabled by the flag <literal>-XViewPatterns</literal>.
+More information and examples of view patterns can be found on the
+<ulink url="http://hackage.haskell.org/trac/ghc/wiki/ViewPatterns">Wiki
+page</ulink>.
+</para>
+
+<para>
+View patterns are somewhat like pattern guards that can be nested inside
+of other patterns.  They are a convenient way of pattern-matching
+against values of abstract types. For example, in a programming language
+implementation, we might represent the syntax of the types of the
+language as follows:
+
+<programlisting>
+type Typ
+data TypView = Unit
+             | Arrow Typ Typ
+
+view :: Type -> TypeView
+
+-- additional operations for constructing Typ's ...
+</programlisting>
+
+The representation of Typ is held abstract, permitting implementations
+to use a fancy representation (e.g., hash-consing to managage sharing).
+
+Without view patterns, using this signature a little inconvenient: 
+<programlisting>
+size :: Typ -> Integer
+size t = case view t of
+  Unit -> 1
+  Arrow t1 t2 -> size t1 + size t2
+</programlisting>
+
+It is necessary to iterate the case, rather than using an equational
+function definition. And the situation is even worse when the matching
+against <literal>t</literal> is buried deep inside another pattern.
+</para>
+
+<para>
+View patterns permit calling the view function inside the pattern and
+matching against the result: 
+<programlisting>
+size (view -> Unit) = 1
+size (view -> Arrow t1 t2) = size t1 + size t2
+</programlisting>
+
+That is, we add a new form of pattern, written
+<replaceable>expression</replaceable> <literal>-></literal>
+<replaceable>pattern</replaceable> that means "apply the expression to
+whatever we're trying to match against, and then match the result of
+that application against the pattern". The expression can be any Haskell
+expression of function type, and view patterns can be used wherever
+patterns are used.
+</para>
+
+<para>
+The semantics of a pattern <literal>(</literal>
+<replaceable>exp</replaceable> <literal>-></literal>
+<replaceable>pat</replaceable> <literal>)</literal> are as follows:
+
+<itemizedlist>
+
+<listitem> Scoping:
+
+<para>The variables bound by the view pattern are the variables bound by
+<replaceable>pat</replaceable>.
+</para>
+
+<para>
+Any variables in <replaceable>exp</replaceable> are bound occurrences,
+but variables bound "to the left" in a pattern are in scope.  This
+feature permits, for example, one argument to a function to be used in
+the view of another argument.  For example, the function
+<literal>clunky</literal> from <xref linkend="pattern-guards" /> can be
+written using view patterns as follows:
+
+<programlisting>
+clunky env (lookup env -> Just val1) (lookup env -> Just val2) = val1 + val2
+...other equations for clunky...
+</programlisting>
+</para>
+
+<para>
+More precisely, the scoping rules are: 
+<itemizedlist>
+<listitem>
+<para>
+In a single pattern, variables bound by patterns to the left of a view
+pattern expression are in scope. For example:
+<programlisting>
+example :: Maybe ((String -> Integer,Integer), String) -> Bool
+example Just ((f,_), f -> 4) = True
+</programlisting>
+
+Additionally, in function definitions, variables bound by matching earlier curried
+arguments may be used in view pattern expressions in later arguments:
+<programlisting>
+example :: (String -> Integer) -> String -> Bool
+example f (f -> 4) = True
+</programlisting>
+That is, the scoping is the same as it would be if the curried arguments
+were collected into a tuple.  
+</para>
+</listitem>
+
+<listitem>
+<para>
+In mutually recursive bindings, such as <literal>let</literal>,
+<literal>where</literal>, or the top level, view patterns in one
+declaration may not mention variables bound by other declarations.  That
+is, each declaration must be self-contained.  For example, the following
+program is not allowed:
+<programlisting>
+let {(x -> y) = e1 ;
+     (y -> x) = e2 } in x
+</programlisting>
+
+(We may lift this
+restriction in the future; the only cost is that type checking patterns
+would get a little more complicated.)  
+
+
+</para>
+</listitem>
+</itemizedlist>
+
+</para>
+</listitem>
+
+<listitem><para> Typing: If <replaceable>exp</replaceable> has type
+<replaceable>T1</replaceable> <literal>-></literal>
+<replaceable>T2</replaceable> and <replaceable>pat</replaceable> matches
+a <replaceable>T2</replaceable>, then the whole view pattern matches a
+<replaceable>T1</replaceable>.
+</para></listitem>
+
+<listitem><para> Matching: To the equations in Section 3.17.3 of the
+<ulink url="http://www.haskell.org/onlinereport/">Haskell 98
+Report</ulink>, add the following:
+<programlisting>
+case v of { (e -> p) -> e1 ; _ -> e2 } 
+ = 
+case (e v) of { p -> e1 ; _ -> e2 }
+</programlisting>
+That is, to match a variable <replaceable>v</replaceable> against a pattern
+<literal>(</literal> <replaceable>exp</replaceable>
+<literal>-></literal> <replaceable>pat</replaceable>
+<literal>)</literal>, evaluate <literal>(</literal>
+<replaceable>exp</replaceable> <replaceable> v</replaceable>
+<literal>)</literal> and match the result against
+<replaceable>pat</replaceable>.  
+</para></listitem>
+
+<listitem><para> Efficiency: When the same view function is applied in
+multiple branches of a function definition or a case expression (e.g.,
+in <literal>size</literal> above), GHC makes an attempt to collect these
+applications into a single nested case expression, so that the view
+function is only applied once.  Pattern compilation in GHC follows the
+matrix algorithm described in Chapter 4 of <ulink
+url="http://research.microsoft.com/~simonpj/Papers/slpj-book-1987/">The
+Implementation of Functional Programming Languages</ulink>.  When the
+top rows of the first column of a matrix are all view patterns with the
+"same" expression, these patterns are transformed into a single nested
+case.  This includes, for example, adjacent view patterns that line up
+in a tuple, as in
+<programlisting>
+f ((view -> A, p1), p2) = e1
+f ((view -> B, p3), p4) = e2
+</programlisting>
+</para>
+
+<para> The current notion of when two view pattern expressions are "the
+same" is very restricted: it is not even full syntactic equality.
+However, it does include variables, literals, applications, and tuples;
+e.g., two instances of <literal>view ("hi", "there")</literal> will be
+collected.  However, the current implementation does not compare up to
+alpha-equivalence, so two instances of <literal>(x, view x ->
+y)</literal> will not be coalesced.
+</para>
+
+</listitem>
+
+</itemizedlist>
+</para>
+
+</sect2>
+
     <!-- ===================== Recursive do-notation ===================  -->
 
 <sect2 id="mdo-notation">
@@ -681,9 +913,11 @@ qualifier list has just one element, a boolean expression.
 </title>
 
 <para> The recursive do-notation (also known as mdo-notation) is implemented as described in
-"A recursive do for Haskell",
-Levent Erkok, John Launchbury",
+<ulink url="http://citeseer.ist.psu.edu/erk02recursive.html">A recursive do for Haskell</ulink>,
+by Levent Erkok, John Launchbury,
 Haskell Workshop 2002, pages: 29-37. Pittsburgh, Pennsylvania. 
+This paper is essential reading for anyone making non-trivial use of mdo-notation,
+and we do not repeat it here.
 </para>
 <para>
 The do-notation of Haskell does not allow <emphasis>recursive bindings</emphasis>,
@@ -714,17 +948,24 @@ class Monad m => MonadFix m where
 </programlisting>
 <para>
 The function <literal>mfix</literal>
-dictates how the required recursion operation should be performed. If recursive bindings are required for a monad,
-then that monad must be declared an instance of the <literal>MonadFix</literal> class.
-For details, see the above mentioned reference.
+dictates how the required recursion operation should be performed.  For example, 
+<literal>justOnes</literal> desugars as follows:
+<programlisting>
+justOnes = mfix (\xs' -&gt; do { xs &lt;- Just (1:xs'); return xs }
+</programlisting>
+For full details of the way in which mdo is typechecked and desugared, see 
+the paper <ulink url="http://citeseer.ist.psu.edu/erk02recursive.html">A recursive do for Haskell</ulink>.
+In particular, GHC implements the segmentation technique described in Section 3.2 of the paper.
 </para>
 <para>
+If recursive bindings are required for a monad,
+then that monad must be declared an instance of the <literal>MonadFix</literal> class.
 The following instances of <literal>MonadFix</literal> are automatically provided: List, Maybe, IO. 
 Furthermore, the Control.Monad.ST and Control.Monad.ST.Lazy modules provide the instances of the MonadFix class 
 for Haskell's internal state monad (strict and lazy, respectively).
 </para>
 <para>
-There are three important points in using the recursive-do notation:
+Here are some important points in using the recursive-do notation:
 <itemizedlist>
 <listitem><para>
 The recursive version of the do-notation uses the keyword <literal>mdo</literal> (rather
@@ -732,14 +973,21 @@ than <literal>do</literal>).
 </para></listitem>
 
 <listitem><para>
-You should <literal>import Control.Monad.Fix</literal>.
-(Note: Strictly speaking, this import is required only when you need to refer to the name
-<literal>MonadFix</literal> in your program, but the import is always safe, and the programmers
-are encouraged to always import this module when using the mdo-notation.)
+It is enabled with the flag <literal>-XRecursiveDo</literal>, which is in turn implied by
+<literal>-fglasgow-exts</literal>.
+</para></listitem>
+
+<listitem><para>
+Unlike ordinary do-notation, but like <literal>let</literal> and <literal>where</literal> bindings,
+name shadowing is not allowed; that is, all the names bound in a single <literal>mdo</literal> must
+be distinct (Section 3.3 of the paper).
 </para></listitem>
 
 <listitem><para>
-As with other extensions, ghc should be given the flag <literal>-fglasgow-exts</literal>
+Variables bound by a <literal>let</literal> statement in an <literal>mdo</literal>
+are monomorphic in the <literal>mdo</literal> (Section 3.1 of the paper).  However
+GHC breaks the <literal>mdo</literal> into segments to enhance polymorphism,
+and improve termination (Section 3.2 of the paper).
 </para></listitem>
 </itemizedlist>
 </para>
@@ -811,10 +1059,11 @@ This name is not supported by GHC.
 
   </sect2>
 
+   <!-- ===================== REBINDABLE SYNTAX ===================  -->
+
 <sect2 id="rebindable-syntax">
 <title>Rebindable syntax</title>
 
-
       <para>GHC allows most kinds of built-in syntax to be rebound by
       the user, to facilitate replacing the <literal>Prelude</literal>
       with a home-grown version, for example.</para>
@@ -823,7 +1072,7 @@ This name is not supported by GHC.
             hierarchy.  It completely defeats that purpose if the
             literal "1" means "<literal>Prelude.fromInteger
             1</literal>", which is what the Haskell Report specifies.
-            So the <option>-fno-implicit-prelude</option> flag causes
+            So the <option>-XNoImplicitPrelude</option> flag causes
             the following pieces of built-in syntax to refer to
             <emphasis>whatever is in scope</emphasis>, not the Prelude
             versions:
@@ -894,18 +1143,252 @@ fromInteger :: Integer -> Bool -> Bool
             you should be all right.</para>
 
 </sect2>
-</sect1>
 
+<sect2 id="postfix-operators">
+<title>Postfix operators</title>
 
-<!-- TYPE SYSTEM EXTENSIONS -->
-<sect1 id="type-extensions">
-<title>Type system extensions</title>
+<para>
+GHC allows a small extension to the syntax of left operator sections, which
+allows you to define postfix operators.  The extension is this:  the left section
+<programlisting>
+  (e !)
+</programlisting> 
+is equivalent (from the point of view of both type checking and execution) to the expression
+<programlisting>
+  ((!) e)
+</programlisting> 
+(for any expression <literal>e</literal> and operator <literal>(!)</literal>.
+The strict Haskell 98 interpretation is that the section is equivalent to
+<programlisting>
+  (\y -> (!) e y)
+</programlisting> 
+That is, the operator must be a function of two arguments.  GHC allows it to
+take only one argument, and that in turn allows you to write the function
+postfix.
+</para>
+<para>Since this extension goes beyond Haskell 98, it should really be enabled
+by a flag; but in fact it is enabled all the time.  (No Haskell 98 programs
+change their behaviour, of course.)
+</para>
+<para>The extension does not extend to the left-hand side of function
+definitions; you must define such a function in prefix form.</para>
+
+</sect2>
 
+<sect2 id="disambiguate-fields">
+<title>Record field disambiguation</title>
+<para>
+In record construction and record pattern matching
+it is entirely unambiguous which field is referred to, even if there are two different
+data types in scope with a common field name.  For example:
+<programlisting>
+module M where
+  data S = MkS { x :: Int, y :: Bool }
 
-<sect2>
-<title>Data types and type synonyms</title>
+module Foo where
+  import M
 
-<sect3 id="nullary-types">
+  data T = MkT { x :: Int }
+  
+  ok1 (MkS { x = n }) = n+1   -- Unambiguous
+
+  ok2 n = MkT { x = n+1 }     -- Unambiguous
+
+  bad1 k = k { x = 3 }  -- Ambiguous
+  bad2 k = x k          -- Ambiguous
+</programlisting>
+Even though there are two <literal>x</literal>'s in scope,
+it is clear that the <literal>x</literal> in the pattern in the
+definition of <literal>ok1</literal> can only mean the field
+<literal>x</literal> from type <literal>S</literal>. Similarly for
+the function <literal>ok2</literal>.  However, in the record update
+in <literal>bad1</literal> and the record selection in <literal>bad2</literal>
+it is not clear which of the two types is intended.
+</para>
+<para>
+Haskell 98 regards all four as ambiguous, but with the
+<option>-fdisambiguate-record-fields</option> flag, GHC will accept
+the former two.  The rules are precisely the same as those for instance
+declarations in Haskell 98, where the method names on the left-hand side 
+of the method bindings in an instance declaration refer unambiguously
+to the method of that class (provided they are in scope at all), even
+if there are other variables in scope with the same name.
+This reduces the clutter of qualified names when you import two
+records from different modules that use the same field name.
+</para>
+</sect2>
+
+    <!-- ===================== Record puns ===================  -->
+
+<sect2 id="record-puns">
+<title>Record puns
+</title>
+
+<para>
+Record puns are enabled by the flag <literal>-XRecordPuns</literal>.
+</para>
+
+<para>
+When using records, it is common to write a pattern that binds a
+variable with the same name as a record field, such as:
+
+<programlisting>
+data C = C {a :: Int}
+f (C {a = a}) = a
+</programlisting>
+</para>
+
+<para>
+Record punning permits the variable name to be elided, so one can simply
+write
+
+<programlisting>
+f (C {a}) = a
+</programlisting>
+
+to mean the same pattern as above.  That is, in a record pattern, the
+pattern <literal>a</literal> expands into the pattern <literal>a =
+a</literal> for the same name <literal>a</literal>.  
+</para>
+
+<para>
+Note that puns and other patterns can be mixed in the same record:
+<programlisting>
+data C = C {a :: Int, b :: Int}
+f (C {a, b = 4}) = a
+</programlisting>
+and that puns can be used wherever record patterns occur (e.g. in
+<literal>let</literal> bindings or at the top-level).  
+</para>
+
+<para>
+Record punning can also be used in an expression, writing, for example,
+<programlisting>
+let a = 1 in C {a}
+</programlisting>
+instead of 
+<programlisting>
+let a = 1 in C {a = a}
+</programlisting>
+
+Note that this expansion is purely syntactic, so the record pun
+expression refers to the nearest enclosing variable that is spelled the
+same as the field name.
+</para>
+
+</sect2>
+
+    <!-- ===================== Record wildcards ===================  -->
+
+<sect2 id="record-wildcards">
+<title>Record wildcards
+</title>
+
+<para>
+Record wildcards are enabled by the flag <literal>-XRecordWildCards</literal>.
+</para>
+
+<para>
+For records with many fields, it can be tiresome to write out each field
+individually in a record pattern, as in
+<programlisting>
+data C = C {a :: Int, b :: Int, c :: Int, d :: Int}
+f (C {a = 1, b = b, c = c, d = d}) = b + c + d
+</programlisting>
+</para>
+
+<para>
+Record wildcard syntax permits a (<literal>..</literal>) in a record
+pattern, where each elided field <literal>f</literal> is replaced by the
+pattern <literal>f = f</literal>.  For example, the above pattern can be
+written as
+<programlisting>
+f (C {a = 1, ..}) = b + c + d
+</programlisting>
+</para>
+
+<para>
+Note that wildcards can be mixed with other patterns, including puns
+(<xref linkend="record-puns"/>); for example, in a pattern <literal>C {a
+= 1, b, ..})</literal>.  Additionally, record wildcards can be used
+wherever record patterns occur, including in <literal>let</literal>
+bindings and at the top-level.  For example, the top-level binding
+<programlisting>
+C {a = 1, ..} = e
+</programlisting>
+defines <literal>b</literal>, <literal>c</literal>, and
+<literal>d</literal>.
+</para>
+
+<para>
+Record wildcards can also be used in expressions, writing, for example,
+
+<programlisting>
+let {a = 1; b = 2; c = 3; d = 4} in C {..}
+</programlisting>
+
+in place of
+
+<programlisting>
+let {a = 1; b = 2; c = 3; d = 4} in C {a=a, b=b, c=c, d=d}
+</programlisting>
+
+Note that this expansion is purely syntactic, so the record wildcard
+expression refers to the nearest enclosing variables that are spelled
+the same as the omitted field names.
+</para>
+
+</sect2>
+
+    <!-- ===================== Local fixity declarations ===================  -->
+
+<sect2 id="local-fixity-declarations">
+<title>Local Fixity Declarations
+</title>
+
+<para>A careful reading of the Haskell 98 Report reveals that fixity
+declarations (<literal>infix</literal>, <literal>infixl</literal>, and
+<literal>infixr</literal>) are permitted to appear inside local bindings
+such those introduced by <literal>let</literal> and
+<literal>where</literal>.  However, the Haskell Report does not specify
+the semantics of such bindings very precisely.
+</para>
+
+<para>In GHC, a fixity declaration may accompany a local binding:
+<programlisting>
+let f = ...
+    infixr 3 `f`
+in 
+    ...
+</programlisting>
+and the fixity declaration applies wherever the binding is in scope.
+For example, in a <literal>let</literal>, it applies in the right-hand
+sides of other <literal>let</literal>-bindings and the body of the
+<literal>let</literal>C. Or, in recursive <literal>do</literal>
+expressions (<xref linkend="mdo-notation"/>), the local fixity
+declarations of aA <literal>let</literal> statement scope over other
+statements in the group, just as the bound name does.
+</para>
+
+Moreover, a local fixity declatation *must* accompany a local binding of
+that name: it is not possible to revise the fixity of name bound
+elsewhere, as in
+<programlisting>
+let infixr 9 $ in ...
+</programlisting>
+
+Because local fixity declarations are technically Haskell 98, no flag is
+necessary to enable them.
+</sect2>
+
+</sect1>
+
+
+<!-- TYPE SYSTEM EXTENSIONS -->
+<sect1 id="data-type-extensions">
+<title>Extensions to data types and type synonyms</title>
+
+<sect2 id="nullary-types">
 <title>Data types with no constructors</title>
 
 <para>With the <option>-fglasgow-exts</option> flag, GHC lets you declare
@@ -919,13 +1402,13 @@ a data type with no constructors.  For example:</para>
 <para>Syntactically, the declaration lacks the "= constrs" part.  The 
 type can be parameterised over types of any kind, but if the kind is
 not <literal>*</literal> then an explicit kind annotation must be used
-(see <xref linkend="sec-kinding"/>).</para>
+(see <xref linkend="kinding"/>).</para>
 
 <para>Such data types have only one value, namely bottom.
 Nevertheless, they can be useful when defining "phantom types".</para>
-</sect3>
+</sect2>
 
-<sect3 id="infix-tycons">
+<sect2 id="infix-tycons">
 <title>Infix type constructors, classes, and type variables</title>
 
 <para>
@@ -992,9 +1475,9 @@ to be written infix, very much like expressions.  More specifically:
 
 </itemizedlist>
 </para>
-</sect3>
+</sect2>
 
-<sect3 id="type-synonyms">
+<sect2 id="type-synonyms">
 <title>Liberalised type synonyms</title>
 
 <para>
@@ -1010,8 +1493,8 @@ in a type synonym, thus:
   f :: Discard a
   f x y = (x, show y)
 
-  g :: Discard Int -> (Int,Bool)    -- A rank-2 type
-  g f = f Int True
+  g :: Discard Int -> (Int,String)    -- A rank-2 type
+  g f = f 3 True
 </programlisting>
 </para>
 </listitem>
@@ -1084,10 +1567,10 @@ this will be rejected:
 </programlisting>
 because GHC does not allow  unboxed tuples on the left of a function arrow.
 </para>
-</sect3>
+</sect2>
 
 
-<sect3 id="existential-quantification">
+<sect2 id="existential-quantification">
 <title>Existentially quantified data constructors
 </title>
 
@@ -1181,7 +1664,7 @@ that collection of packages in a uniform manner.  You can express
 quite a bit of object-oriented-like programming this way.
 </para>
 
-<sect4 id="existential">
+<sect3 id="existential">
 <title>Why existential?
 </title>
 
@@ -1204,9 +1687,9 @@ But Haskell programmers can safely think of the ordinary
 adding a new existential quantification construct.
 </para>
 
-</sect4>
+</sect3>
 
-<sect4>
+<sect3>
 <title>Type classes</title>
 
 <para>
@@ -1266,9 +1749,9 @@ Notice the way that the syntax fits smoothly with that used for
 universal quantification earlier.
 </para>
 
-</sect4>
+</sect3>
 
-<sect4>
+<sect3 id="existential-records">
 <title>Record Constructors</title>
 
 <para>
@@ -1285,7 +1768,7 @@ data Counter a = forall self. NewCounter
 Here <literal>tag</literal> is a public field, with a well-typed selector
 function <literal>tag :: Counter a -> a</literal>.  The <literal>self</literal>
 type is hidden from the outside; any attempt to apply <literal>_this</literal>,
-<literal>_inc</literal> or <literal>_output</literal> as functions will raise a
+<literal>_inc</literal> or <literal>_display</literal> as functions will raise a
 compile-time error.  In other words, <emphasis>GHC defines a record selector function
 only for fields whose type does not mention the existentially-quantified variables</emphasis>.
 (This example used an underscore in the fields for which record selectors
@@ -1320,20 +1803,6 @@ main = do
     display (inc (inc counterB))   -- prints "##"
 </programlisting>
 
-In GADT declarations (see <xref linkend="gadt"/>), the explicit
-<literal>forall</literal> may be omitted.  For example, we can express
-the same <literal>Counter a</literal> using GADT:
-
-<programlisting>
-data Counter a where
-    NewCounter { _this    :: self
-               , _inc     :: self -> self
-               , _display :: self -> IO ()
-               , tag      :: a
-               }
-        :: Counter a
-</programlisting>
-
 At the moment, record update syntax is only supported for Haskell 98 data types,
 so the following function does <emphasis>not</emphasis> work:
 
@@ -1345,10 +1814,10 @@ setTag obj t = obj{ tag = t }
 
 </para>
 
-</sect4>
+</sect3>
 
 
-<sect4>
+<sect3>
 <title>Restrictions</title>
 
 <para>
@@ -1474,7 +1943,7 @@ are convincing reasons to change it.
  You can't use <literal>deriving</literal> to define instances of a
 data type with existentially quantified data constructors.
 
-Reason: in most cases it would not make sense. For example:&num;
+Reason: in most cases it would not make sense. For example:;
 
 <programlisting>
 data T = forall a. MkT [a] deriving( Eq )
@@ -1499,2327 +1968,2616 @@ declarations.  Define your own instances!
 
 </para>
 
-</sect4>
 </sect3>
-
 </sect2>
 
+<!-- ====================== Generalised algebraic data types =======================  -->
 
+<sect2 id="gadt-style">
+<title>Declaring data types with explicit constructor signatures</title>
 
-<sect2 id="multi-param-type-classes">
-<title>Class declarations</title>
-
-<para>
-This section, and the next one, documents GHC's type-class extensions.
-There's lots of background in the paper <ulink
-url="http://research.microsoft.com/~simonpj/Papers/type-class-design-space" >Type
-classes: exploring the design space</ulink > (Simon Peyton Jones, Mark
-Jones, Erik Meijer).
+<para>GHC allows you to declare an algebraic data type by 
+giving the type signatures of constructors explicitly.  For example:
+<programlisting>
+  data Maybe a where
+      Nothing :: Maybe a
+      Just    :: a -> Maybe a
+</programlisting>
+The form is called a "GADT-style declaration"
+because Generalised Algebraic Data Types, described in <xref linkend="gadt"/>, 
+can only be declared using this form.</para>
+<para>Notice that GADT-style syntax generalises existential types (<xref linkend="existential-quantification"/>).  
+For example, these two declarations are equivalent:
+<programlisting>
+  data Foo = forall a. MkFoo a (a -> Bool)
+  data Foo' where { MKFoo :: a -> (a->Bool) -> Foo' }
+</programlisting>
+</para>
+<para>Any data type that can be declared in standard Haskell-98 syntax 
+can also be declared using GADT-style syntax.
+The choice is largely stylistic, but GADT-style declarations differ in one important respect:
+they treat class constraints on the data constructors differently.
+Specifically, if the constructor is given a type-class context, that
+context is made available by pattern matching.  For example:
+<programlisting>
+  data Set a where
+    MkSet :: Eq a => [a] -> Set a
+
+  makeSet :: Eq a => [a] -> Set a
+  makeSet xs = MkSet (nub xs)
+
+  insert :: a -> Set a -> Set a
+  insert a (MkSet as) | a `elem` as = MkSet as
+                      | otherwise   = MkSet (a:as)
+</programlisting>
+A use of <literal>MkSet</literal> as a constructor (e.g. in the definition of <literal>makeSet</literal>) 
+gives rise to a <literal>(Eq a)</literal>
+constraint, as you would expect.  The new feature is that pattern-matching on <literal>MkSet</literal>
+(as in the definition of <literal>insert</literal>) makes <emphasis>available</emphasis> an <literal>(Eq a)</literal>
+context.  In implementation terms, the <literal>MkSet</literal> constructor has a hidden field that stores
+the <literal>(Eq a)</literal> dictionary that is passed to <literal>MkSet</literal>; so
+when pattern-matching that dictionary becomes available for the right-hand side of the match.
+In the example, the equality dictionary is used to satisfy the equality constraint 
+generated by the call to <literal>elem</literal>, so that the type of
+<literal>insert</literal> itself has no <literal>Eq</literal> constraint.
 </para>
+<para>This behaviour contrasts with Haskell 98's peculiar treament of 
+contexts on a data type declaration (Section 4.2.1 of the Haskell 98 Report).
+In Haskell 98 the defintion
+<programlisting>
+  data Eq a => Set' a = MkSet' [a]
+</programlisting>
+gives <literal>MkSet'</literal> the same type as <literal>MkSet</literal> above.  But instead of 
+<emphasis>making available</emphasis> an <literal>(Eq a)</literal> constraint, pattern-matching
+on <literal>MkSet'</literal> <emphasis>requires</emphasis> an <literal>(Eq a)</literal> constraint!
+GHC faithfully implements this behaviour, odd though it is.  But for GADT-style declarations,
+GHC's behaviour is much more useful, as well as much more intuitive.</para>
 <para>
-All the extensions are enabled by the <option>-fglasgow-exts</option> flag.
+For example, a possible application of GHC's behaviour is to reify dictionaries:
+<programlisting>
+   data NumInst a where
+     MkNumInst :: Num a => NumInst a
+
+   intInst :: NumInst Int
+   intInst = MkNumInst
+
+   plus :: NumInst a -> a -> a -> a
+   plus MkNumInst p q = p + q
+</programlisting>
+Here, a value of type <literal>NumInst a</literal> is equivalent 
+to an explicit <literal>(Num a)</literal> dictionary.
 </para>
 
-<sect3>
-<title>Multi-parameter type classes</title>
 <para>
-Multi-parameter type classes are permitted. For example:
+The rest of this section gives further details about GADT-style data
+type declarations.
 
+<itemizedlist>
+<listitem><para>
+The result type of each data constructor must begin with the type constructor being defined.
+If the result type of all constructors 
+has the form <literal>T a1 ... an</literal>, where <literal>a1 ... an</literal>
+are distinct type variables, then the data type is <emphasis>ordinary</emphasis>;
+otherwise is a <emphasis>generalised</emphasis> data type (<xref linkend="gadt"/>).
+</para></listitem>
 
+<listitem><para>
+The type signature of
+each constructor is independent, and is implicitly universally quantified as usual. 
+Different constructors may have different universally-quantified type variables
+and different type-class constraints.  
+For example, this is fine:
 <programlisting>
-  class Collection c a where
-    union :: c a -> c a -> c a
-    ...etc.
+  data T a where
+    T1 :: Eq b => b -> T b
+    T2 :: (Show c, Ix c) => c -> [c] -> T c
 </programlisting>
+</para></listitem>
 
-</para>
-</sect3>
-
-<sect3>
-<title>The superclasses of a class declaration</title>
+<listitem><para>
+Unlike a Haskell-98-style 
+data type declaration, the type variable(s) in the "<literal>data Set a where</literal>" header 
+have no scope.  Indeed, one can write a kind signature instead:
+<programlisting>
+  data Set :: * -> * where ...
+</programlisting>
+or even a mixture of the two:
+<programlisting>
+  data Foo a :: (* -> *) -> * where ...
+</programlisting>
+The type variables (if given) may be explicitly kinded, so we could also write the header for <literal>Foo</literal>
+like this:
+<programlisting>
+  data Foo a (b :: * -> *) where ...
+</programlisting>
+</para></listitem>
 
-<para>
-There are no restrictions on the context in a class declaration
-(which introduces superclasses), except that the class hierarchy must
-be acyclic.  So these class declarations are OK:
 
+<listitem><para>
+You can use strictness annotations, in the obvious places
+in the constructor type:
+<programlisting>
+  data Term a where
+      Lit    :: !Int -> Term Int
+      If     :: Term Bool -> !(Term a) -> !(Term a) -> Term a
+      Pair   :: Term a -> Term b -> Term (a,b)
+</programlisting>
+</para></listitem>
 
+<listitem><para>
+You can use a <literal>deriving</literal> clause on a GADT-style data type
+declaration.   For example, these two declarations are equivalent
 <programlisting>
-  class Functor (m k) => FiniteMap m k where
-    ...
+  data Maybe1 a where {
+      Nothing1 :: Maybe1 a ;
+      Just1    :: a -> Maybe1 a
+    } deriving( Eq, Ord )
 
-  class (Monad m, Monad (t m)) => Transform t m where
-    lift :: m a -> (t m) a
+  data Maybe2 a = Nothing2 | Just2 a 
+       deriving( Eq, Ord )
 </programlisting>
+</para></listitem>
 
+<listitem><para>
+You can use record syntax on a GADT-style data type declaration:
 
+<programlisting>
+  data Person where
+      Adult { name :: String, children :: [Person] } :: Person
+      Child { name :: String } :: Person
+</programlisting>
+As usual, for every constructor that has a field <literal>f</literal>, the type of
+field <literal>f</literal> must be the same (modulo alpha conversion).
 </para>
 <para>
-As in Haskell 98, The class hierarchy must be acyclic.  However, the definition
-of "acyclic" involves only the superclass relationships.  For example,
-this is OK:
+At the moment, record updates are not yet possible with GADT-style declarations, 
+so support is limited to record construction, selection and pattern matching.
+For exmaple
+<programlisting>
+  aPerson = Adult { name = "Fred", children = [] }
 
+  shortName :: Person -> Bool
+  hasChildren (Adult { children = kids }) = not (null kids)
+  hasChildren (Child {})                  = False
+</programlisting>
+</para></listitem>
 
+<listitem><para> 
+As in the case of existentials declared using the Haskell-98-like record syntax 
+(<xref linkend="existential-records"/>),
+record-selector functions are generated only for those fields that have well-typed
+selectors.  
+Here is the example of that section, in GADT-style syntax:
 <programlisting>
-  class C a where {
-    op :: D b => a -> b -> b
-  }
-
-  class C a => D a where { ... }
+data Counter a where
+    NewCounter { _this    :: self
+               , _inc     :: self -> self
+               , _display :: self -> IO ()
+               , tag      :: a
+               }
+        :: Counter a
 </programlisting>
+As before, only one selector function is generated here, that for <literal>tag</literal>.
+Nevertheless, you can still use all the field names in pattern matching and record construction.
+</para></listitem>
+</itemizedlist></para>
+</sect2>
 
+<sect2 id="gadt">
+<title>Generalised Algebraic Data Types (GADTs)</title>
 
-Here, <literal>C</literal> is a superclass of <literal>D</literal>, but it's OK for a
-class operation <literal>op</literal> of <literal>C</literal> to mention <literal>D</literal>.  (It
-would not be OK for <literal>D</literal> to be a superclass of <literal>C</literal>.)
+<para>Generalised Algebraic Data Types generalise ordinary algebraic data types 
+by allowing constructors to have richer return types.  Here is an example:
+<programlisting>
+  data Term a where
+      Lit    :: Int -> Term Int
+      Succ   :: Term Int -> Term Int
+      IsZero :: Term Int -> Term Bool  
+      If     :: Term Bool -> Term a -> Term a -> Term a
+      Pair   :: Term a -> Term b -> Term (a,b)
+</programlisting>
+Notice that the return type of the constructors is not always <literal>Term a</literal>, as is the
+case with ordinary data types.  This generality allows us to 
+write a well-typed <literal>eval</literal> function
+for these <literal>Terms</literal>:
+<programlisting>
+  eval :: Term a -> a
+  eval (Lit i)             = i
+  eval (Succ t)     = 1 + eval t
+  eval (IsZero t)   = eval t == 0
+  eval (If b e1 e2) = if eval b then eval e1 else eval e2
+  eval (Pair e1 e2) = (eval e1, eval e2)
+</programlisting>
+The key point about GADTs is that <emphasis>pattern matching causes type refinement</emphasis>.  
+For example, in the right hand side of the equation
+<programlisting>
+  eval :: Term a -> a
+  eval (Lit i) =  ...
+</programlisting>
+the type <literal>a</literal> is refined to <literal>Int</literal>.  That's the whole point!
+A precise specification of the type rules is beyond what this user manual aspires to, 
+but the design closely follows that described in
+the paper <ulink
+url="http://research.microsoft.com/%7Esimonpj/papers/gadt/index.htm">Simple
+unification-based type inference for GADTs</ulink>,
+(ICFP 2006).
+The general principle is this: <emphasis>type refinement is only carried out 
+based on user-supplied type annotations</emphasis>.
+So if no type signature is supplied for <literal>eval</literal>, no type refinement happens, 
+and lots of obscure error messages will
+occur.  However, the refinement is quite general.  For example, if we had:
+<programlisting>
+  eval :: Term a -> a -> a
+  eval (Lit i) j =  i+j
+</programlisting>
+the pattern match causes the type <literal>a</literal> to be refined to <literal>Int</literal> (because of the type
+of the constructor <literal>Lit</literal>), and that refinement also applies to the type of <literal>j</literal>, and
+the result type of the <literal>case</literal> expression.  Hence the addition <literal>i+j</literal> is legal.
 </para>
-</sect3>
-
-
+<para>
+These and many other examples are given in papers by Hongwei Xi, and
+Tim Sheard. There is a longer introduction
+<ulink url="http://haskell.org/haskellwiki/GADT">on the wiki</ulink>,
+and Ralf Hinze's
+<ulink url="http://www.informatik.uni-bonn.de/~ralf/publications/With.pdf">Fun with phantom types</ulink> also has a number of examples. Note that papers
+may use different notation to that implemented in GHC.
+</para>
+<para>
+The rest of this section outlines the extensions to GHC that support GADTs.   The extension is enabled with 
+<option>-XGADTs</option>.
+<itemizedlist>
+<listitem><para>
+A GADT can only be declared using GADT-style syntax (<xref linkend="gadt-style"/>); 
+the old Haskell-98 syntax for data declarations always declares an ordinary data type.
+The result type of each constructor must begin with the type constructor being defined,
+but for a GADT the arguments to the type constructor can be arbitrary monotypes.  
+For example, in the <literal>Term</literal> data
+type above, the type of each constructor must end with <literal>Term ty</literal>, but
+the <literal>ty</literal> may not be a type variable (e.g. the <literal>Lit</literal>
+constructor).
+</para></listitem>
 
+<listitem><para>
+You cannot use a <literal>deriving</literal> clause for a GADT; only for
+an ordianary data type.
+</para></listitem>
 
-<sect3 id="class-method-types">
-<title>Class method types</title>
+<listitem><para>
+As mentioned in <xref linkend="gadt-style"/>, record syntax is supported.
+For example:
+<programlisting>
+  data Term a where
+      Lit    { val  :: Int }      :: Term Int
+      Succ   { num  :: Term Int } :: Term Int
+      Pred   { num  :: Term Int } :: Term Int
+      IsZero { arg  :: Term Int } :: Term Bool 
+      Pair   { arg1 :: Term a
+             , arg2 :: Term b
+             }                    :: Term (a,b)
+      If     { cnd  :: Term Bool
+             , tru  :: Term a
+             , fls  :: Term a
+             }                    :: Term a
+</programlisting>
+However, for GADTs there is the following additional constraint: 
+every constructor that has a field <literal>f</literal> must have
+the same result type (modulo alpha conversion)
+Hence, in the above example, we cannot merge the <literal>num</literal> 
+and <literal>arg</literal> fields above into a 
+single name.  Although their field types are both <literal>Term Int</literal>,
+their selector functions actually have different types:
 
-<para>
-Haskell 98 prohibits class method types to mention constraints on the
-class type variable, thus:
 <programlisting>
-  class Seq s a where
-    fromList :: [a] -> s a
-    elem     :: Eq a => a -> s a -> Bool
+  num :: Term Int -> Term Int
+  arg :: Term Bool -> Term Int
 </programlisting>
-The type of <literal>elem</literal> is illegal in Haskell 98, because it
-contains the constraint <literal>Eq a</literal>, constrains only the 
-class type variable (in this case <literal>a</literal>).
-GHC lifts this restriction.
-</para>
+</para></listitem>
 
+</itemizedlist>
+</para>
 
-</sect3>
 </sect2>
+</sect1>
 
-<sect2 id="functional-dependencies">
-<title>Functional dependencies
-</title>
+<!-- ====================== End of Generalised algebraic data types =======================  -->
 
-<para> Functional dependencies are implemented as described by Mark Jones
-in &ldquo;<ulink url="http://www.cse.ogi.edu/~mpj/pubs/fundeps.html">Type Classes with Functional Dependencies</ulink>&rdquo;, Mark P. Jones, 
-In Proceedings of the 9th European Symposium on Programming, 
-ESOP 2000, Berlin, Germany, March 2000, Springer-Verlag LNCS 1782,
-.
-</para>
-<para>
-Functional dependencies are introduced by a vertical bar in the syntax of a 
-class declaration;  e.g. 
-<programlisting>
-  class (Monad m) => MonadState s m | m -> s where ...
+<sect1 id="deriving">
+<title>Extensions to the "deriving" mechanism</title>
 
-  class Foo a b c | a b -> c where ...
-</programlisting>
-There should be more documentation, but there isn't (yet).  Yell if you need it.
-</para>
+<sect2 id="deriving-inferred">
+<title>Inferred context for deriving clauses</title>
 
-<sect3><title>Rules for functional dependencies </title>
 <para>
-In a class declaration, all of the class type variables must be reachable (in the sense 
-mentioned in <xref linkend="type-restrictions"/>)
-from the free variables of each method type.
-For example:
-
+The Haskell Report is vague about exactly when a <literal>deriving</literal> clause is
+legal.  For example:
 <programlisting>
-  class Coll s a where
-    empty  :: s
-    insert :: s -> a -> s
+  data T0 f a = MkT0 a         deriving( Eq )
+  data T1 f a = MkT1 (f a)     deriving( Eq )
+  data T2 f a = MkT2 (f (f a)) deriving( Eq )
 </programlisting>
-
-is not OK, because the type of <literal>empty</literal> doesn't mention
-<literal>a</literal>.  Functional dependencies can make the type variable
-reachable:
+The natural generated <literal>Eq</literal> code would result in these instance declarations:
 <programlisting>
-  class Coll s a | s -> a where
-    empty  :: s
-    insert :: s -> a -> s
+  instance Eq a         => Eq (T0 f a) where ...
+  instance Eq (f a)     => Eq (T1 f a) where ...
+  instance Eq (f (f a)) => Eq (T2 f a) where ...
 </programlisting>
+The first of these is obviously fine. The second is still fine, although less obviously. 
+The third is not Haskell 98, and risks losing termination of instances.
+</para>
+<para>
+GHC takes a conservative position: it accepts the first two, but not the third.  The  rule is this:
+each constraint in the inferred instance context must consist only of type variables, 
+with no repititions.
+</para>
+<para>
+This rule is applied regardless of flags.  If you want a more exotic context, you can write
+it yourself, using the <link linkend="stand-alone-deriving">standalone deriving mechanism</link>.
+</para>
+</sect2>
 
-Alternatively <literal>Coll</literal> might be rewritten
+<sect2 id="stand-alone-deriving">
+<title>Stand-alone deriving declarations</title>
 
+<para>
+GHC now allows stand-alone <literal>deriving</literal> declarations, enabled by <literal>-XStandaloneDeriving</literal>:
 <programlisting>
-  class Coll s a where
-    empty  :: s a
-    insert :: s a -> a -> s a
-</programlisting>
-
-
-which makes the connection between the type of a collection of
-<literal>a</literal>'s (namely <literal>(s a)</literal>) and the element type <literal>a</literal>.
-Occasionally this really doesn't work, in which case you can split the
-class like this:
+  data Foo a = Bar a | Baz String
 
+  deriving instance Eq a => Eq (Foo a)
+</programlisting>
+The syntax is identical to that of an ordinary instance declaration apart from (a) the keyword
+<literal>deriving</literal>, and (b) the absence of the <literal>where</literal> part.
+You must supply a context (in the example the context is <literal>(Eq a)</literal>), 
+exactly as you would in an ordinary instance declaration.
+(In contrast the context is inferred in a <literal>deriving</literal> clause 
+attached to a data type declaration.) These <literal>deriving instance</literal>
+rules obey the same rules concerning form and termination as ordinary instance declarations,
+controlled by the same flags; see <xref linkend="instance-decls"/>. </para>
 
+<para>The stand-alone syntax is generalised for newtypes in exactly the same
+way that ordinary <literal>deriving</literal> clauses are generalised (<xref linkend="newtype-deriving"/>).
+For example:
 <programlisting>
-  class CollE s where
-    empty  :: s
+  newtype Foo a = MkFoo (State Int a)
 
-  class CollE s => Coll s a where
-    insert :: s -> a -> s
+  deriving instance MonadState Int Foo
 </programlisting>
+GHC always treats the <emphasis>last</emphasis> parameter of the instance
+(<literal>Foo</literal> in this exmample) as the type whose instance is being derived.
 </para>
-</sect3>
 
+</sect2>
 
-<sect3>
-<title>Background on functional dependencies</title>
 
-<para>The following description of the motivation and use of functional dependencies is taken
-from the Hugs user manual, reproduced here (with minor changes) by kind
-permission of Mark Jones.
-</para>
-<para> 
-Consider the following class, intended as part of a
-library for collection types:
-<programlisting>
-   class Collects e ce where
-       empty  :: ce
-       insert :: e -> ce -> ce
-       member :: e -> ce -> Bool
-</programlisting>
-The type variable e used here represents the element type, while ce is the type
-of the container itself. Within this framework, we might want to define
-instances of this class for lists or characteristic functions (both of which
-can be used to represent collections of any equality type), bit sets (which can
-be used to represent collections of characters), or hash tables (which can be
-used to represent any collection whose elements have a hash function). Omitting
-standard implementation details, this would lead to the following declarations: 
-<programlisting>
-   instance Eq e => Collects e [e] where ...
-   instance Eq e => Collects e (e -> Bool) where ...
-   instance Collects Char BitSet where ...
-   instance (Hashable e, Collects a ce)
-              => Collects e (Array Int ce) where ...
-</programlisting>
-All this looks quite promising; we have a class and a range of interesting
-implementations. Unfortunately, there are some serious problems with the class
-declaration. First, the empty function has an ambiguous type: 
-<programlisting>
-   empty :: Collects e ce => ce
-</programlisting>
-By "ambiguous" we mean that there is a type variable e that appears on the left
-of the <literal>=&gt;</literal> symbol, but not on the right. The problem with
-this is that, according to the theoretical foundations of Haskell overloading,
-we cannot guarantee a well-defined semantics for any term with an ambiguous
-type.
+<sect2 id="deriving-typeable">
+<title>Deriving clause for classes <literal>Typeable</literal> and <literal>Data</literal></title>
+
+<para>
+Haskell 98 allows the programmer to add "<literal>deriving( Eq, Ord )</literal>" to a data type 
+declaration, to generate a standard instance declaration for classes specified in the <literal>deriving</literal> clause.  
+In Haskell 98, the only classes that may appear in the <literal>deriving</literal> clause are the standard
+classes <literal>Eq</literal>, <literal>Ord</literal>, 
+<literal>Enum</literal>, <literal>Ix</literal>, <literal>Bounded</literal>, <literal>Read</literal>, and <literal>Show</literal>.
 </para>
 <para>
-We can sidestep this specific problem by removing the empty member from the
-class declaration. However, although the remaining members, insert and member,
-do not have ambiguous types, we still run into problems when we try to use
-them. For example, consider the following two functions: 
-<programlisting>
-   f x y = insert x . insert y
-   g     = f True 'a'
-</programlisting>
-for which GHC infers the following types: 
-<programlisting>
-   f :: (Collects a c, Collects b c) => a -> b -> c -> c
-   g :: (Collects Bool c, Collects Char c) => c -> c
-</programlisting>
-Notice that the type for f allows the two parameters x and y to be assigned
-different types, even though it attempts to insert each of the two values, one
-after the other, into the same collection. If we're trying to model collections
-that contain only one type of value, then this is clearly an inaccurate
-type. Worse still, the definition for g is accepted, without causing a type
-error. As a result, the error in this code will not be flagged at the point
-where it appears. Instead, it will show up only when we try to use g, which
-might even be in a different module.
+GHC extends this list with two more classes that may be automatically derived 
+(provided the <option>-XDeriveDataTypeable</option> flag is specified):
+<literal>Typeable</literal>, and <literal>Data</literal>.  These classes are defined in the library
+modules <literal>Data.Typeable</literal> and <literal>Data.Generics</literal> respectively, and the
+appropriate class must be in scope before it can be mentioned in the <literal>deriving</literal> clause.
 </para>
+<para>An instance of <literal>Typeable</literal> can only be derived if the
+data type has seven or fewer type parameters, all of kind <literal>*</literal>.
+The reason for this is that the <literal>Typeable</literal> class is derived using the scheme
+described in
+<ulink url="http://research.microsoft.com/%7Esimonpj/papers/hmap/gmap2.ps">
+Scrap More Boilerplate: Reflection, Zips, and Generalised Casts
+</ulink>.
+(Section 7.4 of the paper describes the multiple <literal>Typeable</literal> classes that
+are used, and only <literal>Typeable1</literal> up to
+<literal>Typeable7</literal> are provided in the library.)
+In other cases, there is nothing to stop the programmer writing a <literal>TypableX</literal>
+class, whose kind suits that of the data type constructor, and
+then writing the data type instance by hand.
+</para>
+</sect2>
 
-<sect4><title>An attempt to use constructor classes</title>
+<sect2 id="newtype-deriving">
+<title>Generalised derived instances for newtypes</title>
 
 <para>
-Faced with the problems described above, some Haskell programmers might be
-tempted to use something like the following version of the class declaration: 
-<programlisting>
-   class Collects e c where
-      empty  :: c e
-      insert :: e -> c e -> c e
-      member :: e -> c e -> Bool
+When you define an abstract type using <literal>newtype</literal>, you may want
+the new type to inherit some instances from its representation. In
+Haskell 98, you can inherit instances of <literal>Eq</literal>, <literal>Ord</literal>,
+<literal>Enum</literal> and <literal>Bounded</literal> by deriving them, but for any
+other classes you have to write an explicit instance declaration. For
+example, if you define
+
+<programlisting> 
+  newtype Dollars = Dollars Int 
+</programlisting> 
+
+and you want to use arithmetic on <literal>Dollars</literal>, you have to
+explicitly define an instance of <literal>Num</literal>:
+
+<programlisting> 
+  instance Num Dollars where
+    Dollars a + Dollars b = Dollars (a+b)
+    ...
 </programlisting>
-The key difference here is that we abstract over the type constructor c that is
-used to form the collection type c e, and not over that collection type itself,
-represented by ce in the original class declaration. This avoids the immediate
-problems that we mentioned above: empty has type <literal>Collects e c => c
-e</literal>, which is not ambiguous. 
+All the instance does is apply and remove the <literal>newtype</literal>
+constructor. It is particularly galling that, since the constructor
+doesn't appear at run-time, this instance declaration defines a
+dictionary which is <emphasis>wholly equivalent</emphasis> to the <literal>Int</literal>
+dictionary, only slower!
 </para>
+
+
+<sect3> <title> Generalising the deriving clause </title>
 <para>
-The function f from the previous section has a more accurate type: 
-<programlisting>
-   f :: (Collects e c) => e -> e -> c e -> c e
-</programlisting>
-The function g from the previous section is now rejected with a type error as
-we would hope because the type of f does not allow the two arguments to have
-different types. 
-This, then, is an example of a multiple parameter class that does actually work
-quite well in practice, without ambiguity problems.
-There is, however, a catch. This version of the Collects class is nowhere near
-as general as the original class seemed to be: only one of the four instances
-for <literal>Collects</literal>
-given above can be used with this version of Collects because only one of
-them---the instance for lists---has a collection type that can be written in
-the form c e, for some type constructor c, and element type e.
+GHC now permits such instances to be derived instead, 
+using the flag <option>-XGeneralizedNewtypeDeriving</option>,
+so one can write 
+<programlisting> 
+  newtype Dollars = Dollars Int deriving (Eq,Show,Num)
+</programlisting> 
+
+and the implementation uses the <emphasis>same</emphasis> <literal>Num</literal> dictionary
+for <literal>Dollars</literal> as for <literal>Int</literal>. Notionally, the compiler
+derives an instance declaration of the form
+
+<programlisting> 
+  instance Num Int => Num Dollars
+</programlisting> 
+
+which just adds or removes the <literal>newtype</literal> constructor according to the type.
 </para>
-</sect4>
+<para>
 
-<sect4><title>Adding functional dependencies</title>
+We can also derive instances of constructor classes in a similar
+way. For example, suppose we have implemented state and failure monad
+transformers, such that
 
+<programlisting> 
+  instance Monad m => Monad (State s m) 
+  instance Monad m => Monad (Failure m)
+</programlisting> 
+In Haskell 98, we can define a parsing monad by 
+<programlisting> 
+  type Parser tok m a = State [tok] (Failure m) a
+</programlisting> 
+
+which is automatically a monad thanks to the instance declarations
+above. With the extension, we can make the parser type abstract,
+without needing to write an instance of class <literal>Monad</literal>, via
+
+<programlisting> 
+  newtype Parser tok m a = Parser (State [tok] (Failure m) a)
+                         deriving Monad
+</programlisting>
+In this case the derived instance declaration is of the form 
+<programlisting> 
+  instance Monad (State [tok] (Failure m)) => Monad (Parser tok m) 
+</programlisting> 
+
+Notice that, since <literal>Monad</literal> is a constructor class, the
+instance is a <emphasis>partial application</emphasis> of the new type, not the
+entire left hand side. We can imagine that the type declaration is
+"eta-converted" to generate the context of the instance
+declaration.
+</para>
 <para>
-To get a more useful version of the Collects class, Hugs provides a mechanism
-that allows programmers to specify dependencies between the parameters of a
-multiple parameter class (For readers with an interest in theoretical
-foundations and previous work: The use of dependency information can be seen
-both as a generalization of the proposal for `parametric type classes' that was
-put forward by Chen, Hudak, and Odersky, or as a special case of Mark Jones's
-later framework for "improvement" of qualified types. The
-underlying ideas are also discussed in a more theoretical and abstract setting
-in a manuscript [implparam], where they are identified as one point in a
-general design space for systems of implicit parameterization.).
 
-To start with an abstract example, consider a declaration such as: 
-<programlisting>
-   class C a b where ...
+We can even derive instances of multi-parameter classes, provided the
+newtype is the last class parameter. In this case, a ``partial
+application'' of the class appears in the <literal>deriving</literal>
+clause. For example, given the class
+
+<programlisting> 
+  class StateMonad s m | m -> s where ... 
+  instance Monad m => StateMonad s (State s m) where ... 
+</programlisting> 
+then we can derive an instance of <literal>StateMonad</literal> for <literal>Parser</literal>s by 
+<programlisting> 
+  newtype Parser tok m a = Parser (State [tok] (Failure m) a)
+                         deriving (Monad, StateMonad [tok])
 </programlisting>
-which tells us simply that C can be thought of as a binary relation on types
-(or type constructors, depending on the kinds of a and b). Extra clauses can be
-included in the definition of classes to add information about dependencies
-between parameters, as in the following examples: 
-<programlisting>
-   class D a b | a -> b where ...
-   class E a b | a -> b, b -> a where ...
+
+The derived instance is obtained by completing the application of the
+class to the new type:
+
+<programlisting> 
+  instance StateMonad [tok] (State [tok] (Failure m)) =>
+           StateMonad [tok] (Parser tok m)
 </programlisting>
-The notation <literal>a -&gt; b</literal> used here between the | and where
-symbols --- not to be
-confused with a function type --- indicates that the a parameter uniquely
-determines the b parameter, and might be read as "a determines b." Thus D is
-not just a relation, but actually a (partial) function. Similarly, from the two
-dependencies that are included in the definition of E, we can see that E
-represents a (partial) one-one mapping between types.
 </para>
 <para>
-More generally, dependencies take the form <literal>x1 ... xn -&gt; y1 ... ym</literal>,
-where x1, ..., xn, and y1, ..., yn are type variables with n&gt;0 and
-m&gt;=0, meaning that the y parameters are uniquely determined by the x
-parameters. Spaces can be used as separators if more than one variable appears
-on any single side of a dependency, as in <literal>t -&gt; a b</literal>. Note that a class may be
-annotated with multiple dependencies using commas as separators, as in the
-definition of E above. Some dependencies that we can write in this notation are
-redundant, and will be rejected because they don't serve any useful
-purpose, and may instead indicate an error in the program. Examples of
-dependencies like this include  <literal>a -&gt; a </literal>,  
-<literal>a -&gt; a a </literal>,  
-<literal>a -&gt; </literal>, etc. There can also be
-some redundancy if multiple dependencies are given, as in  
-<literal>a-&gt;b</literal>, 
- <literal>b-&gt;c </literal>,  <literal>a-&gt;c </literal>, and
-in which some subset implies the remaining dependencies. Examples like this are
-not treated as errors. Note that dependencies appear only in class
-declarations, and not in any other part of the language. In particular, the
-syntax for instance declarations, class constraints, and types is completely
-unchanged.
+
+As a result of this extension, all derived instances in newtype
+ declarations are treated uniformly (and implemented just by reusing
+the dictionary for the representation type), <emphasis>except</emphasis>
+<literal>Show</literal> and <literal>Read</literal>, which really behave differently for
+the newtype and its representation.
 </para>
+</sect3>
+
+<sect3> <title> A more precise specification </title>
 <para>
-By including dependencies in a class declaration, we provide a mechanism for
-the programmer to specify each multiple parameter class more precisely. The
-compiler, on the other hand, is responsible for ensuring that the set of
-instances that are in scope at any given point in the program is consistent
-with any declared dependencies. For example, the following pair of instance
-declarations cannot appear together in the same scope because they violate the
-dependency for D, even though either one on its own would be acceptable: 
-<programlisting>
-   instance D Bool Int where ...
-   instance D Bool Char where ...
-</programlisting>
-Note also that the following declaration is not allowed, even by itself: 
-<programlisting>
-   instance D [a] b where ...
-</programlisting>
-The problem here is that this instance would allow one particular choice of [a]
-to be associated with more than one choice for b, which contradicts the
-dependency specified in the definition of D. More generally, this means that,
-in any instance of the form: 
-<programlisting>
-   instance D t s where ...
+Derived instance declarations are constructed as follows. Consider the
+declaration (after expansion of any type synonyms)
+
+<programlisting> 
+  newtype T v1...vn = T' (t vk+1...vn) deriving (c1...cm) 
+</programlisting> 
+
+where 
+ <itemizedlist>
+<listitem><para>
+  The <literal>ci</literal> are partial applications of
+  classes of the form <literal>C t1'...tj'</literal>, where the arity of <literal>C</literal>
+  is exactly <literal>j+1</literal>.  That is, <literal>C</literal> lacks exactly one type argument.
+</para></listitem>
+<listitem><para>
+  The <literal>k</literal> is chosen so that <literal>ci (T v1...vk)</literal> is well-kinded.
+</para></listitem>
+<listitem><para>
+  The type <literal>t</literal> is an arbitrary type.
+</para></listitem>
+<listitem><para>
+  The type variables <literal>vk+1...vn</literal> do not occur in <literal>t</literal>, 
+  nor in the <literal>ci</literal>, and
+</para></listitem>
+<listitem><para>
+  None of the <literal>ci</literal> is <literal>Read</literal>, <literal>Show</literal>, 
+               <literal>Typeable</literal>, or <literal>Data</literal>.  These classes
+               should not "look through" the type or its constructor.  You can still
+               derive these classes for a newtype, but it happens in the usual way, not 
+               via this new mechanism.  
+</para></listitem>
+</itemizedlist>
+Then, for each <literal>ci</literal>, the derived instance
+declaration is:
+<programlisting> 
+  instance ci t => ci (T v1...vk)
 </programlisting>
-for some particular types t and s, the only variables that can appear in s are
-the ones that appear in t, and hence, if the type t is known, then s will be
-uniquely determined.
+As an example which does <emphasis>not</emphasis> work, consider 
+<programlisting> 
+  newtype NonMonad m s = NonMonad (State s m s) deriving Monad 
+</programlisting> 
+Here we cannot derive the instance 
+<programlisting> 
+  instance Monad (State s m) => Monad (NonMonad m) 
+</programlisting> 
+
+because the type variable <literal>s</literal> occurs in <literal>State s m</literal>,
+and so cannot be "eta-converted" away. It is a good thing that this
+<literal>deriving</literal> clause is rejected, because <literal>NonMonad m</literal> is
+not, in fact, a monad --- for the same reason. Try defining
+<literal>>>=</literal> with the correct type: you won't be able to.
 </para>
 <para>
-The benefit of including dependency information is that it allows us to define
-more general multiple parameter classes, without ambiguity problems, and with
-the benefit of more accurate types. To illustrate this, we return to the
-collection class example, and annotate the original definition of <literal>Collects</literal>
-with a simple dependency: 
-<programlisting>
-   class Collects e ce | ce -> e where
-      empty  :: ce
-      insert :: e -> ce -> ce
-      member :: e -> ce -> Bool
+
+Notice also that the <emphasis>order</emphasis> of class parameters becomes
+important, since we can only derive instances for the last one. If the
+<literal>StateMonad</literal> class above were instead defined as
+
+<programlisting> 
+  class StateMonad m s | m -> s where ... 
 </programlisting>
-The dependency <literal>ce -&gt; e</literal> here specifies that the type e of elements is uniquely
-determined by the type of the collection ce. Note that both parameters of
-Collects are of kind *; there are no constructor classes here. Note too that
-all of the instances of Collects that we gave earlier can be used
-together with this new definition.
+
+then we would not have been able to derive an instance for the
+<literal>Parser</literal> type above. We hypothesise that multi-parameter
+classes usually have one "main" parameter for which deriving new
+instances is most interesting.
+</para>
+<para>Lastly, all of this applies only for classes other than
+<literal>Read</literal>, <literal>Show</literal>, <literal>Typeable</literal>, 
+and <literal>Data</literal>, for which the built-in derivation applies (section
+4.3.3. of the Haskell Report).
+(For the standard classes <literal>Eq</literal>, <literal>Ord</literal>,
+<literal>Ix</literal>, and <literal>Bounded</literal> it is immaterial whether
+the standard method is used or the one described here.)
 </para>
+</sect3>
+</sect2>
+</sect1>
+
+
+<!-- TYPE SYSTEM EXTENSIONS -->
+<sect1 id="type-class-extensions">
+<title>Class and instances declarations</title>
+
+<sect2 id="multi-param-type-classes">
+<title>Class declarations</title>
+
 <para>
-What about the ambiguity problems that we encountered with the original
-definition? The empty function still has type Collects e ce => ce, but it is no
-longer necessary to regard that as an ambiguous type: Although the variable e
-does not appear on the right of the => symbol, the dependency for class
-Collects tells us that it is uniquely determined by ce, which does appear on
-the right of the => symbol. Hence the context in which empty is used can still
-give enough information to determine types for both ce and e, without
-ambiguity. More generally, we need only regard a type as ambiguous if it
-contains a variable on the left of the => that is not uniquely determined
-(either directly or indirectly) by the variables on the right.
+This section, and the next one, documents GHC's type-class extensions.
+There's lots of background in the paper <ulink
+url="http://research.microsoft.com/~simonpj/Papers/type-class-design-space" >Type
+classes: exploring the design space</ulink > (Simon Peyton Jones, Mark
+Jones, Erik Meijer).
 </para>
 <para>
-Dependencies also help to produce more accurate types for user defined
-functions, and hence to provide earlier detection of errors, and less cluttered
-types for programmers to work with. Recall the previous definition for a
-function f: 
-<programlisting>
-   f x y = insert x y = insert x . insert y
-</programlisting>
-for which we originally obtained a type: 
+All the extensions are enabled by the <option>-fglasgow-exts</option> flag.
+</para>
+
+<sect3>
+<title>Multi-parameter type classes</title>
+<para>
+Multi-parameter type classes are permitted. For example:
+
+
 <programlisting>
-   f :: (Collects a c, Collects b c) => a -> b -> c -> c
+  class Collection c a where
+    union :: c a -> c a -> c a
+    ...etc.
 </programlisting>
-Given the dependency information that we have for Collects, however, we can
-deduce that a and b must be equal because they both appear as the second
-parameter in a Collects constraint with the same first parameter c. Hence we
-can infer a shorter and more accurate type for f: 
+
+</para>
+</sect3>
+
+<sect3>
+<title>The superclasses of a class declaration</title>
+
+<para>
+There are no restrictions on the context in a class declaration
+(which introduces superclasses), except that the class hierarchy must
+be acyclic.  So these class declarations are OK:
+
+
 <programlisting>
-   f :: (Collects a c) => a -> a -> c -> c
+  class Functor (m k) => FiniteMap m k where
+    ...
+
+  class (Monad m, Monad (t m)) => Transform t m where
+    lift :: m a -> (t m) a
 </programlisting>
-In a similar way, the earlier definition of g will now be flagged as a type error.
+
+
 </para>
 <para>
-Although we have given only a few examples here, it should be clear that the
-addition of dependency information can help to make multiple parameter classes
-more useful in practice, avoiding ambiguity problems, and allowing more general
-sets of instance declarations.
-</para>
-</sect4>
-</sect3>
-</sect2>
+As in Haskell 98, The class hierarchy must be acyclic.  However, the definition
+of "acyclic" involves only the superclass relationships.  For example,
+this is OK:
 
-<sect2 id="instance-decls">
-<title>Instance declarations</title>
 
-<sect3 id="instance-rules">
-<title>Relaxed rules for instance declarations</title>
+<programlisting>
+  class C a where {
+    op :: D b => a -> b -> b
+  }
 
-<para>An instance declaration has the form
-<screen>
-  instance ( <replaceable>assertion</replaceable><subscript>1</subscript>, ..., <replaceable>assertion</replaceable><subscript>n</subscript>) =&gt; <replaceable>class</replaceable> <replaceable>type</replaceable><subscript>1</subscript> ... <replaceable>type</replaceable><subscript>m</subscript> where ...
-</screen>
-The part before the "<literal>=&gt;</literal>" is the
-<emphasis>context</emphasis>, while the part after the
-"<literal>=&gt;</literal>" is the <emphasis>head</emphasis> of the instance declaration.
-</para>
+  class C a => D a where { ... }
+</programlisting>
 
-<para>
-In Haskell 98 the head of an instance declaration
-must be of the form <literal>C (T a1 ... an)</literal>, where
-<literal>C</literal> is the class, <literal>T</literal> is a type constructor,
-and the <literal>a1 ... an</literal> are distinct type variables.
-Furthermore, the assertions in the context of the instance declaration
-must be of the form <literal>C a</literal> where <literal>a</literal>
-is a type variable that occurs in the head.
+
+Here, <literal>C</literal> is a superclass of <literal>D</literal>, but it's OK for a
+class operation <literal>op</literal> of <literal>C</literal> to mention <literal>D</literal>.  (It
+would not be OK for <literal>D</literal> to be a superclass of <literal>C</literal>.)
 </para>
-<para>
-The <option>-fglasgow-exts</option> flag loosens these restrictions
-considerably.  Firstly, multi-parameter type classes are permitted.  Secondly,
-the context and head of the instance declaration can each consist of arbitrary
-(well-kinded) assertions <literal>(C t1 ... tn)</literal> subject only to the
-following rules:
-<orderedlist>
-<listitem><para>
-For each assertion in the context:
-<orderedlist>
-<listitem><para>No type variable has more occurrences in the assertion than in the head</para></listitem>
-<listitem><para>The assertion has fewer constructors and variables (taken together
-      and counting repetitions) than the head</para></listitem>
-</orderedlist>
-</para></listitem>
+</sect3>
 
-<listitem><para>The coverage condition.  For each functional dependency,
-<replaceable>tvs</replaceable><subscript>left</subscript> <literal>-&gt;</literal>
-<replaceable>tvs</replaceable><subscript>right</subscript>,  of the class,
-every type variable in
-S(<replaceable>tvs</replaceable><subscript>right</subscript>) must appear in 
-S(<replaceable>tvs</replaceable><subscript>left</subscript>), where S is the
-substitution mapping each type variable in the class declaration to the
-corresponding type in the instance declaration.
-</para></listitem>
-</orderedlist>
-These restrictions ensure that context reduction terminates: each reduction
-step makes the problem smaller by at least one
-constructor.  For example, the following would make the type checker
-loop if it wasn't excluded:
+
+
+
+<sect3 id="class-method-types">
+<title>Class method types</title>
+
+<para>
+Haskell 98 prohibits class method types to mention constraints on the
+class type variable, thus:
 <programlisting>
-  instance C a => C a where ...
+  class Seq s a where
+    fromList :: [a] -> s a
+    elem     :: Eq a => a -> s a -> Bool
 </programlisting>
-For example, these are OK:
-<programlisting>
-  instance C Int [a]          -- Multiple parameters
-  instance Eq (S [a])         -- Structured type in head
+The type of <literal>elem</literal> is illegal in Haskell 98, because it
+contains the constraint <literal>Eq a</literal>, constrains only the 
+class type variable (in this case <literal>a</literal>).
+GHC lifts this restriction.
+</para>
 
-      -- Repeated type variable in head
-  instance C4 a a => C4 [a] [a] 
-  instance Stateful (ST s) (MutVar s)
 
-      -- Head can consist of type variables only
-  instance C a
-  instance (Eq a, Show b) => C2 a b
+</sect3>
+</sect2>
 
-      -- Non-type variables in context
-  instance Show (s a) => Show (Sized s a)
-  instance C2 Int a => C3 Bool [a]
-  instance C2 Int a => C3 [a] b
-</programlisting>
-But these are not:
+<sect2 id="functional-dependencies">
+<title>Functional dependencies
+</title>
+
+<para> Functional dependencies are implemented as described by Mark Jones
+in &ldquo;<ulink url="http://www.cse.ogi.edu/~mpj/pubs/fundeps.html">Type Classes with Functional Dependencies</ulink>&rdquo;, Mark P. Jones, 
+In Proceedings of the 9th European Symposium on Programming, 
+ESOP 2000, Berlin, Germany, March 2000, Springer-Verlag LNCS 1782,
+.
+</para>
+<para>
+Functional dependencies are introduced by a vertical bar in the syntax of a 
+class declaration;  e.g. 
 <programlisting>
-      -- Context assertion no smaller than head
-  instance C a => C a where ...
-      -- (C b b) has more more occurrences of b than the head
-  instance C b b => Foo [b] where ...
+  class (Monad m) => MonadState s m | m -> s where ...
+
+  class Foo a b c | a b -> c where ...
 </programlisting>
+There should be more documentation, but there isn't (yet).  Yell if you need it.
 </para>
 
+<sect3><title>Rules for functional dependencies </title>
 <para>
-The same restrictions apply to instances generated by
-<literal>deriving</literal> clauses.  Thus the following is accepted:
+In a class declaration, all of the class type variables must be reachable (in the sense 
+mentioned in <xref linkend="type-restrictions"/>)
+from the free variables of each method type.
+For example:
+
 <programlisting>
-  data MinHeap h a = H a (h a)
-    deriving (Show)
+  class Coll s a where
+    empty  :: s
+    insert :: s -> a -> s
 </programlisting>
-because the derived instance
+
+is not OK, because the type of <literal>empty</literal> doesn't mention
+<literal>a</literal>.  Functional dependencies can make the type variable
+reachable:
 <programlisting>
-  instance (Show a, Show (h a)) => Show (MinHeap h a)
+  class Coll s a | s -> a where
+    empty  :: s
+    insert :: s -> a -> s
 </programlisting>
-conforms to the above rules.
-</para>
 
-<para>
-A useful idiom permitted by the above rules is as follows.
-If one allows overlapping instance declarations then it's quite
-convenient to have a "default instance" declaration that applies if
-something more specific does not:
+Alternatively <literal>Coll</literal> might be rewritten
+
 <programlisting>
-  instance C a where
-    op = ... -- Default
+  class Coll s a where
+    empty  :: s a
+    insert :: s a -> a -> s a
+</programlisting>
+
+
+which makes the connection between the type of a collection of
+<literal>a</literal>'s (namely <literal>(s a)</literal>) and the element type <literal>a</literal>.
+Occasionally this really doesn't work, in which case you can split the
+class like this:
+
+
+<programlisting>
+  class CollE s where
+    empty  :: s
+
+  class CollE s => Coll s a where
+    insert :: s -> a -> s
 </programlisting>
 </para>
 </sect3>
 
-<sect3 id="undecidable-instances">
-<title>Undecidable instances</title>
 
-<para>
-Sometimes even the rules of <xref linkend="instance-rules"/> are too onerous.
-For example, sometimes you might want to use the following to get the
-effect of a "class synonym":
-<programlisting>
-  class (C1 a, C2 a, C3 a) => C a where { }
+<sect3>
+<title>Background on functional dependencies</title>
 
-  instance (C1 a, C2 a, C3 a) => C a where { }
+<para>The following description of the motivation and use of functional dependencies is taken
+from the Hugs user manual, reproduced here (with minor changes) by kind
+permission of Mark Jones.
+</para>
+<para> 
+Consider the following class, intended as part of a
+library for collection types:
+<programlisting>
+   class Collects e ce where
+       empty  :: ce
+       insert :: e -> ce -> ce
+       member :: e -> ce -> Bool
 </programlisting>
-This allows you to write shorter signatures:
+The type variable e used here represents the element type, while ce is the type
+of the container itself. Within this framework, we might want to define
+instances of this class for lists or characteristic functions (both of which
+can be used to represent collections of any equality type), bit sets (which can
+be used to represent collections of characters), or hash tables (which can be
+used to represent any collection whose elements have a hash function). Omitting
+standard implementation details, this would lead to the following declarations: 
 <programlisting>
-  f :: C a => ...
+   instance Eq e => Collects e [e] where ...
+   instance Eq e => Collects e (e -> Bool) where ...
+   instance Collects Char BitSet where ...
+   instance (Hashable e, Collects a ce)
+              => Collects e (Array Int ce) where ...
 </programlisting>
-instead of
+All this looks quite promising; we have a class and a range of interesting
+implementations. Unfortunately, there are some serious problems with the class
+declaration. First, the empty function has an ambiguous type: 
 <programlisting>
-  f :: (C1 a, C2 a, C3 a) => ...
+   empty :: Collects e ce => ce
 </programlisting>
-The restrictions on functional dependencies (<xref
-linkend="functional-dependencies"/>) are particularly troublesome.
-It is tempting to introduce type variables in the context that do not appear in
-the head, something that is excluded by the normal rules. For example:
+By "ambiguous" we mean that there is a type variable e that appears on the left
+of the <literal>=&gt;</literal> symbol, but not on the right. The problem with
+this is that, according to the theoretical foundations of Haskell overloading,
+we cannot guarantee a well-defined semantics for any term with an ambiguous
+type.
+</para>
+<para>
+We can sidestep this specific problem by removing the empty member from the
+class declaration. However, although the remaining members, insert and member,
+do not have ambiguous types, we still run into problems when we try to use
+them. For example, consider the following two functions: 
 <programlisting>
-  class HasConverter a b | a -> b where
-     convert :: a -> b
-   
-  data Foo a = MkFoo a
-
-  instance (HasConverter a b,Show b) => Show (Foo a) where
-     show (MkFoo value) = show (convert value)
+   f x y = insert x . insert y
+   g     = f True 'a'
 </programlisting>
-This is dangerous territory, however. Here, for example, is a program that would make the
-typechecker loop:
+for which GHC infers the following types: 
 <programlisting>
-  class D a
-  class F a b | a->b
-  instance F [a] [[a]]
-  instance (D c, F a c) => D [a]   -- 'c' is not mentioned in the head
-</programlisting>  
-Similarly, it can be tempting to lift the coverage condition:
+   f :: (Collects a c, Collects b c) => a -> b -> c -> c
+   g :: (Collects Bool c, Collects Char c) => c -> c
+</programlisting>
+Notice that the type for f allows the two parameters x and y to be assigned
+different types, even though it attempts to insert each of the two values, one
+after the other, into the same collection. If we're trying to model collections
+that contain only one type of value, then this is clearly an inaccurate
+type. Worse still, the definition for g is accepted, without causing a type
+error. As a result, the error in this code will not be flagged at the point
+where it appears. Instead, it will show up only when we try to use g, which
+might even be in a different module.
+</para>
+
+<sect4><title>An attempt to use constructor classes</title>
+
+<para>
+Faced with the problems described above, some Haskell programmers might be
+tempted to use something like the following version of the class declaration: 
 <programlisting>
-  class Mul a b c | a b -> c where
-       (.*.) :: a -> b -> c
+   class Collects e c where
+      empty  :: c e
+      insert :: e -> c e -> c e
+      member :: e -> c e -> Bool
+</programlisting>
+The key difference here is that we abstract over the type constructor c that is
+used to form the collection type c e, and not over that collection type itself,
+represented by ce in the original class declaration. This avoids the immediate
+problems that we mentioned above: empty has type <literal>Collects e c => c
+e</literal>, which is not ambiguous. 
+</para>
+<para>
+The function f from the previous section has a more accurate type: 
+<programlisting>
+   f :: (Collects e c) => e -> e -> c e -> c e
+</programlisting>
+The function g from the previous section is now rejected with a type error as
+we would hope because the type of f does not allow the two arguments to have
+different types. 
+This, then, is an example of a multiple parameter class that does actually work
+quite well in practice, without ambiguity problems.
+There is, however, a catch. This version of the Collects class is nowhere near
+as general as the original class seemed to be: only one of the four instances
+for <literal>Collects</literal>
+given above can be used with this version of Collects because only one of
+them---the instance for lists---has a collection type that can be written in
+the form c e, for some type constructor c, and element type e.
+</para>
+</sect4>
 
-  instance Mul Int Int Int where (.*.) = (*)
-  instance Mul Int Float Float where x .*. y = fromIntegral x * y
-  instance Mul a b c => Mul a [b] [c] where x .*. v = map (x.*.) v
+<sect4><title>Adding functional dependencies</title>
+
+<para>
+To get a more useful version of the Collects class, Hugs provides a mechanism
+that allows programmers to specify dependencies between the parameters of a
+multiple parameter class (For readers with an interest in theoretical
+foundations and previous work: The use of dependency information can be seen
+both as a generalization of the proposal for `parametric type classes' that was
+put forward by Chen, Hudak, and Odersky, or as a special case of Mark Jones's
+later framework for "improvement" of qualified types. The
+underlying ideas are also discussed in a more theoretical and abstract setting
+in a manuscript [implparam], where they are identified as one point in a
+general design space for systems of implicit parameterization.).
+
+To start with an abstract example, consider a declaration such as: 
+<programlisting>
+   class C a b where ...
 </programlisting>
-The third instance declaration does not obey the coverage condition;
-and indeed the (somewhat strange) definition:
+which tells us simply that C can be thought of as a binary relation on types
+(or type constructors, depending on the kinds of a and b). Extra clauses can be
+included in the definition of classes to add information about dependencies
+between parameters, as in the following examples: 
 <programlisting>
-  f = \ b x y -> if b then x .*. [y] else y
+   class D a b | a -> b where ...
+   class E a b | a -> b, b -> a where ...
 </programlisting>
-makes instance inference go into a loop, because it requires the constraint
-<literal>(Mul a [b] b)</literal>.
+The notation <literal>a -&gt; b</literal> used here between the | and where
+symbols --- not to be
+confused with a function type --- indicates that the a parameter uniquely
+determines the b parameter, and might be read as "a determines b." Thus D is
+not just a relation, but actually a (partial) function. Similarly, from the two
+dependencies that are included in the definition of E, we can see that E
+represents a (partial) one-one mapping between types.
 </para>
 <para>
-Nevertheless, GHC allows you to experiment with more liberal rules.  If you use
-the experimental flag <option>-fallow-undecidable-instances</option>
-<indexterm><primary>-fallow-undecidable-instances
-option</primary></indexterm>, you can use arbitrary
-types in both an instance context and instance head.  Termination is ensured by having a
-fixed-depth recursion stack.  If you exceed the stack depth you get a
-sort of backtrace, and the opportunity to increase the stack depth
-with <option>-fcontext-stack</option><emphasis>N</emphasis>.
+More generally, dependencies take the form <literal>x1 ... xn -&gt; y1 ... ym</literal>,
+where x1, ..., xn, and y1, ..., yn are type variables with n&gt;0 and
+m&gt;=0, meaning that the y parameters are uniquely determined by the x
+parameters. Spaces can be used as separators if more than one variable appears
+on any single side of a dependency, as in <literal>t -&gt; a b</literal>. Note that a class may be
+annotated with multiple dependencies using commas as separators, as in the
+definition of E above. Some dependencies that we can write in this notation are
+redundant, and will be rejected because they don't serve any useful
+purpose, and may instead indicate an error in the program. Examples of
+dependencies like this include  <literal>a -&gt; a </literal>,  
+<literal>a -&gt; a a </literal>,  
+<literal>a -&gt; </literal>, etc. There can also be
+some redundancy if multiple dependencies are given, as in  
+<literal>a-&gt;b</literal>, 
+ <literal>b-&gt;c </literal>,  <literal>a-&gt;c </literal>, and
+in which some subset implies the remaining dependencies. Examples like this are
+not treated as errors. Note that dependencies appear only in class
+declarations, and not in any other part of the language. In particular, the
+syntax for instance declarations, class constraints, and types is completely
+unchanged.
 </para>
-
-</sect3>
-
-
-<sect3 id="instance-overlap">
-<title>Overlapping instances</title>
-<para>
-In general, <emphasis>GHC requires that that it be unambiguous which instance
-declaration
-should be used to resolve a type-class constraint</emphasis>. This behaviour
-can be modified by two flags: <option>-fallow-overlapping-instances</option>
-<indexterm><primary>-fallow-overlapping-instances
-</primary></indexterm> 
-and <option>-fallow-incoherent-instances</option>
-<indexterm><primary>-fallow-incoherent-instances
-</primary></indexterm>, as this section discusses.</para>
 <para>
-When GHC tries to resolve, say, the constraint <literal>C Int Bool</literal>,
-it tries to match every instance declaration against the
-constraint,
-by instantiating the head of the instance declaration.  For example, consider
-these declarations:
+By including dependencies in a class declaration, we provide a mechanism for
+the programmer to specify each multiple parameter class more precisely. The
+compiler, on the other hand, is responsible for ensuring that the set of
+instances that are in scope at any given point in the program is consistent
+with any declared dependencies. For example, the following pair of instance
+declarations cannot appear together in the same scope because they violate the
+dependency for D, even though either one on its own would be acceptable: 
 <programlisting>
-  instance context1 => C Int a     where ...  -- (A)
-  instance context2 => C a   Bool  where ...  -- (B)
-  instance context3 => C Int [a]   where ...  -- (C)
-  instance context4 => C Int [Int] where ...  -- (D)
+   instance D Bool Int where ...
+   instance D Bool Char where ...
 </programlisting>
-The instances (A) and (B) match the constraint <literal>C Int Bool</literal>, 
-but (C) and (D) do not.  When matching, GHC takes
-no account of the context of the instance declaration
-(<literal>context1</literal> etc).
-GHC's default behaviour is that <emphasis>exactly one instance must match the
-constraint it is trying to resolve</emphasis>.  
-It is fine for there to be a <emphasis>potential</emphasis> of overlap (by
-including both declarations (A) and (B), say); an error is only reported if a 
-particular constraint matches more than one.
-</para>
-
-<para>
-The <option>-fallow-overlapping-instances</option> flag instructs GHC to allow
-more than one instance to match, provided there is a most specific one.  For
-example, the constraint <literal>C Int [Int]</literal> matches instances (A),
-(C) and (D), but the last is more specific, and hence is chosen.  If there is no
-most-specific match, the program is rejected.
+Note also that the following declaration is not allowed, even by itself: 
+<programlisting>
+   instance D [a] b where ...
+</programlisting>
+The problem here is that this instance would allow one particular choice of [a]
+to be associated with more than one choice for b, which contradicts the
+dependency specified in the definition of D. More generally, this means that,
+in any instance of the form: 
+<programlisting>
+   instance D t s where ...
+</programlisting>
+for some particular types t and s, the only variables that can appear in s are
+the ones that appear in t, and hence, if the type t is known, then s will be
+uniquely determined.
 </para>
 <para>
-However, GHC is conservative about committing to an overlapping instance.  For example:
+The benefit of including dependency information is that it allows us to define
+more general multiple parameter classes, without ambiguity problems, and with
+the benefit of more accurate types. To illustrate this, we return to the
+collection class example, and annotate the original definition of <literal>Collects</literal>
+with a simple dependency: 
 <programlisting>
-  f :: [b] -> [b]
-  f x = ...
+   class Collects e ce | ce -> e where
+      empty  :: ce
+      insert :: e -> ce -> ce
+      member :: e -> ce -> Bool
 </programlisting>
-Suppose that from the RHS of <literal>f</literal> we get the constraint
-<literal>C Int [b]</literal>.  But
-GHC does not commit to instance (C), because in a particular
-call of <literal>f</literal>, <literal>b</literal> might be instantiate 
-to <literal>Int</literal>, in which case instance (D) would be more specific still.
-So GHC rejects the program.  If you add the flag <option>-fallow-incoherent-instances</option>,
-GHC will instead pick (C), without complaining about 
-the problem of subsequent instantiations.
+The dependency <literal>ce -&gt; e</literal> here specifies that the type e of elements is uniquely
+determined by the type of the collection ce. Note that both parameters of
+Collects are of kind *; there are no constructor classes here. Note too that
+all of the instances of Collects that we gave earlier can be used
+together with this new definition.
 </para>
 <para>
-The willingness to be overlapped or incoherent is a property of 
-the <emphasis>instance declaration</emphasis> itself, controlled by the
-presence or otherwise of the <option>-fallow-overlapping-instances</option> 
-and <option>-fallow-incoherent-instances</option> flags when that mdodule is
-being defined.  Neither flag is required in a module that imports and uses the
-instance declaration.  Specifically, during the lookup process:
-<itemizedlist>
-<listitem><para>
-An instance declaration is ignored during the lookup process if (a) a more specific
-match is found, and (b) the instance declaration was compiled with 
-<option>-fallow-overlapping-instances</option>.  The flag setting for the
-more-specific instance does not matter.
-</para></listitem>
-<listitem><para>
-Suppose an instance declaration does not matche the constraint being looked up, but
-does unify with it, so that it might match when the constraint is further 
-instantiated.  Usually GHC will regard this as a reason for not committing to
-some other constraint.  But if the instance declaration was compiled with
-<option>-fallow-incoherent-instances</option>, GHC will skip the "does-it-unify?" 
-check for that declaration.
-</para></listitem>
-</itemizedlist>
-All this makes it possible for a library author to design a library that relies on 
-overlapping instances without the library client having to know.
-</para>
-<para>The <option>-fallow-incoherent-instances</option> flag implies the
-<option>-fallow-overlapping-instances</option> flag, but not vice versa.
+What about the ambiguity problems that we encountered with the original
+definition? The empty function still has type Collects e ce => ce, but it is no
+longer necessary to regard that as an ambiguous type: Although the variable e
+does not appear on the right of the => symbol, the dependency for class
+Collects tells us that it is uniquely determined by ce, which does appear on
+the right of the => symbol. Hence the context in which empty is used can still
+give enough information to determine types for both ce and e, without
+ambiguity. More generally, we need only regard a type as ambiguous if it
+contains a variable on the left of the => that is not uniquely determined
+(either directly or indirectly) by the variables on the right.
 </para>
-</sect3>
-
-<sect3>
-<title>Type synonyms in the instance head</title>
-
 <para>
-<emphasis>Unlike Haskell 98, instance heads may use type
-synonyms</emphasis>.  (The instance "head" is the bit after the "=>" in an instance decl.)
-As always, using a type synonym is just shorthand for
-writing the RHS of the type synonym definition.  For example:
-
-
+Dependencies also help to produce more accurate types for user defined
+functions, and hence to provide earlier detection of errors, and less cluttered
+types for programmers to work with. Recall the previous definition for a
+function f: 
 <programlisting>
-  type Point = (Int,Int)
-  instance C Point   where ...
-  instance C [Point] where ...
+   f x y = insert x y = insert x . insert y
 </programlisting>
-
-
-is legal.  However, if you added
-
-
+for which we originally obtained a type: 
 <programlisting>
-  instance C (Int,Int) where ...
+   f :: (Collects a c, Collects b c) => a -> b -> c -> c
 </programlisting>
-
-
-as well, then the compiler will complain about the overlapping
-(actually, identical) instance declarations.  As always, type synonyms
-must be fully applied.  You cannot, for example, write:
-
-
+Given the dependency information that we have for Collects, however, we can
+deduce that a and b must be equal because they both appear as the second
+parameter in a Collects constraint with the same first parameter c. Hence we
+can infer a shorter and more accurate type for f: 
 <programlisting>
-  type P a = [[a]]
-  instance Monad P where ...
+   f :: (Collects a c) => a -> a -> c -> c
 </programlisting>
-
-
-This design decision is independent of all the others, and easily
-reversed, but it makes sense to me.
-
+In a similar way, the earlier definition of g will now be flagged as a type error.
+</para>
+<para>
+Although we have given only a few examples here, it should be clear that the
+addition of dependency information can help to make multiple parameter classes
+more useful in practice, avoiding ambiguity problems, and allowing more general
+sets of instance declarations.
 </para>
+</sect4>
 </sect3>
-
-
 </sect2>
 
-<sect2 id="type-restrictions">
-<title>Type signatures</title>
-
-<sect3><title>The context of a type signature</title>
-<para>
-Unlike Haskell 98, constraints in types do <emphasis>not</emphasis> have to be of
-the form <emphasis>(class type-variable)</emphasis> or
-<emphasis>(class (type-variable type-variable ...))</emphasis>.  Thus,
-these type signatures are perfectly OK
-<programlisting>
-  g :: Eq [a] => ...
-  g :: Ord (T a ()) => ...
-</programlisting>
-</para>
-<para>
-GHC imposes the following restrictions on the constraints in a type signature.
-Consider the type:
+<sect2 id="instance-decls">
+<title>Instance declarations</title>
 
-<programlisting>
-  forall tv1..tvn (c1, ...,cn) => type
-</programlisting>
+<sect3 id="instance-rules">
+<title>Relaxed rules for instance declarations</title>
 
-(Here, we write the "foralls" explicitly, although the Haskell source
-language omits them; in Haskell 98, all the free type variables of an
-explicit source-language type signature are universally quantified,
-except for the class type variables in a class declaration.  However,
-in GHC, you can give the foralls if you want.  See <xref linkend="universal-quantification"/>).
+<para>An instance declaration has the form
+<screen>
+  instance ( <replaceable>assertion</replaceable><subscript>1</subscript>, ..., <replaceable>assertion</replaceable><subscript>n</subscript>) =&gt; <replaceable>class</replaceable> <replaceable>type</replaceable><subscript>1</subscript> ... <replaceable>type</replaceable><subscript>m</subscript> where ...
+</screen>
+The part before the "<literal>=&gt;</literal>" is the
+<emphasis>context</emphasis>, while the part after the
+"<literal>=&gt;</literal>" is the <emphasis>head</emphasis> of the instance declaration.
 </para>
 
 <para>
-
+In Haskell 98 the head of an instance declaration
+must be of the form <literal>C (T a1 ... an)</literal>, where
+<literal>C</literal> is the class, <literal>T</literal> is a type constructor,
+and the <literal>a1 ... an</literal> are distinct type variables.
+Furthermore, the assertions in the context of the instance declaration
+must be of the form <literal>C a</literal> where <literal>a</literal>
+is a type variable that occurs in the head.
+</para>
+<para>
+The <option>-fglasgow-exts</option> flag loosens these restrictions
+considerably.  Firstly, multi-parameter type classes are permitted.  Secondly,
+the context and head of the instance declaration can each consist of arbitrary
+(well-kinded) assertions <literal>(C t1 ... tn)</literal> subject only to the
+following rules:
+<orderedlist>
+<listitem><para>
+The Paterson Conditions: for each assertion in the context
 <orderedlist>
-<listitem>
+<listitem><para>No type variable has more occurrences in the assertion than in the head</para></listitem>
+<listitem><para>The assertion has fewer constructors and variables (taken together
+      and counting repetitions) than the head</para></listitem>
+</orderedlist>
+</para></listitem>
 
+<listitem><para>The Coverage Condition.  For each functional dependency,
+<replaceable>tvs</replaceable><subscript>left</subscript> <literal>-&gt;</literal>
+<replaceable>tvs</replaceable><subscript>right</subscript>,  of the class,
+every type variable in
+S(<replaceable>tvs</replaceable><subscript>right</subscript>) must appear in 
+S(<replaceable>tvs</replaceable><subscript>left</subscript>), where S is the
+substitution mapping each type variable in the class declaration to the
+corresponding type in the instance declaration.
+</para></listitem>
+</orderedlist>
+These restrictions ensure that context reduction terminates: each reduction
+step makes the problem smaller by at least one
+constructor.  Both the Paterson Conditions and the Coverage Condition are lifted 
+if you give the <option>-fallow-undecidable-instances</option> 
+flag (<xref linkend="undecidable-instances"/>).
+You can find lots of background material about the reason for these
+restrictions in the paper <ulink
+url="http://research.microsoft.com/%7Esimonpj/papers/fd%2Dchr/">
+Understanding functional dependencies via Constraint Handling Rules</ulink>.
+</para>
 <para>
- <emphasis>Each universally quantified type variable
-<literal>tvi</literal> must be reachable from <literal>type</literal></emphasis>.
+For example, these are OK:
+<programlisting>
+  instance C Int [a]          -- Multiple parameters
+  instance Eq (S [a])         -- Structured type in head
 
-A type variable <literal>a</literal> is "reachable" if it it appears
-in the same constraint as either a type variable free in in
-<literal>type</literal>, or another reachable type variable.  
-A value with a type that does not obey 
-this reachability restriction cannot be used without introducing
-ambiguity; that is why the type is rejected.
-Here, for example, is an illegal type:
+      -- Repeated type variable in head
+  instance C4 a a => C4 [a] [a] 
+  instance Stateful (ST s) (MutVar s)
 
+      -- Head can consist of type variables only
+  instance C a
+  instance (Eq a, Show b) => C2 a b
 
-<programlisting>
-  forall a. Eq a => Int
+      -- Non-type variables in context
+  instance Show (s a) => Show (Sized s a)
+  instance C2 Int a => C3 Bool [a]
+  instance C2 Int a => C3 [a] b
 </programlisting>
-
-
-When a value with this type was used, the constraint <literal>Eq tv</literal>
-would be introduced where <literal>tv</literal> is a fresh type variable, and
-(in the dictionary-translation implementation) the value would be
-applied to a dictionary for <literal>Eq tv</literal>.  The difficulty is that we
-can never know which instance of <literal>Eq</literal> to use because we never
-get any more information about <literal>tv</literal>.
-</para>
-<para>
-Note
-that the reachability condition is weaker than saying that <literal>a</literal> is
-functionally dependent on a type variable free in
-<literal>type</literal> (see <xref
-linkend="functional-dependencies"/>).  The reason for this is there
-might be a "hidden" dependency, in a superclass perhaps.  So
-"reachable" is a conservative approximation to "functionally dependent".
-For example, consider:
+But these are not:
 <programlisting>
-  class C a b | a -> b where ...
-  class C a b => D a b where ...
-  f :: forall a b. D a b => a -> a
+      -- Context assertion no smaller than head
+  instance C a => C a where ...
+      -- (C b b) has more more occurrences of b than the head
+  instance C b b => Foo [b] where ...
 </programlisting>
-This is fine, because in fact <literal>a</literal> does functionally determine <literal>b</literal>
-but that is not immediately apparent from <literal>f</literal>'s type.
 </para>
-</listitem>
-<listitem>
 
 <para>
- <emphasis>Every constraint <literal>ci</literal> must mention at least one of the
-universally quantified type variables <literal>tvi</literal></emphasis>.
-
-For example, this type is OK because <literal>C a b</literal> mentions the
-universally quantified type variable <literal>b</literal>:
-
-
+The same restrictions apply to instances generated by
+<literal>deriving</literal> clauses.  Thus the following is accepted:
 <programlisting>
-  forall a. C a b => burble
+  data MinHeap h a = H a (h a)
+    deriving (Show)
 </programlisting>
-
-
-The next type is illegal because the constraint <literal>Eq b</literal> does not
-mention <literal>a</literal>:
-
-
+because the derived instance
 <programlisting>
-  forall a. Eq b => burble
+  instance (Show a, Show (h a)) => Show (MinHeap h a)
 </programlisting>
-
-
-The reason for this restriction is milder than the other one.  The
-excluded types are never useful or necessary (because the offending
-context doesn't need to be witnessed at this point; it can be floated
-out).  Furthermore, floating them out increases sharing. Lastly,
-excluding them is a conservative choice; it leaves a patch of
-territory free in case we need it later.
-
+conforms to the above rules.
 </para>
-</listitem>
-
-</orderedlist>
 
+<para>
+A useful idiom permitted by the above rules is as follows.
+If one allows overlapping instance declarations then it's quite
+convenient to have a "default instance" declaration that applies if
+something more specific does not:
+<programlisting>
+  instance C a where
+    op = ... -- Default
+</programlisting>
 </para>
 </sect3>
 
-<sect3 id="hoist">
-<title>For-all hoisting</title>
+<sect3 id="undecidable-instances">
+<title>Undecidable instances</title>
+
 <para>
-It is often convenient to use generalised type synonyms (see <xref linkend="type-synonyms"/>) at the right hand
-end of an arrow, thus:
+Sometimes even the rules of <xref linkend="instance-rules"/> are too onerous.
+For example, sometimes you might want to use the following to get the
+effect of a "class synonym":
 <programlisting>
-  type Discard a = forall b. a -> b -> a
+  class (C1 a, C2 a, C3 a) => C a where { }
 
-  g :: Int -> Discard Int
-  g x y z = x+y
+  instance (C1 a, C2 a, C3 a) => C a where { }
 </programlisting>
-Simply expanding the type synonym would give
+This allows you to write shorter signatures:
 <programlisting>
-  g :: Int -> (forall b. Int -> b -> Int)
+  f :: C a => ...
 </programlisting>
-but GHC "hoists" the <literal>forall</literal> to give the isomorphic type
+instead of
 <programlisting>
-  g :: forall b. Int -> Int -> b -> Int
+  f :: (C1 a, C2 a, C3 a) => ...
 </programlisting>
-In general, the rule is this: <emphasis>to determine the type specified by any explicit
-user-written type (e.g. in a type signature), GHC expands type synonyms and then repeatedly
-performs the transformation:</emphasis>
+The restrictions on functional dependencies (<xref
+linkend="functional-dependencies"/>) are particularly troublesome.
+It is tempting to introduce type variables in the context that do not appear in
+the head, something that is excluded by the normal rules. For example:
 <programlisting>
-  <emphasis>type1</emphasis> -> forall a1..an. <emphasis>context2</emphasis> => <emphasis>type2</emphasis>
-==>
-  forall a1..an. <emphasis>context2</emphasis> => <emphasis>type1</emphasis> -> <emphasis>type2</emphasis>
+  class HasConverter a b | a -> b where
+     convert :: a -> b
+   
+  data Foo a = MkFoo a
+
+  instance (HasConverter a b,Show b) => Show (Foo a) where
+     show (MkFoo value) = show (convert value)
 </programlisting>
-(In fact, GHC tries to retain as much synonym information as possible for use in
-error messages, but that is a usability issue.)  This rule applies, of course, whether
-or not the <literal>forall</literal> comes from a synonym. For example, here is another
-valid way to write <literal>g</literal>'s type signature:
+This is dangerous territory, however. Here, for example, is a program that would make the
+typechecker loop:
 <programlisting>
-  g :: Int -> Int -> forall b. b -> Int
-</programlisting>
-</para>
-<para>
-When doing this hoisting operation, GHC eliminates duplicate constraints.  For
-example:
+  class D a
+  class F a b | a->b
+  instance F [a] [[a]]
+  instance (D c, F a c) => D [a]   -- 'c' is not mentioned in the head
+</programlisting>  
+Similarly, it can be tempting to lift the coverage condition:
 <programlisting>
-  type Foo a = (?x::Int) => Bool -> a
-  g :: Foo (Foo Int)
+  class Mul a b c | a b -> c where
+       (.*.) :: a -> b -> c
+
+  instance Mul Int Int Int where (.*.) = (*)
+  instance Mul Int Float Float where x .*. y = fromIntegral x * y
+  instance Mul a b c => Mul a [b] [c] where x .*. v = map (x.*.) v
 </programlisting>
-means
+The third instance declaration does not obey the coverage condition;
+and indeed the (somewhat strange) definition:
 <programlisting>
-  g :: (?x::Int) => Bool -> Bool -> Int
+  f = \ b x y -> if b then x .*. [y] else y
 </programlisting>
+makes instance inference go into a loop, because it requires the constraint
+<literal>(Mul a [b] b)</literal>.
 </para>
-</sect3>
-
-
-</sect2>
-
-<sect2 id="implicit-parameters">
-<title>Implicit parameters</title>
-
-<para> Implicit parameters are implemented as described in 
-"Implicit parameters: dynamic scoping with static types", 
-J Lewis, MB Shields, E Meijer, J Launchbury,
-27th ACM Symposium on Principles of Programming Languages (POPL'00),
-Boston, Jan 2000.
+<para>
+Nevertheless, GHC allows you to experiment with more liberal rules.  If you use
+the experimental flag <option>-XUndecidableInstances</option>
+<indexterm><primary>-XUndecidableInstances</primary></indexterm>, 
+both the Paterson Conditions and the Coverage Condition
+(described in <xref linkend="instance-rules"/>) are lifted.  Termination is ensured by having a
+fixed-depth recursion stack.  If you exceed the stack depth you get a
+sort of backtrace, and the opportunity to increase the stack depth
+with <option>-fcontext-stack=</option><emphasis>N</emphasis>.
 </para>
 
-<para>(Most of the following, stil rather incomplete, documentation is
-due to Jeff Lewis.)</para>
+</sect3>
 
-<para>Implicit parameter support is enabled with the option
-<option>-fimplicit-params</option>.</para>
 
+<sect3 id="instance-overlap">
+<title>Overlapping instances</title>
 <para>
-A variable is called <emphasis>dynamically bound</emphasis> when it is bound by the calling
-context of a function and <emphasis>statically bound</emphasis> when bound by the callee's
-context. In Haskell, all variables are statically bound. Dynamic
-binding of variables is a notion that goes back to Lisp, but was later
-discarded in more modern incarnations, such as Scheme. Dynamic binding
-can be very confusing in an untyped language, and unfortunately, typed
-languages, in particular Hindley-Milner typed languages like Haskell,
-only support static scoping of variables.
-</para>
-<para>
-However, by a simple extension to the type class system of Haskell, we
-can support dynamic binding. Basically, we express the use of a
-dynamically bound variable as a constraint on the type. These
-constraints lead to types of the form <literal>(?x::t') => t</literal>, which says "this
-function uses a dynamically-bound variable <literal>?x</literal> 
-of type <literal>t'</literal>". For
-example, the following expresses the type of a sort function,
-implicitly parameterized by a comparison function named <literal>cmp</literal>.
-<programlisting>
-  sort :: (?cmp :: a -> a -> Bool) => [a] -> [a]
-</programlisting>
-The dynamic binding constraints are just a new form of predicate in the type class system.
-</para>
-<para>
-An implicit parameter occurs in an expression using the special form <literal>?x</literal>, 
-where <literal>x</literal> is
-any valid identifier (e.g. <literal>ord ?x</literal> is a valid expression). 
-Use of this construct also introduces a new
-dynamic-binding constraint in the type of the expression. 
-For example, the following definition
-shows how we can define an implicitly parameterized sort function in
-terms of an explicitly parameterized <literal>sortBy</literal> function:
-<programlisting>
-  sortBy :: (a -> a -> Bool) -> [a] -> [a]
-
-  sort   :: (?cmp :: a -> a -> Bool) => [a] -> [a]
-  sort    = sortBy ?cmp
-</programlisting>
-</para>
-
-<sect3>
-<title>Implicit-parameter type constraints</title>
+In general, <emphasis>GHC requires that that it be unambiguous which instance
+declaration
+should be used to resolve a type-class constraint</emphasis>. This behaviour
+can be modified by two flags: <option>-XOverlappingInstances</option>
+<indexterm><primary>-XOverlappingInstances
+</primary></indexterm> 
+and <option>-XIncoherentInstances</option>
+<indexterm><primary>-XIncoherentInstances
+</primary></indexterm>, as this section discusses.  Both these
+flags are dynamic flags, and can be set on a per-module basis, using 
+an <literal>OPTIONS_GHC</literal> pragma if desired (<xref linkend="source-file-options"/>).</para>
 <para>
-Dynamic binding constraints behave just like other type class
-constraints in that they are automatically propagated. Thus, when a
-function is used, its implicit parameters are inherited by the
-function that called it. For example, our <literal>sort</literal> function might be used
-to pick out the least value in a list:
+When GHC tries to resolve, say, the constraint <literal>C Int Bool</literal>,
+it tries to match every instance declaration against the
+constraint,
+by instantiating the head of the instance declaration.  For example, consider
+these declarations:
 <programlisting>
-  least   :: (?cmp :: a -> a -> Bool) => [a] -> a
-  least xs = fst (sort xs)
+  instance context1 => C Int a     where ...  -- (A)
+  instance context2 => C a   Bool  where ...  -- (B)
+  instance context3 => C Int [a]   where ...  -- (C)
+  instance context4 => C Int [Int] where ...  -- (D)
 </programlisting>
-Without lifting a finger, the <literal>?cmp</literal> parameter is
-propagated to become a parameter of <literal>least</literal> as well. With explicit
-parameters, the default is that parameters must always be explicit
-propagated. With implicit parameters, the default is to always
-propagate them.
+The instances (A) and (B) match the constraint <literal>C Int Bool</literal>, 
+but (C) and (D) do not.  When matching, GHC takes
+no account of the context of the instance declaration
+(<literal>context1</literal> etc).
+GHC's default behaviour is that <emphasis>exactly one instance must match the
+constraint it is trying to resolve</emphasis>.  
+It is fine for there to be a <emphasis>potential</emphasis> of overlap (by
+including both declarations (A) and (B), say); an error is only reported if a 
+particular constraint matches more than one.
 </para>
+
 <para>
-An implicit-parameter type constraint differs from other type class constraints in the
-following way: All uses of a particular implicit parameter must have
-the same type. This means that the type of <literal>(?x, ?x)</literal> 
-is <literal>(?x::a) => (a,a)</literal>, and not 
-<literal>(?x::a, ?x::b) => (a, b)</literal>, as would be the case for type
-class constraints.
+The <option>-XOverlappingInstances</option> flag instructs GHC to allow
+more than one instance to match, provided there is a most specific one.  For
+example, the constraint <literal>C Int [Int]</literal> matches instances (A),
+(C) and (D), but the last is more specific, and hence is chosen.  If there is no
+most-specific match, the program is rejected.
 </para>
-
-<para> You can't have an implicit parameter in the context of a class or instance
-declaration.  For example, both these declarations are illegal:
-<programlisting>
-  class (?x::Int) => C a where ...
-  instance (?x::a) => Foo [a] where ...
-</programlisting>
-Reason: exactly which implicit parameter you pick up depends on exactly where
-you invoke a function. But the ``invocation'' of instance declarations is done
-behind the scenes by the compiler, so it's hard to figure out exactly where it is done.
-Easiest thing is to outlaw the offending types.</para>
 <para>
-Implicit-parameter constraints do not cause ambiguity.  For example, consider:
+However, GHC is conservative about committing to an overlapping instance.  For example:
 <programlisting>
-   f :: (?x :: [a]) => Int -> Int
-   f n = n + length ?x
-
-   g :: (Read a, Show a) => String -> String
-   g s = show (read s)
+  f :: [b] -> [b]
+  f x = ...
 </programlisting>
-Here, <literal>g</literal> has an ambiguous type, and is rejected, but <literal>f</literal>
-is fine.  The binding for <literal>?x</literal> at <literal>f</literal>'s call site is 
-quite unambiguous, and fixes the type <literal>a</literal>.
+Suppose that from the RHS of <literal>f</literal> we get the constraint
+<literal>C Int [b]</literal>.  But
+GHC does not commit to instance (C), because in a particular
+call of <literal>f</literal>, <literal>b</literal> might be instantiate 
+to <literal>Int</literal>, in which case instance (D) would be more specific still.
+So GHC rejects the program.  
+(If you add the flag <option>-XIncoherentInstances</option>,
+GHC will instead pick (C), without complaining about 
+the problem of subsequent instantiations.)
 </para>
-</sect3>
-
-<sect3>
-<title>Implicit-parameter bindings</title>
-
 <para>
-An implicit parameter is <emphasis>bound</emphasis> using the standard
-<literal>let</literal> or <literal>where</literal> binding forms.
-For example, we define the <literal>min</literal> function by binding
-<literal>cmp</literal>.
+Notice that we gave a type signature to <literal>f</literal>, so GHC had to
+<emphasis>check</emphasis> that <literal>f</literal> has the specified type.  
+Suppose instead we do not give a type signature, asking GHC to <emphasis>infer</emphasis>
+it instead.  In this case, GHC will refrain from
+simplifying the constraint <literal>C Int [Int]</literal> (for the same reason
+as before) but, rather than rejecting the program, it will infer the type
 <programlisting>
-  min :: [a] -> a
-  min  = let ?cmp = (&lt;=) in least
+  f :: C Int b => [b] -> [b]
 </programlisting>
+That postpones the question of which instance to pick to the 
+call site for <literal>f</literal>
+by which time more is known about the type <literal>b</literal>.
 </para>
 <para>
-A group of implicit-parameter bindings may occur anywhere a normal group of Haskell
-bindings can occur, except at top level.  That is, they can occur in a <literal>let</literal> 
-(including in a list comprehension, or do-notation, or pattern guards), 
-or a <literal>where</literal> clause.
-Note the following points:
+The willingness to be overlapped or incoherent is a property of 
+the <emphasis>instance declaration</emphasis> itself, controlled by the
+presence or otherwise of the <option>-XOverlappingInstances</option> 
+and <option>-XIncoherentInstances</option> flags when that mdodule is
+being defined.  Neither flag is required in a module that imports and uses the
+instance declaration.  Specifically, during the lookup process:
 <itemizedlist>
 <listitem><para>
-An implicit-parameter binding group must be a
-collection of simple bindings to implicit-style variables (no
-function-style bindings, and no type signatures); these bindings are
-neither polymorphic or recursive.  
-</para></listitem>
-<listitem><para>
-You may not mix implicit-parameter bindings with ordinary bindings in a 
-single <literal>let</literal>
-expression; use two nested <literal>let</literal>s instead.
-(In the case of <literal>where</literal> you are stuck, since you can't nest <literal>where</literal> clauses.)
+An instance declaration is ignored during the lookup process if (a) a more specific
+match is found, and (b) the instance declaration was compiled with 
+<option>-XOverlappingInstances</option>.  The flag setting for the
+more-specific instance does not matter.
 </para></listitem>
-
 <listitem><para>
-You may put multiple implicit-parameter bindings in a
-single binding group; but they are <emphasis>not</emphasis> treated
-as a mutually recursive group (as ordinary <literal>let</literal> bindings are).
-Instead they are treated as a non-recursive group, simultaneously binding all the implicit
-parameter.  The bindings are not nested, and may be re-ordered without changing
-the meaning of the program.
-For example, consider:
-<programlisting>
-  f t = let { ?x = t; ?y = ?x+(1::Int) } in ?x + ?y
-</programlisting>
-The use of <literal>?x</literal> in the binding for <literal>?y</literal> does not "see"
-the binding for <literal>?x</literal>, so the type of <literal>f</literal> is
-<programlisting>
-  f :: (?x::Int) => Int -> Int
-</programlisting>
+Suppose an instance declaration does not match the constraint being looked up, but
+does unify with it, so that it might match when the constraint is further 
+instantiated.  Usually GHC will regard this as a reason for not committing to
+some other constraint.  But if the instance declaration was compiled with
+<option>-XIncoherentInstances</option>, GHC will skip the "does-it-unify?" 
+check for that declaration.
 </para></listitem>
 </itemizedlist>
+These rules make it possible for a library author to design a library that relies on 
+overlapping instances without the library client having to know.  
+</para>
+<para>
+If an instance declaration is compiled without
+<option>-XOverlappingInstances</option>,
+then that instance can never be overlapped.  This could perhaps be
+inconvenient.  Perhaps the rule should instead say that the
+<emphasis>overlapping</emphasis> instance declaration should be compiled in
+this way, rather than the <emphasis>overlapped</emphasis> one.  Perhaps overlap
+at a usage site should be permitted regardless of how the instance declarations
+are compiled, if the <option>-XOverlappingInstances</option> flag is
+used at the usage site.  (Mind you, the exact usage site can occasionally be
+hard to pin down.)  We are interested to receive feedback on these points.
+</para>
+<para>The <option>-XIncoherentInstances</option> flag implies the
+<option>-XOverlappingInstances</option> flag, but not vice versa.
 </para>
-
 </sect3>
 
-<sect3><title>Implicit parameters and polymorphic recursion</title>
+<sect3>
+<title>Type synonyms in the instance head</title>
 
 <para>
-Consider these two definitions:
+<emphasis>Unlike Haskell 98, instance heads may use type
+synonyms</emphasis>.  (The instance "head" is the bit after the "=>" in an instance decl.)
+As always, using a type synonym is just shorthand for
+writing the RHS of the type synonym definition.  For example:
+
+
 <programlisting>
-  len1 :: [a] -> Int
-  len1 xs = let ?acc = 0 in len_acc1 xs
+  type Point = (Int,Int)
+  instance C Point   where ...
+  instance C [Point] where ...
+</programlisting>
 
-  len_acc1 [] = ?acc
-  len_acc1 (x:xs) = let ?acc = ?acc + (1::Int) in len_acc1 xs
 
-  ------------
+is legal.  However, if you added
 
-  len2 :: [a] -> Int
-  len2 xs = let ?acc = 0 in len_acc2 xs
 
-  len_acc2 :: (?acc :: Int) => [a] -> Int
-  len_acc2 [] = ?acc
-  len_acc2 (x:xs) = let ?acc = ?acc + (1::Int) in len_acc2 xs
-</programlisting>
-The only difference between the two groups is that in the second group
-<literal>len_acc</literal> is given a type signature.
-In the former case, <literal>len_acc1</literal> is monomorphic in its own
-right-hand side, so the implicit parameter <literal>?acc</literal> is not
-passed to the recursive call.  In the latter case, because <literal>len_acc2</literal>
-has a type signature, the recursive call is made to the
-<emphasis>polymoprhic</emphasis> version, which takes <literal>?acc</literal>
-as an implicit parameter.  So we get the following results in GHCi:
 <programlisting>
-  Prog> len1 "hello"
-  0
-  Prog> len2 "hello"
-  5
+  instance C (Int,Int) where ...
 </programlisting>
-Adding a type signature dramatically changes the result!  This is a rather
-counter-intuitive phenomenon, worth watching out for.
-</para>
-</sect3>
 
-<sect3><title>Implicit parameters and monomorphism</title>
 
-<para>GHC applies the dreaded Monomorphism Restriction (section 4.5.5 of the
-Haskell Report) to implicit parameters.  For example, consider:
+as well, then the compiler will complain about the overlapping
+(actually, identical) instance declarations.  As always, type synonyms
+must be fully applied.  You cannot, for example, write:
+
+
 <programlisting>
- f :: Int -> Int
-  f v = let ?x = 0     in
-        let y = ?x + v in
-        let ?x = 5     in
-        y
+  type P a = [[a]]
+  instance Monad P where ...
 </programlisting>
-Since the binding for <literal>y</literal> falls under the Monomorphism
-Restriction it is not generalised, so the type of <literal>y</literal> is
-simply <literal>Int</literal>, not <literal>(?x::Int) => Int</literal>.
-Hence, <literal>(f 9)</literal> returns result <literal>9</literal>.
-If you add a type signature for <literal>y</literal>, then <literal>y</literal>
-will get type <literal>(?x::Int) => Int</literal>, so the occurrence of
-<literal>y</literal> in the body of the <literal>let</literal> will see the
-inner binding of <literal>?x</literal>, so <literal>(f 9)</literal> will return
-<literal>14</literal>.
+
+
+This design decision is independent of all the others, and easily
+reversed, but it makes sense to me.
+
 </para>
 </sect3>
+
+
 </sect2>
 
-<sect2 id="linear-implicit-parameters">
-<title>Linear implicit parameters</title>
+<sect2 id="overloaded-strings">
+<title>Overloaded string literals
+</title>
+
 <para>
-Linear implicit parameters are an idea developed by Koen Claessen,
-Mark Shields, and Simon PJ.  They address the long-standing
-problem that monads seem over-kill for certain sorts of problem, notably:
+GHC supports <emphasis>overloaded string literals</emphasis>.  Normally a
+string literal has type <literal>String</literal>, but with overloaded string
+literals enabled (with <literal>-XOverloadedStrings</literal>)
+ a string literal has type <literal>(IsString a) => a</literal>.
+</para>
+<para>
+This means that the usual string syntax can be used, e.g., for packed strings
+and other variations of string like types.  String literals behave very much
+like integer literals, i.e., they can be used in both expressions and patterns.
+If used in a pattern the literal with be replaced by an equality test, in the same
+way as an integer literal is.
+</para>
+<para>
+The class <literal>IsString</literal> is defined as:
+<programlisting>
+class IsString a where
+    fromString :: String -> a
+</programlisting>
+The only predefined instance is the obvious one to make strings work as usual:
+<programlisting>
+instance IsString [Char] where
+    fromString cs = cs
+</programlisting>
+The class <literal>IsString</literal> is not in scope by default.  If you want to mention
+it explicitly (for exmaple, to give an instance declaration for it), you can import it
+from module <literal>GHC.Exts</literal>.
 </para>
+<para>
+Haskell's defaulting mechanism is extended to cover string literals, when <option>-XOverloadedStrings</option> is specified.
+Specifically:
 <itemizedlist>
-<listitem> <para> distributing a supply of unique names </para> </listitem>
-<listitem> <para> distributing a supply of random numbers </para> </listitem>
-<listitem> <para> distributing an oracle (as in QuickCheck) </para> </listitem>
-</itemizedlist>
+<listitem><para>
+Each type in a default declaration must be an 
+instance of <literal>Num</literal> <emphasis>or</emphasis> of <literal>IsString</literal>.
+</para></listitem>
 
-<para>
-Linear implicit parameters are just like ordinary implicit parameters,
-except that they are "linear" -- that is, they cannot be copied, and
-must be explicitly "split" instead.  Linear implicit parameters are
-written '<literal>%x</literal>' instead of '<literal>?x</literal>'.  
-(The '/' in the '%' suggests the split!)
+<listitem><para>
+The standard defaulting rule (<ulink url="http://haskell.org/onlinereport/decls.html#sect4.3.4">Haskell Report, Section 4.3.4</ulink>)
+is extended thus: defaulting applies when all the unresolved constraints involve standard classes
+<emphasis>or</emphasis> <literal>IsString</literal>; and at least one is a numeric class
+<emphasis>or</emphasis> <literal>IsString</literal>.
+</para></listitem>
+</itemizedlist>
 </para>
 <para>
-For example:
+A small example:
 <programlisting>
-    import GHC.Exts( Splittable )
+module Main where
 
-    data NameSupply = ...
-    
-    splitNS :: NameSupply -> (NameSupply, NameSupply)
-    newName :: NameSupply -> Name
+import GHC.Exts( IsString(..) )
 
-    instance Splittable NameSupply where
-       split = splitNS
+newtype MyString = MyString String deriving (Eq, Show)
+instance IsString MyString where
+    fromString = MyString
 
+greet :: MyString -> MyString
+greet "hello" = "world"
+greet other = other
 
-    f :: (%ns :: NameSupply) => Env -> Expr -> Expr
-    f env (Lam x e) = Lam x' (f env e)
-                   where
-                     x'   = newName %ns
-                     env' = extend env x x'
-    ...more equations for f...
+main = do
+    print $ greet "hello"
+    print $ greet "fool"
 </programlisting>
-Notice that the implicit parameter %ns is consumed 
-<itemizedlist>
-<listitem> <para> once by the call to <literal>newName</literal> </para> </listitem>
-<listitem> <para> once by the recursive call to <literal>f</literal> </para></listitem>
-</itemizedlist>
 </para>
 <para>
-So the translation done by the type checker makes
-the parameter explicit:
-<programlisting>
-    f :: NameSupply -> Env -> Expr -> Expr
-    f ns env (Lam x e) = Lam x' (f ns1 env e)
-                      where
-                        (ns1,ns2) = splitNS ns
-                        x' = newName ns2
-                        env = extend env x x'
-</programlisting>
-Notice the call to 'split' introduced by the type checker.
-How did it know to use 'splitNS'?  Because what it really did
-was to introduce a call to the overloaded function 'split',
-defined by the class <literal>Splittable</literal>:
-<programlisting>
-       class Splittable a where
-         split :: a -> (a,a)
-</programlisting>
-The instance for <literal>Splittable NameSupply</literal> tells GHC how to implement
-split for name supplies.  But we can simply write
-<programlisting>
-       g x = (x, %ns, %ns)
-</programlisting>
-and GHC will infer
+Note that deriving <literal>Eq</literal> is necessary for the pattern matching
+to work since it gets translated into an equality comparison.
+</para>
+</sect2>
+
+</sect1>
+
+<sect1 id="other-type-extensions">
+<title>Other type system extensions</title>
+
+<sect2 id="type-restrictions">
+<title>Type signatures</title>
+
+<sect3><title>The context of a type signature</title>
+<para>
+Unlike Haskell 98, constraints in types do <emphasis>not</emphasis> have to be of
+the form <emphasis>(class type-variable)</emphasis> or
+<emphasis>(class (type-variable type-variable ...))</emphasis>.  Thus,
+these type signatures are perfectly OK
 <programlisting>
-       g :: (Splittable a, %ns :: a) => b -> (b,a,a)
+  g :: Eq [a] => ...
+  g :: Ord (T a ()) => ...
 </programlisting>
-The <literal>Splittable</literal> class is built into GHC.  It's exported by module 
-<literal>GHC.Exts</literal>.
 </para>
 <para>
-Other points:
-<itemizedlist>
-<listitem> <para> '<literal>?x</literal>' and '<literal>%x</literal>' 
-are entirely distinct implicit parameters: you 
-  can use them together and they won't intefere with each other. </para>
-</listitem>
+GHC imposes the following restrictions on the constraints in a type signature.
+Consider the type:
 
-<listitem> <para> You can bind linear implicit parameters in 'with' clauses. </para> </listitem>
+<programlisting>
+  forall tv1..tvn (c1, ...,cn) => type
+</programlisting>
 
-<listitem> <para>You cannot have implicit parameters (whether linear or not)
-  in the context of a class or instance declaration. </para></listitem>
-</itemizedlist>
+(Here, we write the "foralls" explicitly, although the Haskell source
+language omits them; in Haskell 98, all the free type variables of an
+explicit source-language type signature are universally quantified,
+except for the class type variables in a class declaration.  However,
+in GHC, you can give the foralls if you want.  See <xref linkend="universal-quantification"/>).
 </para>
 
-<sect3><title>Warnings</title>
+<para>
+
+<orderedlist>
+<listitem>
 
 <para>
-The monomorphism restriction is even more important than usual.
-Consider the example above:
+ <emphasis>Each universally quantified type variable
+<literal>tvi</literal> must be reachable from <literal>type</literal></emphasis>.
+
+A type variable <literal>a</literal> is "reachable" if it it appears
+in the same constraint as either a type variable free in in
+<literal>type</literal>, or another reachable type variable.  
+A value with a type that does not obey 
+this reachability restriction cannot be used without introducing
+ambiguity; that is why the type is rejected.
+Here, for example, is an illegal type:
+
+
 <programlisting>
-    f :: (%ns :: NameSupply) => Env -> Expr -> Expr
-    f env (Lam x e) = Lam x' (f env e)
-                   where
-                     x'   = newName %ns
-                     env' = extend env x x'
+  forall a. Eq a => Int
 </programlisting>
-If we replaced the two occurrences of x' by (newName %ns), which is
-usually a harmless thing to do, we get:
+
+
+When a value with this type was used, the constraint <literal>Eq tv</literal>
+would be introduced where <literal>tv</literal> is a fresh type variable, and
+(in the dictionary-translation implementation) the value would be
+applied to a dictionary for <literal>Eq tv</literal>.  The difficulty is that we
+can never know which instance of <literal>Eq</literal> to use because we never
+get any more information about <literal>tv</literal>.
+</para>
+<para>
+Note
+that the reachability condition is weaker than saying that <literal>a</literal> is
+functionally dependent on a type variable free in
+<literal>type</literal> (see <xref
+linkend="functional-dependencies"/>).  The reason for this is there
+might be a "hidden" dependency, in a superclass perhaps.  So
+"reachable" is a conservative approximation to "functionally dependent".
+For example, consider:
 <programlisting>
-    f :: (%ns :: NameSupply) => Env -> Expr -> Expr
-    f env (Lam x e) = Lam (newName %ns) (f env e)
-                   where
-                     env' = extend env x (newName %ns)
+  class C a b | a -> b where ...
+  class C a b => D a b where ...
+  f :: forall a b. D a b => a -> a
 </programlisting>
-But now the name supply is consumed in <emphasis>three</emphasis> places
-(the two calls to newName,and the recursive call to f), so
-the result is utterly different.  Urk!  We don't even have 
-the beta rule.
+This is fine, because in fact <literal>a</literal> does functionally determine <literal>b</literal>
+but that is not immediately apparent from <literal>f</literal>'s type.
 </para>
+</listitem>
+<listitem>
+
 <para>
-Well, this is an experimental change.  With implicit
-parameters we have already lost beta reduction anyway, and
-(as John Launchbury puts it) we can't sensibly reason about
-Haskell programs without knowing their typing.
-</para>
+ <emphasis>Every constraint <literal>ci</literal> must mention at least one of the
+universally quantified type variables <literal>tvi</literal></emphasis>.
+
+For example, this type is OK because <literal>C a b</literal> mentions the
+universally quantified type variable <literal>b</literal>:
 
-</sect3>
 
-<sect3><title>Recursive functions</title>
-<para>Linear implicit parameters can be particularly tricky when you have a recursive function
-Consider
-<programlisting>
-        foo :: %x::T => Int -> [Int]
-        foo 0 = []
-        foo n = %x : foo (n-1)
-</programlisting>
-where T is some type in class Splittable.</para>
-<para>
-Do you get a list of all the same T's or all different T's
-(assuming that split gives two distinct T's back)?
-</para><para>
-If you supply the type signature, taking advantage of polymorphic
-recursion, you get what you'd probably expect.  Here's the
-translated term, where the implicit param is made explicit:
 <programlisting>
-        foo x 0 = []
-        foo x n = let (x1,x2) = split x
-                  in x1 : foo x2 (n-1)
+  forall a. C a b => burble
 </programlisting>
-But if you don't supply a type signature, GHC uses the Hindley
-Milner trick of using a single monomorphic instance of the function
-for the recursive calls. That is what makes Hindley Milner type inference
-work.  So the translation becomes
+
+
+The next type is illegal because the constraint <literal>Eq b</literal> does not
+mention <literal>a</literal>:
+
+
 <programlisting>
-        foo x = let
-                  foom 0 = []
-                  foom n = x : foom (n-1)
-                in
-                foom
+  forall a. Eq b => burble
 </programlisting>
-Result: 'x' is not split, and you get a list of identical T's.  So the
-semantics of the program depends on whether or not foo has a type signature.
-Yikes!
-</para><para>
-You may say that this is a good reason to dislike linear implicit parameters
-and you'd be right.  That is why they are an experimental feature. 
-</para>
-</sect3>
 
-</sect2>
 
-<sect2 id="sec-kinding">
-<title>Explicitly-kinded quantification</title>
+The reason for this restriction is milder than the other one.  The
+excluded types are never useful or necessary (because the offending
+context doesn't need to be witnessed at this point; it can be floated
+out).  Furthermore, floating them out increases sharing. Lastly,
+excluding them is a conservative choice; it leaves a patch of
+territory free in case we need it later.
 
-<para>
-Haskell infers the kind of each type variable.  Sometimes it is nice to be able
-to give the kind explicitly as (machine-checked) documentation, 
-just as it is nice to give a type signature for a function.  On some occasions,
-it is essential to do so.  For example, in his paper "Restricted Data Types in Haskell" (Haskell Workshop 1999)
-John Hughes had to define the data type:
-<screen>
-     data Set cxt a = Set [a]
-                    | Unused (cxt a -> ())
-</screen>
-The only use for the <literal>Unused</literal> constructor was to force the correct
-kind for the type variable <literal>cxt</literal>.
-</para>
-<para>
-GHC now instead allows you to specify the kind of a type variable directly, wherever
-a type variable is explicitly bound.  Namely:
-<itemizedlist>
-<listitem><para><literal>data</literal> declarations:
-<screen>
-  data Set (cxt :: * -> *) a = Set [a]
-</screen></para></listitem>
-<listitem><para><literal>type</literal> declarations:
-<screen>
-  type T (f :: * -> *) = f Int
-</screen></para></listitem>
-<listitem><para><literal>class</literal> declarations:
-<screen>
-  class (Eq a) => C (f :: * -> *) a where ...
-</screen></para></listitem>
-<listitem><para><literal>forall</literal>'s in type signatures:
-<screen>
-  f :: forall (cxt :: * -> *). Set cxt Int
-</screen></para></listitem>
-</itemizedlist>
 </para>
+</listitem>
 
-<para>
-The parentheses are required.  Some of the spaces are required too, to
-separate the lexemes.  If you write <literal>(f::*->*)</literal> you
-will get a parse error, because "<literal>::*->*</literal>" is a
-single lexeme in Haskell.
-</para>
+</orderedlist>
 
-<para>
-As part of the same extension, you can put kind annotations in types
-as well.  Thus:
-<screen>
-   f :: (Int :: *) -> Int
-   g :: forall a. a -> (a :: *)
-</screen>
-The syntax is
-<screen>
-   atype ::= '(' ctype '::' kind ')
-</screen>
-The parentheses are required.
 </para>
+</sect3>
+
+
+
 </sect2>
 
+<sect2 id="implicit-parameters">
+<title>Implicit parameters</title>
 
-<sect2 id="universal-quantification">
-<title>Arbitrary-rank polymorphism
-</title>
+<para> Implicit parameters are implemented as described in 
+"Implicit parameters: dynamic scoping with static types", 
+J Lewis, MB Shields, E Meijer, J Launchbury,
+27th ACM Symposium on Principles of Programming Languages (POPL'00),
+Boston, Jan 2000.
+</para>
+
+<para>(Most of the following, stil rather incomplete, documentation is
+due to Jeff Lewis.)</para>
+
+<para>Implicit parameter support is enabled with the option
+<option>-XImplicitParams</option>.</para>
 
 <para>
-Haskell type signatures are implicitly quantified.  The new keyword <literal>forall</literal>
-allows us to say exactly what this means.  For example:
+A variable is called <emphasis>dynamically bound</emphasis> when it is bound by the calling
+context of a function and <emphasis>statically bound</emphasis> when bound by the callee's
+context. In Haskell, all variables are statically bound. Dynamic
+binding of variables is a notion that goes back to Lisp, but was later
+discarded in more modern incarnations, such as Scheme. Dynamic binding
+can be very confusing in an untyped language, and unfortunately, typed
+languages, in particular Hindley-Milner typed languages like Haskell,
+only support static scoping of variables.
 </para>
 <para>
+However, by a simple extension to the type class system of Haskell, we
+can support dynamic binding. Basically, we express the use of a
+dynamically bound variable as a constraint on the type. These
+constraints lead to types of the form <literal>(?x::t') => t</literal>, which says "this
+function uses a dynamically-bound variable <literal>?x</literal> 
+of type <literal>t'</literal>". For
+example, the following expresses the type of a sort function,
+implicitly parameterized by a comparison function named <literal>cmp</literal>.
 <programlisting>
-        g :: b -> b
-</programlisting>
-means this:
-<programlisting>
-        g :: forall b. (b -> b)
+  sort :: (?cmp :: a -> a -> Bool) => [a] -> [a]
 </programlisting>
-The two are treated identically.
+The dynamic binding constraints are just a new form of predicate in the type class system.
 </para>
-
 <para>
-However, GHC's type system supports <emphasis>arbitrary-rank</emphasis> 
-explicit universal quantification in
-types. 
-For example, all the following types are legal:
+An implicit parameter occurs in an expression using the special form <literal>?x</literal>, 
+where <literal>x</literal> is
+any valid identifier (e.g. <literal>ord ?x</literal> is a valid expression). 
+Use of this construct also introduces a new
+dynamic-binding constraint in the type of the expression. 
+For example, the following definition
+shows how we can define an implicitly parameterized sort function in
+terms of an explicitly parameterized <literal>sortBy</literal> function:
 <programlisting>
-    f1 :: forall a b. a -> b -> a
-    g1 :: forall a b. (Ord a, Eq  b) => a -> b -> a
-
-    f2 :: (forall a. a->a) -> Int -> Int
-    g2 :: (forall a. Eq a => [a] -> a -> Bool) -> Int -> Int
+  sortBy :: (a -> a -> Bool) -> [a] -> [a]
 
-    f3 :: ((forall a. a->a) -> Int) -> Bool -> Bool
+  sort   :: (?cmp :: a -> a -> Bool) => [a] -> [a]
+  sort    = sortBy ?cmp
 </programlisting>
-Here, <literal>f1</literal> and <literal>g1</literal> are rank-1 types, and
-can be written in standard Haskell (e.g. <literal>f1 :: a->b->a</literal>).
-The <literal>forall</literal> makes explicit the universal quantification that
-is implicitly added by Haskell.
-</para>
-<para>
-The functions <literal>f2</literal> and <literal>g2</literal> have rank-2 types;
-the <literal>forall</literal> is on the left of a function arrow.  As <literal>g2</literal>
-shows, the polymorphic type on the left of the function arrow can be overloaded.
-</para>
-<para>
-The function <literal>f3</literal> has a rank-3 type;
-it has rank-2 types on the left of a function arrow.
 </para>
+
+<sect3>
+<title>Implicit-parameter type constraints</title>
 <para>
-GHC allows types of arbitrary rank; you can nest <literal>forall</literal>s
-arbitrarily deep in function arrows.   (GHC used to be restricted to rank 2, but
-that restriction has now been lifted.)
-In particular, a forall-type (also called a "type scheme"),
-including an operational type class context, is legal:
-<itemizedlist>
-<listitem> <para> On the left of a function arrow </para> </listitem>
-<listitem> <para> On the right of a function arrow (see <xref linkend="hoist"/>) </para> </listitem>
-<listitem> <para> As the argument of a constructor, or type of a field, in a data type declaration. For
-example, any of the <literal>f1,f2,f3,g1,g2</literal> above would be valid
-field type signatures.</para> </listitem>
-<listitem> <para> As the type of an implicit parameter </para> </listitem>
-<listitem> <para> In a pattern type signature (see <xref linkend="scoped-type-variables"/>) </para> </listitem>
-</itemizedlist>
-There is one place you cannot put a <literal>forall</literal>:
-you cannot instantiate a type variable with a forall-type.  So you cannot 
-make a forall-type the argument of a type constructor.  So these types are illegal:
+Dynamic binding constraints behave just like other type class
+constraints in that they are automatically propagated. Thus, when a
+function is used, its implicit parameters are inherited by the
+function that called it. For example, our <literal>sort</literal> function might be used
+to pick out the least value in a list:
 <programlisting>
-    x1 :: [forall a. a->a]
-    x2 :: (forall a. a->a, Int)
-    x3 :: Maybe (forall a. a->a)
+  least   :: (?cmp :: a -> a -> Bool) => [a] -> a
+  least xs = head (sort xs)
 </programlisting>
-Of course <literal>forall</literal> becomes a keyword; you can't use <literal>forall</literal> as
-a type variable any more!
+Without lifting a finger, the <literal>?cmp</literal> parameter is
+propagated to become a parameter of <literal>least</literal> as well. With explicit
+parameters, the default is that parameters must always be explicit
+propagated. With implicit parameters, the default is to always
+propagate them.
 </para>
-
-
-<sect3 id="univ">
-<title>Examples
-</title>
-
 <para>
-In a <literal>data</literal> or <literal>newtype</literal> declaration one can quantify
-the types of the constructor arguments.  Here are several examples:
+An implicit-parameter type constraint differs from other type class constraints in the
+following way: All uses of a particular implicit parameter must have
+the same type. This means that the type of <literal>(?x, ?x)</literal> 
+is <literal>(?x::a) => (a,a)</literal>, and not 
+<literal>(?x::a, ?x::b) => (a, b)</literal>, as would be the case for type
+class constraints.
 </para>
 
+<para> You can't have an implicit parameter in the context of a class or instance
+declaration.  For example, both these declarations are illegal:
+<programlisting>
+  class (?x::Int) => C a where ...
+  instance (?x::a) => Foo [a] where ...
+</programlisting>
+Reason: exactly which implicit parameter you pick up depends on exactly where
+you invoke a function. But the ``invocation'' of instance declarations is done
+behind the scenes by the compiler, so it's hard to figure out exactly where it is done.
+Easiest thing is to outlaw the offending types.</para>
 <para>
-
+Implicit-parameter constraints do not cause ambiguity.  For example, consider:
 <programlisting>
-data T a = T1 (forall b. b -> b -> b) a
-
-data MonadT m = MkMonad { return :: forall a. a -> m a,
-                          bind   :: forall a b. m a -> (a -> m b) -> m b
-                        }
+   f :: (?x :: [a]) => Int -> Int
+   f n = n + length ?x
 
-newtype Swizzle = MkSwizzle (Ord a => [a] -> [a])
+   g :: (Read a, Show a) => String -> String
+   g s = show (read s)
 </programlisting>
-
+Here, <literal>g</literal> has an ambiguous type, and is rejected, but <literal>f</literal>
+is fine.  The binding for <literal>?x</literal> at <literal>f</literal>'s call site is 
+quite unambiguous, and fixes the type <literal>a</literal>.
 </para>
+</sect3>
+
+<sect3>
+<title>Implicit-parameter bindings</title>
 
 <para>
-The constructors have rank-2 types:
+An implicit parameter is <emphasis>bound</emphasis> using the standard
+<literal>let</literal> or <literal>where</literal> binding forms.
+For example, we define the <literal>min</literal> function by binding
+<literal>cmp</literal>.
+<programlisting>
+  min :: [a] -> a
+  min  = let ?cmp = (&lt;=) in least
+</programlisting>
 </para>
-
 <para>
+A group of implicit-parameter bindings may occur anywhere a normal group of Haskell
+bindings can occur, except at top level.  That is, they can occur in a <literal>let</literal> 
+(including in a list comprehension, or do-notation, or pattern guards), 
+or a <literal>where</literal> clause.
+Note the following points:
+<itemizedlist>
+<listitem><para>
+An implicit-parameter binding group must be a
+collection of simple bindings to implicit-style variables (no
+function-style bindings, and no type signatures); these bindings are
+neither polymorphic or recursive.  
+</para></listitem>
+<listitem><para>
+You may not mix implicit-parameter bindings with ordinary bindings in a 
+single <literal>let</literal>
+expression; use two nested <literal>let</literal>s instead.
+(In the case of <literal>where</literal> you are stuck, since you can't nest <literal>where</literal> clauses.)
+</para></listitem>
 
+<listitem><para>
+You may put multiple implicit-parameter bindings in a
+single binding group; but they are <emphasis>not</emphasis> treated
+as a mutually recursive group (as ordinary <literal>let</literal> bindings are).
+Instead they are treated as a non-recursive group, simultaneously binding all the implicit
+parameter.  The bindings are not nested, and may be re-ordered without changing
+the meaning of the program.
+For example, consider:
 <programlisting>
-T1 :: forall a. (forall b. b -> b -> b) -> a -> T a
-MkMonad :: forall m. (forall a. a -> m a)
-                  -> (forall a b. m a -> (a -> m b) -> m b)
-                  -> MonadT m
-MkSwizzle :: (Ord a => [a] -> [a]) -> Swizzle
+  f t = let { ?x = t; ?y = ?x+(1::Int) } in ?x + ?y
 </programlisting>
-
+The use of <literal>?x</literal> in the binding for <literal>?y</literal> does not "see"
+the binding for <literal>?x</literal>, so the type of <literal>f</literal> is
+<programlisting>
+  f :: (?x::Int) => Int -> Int
+</programlisting>
+</para></listitem>
+</itemizedlist>
 </para>
 
-<para>
-Notice that you don't need to use a <literal>forall</literal> if there's an
-explicit context.  For example in the first argument of the
-constructor <function>MkSwizzle</function>, an implicit "<literal>forall a.</literal>" is
-prefixed to the argument type.  The implicit <literal>forall</literal>
-quantifies all type variables that are not already in scope, and are
-mentioned in the type quantified over.
-</para>
+</sect3>
 
-<para>
-As for type signatures, implicit quantification happens for non-overloaded
-types too.  So if you write this:
+<sect3><title>Implicit parameters and polymorphic recursion</title>
 
+<para>
+Consider these two definitions:
 <programlisting>
-  data T a = MkT (Either a b) (b -> b)
-</programlisting>
+  len1 :: [a] -> Int
+  len1 xs = let ?acc = 0 in len_acc1 xs
 
-it's just as if you had written this:
+  len_acc1 [] = ?acc
+  len_acc1 (x:xs) = let ?acc = ?acc + (1::Int) in len_acc1 xs
 
-<programlisting>
-  data T a = MkT (forall b. Either a b) (forall b. b -> b)
-</programlisting>
+  ------------
 
-That is, since the type variable <literal>b</literal> isn't in scope, it's
-implicitly universally quantified.  (Arguably, it would be better
-to <emphasis>require</emphasis> explicit quantification on constructor arguments
-where that is what is wanted.  Feedback welcomed.)
-</para>
+  len2 :: [a] -> Int
+  len2 xs = let ?acc = 0 in len_acc2 xs
 
-<para>
-You construct values of types <literal>T1, MonadT, Swizzle</literal> by applying
-the constructor to suitable values, just as usual.  For example,
+  len_acc2 :: (?acc :: Int) => [a] -> Int
+  len_acc2 [] = ?acc
+  len_acc2 (x:xs) = let ?acc = ?acc + (1::Int) in len_acc2 xs
+</programlisting>
+The only difference between the two groups is that in the second group
+<literal>len_acc</literal> is given a type signature.
+In the former case, <literal>len_acc1</literal> is monomorphic in its own
+right-hand side, so the implicit parameter <literal>?acc</literal> is not
+passed to the recursive call.  In the latter case, because <literal>len_acc2</literal>
+has a type signature, the recursive call is made to the
+<emphasis>polymoprhic</emphasis> version, which takes <literal>?acc</literal>
+as an implicit parameter.  So we get the following results in GHCi:
+<programlisting>
+  Prog> len1 "hello"
+  0
+  Prog> len2 "hello"
+  5
+</programlisting>
+Adding a type signature dramatically changes the result!  This is a rather
+counter-intuitive phenomenon, worth watching out for.
 </para>
+</sect3>
 
-<para>
+<sect3><title>Implicit parameters and monomorphism</title>
 
+<para>GHC applies the dreaded Monomorphism Restriction (section 4.5.5 of the
+Haskell Report) to implicit parameters.  For example, consider:
 <programlisting>
-    a1 :: T Int
-    a1 = T1 (\xy->x) 3
-    
-    a2, a3 :: Swizzle
-    a2 = MkSwizzle sort
-    a3 = MkSwizzle reverse
-    
-    a4 :: MonadT Maybe
-    a4 = let r x = Just x
-            b m k = case m of
-                      Just y -> k y
-                      Nothing -> Nothing
-         in
-         MkMonad r b
-
-    mkTs :: (forall b. b -> b -> b) -> a -> [T a]
-    mkTs f x y = [T1 f x, T1 f y]
+ f :: Int -> Int
+  f v = let ?x = 0     in
+        let y = ?x + v in
+        let ?x = 5     in
+        y
 </programlisting>
-
+Since the binding for <literal>y</literal> falls under the Monomorphism
+Restriction it is not generalised, so the type of <literal>y</literal> is
+simply <literal>Int</literal>, not <literal>(?x::Int) => Int</literal>.
+Hence, <literal>(f 9)</literal> returns result <literal>9</literal>.
+If you add a type signature for <literal>y</literal>, then <literal>y</literal>
+will get type <literal>(?x::Int) => Int</literal>, so the occurrence of
+<literal>y</literal> in the body of the <literal>let</literal> will see the
+inner binding of <literal>?x</literal>, so <literal>(f 9)</literal> will return
+<literal>14</literal>.
 </para>
+</sect3>
+</sect2>
 
+    <!--   ======================= COMMENTED OUT ========================
+
+    We intend to remove linear implicit parameters, so I'm at least removing
+    them from the 6.6 user manual
+
+<sect2 id="linear-implicit-parameters">
+<title>Linear implicit parameters</title>
 <para>
-The type of the argument can, as usual, be more general than the type
-required, as <literal>(MkSwizzle reverse)</literal> shows.  (<function>reverse</function>
-does not need the <literal>Ord</literal> constraint.)
+Linear implicit parameters are an idea developed by Koen Claessen,
+Mark Shields, and Simon PJ.  They address the long-standing
+problem that monads seem over-kill for certain sorts of problem, notably:
 </para>
+<itemizedlist>
+<listitem> <para> distributing a supply of unique names </para> </listitem>
+<listitem> <para> distributing a supply of random numbers </para> </listitem>
+<listitem> <para> distributing an oracle (as in QuickCheck) </para> </listitem>
+</itemizedlist>
 
 <para>
-When you use pattern matching, the bound variables may now have
-polymorphic types.  For example:
+Linear implicit parameters are just like ordinary implicit parameters,
+except that they are "linear"; that is, they cannot be copied, and
+must be explicitly "split" instead.  Linear implicit parameters are
+written '<literal>%x</literal>' instead of '<literal>?x</literal>'.  
+(The '/' in the '%' suggests the split!)
 </para>
-
 <para>
-
+For example:
 <programlisting>
-    f :: T a -> a -> (a, Char)
-    f (T1 w k) x = (w k x, w 'c' 'd')
-
-    g :: (Ord a, Ord b) => Swizzle -> [a] -> (a -> b) -> [b]
-    g (MkSwizzle s) xs f = s (map f (s xs))
-
-    h :: MonadT m -> [m a] -> m [a]
-    h m [] = return m []
-    h m (x:xs) = bind m x          $ \y ->
-                 bind m (h m xs)   $ \ys ->
-                 return m (y:ys)
-</programlisting>
+    import GHC.Exts( Splittable )
 
-</para>
+    data NameSupply = ...
+    
+    splitNS :: NameSupply -> (NameSupply, NameSupply)
+    newName :: NameSupply -> Name
 
-<para>
-In the function <function>h</function> we use the record selectors <literal>return</literal>
-and <literal>bind</literal> to extract the polymorphic bind and return functions
-from the <literal>MonadT</literal> data structure, rather than using pattern
-matching.
-</para>
-</sect3>
+    instance Splittable NameSupply where
+       split = splitNS
 
-<sect3>
-<title>Type inference</title>
 
-<para>
-In general, type inference for arbitrary-rank types is undecidable.
-GHC uses an algorithm proposed by Odersky and Laufer ("Putting type annotations to work", POPL'96)
-to get a decidable algorithm by requiring some help from the programmer.
-We do not yet have a formal specification of "some help" but the rule is this:
-</para>
-<para>
-<emphasis>For a lambda-bound or case-bound variable, x, either the programmer
-provides an explicit polymorphic type for x, or GHC's type inference will assume
-that x's type has no foralls in it</emphasis>.
+    f :: (%ns :: NameSupply) => Env -> Expr -> Expr
+    f env (Lam x e) = Lam x' (f env e)
+                   where
+                     x'   = newName %ns
+                     env' = extend env x x'
+    ...more equations for f...
+</programlisting>
+Notice that the implicit parameter %ns is consumed 
+<itemizedlist>
+<listitem> <para> once by the call to <literal>newName</literal> </para> </listitem>
+<listitem> <para> once by the recursive call to <literal>f</literal> </para></listitem>
+</itemizedlist>
 </para>
 <para>
-What does it mean to "provide" an explicit type for x?  You can do that by 
-giving a type signature for x directly, using a pattern type signature
-(<xref linkend="scoped-type-variables"/>), thus:
+So the translation done by the type checker makes
+the parameter explicit:
 <programlisting>
-     \ f :: (forall a. a->a) -> (f True, f 'c')
+    f :: NameSupply -> Env -> Expr -> Expr
+    f ns env (Lam x e) = Lam x' (f ns1 env e)
+                      where
+                        (ns1,ns2) = splitNS ns
+                        x' = newName ns2
+                        env = extend env x x'
 </programlisting>
-Alternatively, you can give a type signature to the enclosing
-context, which GHC can "push down" to find the type for the variable:
+Notice the call to 'split' introduced by the type checker.
+How did it know to use 'splitNS'?  Because what it really did
+was to introduce a call to the overloaded function 'split',
+defined by the class <literal>Splittable</literal>:
 <programlisting>
-     (\ f -> (f True, f 'c')) :: (forall a. a->a) -> (Bool,Char)
+       class Splittable a where
+         split :: a -> (a,a)
 </programlisting>
-Here the type signature on the expression can be pushed inwards
-to give a type signature for f.  Similarly, and more commonly,
-one can give a type signature for the function itself:
+The instance for <literal>Splittable NameSupply</literal> tells GHC how to implement
+split for name supplies.  But we can simply write
 <programlisting>
-     h :: (forall a. a->a) -> (Bool,Char)
-     h f = (f True, f 'c')
+       g x = (x, %ns, %ns)
 </programlisting>
-You don't need to give a type signature if the lambda bound variable
-is a constructor argument.  Here is an example we saw earlier:
+and GHC will infer
 <programlisting>
-    f :: T a -> a -> (a, Char)
-    f (T1 w k) x = (w k x, w 'c' 'd')
+       g :: (Splittable a, %ns :: a) => b -> (b,a,a)
 </programlisting>
-Here we do not need to give a type signature to <literal>w</literal>, because
-it is an argument of constructor <literal>T1</literal> and that tells GHC all
-it needs to know.
+The <literal>Splittable</literal> class is built into GHC.  It's exported by module 
+<literal>GHC.Exts</literal>.
 </para>
+<para>
+Other points:
+<itemizedlist>
+<listitem> <para> '<literal>?x</literal>' and '<literal>%x</literal>' 
+are entirely distinct implicit parameters: you 
+  can use them together and they won't intefere with each other. </para>
+</listitem>
 
-</sect3>
+<listitem> <para> You can bind linear implicit parameters in 'with' clauses. </para> </listitem>
 
+<listitem> <para>You cannot have implicit parameters (whether linear or not)
+  in the context of a class or instance declaration. </para></listitem>
+</itemizedlist>
+</para>
 
-<sect3 id="implicit-quant">
-<title>Implicit quantification</title>
+<sect3><title>Warnings</title>
 
 <para>
-GHC performs implicit quantification as follows.  <emphasis>At the top level (only) of 
-user-written types, if and only if there is no explicit <literal>forall</literal>,
-GHC finds all the type variables mentioned in the type that are not already
-in scope, and universally quantifies them.</emphasis>  For example, the following pairs are 
-equivalent:
+The monomorphism restriction is even more important than usual.
+Consider the example above:
 <programlisting>
-  f :: a -> a
-  f :: forall a. a -> a
-
-  g (x::a) = let
-                h :: a -> b -> b
-                h x y = y
-             in ...
-  g (x::a) = let
-                h :: forall b. a -> b -> b
-                h x y = y
-             in ...
+    f :: (%ns :: NameSupply) => Env -> Expr -> Expr
+    f env (Lam x e) = Lam x' (f env e)
+                   where
+                     x'   = newName %ns
+                     env' = extend env x x'
+</programlisting>
+If we replaced the two occurrences of x' by (newName %ns), which is
+usually a harmless thing to do, we get:
+<programlisting>
+    f :: (%ns :: NameSupply) => Env -> Expr -> Expr
+    f env (Lam x e) = Lam (newName %ns) (f env e)
+                   where
+                     env' = extend env x (newName %ns)
 </programlisting>
+But now the name supply is consumed in <emphasis>three</emphasis> places
+(the two calls to newName,and the recursive call to f), so
+the result is utterly different.  Urk!  We don't even have 
+the beta rule.
 </para>
 <para>
-Notice that GHC does <emphasis>not</emphasis> find the innermost possible quantification
-point.  For example:
-<programlisting>
-  f :: (a -> a) -> Int
-           -- MEANS
-  f :: forall a. (a -> a) -> Int
-           -- NOT
-  f :: (forall a. a -> a) -> Int
+Well, this is an experimental change.  With implicit
+parameters we have already lost beta reduction anyway, and
+(as John Launchbury puts it) we can't sensibly reason about
+Haskell programs without knowing their typing.
+</para>
 
+</sect3>
 
-  g :: (Ord a => a -> a) -> Int
-           -- MEANS the illegal type
-  g :: forall a. (Ord a => a -> a) -> Int
-           -- NOT
-  g :: (forall a. Ord a => a -> a) -> Int
+<sect3><title>Recursive functions</title>
+<para>Linear implicit parameters can be particularly tricky when you have a recursive function
+Consider
+<programlisting>
+        foo :: %x::T => Int -> [Int]
+        foo 0 = []
+        foo n = %x : foo (n-1)
 </programlisting>
-The latter produces an illegal type, which you might think is silly,
-but at least the rule is simple.  If you want the latter type, you
-can write your for-alls explicitly.  Indeed, doing so is strongly advised
-for rank-2 types.
+where T is some type in class Splittable.</para>
+<para>
+Do you get a list of all the same T's or all different T's
+(assuming that split gives two distinct T's back)?
+</para><para>
+If you supply the type signature, taking advantage of polymorphic
+recursion, you get what you'd probably expect.  Here's the
+translated term, where the implicit param is made explicit:
+<programlisting>
+        foo x 0 = []
+        foo x n = let (x1,x2) = split x
+                  in x1 : foo x2 (n-1)
+</programlisting>
+But if you don't supply a type signature, GHC uses the Hindley
+Milner trick of using a single monomorphic instance of the function
+for the recursive calls. That is what makes Hindley Milner type inference
+work.  So the translation becomes
+<programlisting>
+        foo x = let
+                  foom 0 = []
+                  foom n = x : foom (n-1)
+                in
+                foom
+</programlisting>
+Result: 'x' is not split, and you get a list of identical T's.  So the
+semantics of the program depends on whether or not foo has a type signature.
+Yikes!
+</para><para>
+You may say that this is a good reason to dislike linear implicit parameters
+and you'd be right.  That is why they are an experimental feature. 
 </para>
 </sect3>
-</sect2>
-
 
+</sect2>
 
+================ END OF Linear Implicit Parameters commented out -->
 
-<sect2 id="scoped-type-variables">
-<title>Scoped type variables
-</title>
+<sect2 id="kinding">
+<title>Explicitly-kinded quantification</title>
 
 <para>
-A <emphasis>lexically scoped type variable</emphasis> can be bound by:
+Haskell infers the kind of each type variable.  Sometimes it is nice to be able
+to give the kind explicitly as (machine-checked) documentation, 
+just as it is nice to give a type signature for a function.  On some occasions,
+it is essential to do so.  For example, in his paper "Restricted Data Types in Haskell" (Haskell Workshop 1999)
+John Hughes had to define the data type:
+<screen>
+     data Set cxt a = Set [a]
+                    | Unused (cxt a -> ())
+</screen>
+The only use for the <literal>Unused</literal> constructor was to force the correct
+kind for the type variable <literal>cxt</literal>.
+</para>
+<para>
+GHC now instead allows you to specify the kind of a type variable directly, wherever
+a type variable is explicitly bound, with the flag <option>-XKindSignatures</option>.
+</para>
+<para>
+This flag enables kind signatures in the following places:
 <itemizedlist>
-<listitem><para>A declaration type signature (<xref linkend="decl-type-sigs"/>)</para></listitem>
-<listitem><para>A pattern type signature (<xref linkend="pattern-type-sigs"/>)</para></listitem>
-<listitem><para>A result type signature (<xref linkend="result-type-sigs"/>)</para></listitem>
+<listitem><para><literal>data</literal> declarations:
+<screen>
+  data Set (cxt :: * -> *) a = Set [a]
+</screen></para></listitem>
+<listitem><para><literal>type</literal> declarations:
+<screen>
+  type T (f :: * -> *) = f Int
+</screen></para></listitem>
+<listitem><para><literal>class</literal> declarations:
+<screen>
+  class (Eq a) => C (f :: * -> *) a where ...
+</screen></para></listitem>
+<listitem><para><literal>forall</literal>'s in type signatures:
+<screen>
+  f :: forall (cxt :: * -> *). Set cxt Int
+</screen></para></listitem>
 </itemizedlist>
-For example:
-<programlisting>
-f (xs::[a]) = ys ++ ys
-           where
-              ys :: [a]
-              ys = reverse xs
-</programlisting>
-The pattern <literal>(xs::[a])</literal> includes a type signature for <varname>xs</varname>.
-This brings the type variable <literal>a</literal> into scope; it scopes over
-all the patterns and right hand sides for this equation for <function>f</function>.
-In particular, it is in scope at the type signature for <varname>y</varname>.
 </para>
 
 <para>
-At ordinary type signatures, such as that for <varname>ys</varname>, any type variables
-mentioned in the type signature <emphasis>that are not in scope</emphasis> are
-implicitly universally quantified.  (If there are no type variables in
-scope, all type variables mentioned in the signature are universally
-quantified, which is just as in Haskell 98.)  In this case, since <varname>a</varname>
-is in scope, it is not universally quantified, so the type of <varname>ys</varname> is
-the same as that of <varname>xs</varname>.  In Haskell 98 it is not possible to declare
-a type for <varname>ys</varname>; a major benefit of scoped type variables is that
-it becomes possible to do so.
+The parentheses are required.  Some of the spaces are required too, to
+separate the lexemes.  If you write <literal>(f::*->*)</literal> you
+will get a parse error, because "<literal>::*->*</literal>" is a
+single lexeme in Haskell.
 </para>
 
 <para>
-Scoped type variables are implemented in both GHC and Hugs.  Where the
-implementations differ from the specification below, those differences
-are noted.
+As part of the same extension, you can put kind annotations in types
+as well.  Thus:
+<screen>
+   f :: (Int :: *) -> Int
+   g :: forall a. a -> (a :: *)
+</screen>
+The syntax is
+<screen>
+   atype ::= '(' ctype '::' kind ')
+</screen>
+The parentheses are required.
 </para>
+</sect2>
+
+
+<sect2 id="universal-quantification">
+<title>Arbitrary-rank polymorphism
+</title>
 
 <para>
-So much for the basic idea.  Here are the details.
+Haskell type signatures are implicitly quantified.  The new keyword <literal>forall</literal>
+allows us to say exactly what this means.  For example:
 </para>
-
-<sect3>
-<title>What a scoped type variable means</title>
 <para>
-A lexically-scoped type variable is simply
-the name for a type.   The restriction it expresses is that all occurrences
-of the same name mean the same type.  For example:
-<programlisting>
-  f :: [Int] -> Int -> Int
-  f (xs::[a]) (y::a) = (head xs + y) :: a
-</programlisting>
-The pattern type signatures on the left hand side of
-<literal>f</literal> express the fact that <literal>xs</literal>
-must be a list of things of some type <literal>a</literal>; and that <literal>y</literal>
-must have this same type.  The type signature on the expression <literal>(head xs)</literal>
-specifies that this expression must have the same type <literal>a</literal>.
-<emphasis>There is no requirement that the type named by "<literal>a</literal>" is
-in fact a type variable</emphasis>.  Indeed, in this case, the type named by "<literal>a</literal>" is
-<literal>Int</literal>.  (This is a slight liberalisation from the original rather complex
-rules, which specified that a pattern-bound type variable should be universally quantified.)
-For example, all of these are legal:</para>
-
 <programlisting>
-  t (x::a) (y::a) = x+y*2
-
-  f (x::a) (y::b) = [x,y]       -- a unifies with b
-
-  g (x::a) = x + 1::Int         -- a unifies with Int
-
-  h x = let k (y::a) = [x,y]    -- a is free in the
-        in k x                  -- environment
-
-  k (x::a) True    = ...        -- a unifies with Int
-  k (x::Int) False = ...
-
-  w :: [b] -> [b]
-  w (x::a) = x                  -- a unifies with [b]
+        g :: b -> b
 </programlisting>
-
-</sect3>
-
-<sect3>
-<title>Scope and implicit quantification</title>
-
-<para>
-
-<itemizedlist>
-<listitem>
-
-<para>
-All the type variables mentioned in a pattern,
-that are not already in scope,
-are brought into scope by the pattern.  We describe this set as
-the <emphasis>type variables bound by the pattern</emphasis>.
-For example:
+means this:
 <programlisting>
-  f (x::a) = let g (y::(a,b)) = fst y
-             in
-             g (x,True)
+        g :: forall b. (b -> b)
 </programlisting>
-The pattern <literal>(x::a)</literal> brings the type variable
-<literal>a</literal> into scope, as well as the term 
-variable <literal>x</literal>.  The pattern <literal>(y::(a,b))</literal>
-contains an occurrence of the already-in-scope type variable <literal>a</literal>,
-and brings into scope the type variable <literal>b</literal>.
+The two are treated identically.
 </para>
-</listitem>
 
-<listitem>
 <para>
-The type variable(s) bound by the pattern have the same scope
-as the term variable(s) bound by the pattern.  For example:
+However, GHC's type system supports <emphasis>arbitrary-rank</emphasis> 
+explicit universal quantification in
+types. 
+For example, all the following types are legal:
 <programlisting>
-  let
-    f (x::a) = &lt;...rhs of f...>
-    (p::b, q::b) = (1,2)
-  in &lt;...body of let...>
-</programlisting>
-Here, the type variable <literal>a</literal> scopes over the right hand side of <literal>f</literal>,
-just like <literal>x</literal> does; while the type variable <literal>b</literal> scopes over the
-body of the <literal>let</literal>, and all the other definitions in the <literal>let</literal>,
-just like <literal>p</literal> and <literal>q</literal> do.
-Indeed, the newly bound type variables also scope over any ordinary, separate
-type signatures in the <literal>let</literal> group.
-</para>
-</listitem>
+    f1 :: forall a b. a -> b -> a
+    g1 :: forall a b. (Ord a, Eq  b) => a -> b -> a
 
+    f2 :: (forall a. a->a) -> Int -> Int
+    g2 :: (forall a. Eq a => [a] -> a -> Bool) -> Int -> Int
 
-<listitem>
-<para>
-The type variables bound by the pattern may be 
-mentioned in ordinary type signatures or pattern 
-type signatures anywhere within their scope.
+    f3 :: ((forall a. a->a) -> Int) -> Bool -> Bool
 
+    f4 :: Int -> (forall a. a -> a)
+</programlisting>
+Here, <literal>f1</literal> and <literal>g1</literal> are rank-1 types, and
+can be written in standard Haskell (e.g. <literal>f1 :: a->b->a</literal>).
+The <literal>forall</literal> makes explicit the universal quantification that
+is implicitly added by Haskell.
 </para>
-</listitem>
-
-<listitem>
 <para>
- In ordinary type signatures, any type variable mentioned in the
-signature that is in scope is <emphasis>not</emphasis> universally quantified.
-
+The functions <literal>f2</literal> and <literal>g2</literal> have rank-2 types;
+the <literal>forall</literal> is on the left of a function arrow.  As <literal>g2</literal>
+shows, the polymorphic type on the left of the function arrow can be overloaded.
 </para>
-</listitem>
-
-<listitem>
-
 <para>
- Ordinary type signatures do not bring any new type variables
-into scope (except in the type signature itself!). So this is illegal:
-
-<programlisting>
-  f :: a -> a
-  f x = x::a
-</programlisting>
-
-It's illegal because <varname>a</varname> is not in scope in the body of <function>f</function>,
-so the ordinary signature <literal>x::a</literal> is equivalent to <literal>x::forall a.a</literal>;
-and that is an incorrect typing.
-
+The function <literal>f3</literal> has a rank-3 type;
+it has rank-2 types on the left of a function arrow.
 </para>
-</listitem>
-
-<listitem>
 <para>
-The pattern type signature is a monotype:
-</para>
-
+GHC allows types of arbitrary rank; you can nest <literal>forall</literal>s
+arbitrarily deep in function arrows.   (GHC used to be restricted to rank 2, but
+that restriction has now been lifted.)
+In particular, a forall-type (also called a "type scheme"),
+including an operational type class context, is legal:
 <itemizedlist>
-<listitem> <para> 
-A pattern type signature cannot contain any explicit <literal>forall</literal> quantification.
-</para> </listitem>
-
-<listitem>  <para> 
-The type variables bound by a pattern type signature can only be instantiated to monotypes,
-not to type schemes.
-</para> </listitem>
-
-<listitem>  <para> 
-There is no implicit universal quantification on pattern type signatures (in contrast to
-ordinary type signatures).
-</para> </listitem>
-
+<listitem> <para> On the left or right (see <literal>f4</literal>, for example)
+of a function arrow </para> </listitem>
+<listitem> <para> As the argument of a constructor, or type of a field, in a data type declaration. For
+example, any of the <literal>f1,f2,f3,g1,g2</literal> above would be valid
+field type signatures.</para> </listitem>
+<listitem> <para> As the type of an implicit parameter </para> </listitem>
+<listitem> <para> In a pattern type signature (see <xref linkend="scoped-type-variables"/>) </para> </listitem>
 </itemizedlist>
+Of course <literal>forall</literal> becomes a keyword; you can't use <literal>forall</literal> as
+a type variable any more!
+</para>
 
-</listitem>
-
-<listitem>
-<para>
-
-The type variables in the head of a <literal>class</literal> or <literal>instance</literal> declaration
-scope over the methods defined in the <literal>where</literal> part.  For example:
-
-
-<programlisting>
-  class C a where
-    op :: [a] -> a
-
-    op xs = let ys::[a]
-                ys = reverse xs
-            in
-            head ys
-</programlisting>
 
+<sect3 id="univ">
+<title>Examples
+</title>
 
-(Not implemented in Hugs yet, Dec 98).
+<para>
+In a <literal>data</literal> or <literal>newtype</literal> declaration one can quantify
+the types of the constructor arguments.  Here are several examples:
 </para>
-</listitem>
 
-</itemizedlist>
+<para>
 
-</para>
+<programlisting>
+data T a = T1 (forall b. b -> b -> b) a
 
-</sect3>
+data MonadT m = MkMonad { return :: forall a. a -> m a,
+                          bind   :: forall a b. m a -> (a -> m b) -> m b
+                        }
 
-<sect3 id="decl-type-sigs">
-<title>Declaration type signatures</title>
-<para>A declaration type signature that has <emphasis>explicit</emphasis>
-quantification (using <literal>forall</literal>) brings into scope the
-explicitly-quantified
-type variables, in the definition of the named function(s).  For example:
-<programlisting>
-  f :: forall a. [a] -> [a]
-  f (x:xs) = xs ++ [ x :: a ]
-</programlisting>
-The "<literal>forall a</literal>" brings "<literal>a</literal>" into scope in
-the definition of "<literal>f</literal>".
-</para>
-<para>This only happens if the quantification in <literal>f</literal>'s type
-signature is explicit.  For example:
-<programlisting>
-  g :: [a] -> [a]
-  g (x:xs) = xs ++ [ x :: a ]
+newtype Swizzle = MkSwizzle (Ord a => [a] -> [a])
 </programlisting>
-This program will be rejected, because "<literal>a</literal>" does not scope
-over the definition of "<literal>f</literal>", so "<literal>x::a</literal>"
-means "<literal>x::forall a. a</literal>" by Haskell's usual implicit
-quantification rules.
-</para>
-</sect3>
 
-<sect3 id="pattern-type-sigs">
-<title>Where a pattern type signature can occur</title>
+</para>
 
 <para>
-A pattern type signature can occur in any pattern.  For example:
-<itemizedlist>
+The constructors have rank-2 types:
+</para>
 
-<listitem>
 <para>
-A pattern type signature can be on an arbitrary sub-pattern, not
-just on a variable:
-
 
 <programlisting>
-  f ((x,y)::(a,b)) = (y,x) :: (b,a)
+T1 :: forall a. (forall b. b -> b -> b) -> a -> T a
+MkMonad :: forall m. (forall a. a -> m a)
+                  -> (forall a b. m a -> (a -> m b) -> m b)
+                  -> MonadT m
+MkSwizzle :: (Ord a => [a] -> [a]) -> Swizzle
 </programlisting>
 
-
 </para>
-</listitem>
-<listitem>
 
 <para>
- Pattern type signatures, including the result part, can be used
-in lambda abstractions:
-
-<programlisting>
-  (\ (x::a, y) :: a -> x)
-</programlisting>
+Notice that you don't need to use a <literal>forall</literal> if there's an
+explicit context.  For example in the first argument of the
+constructor <function>MkSwizzle</function>, an implicit "<literal>forall a.</literal>" is
+prefixed to the argument type.  The implicit <literal>forall</literal>
+quantifies all type variables that are not already in scope, and are
+mentioned in the type quantified over.
 </para>
-</listitem>
-<listitem>
 
 <para>
- Pattern type signatures, including the result part, can be used
-in <literal>case</literal> expressions:
+As for type signatures, implicit quantification happens for non-overloaded
+types too.  So if you write this:
 
 <programlisting>
-  case e of { ((x::a, y) :: (a,b)) -> x }
+  data T a = MkT (Either a b) (b -> b)
 </programlisting>
 
-Note that the <literal>-&gt;</literal> symbol in a case alternative
-leads to difficulties when parsing a type signature in the pattern: in
-the absence of the extra parentheses in the example above, the parser
-would try to interpret the <literal>-&gt;</literal> as a function
-arrow and give a parse error later.
-
-</para>
-
-</listitem>
-
-<listitem>
-<para>
-To avoid ambiguity, the type after the &ldquo;<literal>::</literal>&rdquo; in a result
-pattern signature on a lambda or <literal>case</literal> must be atomic (i.e. a single
-token or a parenthesised type of some sort).  To see why,
-consider how one would parse this:
-
+it's just as if you had written this:
 
 <programlisting>
-  \ x :: a -> b -> x
+  data T a = MkT (forall b. Either a b) (forall b. b -> b)
 </programlisting>
 
-
+That is, since the type variable <literal>b</literal> isn't in scope, it's
+implicitly universally quantified.  (Arguably, it would be better
+to <emphasis>require</emphasis> explicit quantification on constructor arguments
+where that is what is wanted.  Feedback welcomed.)
 </para>
-</listitem>
-
-<listitem>
 
 <para>
- Pattern type signatures can bind existential type variables.
-For example:
+You construct values of types <literal>T1, MonadT, Swizzle</literal> by applying
+the constructor to suitable values, just as usual.  For example,
+</para>
 
+<para>
 
 <programlisting>
-  data T = forall a. MkT [a]
+    a1 :: T Int
+    a1 = T1 (\xy->x) 3
+    
+    a2, a3 :: Swizzle
+    a2 = MkSwizzle sort
+    a3 = MkSwizzle reverse
+    
+    a4 :: MonadT Maybe
+    a4 = let r x = Just x
+            b m k = case m of
+                      Just y -> k y
+                      Nothing -> Nothing
+         in
+         MkMonad r b
 
-  f :: T -> T
-  f (MkT [t::a]) = MkT t3
-                 where
-                   t3::[a] = [t,t,t]
+    mkTs :: (forall b. b -> b -> b) -> a -> [T a]
+    mkTs f x y = [T1 f x, T1 f y]
 </programlisting>
 
-
 </para>
-</listitem>
 
+<para>
+The type of the argument can, as usual, be more general than the type
+required, as <literal>(MkSwizzle reverse)</literal> shows.  (<function>reverse</function>
+does not need the <literal>Ord</literal> constraint.)
+</para>
 
-<listitem>
+<para>
+When you use pattern matching, the bound variables may now have
+polymorphic types.  For example:
+</para>
 
 <para>
-Pattern type signatures 
-can be used in pattern bindings:
 
 <programlisting>
-  f x = let (y, z::a) = x in ...
-  f1 x                = let (y, z::Int) = x in ...
-  f2 (x::(Int,a))     = let (y, z::a)   = x in ...
-  f3 :: (b->b)        = \x -> x
-</programlisting>
+    f :: T a -> a -> (a, Char)
+    f (T1 w k) x = (w k x, w 'c' 'd')
 
-In all such cases, the binding is not generalised over the pattern-bound
-type variables.  Thus <literal>f3</literal> is monomorphic; <literal>f3</literal>
-has type <literal>b -&gt; b</literal> for some type <literal>b</literal>, 
-and <emphasis>not</emphasis> <literal>forall b. b -&gt; b</literal>.
-In contrast, the binding
-<programlisting>
-  f4 :: b->b
-  f4 = \x -> x
+    g :: (Ord a, Ord b) => Swizzle -> [a] -> (a -> b) -> [b]
+    g (MkSwizzle s) xs f = s (map f (s xs))
+
+    h :: MonadT m -> [m a] -> m [a]
+    h m [] = return m []
+    h m (x:xs) = bind m x          $ \y ->
+                 bind m (h m xs)   $ \ys ->
+                 return m (y:ys)
 </programlisting>
-makes a polymorphic function, but <literal>b</literal> is not in scope anywhere
-in <literal>f4</literal>'s scope.
 
 </para>
-</listitem>
-</itemizedlist>
-</para>
-<para>Pattern type signatures are completely orthogonal to ordinary, separate
-type signatures.  The two can be used independently or together.</para>
 
+<para>
+In the function <function>h</function> we use the record selectors <literal>return</literal>
+and <literal>bind</literal> to extract the polymorphic bind and return functions
+from the <literal>MonadT</literal> data structure, rather than using pattern
+matching.
+</para>
 </sect3>
 
-<sect3 id="result-type-sigs">
-<title>Result type signatures</title>
+<sect3>
+<title>Type inference</title>
 
 <para>
-The result type of a function can be given a signature, thus:
-
-
+In general, type inference for arbitrary-rank types is undecidable.
+GHC uses an algorithm proposed by Odersky and Laufer ("Putting type annotations to work", POPL'96)
+to get a decidable algorithm by requiring some help from the programmer.
+We do not yet have a formal specification of "some help" but the rule is this:
+</para>
+<para>
+<emphasis>For a lambda-bound or case-bound variable, x, either the programmer
+provides an explicit polymorphic type for x, or GHC's type inference will assume
+that x's type has no foralls in it</emphasis>.
+</para>
+<para>
+What does it mean to "provide" an explicit type for x?  You can do that by 
+giving a type signature for x directly, using a pattern type signature
+(<xref linkend="scoped-type-variables"/>), thus:
 <programlisting>
-  f (x::a) :: [a] = [x,x,x]
+     \ f :: (forall a. a->a) -> (f True, f 'c')
 </programlisting>
+Alternatively, you can give a type signature to the enclosing
+context, which GHC can "push down" to find the type for the variable:
+<programlisting>
+     (\ f -> (f True, f 'c')) :: (forall a. a->a) -> (Bool,Char)
+</programlisting>
+Here the type signature on the expression can be pushed inwards
+to give a type signature for f.  Similarly, and more commonly,
+one can give a type signature for the function itself:
+<programlisting>
+     h :: (forall a. a->a) -> (Bool,Char)
+     h f = (f True, f 'c')
+</programlisting>
+You don't need to give a type signature if the lambda bound variable
+is a constructor argument.  Here is an example we saw earlier:
+<programlisting>
+    f :: T a -> a -> (a, Char)
+    f (T1 w k) x = (w k x, w 'c' 'd')
+</programlisting>
+Here we do not need to give a type signature to <literal>w</literal>, because
+it is an argument of constructor <literal>T1</literal> and that tells GHC all
+it needs to know.
+</para>
 
-
-The final <literal>:: [a]</literal> after all the patterns gives a signature to the
-result type.  Sometimes this is the only way of naming the type variable
-you want:
+</sect3>
 
 
-<programlisting>
-  f :: Int -> [a] -> [a]
-  f n :: ([a] -> [a]) = let g (x::a, y::a) = (y,x)
-                        in \xs -> map g (reverse xs `zip` xs)
-</programlisting>
+<sect3 id="implicit-quant">
+<title>Implicit quantification</title>
 
-</para>
 <para>
-The type variables bound in a result type signature scope over the right hand side
-of the definition. However, consider this corner-case:
+GHC performs implicit quantification as follows.  <emphasis>At the top level (only) of 
+user-written types, if and only if there is no explicit <literal>forall</literal>,
+GHC finds all the type variables mentioned in the type that are not already
+in scope, and universally quantifies them.</emphasis>  For example, the following pairs are 
+equivalent:
 <programlisting>
-  rev1 :: [a] -> [a] = \xs -> reverse xs
+  f :: a -> a
+  f :: forall a. a -> a
 
-  foo ys = rev (ys::[a])
+  g (x::a) = let
+                h :: a -> b -> b
+                h x y = y
+             in ...
+  g (x::a) = let
+                h :: forall b. a -> b -> b
+                h x y = y
+             in ...
 </programlisting>
-The signature on <literal>rev1</literal> is considered a pattern type signature, not a result
-type signature, and the type variables it binds have the same scope as <literal>rev1</literal>
-itself (i.e. the right-hand side of <literal>rev1</literal> and the rest of the module too).
-In particular, the expression <literal>(ys::[a])</literal> is OK, because the type variable <literal>a</literal>
-is in scope (otherwise it would mean <literal>(ys::forall a.[a])</literal>, which would be rejected).  
 </para>
 <para>
-As mentioned above, <literal>rev1</literal> is made monomorphic by this scoping rule.
-For example, the following program would be rejected, because it claims that <literal>rev1</literal>
-is polymorphic:
+Notice that GHC does <emphasis>not</emphasis> find the innermost possible quantification
+point.  For example:
 <programlisting>
-  rev1 :: [b] -> [b]
-  rev1 :: [a] -> [a] = \xs -> reverse xs
-</programlisting>
-</para>
+  f :: (a -> a) -> Int
+           -- MEANS
+  f :: forall a. (a -> a) -> Int
+           -- NOT
+  f :: (forall a. a -> a) -> Int
 
-<para>
-Result type signatures are not yet implemented in Hugs.
-</para>
 
+  g :: (Ord a => a -> a) -> Int
+           -- MEANS the illegal type
+  g :: forall a. (Ord a => a -> a) -> Int
+           -- NOT
+  g :: (forall a. Ord a => a -> a) -> Int
+</programlisting>
+The latter produces an illegal type, which you might think is silly,
+but at least the rule is simple.  If you want the latter type, you
+can write your for-alls explicitly.  Indeed, doing so is strongly advised
+for rank-2 types.
+</para>
 </sect3>
-
 </sect2>
 
-<sect2 id="deriving-typeable">
-<title>Deriving clause for classes <literal>Typeable</literal> and <literal>Data</literal></title>
 
-<para>
-Haskell 98 allows the programmer to add "<literal>deriving( Eq, Ord )</literal>" to a data type 
-declaration, to generate a standard instance declaration for classes specified in the <literal>deriving</literal> clause.  
-In Haskell 98, the only classes that may appear in the <literal>deriving</literal> clause are the standard
-classes <literal>Eq</literal>, <literal>Ord</literal>, 
-<literal>Enum</literal>, <literal>Ix</literal>, <literal>Bounded</literal>, <literal>Read</literal>, and <literal>Show</literal>.
-</para>
-<para>
-GHC extends this list with two more classes that may be automatically derived 
-(provided the <option>-fglasgow-exts</option> flag is specified):
-<literal>Typeable</literal>, and <literal>Data</literal>.  These classes are defined in the library
-modules <literal>Data.Typeable</literal> and <literal>Data.Generics</literal> respectively, and the
-appropriate class must be in scope before it can be mentioned in the <literal>deriving</literal> clause.
+<sect2 id="impredicative-polymorphism">
+<title>Impredicative polymorphism
+</title>
+<para>GHC supports <emphasis>impredicative polymorphism</emphasis>.  This means
+that you can call a polymorphic function at a polymorphic type, and
+parameterise data structures over polymorphic types.  For example:
+<programlisting>
+  f :: Maybe (forall a. [a] -> [a]) -> Maybe ([Int], [Char])
+  f (Just g) = Just (g [3], g "hello")
+  f Nothing  = Nothing
+</programlisting>
+Notice here that the <literal>Maybe</literal> type is parameterised by the
+<emphasis>polymorphic</emphasis> type <literal>(forall a. [a] ->
+[a])</literal>.
 </para>
-<para>An instance of <literal>Typeable</literal> can only be derived if the
-data type has seven or fewer type parameters, all of kind <literal>*</literal>.
-The reason for this is that the <literal>Typeable</literal> class is derived using the scheme
-described in
-<ulink url="http://research.microsoft.com/%7Esimonpj/papers/hmap/gmap2.ps">
-Scrap More Boilerplate: Reflection, Zips, and Generalised Casts
-</ulink>.
-(Section 7.4 of the paper describes the multiple <literal>Typeable</literal> classes that
-are used, and only <literal>Typeable1</literal> up to
-<literal>Typeable7</literal> are provided in the library.)
-In other cases, there is nothing to stop the programmer writing a <literal>TypableX</literal>
-class, whose kind suits that of the data type constructor, and
-then writing the data type instance by hand.
+<para>The technical details of this extension are described in the paper
+<ulink url="http://research.microsoft.com/%7Esimonpj/papers/boxy">Boxy types:
+type inference for higher-rank types and impredicativity</ulink>,
+which appeared at ICFP 2006.  
 </para>
 </sect2>
 
-<sect2 id="newtype-deriving">
-<title>Generalised derived instances for newtypes</title>
+<sect2 id="scoped-type-variables">
+<title>Lexically scoped type variables
+</title>
 
 <para>
-When you define an abstract type using <literal>newtype</literal>, you may want
-the new type to inherit some instances from its representation. In
-Haskell 98, you can inherit instances of <literal>Eq</literal>, <literal>Ord</literal>,
-<literal>Enum</literal> and <literal>Bounded</literal> by deriving them, but for any
-other classes you have to write an explicit instance declaration. For
-example, if you define
-
-<programlisting> 
-  newtype Dollars = Dollars Int 
-</programlisting> 
-
-and you want to use arithmetic on <literal>Dollars</literal>, you have to
-explicitly define an instance of <literal>Num</literal>:
-
-<programlisting> 
-  instance Num Dollars where
-    Dollars a + Dollars b = Dollars (a+b)
-    ...
+GHC supports <emphasis>lexically scoped type variables</emphasis>, without
+which some type signatures are simply impossible to write. For example:
+<programlisting>
+f :: forall a. [a] -> [a]
+f xs = ys ++ ys
+     where
+       ys :: [a]
+       ys = reverse xs
 </programlisting>
-All the instance does is apply and remove the <literal>newtype</literal>
-constructor. It is particularly galling that, since the constructor
-doesn't appear at run-time, this instance declaration defines a
-dictionary which is <emphasis>wholly equivalent</emphasis> to the <literal>Int</literal>
-dictionary, only slower!
+The type signature for <literal>f</literal> brings the type variable <literal>a</literal> into scope; it scopes over
+the entire definition of <literal>f</literal>.
+In particular, it is in scope at the type signature for <varname>ys</varname>. 
+In Haskell 98 it is not possible to declare
+a type for <varname>ys</varname>; a major benefit of scoped type variables is that
+it becomes possible to do so.
+</para>
+<para>Lexically-scoped type variables are enabled by
+<option>-fglasgow-exts</option>.
 </para>
+<para>Note: GHC 6.6 contains substantial changes to the way that scoped type
+variables work, compared to earlier releases.  Read this section
+carefully!</para>
 
+<sect3>
+<title>Overview</title>
 
-<sect3> <title> Generalising the deriving clause </title>
+<para>The design follows the following principles
+<itemizedlist>
+<listitem><para>A scoped type variable stands for a type <emphasis>variable</emphasis>, and not for
+a <emphasis>type</emphasis>. (This is a change from GHC's earlier
+design.)</para></listitem>
+<listitem><para>Furthermore, distinct lexical type variables stand for distinct
+type variables.  This means that every programmer-written type signature
+(includin one that contains free scoped type variables) denotes a
+<emphasis>rigid</emphasis> type; that is, the type is fully known to the type
+checker, and no inference is involved.</para></listitem>
+<listitem><para>Lexical type variables may be alpha-renamed freely, without
+changing the program.</para></listitem>
+</itemizedlist>
+</para>
 <para>
-GHC now permits such instances to be derived instead, so one can write 
-<programlisting> 
-  newtype Dollars = Dollars Int deriving (Eq,Show,Num)
-</programlisting> 
-
-and the implementation uses the <emphasis>same</emphasis> <literal>Num</literal> dictionary
-for <literal>Dollars</literal> as for <literal>Int</literal>. Notionally, the compiler
-derives an instance declaration of the form
-
-<programlisting> 
-  instance Num Int => Num Dollars
-</programlisting> 
-
-which just adds or removes the <literal>newtype</literal> constructor according to the type.
+A <emphasis>lexically scoped type variable</emphasis> can be bound by:
+<itemizedlist>
+<listitem><para>A declaration type signature (<xref linkend="decl-type-sigs"/>)</para></listitem>
+<listitem><para>An expression type signature (<xref linkend="exp-type-sigs"/>)</para></listitem>
+<listitem><para>A pattern type signature (<xref linkend="pattern-type-sigs"/>)</para></listitem>
+<listitem><para>Class and instance declarations (<xref linkend="cls-inst-scoped-tyvars"/>)</para></listitem>
+</itemizedlist>
 </para>
 <para>
+In Haskell, a programmer-written type signature is implicitly quantifed over
+its free type variables (<ulink
+url="http://haskell.org/onlinereport/decls.html#sect4.1.2">Section
+4.1.2</ulink> 
+of the Haskel Report).
+Lexically scoped type variables affect this implicit quantification rules
+as follows: any type variable that is in scope is <emphasis>not</emphasis> universally
+quantified. For example, if type variable <literal>a</literal> is in scope,
+then
+<programlisting>
+  (e :: a -> a)     means     (e :: a -> a)
+  (e :: b -> b)     means     (e :: forall b. b->b)
+  (e :: a -> b)     means     (e :: forall b. a->b)
+</programlisting>
+</para>
 
-We can also derive instances of constructor classes in a similar
-way. For example, suppose we have implemented state and failure monad
-transformers, such that
 
-<programlisting> 
-  instance Monad m => Monad (State s m) 
-  instance Monad m => Monad (Failure m)
-</programlisting> 
-In Haskell 98, we can define a parsing monad by 
-<programlisting> 
-  type Parser tok m a = State [tok] (Failure m) a
-</programlisting> 
+</sect3>
 
-which is automatically a monad thanks to the instance declarations
-above. With the extension, we can make the parser type abstract,
-without needing to write an instance of class <literal>Monad</literal>, via
 
-<programlisting> 
-  newtype Parser tok m a = Parser (State [tok] (Failure m) a)
-                         deriving Monad
+<sect3 id="decl-type-sigs">
+<title>Declaration type signatures</title>
+<para>A declaration type signature that has <emphasis>explicit</emphasis>
+quantification (using <literal>forall</literal>) brings into scope the
+explicitly-quantified
+type variables, in the definition of the named function(s).  For example:
+<programlisting>
+  f :: forall a. [a] -> [a]
+  f (x:xs) = xs ++ [ x :: a ]
 </programlisting>
-In this case the derived instance declaration is of the form 
-<programlisting> 
-  instance Monad (State [tok] (Failure m)) => Monad (Parser tok m) 
-</programlisting> 
-
-Notice that, since <literal>Monad</literal> is a constructor class, the
-instance is a <emphasis>partial application</emphasis> of the new type, not the
-entire left hand side. We can imagine that the type declaration is
-``eta-converted'' to generate the context of the instance
-declaration.
+The "<literal>forall a</literal>" brings "<literal>a</literal>" into scope in
+the definition of "<literal>f</literal>".
+</para>
+<para>This only happens if the quantification in <literal>f</literal>'s type
+signature is explicit.  For example:
+<programlisting>
+  g :: [a] -> [a]
+  g (x:xs) = xs ++ [ x :: a ]
+</programlisting>
+This program will be rejected, because "<literal>a</literal>" does not scope
+over the definition of "<literal>f</literal>", so "<literal>x::a</literal>"
+means "<literal>x::forall a. a</literal>" by Haskell's usual implicit
+quantification rules.
 </para>
-<para>
+</sect3>
 
-We can even derive instances of multi-parameter classes, provided the
-newtype is the last class parameter. In this case, a ``partial
-application'' of the class appears in the <literal>deriving</literal>
-clause. For example, given the class
+<sect3 id="exp-type-sigs">
+<title>Expression type signatures</title>
 
-<programlisting> 
-  class StateMonad s m | m -> s where ... 
-  instance Monad m => StateMonad s (State s m) where ... 
-</programlisting> 
-then we can derive an instance of <literal>StateMonad</literal> for <literal>Parser</literal>s by 
-<programlisting> 
-  newtype Parser tok m a = Parser (State [tok] (Failure m) a)
-                         deriving (Monad, StateMonad [tok])
+<para>An expression type signature that has <emphasis>explicit</emphasis>
+quantification (using <literal>forall</literal>) brings into scope the
+explicitly-quantified
+type variables, in the annotated expression.  For example:
+<programlisting>
+  f = runST ( (op >>= \(x :: STRef s Int) -> g x) :: forall s. ST s Bool )
 </programlisting>
+Here, the type signature <literal>forall a. ST s Bool</literal> brings the 
+type variable <literal>s</literal> into scope, in the annotated expression 
+<literal>(op >>= \(x :: STRef s Int) -> g x)</literal>.
+</para>
 
-The derived instance is obtained by completing the application of the
-class to the new type:
+</sect3>
 
-<programlisting> 
-  instance StateMonad [tok] (State [tok] (Failure m)) =>
-           StateMonad [tok] (Parser tok m)
+<sect3 id="pattern-type-sigs">
+<title>Pattern type signatures</title>
+<para>
+A type signature may occur in any pattern; this is a <emphasis>pattern type
+signature</emphasis>.  
+For example:
+<programlisting>
+  -- f and g assume that 'a' is already in scope
+  f = \(x::Int, y::a) -> x
+  g (x::a) = x
+  h ((x,y) :: (Int,Bool)) = (y,x)
 </programlisting>
+In the case where all the type variables in the pattern type sigature are
+already in scope (i.e. bound by the enclosing context), matters are simple: the
+signature simply constrains the type of the pattern in the obvious way.
 </para>
 <para>
+There is only one situation in which you can write a pattern type signature that
+mentions a type variable that is not already in scope, namely in pattern match
+of an existential data constructor.  For example:
+<programlisting>
+  data T = forall a. MkT [a]
 
-As a result of this extension, all derived instances in newtype
- declarations are treated uniformly (and implemented just by reusing
-the dictionary for the representation type), <emphasis>except</emphasis>
-<literal>Show</literal> and <literal>Read</literal>, which really behave differently for
-the newtype and its representation.
+  k :: T -> T
+  k (MkT [t::a]) = MkT t3
+                 where
+                   t3::[a] = [t,t,t]
+</programlisting>
+Here, the pattern type signature <literal>(t::a)</literal> mentions a lexical type
+variable that is not already in scope.  Indeed, it cannot already be in scope,
+because it is bound by the pattern match.  GHC's rule is that in this situation
+(and only then), a pattern type signature can mention a type variable that is
+not already in scope; the effect is to bring it into scope, standing for the
+existentially-bound type variable.
+</para>
+<para>
+If this seems a little odd, we think so too.  But we must have
+<emphasis>some</emphasis> way to bring such type variables into scope, else we
+could not name existentially-bound type variables in subequent type signatures.
+</para>
+<para>
+This is (now) the <emphasis>only</emphasis> situation in which a pattern type 
+signature is allowed to mention a lexical variable that is not already in
+scope.
+For example, both <literal>f</literal> and <literal>g</literal> would be
+illegal if <literal>a</literal> was not already in scope.
 </para>
+
+
 </sect3>
 
-<sect3> <title> A more precise specification </title>
+<!-- ==================== Commented out part about result type signatures 
+
+<sect3 id="result-type-sigs">
+<title>Result type signatures</title>
+
 <para>
-Derived instance declarations are constructed as follows. Consider the
-declaration (after expansion of any type synonyms)
+The result type of a function, lambda, or case expression alternative can be given a signature, thus:
 
-<programlisting> 
-  newtype T v1...vn = T' (t vk+1...vn) deriving (c1...cm) 
-</programlisting> 
+<programlisting>
+  {- f assumes that 'a' is already in scope -}
+  f x y :: [a] = [x,y,x]
 
-where 
- <itemizedlist>
-<listitem><para>
-  The type <literal>t</literal> is an arbitrary type
-</para></listitem>
-<listitem><para>
-  The <literal>vk+1...vn</literal> are type variables which do not occur in 
-  <literal>t</literal>, and
-</para></listitem>
-<listitem><para>
-  The <literal>ci</literal> are partial applications of
-  classes of the form <literal>C t1'...tj'</literal>, where the arity of <literal>C</literal>
-  is exactly <literal>j+1</literal>.  That is, <literal>C</literal> lacks exactly one type argument.
-</para></listitem>
-<listitem><para>
-  None of the <literal>ci</literal> is <literal>Read</literal>, <literal>Show</literal>, 
-               <literal>Typeable</literal>, or <literal>Data</literal>.  These classes
-               should not "look through" the type or its constructor.  You can still
-               derive these classes for a newtype, but it happens in the usual way, not 
-               via this new mechanism.  
-</para></listitem>
-</itemizedlist>
-Then, for each <literal>ci</literal>, the derived instance
-declaration is:
-<programlisting> 
-  instance ci (t vk+1...v) => ci (T v1...vp)
+  g = \ x :: [Int] -> [3,4]
+
+  h :: forall a. [a] -> a
+  h xs = case xs of
+           (y:ys) :: a -> y
 </programlisting>
-where <literal>p</literal> is chosen so that <literal>T v1...vp</literal> is of the 
-right <emphasis>kind</emphasis> for the last parameter of class <literal>Ci</literal>.
+The final <literal>:: [a]</literal> after the patterns of <literal>f</literal> gives the type of 
+the result of the function.  Similarly, the body of the lambda in the RHS of
+<literal>g</literal> is <literal>[Int]</literal>, and the RHS of the case
+alternative in <literal>h</literal> is <literal>a</literal>.
 </para>
+<para> A result type signature never brings new type variables into scope.</para>
 <para>
+There are a couple of syntactic wrinkles.  First, notice that all three
+examples would parse quite differently with parentheses:
+<programlisting>
+  {- f assumes that 'a' is already in scope -}
+  f x (y :: [a]) = [x,y,x]
 
-As an example which does <emphasis>not</emphasis> work, consider 
-<programlisting> 
-  newtype NonMonad m s = NonMonad (State s m s) deriving Monad 
-</programlisting> 
-Here we cannot derive the instance 
-<programlisting> 
-  instance Monad (State s m) => Monad (NonMonad m) 
-</programlisting> 
+  g = \ (x :: [Int]) -> [3,4]
 
-because the type variable <literal>s</literal> occurs in <literal>State s m</literal>,
-and so cannot be "eta-converted" away. It is a good thing that this
-<literal>deriving</literal> clause is rejected, because <literal>NonMonad m</literal> is
-not, in fact, a monad --- for the same reason. Try defining
-<literal>>>=</literal> with the correct type: you won't be able to.
+  h :: forall a. [a] -> a
+  h xs = case xs of
+           ((y:ys) :: a) -> y
+</programlisting>
+Now the signature is on the <emphasis>pattern</emphasis>; and
+<literal>h</literal> would certainly be ill-typed (since the pattern
+<literal>(y:ys)</literal> cannot have the type <literal>a</literal>.
+
+Second, to avoid ambiguity, the type after the &ldquo;<literal>::</literal>&rdquo; in a result
+pattern signature on a lambda or <literal>case</literal> must be atomic (i.e. a single
+token or a parenthesised type of some sort).  To see why,
+consider how one would parse this:
+<programlisting>
+  \ x :: a -> b -> x
+</programlisting>
 </para>
+</sect3>
+
+ -->
+
+<sect3 id="cls-inst-scoped-tyvars">
+<title>Class and instance declarations</title>
 <para>
 
-Notice also that the <emphasis>order</emphasis> of class parameters becomes
-important, since we can only derive instances for the last one. If the
-<literal>StateMonad</literal> class above were instead defined as
+The type variables in the head of a <literal>class</literal> or <literal>instance</literal> declaration
+scope over the methods defined in the <literal>where</literal> part.  For example:
 
-<programlisting> 
-  class StateMonad m s | m -> s where ... 
-</programlisting>
 
-then we would not have been able to derive an instance for the
-<literal>Parser</literal> type above. We hypothesise that multi-parameter
-classes usually have one "main" parameter for which deriving new
-instances is most interesting.
-</para>
-<para>Lastly, all of this applies only for classes other than
-<literal>Read</literal>, <literal>Show</literal>, <literal>Typeable</literal>, 
-and <literal>Data</literal>, for which the built-in derivation applies (section
-4.3.3. of the Haskell Report).
-(For the standard classes <literal>Eq</literal>, <literal>Ord</literal>,
-<literal>Ix</literal>, and <literal>Bounded</literal> it is immaterial whether
-the standard method is used or the one described here.)
+<programlisting>
+  class C a where
+    op :: [a] -> a
+
+    op xs = let ys::[a]
+                ys = reverse xs
+            in
+            head ys
+</programlisting>
 </para>
 </sect3>
 
 </sect2>
 
+
 <sect2 id="typing-binds">
 <title>Generalised typing of mutually recursive bindings</title>
 
@@ -3840,7 +4598,7 @@ and all others are monomorphic until the group is generalised
 <para>Following a suggestion of Mark Jones, in his paper
 <ulink url="http://www.cse.ogi.edu/~mpj/thih/">Typing Haskell in
 Haskell</ulink>,
-GHC implements a more general scheme.  If <option>-fglasgow-exts</option> is
+GHC implements a more general scheme.  If <option>-XRelaxedPolyRec</option> is
 specified:
 <emphasis>the dependency analysis ignores references to variables that have an explicit
 type signature</emphasis>.
@@ -3869,7 +4627,7 @@ Now, the defintion for <literal>f</literal> is typechecked, with this type for
 The same refined dependency analysis also allows the type signatures of 
 mutually-recursive functions to have different contexts, something that is illegal in
 Haskell 98 (Section 4.5.2, last sentence).  With
-<option>-fglasgow-exts</option>
+<option>-XRelaxedPolyRec</option>
 GHC only insists that the type signatures of a <emphasis>refined</emphasis> group have identical
 type signatures; in practice this means that only variables bound by the same
 pattern binding must have the same context.  For example, this is fine:
@@ -3877,207 +4635,78 @@ pattern binding must have the same context.  For example, this is fine:
   f :: Eq a =&gt; a -> Bool
   f x = (x == x) || g True
   
-  g :: Ord a =&gt; a -> Bool
-  g y = (y &lt;= y) || f True
-</programlisting>
-</para>
-</sect2>
-
-</sect1>
-<!-- ==================== End of type system extensions =================  -->
-  
-<!-- ====================== Generalised algebraic data types =======================  -->
-
-<sect1 id="gadt">
-<title>Generalised Algebraic Data Types</title>
-
-<para>Generalised Algebraic Data Types (GADTs) generalise ordinary algebraic data types by allowing you
-to give the type signatures of constructors explicitly.  For example:
-<programlisting>
-  data Term a where
-      Lit    :: Int -> Term Int
-      Succ   :: Term Int -> Term Int
-      IsZero :: Term Int -> Term Bool  
-      If     :: Term Bool -> Term a -> Term a -> Term a
-      Pair   :: Term a -> Term b -> Term (a,b)
-</programlisting>
-Notice that the return type of the constructors is not always <literal>Term a</literal>, as is the
-case with ordinary vanilla data types.  Now we can write a well-typed <literal>eval</literal> function
-for these <literal>Terms</literal>:
-<programlisting>
-  eval :: Term a -> a
-  eval (Lit i)             = i
-  eval (Succ t)     = 1 + eval t
-  eval (IsZero t)   = eval t == 0
-  eval (If b e1 e2) = if eval b then eval e1 else eval e2
-  eval (Pair e1 e2) = (eval e1, eval e2)
-</programlisting>
-These and many other examples are given in papers by Hongwei Xi, and Tim Sheard.
-</para>
-<para> The extensions to GHC are these:
-<itemizedlist>
-<listitem><para>
-  Data type declarations have a 'where' form, as exemplified above.  The type signature of
-each constructor is independent, and is implicitly universally quantified as usual. Unlike a normal
-Haskell data type declaration, the type variable(s) in the "<literal>data Term a where</literal>" header 
-have no scope.  Indeed, one can write a kind signature instead:
-<programlisting>
-  data Term :: * -> * where ...
-</programlisting>
-or even a mixture of the two:
-<programlisting>
-  data Foo a :: (* -> *) -> * where ...
-</programlisting>
-The type variables (if given) may be explicitly kinded, so we could also write the header for <literal>Foo</literal>
-like this:
-<programlisting>
-  data Foo a (b :: * -> *) where ...
-</programlisting>
-</para></listitem>
-
-<listitem><para>
-There are no restrictions on the type of the data constructor, except that the result
-type must begin with the type constructor being defined.  For example, in the <literal>Term</literal> data
-type above, the type of each constructor must end with <literal> ... -> Term ...</literal>.
-</para></listitem>
-
-<listitem><para>
-You can use record syntax on a GADT-style data type declaration:
-
-<programlisting>
-  data Term a where
-      Lit    { val  :: Int }      :: Term Int
-      Succ   { num  :: Term Int } :: Term Int
-      Pred   { num  :: Term Int } :: Term Int
-      IsZero { arg  :: Term Int } :: Term Bool 
-      Pair   { arg1 :: Term a
-             , arg2 :: Term b
-             }                    :: Term (a,b)
-      If     { cnd  :: Term Bool
-             , tru  :: Term a
-             , fls  :: Term a
-             }                    :: Term a
-</programlisting>
-For every constructor that has a field <literal>f</literal>, (a) the type of
-field <literal>f</literal> must be the same; and (b) the
-result type of the constructor must be the same; both modulo alpha conversion.
-Hence, in our example, we cannot merge the <literal>num</literal> and <literal>arg</literal>
-fields above into a 
-single name.  Although their field types are both <literal>Term Int</literal>,
-their selector functions actually have different types:
-
-<programlisting>
-  num :: Term Int -> Term Int
-  arg :: Term Bool -> Term Int
-</programlisting>
-
-At the moment, record updates are not yet possible with GADT, so support is 
-limited to record construction, selection and pattern matching:
-
-<programlisting>
-  someTerm :: Term Bool
-  someTerm = IsZero { arg = Succ { num = Lit { val = 0 } } }
-
-  eval :: Term a -> a
-  eval Lit    { val = i } = i
-  eval Succ   { num = t } = eval t + 1
-  eval Pred   { num = t } = eval t - 1
-  eval IsZero { arg = t } = eval t == 0
-  eval Pair   { arg1 = t1, arg2 = t2 } = (eval t1, eval t2)
-  eval t@If{} = if eval (cnd t) then eval (tru t) else eval (fls t)
-</programlisting>
-
-</para></listitem>
-
-<listitem><para>
-You can use strictness annotations, in the obvious places
-in the constructor type:
-<programlisting>
-  data Term a where
-      Lit    :: !Int -> Term Int
-      If     :: Term Bool -> !(Term a) -> !(Term a) -> Term a
-      Pair   :: Term a -> Term b -> Term (a,b)
-</programlisting>
-</para></listitem>
-
-<listitem><para>
-You can use a <literal>deriving</literal> clause on a GADT-style data type
-declaration, but only if the data type could also have been declared in
-Haskell-98 syntax.   For example, these two declarations are equivalent
-<programlisting>
-  data Maybe1 a where {
-      Nothing1 :: Maybe a ;
-      Just1    :: a -> Maybe a
-    } deriving( Eq, Ord )
-
-  data Maybe2 a = Nothing2 | Just2 a 
-       deriving( Eq, Ord )
-</programlisting>
-This simply allows you to declare a vanilla Haskell-98 data type using the
-<literal>where</literal> form without losing the <literal>deriving</literal> clause.
-</para></listitem>
-
-<listitem><para>
-Pattern matching causes type refinement.  For example, in the right hand side of the equation
-<programlisting>
-  eval :: Term a -> a
-  eval (Lit i) =  ...
-</programlisting>
-the type <literal>a</literal> is refined to <literal>Int</literal>.  (That's the whole point!)
-A precise specification of the type rules is beyond what this user manual aspires to, but there is a paper
-about the ideas: "Wobbly types: practical type inference for generalised algebraic data types", on Simon PJ's home page.</para>
-
-<para> The general principle is this: <emphasis>type refinement is only carried out based on user-supplied type annotations</emphasis>.
-So if no type signature is supplied for <literal>eval</literal>, no type refinement happens, and lots of obscure error messages will
-occur.  However, the refinement is quite general.  For example, if we had:
-<programlisting>
-  eval :: Term a -> a -> a
-  eval (Lit i) j =  i+j
-</programlisting>
-the pattern match causes the type <literal>a</literal> to be refined to <literal>Int</literal> (because of the type
-of the constructor <literal>Lit</literal>, and that refinement also applies to the type of <literal>j</literal>, and
-the result type of the <literal>case</literal> expression.  Hence the addition <literal>i+j</literal> is legal.
-</para>
-</listitem>
-</itemizedlist>
+  g :: Ord a =&gt; a -> Bool
+  g y = (y &lt;= y) || f True
+</programlisting>
 </para>
+</sect2>
 
-<para>Notice that GADTs generalise existential types.  For example, these two declarations are equivalent:
-<programlisting>
-  data T a = forall b. MkT b (b->a)
-  data T' a where { MKT :: b -> (b->a) -> T' a }
-</programlisting>
+<sect2 id="type-families">
+<title>Type families
+</title>
+
+<para>
+GHC supports the definition of type families indexed by types.  They may be
+seen as an extension of Haskell 98's class-based overloading of values to
+types.  When type families are declared in classes, they are also known as
+associated types.
+</para>
+<para>
+There are two forms of type families: data families and type synonym families.
+Currently, only the former are fully implemented, while we are still working
+on the latter.  As a result, the specification of the language extension is
+also still to some degree in flux.  Hence, a more detailed description of
+the language extension and its use is currently available
+from <ulink url="http://haskell.org/haskellwiki/GHC/Indexed_types">the Haskell
+wiki page on type families</ulink>.  The material will be moved to this user's
+guide when it has stabilised.
+</para>
+<para>
+Type families are enabled by the flag <option>-XTypeFamilies</option>.
 </para>
-</sect1>
 
-<!-- ====================== End of Generalised algebraic data types =======================  -->
 
+</sect2>
+
+</sect1>
+<!-- ==================== End of type system extensions =================  -->
+  
 <!-- ====================== TEMPLATE HASKELL =======================  -->
 
 <sect1 id="template-haskell">
 <title>Template Haskell</title>
 
-<para>Template Haskell allows you to do compile-time meta-programming in Haskell.  There is a "home page" for
-Template Haskell at <ulink url="http://www.haskell.org/th/">
-http://www.haskell.org/th/</ulink>, while
-the background to
+<para>Template Haskell allows you to do compile-time meta-programming in
+Haskell.  
+The background to
 the main technical innovations is discussed in "<ulink
 url="http://research.microsoft.com/~simonpj/papers/meta-haskell">
 Template Meta-programming for Haskell</ulink>" (Proc Haskell Workshop 2002).
-The details of the Template Haskell design are still in flux.  Make sure you
-consult the <ulink url="http://www.haskell.org/ghc/docs/latest/html/libraries/index.html">online library reference material</ulink> 
-(search for the type ExpQ).
-[Temporary: many changes to the original design are described in 
-      <ulink url="http://research.microsoft.com/~simonpj/tmp/notes2.ps">"http://research.microsoft.com/~simonpj/tmp/notes2.ps"</ulink>.
-Not all of these changes are in GHC 6.2.]
+</para>
+<para>
+There is a Wiki page about
+Template Haskell at <ulink url="http://haskell.org/haskellwiki/Template_Haskell">
+http://www.haskell.org/haskellwiki/Template_Haskell</ulink>, and that is the best place to look for
+further details.
+You may also 
+consult the <ulink
+url="http://www.haskell.org/ghc/docs/latest/html/libraries/index.html">online
+Haskell library reference material</ulink> 
+(look for module <literal>Language.Haskell.TH</literal>).
+Many changes to the original design are described in 
+      <ulink url="http://research.microsoft.com/~simonpj/papers/meta-haskell/notes2.ps">
+Notes on Template Haskell version 2</ulink>.
+Not all of these changes are in GHC, however.
 </para>
 
-<para> The first example from that paper is set out below as a worked example to help get you started. 
+<para> The first example from that paper is set out below (<xref linkend="th-example"/>) 
+as a worked example to help get you started. 
 </para>
 
 <para>
-The documentation here describes the realisation in GHC.  (It's rather sketchy just now;
-Tim Sheard is going to expand it.)
+The documentation here describes the realisation of Template Haskell in GHC.  It is not detailed enough to 
+understand Template Haskell; see the <ulink url="http://haskell.org/haskellwiki/Template_Haskell">
+Wiki page</ulink>.
 </para>
 
     <sect2>
@@ -4085,9 +4714,10 @@ Tim Sheard is going to expand it.)
 
       <para> Template Haskell has the following new syntactic
       constructions.  You need to use the flag
-      <option>-fth</option><indexterm><primary><option>-fth</option></primary>
+      <option>-XTemplateHaskell</option>
+       <indexterm><primary><option>-XTemplateHaskell</option></primary>
       </indexterm>to switch these syntactic extensions on
-      (<option>-fth</option> is no longer implied by
+      (<option>-XTemplateHaskell</option> is no longer implied by
       <option>-fglasgow-exts</option>).</para>
 
        <itemizedlist>
@@ -4102,41 +4732,47 @@ Tim Sheard is going to expand it.)
                  <itemizedlist>
                    <listitem><para> an expression; the spliced expression must
                    have type <literal>Q Exp</literal></para></listitem>
-                   <listitem><para> a list of top-level declarations; ; the spliced expression must have type <literal>Q [Dec]</literal></para></listitem>
-                   <listitem><para> [Planned, but not implemented yet.] a
-                   type; the spliced expression must have type <literal>Q Typ</literal>.</para></listitem>
+                   <listitem><para> a list of top-level declarations; the spliced expression must have type <literal>Q [Dec]</literal></para></listitem>
                    </itemizedlist>
-          (Note that the syntax for a declaration splice uses "<literal>$</literal>" not "<literal>splice</literal>" as in
-       the paper. Also the type of the enclosed expression must be  <literal>Q [Dec]</literal>, not  <literal>[Q Dec]</literal>
-       as in the paper.)
-               </para></listitem>
+               </para>
+           Inside a splice you can can only call functions defined in imported modules,
+       not functions defined elsewhere in the same module.</listitem>
 
 
              <listitem><para>
                  A expression quotation is written in Oxford brackets, thus:
                  <itemizedlist>
                    <listitem><para> <literal>[| ... |]</literal>, where the "..." is an expression; 
-                             the quotation has type <literal>Expr</literal>.</para></listitem>
+                             the quotation has type <literal>Q Exp</literal>.</para></listitem>
                    <listitem><para> <literal>[d| ... |]</literal>, where the "..." is a list of top-level declarations;
                              the quotation has type <literal>Q [Dec]</literal>.</para></listitem>
-                   <listitem><para>  [Planned, but not implemented yet.]  <literal>[t| ... |]</literal>, where the "..." is a type; 
-                             the quotation has type <literal>Type</literal>.</para></listitem>
+                   <listitem><para> <literal>[t| ... |]</literal>, where the "..." is a type;
+                             the quotation has type <literal>Q Typ</literal>.</para></listitem>
                  </itemizedlist></para></listitem>
 
              <listitem><para>
-                 Reification is written thus:
+                 A name can be quoted with either one or two prefix single quotes:
                  <itemizedlist>
-                   <listitem><para> <literal>reifyDecl T</literal>, where <literal>T</literal> is a type constructor; this expression
-                     has type <literal>Dec</literal>. </para></listitem>
-                   <listitem><para> <literal>reifyDecl C</literal>, where <literal>C</literal> is a class; has type <literal>Dec</literal>.</para></listitem>
-                   <listitem><para> <literal>reifyType f</literal>, where <literal>f</literal> is an identifier; has type <literal>Typ</literal>.</para></listitem>
-                   <listitem><para> Still to come: fixities </para></listitem>
-                   
-                 </itemizedlist></para>
+                   <listitem><para> <literal>'f</literal> has type <literal>Name</literal>, and names the function <literal>f</literal>.
+                 Similarly <literal>'C</literal> has type <literal>Name</literal> and names the data constructor <literal>C</literal>.
+                 In general <literal>'</literal><replaceable>thing</replaceable> interprets <replaceable>thing</replaceable> in an expression context.
+                    </para></listitem> 
+                   <listitem><para> <literal>''T</literal> has type <literal>Name</literal>, and names the type constructor  <literal>T</literal>.
+                 That is, <literal>''</literal><replaceable>thing</replaceable> interprets <replaceable>thing</replaceable> in a type context.
+                    </para></listitem> 
+                 </itemizedlist>
+                 These <literal>Names</literal> can be used to construct Template Haskell expressions, patterns, delarations etc.  They
+                 may also be given as an argument to the <literal>reify</literal> function.
+                </para>
                </listitem>
 
                  
        </itemizedlist>
+(Compared to the original paper, there are many differnces of detail.
+The syntax for a declaration splice uses "<literal>$</literal>" not "<literal>splice</literal>".
+The type of the enclosed expression must be  <literal>Q [Dec]</literal>, not  <literal>[Q Dec]</literal>.
+Type splices are not implemented, and neither are pattern splices or quotations.
+
 </sect2>
 
 <sect2>  <title> Using Template Haskell </title>
@@ -4153,6 +4789,14 @@ Tim Sheard is going to expand it.)
            (It would make sense to do so, but it's hard to implement.)
    </para></listitem>
 
+   <listitem><para>
+   Furthermore, you can only run a function at compile time if it is imported
+   from another module <emphasis>that is not part of a mutually-recursive group of modules
+   that includes the module currently being compiled</emphasis>.  For example, when compiling module A,
+   you can only run Template Haskell functions imported from B if B does not import A (directly or indirectly).
+   The reason should be clear: to run B we must compile and run A, but we are currently type-checking A.
+   </para></listitem>
+
     <listitem><para>
            The flag <literal>-ddump-splices</literal> shows the expansion of all top-level splices as they happen.
    </para></listitem>
@@ -4171,7 +4815,7 @@ Tim Sheard is going to expand it.)
 </para>
 </sect2>
  
-<sect2>  <title> A Template Haskell Worked Example </title>
+<sect2 id="th-example">  <title> A Template Haskell Worked Example </title>
 <para>To help you get over the confidence barrier, try out this skeletal worked example.
   First cut and paste the two modules below into "Main.hs" and "Printf.hs":</para>
 
@@ -4211,21 +4855,21 @@ parse s   = [ L s ]
 -- Generate Haskell source code from a parsed representation
 -- of the format string.  This code will be spliced into
 -- the module which calls "pr", at compile time.
-gen :: [Format] -> ExpQ
+gen :: [Format] -> Q Exp
 gen [D]   = [| \n -> show n |]
 gen [S]   = [| \s -> s |]
 gen [L s] = stringE s
 
 -- Here we generate the Haskell code for the splice
 -- from an input format string.
-pr :: String -> ExpQ
-pr s      = gen (parse s)
+pr :: String -> Q Exp
+pr s = gen (parse s)
 </programlisting>
 
 <para>Now run the compiler (here we are a Cygwin prompt on Windows):
 </para>
 <programlisting>
-$ ghc --make -fth main.hs -o main.exe
+$ ghc --make -XTemplateHaskell main.hs -o main.exe
 </programlisting>
 
 <para>Run "main.exe" and here is your output:</para>
@@ -4236,7 +4880,46 @@ Hello
 </programlisting>
 
 </sect2>
+
+<sect2>
+<title>Using Template Haskell with Profiling</title>
+<indexterm><primary>profiling</primary><secondary>with Template Haskell</secondary></indexterm>
  
+<para>Template Haskell relies on GHC's built-in bytecode compiler and
+interpreter to run the splice expressions.  The bytecode interpreter
+runs the compiled expression on top of the same runtime on which GHC
+itself is running; this means that the compiled code referred to by
+the interpreted expression must be compatible with this runtime, and
+in particular this means that object code that is compiled for
+profiling <emphasis>cannot</emphasis> be loaded and used by a splice
+expression, because profiled object code is only compatible with the
+profiling version of the runtime.</para>
+
+<para>This causes difficulties if you have a multi-module program
+containing Template Haskell code and you need to compile it for
+profiling, because GHC cannot load the profiled object code and use it
+when executing the splices.  Fortunately GHC provides a workaround.
+The basic idea is to compile the program twice:</para>
+
+<orderedlist>
+<listitem>
+  <para>Compile the program or library first the normal way, without
+  <option>-prof</option><indexterm><primary><option>-prof</option></primary></indexterm>.</para>
+</listitem>
+<listitem>
+  <para>Then compile it again with <option>-prof</option>, and
+  additionally use <option>-osuf
+  p_o</option><indexterm><primary><option>-osuf</option></primary></indexterm>
+  to name the object files differentliy (you can choose any suffix
+  that isn't the normal object suffix here).  GHC will automatically
+  load the object files built in the first step when executing splice
+  expressions.  If you omit the <option>-osuf</option> flag when
+  building with <option>-prof</option> and Template Haskell is used,
+  GHC will emit an error message. </para>
+</listitem>
+</orderedlist>
+</sect2>
+
 </sect1>
 
 <!-- ===================== Arrow notation ===================  -->
@@ -4275,7 +4958,7 @@ Palgrave, 2003.
 </itemizedlist>
 and the arrows web page at
 <ulink url="http://www.haskell.org/arrows/"><literal>http://www.haskell.org/arrows/</literal></ulink>.
-With the <option>-farrows</option> flag, GHC supports the arrow
+With the <option>-XArrows</option> flag, GHC supports the arrow
 notation described in the second of these papers.
 What follows is a brief introduction to the notation;
 it won't make much sense unless you've read Hughes's paper.
@@ -4731,9 +5414,153 @@ Because the preprocessor targets Haskell (rather than Core),
 
 </sect1>
 
+<!-- ==================== BANG PATTERNS =================  -->
+
+<sect1 id="bang-patterns">
+<title>Bang patterns
+<indexterm><primary>Bang patterns</primary></indexterm>
+</title>
+<para>GHC supports an extension of pattern matching called <emphasis>bang
+patterns</emphasis>.   Bang patterns are under consideration for Haskell Prime.
+The <ulink
+url="http://hackage.haskell.org/trac/haskell-prime/wiki/BangPatterns">Haskell
+prime feature description</ulink> contains more discussion and examples
+than the material below.
+</para>
+<para>
+Bang patterns are enabled by the flag <option>-XBangPatterns</option>.
+</para>
+
+<sect2 id="bang-patterns-informal">
+<title>Informal description of bang patterns
+</title>
+<para>
+The main idea is to add a single new production to the syntax of patterns:
+<programlisting>
+  pat ::= !pat
+</programlisting>
+Matching an expression <literal>e</literal> against a pattern <literal>!p</literal> is done by first
+evaluating <literal>e</literal> (to WHNF) and then matching the result against <literal>p</literal>.
+Example:
+<programlisting>
+f1 !x = True
+</programlisting>
+This definition makes <literal>f1</literal> is strict in <literal>x</literal>,
+whereas without the bang it would be lazy.
+Bang patterns can be nested of course:
+<programlisting>
+f2 (!x, y) = [x,y]
+</programlisting>
+Here, <literal>f2</literal> is strict in <literal>x</literal> but not in
+<literal>y</literal>.  
+A bang only really has an effect if it precedes a variable or wild-card pattern:
+<programlisting>
+f3 !(x,y) = [x,y]
+f4 (x,y)  = [x,y]
+</programlisting>
+Here, <literal>f3</literal> and <literal>f4</literal> are identical; putting a bang before a pattern that
+forces evaluation anyway does nothing.
+</para><para>
+Bang patterns work in <literal>case</literal> expressions too, of course:
+<programlisting>
+g5 x = let y = f x in body
+g6 x = case f x of { y -&gt; body }
+g7 x = case f x of { !y -&gt; body }
+</programlisting>
+The functions <literal>g5</literal> and <literal>g6</literal> mean exactly the same thing.  
+But <literal>g7</literal> evalutes <literal>(f x)</literal>, binds <literal>y</literal> to the
+result, and then evaluates <literal>body</literal>.
+</para><para>
+Bang patterns work in <literal>let</literal> and <literal>where</literal>
+definitions too. For example:
+<programlisting>
+let ![x,y] = e in b
+</programlisting>
+is a strict pattern: operationally, it evaluates <literal>e</literal>, matches
+it against the pattern <literal>[x,y]</literal>, and then evaluates <literal>b</literal>
+The "<literal>!</literal>" should not be regarded as part of the pattern; after all,
+in a function argument <literal>![x,y]</literal> means the 
+same as <literal>[x,y]</literal>.  Rather, the "<literal>!</literal>" 
+is part of the syntax of <literal>let</literal> bindings.
+</para>
+</sect2>
+
+
+<sect2 id="bang-patterns-sem">
+<title>Syntax and semantics
+</title>
+<para>
+
+We add a single new production to the syntax of patterns:
+<programlisting>
+  pat ::= !pat
+</programlisting>
+There is one problem with syntactic ambiguity.  Consider:
+<programlisting>
+f !x = 3
+</programlisting>
+Is this a definition of the infix function "<literal>(!)</literal>",
+or of the "<literal>f</literal>" with a bang pattern? GHC resolves this
+ambiguity in favour of the latter.  If you want to define
+<literal>(!)</literal> with bang-patterns enabled, you have to do so using
+prefix notation:
+<programlisting>
+(!) f x = 3
+</programlisting>
+The semantics of Haskell pattern matching is described in <ulink
+url="http://haskell.org/onlinereport/exps.html#sect3.17.2">
+Section 3.17.2</ulink> of the Haskell Report.  To this description add 
+one extra item 10, saying:
+<itemizedlist><listitem><para>Matching
+the pattern <literal>!pat</literal> against a value <literal>v</literal> behaves as follows:
+<itemizedlist><listitem><para>if <literal>v</literal> is bottom, the match diverges</para></listitem>
+               <listitem><para>otherwise, <literal>pat</literal> is matched against
+               <literal>v</literal></para></listitem>
+</itemizedlist>
+</para></listitem></itemizedlist>
+Similarly, in Figure 4 of  <ulink url="http://haskell.org/onlinereport/exps.html#sect3.17.3">
+Section 3.17.3</ulink>, add a new case (t):
+<programlisting>
+case v of { !pat -> e; _ -> e' }
+   = v `seq` case v of { pat -> e; _ -> e' }
+</programlisting>
+</para><para>
+That leaves let expressions, whose translation is given in 
+<ulink url="http://haskell.org/onlinereport/exps.html#sect3.12">Section
+3.12</ulink>
+of the Haskell Report.
+In the translation box, first apply 
+the following transformation:  for each pattern <literal>pi</literal> that is of 
+form <literal>!qi = ei</literal>, transform it to <literal>(xi,!qi) = ((),ei)</literal>, and and replace <literal>e0</literal> 
+by <literal>(xi `seq` e0)</literal>.  Then, when none of the left-hand-side patterns
+have a bang at the top, apply the rules in the existing box.
+</para>
+<para>The effect of the let rule is to force complete matching of the pattern
+<literal>qi</literal> before evaluation of the body is begun.  The bang is
+retained in the translated form in case <literal>qi</literal> is a variable,
+thus:
+<programlisting>
+  let !y = f x in b
+</programlisting>
+
+</para>
+<para>
+The let-binding can be recursive.  However, it is much more common for
+the let-binding to be non-recursive, in which case the following law holds:
+<literal>(let !p = rhs in body)</literal>
+     is equivalent to
+<literal>(case rhs of !p -> body)</literal>
+</para>
+<para>
+A pattern with a bang at the outermost level is not allowed at the top level of
+a module.
+</para>
+</sect2>
+</sect1>
+
 <!-- ==================== ASSERTIONS =================  -->
 
-<sect1 id="sec-assertions">
+<sect1 id="assertions">
 <title>Assertions
 <indexterm><primary>Assertions</primary></indexterm>
 </title>
@@ -4843,6 +5670,87 @@ Assertion failures can be caught, see the documentation for the
     unrecognised <replaceable>word</replaceable> is (silently)
     ignored.</para>
 
+    <para>Certain pragmas are <emphasis>file-header pragmas</emphasis>.  A file-header
+      pragma must precede the <literal>module</literal> keyword in the file.  
+      There can be as many file-header pragmas as you please, and they can be
+      preceded or followed by comments.</para>
+
+    <sect2 id="language-pragma">
+      <title>LANGUAGE pragma</title>
+
+      <indexterm><primary>LANGUAGE</primary><secondary>pragma</secondary></indexterm>
+      <indexterm><primary>pragma</primary><secondary>LANGUAGE</secondary></indexterm>
+
+      <para>The <literal>LANGUAGE</literal> pragma allows language extensions to be enabled 
+       in a portable way.
+       It is the intention that all Haskell compilers support the
+       <literal>LANGUAGE</literal> pragma with the same syntax, although not
+       all extensions are supported by all compilers, of
+       course.  The <literal>LANGUAGE</literal> pragma should be used instead
+       of <literal>OPTIONS_GHC</literal>, if possible.</para>
+
+      <para>For example, to enable the FFI and preprocessing with CPP:</para>
+
+<programlisting>{-# LANGUAGE ForeignFunctionInterface, CPP #-}</programlisting>
+
+        <para><literal>LANGUAGE</literal> is a file-header pragma (see <xref linkend="pragmas"/>).</para>
+
+      <para>Every language extension can also be turned into a command-line flag
+       by prefixing it with "<literal>-X</literal>"; for example <option>-XForeignFunctionInterface</option>.
+       (Similarly, all "<literal>-X</literal>" flags can be written as <literal>LANGUAGE</literal> pragmas.
+      </para>
+
+      <para>A list of all supported language extensions can be obtained by invoking
+       <literal>ghc --supported-languages</literal> (see <xref linkend="modes"/>).</para>
+
+      <para>Any extension from the <literal>Extension</literal> type defined in
+       <ulink
+         url="../libraries/Cabal/Language-Haskell-Extension.html"><literal>Language.Haskell.Extension</literal></ulink>
+       may be used.  GHC will report an error if any of the requested extensions are not supported.</para>
+    </sect2>
+
+
+    <sect2 id="options-pragma">
+      <title>OPTIONS_GHC pragma</title>
+      <indexterm><primary>OPTIONS_GHC</primary>
+      </indexterm>
+      <indexterm><primary>pragma</primary><secondary>OPTIONS_GHC</secondary>
+      </indexterm>
+
+      <para>The <literal>OPTIONS_GHC</literal> pragma is used to specify
+      additional options that are given to the compiler when compiling
+      this source file.  See <xref linkend="source-file-options"/> for
+      details.</para>
+
+      <para>Previous versions of GHC accepted <literal>OPTIONS</literal> rather
+       than <literal>OPTIONS_GHC</literal>, but that is now deprecated.</para>
+    </sect2>
+
+        <para><literal>OPTIONS_GHC</literal> is a file-header pragma (see <xref linkend="pragmas"/>).</para>
+
+    <sect2 id="include-pragma">
+      <title>INCLUDE pragma</title>
+
+      <para>The <literal>INCLUDE</literal> pragma is for specifying the names
+       of C header files that should be <literal>#include</literal>'d into
+       the C source code generated by the compiler for the current module (if
+       compiling via C).  For example:</para>
+
+<programlisting>
+{-# INCLUDE "foo.h" #-}
+{-# INCLUDE &lt;stdio.h&gt; #-}</programlisting>
+
+        <para><literal>INCLUDE</literal> is a file-header pragma (see <xref linkend="pragmas"/>).</para>
+
+      <para>An <literal>INCLUDE</literal> pragma is  the preferred alternative
+       to the <option>-#include</option> option (<xref
+         linkend="options-C-compiler" />), because the
+       <literal>INCLUDE</literal> pragma is understood by other
+       compilers.  Yet another alternative is to add the include file to each
+       <literal>foreign import</literal> declaration in your code, but we
+       don't recommend using this approach with GHC.</para>
+    </sect2>
+
     <sect2 id="deprecated-pragma">
       <title>DEPRECATED pragma</title>
       <indexterm><primary>DEPRECATED</primary>
@@ -4895,31 +5803,6 @@ Assertion failures can be caught, see the documentation for the
       <option>-fno-warn-deprecations</option>.</para>
     </sect2>
 
-    <sect2 id="include-pragma">
-      <title>INCLUDE pragma</title>
-
-      <para>The <literal>INCLUDE</literal> pragma is for specifying the names
-       of C header files that should be <literal>#include</literal>'d into
-       the C source code generated by the compiler for the current module (if
-       compiling via C).  For example:</para>
-
-<programlisting>
-{-# INCLUDE "foo.h" #-}
-{-# INCLUDE &lt;stdio.h&gt; #-}</programlisting>
-
-      <para>The <literal>INCLUDE</literal> pragma(s) must appear at the top of
-       your source file with any <literal>OPTIONS_GHC</literal>
-       pragma(s).</para>
-
-      <para>An <literal>INCLUDE</literal> pragma is  the preferred alternative
-       to the <option>-#include</option> option (<xref
-         linkend="options-C-compiler" />), because the
-       <literal>INCLUDE</literal> pragma is understood by other
-       compilers.  Yet another alternative is to add the include file to each
-       <literal>foreign import</literal> declaration in your code, but we
-       don't recommend using this approach with GHC.</para>
-    </sect2>
-
     <sect2 id="inline-noinline-pragma">
       <title>INLINE and NOINLINE pragmas</title>
 
@@ -5010,90 +5893,62 @@ key_function :: Int -> String -> (Bool, Double)
         If you use <option>-dverbose-core2core</option> you'll see the
         sequence of phase numbers for successive runs of the
         simplifier.  In an INLINE pragma you can optionally specify a
-        phase number, thus:</para>
-
+        phase number, thus:
        <itemizedlist>
          <listitem>
-           <para>You can say "inline <literal>f</literal> in Phase 2
-            and all subsequent phases":
-<programlisting>
-  {-# INLINE [2] f #-}
-</programlisting>
-            </para>
-         </listitem>
-
+           <para>"<literal>INLINE[k] f</literal>" means: do not inline
+           <literal>f</literal>
+             until phase <literal>k</literal>, but from phase
+             <literal>k</literal> onwards be very keen to inline it.
+            </para></listitem>
          <listitem>
-           <para>You can say "inline <literal>g</literal> in all
-            phases up to, but not including, Phase 3":
-<programlisting>
-  {-# INLINE [~3] g #-}
-</programlisting>
-            </para>
-         </listitem>
-
+           <para>"<literal>INLINE[~k] f</literal>" means: be very keen to inline
+           <literal>f</literal>
+             until phase <literal>k</literal>, but from phase
+             <literal>k</literal> onwards do not inline it.
+            </para></listitem>
          <listitem>
-           <para>If you omit the phase indicator, you mean "inline in
-            all phases".</para>
-         </listitem>
+           <para>"<literal>NOINLINE[k] f</literal>" means: do not inline
+           <literal>f</literal>
+             until phase <literal>k</literal>, but from phase
+             <literal>k</literal> onwards be willing to inline it (as if
+             there was no pragma).
+            </para></listitem>
+           <listitem>
+           <para>"<literal>INLINE[~k] f</literal>" means: be willing to inline
+           <literal>f</literal>
+             until phase <literal>k</literal>, but from phase
+             <literal>k</literal> onwards do not inline it.
+            </para></listitem>
        </itemizedlist>
-
-       <para>You can use a phase number on a NOINLINE pragma too:</para>
-
-       <itemizedlist>
-         <listitem>
-           <para>You can say "do not inline <literal>f</literal>
-            until Phase 2; in Phase 2 and subsequently behave as if
-            there was no pragma at all":
+The same information is summarised here:
 <programlisting>
-  {-# NOINLINE [2] f #-}
-</programlisting>
-            </para>
-         </listitem>
+                           -- Before phase 2     Phase 2 and later
+  {-# INLINE   [2]  f #-}  --      No                 Yes
+  {-# INLINE   [~2] f #-}  --      Yes                No
+  {-# NOINLINE [2]  f #-}  --      No                 Maybe
+  {-# NOINLINE [~2] f #-}  --      Maybe              No
 
-         <listitem>
-           <para>You can say "do not inline <literal>g</literal> in
-            Phase 3 or any subsequent phase; before that, behave as if
-            there was no pragma":
-<programlisting>
-  {-# NOINLINE [~3] g #-}
+  {-# INLINE   f #-}       --      Yes                Yes
+  {-# NOINLINE f #-}       --      No                 No
 </programlisting>
-            </para>
-         </listitem>
-
-         <listitem>
-           <para>If you omit the phase indicator, you mean "never
-            inline this function".</para>
-         </listitem>
-       </itemizedlist>
-
-       <para>The same phase-numbering control is available for RULES
+By "Maybe" we mean that the usual heuristic inlining rules apply (if the
+function body is small, or it is applied to interesting-looking arguments etc).
+Another way to understand the semantics is this:
+<itemizedlist>
+<listitem><para>For both INLINE and NOINLINE, the phase number says
+when inlining is allowed at all.</para></listitem>
+<listitem><para>The INLINE pragma has the additional effect of making the
+function body look small, so that when inlining is allowed it is very likely to
+happen.
+</para></listitem>
+</itemizedlist>
+</para>
+<para>The same phase-numbering control is available for RULES
        (<xref linkend="rewrite-rules"/>).</para>
       </sect3>
     </sect2>
 
-    <sect2 id="language-pragma">
-      <title>LANGUAGE pragma</title>
-
-      <indexterm><primary>LANGUAGE</primary><secondary>pragma</secondary></indexterm>
-      <indexterm><primary>pragma</primary><secondary>LANGUAGE</secondary></indexterm>
-
-      <para>This allows language extensions to be enabled in a portable way.
-       It is the intention that all Haskell compilers support the
-       <literal>LANGUAGE</literal> pragma with the same syntax, although not
-       all extensions are supported by all compilers, of
-       course.  The <literal>LANGUAGE</literal> pragma should be used instead
-       of <literal>OPTIONS_GHC</literal>, if possible.</para>
-
-      <para>For example, to enable the FFI and preprocessing with CPP:</para>
-
-<programlisting>{-# LANGUAGE ForeignFunctionInterface, CPP #-}</programlisting>
-
-      <para>Any extension from the <literal>Extension</literal> type defined in
-       <ulink
-         url="../libraries/Cabal/Language-Haskell-Extension.html"><literal>Language.Haskell.Extension</literal></ulink> may be used.  GHC will report an error if any of the requested extensions are not supported.</para>
-    </sect2>
-
-
     <sect2 id="line-pragma">
       <title>LINE pragma</title>
 
@@ -5113,22 +5968,6 @@ key_function :: Int -> String -> (Bool, Double)
       pragma.</para>
     </sect2>
 
-    <sect2 id="options-pragma">
-      <title>OPTIONS_GHC pragma</title>
-      <indexterm><primary>OPTIONS_GHC</primary>
-      </indexterm>
-      <indexterm><primary>pragma</primary><secondary>OPTIONS_GHC</secondary>
-      </indexterm>
-
-      <para>The <literal>OPTIONS_GHC</literal> pragma is used to specify
-      additional options that are given to the compiler when compiling
-      this source file.  See <xref linkend="source-file-options"/> for
-      details.</para>
-
-      <para>Previous versions of GHC accepted <literal>OPTIONS</literal> rather
-       than <literal>OPTIONS_GHC</literal>, but that is now deprecated.</para>
-    </sect2>
-
     <sect2 id="rules">
       <title>RULES pragma</title>
 
@@ -5344,7 +6183,9 @@ The programmer can specify rewrite rules as part of the source program
 (in a pragma).  GHC applies these rewrite rules wherever it can, provided (a) 
 the <option>-O</option> flag (<xref linkend="options-optimise"/>) is on, 
 and (b) the <option>-frules-off</option> flag
-(<xref linkend="options-f"/>) is not specified.
+(<xref linkend="options-f"/>) is not specified, and (c) the
+<option>-fglasgow-exts</option> (<xref linkend="options-language"/>)
+flag is active.
 </para>
 
 <para>
@@ -5705,12 +6546,6 @@ The following are good consumers:
 <listitem>
 
 <para>
- <function>length</function>
-</para>
-</listitem>
-<listitem>
-
-<para>
  <function>++</function> (on its first argument)
 </para>
 </listitem>
@@ -5978,7 +6813,7 @@ r)
                    GHCziBase.ZMZN GHCziBase.Char -> GHCziBase.ZMZN GHCziBase.Cha
 r) ->
               tpl2})
-        (%note "foo"
+        (%note "bar"
          eta);
 </programlisting>
 
@@ -5994,12 +6829,18 @@ r) ->
 
 </sect1>
 
+<sect1 id="special-ids">
+<title>Special built-in functions</title>
+<para>GHC has a few built-in funcions with special behaviour.  These
+are now described in the module <ulink
+url="../libraries/base/GHC-Prim.html"><literal>GHC.Prim</literal></ulink>
+in the library documentation.</para>
+</sect1>
+
+
 <sect1 id="generic-classes">
 <title>Generic classes</title>
 
-    <para>(Note: support for generic classes is currently broken in
-    GHC 5.02).</para>
-
 <para>
 The ideas behind this extension are described in detail in "Derivable type classes",
 Ralf Hinze and Simon Peyton Jones, Haskell Workshop, Montreal Sept 2000, pp94-105.
@@ -6050,7 +6891,7 @@ where clause and over-ride whichever methods you please.
       <itemizedlist>
        <listitem>
          <para>Use the flags <option>-fglasgow-exts</option> (to enable the extra syntax), 
-                <option>-fgenerics</option> (to generate extra per-data-type code),
+                <option>-XGenerics</option> (to generate extra per-data-type code),
                 and <option>-package lang</option> (to make the <literal>Generics</literal> library
                 available.  </para>
        </listitem>
@@ -6250,6 +7091,51 @@ Just to finish with, here's another example I rather like:
 </sect2>
 </sect1>
 
+<sect1 id="monomorphism">
+<title>Control over monomorphism</title>
+
+<para>GHC supports two flags that control the way in which generalisation is
+carried out at let and where bindings.
+</para>
+
+<sect2>
+<title>Switching off the dreaded Monomorphism Restriction</title>
+          <indexterm><primary><option>-XNoMonomorphismRestriction</option></primary></indexterm>
+
+<para>Haskell's monomorphism restriction (see 
+<ulink url="http://haskell.org/onlinereport/decls.html#sect4.5.5">Section
+4.5.5</ulink>
+of the Haskell Report)
+can be completely switched off by
+<option>-XNoMonomorphismRestriction</option>.
+</para>
+</sect2>
+
+<sect2>
+<title>Monomorphic pattern bindings</title>
+          <indexterm><primary><option>-XNoMonoPatBinds</option></primary></indexterm>
+          <indexterm><primary><option>-XMonoPatBinds</option></primary></indexterm>
+
+         <para> As an experimental change, we are exploring the possibility of
+         making pattern bindings monomorphic; that is, not generalised at all.  
+           A pattern binding is a binding whose LHS has no function arguments,
+           and is not a simple variable.  For example:
+<programlisting>
+  f x = x                    -- Not a pattern binding
+  f = \x -> x                -- Not a pattern binding
+  f :: Int -> Int = \x -> x  -- Not a pattern binding
+
+  (g,h) = e                  -- A pattern binding
+  (f) = e                    -- A pattern binding
+  [x] = e                    -- A pattern binding
+</programlisting>
+Experimentally, GHC now makes pattern bindings monomorphic <emphasis>by
+default</emphasis>.  Use <option>-XMonoPatBinds</option> to recover the
+standard behaviour.
+</para>
+</sect2>
+</sect1>
+
 
 
 <!-- Emacs stuff: