[project @ 2005-03-09 14:26:56 by simonpj]
[ghc-hetmet.git] / ghc / compiler / typecheck / Inst.lhs
index c73497e..3d3ea8b 100644 (file)
 
 \begin{code}
 module Inst ( 
-       LIE, emptyLIE, unitLIE, plusLIE, consLIE, zonkLIE,
-       plusLIEs, mkLIE, isEmptyLIE, lieToList, listToLIE,
+       Inst, 
 
-       Inst, OverloadedLit(..),
-       pprInst, pprInsts, pprInstsInFull, tidyInst, tidyInsts,
+       pprDFuns, pprDictsTheta, pprDictsInFull,        -- User error messages
+       showLIE, pprInst, pprInsts, pprInstInFull,      -- Debugging messages
 
-        InstanceMapper,
+       tidyInsts, tidyMoreInsts,
 
-       newDictFromOld, newDicts, newClassDicts, newDictsAtLoc,
-       newMethod, newMethodWithGivenTy, newOverloadedLit,
-       newIPDict, instOverloadedFun,
-       instantiateFdClassTys, instFunDeps, instFunDepsOfTheta,
-       newFunDepFromDict,
+       newDicts, newDictAtLoc, newDictsAtLoc, cloneDict, 
+       newOverloadedLit, newIPDict, 
+       newMethod, newMethodFromName, newMethodWithGivenTy, 
+       tcInstClassOp, tcInstCall, tcInstStupidTheta,
+       tcSyntaxName, tcStdSyntaxName,
 
-       tyVarsOfInst, tyVarsOfInsts, tyVarsOfLIE, instLoc, getDictClassTys,
-       getDictPred_maybe, getMethodTheta_maybe,
-       getFunDeps, getFunDepsOfLIE,
-       getIPs, getIPsOfLIE,
-       getAllFunDeps, getAllFunDepsOfLIE,
+       tyVarsOfInst, tyVarsOfInsts, tyVarsOfLIE, 
+       ipNamesOfInst, ipNamesOfInsts, fdPredsOfInst, fdPredsOfInsts,
+       instLoc, getDictClassTys, dictPred,
 
-       lookupInst, lookupSimpleInst, LookupInstResult(..),
+       lookupInst, LookupInstResult(..), lookupPred, 
+       tcExtendLocalInstEnv, tcGetInstEnvs, 
 
-       isDict, isClassDict, isMethod,
-       isTyVarDict, isStdClassTyVarDict, isMethodFor, notFunDep,
-       instBindingRequired, instCanBeGeneralised,
+       isDict, isClassDict, isMethod, 
+       isLinearInst, linearInstType, isIPDict, isInheritableInst,
+       isTyVarDict, isStdClassTyVarDict, isMethodFor, 
+       instBindingRequired,
 
-       zonkInst, zonkInsts, zonkFunDeps, zonkTvFunDeps,
-       instToId, instToIdBndr, ipToId,
+       zonkInst, zonkInsts,
+       instToId, instName,
 
-       InstOrigin(..), InstLoc, pprInstLoc
+       InstOrigin(..), InstLoc(..), pprInstLoc
     ) where
 
 #include "HsVersions.h"
 
-import HsSyn   ( HsLit(..), HsExpr(..) )
-import RnHsSyn ( RenamedArithSeqInfo, RenamedHsExpr, RenamedPat )
-import TcHsSyn ( TcExpr, TcId, 
-                 mkHsTyApp, mkHsDictApp, mkHsConApp, zonkId
-               )
-import TcMonad
-import TcEnv   ( TcIdSet, tcLookupValueByKey, tcLookupTyConByKey )
-import TcType  ( TcThetaType,
-                 TcType, TcTauType, TcTyVarSet,
-                 zonkTcTyVars, zonkTcType, zonkTcTypes, 
-                 zonkTcThetaType
+import {-# SOURCE #-}  TcExpr( tcCheckSigma )
+import {-# SOURCE #-}  TcUnify ( unifyTauTy )  -- Used in checkKind (sigh)
+
+import HsSyn   ( HsLit(..), HsOverLit(..), HsExpr(..), LHsExpr, mkHsApp )
+import TcHsSyn ( TcId, TcIdSet, 
+                 mkHsTyApp, mkHsDictApp, mkHsConApp, zonkId, 
+                 mkCoercion, ExprCoFn
                )
-import Bag
-import Class   ( classInstEnv, Class, FunDep )
-import FunDeps ( instantiateFdClassTys )
-import Id      ( Id, idFreeTyVars, idType, mkUserLocal, mkSysLocal )
-import PrelInfo        ( isStandardClass, isCcallishClass, isNoDictClass )
-import Name    ( OccName, Name, mkDictOcc, mkMethodOcc, mkIPOcc,
-                 getOccName, nameUnique )
-import PprType ( pprPred )     
-import InstEnv ( InstEnv, lookupInstEnv, InstEnvResult(..) )
-import SrcLoc  ( SrcLoc )
-import Type    ( Type, PredType(..), ThetaType,
-                 mkTyVarTy, isTyVarTy, mkDictTy, mkPredTy,
-                 splitForAllTys, splitSigmaTy,
-                 splitRhoTy, tyVarsOfType, tyVarsOfTypes, tyVarsOfPred,
-                 mkSynTy, 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, tcSkolType
                )
-import InstEnv ( InstEnv )
-import Subst   ( emptyInScopeSet, mkSubst,
-                 substTy, substClasses, mkTyVarSubst, mkTopTyVarSubst
+import TcType  ( Type, TcType, TcThetaType, TcTyVarSet, TcTyVar, TcPredType,
+                 PredType(..), SkolemInfo(..), typeKind, mkSigmaTy,
+                 tcSplitForAllTys, tcSplitForAllTys, 
+                 tcSplitPhiTy, tcIsTyVarTy, tcSplitDFunTy, tcSplitDFunHead,
+                 isIntTy,isFloatTy, isIntegerTy, isDoubleTy,
+                 tcIsTyVarTy, mkPredTy, mkTyVarTy, mkTyVarTys,
+                 tyVarsOfType, tyVarsOfTypes, tyVarsOfPred, tidyPred,
+                 isClassPred, isTyVarClassPred, isLinearPred, 
+                 getClassPredTys, getClassPredTys_maybe, mkPredName,
+                 isInheritablePred, isIPPred, 
+                 tidyType, tidyTypes, tidyFreeTyVars, tcSplitSigmaTy, 
+                 pprPred, pprParendType, pprThetaArrow, pprTheta, pprClassPred
                )
-import TyCon   ( TyCon )
+import Type    ( TvSubst, substTy, substTyVar, substTyWith, substTheta, zipTopTvSubst,
+                 notElemTvSubst, extendTvSubstList )
+import Unify   ( tcMatchTys )
+import Kind    ( isSubKind )
+import Packages        ( isHomeModule )
+import HscTypes        ( ExternalPackageState(..) )
+import CoreFVs ( idFreeTyVars )
+import DataCon ( DataCon, dataConTyVars, dataConStupidTheta, dataConName )
+import Id      ( Id, idName, idType, mkUserLocal, mkLocalId )
+import PrelInfo        ( isStandardClass, isNoDictClass )
+import Name    ( Name, mkMethodOcc, getOccName, getSrcLoc, nameModule,
+                 isInternalName, setNameUnique, mkSystemVarNameEncoded )
+import NameSet ( addOneToNameSet )
 import Literal ( inIntRange )
-import Var     ( TyVar )
-import VarEnv  ( lookupVarEnv, TidyEnv,
-                 lookupSubstEnv, SubstResult(..)
-               )
-import VarSet  ( elemVarSet, emptyVarSet, unionVarSet )
-import TysPrim   ( intPrimTy, floatPrimTy, doublePrimTy )
-import TysWiredIn ( intDataCon, isIntTy,
-                   floatDataCon, isFloatTy,
-                   doubleDataCon, isDoubleTy,
-                   integerTy, isIntegerTy,
-                   voidTy
-                 ) 
-import Unique  ( fromRationalClassOpKey, rationalTyConKey,
-                 fromIntClassOpKey, fromIntegerClassOpKey, Unique
-               )
-import Maybes  ( expectJust )
-import Maybe   ( catMaybes )
-import Util    ( thenCmp, zipWithEqual, mapAccumL )
+import Var     ( TyVar, tyVarKind, setIdType )
+import VarEnv  ( TidyEnv, emptyTidyEnv )
+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, unLoc, Located(..) )
+import CmdLineOpts( DynFlags )
+import Maybes  ( isJust )
 import Outputable
 \end{code}
 
-%************************************************************************
-%*                                                                     *
-\subsection[Inst-collections]{LIE: a collection of Insts}
-%*                                                                     *
-%************************************************************************
-
-\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
-lieToList        = bagToList
-listToLIE        = listToBag
-
-zonkLIE :: LIE -> NF_TcM s LIE
-zonkLIE lie = mapBagNF_Tc zonkInst lie
-
-pprInsts :: [Inst] -> SDoc
-pprInsts insts = parens (sep (punctuate comma (map pprInst insts)))
-
-
-pprInstsInFull insts
-  = vcat (map go insts)
-  where
-    go inst = quotes (ppr inst) <+> pprInstLoc (instLoc inst)
-\end{code}
-
-%************************************************************************
-%*                                                                     *
-\subsection[Inst-types]{@Inst@ types}
-%*                                                                     *
-%************************************************************************
-
-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
-
-       Method 34 doubleId [Int] origin
-
-\begin{code}
-data Inst
-  = Dict
-       Unique
-       TcPredType
-       InstLoc
-
-  | 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
-
-       InstLoc
-
-       -- 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
-       InstLoc
-
-  | FunDep
-       Unique
-       Class           -- the class from which this arises
-       [FunDep TcType]
-       InstLoc
-
-data OverloadedLit
-  = OverloadedIntegral  Integer        -- The number
-  | OverloadedFractional Rational      -- The number
-\end{code}
-
-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.
-
-\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 _ pred1 _)         (Dict _ pred2 _)          = (pred1 `compare` pred2)
-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 _ _ _ _)        (FunDep _ _ _ _)          = LT
-cmpInst (LitInst _ _ _ _)        other                     = GT
-
-cmpInst (FunDep _ clas1 fds1 _)   (FunDep _ clas2 fds2 _)   = (clas1 `compare` clas2) `thenCmp` (fds1 `compare` fds2)
-cmpInst (FunDep _ _ _ _)         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}
-
 
 Selection
 ~~~~~~~~~
 \begin{code}
-instLoc (Dict   u pred      loc) = loc
-instLoc (Method u _ _ _ _   loc) = loc
-instLoc (LitInst u lit ty   loc) = loc
-instLoc (FunDep _ _ _      loc) = loc
+instName :: Inst -> Name
+instName inst = idName (instToId inst)
 
-getDictPred_maybe (Dict _ p _) = Just p
-getDictPred_maybe _           = Nothing
+instToId :: Inst -> TcId
+instToId (LitInst nm _ ty _)   = mkLocalId nm ty
+instToId (Dict nm pred _)      = mkLocalId nm (mkPredTy pred)
+instToId (Method id _ _ _ _ _) = id
 
-getMethodTheta_maybe (Method _ _ _ theta _ _) = Just theta
-getMethodTheta_maybe _                       = Nothing
+instLoc (Dict _ _         loc) = loc
+instLoc (Method _ _ _ _ _ loc) = loc
+instLoc (LitInst _ _ _    loc) = loc
 
-getDictClassTys (Dict u (Class clas tys) _) = (clas, tys)
+dictPred (Dict _ pred _ ) = pred
+dictPred inst            = pprPanic "dictPred" (ppr inst)
 
-getFunDeps (FunDep _ clas fds _) = Just (clas, fds)
-getFunDeps _ = Nothing
+getDictClassTys (Dict _ pred _) = getClassPredTys pred
 
-getFunDepsOfLIE lie = catMaybes (map getFunDeps (lieToList lie))
+-- 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
 
-getIPsOfPred (IParam n ty) = [(n, ty)]
-getIPsOfPred _             = []
-getIPsOfTheta theta = concatMap getIPsOfPred theta
+fdPredsOfInsts :: [Inst] -> [PredType]
+fdPredsOfInsts insts = concatMap fdPredsOfInst insts
 
-getIPs (Dict u (IParam n ty) loc) = [(n, ty)]
-getIPs (Method u id _ theta t loc) = getIPsOfTheta theta
-getIPs _ = []
+isInheritableInst (Dict _ pred _)         = isInheritablePred pred
+isInheritableInst (Method _ _ _ theta _ _) = all isInheritablePred theta
+isInheritableInst other                           = True
 
-getIPsOfLIE lie = concatMap getIPs (lieToList lie)
 
-getAllFunDeps (FunDep _ clas fds _) = fds
-getAllFunDeps inst = map (\(n,ty) -> ([], [ty])) (getIPs inst)
+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]
 
-getAllFunDepsOfLIE lie = concat (map getAllFunDeps (lieToList lie))
+ipNamesOfInst (Dict _ (IParam n _) _)  = [ipNameName n]
+ipNamesOfInst (Method _ _ _ theta _ _) = [ipNameName n | IParam n _ <- theta]
+ipNamesOfInst other                   = []
 
 tyVarsOfInst :: Inst -> TcTyVarSet
+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
-tyVarsOfInst (FunDep _ _ fds _)
-  = foldr unionVarSet emptyVarSet (map tyVarsOfFd fds)
-  where tyVarsOfFd (ts1, ts2) =
-           tyVarsOfTypes ts1 `unionVarSet` tyVarsOfTypes ts2
 
-tyVarsOfInsts insts
-  = foldr unionVarSet emptyVarSet (map tyVarsOfInst insts)
 
-tyVarsOfLIE lie
-  = foldr unionVarSet emptyVarSet (map tyVarsOfInst insts)
-  where insts = lieToList lie
+tyVarsOfInsts insts = foldr (unionVarSet . tyVarsOfInst) emptyVarSet insts
+tyVarsOfLIE   lie   = tyVarsOfInsts (lieToList lie)
 \end{code}
 
 Predicates
@@ -285,32 +160,42 @@ Predicates
 isDict :: Inst -> Bool
 isDict (Dict _ _ _) = True
 isDict other       = False
+
 isClassDict :: Inst -> Bool
-isClassDict (Dict _ (Class _ _) _) = True
-isClassDict other                 = False
+isClassDict (Dict _ pred _) = isClassPred pred
+isClassDict other          = False
+
+isTyVarDict :: Inst -> Bool
+isTyVarDict (Dict _ pred _) = isTyVarClassPred pred
+isTyVarDict other          = False
+
+isIPDict :: Inst -> Bool
+isIPDict (Dict _ pred _) = isIPPred pred
+isIPDict 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
+isMethodFor ids (Method uniq id tys _ _ loc) = id `elemVarSet` ids
+isMethodFor ids inst                        = False
 
-isTyVarDict :: Inst -> Bool
-isTyVarDict (Dict _ (Class _ tys) _) = all isTyVarTy tys
-isTyVarDict other                   = 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 _ (Class clas [ty]) _)
-  = isStandardClass clas && isTyVarTy ty
-isStdClassTyVarDict other
-  = False
 
-notFunDep :: Inst -> Bool
-notFunDep (FunDep _ _ _ _) = False
-notFunDep other                   = True
+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
@@ -320,110 +205,155 @@ must be witnessed by an actual binding; the second tells whether an
 
 \begin{code}
 instBindingRequired :: Inst -> Bool
-instBindingRequired (Dict _ (Class clas _) _) = not (isNoDictClass clas)
-instBindingRequired (Dict _ (IParam _ _) _)   = False
-instBindingRequired other                    = True
-
-instCanBeGeneralised :: Inst -> Bool
-instCanBeGeneralised (Dict _ (Class 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
-  = tcGetInstLoc orig          `thenNF_Tc` \ loc ->
-    newDictsAtLoc loc theta    `thenNF_Tc` \ (dicts, ids) ->
-    returnNF_Tc (listToBag dicts, ids)
-
-newClassDicts :: InstOrigin
-             -> [(Class,[TcType])]
-             -> NF_TcM s (LIE, [TcId])
-newClassDicts orig theta
-  = newDicts orig (map (uncurry Class) theta)
-
--- Local function, similar to newDicts, 
--- but with slightly different interface
-newDictsAtLoc :: InstLoc
-             -> TcThetaType
-             -> NF_TcM s ([Inst], [TcId])
-newDictsAtLoc loc theta =
- tcGetUniques (length theta)           `thenNF_Tc` \ new_uniqs ->
- let
-  mk_dict u pred = Dict u pred 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 _ _ loc) clas tys
-  = tcGetUnique              `thenNF_Tc` \ uniq ->
-    returnNF_Tc (Dict uniq (Class clas tys) 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
+  = getInstLoc orig            `thenM` \ loc ->
+    newDictsAtLoc loc theta
+
+cloneDict :: Inst -> TcM Inst
+cloneDict (Dict nm ty loc) = newUnique `thenM` \ uniq ->
+                            returnM (Dict (setNameUnique nm uniq) ty loc)
+
+newDictAtLoc :: InstLoc -> TcPredType -> TcM Inst
+newDictAtLoc inst_loc pred
+  = do { uniq <- newUnique
+       ; return (mkDict inst_loc uniq pred) }
+
+newDictsAtLoc :: InstLoc -> TcThetaType -> TcM [Inst]
+newDictsAtLoc inst_loc theta
+  = newUniqueSupply            `thenM` \ us ->
+    returnM (zipWith (mkDict inst_loc) (uniqsFromSupply us) theta)
+
+mkDict inst_loc uniq pred
+  = Dict name pred inst_loc
+  where
+    name = mkPredName uniq (instLocSrcLoc inst_loc) pred 
+
+-- 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 (mkTyVarSubst tyvars tys) rho
-       (theta, tau)  = splitRhoTy rho_ty
+       pred = IParam ip_name ty
+        name = mkPredName uniq (instLocSrcLoc inst_loc) pred 
+       dict = Dict name pred inst_loc
     in
-    newMethodWithGivenTy orig id tys theta tau `thenNF_Tc` \ meth_inst ->
-    returnNF_Tc (unitLIE meth_inst, instToId meth_inst)
-
-instOverloadedFun orig v arg_tys theta tau
--- This is where we introduce new functional dependencies into the LIE
-  = newMethodWithGivenTy orig v arg_tys theta tau      `thenNF_Tc` \ inst ->
-    instFunDeps orig theta                             `thenNF_Tc` \ fds ->
-    returnNF_Tc (instToId inst, mkLIE (inst : fds))
-
-instFunDeps orig theta
-  = tcGetUnique                `thenNF_Tc` \ uniq ->
-    tcGetInstLoc orig  `thenNF_Tc` \ loc ->
-    let ifd (Class clas tys) =
-           let fds = instantiateFdClassTys clas tys in
-           if null fds then Nothing else Just (FunDep uniq clas fds loc)
-       ifd _ = Nothing
-    in returnNF_Tc (catMaybes (map ifd theta))
-
-instFunDepsOfTheta theta
-  = let ifd (Class clas tys) = instantiateFdClassTys clas tys
-       ifd (IParam n ty)    = [([], [ty])]
-    in concat (map ifd theta)
+    returnM (mapIPName (\n -> instToId dict) ip_name, dict)
+\end{code}
+
+
+
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+\subsection{Building methods (calls of overloaded functions)}
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
+
+
+\begin{code}
+tcInstCall :: InstOrigin -> TcType -> TcM (ExprCoFn, [TcTyVar], TcType)
+tcInstCall orig fun_ty -- fun_ty is usually a sigma-type
+  = do { (tyvars, theta, tau) <- tcInstType fun_ty
+       ; dicts <- newDicts orig theta
+       ; extendLIEs dicts
+       ; let inst_fn e = unLoc (mkHsDictApp (mkHsTyApp (noLoc e) (mkTyVarTys tyvars)) 
+                                            (map instToId dicts))
+       ; return (mkCoercion inst_fn, tyvars, tau) }
+
+tcInstStupidTheta :: DataCon -> [TcType] -> TcM ()
+-- Instantiate the "stupid theta" of the data con, and throw 
+-- the constraints into the constraint set
+tcInstStupidTheta data_con inst_tys
+  | null stupid_theta
+  = return ()
+  | otherwise
+  = do { stupid_dicts <- newDicts (OccurrenceOf (dataConName data_con))
+                                  (substTheta tenv stupid_theta)
+       ; extendLIEs stupid_dicts }
+  where
+    stupid_theta = dataConStupidTheta data_con
+    tenv = zipTopTvSubst (dataConTyVars data_con) inst_tys
+
+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
-  = tcGetInstLoc orig  `thenNF_Tc` \ loc ->
-    newMethodWith id tys theta tau loc
-
-newMethodWith id tys theta tau loc
-  = tcGetUnique                `thenNF_Tc` \ new_uniq ->
-    returnNF_Tc (Method new_uniq id tys theta tau loc)
-
-newMethodAtLoc :: InstLoc
-              -> Id -> [TcType]
-              -> NF_TcM s (Inst, TcId)
-newMethodAtLoc 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 ->
+  = 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
+
+-- NB: the kind of the type variable to be instantiated
+--     might be a sub-kind of the type to which it is applied,
+--     notably when the latter is a type variable of kind ??
+--     Hence the call to checkKind
+-- A worry: is this needed anywhere else?
+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
+    zipWithM_ checkKind tyvars tys     `thenM_` 
+    newMethod inst_loc sel_id tys preds tau
+
+checkKind :: TyVar -> TcType -> TcM ()
+-- Ensure that the type has a sub-kind of the tyvar
+checkKind tv ty
+  = do { ty1 <- zonkTcType ty
+       ; if typeKind ty1 `isSubKind` tyVarKind tv
+         then return ()
+         else do
+       { traceTc (text "checkKind: adding kind constraint" <+> ppr tv <+> ppr ty)
+       ; tv1 <- tcInstTyVar tv
+       ; unifyTauTy (mkTyVarTy tv1) ty1 }}
+
+
+---------------------------
+newMethod inst_loc id tys theta tau
+  = newUnique          `thenM` \ new_uniq ->
     let
-       (tyvars,rho) = splitForAllTys (idType real_id)
-       rho_ty        = ASSERT( length tyvars == length tys )
-                       substTy (mkTopTyVarSubst tyvars tys) rho
-       (theta, tau)  = splitRhoTy rho_ty
-       meth_inst     = Method new_uniq real_id tys theta tau loc
+       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
-    returnNF_Tc (meth_inst, instToId meth_inst)
+    returnM inst
 \end{code}
 
 In newOverloadedLit we convert directly to an Int or Integer if we
@@ -433,131 +363,119 @@ 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        = mkHsConApp intDataCon [] [intprim_lit]
-
-newOverloadedLit orig lit ty           -- The general case
-  = tcGetInstLoc orig          `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, HsVar fi)  `thenM` \ (_,expr) ->
+    mkIntegerLit i                                             `thenM` \ integer_lit ->
+    returnM (mkHsApp (noLoc expr) integer_lit)
+       -- The mkHsApp will get the loc from the literal
+  | 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, HsVar fr) `thenM` \ (_,expr) ->
+    mkRatLit r                                                 `thenM` \ rat_lit ->
+    returnM (mkHsApp (noLoc expr) rat_lit)
+       -- The mkHsApp will get the loc from the literal
+
+  | 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 loc
-    in
-    returnNF_Tc (HsVar (instToId lit_inst), unitLIE lit_inst)
-\end{code}
-
-\begin{code}
-newFunDepFromDict dict
-  = tcGetUnique                `thenNF_Tc` \ uniq ->
-    let (clas, tys) = getDictClassTys dict
-       fds = instantiateFdClassTys clas tys
-       inst = FunDep uniq clas fds (instLoc dict)
+       lit_nm   = mkSystemVarNameEncoded new_uniq FSLIT("lit")
+               -- The "encoded" bit means that we don't need to z-encode
+               -- the string every time we call this!
+       lit_inst = LitInst lit_nm lit expected_ty loc
     in
-       if null fds then returnNF_Tc Nothing else returnNF_Tc (Just inst)
-\end{code}
+    extendLIE lit_inst         `thenM_`
+    returnM (L (instLocSrcSpan loc) (HsVar (instToId lit_inst)))
 
-\begin{code}
-newIPDict name ty loc
-  = tcGetUnique                `thenNF_Tc` \ new_uniq ->
-    let d = Dict new_uniq (IParam name ty) loc in
-    returnNF_Tc d
+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}
 
-\begin{code}
-instToId :: Inst -> TcId
-instToId inst = instToIdBndr inst
-
-instToIdBndr :: Inst -> TcId
-instToIdBndr (Dict u (Class clas tys) (_,loc,_))
-  = mkUserLocal (mkDictOcc (getOccName clas)) u (mkDictTy clas tys) loc
-instToIdBndr (Dict u (IParam n ty) (_,loc,_))
-  = ipToId n ty loc
-
-instToIdBndr (Method u id tys theta tau (_,loc,_))
-  = mkUserLocal (mkMethodOcc (getOccName id)) u tau loc
-
-instToIdBndr (LitInst u list ty loc)
-  = mkSysLocal SLIT("lit") u ty
-
-instToIdBndr (FunDep u clas fds _)
-  = mkSysLocal SLIT("FunDep") u voidTy
-
-ipToId n ty loc
-  = mkUserLocal (mkIPOcc (getOccName n)) (nameUnique n) (mkPredTy (IParam n ty)) loc
-\end{code}
 
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+\subsection{Zonking}
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
 
-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
-need, and it's a lot of extra work.
+Zonking makes sure that the instance types are fully zonked.
 
 \begin{code}
-zonkPred :: TcPredType -> NF_TcM s TcPredType
-zonkPred (Class clas tys)
-  = zonkTcTypes tys                    `thenNF_Tc` \ new_tys ->
-    returnNF_Tc (Class clas new_tys)
-zonkPred (IParam n ty)
-  = zonkTcType ty                      `thenNF_Tc` \ new_ty ->
-    returnNF_Tc (IParam n new_ty)
-
-zonkInst :: Inst -> NF_TcM s Inst
-zonkInst (Dict u pred loc)
-  = zonkPred pred                      `thenNF_Tc` \ new_pred ->
-    returnNF_Tc (Dict u new_pred loc)
-
-zonkInst (Method u id tys theta tau loc) 
-  = zonkId id                  `thenNF_Tc` \ new_id ->
+zonkInst :: Inst -> TcM Inst
+zonkInst (Dict name pred loc)
+  = zonkTcPredType pred                        `thenM` \ new_pred ->
+    returnM (Dict name new_pred loc)
+
+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 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 loc)
-  = zonkTcType ty                      `thenNF_Tc` \ new_ty ->
-    returnNF_Tc (LitInst u lit new_ty loc)
+zonkInst (LitInst nm lit ty loc)
+  = zonkTcType ty                      `thenM` \ new_ty ->
+    returnM (LitInst nm lit new_ty loc)
 
-zonkInst (FunDep u clas fds loc)
-  = zonkFunDeps fds                    `thenNF_Tc` \ fds' ->
-    returnNF_Tc (FunDep u clas fds' loc)
-
-zonkPreds preds = mapNF_Tc zonkPred preds
-zonkInsts insts = mapNF_Tc zonkInst insts
-
-zonkFunDeps fds = mapNF_Tc zonkFd fds
-  where
-  zonkFd (ts1, ts2)
-    = zonkTcTypes ts1                  `thenNF_Tc` \ ts1' ->
-      zonkTcTypes ts2                  `thenNF_Tc` \ ts2' ->
-      returnNF_Tc (ts1', ts2')
-
-zonkTvFunDeps fds = mapNF_Tc zonkFd fds
-  where
-  zonkFd (tvs1, tvs2)
-    = zonkTcTyVars tvs1                        `thenNF_Tc` \ tvs1' ->
-      zonkTcTyVars tvs2                        `thenNF_Tc` \ tvs2' ->
-      returnNF_Tc (tvs1', tvs2')
+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.
 
@@ -565,207 +483,379 @@ relevant in error messages.
 instance Outputable Inst where
     ppr inst = pprInst inst
 
-pprInst (LitInst u lit ty loc)
-  = hsep [case lit of
-             OverloadedIntegral   i -> integer i
-             OverloadedFractional f -> rational f,
-          ptext SLIT("at"),
-          ppr ty,
-          show_uniq u]
-
-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) {- ,
-         ppr theta, ppr tau,
-         show_uniq u,
-         ppr (instToId m) -}]
-
-pprInst (FunDep _ clas fds loc)
-  = hsep [ppr clas, ppr fds]
-
-tidyPred :: TidyEnv -> TcPredType -> (TidyEnv, TcPredType)
-tidyPred env (Class clas tys)
-  = (env', Class clas tys')
-  where
-    (env', tys') = tidyOpenTypes env tys
-tidyPred env (IParam n ty)
-  = (env', IParam n ty')
-  where
-    (env', ty') = tidyOpenType env ty
+pprDictsTheta :: [Inst] -> SDoc
+-- Print in type-like fashion (Eq a, Show b)
+pprDictsTheta dicts = pprTheta (map dictPred dicts)
 
-tidyInst :: TidyEnv -> Inst -> (TidyEnv, Inst)
-tidyInst env (LitInst u lit ty loc)
-  = (env', LitInst u lit ty' loc)
+pprDictsInFull :: [Inst] -> SDoc
+-- Print in type-like fashion, but with source location
+pprDictsInFull dicts 
+  = vcat (map go dicts)
   where
-    (env', ty') = tidyOpenType env ty
+    go dict = sep [quotes (ppr (dictPred dict)), nest 2 (pprInstLoc (instLoc dict))]
 
-tidyInst env (Dict u pred loc)
-  = (env', Dict u pred' loc)
-  where
-    (env', pred') = tidyPred env pred
-
-tidyInst env (Method u id tys theta tau loc)
-  = (env', Method u id tys' theta tau loc)
-               -- Leave theta, tau alone cos we don't print them
+pprInsts :: [Inst] -> SDoc
+-- Debugging: print the evidence :: type
+pprInsts insts  = brackets (interpp'SP insts)
+
+pprInst, pprInstInFull :: Inst -> SDoc
+-- Debugging: print the evidence :: type
+pprInst (LitInst nm lit ty loc) = ppr nm <+> dcolon <+> ppr ty
+pprInst (Dict nm pred loc)      = ppr nm <+> dcolon <+> pprPred pred
+
+pprInst m@(Method inst_id id tys theta tau loc)
+  = ppr inst_id <+> dcolon <+> 
+       braces (sep [ppr id <+> ptext SLIT("at"),
+                    brackets (sep (map pprParendType tys))])
+
+pprInstInFull inst
+  = sep [quotes (pprInst inst), nest 2 (pprInstLoc (instLoc inst))]
+
+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 -> Inst
+tidyInst env (LitInst nm lit ty loc)        = LitInst nm lit (tidyType env ty) loc
+tidyInst env (Dict nm pred loc)             = Dict nm (tidyPred env pred) loc
+tidyInst env (Method u id tys theta tau loc) = Method u id (tidyTypes env tys) theta tau loc
+
+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
+    env' = tidyFreeTyVars env (tyVarsOfInsts insts)
 
--- this case shouldn't arise... (we never print fundeps)
-tidyInst env fd@(FunDep _ clas fds loc)
-  = (env, fd)
+tidyInsts :: [Inst] -> (TidyEnv, [Inst])
+tidyInsts insts = tidyMoreInsts emptyTidyEnv insts
 
-tidyInsts env insts = mapAccumL tidyInst env insts
-
-show_uniq u = ifPprDebug (text "{-" <> ppr u <> text "-}")
+showLIE :: SDoc -> TcM ()      -- Debugging
+showLIE str
+  = do { lie_var <- getLIEVar ;
+        lie <- readMutVar lie_var ;
+        traceTc (str <+> vcat (map pprInstInFull (lieToList lie))) }
 \end{code}
 
 
 %************************************************************************
 %*                                                                     *
-\subsection[InstEnv-types]{Type declarations}
+       Extending the instance environment
 %*                                                                     *
 %************************************************************************
 
 \begin{code}
-type InstanceMapper = Class -> InstEnv
+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 {       -- Instantiate the dfun type so that we extend the instance
+               -- envt with completely fresh template variables
+               -- This is important because the template variables must
+               -- not overlap with anything in the things being looked up
+               -- (since we do unification).  
+               -- We use tcSkolType because we don't want to allocate fresh
+               -- *meta* type variables.  
+         (tvs', theta', tau') <- tcSkolType (InstSkol dfun) (idType dfun)
+       ; let   (cls, tys') = tcSplitDFunHead tau'
+               dfun'       = setIdType dfun (mkSigmaTy tvs' theta' tau')           
+
+               -- 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 (tcMatchTys (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') }
+
+
+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
+  = setSrcSpan (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
+data LookupInstResult
   = 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
+-- 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 _ (Class clas tys) loc)
-  = case lookupInstEnv (classInstEnv clas) tys of
-
-      FoundInst tenv dfun_id
-       -> let
-               subst         = mkSubst (tyVarsOfTypes tys) tenv
-               (tyvars, rho) = splitForAllTys (idType dfun_id)
-               ty_args       = map subst_tv tyvars
-               dfun_rho      = substTy subst rho
-               (theta, tau)  = splitRhoTy dfun_rho
-               ty_app        = mkHsTyApp (HsVar dfun_id) ty_args
-               subst_tv tv   = case lookupSubstEnv tenv tv of
-                                  Just (DoneTy ty)  -> ty
-                                       -- tenv should bind all the tyvars
-          in
-          if null theta then
-               returnNF_Tc (SimpleInst ty_app)
-          else
-          newDictsAtLoc loc theta      `thenNF_Tc` \ (dicts, dict_ids) ->
-          let 
-               rhs = mkHsDictApp ty_app dict_ids
-          in
-          returnNF_Tc (GenInst dicts rhs)
-
-      other    -> returnNF_Tc NoInstance
-lookupInst dict@(Dict _ _ loc) = returnNF_Tc NoInstance
 
 -- Methods
 
 lookupInst inst@(Method _ id tys theta _ loc)
-  = newDictsAtLoc loc theta            `thenNF_Tc` \ (dicts, dict_ids) ->
-    returnNF_Tc (GenInst dicts (mkHsDictApp (mkHsTyApp (HsVar id) tys) dict_ids))
+  = 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 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
+-- 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 _nm (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 _nm (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))
 
-  | isIntegerTy ty                             -- Short cut for Integer
-  = returnNF_Tc (GenInst [] integer_lit)
+-- Dictionaries
+lookupInst (Dict _ pred loc)
+  = do         { mb_result <- lookupPred pred
+       ; case mb_result of {
+           Nothing -> return NoInstance ;
+           Just (tenv, dfun_id) -> do
+
+    -- tenv is a substitution that instantiates the dfun_id 
+    -- to match the requested result type.   
+    -- 
+    -- We ASSUME that the dfun is quantified over the very same tyvars 
+    -- that are bound by the tenv.
+    -- 
+    -- However, the dfun
+    -- might have some tyvars that *only* appear in arguments
+    -- dfun :: forall a b. C a b, Ord b => D [a]
+    -- We instantiate b to a flexi type variable -- it'll presumably
+    -- become fixed later via functional dependencies
+    { use_stage <- getStage
+    ; checkWellStaged (ptext SLIT("instance for") <+> quotes (ppr pred))
+                     (topIdLvl dfun_id) use_stage
+
+       -- 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 open_tvs to instantiate any un-substituted tyvars. 
+    ; let (tyvars, rho) = tcSplitForAllTys (idType dfun_id)
+         open_tvs      = filter (`notElemTvSubst` tenv) tyvars
+    ; open_tvs' <- mappM tcInstTyVar open_tvs
+    ; let
+       tenv' = extendTvSubstList tenv open_tvs (mkTyVarTys open_tvs')
+               -- Since the open_tvs' are freshly made, they cannot possibly be captured by
+               -- any nested for-alls in rho.  So the in-scope set is unchanged
+       dfun_rho   = substTy tenv' rho
+       (theta, _) = tcSplitPhiTy dfun_rho
+       ty_app     = mkHsTyApp (L (instLocSrcSpan loc) (HsVar dfun_id)) 
+                              (map (substTyVar tenv') tyvars)
+    ; if null theta then
+       returnM (SimpleInst ty_app)
+      else do
+    { dicts <- newDictsAtLoc loc theta
+    ; let rhs = mkHsDictApp ty_app (map instToId dicts)
+    ; returnM (GenInst dicts rhs)
+    }}}}
+
+---------------
+lookupPred :: TcPredType -> TcM (Maybe (TvSubst, DFunId))
+-- Look up a class constraint in the instance environment
+lookupPred pred@(ClassP clas tys)
+  = do { pkg_ie <- loadImportedInsts clas tys
+               -- Suck in any instance decls that may be relevant
+       ; tcg_env <- getGblEnv
+       ; dflags  <- getDOpts
+       ; case lookupInstEnv dflags (pkg_ie, tcg_inst_env tcg_env) clas tys of {
+           ([(tenv, (_,_,dfun_id))], []) 
+               -> do   { traceTc (text "lookupInst success" <+> 
+                                  vcat [text "dict" <+> ppr pred, 
+                                        text "witness" <+> ppr dfun_id
+                                        <+> ppr (idType dfun_id) ])
+                               -- Record that this dfun is needed
+                       ; record_dfun_usage dfun_id
+                       ; return (Just (tenv, dfun_id)) } ;
+
+           (matches, unifs)
+               -> do   { traceTc (text "lookupInst fail" <+> 
+                                  vcat [text "dict" <+> ppr pred,
+                                        text "matches" <+> ppr matches,
+                                        text "unifs" <+> ppr unifs])
+               -- 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.
+                       ; return Nothing }
+       }}
+
+lookupPred ip_pred = return Nothing
+
+record_dfun_usage dfun_id 
+  = do { dflags <- getDOpts
+       ; let  dfun_name = idName dfun_id
+              dfun_mod  = nameModule dfun_name
+       ; if isInternalName dfun_name || not (isHomeModule dflags dfun_mod)
+         then return () -- internal, or in another package
+          else do { tcg_env <- getGblEnv
+                  ; updMutVar (tcg_inst_uses tcg_env)
+                              (`addOneToNameSet` idName dfun_id) }}
+
+
+tcGetInstEnvs :: TcM (InstEnv, InstEnv)
+-- Gets both the external-package inst-env
+-- and the home-pkg inst env (includes module being compiled)
+tcGetInstEnvs = do { eps <- getEps; env <- getGblEnv;
+                    return (eps_inst_env eps, tcg_inst_env env) }
+\end{code}
 
-  | in_int_range                               -- It's overloaded but small enough to fit into an Int
-  = tcLookupValueByKey fromIntClassOpKey       `thenNF_Tc` \ from_int ->
-    newMethodAtLoc 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 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        = mkHsConApp 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.
--- This is essential  (see nofib/spectral/nucleic).
-
-lookupInst inst@(LitInst u (OverloadedFractional f) ty loc)
-  | isFloatTy ty    = returnNF_Tc (GenInst [] float_lit)
-  | isDoubleTy ty   = returnNF_Tc (GenInst [] double_lit)
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+               Re-mappable syntax
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
 
-  | 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 ->
-    let
-       rational_ty  = mkSynTy rational_tycon []
-       rational_lit = HsLitOut (HsFrac f) rational_ty
-    in
-    newMethodAtLoc loc from_rational [ty]              `thenNF_Tc` \ (method_inst, method_id) ->
-    returnNF_Tc (GenInst [method_inst] (HsApp (HsVar method_id) rational_lit))
+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:
 
-  where
-    floatprim_lit  = HsLitOut (HsFloatPrim f) floatPrimTy
-    float_lit      = mkHsConApp floatDataCon [] [floatprim_lit]
-    doubleprim_lit = HsLitOut (HsDoublePrim f) doublePrimTy
-    double_lit     = mkHsConApp doubleDataCon [] [doubleprim_lit]
+  (>>) :: HB m n mn => m a -> n b -> mn b
 
--- there are no `instances' of functional dependencies or implicit params
+So the idea is to generate a local binding for (>>), thus:
 
-lookupInst _  = returnNF_Tc NoInstance
+       let then72 :: forall a b. m a -> m b -> m b
+           then72 = ...something involving the user's (>>)...
+       in
+       ...the do-expression...
 
-\end{code}
+Now the do-expression can proceed using then72, which has exactly
+the expected type.
 
-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.
+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.
 
 \begin{code}
-lookupSimpleInst :: InstEnv
-                -> Class
-                -> [Type]                              -- Look up (c,t)
-                -> NF_TcM s (Maybe [(Class,[Type])])   -- Here are the needed (c,t)s
-
-lookupSimpleInst class_inst_env clas tys
-  = case lookupInstEnv class_inst_env tys of
-      FoundInst tenv dfun
-       -> returnNF_Tc (Just (substClasses (mkSubst emptyInScopeSet tenv) theta'))
-        where
-          (_, theta, _) = splitSigmaTy (idType dfun)
-          theta' = map (\(Class clas tys) -> (clas,tys)) theta
-
-      other  -> returnNF_Tc Nothing
+tcSyntaxName :: InstOrigin
+            -> TcType                  -- Type to instantiate it at
+            -> (Name, HsExpr Name)     -- (Standard name, user name)
+            -> TcM (Name, HsExpr 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, HsVar user_nm)
+  | std_nm == user_nm
+  = 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)
+       sigma1          = 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 sigma1)      $
+
+       -- Check that the user-supplied thing has the
+       -- same type as the standard one.  
+       -- Tiresome jiggling because tcCheckSigma takes a located expression
+    getSrcSpanM                                        `thenM` \ span -> 
+    tcCheckSigma (L span user_nm_expr) sigma1  `thenM` \ expr ->
+    returnM (std_nm, unLoc expr)
+
+tcStdSyntaxName :: InstOrigin
+               -> TcType                       -- Type to instantiate it at
+               -> Name                         -- Standard name
+               -> TcM (Name, HsExpr TcId)      -- (Standard name, suitable expression)
+
+tcStdSyntaxName orig ty std_nm
+  = newMethodFromName orig ty std_nm   `thenM` \ id ->
+    returnM (std_nm, HsVar id)
+
+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}