[project @ 2003-12-30 16:29:17 by simonpj]
[ghc-hetmet.git] / ghc / compiler / typecheck / Inst.lhs
index 63d0433..0c1bff0 100644 (file)
 \section[Inst]{The @Inst@ type: dictionaries or method instances}
 
 \begin{code}
-module Inst (
-       LIE, emptyLIE, unitLIE, plusLIE, consLIE, zonkLIE,
-       plusLIEs, mkLIE, isEmptyLIE,
+module Inst ( 
+       showLIE,
 
-       Inst, OverloadedLit(..),
-       pprInst, pprInsts, pprInstsInFull, tidyInst, tidyInsts,
+       Inst, 
+       pprInst, pprInsts, pprInstsInFull, pprDFuns,
+       tidyInsts, tidyMoreInsts,
 
-        InstanceMapper,
+       newDictsFromOld, newDicts, cloneDict, 
+       newOverloadedLit, newIPDict, 
+       newMethod, newMethodFromName, newMethodWithGivenTy, 
+       tcInstClassOp, tcInstCall, tcInstDataCon, 
+       tcSyntaxName, tcStdSyntaxName,
 
-       newDictFromOld, newDicts, newDictsAtLoc, 
-       newMethod, newMethodWithGivenTy, newOverloadedLit,
+       tyVarsOfInst, tyVarsOfInsts, tyVarsOfLIE, 
+       ipNamesOfInst, ipNamesOfInsts, fdPredsOfInst, fdPredsOfInsts,
+       instLoc, getDictClassTys, dictPred,
 
-       tyVarsOfInst, instLoc, getDictClassTys,
+       lookupInst, LookupInstResult(..),
+       tcExtendLocalInstEnv, tcGetInstEnvs,
 
-       lookupInst, lookupSimpleInst, LookupInstResult(..),
+       isDict, isClassDict, isMethod, 
+       isLinearInst, linearInstType, isIPDict, isInheritableInst,
+       isTyVarDict, isStdClassTyVarDict, isMethodFor, 
+       instBindingRequired,
 
-       isDict, isTyVarDict, isStdClassTyVarDict, isMethodFor,
-       instBindingRequired, instCanBeGeneralised,
+       zonkInst, zonkInsts,
+       instToId, instName,
 
-       zonkInst, instToId, instToIdBndr,
-
-       InstOrigin(..), pprOrigin
+       InstOrigin(..), InstLoc(..), pprInstLoc
     ) where
 
 #include "HsVersions.h"
 
-import HsSyn   ( HsLit(..), HsExpr(..) )
-import RnHsSyn ( RenamedArithSeqInfo, RenamedHsExpr, RenamedPat )
-import TcHsSyn ( TcExpr, TcId, 
-                 mkHsTyApp, mkHsDictApp, zonkId
-               )
-import TcMonad
-import TcEnv   ( TcIdSet, tcLookupValueByKey, tcLookupTyConByKey )
-import TcType  ( TcThetaType,
-                 TcType, TcTauType, TcTyVarSet,
-                 zonkTcType, zonkTcTypes, 
-                 zonkTcThetaType
-               )
-import Bag
-import Class   ( classInstEnv,
-                 Class, ClassInstEnv 
+import {-# SOURCE #-}  TcExpr( tcCheckSigma )
+
+import HsSyn   ( HsLit(..), HsOverLit(..), HsExpr(..), LHsExpr, mkHsApp )
+import TcHsSyn ( TcId, TcIdSet, 
+                 mkHsTyApp, mkHsDictApp, mkHsConApp, zonkId, 
+                 mkCoercion, ExprCoFn
                )
-import Id      ( Id, idFreeTyVars, idType, mkUserLocal, mkSysLocal )
-import VarSet  ( elemVarSet )
-import PrelInfo        ( isStandardClass, isCcallishClass, isNoDictClass )
-import Name    ( OccName, Name, mkDictOcc, mkMethodOcc, getOccName )
-import PprType ( pprConstraint )       
-import SpecEnv ( SpecEnv, lookupSpecEnv )
-import SrcLoc  ( SrcLoc )
-import Type    ( Type, ThetaType, substTy,
-                 isTyVarTy, mkDictTy, splitForAllTys, splitSigmaTy,
-                 splitRhoTy, tyVarsOfType, tyVarsOfTypes,
-                 mkSynTy, substTopTy, substTopTheta,
-                 tidyOpenType, tidyOpenTypes
+import TcRnMonad
+import TcEnv   ( tcLookupId, checkWellStaged, topIdLvl, tcMetaTy )
+import InstEnv ( DFunId, InstEnv, lookupInstEnv, checkFunDeps, extendInstEnv )
+import TcIface ( loadImportedInsts )
+import TcMType ( zonkTcType, zonkTcTypes, zonkTcPredType, 
+                 zonkTcThetaType, tcInstTyVar, tcInstType, tcInstTyVars
                )
-import TyCon   ( TyCon )
-import VarEnv  ( zipVarEnv, lookupVarEnv, TidyEnv )
-import VarSet  ( unionVarSet )
-import TysPrim   ( intPrimTy, floatPrimTy, doublePrimTy )
-import TysWiredIn ( intDataCon, isIntTy, inIntRange,
-                   floatDataCon, isFloatTy,
-                   doubleDataCon, isDoubleTy,
-                   integerTy, isIntegerTy
-                 ) 
-import Unique  ( fromRationalClassOpKey, rationalTyConKey,
-                 fromIntClassOpKey, fromIntegerClassOpKey, Unique
+import TcType  ( Type, TcType, TcThetaType, TcTyVarSet,
+                 PredType(..), TyVarDetails(VanillaTv),
+                 tcSplitForAllTys, tcSplitForAllTys, mkTyConApp,
+                 tcSplitPhiTy, tcIsTyVarTy, tcSplitDFunTy,
+                 isIntTy,isFloatTy, isIntegerTy, isDoubleTy,
+                 tcIsTyVarTy, mkPredTy, mkTyVarTy, mkTyVarTys,
+                 tyVarsOfType, tyVarsOfTypes, tyVarsOfPred, tidyPred,
+                 isClassPred, isTyVarClassPred, isLinearPred, 
+                 getClassPredTys, getClassPredTys_maybe, mkPredName,
+                 isInheritablePred, isIPPred, matchTys,
+                 tidyType, tidyTypes, tidyFreeTyVars, tcSplitSigmaTy, 
+                 pprPred, pprParendType, pprThetaArrow, pprClassPred
                )
-import Maybes  ( expectJust )
-import Util    ( thenCmp, zipWithEqual, mapAccumL )
+import HscTypes        ( ExternalPackageState(..) )
+import CoreFVs ( idFreeTyVars )
+import DataCon ( DataCon,dataConSig )
+import Id      ( Id, idName, idType, mkUserLocal, mkSysLocal, mkLocalId, setIdUnique )
+import PrelInfo        ( isStandardClass, isNoDictClass )
+import Name    ( Name, mkMethodOcc, getOccName, getSrcLoc, isHomePackageName, isInternalName )
+import NameSet ( addOneToNameSet )
+import Subst   ( substTy, substTyWith, substTheta, mkTyVarSubst )
+import Literal ( inIntRange )
+import Var     ( TyVar )
+import VarEnv  ( TidyEnv, emptyTidyEnv, lookupSubstEnv, SubstResult(..) )
+import VarSet  ( elemVarSet, emptyVarSet, unionVarSet, mkVarSet )
+import TysWiredIn ( floatDataCon, doubleDataCon )
+import PrelNames       ( integerTyConName, fromIntegerName, fromRationalName, rationalTyConName )
+import BasicTypes( IPName(..), mapIPName, ipNameName )
+import UniqSupply( uniqsFromSupply )
+import SrcLoc  ( mkSrcSpan, noLoc, Located(..) )
+import CmdLineOpts( DynFlags, DynFlag( Opt_AllowUndecidableInstances ), dopt )
+import Maybes  ( isJust )
 import Outputable
 \end{code}
 
-%************************************************************************
-%*                                                                     *
-\subsection[Inst-collections]{LIE: a collection of Insts}
-%*                                                                     *
-%************************************************************************
 
+Selection
+~~~~~~~~~
 \begin{code}
-type LIE = Bag Inst
-
-isEmptyLIE       = isEmptyBag
-emptyLIE          = emptyBag
-unitLIE inst     = unitBag inst
-mkLIE insts      = listToBag insts
-plusLIE lie1 lie2 = lie1 `unionBags` lie2
-consLIE inst lie  = inst `consBag` lie
-plusLIEs lies    = unionManyBags lies
-
-zonkLIE :: LIE -> NF_TcM s LIE
-zonkLIE lie = mapBagNF_Tc zonkInst lie
-
-pprInsts :: [Inst] -> SDoc
-pprInsts insts = parens (hsep (punctuate comma (map pprInst insts)))
-
-
-pprInstsInFull insts
-  = vcat (map go insts)
-  where
-    go inst = quotes (ppr inst) <+> pprOrigin inst
-\end{code}
+instName :: Inst -> Name
+instName inst = idName (instToId inst)
 
-%************************************************************************
-%*                                                                     *
-\subsection[Inst-types]{@Inst@ types}
-%*                                                                     *
-%************************************************************************
+instToId :: Inst -> TcId
+instToId (Dict id _ _)        = id
+instToId (Method id _ _ _ _ _) = id
+instToId (LitInst id _ _ _)    = id
 
-An @Inst@ is either a dictionary, an instance of an overloaded
-literal, or an instance of an overloaded value.  We call the latter a
-``method'' even though it may not correspond to a class operation.
-For example, we might have an instance of the @double@ function at
-type Int, represented by
+instLoc (Dict _ _         loc) = loc
+instLoc (Method _ _ _ _ _ loc) = loc
+instLoc (LitInst _ _ _    loc) = loc
 
-       Method 34 doubleId [Int] origin
+dictPred (Dict _ pred _ ) = pred
+dictPred inst            = pprPanic "dictPred" (ppr inst)
 
-\begin{code}
-data Inst
-  = Dict
-       Unique
-       Class           -- The type of the dict is (c ts), where
-       [TcType]        -- c is the class and ts the types;
-       InstOrigin
-       SrcLoc
-
-  | Method
-       Unique
-
-       TcId    -- The overloaded function
-                       -- This function will be a global, local, or ClassOpId;
-                       --   inside instance decls (only) it can also be an InstId!
-                       -- The id needn't be completely polymorphic.
-                       -- You'll probably find its name (for documentation purposes)
-                       --        inside the InstOrigin
-
-       [TcType]        -- The types to which its polymorphic tyvars
-                       --      should be instantiated.
-                       -- These types must saturate the Id's foralls.
-
-       TcThetaType     -- The (types of the) dictionaries to which the function
-                       -- must be applied to get the method
-
-       TcTauType       -- The type of the method
-
-       InstOrigin
-       SrcLoc
-
-       -- INVARIANT: in (Method u f tys theta tau loc)
-       --      type of (f tys dicts(from theta)) = tau
-
-  | LitInst
-       Unique
-       OverloadedLit
-       TcType          -- The type at which the literal is used
-       InstOrigin      -- Always a literal; but more convenient to carry this around
-       SrcLoc
-
-data OverloadedLit
-  = OverloadedIntegral  Integer        -- The number
-  | OverloadedFractional Rational      -- The number
-\end{code}
+getDictClassTys (Dict _ pred _) = getClassPredTys pred
 
-Ordering
-~~~~~~~~
-@Insts@ are ordered by their class/type info, rather than by their
-unique.  This allows the context-reduction mechanism to use standard finite
-maps to do their stuff.
+-- fdPredsOfInst is used to get predicates that contain functional 
+-- dependencies *or* might do so.  The "might do" part is because
+-- a constraint (C a b) might have a superclass with FDs
+-- Leaving these in is really important for the call to fdPredsOfInsts
+-- in TcSimplify.inferLoop, because the result is fed to 'grow',
+-- which is supposed to be conservative
+fdPredsOfInst (Dict _ pred _)         = [pred]
+fdPredsOfInst (Method _ _ _ theta _ _) = theta
+fdPredsOfInst other                   = []     -- LitInsts etc
 
-\begin{code}
-instance Ord Inst where
-  compare = cmpInst
-
-instance Eq Inst where
-  (==) i1 i2 = case i1 `cmpInst` i2 of
-                EQ    -> True
-                other -> False
-
-cmpInst  (Dict _ clas1 tys1 _ _) (Dict _ clas2 tys2 _ _)
-  = (clas1 `compare` clas2) `thenCmp` (tys1 `compare` tys2)
-cmpInst (Dict _ _ _ _ _) other
-  = LT
-
-
-cmpInst (Method _ _ _ _ _ _ _) (Dict _ _ _ _ _)
-  = GT
-cmpInst (Method _ id1 tys1 _ _ _ _) (Method _ id2 tys2 _ _ _ _)
-  = (id1 `compare` id2) `thenCmp` (tys1 `compare` tys2)
-cmpInst (Method _ _ _ _ _ _ _) other
-  = LT
-
-cmpInst (LitInst _ lit1 ty1 _ _) (LitInst _ lit2 ty2 _ _)
-  = (lit1 `cmpOverLit` lit2) `thenCmp` (ty1 `compare` ty2)
-cmpInst (LitInst _ _ _ _ _) other
-  = GT
-
-cmpOverLit (OverloadedIntegral   i1) (OverloadedIntegral   i2) = i1 `compare` i2
-cmpOverLit (OverloadedFractional f1) (OverloadedFractional f2) = f1 `compare` f2
-cmpOverLit (OverloadedIntegral _)    (OverloadedFractional _)  = LT
-cmpOverLit (OverloadedFractional _)  (OverloadedIntegral _)    = GT
-\end{code}
+fdPredsOfInsts :: [Inst] -> [PredType]
+fdPredsOfInsts insts = concatMap fdPredsOfInst insts
 
+isInheritableInst (Dict _ pred _)         = isInheritablePred pred
+isInheritableInst (Method _ _ _ theta _ _) = all isInheritablePred theta
+isInheritableInst other                           = True
 
-Selection
-~~~~~~~~~
-\begin{code}
-instOrigin (Dict   u clas tys    origin loc) = origin
-instOrigin (Method u clas ty _ _ origin loc) = origin
-instOrigin (LitInst u lit ty     origin loc) = origin
 
-instLoc (Dict   u clas tys    origin loc) = loc
-instLoc (Method u clas ty _ _ origin loc) = loc
-instLoc (LitInst u lit ty     origin loc) = loc
+ipNamesOfInsts :: [Inst] -> [Name]
+ipNamesOfInst  :: Inst   -> [Name]
+-- Get the implicit parameters mentioned by these Insts
+-- NB: ?x and %x get different Names
+ipNamesOfInsts insts = [n | inst <- insts, n <- ipNamesOfInst inst]
 
-getDictClassTys (Dict u clas tys _ _) = (clas, tys)
+ipNamesOfInst (Dict _ (IParam n _) _)  = [ipNameName n]
+ipNamesOfInst (Method _ _ _ theta _ _) = [ipNameName n | IParam n _ <- theta]
+ipNamesOfInst other                   = []
 
 tyVarsOfInst :: Inst -> TcTyVarSet
-tyVarsOfInst (Dict _ _ tys _ _)        = tyVarsOfTypes  tys
-tyVarsOfInst (Method _ id tys _ _ _ _) = tyVarsOfTypes tys `unionVarSet` idFreeTyVars id
+tyVarsOfInst (LitInst _ _ ty _)      = tyVarsOfType  ty
+tyVarsOfInst (Dict _ pred _)         = tyVarsOfPred pred
+tyVarsOfInst (Method _ id tys _ _ _) = tyVarsOfTypes tys `unionVarSet` idFreeTyVars id
                                         -- The id might have free type variables; in the case of
                                         -- locally-overloaded class methods, for example
-tyVarsOfInst (LitInst _ _ ty _ _)     = tyVarsOfType  ty
+
+
+tyVarsOfInsts insts = foldr (unionVarSet . tyVarsOfInst) emptyVarSet insts
+tyVarsOfLIE   lie   = tyVarsOfInsts (lieToList lie)
 \end{code}
 
 Predicates
 ~~~~~~~~~~
 \begin{code}
 isDict :: Inst -> Bool
-isDict (Dict _ _ _ _ _) = True
-isDict other           = False
+isDict (Dict _ _ _) = True
+isDict other       = False
 
-isMethodFor :: TcIdSet -> Inst -> Bool
-isMethodFor ids (Method uniq id tys _ _ orig loc) 
-  = id `elemVarSet` ids
-isMethodFor ids inst 
-  = False
+isClassDict :: Inst -> Bool
+isClassDict (Dict _ pred _) = isClassPred pred
+isClassDict other          = False
 
 isTyVarDict :: Inst -> Bool
-isTyVarDict (Dict _ _ tys _ _) = all isTyVarTy tys
-isTyVarDict other             = False
+isTyVarDict (Dict _ pred _) = isTyVarClassPred pred
+isTyVarDict other          = False
+
+isIPDict :: Inst -> Bool
+isIPDict (Dict _ pred _) = isIPPred pred
+isIPDict other          = False
 
-isStdClassTyVarDict (Dict _ clas [ty] _ _) = isStandardClass clas && isTyVarTy ty
-isStdClassTyVarDict other                 = False
+isMethod :: Inst -> Bool
+isMethod (Method _ _ _ _ _ _) = True
+isMethod other               = False
+
+isMethodFor :: TcIdSet -> Inst -> Bool
+isMethodFor ids (Method uniq id tys _ _ loc) = id `elemVarSet` ids
+isMethodFor ids inst                        = False
+
+isLinearInst :: Inst -> Bool
+isLinearInst (Dict _ pred _) = isLinearPred pred
+isLinearInst other          = False
+       -- We never build Method Insts that have
+       -- linear implicit paramters in them.
+       -- Hence no need to look for Methods
+       -- See TcExpr.tcId 
+
+linearInstType :: Inst -> TcType       -- %x::t  -->  t
+linearInstType (Dict _ (IParam _ ty) _) = ty
+
+
+isStdClassTyVarDict (Dict _ pred _) = case getClassPredTys_maybe pred of
+                                       Just (clas, [ty]) -> isStandardClass clas && tcIsTyVarTy ty
+                                       other             -> False
 \end{code}
 
 Two predicates which deal with the case where class constraints don't
@@ -255,85 +198,156 @@ must be witnessed by an actual binding; the second tells whether an
 
 \begin{code}
 instBindingRequired :: Inst -> Bool
-instBindingRequired (Dict _ clas _ _ _) = not (isNoDictClass clas)
-instBindingRequired other              = True
-
-instCanBeGeneralised :: Inst -> Bool
-instCanBeGeneralised (Dict _ clas _ _ _) = not (isCcallishClass clas)
-instCanBeGeneralised other              = True
+instBindingRequired (Dict _ (ClassP clas _) _) = not (isNoDictClass clas)
+instBindingRequired other                     = True
 \end{code}
 
 
-Construction
-~~~~~~~~~~~~
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+\subsection{Building dictionaries}
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
 
 \begin{code}
 newDicts :: InstOrigin
         -> TcThetaType
-        -> NF_TcM s (LIE, [TcId])
+        -> TcM [Inst]
 newDicts orig theta
-  = tcGetSrcLoc                                `thenNF_Tc` \ loc ->
-    newDictsAtLoc orig loc theta        `thenNF_Tc` \ (dicts, ids) ->
-    returnNF_Tc (listToBag dicts, ids)
+  = getInstLoc orig            `thenM` \ loc ->
+    newDictsAtLoc loc theta
+
+cloneDict :: Inst -> TcM Inst
+cloneDict (Dict id ty loc) = newUnique `thenM` \ uniq ->
+                            returnM (Dict (setIdUnique id uniq) ty loc)
+
+newDictsFromOld :: Inst -> TcThetaType -> TcM [Inst]
+newDictsFromOld (Dict _ _ loc) theta = newDictsAtLoc loc theta
 
 -- Local function, similar to newDicts, 
 -- but with slightly different interface
-newDictsAtLoc :: InstOrigin
-              -> SrcLoc
+newDictsAtLoc :: InstLoc
              -> TcThetaType
-             -> NF_TcM s ([Inst], [TcId])
-newDictsAtLoc orig loc theta =
- tcGetUniques (length theta)           `thenNF_Tc` \ new_uniqs ->
- let
-  mk_dict u (clas, tys) = Dict u clas tys orig loc
-  dicts = zipWithEqual "newDictsAtLoc" mk_dict new_uniqs theta
- in
- returnNF_Tc (dicts, map instToId dicts)
-
-newDictFromOld :: Inst -> Class -> [TcType] -> NF_TcM s Inst
-newDictFromOld (Dict _ _ _ orig loc) clas tys
-  = tcGetUnique              `thenNF_Tc` \ uniq ->
-    returnNF_Tc (Dict uniq clas tys orig loc)
-
-
-newMethod :: InstOrigin
-         -> TcId
-         -> [TcType]
-         -> NF_TcM s (LIE, TcId)
-newMethod orig id tys
-  =    -- Get the Id type and instantiate it at the specified types
+             -> TcM [Inst]
+newDictsAtLoc inst_loc theta
+  = newUniqueSupply            `thenM` \ us ->
+    returnM (zipWith mk_dict (uniqsFromSupply us) theta)
+  where
+    mk_dict uniq pred = Dict (mkLocalId (mkPredName uniq loc pred) (mkPredTy pred))
+                            pred inst_loc
+    loc = instLocSrcLoc inst_loc
+
+-- For vanilla implicit parameters, there is only one in scope
+-- at any time, so we used to use the name of the implicit parameter itself
+-- But with splittable implicit parameters there may be many in 
+-- scope, so we make up a new name.
+newIPDict :: InstOrigin -> IPName Name -> Type 
+         -> TcM (IPName Id, Inst)
+newIPDict orig ip_name ty
+  = getInstLoc orig                    `thenM` \ inst_loc ->
+    newUnique                          `thenM` \ uniq ->
     let
-       (tyvars, rho) = splitForAllTys (idType id)
-       rho_ty        = substTy (zipVarEnv tyvars tys) rho
-       (theta, tau) = splitRhoTy rho_ty
+       pred = IParam ip_name ty
+        name = mkPredName uniq (instLocSrcLoc inst_loc) pred 
+       id   = mkLocalId name (mkPredTy pred)
     in
-    newMethodWithGivenTy orig id tys theta tau `thenNF_Tc` \ meth_inst ->
-    returnNF_Tc (unitLIE meth_inst, instToId meth_inst)
+    returnM (mapIPName (\n -> id) ip_name, Dict id pred inst_loc)
+\end{code}
 
 
-newMethodWithGivenTy orig id tys theta tau
-  = tcGetSrcLoc                `thenNF_Tc` \ loc ->
-    tcGetUnique                `thenNF_Tc` \ new_uniq ->
+
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+\subsection{Building methods (calls of overloaded functions)}
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
+
+
+\begin{code}
+tcInstCall :: InstOrigin  -> TcType -> TcM (ExprCoFn, TcType)
+tcInstCall orig fun_ty -- fun_ty is usually a sigma-type
+  = tcInstType VanillaTv fun_ty        `thenM` \ (tyvars, theta, tau) ->
+    newDicts orig theta                `thenM` \ dicts ->
+    extendLIEs dicts           `thenM_`
     let
-       meth_inst = Method new_uniq id tys theta tau orig loc
+       inst_fn e = DictApp (mkHsTyApp (noLoc e) (mkTyVarTys tyvars)) (map instToId dicts)
+    in
+    returnM (mkCoercion inst_fn, tau)
+
+tcInstDataCon :: InstOrigin -> DataCon
+             -> TcM ([TcType], -- Types to instantiate at
+                     [Inst],   -- Existential dictionaries to apply to
+                     [TcType], -- Argument types of constructor
+                     TcType,   -- Result type
+                     [TyVar])  -- Existential tyvars
+tcInstDataCon orig data_con
+  = let 
+       (tvs, stupid_theta, ex_tvs, ex_theta, arg_tys, tycon) = dataConSig data_con
+            -- We generate constraints for the stupid theta even when 
+            -- pattern matching (as the Report requires)
     in
-    returnNF_Tc meth_inst
-
-newMethodAtLoc :: InstOrigin -> SrcLoc
-              -> Id -> [TcType]
-              -> NF_TcM s (Inst, TcId)
-newMethodAtLoc orig loc real_id tys    -- Local function, similar to newMethod but with 
-                                       -- slightly different interface
-  =    -- Get the Id type and instantiate it at the specified types
-    tcGetUnique                                        `thenNF_Tc` \ new_uniq ->
+    tcInstTyVars VanillaTv (tvs ++ ex_tvs)     `thenM` \ (all_tvs', ty_args', tenv) ->
     let
-       (tyvars,rho) = splitForAllTys (idType real_id)
-       rho_ty        = ASSERT( length tyvars == length tys )
-                       substTopTy (zipVarEnv tyvars tys) rho
-       (theta, tau)  = splitRhoTy rho_ty
-       meth_inst     = Method new_uniq real_id tys theta tau orig loc
+       stupid_theta' = substTheta tenv stupid_theta
+       ex_theta'     = substTheta tenv ex_theta
+       arg_tys'      = map (substTy tenv) arg_tys
+
+       n_normal_tvs  = length tvs
+       ex_tvs'       = drop n_normal_tvs all_tvs'
+       result_ty     = mkTyConApp tycon (take n_normal_tvs ty_args')
     in
-    returnNF_Tc (meth_inst, instToId meth_inst)
+    newDicts orig stupid_theta'        `thenM` \ stupid_dicts ->
+    newDicts orig ex_theta'    `thenM` \ ex_dicts ->
+
+       -- Note that we return the stupid theta *only* in the LIE;
+       -- we don't otherwise use it at all
+    extendLIEs stupid_dicts    `thenM_`
+
+    returnM (ty_args', ex_dicts, arg_tys', result_ty, ex_tvs')
+
+newMethodFromName :: InstOrigin -> TcType -> Name -> TcM TcId
+newMethodFromName origin ty name
+  = tcLookupId name            `thenM` \ id ->
+       -- Use tcLookupId not tcLookupGlobalId; the method is almost
+       -- always a class op, but with -fno-implicit-prelude GHC is
+       -- meant to find whatever thing is in scope, and that may
+       -- be an ordinary function. 
+    getInstLoc origin          `thenM` \ loc ->
+    tcInstClassOp loc id [ty]  `thenM` \ inst ->
+    extendLIE inst             `thenM_`
+    returnM (instToId inst)
+
+newMethodWithGivenTy orig id tys theta tau
+  = getInstLoc orig                    `thenM` \ loc ->
+    newMethod loc id tys theta tau     `thenM` \ inst ->
+    extendLIE inst                     `thenM_`
+    returnM (instToId inst)
+
+--------------------------------------------
+-- tcInstClassOp, and newMethod do *not* drop the 
+-- Inst into the LIE; they just returns the Inst
+-- This is important because they are used by TcSimplify
+-- to simplify Insts
+
+tcInstClassOp :: InstLoc -> Id -> [TcType] -> TcM Inst
+tcInstClassOp inst_loc sel_id tys
+  = let
+       (tyvars,rho) = tcSplitForAllTys (idType sel_id)
+       rho_ty       = ASSERT( length tyvars == length tys )
+                      substTyWith tyvars tys rho
+       (preds,tau)  = tcSplitPhiTy rho_ty
+    in
+    newMethod inst_loc sel_id tys preds tau
+
+---------------------------
+newMethod inst_loc id tys theta tau
+  = newUnique          `thenM` \ new_uniq ->
+    let
+       meth_id = mkUserLocal (mkMethodOcc (getOccName id)) new_uniq tau loc
+       inst    = Method meth_id id tys theta tau inst_loc
+       loc     = instLocSrcLoc inst_loc
+    in
+    returnM inst
 \end{code}
 
 In newOverloadedLit we convert directly to an Int or Integer if we
@@ -343,84 +357,118 @@ cases (the rest are caught in lookupInst).
 
 \begin{code}
 newOverloadedLit :: InstOrigin
-                -> OverloadedLit
+                -> HsOverLit
                 -> TcType
-                -> NF_TcM s (TcExpr, LIE)
-newOverloadedLit orig (OverloadedIntegral i) ty
-  | isIntTy ty && inIntRange i         -- Short cut for Int
-  = returnNF_Tc (int_lit, emptyLIE)
-
-  | isIntegerTy ty                     -- Short cut for Integer
-  = returnNF_Tc (integer_lit, emptyLIE)
-
-  where
-    intprim_lit    = HsLitOut (HsIntPrim i) intPrimTy
-    integer_lit    = HsLitOut (HsInt i) integerTy
-    int_lit        = HsCon intDataCon [] [intprim_lit]
-
-newOverloadedLit orig lit ty           -- The general case
-  = tcGetSrcLoc                        `thenNF_Tc` \ loc ->
-    tcGetUnique                        `thenNF_Tc` \ new_uniq ->
+                -> TcM (LHsExpr TcId)
+newOverloadedLit orig lit@(HsIntegral i fi) expected_ty
+  | fi /= fromIntegerName      -- Do not generate a LitInst for rebindable syntax.  
+                               -- Reason: tcSyntaxName does unification
+                               -- which is very inconvenient in tcSimplify
+                               -- ToDo: noLoc sadness
+  = tcSyntaxName orig expected_ty (fromIntegerName, noLoc (HsVar fi))  `thenM` \ (_,expr) ->
+    mkIntegerLit i                                                     `thenM` \ integer_lit ->
+    returnM (mkHsApp expr integer_lit)
+
+  | Just expr <- shortCutIntLit i expected_ty 
+  = returnM expr
+
+  | otherwise
+  = newLitInst orig lit expected_ty
+
+newOverloadedLit orig lit@(HsFractional r fr) expected_ty
+  | fr /= fromRationalName     -- c.f. HsIntegral case
+  = tcSyntaxName orig expected_ty (fromRationalName, noLoc (HsVar fr)) `thenM` \ (_,expr) ->
+    mkRatLit r                                                         `thenM` \ rat_lit ->
+    returnM (mkHsApp expr rat_lit)
+
+  | Just expr <- shortCutFracLit r expected_ty 
+  = returnM expr
+
+  | otherwise
+  = newLitInst orig lit expected_ty
+
+newLitInst :: InstOrigin -> HsOverLit -> TcType -> TcM (LHsExpr TcId)
+newLitInst orig lit expected_ty
+  = getInstLoc orig            `thenM` \ loc ->
+    newUnique                  `thenM` \ new_uniq ->
     let
-       lit_inst = LitInst new_uniq lit ty orig loc
+       lit_inst = LitInst lit_id lit expected_ty loc
+       lit_id   = mkSysLocal FSLIT("lit") new_uniq expected_ty
     in
-    returnNF_Tc (HsVar (instToId lit_inst), unitLIE lit_inst)
-\end{code}
+    extendLIE lit_inst         `thenM_`
+    returnM (L (instLocSrcSpan loc) (HsVar (instToId lit_inst)))
 
-
-\begin{code}
-instToId :: Inst -> TcId
-instToId inst = instToIdBndr inst
-
-instToIdBndr :: Inst -> TcId
-instToIdBndr (Dict u clas ty orig loc)
-  = mkUserLocal (mkDictOcc (getOccName clas)) u (mkDictTy clas ty) loc
-
-instToIdBndr (Method u id tys theta tau orig loc)
-  = mkUserLocal (getOccName id) u tau loc
-       -- We used to call mkMethodOcc here, but that gives rise to bad
-       -- error messages when we print the function name or pattern
-       -- of an instance-decl binding.  Why? Because the binding is zapped
-       -- to use the method name in place of the selector name.
-       -- The way it is now, -ddump-xx output may look confusing, but
-       -- you can always say -dppr-debug to get the uniques
-    
-instToIdBndr (LitInst u list ty orig loc)
-  = mkSysLocal SLIT("lit") u ty
+shortCutIntLit :: Integer -> TcType -> Maybe (LHsExpr TcId)    -- Returns noLoc'd result :-)
+shortCutIntLit i ty
+  | isIntTy ty && inIntRange i                 -- Short cut for Int
+  = Just (noLoc (HsLit (HsInt i)))
+  | isIntegerTy ty                     -- Short cut for Integer
+  = Just (noLoc (HsLit (HsInteger i ty)))
+  | otherwise = Nothing
+
+shortCutFracLit :: Rational -> TcType -> Maybe (LHsExpr TcId)  -- Returns noLoc'd result :-)
+shortCutFracLit f ty
+  | isFloatTy ty 
+  = Just (mkHsConApp floatDataCon [] [HsLit (HsFloatPrim f)])
+  | isDoubleTy ty
+  = Just (mkHsConApp doubleDataCon [] [HsLit (HsDoublePrim f)])
+  | otherwise = Nothing
+
+mkIntegerLit :: Integer -> TcM (LHsExpr TcId)
+mkIntegerLit i
+  = tcMetaTy integerTyConName  `thenM` \ integer_ty ->
+    getSrcSpanM                        `thenM` \ span -> 
+    returnM (L span $ HsLit (HsInteger i integer_ty))
+
+mkRatLit :: Rational -> TcM (LHsExpr TcId)
+mkRatLit r
+  = tcMetaTy rationalTyConName         `thenM` \ rat_ty ->
+    getSrcSpanM                        `thenM` \ span -> 
+    returnM (L span $ HsLit (HsRat r rat_ty))
 \end{code}
 
 
-Zonking
-~~~~~~~
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+\subsection{Zonking}
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
+
 Zonking makes sure that the instance types are fully zonked,
-but doesn't do the same for the Id in a Method.  There's no
+but doesn't do the same for any of the Ids in an Inst.  There's no
 need, and it's a lot of extra work.
 
 \begin{code}
-zonkInst :: Inst -> NF_TcM s Inst
-zonkInst (Dict u clas tys orig loc)
-  = zonkTcTypes        tys                     `thenNF_Tc` \ new_tys ->
-    returnNF_Tc (Dict u clas new_tys orig loc)
+zonkInst :: Inst -> TcM Inst
+zonkInst (Dict id pred loc)
+  = zonkTcPredType pred                        `thenM` \ new_pred ->
+    returnM (Dict id new_pred loc)
 
-zonkInst (Method u id tys theta tau orig loc) 
-  = zonkId id                  `thenNF_Tc` \ new_id ->
+zonkInst (Method m id tys theta tau loc) 
+  = zonkId id                  `thenM` \ new_id ->
        -- Essential to zonk the id in case it's a local variable
        -- Can't use zonkIdOcc because the id might itself be
        -- an InstId, in which case it won't be in scope
 
-    zonkTcTypes tys            `thenNF_Tc` \ new_tys ->
-    zonkTcThetaType theta      `thenNF_Tc` \ new_theta ->
-    zonkTcType tau             `thenNF_Tc` \ new_tau ->
-    returnNF_Tc (Method u new_id new_tys new_theta new_tau orig loc)
+    zonkTcTypes tys            `thenM` \ new_tys ->
+    zonkTcThetaType theta      `thenM` \ new_theta ->
+    zonkTcType tau             `thenM` \ new_tau ->
+    returnM (Method m new_id new_tys new_theta new_tau loc)
 
-zonkInst (LitInst u lit ty orig loc)
-  = zonkTcType ty                      `thenNF_Tc` \ new_ty ->
-    returnNF_Tc (LitInst u lit new_ty orig loc)
+zonkInst (LitInst id lit ty loc)
+  = zonkTcType ty                      `thenM` \ new_ty ->
+    returnM (LitInst id lit new_ty loc)
+
+zonkInsts insts = mappM zonkInst insts
 \end{code}
 
 
-Printing
-~~~~~~~~
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+\subsection{Printing}
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
+
 ToDo: improve these pretty-printing things.  The ``origin'' is really only
 relevant in error messages.
 
@@ -428,286 +476,348 @@ relevant in error messages.
 instance Outputable Inst where
     ppr inst = pprInst inst
 
-pprInst (LitInst u lit ty orig loc)
-  = hsep [case lit of
-             OverloadedIntegral   i -> integer i
-             OverloadedFractional f -> rational f,
-          ptext SLIT("at"),
-          ppr ty,
-          show_uniq u]
+pprInsts :: [Inst] -> SDoc
+pprInsts insts  = parens (sep (punctuate comma (map pprInst insts)))
+
+pprInstsInFull insts
+  = vcat (map go insts)
+  where
+    go inst = sep [quotes (ppr inst), nest 2 (pprInstLoc (instLoc inst))]
 
-pprInst (Dict u clas tys orig loc) = pprConstraint clas tys <+> show_uniq u
+pprInst (LitInst u lit ty loc)
+  = hsep [ppr lit, ptext SLIT("at"), ppr ty, show_uniq u]
 
-pprInst (Method u id tys _ _ orig loc)
+pprInst (Dict u pred loc) = pprPred pred <+> show_uniq u
+
+pprInst m@(Method u id tys theta tau loc)
   = hsep [ppr id, ptext SLIT("at"), 
-         brackets (interppSP tys),
-         show_uniq u]
+         brackets (sep (map pprParendType tys)) {- ,
+         ptext SLIT("theta"), ppr theta,
+         ptext SLIT("tau"), ppr tau
+         show_uniq u,
+         ppr (instToId m) -}]
+
+
+pprDFuns :: [DFunId] -> SDoc
+-- Prints the dfun as an instance declaration
+pprDFuns dfuns = vcat [ hang (ppr (getSrcLoc dfun) <> colon)
+                       2 (ptext SLIT("instance") <+> sep [pprThetaArrow theta,
+                                                          pprClassPred clas tys])
+                     | dfun <- dfuns
+                     , let (_, theta, clas, tys) = tcSplitDFunTy (idType dfun) ]
+       -- Print without the for-all, which the programmer doesn't write
 
-tidyInst :: TidyEnv -> Inst -> (TidyEnv, Inst)
-tidyInst env (LitInst u lit ty orig loc)
-  = (env', LitInst u lit ty' orig loc)
-  where
-    (env', ty') = tidyOpenType env ty
+show_uniq u = ifPprDebug (text "{-" <> ppr u <> text "-}")
 
-tidyInst env (Dict u clas tys orig loc)
-  = (env', Dict u clas tys' orig loc)
-  where
-    (env', tys') = tidyOpenTypes env tys
+tidyInst :: TidyEnv -> Inst -> Inst
+tidyInst env (LitInst u lit ty loc)         = LitInst u lit (tidyType env ty) loc
+tidyInst env (Dict u pred loc)              = Dict u (tidyPred env pred) loc
+tidyInst env (Method u id tys theta tau loc) = Method u id (tidyTypes env tys) theta tau loc
 
-tidyInst env (Method u id tys theta tau orig loc)
-  = (env', Method u id tys' theta tau orig loc)
-               -- Leave theta, tau alone cos we don't print them
+tidyMoreInsts :: TidyEnv -> [Inst] -> (TidyEnv, [Inst])
+-- This function doesn't assume that the tyvars are in scope
+-- so it works like tidyOpenType, returning a TidyEnv
+tidyMoreInsts env insts
+  = (env', map (tidyInst env') insts)
   where
-    (env', tys') = tidyOpenTypes env tys
-    
-tidyInsts env insts = mapAccumL tidyInst env insts
+    env' = tidyFreeTyVars env (tyVarsOfInsts insts)
 
-show_uniq u = ifPprDebug (text "{-" <> ppr u <> text "-}")
+tidyInsts :: [Inst] -> (TidyEnv, [Inst])
+tidyInsts insts = tidyMoreInsts emptyTidyEnv insts
+
+showLIE :: SDoc -> TcM ()      -- Debugging
+showLIE str
+  = do { lie_var <- getLIEVar ;
+        lie <- readMutVar lie_var ;
+        traceTc (str <+> pprInstsInFull (lieToList lie)) }
 \end{code}
 
 
 %************************************************************************
 %*                                                                     *
-\subsection[InstEnv-types]{Type declarations}
+       Extending the instance environment
 %*                                                                     *
 %************************************************************************
 
 \begin{code}
-type InstanceMapper = Class -> ClassInstEnv
+tcExtendLocalInstEnv :: [DFunId] -> TcM a -> TcM a
+  -- Add new locally-defined instances
+tcExtendLocalInstEnv dfuns thing_inside
+ = do { traceDFuns dfuns
+      ; env <- getGblEnv
+      ; dflags  <- getDOpts
+      ; inst_env' <- foldlM (addInst dflags) (tcg_inst_env env) dfuns
+      ; let env' = env { tcg_insts = dfuns ++ tcg_insts env,
+                        tcg_inst_env = inst_env' }
+      ; setGblEnv env' thing_inside }
+
+addInst :: DynFlags -> InstEnv -> DFunId -> TcM InstEnv
+-- Check that the proposed new instance is OK, 
+-- and then add it to the home inst env
+addInst dflags home_ie dfun
+  = do {       -- Load imported instances, so that we report
+               -- duplicates correctly
+         pkg_ie  <- loadImportedInsts cls tys
+
+               -- Check functional dependencies
+       ; case checkFunDeps (pkg_ie, home_ie) dfun of
+               Just dfuns -> funDepErr dfun dfuns
+               Nothing    -> return ()
+
+               -- Check for duplicate instance decls
+       ; let { (matches, _) = lookupInstEnv dflags (pkg_ie, home_ie) cls tys
+             ; dup_dfuns = [dup_dfun | (_, (_, dup_tys, dup_dfun)) <- matches,
+                                       isJust (matchTys (mkVarSet tvs) tys dup_tys)] }
+               -- Find memebers of the match list which 
+               -- dfun itself matches. If the match is 2-way, it's a duplicate
+       ; case dup_dfuns of
+           dup_dfun : _ -> dupInstErr dfun dup_dfun
+           []           -> return ()
+
+               -- OK, now extend the envt
+       ; return (extendInstEnv home_ie dfun) }
+  where
+    (tvs, _, cls, tys) = tcSplitDFunTy (idType dfun)
+
+traceDFuns dfuns
+  = traceTc (text "Adding instances:" <+> vcat (map pp dfuns))
+  where
+    pp dfun = ppr dfun <+> dcolon <+> ppr (idType dfun)
+
+funDepErr dfun dfuns
+  = addDictLoc dfun $
+    addErr (hang (ptext SLIT("Functional dependencies conflict between instance declarations:"))
+              2 (pprDFuns (dfun:dfuns)))
+dupInstErr dfun dup_dfun
+  = addDictLoc dfun $
+    addErr (hang (ptext SLIT("Duplicate instance declarations:"))
+              2 (pprDFuns [dfun, dup_dfun]))
+
+addDictLoc dfun thing_inside
+  = addSrcSpan (mkSrcSpan loc loc) thing_inside
+  where
+   loc = getSrcLoc dfun
 \end{code}
 
-A @ClassInstEnv@ lives inside a class, and identifies all the instances
-of that class.  The @Id@ inside a ClassInstEnv mapping is the dfun for
-that instance.  
-
-There is an important consistency constraint between the @MatchEnv@s
-in and the dfun @Id@s inside them: the free type variables of the
-@Type@ key in the @MatchEnv@ must be a subset of the universally-quantified
-type variables of the dfun.  Thus, the @ClassInstEnv@ for @Eq@ might
-contain the following entry:
-@
-       [a] ===> dfun_Eq_List :: forall a. Eq a => Eq [a]
-@
-The "a" in the pattern must be one of the forall'd variables in
-the dfun type.
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+\subsection{Looking up Insts}
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
 
 \begin{code}
 data LookupInstResult s
   = NoInstance
-  | SimpleInst TcExpr          -- Just a variable, type application, or literal
-  | GenInst    [Inst] TcExpr   -- The expression and its needed insts
-
-lookupInst :: Inst 
-          -> NF_TcM s (LookupInstResult s)
+  | SimpleInst (LHsExpr TcId)          -- Just a variable, type application, or literal
+  | GenInst    [Inst] (LHsExpr TcId)   -- The expression and its needed insts
 
--- Dictionaries
+lookupInst :: Inst -> TcM (LookupInstResult s)
+-- It's important that lookupInst does not put any new stuff into
+-- the LIE.  Instead, any Insts needed by the lookup are returned in
+-- the LookupInstResult, where they can be further processed by tcSimplify
 
-lookupInst dict@(Dict _ clas tys orig loc)
-  = case lookupSpecEnv (ppr clas) (classInstEnv clas) tys of
-
-      Just (tenv, dfun_id)
-       -> let
-               (tyvars, rho) = splitForAllTys (idType dfun_id)
-               ty_args       = map (expectJust "Inst" . lookupVarEnv tenv) tyvars
-                               -- tenv should bind all the tyvars
-               dfun_rho      = substTopTy tenv rho
-               (theta, tau)  = splitRhoTy dfun_rho
-               ty_app        = mkHsTyApp (HsVar dfun_id) ty_args
-          in
-          if null theta then
-               returnNF_Tc (SimpleInst ty_app)
-          else
-          newDictsAtLoc orig loc theta `thenNF_Tc` \ (dicts, dict_ids) ->
-          let 
-               rhs = mkHsDictApp ty_app dict_ids
-          in
-          returnNF_Tc (GenInst dicts rhs)
-                            
-      Nothing  -> returnNF_Tc NoInstance
 
 -- Methods
 
-lookupInst inst@(Method _ id tys theta _ orig loc)
-  = newDictsAtLoc orig loc theta       `thenNF_Tc` \ (dicts, dict_ids) ->
-    returnNF_Tc (GenInst dicts (mkHsDictApp (mkHsTyApp (HsVar id) tys) dict_ids))
+lookupInst inst@(Method _ id tys theta _ loc)
+  = newDictsAtLoc loc theta            `thenM` \ dicts ->
+    returnM (GenInst dicts (mkHsDictApp (mkHsTyApp (L span (HsVar id)) tys) (map instToId dicts)))
+  where
+    span = instLocSrcSpan loc
 
 -- Literals
 
-lookupInst inst@(LitInst u (OverloadedIntegral i) ty orig loc)
-  | isIntTy ty && in_int_range                 -- Short cut for Int
-  = returnNF_Tc (GenInst [] int_lit)
-       -- GenInst, not SimpleInst, because int_lit is actually a constructor application
-
-  | isIntegerTy ty                             -- Short cut for Integer
-  = returnNF_Tc (GenInst [] integer_lit)
-
-  | in_int_range                               -- It's overloaded but small enough to fit into an Int
-  = tcLookupValueByKey fromIntClassOpKey       `thenNF_Tc` \ from_int ->
-    newMethodAtLoc orig loc from_int [ty]      `thenNF_Tc` \ (method_inst, method_id) ->
-    returnNF_Tc (GenInst [method_inst] (HsApp (HsVar method_id) int_lit))
-
-  | otherwise                                  -- Alas, it is overloaded and a big literal!
-  = tcLookupValueByKey fromIntegerClassOpKey   `thenNF_Tc` \ from_integer ->
-    newMethodAtLoc orig loc from_integer [ty]          `thenNF_Tc` \ (method_inst, method_id) ->
-    returnNF_Tc (GenInst [method_inst] (HsApp (HsVar method_id) integer_lit))
-  where
-    in_int_range   = inIntRange i
-    intprim_lit    = HsLitOut (HsIntPrim i) intPrimTy
-    integer_lit    = HsLitOut (HsInt i) integerTy
-    int_lit        = HsCon intDataCon [] [intprim_lit]
-
--- similar idea for overloaded floating point literals: if the literal is
--- *definitely* a float or a double, generate the real thing here.
+-- Look for short cuts first: if the literal is *definitely* a 
+-- int, integer, float or a double, generate the real thing here.
 -- This is essential  (see nofib/spectral/nucleic).
+-- [Same shortcut as in newOverloadedLit, but we
+--  may have done some unification by now]             
+
+
+lookupInst inst@(LitInst u (HsIntegral i from_integer_name) ty loc)
+  | Just expr <- shortCutIntLit i ty
+  = returnM (GenInst [] expr)  -- GenInst, not SimpleInst, because 
+                                       -- expr may be a constructor application
+  | otherwise
+  = ASSERT( from_integer_name == fromIntegerName )     -- A LitInst invariant
+    tcLookupId fromIntegerName                 `thenM` \ from_integer ->
+    tcInstClassOp loc from_integer [ty]                `thenM` \ method_inst ->
+    mkIntegerLit i                             `thenM` \ integer_lit ->
+    returnM (GenInst [method_inst]
+                    (mkHsApp (L (instLocSrcSpan loc)
+                                (HsVar (instToId method_inst))) integer_lit))
+
+lookupInst inst@(LitInst u (HsFractional f from_rat_name) ty loc)
+  | Just expr <- shortCutFracLit f ty
+  = returnM (GenInst [] expr)
+
+  | otherwise
+  = ASSERT( from_rat_name == fromRationalName )        -- A LitInst invariant
+    tcLookupId fromRationalName                        `thenM` \ from_rational ->
+    tcInstClassOp loc from_rational [ty]       `thenM` \ method_inst ->
+    mkRatLit f                                 `thenM` \ rat_lit ->
+    returnM (GenInst [method_inst] (mkHsApp (L (instLocSrcSpan loc) 
+                                              (HsVar (instToId method_inst))) rat_lit))
 
-lookupInst inst@(LitInst u (OverloadedFractional f) ty orig loc)
-  | isFloatTy ty    = returnNF_Tc (GenInst [] float_lit)
-  | isDoubleTy ty   = returnNF_Tc (GenInst [] double_lit)
-
-  | otherwise 
-         = tcLookupValueByKey fromRationalClassOpKey   `thenNF_Tc` \ from_rational ->
-
-       -- The type Rational isn't wired in so we have to conjure it up
-    tcLookupTyConByKey rationalTyConKey        `thenNF_Tc` \ rational_tycon ->
+-- Dictionaries
+lookupInst dict@(Dict _ pred@(ClassP clas tys) loc)
+  = do { dflags  <- getDOpts
+       ; if all tcIsTyVarTy tys && 
+            not (dopt Opt_AllowUndecidableInstances dflags)
+               -- Common special case; no lookup
+               -- NB: tcIsTyVarTy... don't look through newtypes!
+               -- Don't take this short cut if we allow undecidable instances
+               -- because we might have "instance T a where ...".
+               -- [That means we need -fallow-undecidable-instances in the 
+               --  client module, as well as the module with the instance decl.]
+         then return NoInstance
+
+         else do
+       { pkg_ie  <- loadImportedInsts clas tys
+               -- Suck in any instance decls that may be relevant
+       ; tcg_env <- getGblEnv
+       ; case lookupInstEnv dflags (pkg_ie, tcg_inst_env tcg_env) clas tys of {
+           ([(tenv, (_,_,dfun_id))], []) -> instantiate_dfun tenv dfun_id pred loc ;
+           (matches, unifs)              -> do
+       { traceTc (text "lookupInst" <+> vcat [text "matches" <+> ppr matches,
+                                              text "unifs" <+> ppr unifs])
+       ; return NoInstance } } } }
+               -- In the case of overlap (multiple matches) we report
+               -- NoInstance here.  That has the effect of making the 
+               -- context-simplifier return the dict as an irreducible one.
+               -- Then it'll be given to addNoInstanceErrs, which will do another
+               -- lookupInstEnv to get the detailed info about what went wrong.
+
+lookupInst (Dict _ _ _) = returnM NoInstance
+
+-----------------
+instantiate_dfun tenv dfun_id pred loc
+  =    -- Record that this dfun is needed
+    record_dfun_usage dfun_id          `thenM_`
+
+       -- It's possible that not all the tyvars are in
+       -- the substitution, tenv. For example:
+       --      instance C X a => D X where ...
+       -- (presumably there's a functional dependency in class C)
+       -- Hence the mk_ty_arg to instantiate any un-substituted tyvars.        
+    getStage                                           `thenM` \ use_stage ->
+    checkWellStaged (ptext SLIT("instance for") <+> quotes (ppr pred))
+                   (topIdLvl dfun_id) use_stage                `thenM_`
     let
-       rational_ty  = mkSynTy rational_tycon []
-       rational_lit = HsLitOut (HsFrac f) rational_ty
+       (tyvars, rho) = tcSplitForAllTys (idType dfun_id)
+       mk_ty_arg tv  = case lookupSubstEnv tenv tv of
+                          Just (DoneTy ty) -> returnM ty
+                          Nothing          -> tcInstTyVar VanillaTv tv `thenM` \ tc_tv ->
+                                              returnM (mkTyVarTy tc_tv)
     in
-    newMethodAtLoc orig loc from_rational [ty]         `thenNF_Tc` \ (method_inst, method_id) ->
-    returnNF_Tc (GenInst [method_inst] (HsApp (HsVar method_id) rational_lit))
-
+    mappM mk_ty_arg tyvars     `thenM` \ ty_args ->
+    let
+       dfun_rho   = substTy (mkTyVarSubst tyvars ty_args) rho
+       (theta, _) = tcSplitPhiTy dfun_rho
+       ty_app     = mkHsTyApp (L (instLocSrcSpan loc) (HsVar dfun_id)) ty_args
+    in
+    if null theta then
+       returnM (SimpleInst ty_app)
+    else
+    newDictsAtLoc loc theta    `thenM` \ dicts ->
+    let 
+       rhs = mkHsDictApp ty_app (map instToId dicts)
+    in
+    returnM (GenInst dicts rhs)
+
+record_dfun_usage dfun_id
+  | isInternalName dfun_name = return ()               -- From this module
+  | not (isHomePackageName dfun_name) = return ()      -- From another package package
+  | otherwise = getGblEnv      `thenM` \ tcg_env ->
+               updMutVar (tcg_inst_uses tcg_env)
+                         (`addOneToNameSet` idName dfun_id)
   where
-    floatprim_lit  = HsLitOut (HsFloatPrim f) floatPrimTy
-    float_lit      = HsCon floatDataCon [] [floatprim_lit]
-    doubleprim_lit = HsLitOut (HsDoublePrim f) doublePrimTy
-    double_lit     = HsCon doubleDataCon [] [doubleprim_lit]
+    dfun_name = idName dfun_id
 
-\end{code}
-
-There is a second, simpler interface, when you want an instance of a
-class at a given nullary type constructor.  It just returns the
-appropriate dictionary if it exists.  It is used only when resolving
-ambiguous dictionaries.
-
-\begin{code}
-lookupSimpleInst :: ClassInstEnv
-                -> Class
-                -> [Type]                      -- Look up (c,t)
-                -> NF_TcM s (Maybe ThetaType)          -- Here are the needed (c,t)s
-
-lookupSimpleInst class_inst_env clas tys
-  = case lookupSpecEnv (ppr clas) class_inst_env tys of
-      Nothing   -> returnNF_Tc Nothing
-
-      Just (tenv, dfun)
-       -> returnNF_Tc (Just (substTopTheta tenv theta))
-        where
-          (_, theta, _) = splitSigmaTy (idType dfun)
+tcGetInstEnvs :: TcM (InstEnv, InstEnv)
+-- Gets both the home-pkg inst env (includes module being compiled)
+-- and the external-package inst-env
+tcGetInstEnvs = do { eps <- getEps; env <- getGblEnv;
+                    return (tcg_inst_env env, eps_inst_env eps) }
 \end{code}
 
 
 
 %************************************************************************
 %*                                                                     *
-\subsection[Inst-origin]{The @InstOrigin@ type}
+               Re-mappable syntax
 %*                                                                     *
 %************************************************************************
 
-The @InstOrigin@ type gives information about where a dictionary came from.
-This is important for decent error message reporting because dictionaries
-don't appear in the original source code.  Doubtless this type will evolve...
-
-\begin{code}
-data InstOrigin
-  = OccurrenceOf TcId  -- Occurrence of an overloaded identifier
-  | OccurrenceOfCon Id         -- Occurrence of a data constructor
-
-  | RecordUpdOrigin
-
-  | DataDeclOrigin             -- Typechecking a data declaration
-
-  | InstanceDeclOrigin         -- Typechecking an instance decl
-
-  | LiteralOrigin      HsLit   -- Occurrence of a literal
-
-  | PatOrigin RenamedPat
 
-  | ArithSeqOrigin     RenamedArithSeqInfo -- [x..], [x..y] etc
+Suppose we are doing the -fno-implicit-prelude thing, and we encounter
+a do-expression.  We have to find (>>) in the current environment, which is
+done by the rename. Then we have to check that it has the same type as
+Control.Monad.(>>).  Or, more precisely, a compatible type. One 'customer' had
+this:
 
-  | SignatureOrigin            -- A dict created from a type signature
-  | Rank2Origin                        -- A dict created when typechecking the argument
-                               -- of a rank-2 typed function
+  (>>) :: HB m n mn => m a -> n b -> mn b
 
-  | DoOrigin                   -- The monad for a do expression
+So the idea is to generate a local binding for (>>), thus:
 
-  | ClassDeclOrigin            -- Manufactured during a class decl
+       let then72 :: forall a b. m a -> m b -> m b
+           then72 = ...something involving the user's (>>)...
+       in
+       ...the do-expression...
 
-  | InstanceSpecOrigin Class   -- in a SPECIALIZE instance pragma
-                       Type
+Now the do-expression can proceed using then72, which has exactly
+the expected type.
 
-       -- When specialising instances the instance info attached to
-       -- each class is not yet ready, so we record it inside the
-       -- origin information.  This is a bit of a hack, but it works
-       -- fine.  (Patrick is to blame [WDP].)
+In fact tcSyntaxName just generates the RHS for then72, because we only
+want an actual binding in the do-expression case. For literals, we can 
+just use the expression inline.
 
-  | ValSpecOrigin      Name    -- in a SPECIALIZE pragma for a value
-
-       -- Argument or result of a ccall
-       -- Dictionaries with this origin aren't actually mentioned in the
-       -- translated term, and so need not be bound.  Nor should they
-       -- be abstracted over.
+\begin{code}
+tcSyntaxName :: InstOrigin
+            -> TcType                  -- Type to instantiate it at
+            -> (Name, LHsExpr Name)    -- (Standard name, user name)
+            -> TcM (Name, LHsExpr TcId)        -- (Standard name, suitable expression)
+
+-- NB: tcSyntaxName calls tcExpr, and hence can do unification.
+-- So we do not call it from lookupInst, which is called from tcSimplify
+
+tcSyntaxName orig ty (std_nm, L span (HsVar user_nm))
+  | std_nm == user_nm
+  = addSrcSpan span (tcStdSyntaxName orig ty std_nm)
+
+tcSyntaxName orig ty (std_nm, user_nm_expr)
+  = tcLookupId std_nm          `thenM` \ std_id ->
+    let        
+       -- C.f. newMethodAtLoc
+       ([tv], _, tau)  = tcSplitSigmaTy (idType std_id)
+       tau1            = substTyWith [tv] [ty] tau
+       -- Actually, the "tau-type" might be a sigma-type in the
+       -- case of locally-polymorphic methods.
+    in
+    addErrCtxtM (syntaxNameCtxt user_nm_expr orig tau1)        $
 
-  | CCallOrigin                String                  -- CCall label
-                       (Maybe RenamedHsExpr)   -- Nothing if it's the result
-                                               -- Just arg, for an argument
+       -- Check that the user-supplied thing has the
+       -- same type as the standard one
+    tcCheckSigma user_nm_expr tau1             `thenM` \ expr ->
+    returnM (std_nm, expr)
 
-  | LitLitOrigin       String  -- the litlit
+tcStdSyntaxName :: InstOrigin
+               -> TcType                       -- Type to instantiate it at
+               -> Name                         -- Standard name
+               -> TcM (Name, LHsExpr TcId)     -- (Standard name, suitable expression)
 
-  | UnknownOrigin      -- Help! I give up...
-\end{code}
+tcStdSyntaxName orig ty std_nm
+  = newMethodFromName orig ty std_nm   `thenM` \ id ->
+    getSrcSpanM                                `thenM` \ span -> 
+    returnM (std_nm, L span (HsVar id))
 
-\begin{code}
-pprOrigin :: Inst -> SDoc
-pprOrigin inst
-  = hsep [text "arising from", pp_orig orig, text "at", ppr locn]
-  where
-    (orig, locn) = case inst of
-                       Dict _ _ _       orig loc -> (orig,loc)
-                       Method _ _ _ _ _ orig loc -> (orig,loc)
-                       LitInst _ _ _    orig loc -> (orig,loc)
-                       
-    pp_orig (OccurrenceOf id)
-       = hsep [ptext SLIT("use of"), quotes (ppr id)]
-    pp_orig (OccurrenceOfCon id)
-       = hsep [ptext SLIT("use of"), quotes (ppr id)]
-    pp_orig (LiteralOrigin lit)
-       = hsep [ptext SLIT("the literal"), quotes (ppr lit)]
-    pp_orig (PatOrigin pat)
-       = hsep [ptext SLIT("the pattern"), quotes (ppr pat)]
-    pp_orig (InstanceDeclOrigin)
-       =  ptext SLIT("an instance declaration")
-    pp_orig (ArithSeqOrigin seq)
-       = hsep [ptext SLIT("the arithmetic sequence"), quotes (ppr seq)]
-    pp_orig (SignatureOrigin)
-       =  ptext SLIT("a type signature")
-    pp_orig (Rank2Origin)
-       =  ptext SLIT("a function with an overloaded argument type")
-    pp_orig (DoOrigin)
-       =  ptext SLIT("a do statement")
-    pp_orig (ClassDeclOrigin)
-       =  ptext SLIT("a class declaration")
-    pp_orig (InstanceSpecOrigin clas ty)
-       = hsep [text "a SPECIALIZE instance pragma; class",
-               quotes (ppr clas), text "type:", ppr ty]
-    pp_orig (ValSpecOrigin name)
-       = hsep [ptext SLIT("a SPECIALIZE user-pragma for"), quotes (ppr name)]
-    pp_orig (CCallOrigin clabel Nothing{-ccall result-})
-       = hsep [ptext SLIT("the result of the _ccall_ to"), quotes (text clabel)]
-    pp_orig (CCallOrigin clabel (Just arg_expr))
-       = hsep [ptext SLIT("an argument in the _ccall_ to"), quotes (text clabel) <> comma, 
-               text "namely", quotes (ppr arg_expr)]
-    pp_orig (LitLitOrigin s)
-       = hsep [ptext SLIT("the ``literal-literal''"), quotes (text s)]
-    pp_orig (UnknownOrigin)
-       = ptext SLIT("...oops -- I don't know where the overloading came from!")
+syntaxNameCtxt name orig ty tidy_env
+  = getInstLoc orig            `thenM` \ inst_loc ->
+    let
+       msg = vcat [ptext SLIT("When checking that") <+> quotes (ppr name) <+> 
+                               ptext SLIT("(needed by a syntactic construct)"),
+                   nest 2 (ptext SLIT("has the required type:") <+> ppr (tidyType tidy_env ty)),
+                   nest 2 (pprInstLoc inst_loc)]
+    in
+    returnM (tidy_env, msg)
 \end{code}