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[ghc-hetmet.git] / ghc / compiler / typecheck / Inst.lhs
index 0803e56..8768e20 100644 (file)
@@ -7,28 +7,27 @@
 module Inst ( 
        Inst, 
 
-       pprDFuns, pprDictsTheta, pprDictsInFull,        -- User error messages
+       pprInstances, pprDictsTheta, pprDictsInFull,    -- User error messages
        showLIE, pprInst, pprInsts, pprInstInFull,      -- Debugging messages
 
        tidyInsts, tidyMoreInsts,
 
-       newDictsFromOld, newDicts, newDictsAtLoc, cloneDict, 
-       newOverloadedLit, newIPDict, 
+       newDicts, newDictAtLoc, newDictsAtLoc, cloneDict, 
+       shortCutFracLit, shortCutIntLit, newIPDict, 
        newMethod, newMethodFromName, newMethodWithGivenTy, 
-       tcInstClassOp, tcInstCall, tcInstStupidTheta,
-       tcSyntaxName, tcStdSyntaxName,
+       tcInstClassOp, tcInstStupidTheta,
+       tcSyntaxName, isHsVar,
 
        tyVarsOfInst, tyVarsOfInsts, tyVarsOfLIE, 
        ipNamesOfInst, ipNamesOfInsts, fdPredsOfInst, fdPredsOfInsts,
        instLoc, getDictClassTys, dictPred,
 
-       lookupInst, LookupInstResult(..),
-       tcExtendLocalInstEnv, tcGetInstEnvs,
+       lookupInst, LookupInstResult(..), lookupPred, 
+       tcExtendLocalInstEnv, tcGetInstEnvs, getOverlapFlag,
 
        isDict, isClassDict, isMethod, 
        isLinearInst, linearInstType, isIPDict, isInheritableInst,
-       isTyVarDict, isStdClassTyVarDict, isMethodFor, 
-       instBindingRequired,
+       isTyVarDict, isMethodFor, 
 
        zonkInst, zonkInsts,
        instToId, instName,
@@ -38,54 +37,56 @@ module Inst (
 
 #include "HsVersions.h"
 
-import {-# SOURCE #-}  TcExpr( tcCheckSigma )
-import {-# SOURCE #-}  TcUnify ( unifyTauTy )  -- Used in checkKind (sigh)
+import {-# SOURCE #-}  TcExpr( tcPolyExpr )
 
-import HsSyn   ( HsLit(..), HsOverLit(..), HsExpr(..), LHsExpr, mkHsApp )
-import TcHsSyn ( TcId, TcIdSet, 
-                 mkHsTyApp, mkHsDictApp, mkHsConApp, zonkId, 
-                 mkCoercion, ExprCoFn
-               )
+import HsSyn   ( HsLit(..), HsOverLit(..), HsExpr(..), LHsExpr, mkHsApp,
+                 nlHsLit, nlHsVar )
+import TcHsSyn ( mkHsTyApp, mkHsDictApp, zonkId )
 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 InstEnv ( DFunId, InstEnv, Instance(..), OverlapFlag(..),
+                 lookupInstEnv, extendInstEnv, pprInstances, 
+                 instanceHead, instanceDFunId, setInstanceDFunId )
+import FunDeps ( checkFunDeps )
+import TcMType ( zonkTcType, zonkTcTypes, zonkTcPredType, zonkTcThetaType, 
+                 tcInstTyVar, tcInstSkolType
                )
-import TcType  ( Type, TcType, TcThetaType, TcTyVarSet, TcTyVar,
-                 PredType(..), typeKind,
-                 tcSplitForAllTys, tcSplitForAllTys, 
-                 tcSplitPhiTy, tcIsTyVarTy, tcSplitDFunTy,
+import TcType  ( Type, TcType, TcThetaType, TcTyVarSet, TcPredType,
+                 BoxyRhoType,
+                 PredType(..), SkolemInfo(..), typeKind, mkSigmaTy,
+                 tcSplitForAllTys, applyTys, 
+                 tcSplitPhiTy, tcSplitDFunHead,
                  isIntTy,isFloatTy, isIntegerTy, isDoubleTy,
-                 tcIsTyVarTy, mkPredTy, mkTyVarTy, mkTyVarTys,
+                 mkPredTy, mkTyVarTys,
                  tyVarsOfType, tyVarsOfTypes, tyVarsOfPred, tidyPred,
                  isClassPred, isTyVarClassPred, isLinearPred, 
-                 getClassPredTys, getClassPredTys_maybe, mkPredName,
+                 getClassPredTys, mkPredName,
                  isInheritablePred, isIPPred, 
                  tidyType, tidyTypes, tidyFreeTyVars, tcSplitSigmaTy, 
-                 pprPred, pprParendType, pprThetaArrow, pprTheta, pprClassPred
+                 pprPred, pprParendType, pprTheta 
                )
-import Type    ( substTy, substTys, substTyWith, substTheta, zipTopTvSubst )
-import Unify   ( matchTys )
+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, mkSysLocal, mkLocalId, setIdUnique )
-import PrelInfo        ( isStandardClass, isNoDictClass )
-import Name    ( Name, mkMethodOcc, getOccName, getSrcLoc, isHomePackageName, isInternalName )
+import DataCon ( DataCon, dataConTyVars, dataConStupidTheta, dataConName, dataConWrapId )
+import Id      ( Id, idName, idType, mkUserLocal, mkLocalId )
+import Name    ( Name, mkMethodOcc, getOccName, getSrcLoc, nameModule,
+                 isInternalName, setNameUnique )
 import NameSet ( addOneToNameSet )
 import Literal ( inIntRange )
-import Var     ( TyVar, tyVarKind )
-import VarEnv  ( TidyEnv, emptyTidyEnv, lookupVarEnv )
+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 DynFlags        ( DynFlag(..), dopt )
 import Maybes  ( isJust )
 import Outputable
 \end{code}
@@ -98,13 +99,13 @@ instName :: Inst -> Name
 instName inst = idName (instToId inst)
 
 instToId :: Inst -> TcId
-instToId (Dict id _ _)        = id
-instToId (Method id _ _ _ _ _) = id
-instToId (LitInst id _ _ _)    = id
+instToId (LitInst nm _ ty _) = mkLocalId nm ty
+instToId (Dict nm pred _)    = mkLocalId nm (mkPredTy pred)
+instToId (Method id _ _ _ _) = id
 
-instLoc (Dict _ _         loc) = loc
-instLoc (Method _ _ _ _ _ loc) = loc
-instLoc (LitInst _ _ _    loc) = loc
+instLoc (Dict _ _       loc) = loc
+instLoc (Method _ _ _ _ loc) = loc
+instLoc (LitInst _ _ _  loc) = loc
 
 dictPred (Dict _ pred _ ) = pred
 dictPred inst            = pprPanic "dictPred" (ppr inst)
@@ -117,16 +118,16 @@ getDictClassTys (Dict _ pred _) = getClassPredTys pred
 -- 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
+fdPredsOfInst (Dict _ pred _)       = [pred]
+fdPredsOfInst (Method _ _ _ theta _) = theta
+fdPredsOfInst other                 = []       -- LitInsts etc
 
 fdPredsOfInsts :: [Inst] -> [PredType]
 fdPredsOfInsts insts = concatMap fdPredsOfInst insts
 
-isInheritableInst (Dict _ pred _)         = isInheritablePred pred
-isInheritableInst (Method _ _ _ theta _ _) = all isInheritablePred theta
-isInheritableInst other                           = True
+isInheritableInst (Dict _ pred _)       = isInheritablePred pred
+isInheritableInst (Method _ _ _ theta _) = all isInheritablePred theta
+isInheritableInst other                         = True
 
 
 ipNamesOfInsts :: [Inst] -> [Name]
@@ -135,14 +136,14 @@ ipNamesOfInst  :: Inst   -> [Name]
 -- NB: ?x and %x get different Names
 ipNamesOfInsts insts = [n | inst <- insts, n <- ipNamesOfInst inst]
 
-ipNamesOfInst (Dict _ (IParam n _) _)  = [ipNameName n]
-ipNamesOfInst (Method _ _ _ theta _ _) = [ipNameName n | IParam n _ <- theta]
-ipNamesOfInst other                   = []
+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
+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
 
@@ -171,12 +172,12 @@ isIPDict (Dict _ pred _) = isIPPred pred
 isIPDict other          = False
 
 isMethod :: Inst -> Bool
-isMethod (Method _ _ _ _ _ _) = True
-isMethod other               = False
+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
 
 isLinearInst :: Inst -> Bool
 isLinearInst (Dict _ pred _) = isLinearPred pred
@@ -188,23 +189,8 @@ isLinearInst other      = False
 
 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
-necessarily result in bindings.  The first tells whether an @Inst@
-must be witnessed by an actual binding; the second tells whether an
-@Inst@ can be generalised over.
-
-\begin{code}
-instBindingRequired :: Inst -> Bool
-instBindingRequired (Dict _ (ClassP clas _) _) = not (isNoDictClass clas)
-instBindingRequired other                     = True
-\end{code}
 
 
 %************************************************************************
@@ -222,24 +208,23 @@ newDicts orig theta
     newDictsAtLoc loc theta
 
 cloneDict :: Inst -> TcM Inst
-cloneDict (Dict id ty loc) = newUnique `thenM` \ uniq ->
-                            returnM (Dict (setIdUnique id uniq) ty loc)
+cloneDict (Dict nm ty loc) = newUnique `thenM` \ uniq ->
+                            returnM (Dict (setNameUnique nm uniq) ty loc)
 
-newDictsFromOld :: Inst -> TcThetaType -> TcM [Inst]
-newDictsFromOld (Dict _ _ loc) theta = newDictsAtLoc loc theta
+newDictAtLoc :: InstLoc -> TcPredType -> TcM Inst
+newDictAtLoc inst_loc pred
+  = do { uniq <- newUnique
+       ; return (mkDict inst_loc uniq pred) }
 
--- Local function, similar to newDicts, 
--- but with slightly different interface
-newDictsAtLoc :: InstLoc
-             -> TcThetaType
-             -> TcM [Inst]
+newDictsAtLoc :: InstLoc -> TcThetaType -> TcM [Inst]
 newDictsAtLoc inst_loc theta
   = newUniqueSupply            `thenM` \ us ->
-    returnM (zipWith mk_dict (uniqsFromSupply us) theta)
+    returnM (zipWith (mkDict inst_loc) (uniqsFromSupply us) theta)
+
+mkDict inst_loc uniq pred
+  = Dict name pred inst_loc
   where
-    mk_dict uniq pred = Dict (mkLocalId (mkPredName uniq loc pred) (mkPredTy pred))
-                            pred inst_loc
-    loc = instLocSrcLoc inst_loc
+    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
@@ -253,9 +238,9 @@ newIPDict orig ip_name ty
     let
        pred = IParam ip_name ty
         name = mkPredName uniq (instLocSrcLoc inst_loc) pred 
-       id   = mkLocalId name (mkPredTy pred)
+       dict = Dict name pred inst_loc
     in
-    returnM (mapIPName (\n -> id) ip_name, Dict id pred inst_loc)
+    returnM (mapIPName (\n -> instToId dict) ip_name, dict)
 \end{code}
 
 
@@ -268,15 +253,6 @@ newIPDict orig ip_name ty
 
 
 \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
@@ -291,7 +267,7 @@ tcInstStupidTheta data_con inst_tys
     stupid_theta = dataConStupidTheta data_con
     tenv = zipTopTvSubst (dataConTyVars data_con) inst_tys
 
-newMethodFromName :: InstOrigin -> TcType -> Name -> TcM TcId
+newMethodFromName :: InstOrigin -> BoxyRhoType -> Name -> TcM TcId
 newMethodFromName origin ty name
   = tcLookupId name            `thenM` \ id ->
        -- Use tcLookupId not tcLookupGlobalId; the method is almost
@@ -303,10 +279,10 @@ newMethodFromName origin ty name
     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_`
+newMethodWithGivenTy orig id tys
+  = getInstLoc orig            `thenM` \ loc ->
+    newMethod loc id tys       `thenM` \ inst ->
+    extendLIE inst             `thenM_`
     returnM (instToId inst)
 
 --------------------------------------------
@@ -323,101 +299,58 @@ newMethodWithGivenTy orig id tys theta tau
 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
+       (tyvars, _rho) = tcSplitForAllTys (idType sel_id)
     in
     zipWithM_ checkKind tyvars tys     `thenM_` 
-    newMethod inst_loc sel_id tys preds tau
+    newMethod inst_loc sel_id tys
 
 checkKind :: TyVar -> TcType -> TcM ()
 -- Ensure that the type has a sub-kind of the tyvar
 checkKind tv ty
-  = do { ty1 <- zonkTcType ty
+  = do { let ty1 = ty 
+               -- 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 }}
+         else 
+
+    pprPanic "checkKind: adding kind constraint" 
+            (vcat [ppr tv <+> ppr (tyVarKind tv), 
+                   ppr ty <+> ppr ty1 <+> ppr (typeKind ty1)])
+       }
+--    do       { tv1 <- tcInstTyVar tv
+--     ; unifyType ty1 (mkTyVarTy tv1) } }
 
 
 ---------------------------
-newMethod inst_loc id tys theta tau
+newMethod inst_loc id tys
   = 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
+       (theta,tau) = tcSplitPhiTy (applyTys (idType id) tys)
+       meth_id     = mkUserLocal (mkMethodOcc (getOccName id)) new_uniq tau loc
+       inst        = Method meth_id id tys theta inst_loc
+       loc         = instLocSrcLoc inst_loc
     in
     returnM inst
 \end{code}
 
-In newOverloadedLit we convert directly to an Int or Integer if we
-know that's what we want.  This may save some time, by not
-temporarily generating overloaded literals, but it won't catch all
-cases (the rest are caught in lookupInst).
-
 \begin{code}
-newOverloadedLit :: InstOrigin
-                -> HsOverLit
-                -> TcType
-                -> 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 lit_id lit expected_ty loc
-       lit_id   = mkSysLocal FSLIT("lit") new_uniq expected_ty
-    in
-    extendLIE lit_inst         `thenM_`
-    returnM (L (instLocSrcSpan loc) (HsVar (instToId lit_inst)))
-
-shortCutIntLit :: Integer -> TcType -> Maybe (LHsExpr TcId)    -- Returns noLoc'd result :-)
+shortCutIntLit :: Integer -> TcType -> Maybe (HsExpr TcId)
 shortCutIntLit i ty
   | isIntTy ty && inIntRange i                 -- Short cut for Int
-  = Just (noLoc (HsLit (HsInt i)))
+  = Just (HsLit (HsInt i))
   | isIntegerTy ty                     -- Short cut for Integer
-  = Just (noLoc (HsLit (HsInteger i ty)))
+  = Just (HsLit (HsInteger i ty))
   | otherwise = Nothing
 
-shortCutFracLit :: Rational -> TcType -> Maybe (LHsExpr TcId)  -- Returns noLoc'd result :-)
+shortCutFracLit :: Rational -> TcType -> Maybe (HsExpr TcId)
 shortCutFracLit f ty
   | isFloatTy ty 
-  = Just (mkHsConApp floatDataCon [] [HsLit (HsFloatPrim f)])
+  = Just (mk_lit floatDataCon (HsFloatPrim f))
   | isDoubleTy ty
-  = Just (mkHsConApp doubleDataCon [] [HsLit (HsDoublePrim f)])
+  = Just (mk_lit doubleDataCon (HsDoublePrim f))
   | otherwise = Nothing
+  where
+    mk_lit con lit = HsApp (nlHsVar (dataConWrapId con)) (nlHsLit lit)
 
 mkIntegerLit :: Integer -> TcM (LHsExpr TcId)
 mkIntegerLit i
@@ -430,6 +363,10 @@ mkRatLit r
   = tcMetaTy rationalTyConName         `thenM` \ rat_ty ->
     getSrcSpanM                        `thenM` \ span -> 
     returnM (L span $ HsLit (HsRat r rat_ty))
+
+isHsVar :: HsExpr Name -> Name -> Bool
+isHsVar (HsVar f) g = f==g
+isHsVar other    g = False
 \end{code}
 
 
@@ -439,17 +376,15 @@ mkRatLit r
 %*                                                                     *
 %************************************************************************
 
-Zonking makes sure that the instance types are fully zonked,
-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.
+Zonking makes sure that the instance types are fully zonked.
 
 \begin{code}
 zonkInst :: Inst -> TcM Inst
-zonkInst (Dict id pred loc)
+zonkInst (Dict name pred loc)
   = zonkTcPredType pred                        `thenM` \ new_pred ->
-    returnM (Dict id new_pred loc)
+    returnM (Dict name new_pred loc)
 
-zonkInst (Method m id tys theta tau loc) 
+zonkInst (Method m id tys theta 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
@@ -457,12 +392,11 @@ zonkInst (Method m id tys theta 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)
+    returnM (Method m new_id new_tys new_theta loc)
 
-zonkInst (LitInst id lit ty loc)
+zonkInst (LitInst nm lit ty loc)
   = zonkTcType ty                      `thenM` \ new_ty ->
-    returnM (LitInst id lit new_ty loc)
+    returnM (LitInst nm lit new_ty loc)
 
 zonkInsts insts = mappM zonkInst insts
 \end{code}
@@ -498,10 +432,10 @@ pprInsts insts  = brackets (interpp'SP insts)
 
 pprInst, pprInstInFull :: Inst -> SDoc
 -- Debugging: print the evidence :: type
-pprInst (LitInst id lit ty loc) = ppr id <+> dcolon <+> ppr ty
-pprInst (Dict id pred loc)      = ppr id <+> dcolon <+> pprPred pred
+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)
+pprInst m@(Method inst_id id tys theta loc)
   = ppr inst_id <+> dcolon <+> 
        braces (sep [ppr id <+> ptext SLIT("at"),
                     brackets (sep (map pprParendType tys))])
@@ -509,19 +443,10 @@ pprInst m@(Method inst_id id tys theta tau loc)
 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 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 (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 loc) = Method u id (tidyTypes env tys) theta loc
 
 tidyMoreInsts :: TidyEnv -> [Inst] -> (TidyEnv, [Inst])
 -- This function doesn't assume that the tyvars are in scope
@@ -549,68 +474,90 @@ showLIE str
 %************************************************************************
 
 \begin{code}
-tcExtendLocalInstEnv :: [DFunId] -> TcM a -> TcM a
+tcExtendLocalInstEnv :: [Instance] -> 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
+      ; inst_env' <- foldlM addLocalInst (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
+addLocalInst :: InstEnv -> Instance -> 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
+addLocalInst home_ie ispec
+  = 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 tcInstSkolType because we don't want to allocate fresh
+               --  *meta* type variables.  
+         let dfun = instanceDFunId ispec
+       ; (tvs', theta', tau') <- tcInstSkolType (InstSkol dfun) (idType dfun)
+       ; let   (cls, tys') = tcSplitDFunHead tau'
+               dfun'       = setIdType dfun (mkSigmaTy tvs' theta' tau')           
+               ispec'      = setInstanceDFunId ispec dfun'
+
+               -- Load imported instances, so that we report
                -- duplicates correctly
-         let (tvs, _, cls, tys) = tcSplitDFunTy (idType dfun)
-       ; pkg_ie  <- loadImportedInsts cls tys
+       ; eps <- getEps
+       ; let inst_envs = (eps_inst_env eps, home_ie)
 
                -- Check functional dependencies
-       ; case checkFunDeps (pkg_ie, home_ie) dfun of
-               Just dfuns -> funDepErr dfun dfuns
+       ; case checkFunDeps inst_envs ispec' of
+               Just specs -> funDepErr ispec' specs
                Nothing    -> return ()
 
                -- Check for duplicate instance decls
-               -- We instantiate the dfun type because the instance lookup
-               -- requires nice fresh types in the thing to be looked up
-       ; (tvs', _, tenv) <- tcInstTyVars tvs
-       ; let { tys' = substTys tenv tys
-             ; (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 ()
+       ; let { (matches, _) = lookupInstEnv inst_envs cls tys'
+             ; dup_ispecs = [ dup_ispec 
+                            | (_, dup_ispec) <- matches
+                            , let (_,_,_,dup_tys) = instanceHead dup_ispec
+                            , isJust (tcMatchTys (mkVarSet tvs') tys' dup_tys)] }
+               -- Find memebers of the match list which ispec itself matches.
+               -- If the match is 2-way, it's a duplicate
+       ; case dup_ispecs of
+           dup_ispec : _ -> dupInstErr ispec' dup_ispec
+           []            -> return ()
 
                -- OK, now extend the envt
-       ; return (extendInstEnv home_ie dfun) }
-
-
-traceDFuns dfuns
-  = traceTc (text "Adding instances:" <+> vcat (map pp dfuns))
+       ; return (extendInstEnv home_ie ispec') }
+
+getOverlapFlag :: TcM OverlapFlag
+getOverlapFlag 
+  = do         { dflags <- getDOpts
+       ; let overlap_ok    = dopt Opt_AllowOverlappingInstances dflags
+             incoherent_ok = dopt Opt_AllowIncoherentInstances  dflags
+             overlap_flag | incoherent_ok = Incoherent
+                          | overlap_ok    = OverlapOk
+                          | otherwise     = NoOverlap
+                          
+       ; return overlap_flag }
+
+traceDFuns ispecs
+  = traceTc (hang (text "Adding instances:") 2 (vcat (map pp ispecs)))
   where
-    pp dfun = ppr dfun <+> dcolon <+> ppr (idType dfun)
+    pp ispec = ppr (instanceDFunId ispec) <+> colon <+> ppr ispec
+       -- Print the dfun name itself too
 
-funDepErr dfun dfuns
-  = addDictLoc dfun $
+funDepErr ispec ispecs
+  = addDictLoc ispec $
     addErr (hang (ptext SLIT("Functional dependencies conflict between instance declarations:"))
-              2 (pprDFuns (dfun:dfuns)))
-dupInstErr dfun dup_dfun
-  = addDictLoc dfun $
+              2 (pprInstances (ispec:ispecs)))
+dupInstErr ispec dup_ispec
+  = addDictLoc ispec $
     addErr (hang (ptext SLIT("Duplicate instance declarations:"))
-              2 (pprDFuns [dfun, dup_dfun]))
+              2 (pprInstances [ispec, dup_ispec]))
 
-addDictLoc dfun thing_inside
+addDictLoc ispec thing_inside
   = setSrcSpan (mkSrcSpan loc loc) thing_inside
   where
-   loc = getSrcLoc dfun
+   loc = getSrcLoc ispec
 \end{code}
+    
 
 %************************************************************************
 %*                                                                     *
@@ -619,12 +566,12 @@ addDictLoc dfun thing_inside
 %************************************************************************
 
 \begin{code}
-data LookupInstResult s
+data LookupInstResult
   = NoInstance
   | SimpleInst (LHsExpr TcId)          -- Just a variable, type application, or literal
   | GenInst    [Inst] (LHsExpr TcId)   -- The expression and its needed insts
 
-lookupInst :: Inst -> TcM (LookupInstResult s)
+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
@@ -632,7 +579,7 @@ lookupInst :: Inst -> TcM (LookupInstResult s)
 
 -- Methods
 
-lookupInst inst@(Method _ id tys theta _ loc)
+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
@@ -642,17 +589,16 @@ lookupInst inst@(Method _ id tys theta _ loc)
 
 -- 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).
+-- 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)
+lookupInst inst@(LitInst _nm (HsIntegral i from_integer_name) ty loc)
   | Just expr <- shortCutIntLit i ty
-  = returnM (GenInst [] expr)  -- GenInst, not SimpleInst, because 
+  = returnM (GenInst [] (noLoc expr))  -- GenInst, not SimpleInst, because 
                                        -- expr may be a constructor application
   | otherwise
-  = ASSERT( from_integer_name == fromIntegerName )     -- A LitInst invariant
+  = ASSERT( from_integer_name `isHsVar` fromIntegerName )      -- A LitInst invariant
     tcLookupId fromIntegerName                 `thenM` \ from_integer ->
     tcInstClassOp loc from_integer [ty]                `thenM` \ method_inst ->
     mkIntegerLit i                             `thenM` \ integer_lit ->
@@ -660,12 +606,12 @@ lookupInst inst@(LitInst u (HsIntegral i from_integer_name) ty loc)
                     (mkHsApp (L (instLocSrcSpan loc)
                                 (HsVar (instToId method_inst))) integer_lit))
 
-lookupInst inst@(LitInst u (HsFractional f from_rat_name) ty loc)
+lookupInst inst@(LitInst _nm (HsFractional f from_rat_name) ty loc)
   | Just expr <- shortCutFracLit f ty
-  = returnM (GenInst [] expr)
+  = returnM (GenInst [] (noLoc expr))
 
   | otherwise
-  = ASSERT( from_rat_name == fromRationalName )        -- A LitInst invariant
+  = ASSERT( from_rat_name `isHsVar` fromRationalName ) -- A LitInst invariant
     tcLookupId fromRationalName                        `thenM` \ from_rational ->
     tcInstClassOp loc from_rational [ty]       `thenM` \ method_inst ->
     mkRatLit f                                 `thenM` \ rat_lit ->
@@ -673,81 +619,95 @@ lookupInst inst@(LitInst u (HsFractional f from_rat_name) ty loc)
                                               (HsVar (instToId method_inst))) rat_lit))
 
 -- Dictionaries
-lookupInst dict@(Dict _ pred@(ClassP clas tys) loc)
-  = 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))], []) -> instantiate_dfun tenv dfun_id pred loc ;
-           (matches, unifs)              -> do
-       { traceTc (text "lookupInst fail" <+> vcat [text "dict" <+> ppr pred,
-                                                   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
-  = -- tenv is a substitution that instantiates the dfun_id 
-    -- to match the requested result type.   However, the dfun
-    -- might have some tyvars that only appear in arguments
+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
-    traceTc (text "lookupInst success" <+> 
-               vcat [text "dict" <+> ppr pred, 
-                     text "witness" <+> ppr dfun_id <+> ppr (idType dfun_id) ]) `thenM_`
-       -- Record that this dfun is needed
-    record_dfun_usage dfun_id          `thenM_`
+    { 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 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
-       (tyvars, rho) = tcSplitForAllTys (idType dfun_id)
-       mk_ty_arg tv  = case lookupVarEnv tenv tv of
-                          Just ty -> returnM ty
-                          Nothing -> tcInstTyVar tv `thenM` \ tc_tv ->
-                                     returnM (mkTyVarTy tc_tv)
-    in
-    mappM mk_ty_arg tyvars     `thenM` \ ty_args ->
-    let
-       dfun_rho   = substTy (zipTopTvSubst tyvars ty_args) rho
-               -- Since the tyvars are freshly made,
-               -- they cannot possibly be captured by
-               -- any existing for-alls.  Hence zipTopTyVarSubst
+       -- 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)) ty_args
-    in
-    if null theta then
+       ty_app     = mkHsTyApp (L (instLocSrcSpan loc) (HsVar dfun_id)) 
+                              (map (substTyVar tenv') tyvars)
+    ; 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
-    dfun_name = idName dfun_id
+      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 { eps     <- getEps
+       ; tcg_env <- getGblEnv
+       ; let inst_envs = (eps_inst_env eps, tcg_inst_env tcg_env)
+       ; case lookupInstEnv inst_envs clas tys of {
+           ([(tenv, ispec)], []) 
+               -> do   { let dfun_id = is_dfun ispec
+                       ; 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 { gbl <- getGblEnv
+       ; let  dfun_name = idName dfun_id
+              dfun_mod  = nameModule dfun_name
+       ; if isInternalName dfun_name ||    -- Internal name => defined in this module
+            not (isHomeModule (tcg_home_mods gbl) 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
@@ -764,7 +724,6 @@ tcGetInstEnvs = do { eps <- getEps; env <- getGblEnv;
 %*                                                                     *
 %************************************************************************
 
-
 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
@@ -792,13 +751,14 @@ tcSyntaxName :: InstOrigin
             -> TcType                  -- Type to instantiate it at
             -> (Name, HsExpr Name)     -- (Standard name, user name)
             -> TcM (Name, HsExpr TcId) -- (Standard name, suitable expression)
-
+--     *** NOW USED ONLY FOR CmdTop (sigh) ***
 -- 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
+  = newMethodFromName orig ty std_nm   `thenM` \ id ->
+    returnM (std_nm, HsVar id)
 
 tcSyntaxName orig ty (std_nm, user_nm_expr)
   = tcLookupId std_nm          `thenM` \ std_id ->
@@ -815,18 +775,9 @@ tcSyntaxName orig ty (std_nm, user_nm_expr)
        -- 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 ->
+    tcPolyExpr (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