[project @ 2005-02-25 13:06:31 by simonpj]
[ghc-hetmet.git] / ghc / compiler / typecheck / Inst.lhs
index 4d258ee..f75d1d3 100644 (file)
 
 \begin{code}
 module Inst ( 
-       LIE, emptyLIE, unitLIE, plusLIE, consLIE, zonkLIE,
-       plusLIEs, mkLIE, isEmptyLIE, lieToList, listToLIE,
-
        Inst, 
-       pprInst, pprInsts, pprInstsInFull, tidyInsts,
 
-       newDictsFromOld, newDicts, 
-       newMethod, newMethodWithGivenTy, newOverloadedLit,
-       newIPDict, tcInstId,
+       pprDFuns, pprDictsTheta, pprDictsInFull,        -- User error messages
+       showLIE, pprInst, pprInsts, pprInstInFull,      -- Debugging messages
+
+       tidyInsts, tidyMoreInsts,
 
-       tyVarsOfInst, tyVarsOfInsts, tyVarsOfLIE, instLoc, getDictClassTys,
-       getIPs,
-       predsOfInsts, predsOfInst,
+       newDictsFromOld, newDicts, newDictsAtLoc, cloneDict, 
+       newOverloadedLit, newIPDict, 
+       newMethod, newMethodFromName, newMethodWithGivenTy, 
+       tcInstClassOp, tcInstCall, tcInstStupidTheta,
+       tcSyntaxName, tcStdSyntaxName,
 
-       lookupInst, lookupSimpleInst, LookupInstResult(..),
+       tyVarsOfInst, tyVarsOfInsts, tyVarsOfLIE, 
+       ipNamesOfInst, ipNamesOfInsts, fdPredsOfInst, fdPredsOfInsts,
+       instLoc, getDictClassTys, dictPred,
 
-       isDict, isClassDict, isMethod, instMentionsIPs,
+       lookupInst, LookupInstResult(..),
+       tcExtendLocalInstEnv, tcGetInstEnvs, 
+
+       isDict, isClassDict, isMethod, 
+       isLinearInst, linearInstType, isIPDict, isInheritableInst,
        isTyVarDict, isStdClassTyVarDict, isMethodFor, 
-       instBindingRequired, instCanBeGeneralised,
+       instBindingRequired,
 
        zonkInst, zonkInsts,
-       instToId, 
+       instToId, instName,
 
-       InstOrigin(..), InstLoc, pprInstLoc
+       InstOrigin(..), InstLoc(..), pprInstLoc
     ) where
 
 #include "HsVersions.h"
 
-import CmdLineOpts ( opt_NoMethodSharing )
-import HsSyn   ( HsLit(..), HsOverLit(..), HsExpr(..) )
-import TcHsSyn ( TcExpr, TcId, 
-                 mkHsTyApp, mkHsDictApp, mkHsConApp, zonkId
+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 TcMonad
-import TcEnv   ( TcIdSet, tcGetInstEnv, tcLookupSyntaxId )
-import InstEnv ( InstLookupResult(..), lookupInstEnv )
-import TcType  ( TcThetaType,
-                 TcType, TcTauType, TcTyVarSet,
-                 zonkTcType, zonkTcTypes, zonkTcPredType,
-                 zonkTcThetaType, tcInstTyVar, tcInstType
+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 CoreFVs ( idFreeTyVars )
-import Class   ( Class )
-import Id      ( Id, idType, mkUserLocal, mkSysLocal, mkLocalId )
-import PrelInfo        ( isStandardClass, isCcallishClass, isNoDictClass )
-import Name    ( mkMethodOcc, getOccName )
-import NameSet ( NameSet )
-import PprType ( pprPred )     
-import Type    ( Type, PredType(..), ThetaType,
-                 isTyVarTy, mkPredTy, mkTyVarTy, mkTyVarTys,
-                 splitForAllTys, splitSigmaTy, funArgTy,
-                 splitMethodTy, splitRhoTy,
+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,
-                 predMentionsIPs, isClassPred, isTyVarClassPred, 
+                 isClassPred, isTyVarClassPred, isLinearPred, 
                  getClassPredTys, getClassPredTys_maybe, mkPredName,
-                 tidyType, tidyTypes, tidyFreeTyVars
-               )
-import Subst   ( emptyInScopeSet, mkSubst, 
-                 substTy, substTheta, mkTyVarSubst, mkTopTyVarSubst
+                 isInheritablePred, isIPPred, 
+                 tidyType, tidyTypes, tidyFreeTyVars, tcSplitSigmaTy, 
+                 pprPred, pprParendType, pprThetaArrow, pprTheta, pprClassPred
                )
+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 VarEnv  ( TidyEnv, lookupSubstEnv, SubstResult(..) )
-import VarSet  ( elemVarSet, emptyVarSet, unionVarSet )
-import TysWiredIn ( isIntTy,
-                   floatDataCon, isFloatTy,
-                   doubleDataCon, isDoubleTy,
-                   isIntegerTy
-                 ) 
-import PrelNames( fromIntegerName, fromRationalName )
-import Util    ( thenCmp, zipWithEqual )
-import Bag
+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 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
-       Id
-       TcPredType
-       InstLoc
-
-  | Method
-       Id
-
-       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
-       Id
-       HsOverLit       -- The literal from the occurrence site
-       TcType          -- The type at which the literal is used
-       InstLoc
-\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 `compare` lit2) `thenCmp` (ty1 `compare` ty2)
-cmpInst (LitInst _ _ _ _)        other                     = GT
-
--- and they can only have HsInt or HsFracs in them.
-\end{code}
-
 
 Selection
 ~~~~~~~~~
 \begin{code}
+instName :: Inst -> Name
+instName inst = idName (instToId inst)
+
 instToId :: Inst -> TcId
-instToId (Dict id _ _)        = id
+instToId (LitInst nm _ ty _)   = mkLocalId nm ty
+instToId (Dict nm pred _)      = mkLocalId nm (mkPredTy pred)
 instToId (Method id _ _ _ _ _) = id
-instToId (LitInst id _ _ _)    = id
 
 instLoc (Dict _ _         loc) = loc
 instLoc (Method _ _ _ _ _ loc) = loc
 instLoc (LitInst _ _ _    loc) = loc
 
+dictPred (Dict _ pred _ ) = pred
+dictPred inst            = pprPanic "dictPred" (ppr inst)
+
 getDictClassTys (Dict _ pred _) = getClassPredTys pred
 
-predsOfInsts :: [Inst] -> [PredType]
-predsOfInsts insts = concatMap predsOfInst insts
+-- 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
+
+fdPredsOfInsts :: [Inst] -> [PredType]
+fdPredsOfInsts insts = concatMap fdPredsOfInst insts
 
-predsOfInst (Dict _ pred _)          = [pred]
-predsOfInst (Method _ _ _ theta _ _) = theta
-predsOfInst (LitInst _ _ _ _)       = []
-       -- The last case is is really a big cheat
-       -- LitInsts to give rise to a (Num a) or (Fractional a) predicate
-       -- But Num and Fractional have only one parameter and no functional
-       -- dependencies, so I think no caller of predsOfInst will care.
+isInheritableInst (Dict _ pred _)         = isInheritablePred pred
+isInheritableInst (Method _ _ _ theta _ _) = all isInheritablePred theta
+isInheritableInst other                           = True
 
-ipsOfPreds theta = [(n,ty) | IParam n ty <- theta]
 
-getIPs inst = ipsOfPreds (predsOfInst 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]
+
+ipNamesOfInst (Dict _ (IParam n _) _)  = [ipNameName n]
+ipNamesOfInst (Method _ _ _ theta _ _) = [ipNameName n | IParam n _ <- theta]
+ipNamesOfInst other                   = []
 
 tyVarsOfInst :: Inst -> TcTyVarSet
 tyVarsOfInst (LitInst _ _ ty _)      = tyVarsOfType  ty
@@ -228,6 +149,7 @@ tyVarsOfInst (Method _ id tys _ _ _) = tyVarsOfTypes tys `unionVarSet` idFreeTyV
                                         -- The id might have free type variables; in the case of
                                         -- locally-overloaded class methods, for example
 
+
 tyVarsOfInsts insts = foldr (unionVarSet . tyVarsOfInst) emptyVarSet insts
 tyVarsOfLIE   lie   = tyVarsOfInsts (lieToList lie)
 \end{code}
@@ -247,6 +169,10 @@ 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
@@ -255,15 +181,20 @@ isMethodFor :: TcIdSet -> Inst -> Bool
 isMethodFor ids (Method uniq id tys _ _ loc) = id `elemVarSet` ids
 isMethodFor ids inst                        = False
 
-instMentionsIPs :: Inst -> NameSet -> Bool
-  -- True if the Inst mentions any of the implicit
-  -- parameters in the supplied set of names
-instMentionsIPs (Dict _ pred _)          ip_names = pred `predMentionsIPs` ip_names
-instMentionsIPs (Method _ _ _ theta _ _) ip_names = any (`predMentionsIPs` ip_names) theta
-instMentionsIPs other                   ip_names = False
+isLinearInst :: Inst -> Bool
+isLinearInst (Dict _ pred _) = isLinearPred pred
+isLinearInst other          = False
+       -- We never build Method Insts that have
+       -- linear implicit paramters in them.
+       -- Hence no need to look for Methods
+       -- See TcExpr.tcId 
+
+linearInstType :: Inst -> TcType       -- %x::t  -->  t
+linearInstType (Dict _ (IParam _ ty) _) = ty
+
 
 isStdClassTyVarDict (Dict _ pred _) = case getClassPredTys_maybe pred of
-                                       Just (clas, [ty]) -> isStandardClass clas && isTyVarTy ty
+                                       Just (clas, [ty]) -> isStandardClass clas && tcIsTyVarTy ty
                                        other             -> False
 \end{code}
 
@@ -275,12 +206,7 @@ must be witnessed by an actual binding; the second tells whether an
 \begin{code}
 instBindingRequired :: Inst -> Bool
 instBindingRequired (Dict _ (ClassP clas _) _) = not (isNoDictClass clas)
-instBindingRequired (Dict _ (IParam _ _) _)    = False
 instBindingRequired other                     = True
-
-instCanBeGeneralised :: Inst -> Bool
-instCanBeGeneralised (Dict _ (ClassP clas _) _) = not (isCcallishClass clas)
-instCanBeGeneralised other                     = True
 \end{code}
 
 
@@ -293,132 +219,142 @@ instCanBeGeneralised other                      = True
 \begin{code}
 newDicts :: InstOrigin
         -> TcThetaType
-        -> NF_TcM [Inst]
+        -> TcM [Inst]
 newDicts orig theta
-  = tcGetInstLoc orig          `thenNF_Tc` \ loc ->
+  = getInstLoc orig            `thenM` \ loc ->
     newDictsAtLoc loc theta
 
-newDictsFromOld :: Inst -> TcThetaType -> NF_TcM [Inst]
+cloneDict :: Inst -> TcM Inst
+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
 
 -- Local function, similar to newDicts, 
 -- but with slightly different interface
 newDictsAtLoc :: InstLoc
              -> TcThetaType
-             -> NF_TcM [Inst]
-newDictsAtLoc inst_loc@(_,loc,_) theta
-  = tcGetUniques (length theta)                `thenNF_Tc` \ new_uniqs ->
-    returnNF_Tc (zipWithEqual "newDictsAtLoc" mk_dict new_uniqs theta)
+             -> TcM [Inst]
+newDictsAtLoc inst_loc theta
+  = newUniqueSupply            `thenM` \ us ->
+    returnM (zipWith mk_dict (uniqsFromSupply us) theta)
   where
-    mk_dict uniq pred = Dict (mkLocalId (mkPredName uniq loc pred) (mkPredTy pred)) pred inst_loc
-
-newIPDict orig name ty
-  = tcGetInstLoc orig                  `thenNF_Tc` \ inst_loc ->
-    returnNF_Tc (Dict (mkLocalId name (mkPredTy pred)) pred inst_loc)
-  where pred = IParam name ty
+    mk_dict uniq pred = Dict (mkPredName uniq loc pred)
+                            pred inst_loc
+    loc = instLocSrcLoc inst_loc
+
+-- For vanilla implicit parameters, there is only one in scope
+-- at any time, so we used to use the name of the implicit parameter itself
+-- But with splittable implicit parameters there may be many in 
+-- scope, so we make up a new name.
+newIPDict :: InstOrigin -> IPName Name -> Type 
+         -> TcM (IPName Id, Inst)
+newIPDict orig ip_name ty
+  = getInstLoc orig                    `thenM` \ inst_loc ->
+    newUnique                          `thenM` \ uniq ->
+    let
+       pred = IParam ip_name ty
+        name = mkPredName uniq (instLocSrcLoc inst_loc) pred 
+       dict = Dict name pred inst_loc
+    in
+    returnM (mapIPName (\n -> instToId dict) ip_name, dict)
 \end{code}
 
 
+
 %************************************************************************
 %*                                                                     *
 \subsection{Building methods (calls of overloaded functions)}
 %*                                                                     *
 %************************************************************************
 
-tcInstId instantiates an occurrence of an Id.
-The instantiate_it loop runs round instantiating the Id.
-It has to be a loop because we are now prepared to entertain
-types like
-       f:: forall a. Eq a => forall b. Baz b => tau
-We want to instantiate this to
-       f2::tau         {f2 = f1 b (Baz b), f1 = f a (Eq a)}
-
-The -fno-method-sharing flag controls what happens so far as the LIE
-is concerned.  The default case is that for an overloaded function we 
-generate a "method" Id, and add the Method Inst to the LIE.  So you get
-something like
-       f :: Num a => a -> a
-       f = /\a (d:Num a) -> let m = (+) a d in \ (x:a) -> m x x
-If you specify -fno-method-sharing, the dictionary application 
-isn't shared, so we get
-       f :: Num a => a -> a
-       f = /\a (d:Num a) (x:a) -> (+) a d x x
-This gets a bit less sharing, but
-       a) it's better for RULEs involving overloaded functions
-       b) perhaps fewer separated lambdas
-
 
 \begin{code}
-tcInstId :: Id -> NF_TcM (TcExpr, LIE, TcType)
-tcInstId fun
-  | opt_NoMethodSharing  = loop_noshare (HsVar fun) (idType fun)
-  | otherwise           = loop_share fun
+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
-    orig = OccurrenceOf fun
-    loop_noshare fun fun_ty
-      = tcInstType fun_ty              `thenNF_Tc` \ (tyvars, theta, tau) ->
-       let 
-           ty_app = mkHsTyApp fun (mkTyVarTys tyvars)
-       in
-        if null theta then             -- Is it overloaded?
-           returnNF_Tc (ty_app, emptyLIE, tau)
-       else
-           newDicts orig theta                                         `thenNF_Tc` \ dicts ->
-           loop_noshare (mkHsDictApp ty_app (map instToId dicts)) tau  `thenNF_Tc` \ (expr, lie, final_tau) ->
-           returnNF_Tc (expr, mkLIE dicts `plusLIE` lie, final_tau)
-
-    loop_share fun
-      = tcInstType (idType fun)                `thenNF_Tc` \ (tyvars, theta, tau) ->
-       let 
-           arg_tys = mkTyVarTys tyvars
-       in
-        if null theta then             -- Is it overloaded?
-           returnNF_Tc (mkHsTyApp (HsVar fun) arg_tys, emptyLIE, tau)
-       else
-               -- Yes, it's overloaded
-           newMethodWithGivenTy orig fun arg_tys theta tau     `thenNF_Tc` \ meth ->
-           loop_share (instToId meth)                          `thenNF_Tc` \ (expr, lie, final_tau) ->
-           returnNF_Tc (expr, unitLIE meth `plusLIE` lie, final_tau)
-
-
-newMethod :: InstOrigin
-         -> TcId
-         -> [TcType]
-         -> NF_TcM Inst
-newMethod orig id tys
-  =    -- Get the Id type and instantiate it at the specified types
-    let
-       (tyvars, rho) = splitForAllTys (idType id)
-       rho_ty        = substTy (mkTyVarSubst tyvars tys) rho
-       (pred, tau)   = splitMethodTy rho_ty
-    in
-    newMethodWithGivenTy orig id tys [pred] tau
+    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 loc id tys theta tau
-
-newMethodWith inst_loc@(_,loc,_) id tys theta tau
-  = tcGetUnique                `thenNF_Tc` \ new_uniq ->
-    let
-       meth_id = mkUserLocal (mkMethodOcc (getOccName id)) new_uniq tau loc
+  = 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
-    returnNF_Tc (Method meth_id id tys theta tau inst_loc)
-
-newMethodAtLoc :: InstLoc
-              -> Id -> [TcType]
-              -> NF_TcM (Inst, TcId)
-newMethodAtLoc inst_loc real_id tys
-       -- This actually builds the Inst
-  =    -- Get the Id type and instantiate it at the specified types
+    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_id = mkUserLocal (mkMethodOcc (getOccName id)) new_uniq tau loc
+       inst    = Method meth_id id tys theta tau inst_loc
+       loc     = instLocSrcLoc inst_loc
     in
-    newMethodWith inst_loc real_id tys theta tau       `thenNF_Tc` \ meth_inst ->
-    returnNF_Tc (meth_inst, instToId meth_inst)
+    returnM inst
 \end{code}
 
 In newOverloadedLit we convert directly to an Int or Integer if we
@@ -430,26 +366,75 @@ cases (the rest are caught in lookupInst).
 newOverloadedLit :: InstOrigin
                 -> HsOverLit
                 -> TcType
-                -> NF_TcM (TcExpr, LIE)
-newOverloadedLit orig (HsIntegral 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
-    int_lit     = HsLit (HsInt i)
-    integer_lit = HsLit (HsInteger i)
-
-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 lit_id lit ty loc
-       lit_id   = mkSysLocal SLIT("lit") new_uniq ty
+       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
-    returnNF_Tc (HsVar (instToId lit_inst), unitLIE lit_inst)
+    extendLIE lit_inst         `thenM_`
+    returnM (L (instLocSrcSpan loc) (HsVar (instToId lit_inst)))
+
+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}
 
 
@@ -459,32 +444,30 @@ newOverloadedLit orig lit ty              -- The general case
 %*                                                                     *
 %************************************************************************
 
-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 -> NF_TcM Inst
-zonkInst (Dict id pred loc)
-  = zonkTcPredType pred                        `thenNF_Tc` \ new_pred ->
-    returnNF_Tc (Dict id new_pred loc)
+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                  `thenNF_Tc` \ new_id ->
+  = 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 m 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 id lit ty loc)
-  = zonkTcType ty                      `thenNF_Tc` \ new_ty ->
-    returnNF_Tc (LitInst id lit new_ty loc)
+zonkInst (LitInst nm lit ty loc)
+  = zonkTcType ty                      `thenM` \ new_ty ->
+    returnM (LitInst nm lit new_ty loc)
 
-zonkInsts insts = mapNF_Tc zonkInst insts
+zonkInsts insts = mappM zonkInst insts
 \end{code}
 
 
@@ -501,153 +484,372 @@ relevant in error messages.
 instance Outputable Inst where
     ppr inst = pprInst inst
 
-pprInst (LitInst u lit ty loc)
-  = hsep [ppr lit, ptext SLIT("at"), ppr ty, show_uniq u]
-
-pprInst (Dict u pred loc) = pprPred pred <+> show_uniq u
+pprDictsTheta :: [Inst] -> SDoc
+-- Print in type-like fashion (Eq a, Show b)
+pprDictsTheta dicts = pprTheta (map dictPred dicts)
 
-pprInst m@(Method u id tys theta tau loc)
-  = hsep [ppr id, ptext SLIT("at"), 
-         brackets (interppSP tys) {- ,
-         ptext SLIT("theta"), ppr theta,
-         ptext SLIT("tau"), ppr tau
-         show_uniq u,
-         ppr (instToId m) -}]
+pprDictsInFull :: [Inst] -> SDoc
+-- Print in type-like fashion, but with source location
+pprDictsInFull dicts 
+  = vcat (map go dicts)
+  where
+    go dict = sep [quotes (ppr (dictPred dict)), nest 2 (pprInstLoc (instLoc dict))]
 
-show_uniq u = ifPprDebug (text "{-" <> ppr u <> text "-}")
+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 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 (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
 
-tidyInsts :: [Inst] -> (TidyEnv, [Inst])
+tidyMoreInsts :: TidyEnv -> [Inst] -> (TidyEnv, [Inst])
 -- This function doesn't assume that the tyvars are in scope
 -- so it works like tidyOpenType, returning a TidyEnv
-tidyInsts insts 
-  = (env, map (tidyInst env) insts)
+tidyMoreInsts env insts
+  = (env', map (tidyInst env') insts)
   where
-    env = tidyFreeTyVars emptyTidyEnv (tyVarsOfInsts insts)
+    env' = tidyFreeTyVars env (tyVarsOfInsts insts)
+
+tidyInsts :: [Inst] -> (TidyEnv, [Inst])
+tidyInsts insts = tidyMoreInsts emptyTidyEnv insts
+
+showLIE :: SDoc -> TcM ()      -- Debugging
+showLIE str
+  = do { lie_var <- getLIEVar ;
+        lie <- readMutVar lie_var ;
+        traceTc (str <+> vcat (map pprInstInFull (lieToList lie))) }
 \end{code}
 
 
 %************************************************************************
 %*                                                                     *
+       Extending the instance environment
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
+
+\begin{code}
+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}
+    
+
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
 \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
+  | SimpleInst (LHsExpr TcId)          -- Just a variable, type application, or literal
+  | GenInst    [Inst] (LHsExpr TcId)   -- The expression and its needed insts
 
-lookupInst :: Inst 
-          -> NF_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
 
--- Dictionaries
-
-lookupInst dict@(Dict _ (ClassP clas tys) loc)
-  = tcGetInstEnv               `thenNF_Tc` \ inst_env ->
-    case lookupInstEnv inst_env clas tys of
-
-      FoundInst tenv dfun_id
-       -> let
-               (tyvars, rho) = splitForAllTys (idType dfun_id)
-               mk_ty_arg tv  = case lookupSubstEnv tenv tv of
-                                  Just (DoneTy ty) -> returnNF_Tc ty
-                                  Nothing          -> tcInstTyVar tv   `thenNF_Tc` \ tc_tv ->
-                                                      returnTc (mkTyVarTy tc_tv)
-          in
-          mapNF_Tc mk_ty_arg tyvars    `thenNF_Tc` \ ty_args ->
-          let
-               subst         = mkTyVarSubst tyvars ty_args
-               dfun_rho      = substTy subst rho
-               (theta, _)    = splitRhoTy dfun_rho
-               ty_app        = mkHsTyApp (HsVar dfun_id) ty_args
-          in
-          if null theta then
-               returnNF_Tc (SimpleInst ty_app)
-          else
-          newDictsAtLoc loc theta      `thenNF_Tc` \ dicts ->
-          let 
-               rhs = mkHsDictApp ty_app (map instToId dicts)
-          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 ->
-    returnNF_Tc (GenInst dicts (mkHsDictApp (mkHsTyApp (HsVar id) tys) (map instToId dicts)))
+  = 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 (HsIntegral 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@(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 :: TvSubst -> DFunId -> TcPredType -> InstLoc -> TcM LookupInstResult
+instantiate_dfun tenv dfun_id pred loc
+  = -- 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_`
+
+    getStage                                           `thenM` \ use_stage ->
+    checkWellStaged (ptext SLIT("instance for") <+> quotes (ppr pred))
+                   (topIdLvl dfun_id) use_stage        `thenM_`
+
+       -- It's possible that not all the tyvars are in
+       -- the substitution, tenv. For example:
+       --      instance C X a => D X where ...
+       -- (presumably there's a functional dependency in class C)
+       -- Hence the open_tvs to instantiate any un-substituted tyvars. 
+    let
+       (tyvars, rho) = tcSplitForAllTys (idType dfun_id)
+       open_tvs      = filter (`notElemTvSubst` tenv) tyvars
+    in
+    mappM tcInstTyVar open_tvs `thenM` \ 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)
+    in
+    if null theta then
+       returnM (SimpleInst ty_app)
+    else
+    newDictsAtLoc loc theta    `thenM` \ dicts ->
+    let 
+       rhs = mkHsDictApp ty_app (map instToId dicts)
+    in
+    returnM (GenInst dicts rhs)
+
+record_dfun_usage dfun_id = 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}
 
-  | otherwise                                  -- Alas, it is overloaded and a big literal!
-  = tcLookupSyntaxId fromIntegerName           `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
-    integer_lit    = HsLit (HsInteger i)
-    int_lit        = HsLit (HsInt i)
 
--- 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 (HsFractional f) ty loc)
-  | isFloatTy ty    = returnNF_Tc (GenInst [] float_lit)
-  | isDoubleTy ty   = returnNF_Tc (GenInst [] double_lit)
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+               Re-mappable syntax
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
 
-  | otherwise 
-  = tcLookupSyntaxId fromRationalName          `thenNF_Tc` \ from_rational ->
-    newMethodAtLoc loc from_rational [ty]      `thenNF_Tc` \ (method_inst, method_id) ->
-    let
-       rational_ty  = funArgTy (idType method_id)
-       rational_lit = HsLit (HsRat f rational_ty)
-    in
-    returnNF_Tc (GenInst [method_inst] (HsApp (HsVar method_id) rational_lit))
 
-  where
-    floatprim_lit  = HsLit (HsFloatPrim f)
-    float_lit      = mkHsConApp floatDataCon [] [floatprim_lit]
-    doubleprim_lit = HsLit (HsDoublePrim f)
-    double_lit     = mkHsConApp doubleDataCon [] [doubleprim_lit]
-\end{code}
+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:
 
-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.
+  (>>) :: HB m n mn => m a -> n b -> mn b
 
-\begin{code}
-lookupSimpleInst :: Class
-                -> [Type]                              -- Look up (c,t)
-                -> NF_TcM (Maybe ThetaType)    -- Here are the needed (c,t)s
-
-lookupSimpleInst clas tys
-  = tcGetInstEnv               `thenNF_Tc` \ inst_env -> 
-    case lookupInstEnv inst_env clas tys of
-      FoundInst tenv dfun
-       -> returnNF_Tc (Just (substTheta (mkSubst emptyInScopeSet tenv) theta))
-        where
-          (_, theta, _) = splitSigmaTy (idType dfun)
-
-      other  -> returnNF_Tc Nothing
-\end{code}
+So the idea is to generate a local binding for (>>), thus:
 
+       let then72 :: forall a b. m a -> m b -> m b
+           then72 = ...something involving the user's (>>)...
+       in
+       ...the do-expression...
 
+Now the do-expression can proceed using then72, which has exactly
+the expected type.
+
+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}
+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}