[project @ 2005-02-25 13:06:31 by simonpj]
[ghc-hetmet.git] / ghc / compiler / typecheck / Inst.lhs
index 5790e7b..f75d1d3 100644 (file)
@@ -5,28 +5,30 @@
 
 \begin{code}
 module Inst ( 
-       LIE, emptyLIE, unitLIE, plusLIE, consLIE, 
-       plusLIEs, mkLIE, isEmptyLIE, lieToList, listToLIE,
-       showLIE,
-
        Inst, 
-       pprInst, pprInsts, pprInstsInFull, tidyInsts, tidyMoreInsts,
 
-       newDictsFromOld, newDicts, cloneDict, 
+       pprDFuns, pprDictsTheta, pprDictsInFull,        -- User error messages
+       showLIE, pprInst, pprInsts, pprInstInFull,      -- Debugging messages
+
+       tidyInsts, tidyMoreInsts,
+
+       newDictsFromOld, newDicts, newDictsAtLoc, cloneDict, 
        newOverloadedLit, newIPDict, 
        newMethod, newMethodFromName, newMethodWithGivenTy, 
-       tcInstClassOp, tcInstCall, tcInstDataCon, tcSyntaxName,
+       tcInstClassOp, tcInstCall, tcInstStupidTheta,
+       tcSyntaxName, tcStdSyntaxName,
 
        tyVarsOfInst, tyVarsOfInsts, tyVarsOfLIE, 
        ipNamesOfInst, ipNamesOfInsts, fdPredsOfInst, fdPredsOfInsts,
        instLoc, getDictClassTys, dictPred,
 
        lookupInst, LookupInstResult(..),
+       tcExtendLocalInstEnv, tcGetInstEnvs, 
 
        isDict, isClassDict, isMethod, 
        isLinearInst, linearInstType, isIPDict, isInheritableInst,
        isTyVarDict, isStdClassTyVarDict, isMethodFor, 
-       instBindingRequired, instCanBeGeneralised,
+       instBindingRequired,
 
        zonkInst, zonkInsts,
        instToId, instName,
@@ -37,45 +39,57 @@ module Inst (
 #include "HsVersions.h"
 
 import {-# SOURCE #-}  TcExpr( tcCheckSigma )
+import {-# SOURCE #-}  TcUnify ( unifyTauTy )  -- Used in checkKind (sigh)
 
-import HsSyn   ( HsLit(..), HsOverLit(..), HsExpr(..) )
-import TcHsSyn ( TcExpr, TcId, TcIdSet, 
-                 mkHsTyApp, mkHsDictApp, mkHsConApp, zonkId,
+import HsSyn   ( HsLit(..), HsOverLit(..), HsExpr(..), LHsExpr, mkHsApp )
+import TcHsSyn ( TcId, TcIdSet, 
+                 mkHsTyApp, mkHsDictApp, mkHsConApp, zonkId, 
                  mkCoercion, ExprCoFn
                )
 import TcRnMonad
-import TcEnv   ( tcGetInstEnv, tcLookupId, tcLookupTyCon, checkWellStaged, topIdLvl )
-import InstEnv ( InstLookupResult(..), lookupInstEnv )
-import TcMType ( zonkTcType, zonkTcTypes, zonkTcPredType, 
-                 zonkTcThetaType, tcInstTyVar, tcInstType, tcInstTyVars
+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 TcType  ( Type, TcType, TcThetaType, TcTyVarSet,
-                 SourceType(..), PredType, TyVarDetails(VanillaTv),
-                 tcSplitForAllTys, tcSplitForAllTys, mkTyConApp,
-                 tcSplitPhiTy, mkGenTyConApp,
+import TcType  ( Type, TcType, TcThetaType, TcTyVarSet, TcTyVar, TcPredType,
+                 PredType(..), SkolemInfo(..), typeKind, mkSigmaTy,
+                 tcSplitForAllTys, tcSplitForAllTys, 
+                 tcSplitPhiTy, tcIsTyVarTy, tcSplitDFunTy, tcSplitDFunHead,
                  isIntTy,isFloatTy, isIntegerTy, isDoubleTy,
                  tcIsTyVarTy, mkPredTy, mkTyVarTy, mkTyVarTys,
                  tyVarsOfType, tyVarsOfTypes, tyVarsOfPred, tidyPred,
                  isClassPred, isTyVarClassPred, isLinearPred, 
                  getClassPredTys, getClassPredTys_maybe, mkPredName,
                  isInheritablePred, isIPPred, 
-                 tidyType, tidyTypes, tidyFreeTyVars, tcSplitSigmaTy
+                 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,dataConSig )
-import Id      ( Id, idName, idType, mkUserLocal, mkSysLocal, mkLocalId, setIdUnique )
-import PrelInfo        ( isStandardClass, isCcallishClass, isNoDictClass )
-import Name    ( Name, mkMethodOcc, getOccName )
-import PprType ( pprPred, pprParendType )      
-import Subst   ( substTy, substTyWith, substTheta, mkTyVarSubst )
+import DataCon ( DataCon, dataConTyVars, dataConStupidTheta, dataConName )
+import Id      ( Id, idName, idType, mkUserLocal, mkLocalId )
+import PrelInfo        ( isStandardClass, isNoDictClass )
+import Name    ( Name, mkMethodOcc, getOccName, getSrcLoc, nameModule,
+                 isInternalName, setNameUnique, mkSystemVarNameEncoded )
+import NameSet ( addOneToNameSet )
 import Literal ( inIntRange )
-import Var     ( TyVar )
-import VarEnv  ( TidyEnv, emptyTidyEnv, lookupSubstEnv, SubstResult(..) )
-import VarSet  ( elemVarSet, emptyVarSet, unionVarSet )
+import Var     ( TyVar, tyVarKind, setIdType )
+import VarEnv  ( TidyEnv, emptyTidyEnv )
+import VarSet  ( elemVarSet, emptyVarSet, unionVarSet, mkVarSet )
 import TysWiredIn ( floatDataCon, doubleDataCon )
-import PrelNames( fromIntegerName, fromRationalName, rationalTyConName )
+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}
 
@@ -87,9 +101,9 @@ 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
@@ -193,10 +207,6 @@ must be witnessed by an actual binding; the second tells whether an
 instBindingRequired :: Inst -> Bool
 instBindingRequired (Dict _ (ClassP clas _) _) = not (isNoDictClass clas)
 instBindingRequired other                     = True
-
-instCanBeGeneralised :: Inst -> Bool
-instCanBeGeneralised (Dict _ (ClassP clas _) _) = not (isCcallishClass clas)
-instCanBeGeneralised other                     = True
 \end{code}
 
 
@@ -215,8 +225,8 @@ 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
@@ -230,7 +240,7 @@ 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))
+    mk_dict uniq pred = Dict (mkPredName uniq loc pred)
                             pred inst_loc
     loc = instLocSrcLoc inst_loc
 
@@ -241,13 +251,14 @@ newDictsAtLoc inst_loc theta
 newIPDict :: InstOrigin -> IPName Name -> Type 
          -> TcM (IPName Id, Inst)
 newIPDict orig ip_name ty
-  = getInstLoc orig                    `thenM` \ inst_loc@(InstLoc _ loc _) ->
+  = getInstLoc orig                    `thenM` \ inst_loc ->
     newUnique                          `thenM` \ uniq ->
     let
        pred = IParam ip_name ty
-       id   = mkLocalId (mkPredName uniq loc pred) (mkPredTy pred)
+        name = mkPredName uniq (instLocSrcLoc inst_loc) 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}
 
 
@@ -260,46 +271,28 @@ newIPDict orig ip_name ty
 
 
 \begin{code}
-tcInstCall :: InstOrigin  -> TcType -> TcM (ExprCoFn, TcType)
+tcInstCall :: InstOrigin -> TcType -> TcM (ExprCoFn, [TcTyVar], TcType)
 tcInstCall orig fun_ty -- fun_ty is usually a sigma-type
-  = tcInstType VanillaTv fun_ty        `thenM` \ (tyvars, theta, tau) ->
-    newDicts orig theta                `thenM` \ dicts ->
-    extendLIEs dicts           `thenM_`
-    let
-       inst_fn e = mkHsDictApp (mkHsTyApp e (mkTyVarTys tyvars)) (map instToId dicts)
-    in
-    returnM (mkCoercion inst_fn, tau)
-
-tcInstDataCon :: InstOrigin -> DataCon
-             -> TcM ([TcType], -- Types to instantiate at
-                     [Inst],   -- Existential dictionaries to apply to
-                     [TcType], -- Argument types of constructor
-                     TcType,   -- Result type
-                     [TyVar])  -- Existential tyvars
-tcInstDataCon orig data_con
-  = let 
-       (tvs, stupid_theta, ex_tvs, ex_theta, arg_tys, tycon) = dataConSig data_con
-            -- We generate constraints for the stupid theta even when 
-            -- pattern matching (as the Report requires)
-    in
-    tcInstTyVars VanillaTv (tvs ++ ex_tvs)     `thenM` \ (all_tvs', ty_args', tenv) ->
-    let
-       stupid_theta' = substTheta tenv stupid_theta
-       ex_theta'     = substTheta tenv ex_theta
-       arg_tys'      = map (substTy tenv) arg_tys
-
-       n_normal_tvs  = length tvs
-       ex_tvs'       = drop n_normal_tvs all_tvs'
-       result_ty     = mkTyConApp tycon (take n_normal_tvs ty_args')
-    in
-    newDicts orig stupid_theta'        `thenM` \ stupid_dicts ->
-    newDicts orig ex_theta'    `thenM` \ ex_dicts ->
-
-       -- Note that we return the stupid theta *only* in the LIE;
-       -- we don't otherwise use it at all
-    extendLIEs stupid_dicts    `thenM_`
-
-    returnM (ty_args', ex_dicts, arg_tys', result_ty, ex_tvs')
+  = do { (tyvars, theta, tau) <- tcInstType fun_ty
+       ; dicts <- newDicts orig theta
+       ; extendLIEs dicts
+       ; let inst_fn e = unLoc (mkHsDictApp (mkHsTyApp (noLoc e) (mkTyVarTys tyvars)) 
+                                            (map instToId dicts))
+       ; return (mkCoercion inst_fn, tyvars, tau) }
+
+tcInstStupidTheta :: DataCon -> [TcType] -> TcM ()
+-- Instantiate the "stupid theta" of the data con, and throw 
+-- the constraints into the constraint set
+tcInstStupidTheta data_con inst_tys
+  | null stupid_theta
+  = return ()
+  | otherwise
+  = do { stupid_dicts <- newDicts (OccurrenceOf (dataConName data_con))
+                                  (substTheta tenv stupid_theta)
+       ; extendLIEs stupid_dicts }
+  where
+    stupid_theta = dataConStupidTheta data_con
+    tenv = zipTopTvSubst (dataConTyVars data_con) inst_tys
 
 newMethodFromName :: InstOrigin -> TcType -> Name -> TcM TcId
 newMethodFromName origin ty name
@@ -325,6 +318,11 @@ newMethodWithGivenTy orig id tys theta tau
 -- 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
@@ -333,8 +331,21 @@ tcInstClassOp inst_loc sel_id tys
                       substTyWith tyvars tys rho
        (preds,tau)  = tcSplitPhiTy rho_ty
     in
+    zipWithM_ checkKind tyvars tys     `thenM_` 
     newMethod inst_loc sel_id tys preds tau
 
+checkKind :: TyVar -> TcType -> TcM ()
+-- Ensure that the type has a sub-kind of the tyvar
+checkKind tv ty
+  = do { ty1 <- zonkTcType ty
+       ; if typeKind ty1 `isSubKind` tyVarKind tv
+         then return ()
+         else do
+       { traceTc (text "checkKind: adding kind constraint" <+> ppr tv <+> ppr ty)
+       ; tv1 <- tcInstTyVar tv
+       ; unifyTauTy (mkTyVarTy tv1) ty1 }}
+
+
 ---------------------------
 newMethod inst_loc id tys theta tau
   = newUnique          `thenM` \ new_uniq ->
@@ -355,14 +366,16 @@ cases (the rest are caught in lookupInst).
 newOverloadedLit :: InstOrigin
                 -> HsOverLit
                 -> TcType
-                -> TcM TcExpr
+                -> 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
+  | 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) ->
-    returnM (HsApp expr (HsLit (HsInteger i)))
-
+    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
 
@@ -373,7 +386,8 @@ 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 (HsApp expr 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
@@ -381,25 +395,28 @@ newOverloadedLit orig lit@(HsFractional r fr) expected_ty
   | 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
+       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
     extendLIE lit_inst         `thenM_`
-    returnM (HsVar (instToId lit_inst))
+    returnM (L (instLocSrcSpan loc) (HsVar (instToId lit_inst)))
 
-shortCutIntLit :: Integer -> TcType -> Maybe TcExpr
+shortCutIntLit :: Integer -> TcType -> Maybe (LHsExpr TcId)    -- Returns noLoc'd result :-)
 shortCutIntLit i ty
-  | isIntTy ty && inIntRange i                         -- Short cut for Int
-  = Just (HsLit (HsInt i))
-  | isIntegerTy ty                             -- Short cut for Integer
-  = Just (HsLit (HsInteger i))
+  | 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 TcExpr
+shortCutFracLit :: Rational -> TcType -> Maybe (LHsExpr TcId)  -- Returns noLoc'd result :-)
 shortCutFracLit f ty
   | isFloatTy ty 
   = Just (mkHsConApp floatDataCon [] [HsLit (HsFloatPrim f)])
@@ -407,13 +424,17 @@ shortCutFracLit f ty
   = Just (mkHsConApp doubleDataCon [] [HsLit (HsDoublePrim f)])
   | otherwise = Nothing
 
-mkRatLit :: Rational -> TcM TcExpr
+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
-  = tcLookupTyCon rationalTyConName                    `thenM` \ rat_tc ->
-    let
-       rational_ty  = mkGenTyConApp rat_tc []
-    in
-    returnM (HsLit (HsRat r rational_ty))
+  = tcMetaTy rationalTyConName         `thenM` \ rat_ty ->
+    getSrcSpanM                        `thenM` \ span -> 
+    returnM (L span $ HsLit (HsRat r rat_ty))
 \end{code}
 
 
@@ -423,15 +444,13 @@ 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) 
   = zonkId id                  `thenM` \ new_id ->
@@ -444,9 +463,9 @@ zonkInst (Method m id tys theta tau loc)
     zonkTcType tau             `thenM` \ new_tau ->
     returnM (Method m new_id new_tys new_theta new_tau 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}
@@ -465,32 +484,46 @@ relevant in error messages.
 instance Outputable Inst where
     ppr inst = pprInst inst
 
-pprInsts :: [Inst] -> SDoc
-pprInsts insts  = parens (sep (punctuate comma (map pprInst insts)))
+pprDictsTheta :: [Inst] -> SDoc
+-- Print in type-like fashion (Eq a, Show b)
+pprDictsTheta dicts = pprTheta (map dictPred dicts)
 
-pprInstsInFull insts
-  = vcat (map go insts)
+pprDictsInFull :: [Inst] -> SDoc
+-- Print in type-like fashion, but with source location
+pprDictsInFull dicts 
+  = vcat (map go dicts)
   where
-    go inst = sep [quotes (ppr inst), nest 2 (pprInstLoc (instLoc inst))]
+    go dict = sep [quotes (ppr (dictPred dict)), nest 2 (pprInstLoc (instLoc dict))]
 
-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
-
-pprInst m@(Method u id tys theta tau loc)
-  = hsep [ppr id, ptext SLIT("at"), 
-         brackets (sep (map pprParendType tys)) {- ,
-         ptext SLIT("theta"), ppr theta,
-         ptext SLIT("tau"), ppr tau
-         show_uniq u,
-         ppr (instToId m) -}]
-
-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
 
 tidyMoreInsts :: TidyEnv -> [Inst] -> (TidyEnv, [Inst])
@@ -508,75 +541,112 @@ showLIE :: SDoc -> TcM ()        -- Debugging
 showLIE str
   = do { lie_var <- getLIEVar ;
         lie <- readMutVar lie_var ;
-        traceTc (str <+> pprInstsInFull (lieToList lie)) }
+        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 -> 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 _ pred@(ClassP clas tys) loc)
-  = getDOpts                   `thenM` \ dflags ->
-    tcGetInstEnv               `thenM` \ inst_env ->
-    case lookupInstEnv dflags inst_env clas tys of
-
-      FoundInst tenv dfun_id
-       ->      -- 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_`
-          traceTc (text "lookupInst" <+> ppr dfun_id <+> ppr (topIdLvl dfun_id) <+> ppr use_stage) `thenM_`
-          let
-               (tyvars, rho) = tcSplitForAllTys (idType dfun_id)
-               mk_ty_arg tv  = case lookupSubstEnv tenv tv of
-                                  Just (DoneTy ty) -> returnM ty
-                                  Nothing          -> tcInstTyVar VanillaTv tv `thenM` \ tc_tv ->
-                                                      returnM (mkTyVarTy tc_tv)
-          in
-          mappM mk_ty_arg tyvars       `thenM` \ ty_args ->
-          let
-               dfun_rho   = substTy (mkTyVarSubst tyvars ty_args) rho
-               (theta, _) = tcSplitPhiTy dfun_rho
-               ty_app     = mkHsTyApp (HsVar dfun_id) ty_args
-          in
-          if null theta then
-               returnM (SimpleInst ty_app)
-          else
-          newDictsAtLoc loc theta      `thenM` \ dicts ->
-          let 
-               rhs = mkHsDictApp ty_app (map instToId dicts)
-          in
-          returnM (GenInst dicts rhs)
-
-      other    -> returnM NoInstance
-
-lookupInst (Dict _ _ _)         = returnM NoInstance
-
 -- Methods
 
 lookupInst inst@(Method _ id tys theta _ loc)
   = newDictsAtLoc loc theta            `thenM` \ dicts ->
-    returnM (GenInst dicts (mkHsDictApp (mkHsTyApp (HsVar id) tys) (map instToId dicts)))
+    returnM (GenInst dicts (mkHsDictApp (mkHsTyApp (L span (HsVar id)) tys) (map instToId dicts)))
+  where
+    span = instLocSrcSpan loc
 
 -- Literals
 
@@ -587,7 +657,7 @@ lookupInst inst@(Method _ id tys theta _ loc)
 --  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 
                                        -- expr may be a constructor application
@@ -595,11 +665,12 @@ lookupInst inst@(LitInst u (HsIntegral i from_integer_name) ty loc)
   = 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]
-                    (HsApp (HsVar (instToId method_inst)) (HsLit (HsInteger i))))
+                    (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)
 
@@ -608,7 +679,97 @@ lookupInst inst@(LitInst u (HsFractional f from_rat_name) ty loc)
     tcLookupId fromRationalName                        `thenM` \ from_rational ->
     tcInstClassOp loc from_rational [ty]       `thenM` \ method_inst ->
     mkRatLit f                                 `thenM` \ rat_lit ->
-    returnM (GenInst [method_inst] (HsApp (HsVar (instToId method_inst)) rat_lit))
+    returnM (GenInst [method_inst] (mkHsApp (L (instLocSrcSpan 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 :: 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}
 
 
@@ -646,28 +807,41 @@ just use the expression inline.
 tcSyntaxName :: InstOrigin
             -> TcType                  -- Type to instantiate it at
             -> (Name, HsExpr Name)     -- (Standard name, user name)
-            -> TcM (Name, TcExpr)      -- (Standard name, suitable expression)
+            -> 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
-  = newMethodFromName orig ty std_nm   `thenM` \ id ->
-    returnM (std_nm, HsVar id)
+  = tcStdSyntaxName orig ty std_nm
 
 tcSyntaxName orig ty (std_nm, user_nm_expr)
   = tcLookupId std_nm          `thenM` \ std_id ->
     let        
        -- C.f. newMethodAtLoc
        ([tv], _, tau)  = tcSplitSigmaTy (idType std_id)
-       tau1            = substTyWith [tv] [ty] tau
+       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 tau1)        $
-    tcCheckSigma user_nm_expr tau1                     `thenM` \ expr ->
-    returnM (std_nm, expr)
+    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 ->