[project @ 2003-12-30 16:29:17 by simonpj]
[ghc-hetmet.git] / ghc / compiler / typecheck / TcDeriv.lhs
index 9c15b24..38567e6 100644 (file)
@@ -10,52 +10,53 @@ module TcDeriv ( tcDeriving ) where
 
 #include "HsVersions.h"
 
-import HsSyn           ( HsBinds(..), MonoBinds(..), collectLocatedMonoBinders )
-import RdrHsSyn                ( RdrNameMonoBinds )
-import RnHsSyn         ( RenamedHsBinds, RenamedMonoBinds )
-import CmdLineOpts     ( DynFlag(..), DynFlags )
-
-import TcMonad
-import TcEnv           ( TcEnv, tcSetInstEnv, getTcGST, newDFunName )
+import HsSyn
+import CmdLineOpts     ( DynFlag(..) )
+
+import Generics                ( mkTyConGenericBinds )
+import TcRnMonad
+import TcEnv           ( newDFunName, 
+                         InstInfo(..), InstBindings(..),
+                         pprInstInfoDetails, tcLookupTyCon, tcExtendTyVarEnv
+                       )
 import TcGenDeriv      -- Deriv stuff
-import InstEnv         ( InstInfo(..), InstEnv, 
-                         pprInstInfo, simpleDFunClassTyCon, extendInstEnv )
-import TcSimplify      ( tcSimplifyThetas )
-
-import RnBinds         ( rnMethodBinds, rnTopMonoBinds )
-import RnEnv           ( bindLocatedLocalsRn )
-import RnMonad         ( --RnNameSupply, 
-                         renameSourceCode, thenRn, mapRn, returnRn )
-import HscTypes                ( DFunId, GlobalSymbolTable, PersistentRenamerState )
-
-import Bag             ( Bag, emptyBag, unionBags, listToBag )
-import Class           ( classKey, Class )
-import ErrUtils                ( dumpIfSet_dyn, Message )
+import InstEnv         ( simpleDFunClassTyCon, extendInstEnv )
+import TcHsType                ( tcHsPred )
+import TcSimplify      ( tcSimplifyDeriv )
+
+import RnBinds         ( rnMethodBinds, rnTopBinds )
+import RnEnv           ( bindLocalNames )
+import TcRnMonad       ( thenM, returnM, mapAndUnzipM )
+import HscTypes                ( DFunId, FixityEnv )
+
+import BasicTypes      ( NewOrData(..) )
+import Class           ( className, classArity, classKey, classTyVars, classSCTheta, Class )
+import Subst           ( mkTyVarSubst, substTheta )
+import ErrUtils                ( dumpIfSet_dyn )
 import MkId            ( mkDictFunId )
-import Id              ( mkVanillaId, idType )
-import DataCon         ( dataConArgTys, isNullaryDataCon, isExistentialDataCon )
-import PrelInfo                ( needsDataDeclCtxtClassKeys )
-import Maybes          ( maybeToBool, catMaybes )
-import Module          ( Module )
-import Name            ( Name, isLocallyDefined, getSrcLoc, NamedThing(..) )
+import DataCon         ( dataConOrigArgTys, isNullaryDataCon, isExistentialDataCon )
+import Maybes          ( catMaybes )
 import RdrName         ( RdrName )
---import RnMonad               ( FixityEnv )
-
-import TyCon           ( tyConTyVars, tyConDataCons, tyConDerivings,
-                         tyConTheta, maybeTyConSingleCon, isDataTyCon,
-                         isEnumerationTyCon, isAlgTyCon, TyCon
+import Name            ( Name, getSrcLoc )
+import NameSet         ( NameSet, emptyNameSet, duDefs )
+import Unique          ( Unique, getUnique )
+import Kind            ( splitKindFunTys )
+import TyCon           ( tyConTyVars, tyConDataCons, tyConArity, tyConHasGenerics,
+                         tyConTheta, isProductTyCon, isDataTyCon,
+                         isEnumerationTyCon, isRecursiveTyCon, TyCon
                        )
-import Type            ( TauType, PredType(..), mkTyVarTys, mkTyConApp,
-                         mkSigmaTy, splitSigmaTy, splitDictTy, mkDictTy, 
-                         isUnboxedType, splitAlgTyConApp, classesToPreds
-                       )
-import TysWiredIn      ( voidTy )
-import Var             ( TyVar )
+import TcType          ( TcType, ThetaType, mkTyVarTy, mkTyVarTys, mkTyConApp, 
+                         getClassPredTys_maybe, tcTyConAppTyCon,
+                         isUnLiftedType, mkClassPred, tyVarsOfTypes, isArgTypeKind,
+                         tcEqTypes, tcSplitAppTys, mkAppTys, tcSplitDFunTy )
+import Var             ( TyVar, tyVarKind, idType, varName )
+import VarSet          ( mkVarSet, subVarSet )
 import PrelNames
-import Bag             ( bagToList )
-import Util            ( zipWithEqual, sortLt, thenCmp )
+import SrcLoc          ( srcLocSpan, Located(..) )
+import Util            ( zipWithEqual, sortLt, notNull )
 import ListSetOps      ( removeDups,  assoc )
 import Outputable
+import Bag
 \end{code}
 
 %************************************************************************
@@ -147,15 +148,16 @@ type DerivEqn = (Name, Class, TyCon, [TyVar], DerivRhs)
                -- The Name is the name for the DFun we'll build
                -- The tyvars bind all the variables in the RHS
 
-type DerivRhs = [(Class, [TauType])]   -- Same as a ThetaType!
-               --[PredType]   -- ... | Class Class [Type==TauType]
+pprDerivEqn (n,c,tc,tvs,rhs)
+  = parens (hsep [ppr n, ppr c, ppr tc, ppr tvs] <+> equals <+> ppr rhs)
 
+type DerivRhs  = ThetaType
 type DerivSoln = DerivRhs
 \end{code}
 
 
-A note about contexts on data decls
-~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+[Data decl contexts] A note about contexts on data decls
+~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
 Consider
 
        data (RealFloat a) => Complex a = !a :+ !a deriving( Read )
@@ -177,6 +179,12 @@ context to the instance decl.  The "offending classes" are
 
        Read, Enum?
 
+FURTHER NOTE ADDED March 2002.  In fact, Haskell98 now requires that
+pattern matching against a constructor from a data type with a context
+gives rise to the constraints for that context -- or at least the thinned
+version.  So now all classes are "offending".
+
+
 
 %************************************************************************
 %*                                                                     *
@@ -185,84 +193,79 @@ context to the instance decl.  The "offending classes" are
 %************************************************************************
 
 \begin{code}
-tcDeriving  :: PersistentRenamerState
-           -> Module                   -- name of module under scrutiny
-           -> InstEnv                  -- What we already know about instances
-           -> (Name -> Maybe Fixity)   -- used in deriving Show and Read
-           -> [TyCon]                  -- "local_tycons" ???
-           -> TcM ([InstInfo],         -- The generated "instance decls".
-                   RenamedHsBinds)     -- Extra generated bindings
-
-tcDeriving prs mod inst_env_in get_fixity local_tycons
-  = recoverTc (returnTc ([], EmptyBinds)) $
-
-       -- Fish the "deriving"-related information out of the TcEnv
-       -- and make the necessary "equations".
-    makeDerivEqns mod local_tycons             `thenTc` \ eqns ->
-    if null eqns then
-       returnTc ([], EmptyBinds)
-    else
-
-       -- Take the equation list and solve it, to deliver a list of
-       -- solutions, a.k.a. the contexts for the instance decls
-       -- required for the corresponding equations.
-    solveDerivEqns inst_env_in eqns            `thenTc` \ new_dfuns ->
-
-       -- Now augment the InstInfos, adding in the rather boring
-       -- actual-code-to-do-the-methods binds.  We may also need to
-       -- generate extra not-one-inst-decl-specific binds, notably
-       -- "con2tag" and/or "tag2con" functions.  We do these
-       -- separately.
-
-    gen_taggery_Names new_dfuns                        `thenTc` \ nm_alist_etc ->
-
-    tcGetEnv                                   `thenNF_Tc` \ env ->
-    getDOptsTc                                 `thenTc` \ dflags ->
-    let
-       extra_mbind_list = map gen_tag_n_con_monobind nm_alist_etc
-       extra_mbinds     = foldr AndMonoBinds EmptyMonoBinds extra_mbind_list
-       method_binds_s   = map (gen_bind get_fixity) new_dfuns
-       mbinders         = collectLocatedMonoBinders extra_mbinds
-       
-       -- Rename to get RenamedBinds.
-       -- The only tricky bit is that the extra_binds must scope over the
-       -- method bindings for the instances.
-       (rn_method_binds_s, rn_extra_binds)
-               = renameSourceCode dflags mod prs (
-                       bindLocatedLocalsRn (ptext (SLIT("deriving"))) mbinders $ \ _ ->
-                       rnTopMonoBinds extra_mbinds []          `thenRn` \ (rn_extra_binds, _) ->
-                       mapRn rn_meths method_binds_s           `thenRn` \ rn_method_binds_s ->
-                       returnRn (rn_method_binds_s, rn_extra_binds)
-                 )
-
-       new_inst_infos = map gen_inst_info (new_dfuns `zip` rn_method_binds_s)
-    in
-
-    ioToTc (dumpIfSet_dyn dflags Opt_D_dump_deriv "Derived instances" 
-             (ddump_deriving new_inst_infos rn_extra_binds))   `thenTc_`
-
-    returnTc (new_inst_infos, rn_extra_binds)
+tcDeriving  :: [LTyClDecl Name]        -- All type constructors
+           -> TcM ([InstInfo],         -- The generated "instance decls"
+                   [HsBindGroup Name], -- Extra generated top-level bindings
+                   NameSet)            -- Binders to keep alive
+
+tcDeriving tycl_decls
+  = recoverM (returnM ([], [], emptyNameSet)) $
+    do {       -- Fish the "deriving"-related information out of the TcEnv
+               -- and make the necessary "equations".
+       ; (ordinary_eqns, newtype_inst_info) <- makeDerivEqns tycl_decls
+
+       ; (ordinary_inst_info, deriv_binds) 
+               <- extendLocalInstEnv (map iDFunId newtype_inst_info)  $
+                  deriveOrdinaryStuff ordinary_eqns
+               -- Add the newtype-derived instances to the inst env
+               -- before tacking the "ordinary" ones
+
+       -- Generate the generic to/from functions from each type declaration
+       ; gen_binds <- mkGenericBinds tycl_decls
+       ; let inst_info  = newtype_inst_info ++ ordinary_inst_info
+
+       -- Rename these extra bindings, discarding warnings about unused bindings etc
+       -- Set -fglasgow exts so that we can have type signatures in patterns,
+       -- which is used in the generic binds
+       ; (rn_binds, gen_bndrs) 
+               <- discardWarnings $ setOptM Opt_GlasgowExts $ do
+                       { (rn_deriv, _dus1) <- rnTopBinds deriv_binds []
+                       ; (rn_gen, dus_gen) <- rnTopBinds gen_binds   []
+                       ; return (rn_deriv ++ rn_gen, duDefs dus_gen) }
+
+
+       ; dflags <- getDOpts
+       ; ioToTcRn (dumpIfSet_dyn dflags Opt_D_dump_deriv "Derived instances" 
+                  (ddump_deriving inst_info rn_binds))
+
+       ; returnM (inst_info, rn_binds, gen_bndrs)
+       }
   where
-    ddump_deriving :: [InstInfo] -> RenamedHsBinds -> SDoc
+    ddump_deriving :: [InstInfo] -> [HsBindGroup Name] -> SDoc
     ddump_deriving inst_infos extra_binds
-      = vcat (map pprInstInfo inst_infos) $$ ppr extra_binds
-      where
-
-       -- Make a Real dfun instead of the dummy one we have so far
-    gen_inst_info :: (DFunId, RenamedMonoBinds) -> InstInfo
-    gen_inst_info (dfun, binds)
-      = InstInfo { iLocal = True,
-                  iClass = clas, iTyVars = tyvars, 
-                  iTys = tys, iTheta = theta, 
-                  iDFunId = dfun, 
-                  iBinds = binds,
-                  iLoc = getSrcLoc dfun, iPrags = [] }
-        where
-        (tyvars, theta, tau) = splitSigmaTy (idType dfun)
-        (clas, tys)          = splitDictTy tau
-
-    rn_meths meths = rnMethodBinds [] meths `thenRn` \ (meths', _) -> returnRn meths'
-       -- Ignore the free vars returned
+      = vcat (map pprInstInfoDetails inst_infos) $$ vcat (map ppr extra_binds)
+
+-----------------------------------------
+deriveOrdinaryStuff [] -- Short cut
+  = returnM ([], emptyBag)
+
+deriveOrdinaryStuff eqns
+  = do {       -- Take the equation list and solve it, to deliver a list of
+               -- solutions, a.k.a. the contexts for the instance decls
+               -- required for the corresponding equations.
+       ; new_dfuns <- solveDerivEqns eqns
+
+       -- Generate the InstInfo for each dfun, 
+       -- plus any auxiliary bindings it needs
+       ; (inst_infos, aux_binds_s) <- mapAndUnzipM genInst new_dfuns
+
+       -- Generate any extra not-one-inst-decl-specific binds, 
+       -- notably "con2tag" and/or "tag2con" functions.  
+       ; extra_binds <- genTaggeryBinds new_dfuns
+
+       -- Done
+       ; returnM (inst_infos, unionManyBags (extra_binds : aux_binds_s))
+   }
+
+-----------------------------------------
+mkGenericBinds tycl_decls
+  = do { tcs <- mapM tcLookupTyCon 
+                       [ tc_name | 
+                         L _ (TyData { tcdLName = L _ tc_name }) <- tycl_decls]
+               -- We are only interested in the data type declarations
+       ; return (unionManyBags [ mkTyConGenericBinds tc | 
+                                 tc <- tcs, tyConHasGenerics tc ]) }
+               -- And then only in the ones whose 'has-generics' flag is on
 \end{code}
 
 
@@ -288,85 +291,325 @@ or} has just one data constructor (e.g., tuples).
 all those.
 
 \begin{code}
-makeDerivEqns :: Module -> [TyCon] -> TcM [DerivEqn]
+makeDerivEqns :: [LTyClDecl Name] 
+             -> TcM ([DerivEqn],       -- Ordinary derivings
+                     [InstInfo])       -- Special newtype derivings
 
-makeDerivEqns this_mod local_tycons
-  = let
-       think_about_deriving = need_deriving local_tycons
-       (derive_these, _)    = removeDups cmp_deriv think_about_deriving
-    in
-    if null local_tycons then
-       returnTc []     -- Bale out now
-    else
-    mapTc mk_eqn derive_these `thenTc` \ maybe_eqns ->
-    returnTc (catMaybes maybe_eqns)
+makeDerivEqns tycl_decls
+  = mapAndUnzipM mk_eqn derive_these           `thenM` \ (maybe_ordinaries, maybe_newtypes) ->
+    returnM (catMaybes maybe_ordinaries, catMaybes maybe_newtypes)
   where
     ------------------------------------------------------------------
-    need_deriving :: [TyCon] -> [(Class, TyCon)]
-       -- find the tycons that have `deriving' clauses;
-
-    need_deriving tycons_to_consider
-      = foldr (\ tycon acc -> [(clas,tycon) | clas <- tyConDerivings tycon] ++ acc)
-             []
-             tycons_to_consider
-
-    ------------------------------------------------------------------
-    cmp_deriv :: (Class, TyCon) -> (Class, TyCon) -> Ordering
-    cmp_deriv (c1, t1) (c2, t2)
-      = (c1 `compare` c2) `thenCmp` (t1 `compare` t2)
+    derive_these :: [(NewOrData, Name, LHsPred Name)]
+       -- Find the (nd, TyCon, Pred) pairs that must be `derived'
+       -- NB: only source-language decls have deriving, no imported ones do
+    derive_these = [ (nd, tycon, pred) 
+                  | L _ (TyData { tcdND = nd, tcdLName = L _ tycon, 
+                                 tcdDerivs = Just (L _ preds) }) <- tycl_decls,
+                    pred <- preds ]
 
     ------------------------------------------------------------------
-    mk_eqn :: (Class, TyCon) -> NF_TcM (Maybe DerivEqn)
-       -- we swizzle the tyvars and datacons out of the tycon
+    mk_eqn :: (NewOrData, Name, LHsPred Name) -> TcM (Maybe DerivEqn, Maybe InstInfo)
+       -- We swizzle the tyvars and datacons out of the tycon
        -- to make the rest of the equation
 
-    mk_eqn (clas, tycon)
-      = case chk_out clas tycon of
-          Just err ->  addErrTc err                            `thenNF_Tc_` 
-                       returnNF_Tc Nothing
-          Nothing  ->  newDFunName this_mod clas tyvar_tys locn `thenNF_Tc` \ dfun_name ->
-                       returnNF_Tc (Just (dfun_name, clas, tycon, tyvars, constraints))
-      where
-       clas_key  = classKey clas
-       tyvars    = tyConTyVars tycon   -- ToDo: Do we need new tyvars ???
-       tyvar_tys = mkTyVarTys tyvars
-       data_cons = tyConDataCons tycon
-       locn      = getSrcLoc tycon
-
-       constraints = extra_constraints ++ concat (map mk_constraints data_cons)
-
-       -- "extra_constraints": see notes above about contexts on data decls
-       extra_constraints
-         | offensive_class = tyConTheta tycon
-         | otherwise       = []
-          where
-           offensive_class = clas_key `elem` needsDataDeclCtxtClassKeys
-
-       mk_constraints data_con
-          = [ (clas, [arg_ty])
-            | arg_ty <- instd_arg_tys,
-              not (isUnboxedType arg_ty)       -- No constraints for unboxed types?
-            ]
-          where
-            instd_arg_tys  = dataConArgTys data_con tyvar_tys
+    mk_eqn (new_or_data, tycon_name, pred)
+      = tcLookupTyCon tycon_name               `thenM` \ tycon ->
+       addSrcSpan (srcLocSpan (getSrcLoc tycon))               $
+        addErrCtxt (derivCtxt Nothing tycon)   $
+       tcExtendTyVarEnv (tyConTyVars tycon)    $       -- Deriving preds may (now) mention
+                                                       -- the type variables for the type constructor
+        tcHsPred pred                          `thenM` \ pred' ->
+       case getClassPredTys_maybe pred' of
+          Nothing          -> bale_out (malformedPredErr tycon pred)
+          Just (clas, tys) -> doptM Opt_GlasgowExts                    `thenM` \ gla_exts ->
+                              mk_eqn_help gla_exts new_or_data tycon clas tys
 
     ------------------------------------------------------------------
-    chk_out :: Class -> TyCon -> Maybe Message
-    chk_out clas tycon
-       | clas `hasKey` enumClassKey    && not is_enumeration         = bog_out nullary_why
-       | clas `hasKey` boundedClassKey && not is_enumeration_or_single = bog_out single_nullary_why
-       | clas `hasKey` ixClassKey      && not is_enumeration_or_single = bog_out single_nullary_why
-       | any isExistentialDataCon (tyConDataCons tycon)              = Just (existentialErr clas tycon)
-       | otherwise                                                   = Nothing
-       where
-           is_enumeration = isEnumerationTyCon tycon
-           is_single_con  = maybeToBool (maybeTyConSingleCon tycon)
-           is_enumeration_or_single = is_enumeration || is_single_con
-
-           single_nullary_why = SLIT("one constructor data type or type with all nullary constructors expected")
-           nullary_why        = SLIT("data type with all nullary constructors expected")
-
-           bog_out why = Just (derivingThingErr clas tycon why)
+    mk_eqn_help gla_exts DataType tycon clas tys
+      | Just err <- checkSideConditions gla_exts clas tycon tys
+      = bale_out (derivingThingErr clas tys tycon tyvars err)
+      | otherwise 
+      = new_dfun_name clas tycon        `thenM` \ dfun_name ->
+       returnM (Just (dfun_name, clas, tycon, tyvars, constraints), Nothing)
+      where
+       tyvars      = tyConTyVars tycon
+       constraints = extra_constraints ++ ordinary_constraints
+                -- "extra_constraints": see note [Data decl contexts] above
+       extra_constraints = tyConTheta tycon
+
+       ordinary_constraints
+         | clas `hasKey` typeableClassKey      -- For the Typeable class, the constraints
+                                               -- don't involve the constructor ags, only 
+                                               -- the tycon tyvars
+                                               -- e.g.   data T a b = ...
+                                               -- we want
+                                               --      instance (Typeable a, Typable b)
+                                               --               => Typeable (T a b) where
+         = [mkClassPred clas [mkTyVarTy tv] | tv <- tyvars]
+         | otherwise
+         = [ mkClassPred clas [arg_ty] 
+           | data_con <- tyConDataCons tycon,
+             arg_ty   <- dataConOrigArgTys data_con,
+                       -- Use the same type variables
+                       -- as the type constructor,
+                       -- hence no need to instantiate
+             not (isUnLiftedType arg_ty)       -- No constraints for unlifted types?
+           ]
+
+    mk_eqn_help gla_exts NewType tycon clas tys
+      | can_derive_via_isomorphism && (gla_exts || std_class_via_iso clas)
+      =                -- Go ahead and use the isomorphism
+          traceTc (text "newtype deriving:" <+> ppr tycon <+> ppr rep_tys)     `thenM_`
+                  new_dfun_name clas tycon             `thenM` \ dfun_name ->
+          returnM (Nothing, Just (InstInfo { iDFunId = mk_dfun dfun_name,
+                                             iBinds = NewTypeDerived rep_tys }))
+      | std_class gla_exts clas
+      = mk_eqn_help gla_exts DataType tycon clas tys   -- Go via bale-out route
+
+      | otherwise                              -- Non-standard instance
+      = bale_out (if gla_exts then     
+                       cant_derive_err -- Too hard
+                 else
+                       non_std_err)    -- Just complain about being a non-std instance
+      where
+       -- Here is the plan for newtype derivings.  We see
+       --        newtype T a1...an = T (t ak...an) deriving (.., C s1 .. sm, ...)
+       -- where aj...an do not occur free in t, and the (C s1 ... sm) is a 
+       -- *partial applications* of class C with the last parameter missing
+       --
+       -- We generate the instances
+       --       instance C s1 .. sm (t ak...aj) => C s1 .. sm (T a1...aj)
+       -- where T a1...aj is the partial application of the LHS of the correct kind
+       --
+       -- Running example: newtype T s a = MkT (ST s a) deriving( Monad )
+       --      instance Monad (ST s) => Monad (T s) where 
+       --        fail = coerce ... (fail @ ST s)
+
+       clas_tyvars = classTyVars clas
+       kind = tyVarKind (last clas_tyvars)
+               -- Kind of the thing we want to instance
+               --   e.g. argument kind of Monad, *->*
+
+       (arg_kinds, _) = splitKindFunTys kind
+       n_args_to_drop = length arg_kinds       
+               -- Want to drop 1 arg from (T s a) and (ST s a)
+               -- to get       instance Monad (ST s) => Monad (T s)
+
+       -- Note [newtype representation]
+       -- We must not use newTyConRep to get the representation 
+       -- type, because that looks through all intermediate newtypes
+       -- To get the RHS of *this* newtype, just look at the data
+       -- constructor.  For example
+       --      newtype B = MkB Int
+       --      newtype A = MkA B deriving( Num )
+       -- We want the Num instance of B, *not* the Num instance of Int,
+       -- when making the Num instance of A!
+       tyvars                = tyConTyVars tycon
+        rep_ty                       = head (dataConOrigArgTys (head (tyConDataCons tycon)))
+       (rep_fn, rep_ty_args) = tcSplitAppTys rep_ty
+
+       n_tyvars_to_keep = tyConArity tycon  - n_args_to_drop
+       tyvars_to_drop   = drop n_tyvars_to_keep tyvars
+       tyvars_to_keep   = take n_tyvars_to_keep tyvars
+
+       n_args_to_keep = length rep_ty_args - n_args_to_drop
+       args_to_drop   = drop n_args_to_keep rep_ty_args
+       args_to_keep   = take n_args_to_keep rep_ty_args
+
+       rep_tys  = tys ++ [mkAppTys rep_fn args_to_keep]
+       rep_pred = mkClassPred clas rep_tys
+               -- rep_pred is the representation dictionary, from where
+               -- we are gong to get all the methods for the newtype dictionary
+
+       inst_tys = (tys ++ [mkTyConApp tycon (mkTyVarTys tyvars_to_keep)])
+               -- The 'tys' here come from the partial application
+               -- in the deriving clause. The last arg is the new
+               -- instance type.
+
+               -- We must pass the superclasses; the newtype might be an instance
+               -- of them in a different way than the representation type
+               -- E.g.         newtype Foo a = Foo a deriving( Show, Num, Eq )
+               -- Then the Show instance is not done via isomprphism; it shows
+               --      Foo 3 as "Foo 3"
+               -- The Num instance is derived via isomorphism, but the Show superclass
+               -- dictionary must the Show instance for Foo, *not* the Show dictionary
+               -- gotten from the Num dictionary. So we must build a whole new dictionary
+               -- not just use the Num one.  The instance we want is something like:
+               --      instance (Num a, Show (Foo a), Eq (Foo a)) => Num (Foo a) where
+               --              (+) = ((+)@a)
+               --              ...etc...
+               -- There's no 'corece' needed because after the type checker newtypes
+               -- are transparent.
+
+       sc_theta = substTheta (mkTyVarSubst clas_tyvars inst_tys)
+                             (classSCTheta clas)
+
+               -- If there are no tyvars, there's no need
+               -- to abstract over the dictionaries we need
+       dict_args | null tyvars = []
+                 | otherwise   = rep_pred : sc_theta
+
+               -- Finally! Here's where we build the dictionary Id
+       mk_dfun dfun_name = mkDictFunId dfun_name tyvars dict_args clas inst_tys
+
+       -------------------------------------------------------------------
+       --  Figuring out whether we can only do this newtype-deriving thing
+
+       right_arity = length tys + 1 == classArity clas
+
+               -- Never derive Read,Show,Typeable,Data this way 
+       non_iso_classes = [readClassKey, showClassKey, typeableClassKey, dataClassKey]
+       can_derive_via_isomorphism
+          =  not (getUnique clas `elem` non_iso_classes)
+          && right_arity                       -- Well kinded;
+                                               -- eg not: newtype T ... deriving( ST )
+                                               --      because ST needs *2* type params
+          && n_tyvars_to_keep >= 0             -- Type constructor has right kind:
+                                               -- eg not: newtype T = T Int deriving( Monad )
+          && n_args_to_keep   >= 0             -- Rep type has right kind: 
+                                               -- eg not: newtype T a = T Int deriving( Monad )
+          && eta_ok                            -- Eta reduction works
+          && not (isRecursiveTyCon tycon)      -- Does not work for recursive tycons:
+                                               --      newtype A = MkA [A]
+                                               -- Don't want
+                                               --      instance Eq [A] => Eq A !!
+
+                       -- Here's a recursive newtype that's actually OK
+                       --      newtype S1 = S1 [T1 ()]
+                       --      newtype T1 a = T1 (StateT S1 IO a ) deriving( Monad )
+                       -- It's currently rejected.  Oh well.
+
+       -- Check that eta reduction is OK
+       --      (a) the dropped-off args are identical
+       --      (b) the remaining type args mention 
+       --          only the remaining type variables
+       eta_ok = (args_to_drop `tcEqTypes` mkTyVarTys tyvars_to_drop)
+             && (tyVarsOfTypes args_to_keep `subVarSet` mkVarSet tyvars_to_keep) 
+
+       cant_derive_err = derivingThingErr clas tys tycon tyvars_to_keep
+                               (vcat [ptext SLIT("even with cunning newtype deriving:"),
+                                       if isRecursiveTyCon tycon then
+                                         ptext SLIT("the newtype is recursive")
+                                       else empty,
+                                       if not right_arity then 
+                                         quotes (ppr (mkClassPred clas tys)) <+> ptext SLIT("does not have arity 1")
+                                       else empty,
+                                       if not (n_tyvars_to_keep >= 0) then 
+                                         ptext SLIT("the type constructor has wrong kind")
+                                       else if not (n_args_to_keep >= 0) then
+                                         ptext SLIT("the representation type has wrong kind")
+                                       else if not eta_ok then 
+                                         ptext SLIT("the eta-reduction property does not hold")
+                                       else empty
+                                     ])
+
+       non_std_err = derivingThingErr clas tys tycon tyvars_to_keep
+                               (vcat [non_std_why clas,
+                                      ptext SLIT("Try -fglasgow-exts for GHC's newtype-deriving extension")])
+
+    bale_out err = addErrTc err `thenM_` returnM (Nothing, Nothing) 
+
+std_class gla_exts clas 
+  =  key `elem` derivableClassKeys
+  || (gla_exts && (key == typeableClassKey || key == dataClassKey))
+  where
+     key = classKey clas
+    
+std_class_via_iso clas -- These standard classes can be derived for a newtype
+                       -- using the isomorphism trick *even if no -fglasgow-exts*
+  = classKey clas `elem`  [eqClassKey, ordClassKey, ixClassKey, boundedClassKey]
+       -- Not Read/Show because they respect the type
+       -- Not Enum, becuase newtypes are never in Enum
+
+
+new_dfun_name clas tycon       -- Just a simple wrapper
+  = newDFunName clas [mkTyConApp tycon []] (getSrcLoc tycon)
+       -- The type passed to newDFunName is only used to generate
+       -- a suitable string; hence the empty type arg list
+
+------------------------------------------------------------------
+-- Check side conditions that dis-allow derivability for particular classes
+-- This is *apart* from the newtype-deriving mechanism
+
+checkSideConditions :: Bool -> Class -> TyCon -> [TcType] -> Maybe SDoc
+checkSideConditions gla_exts clas tycon tys
+  | notNull tys        
+  = Just ty_args_why   -- e.g. deriving( Foo s )
+  | otherwise
+  = case [cond | (key,cond) <- sideConditions, key == getUnique clas] of
+       []     -> Just (non_std_why clas)
+       [cond] -> cond (gla_exts, tycon)
+       other  -> pprPanic "checkSideConditions" (ppr clas)
+  where
+    ty_args_why             = quotes (ppr (mkClassPred clas tys)) <+> ptext SLIT("is not a class")
+
+non_std_why clas = quotes (ppr clas) <+> ptext SLIT("is not a derivable class")
+
+sideConditions :: [(Unique, Condition)]
+sideConditions
+  = [  (eqClassKey,       cond_std),
+       (ordClassKey,      cond_std),
+       (readClassKey,     cond_std),
+       (showClassKey,     cond_std),
+       (enumClassKey,     cond_std `andCond` cond_isEnumeration),
+       (ixClassKey,       cond_std `andCond` (cond_isEnumeration `orCond` cond_isProduct)),
+       (boundedClassKey,  cond_std `andCond` (cond_isEnumeration `orCond` cond_isProduct)),
+       (typeableClassKey, cond_glaExts `andCond` cond_allTypeKind),
+       (dataClassKey,     cond_glaExts `andCond` cond_std)
+    ]
+
+type Condition = (Bool, TyCon) -> Maybe SDoc   -- Nothing => OK
+
+orCond :: Condition -> Condition -> Condition
+orCond c1 c2 tc 
+  = case c1 tc of
+       Nothing -> Nothing              -- c1 succeeds
+       Just x  -> case c2 tc of        -- c1 fails
+                    Nothing -> Nothing
+                    Just y  -> Just (x $$ ptext SLIT("  and") $$ y)
+                                       -- Both fail
+
+andCond c1 c2 tc = case c1 tc of
+                    Nothing -> c2 tc   -- c1 succeeds
+                    Just x  -> Just x  -- c1 fails
+
+cond_std :: Condition
+cond_std (gla_exts, tycon)
+  | any isExistentialDataCon data_cons         = Just existential_why     
+  | null data_cons                     = Just no_cons_why
+  | otherwise                          = Nothing
+  where
+    data_cons       = tyConDataCons tycon
+    no_cons_why            = quotes (ppr tycon) <+> ptext SLIT("has no data constructors")
+    existential_why = quotes (ppr tycon) <+> ptext SLIT("has existentially-quantified constructor(s)")
+  
+cond_isEnumeration :: Condition
+cond_isEnumeration (gla_exts, tycon)
+  | isEnumerationTyCon tycon = Nothing
+  | otherwise               = Just why
+  where
+    why = quotes (ppr tycon) <+> ptext SLIT("has non-nullary constructors")
+
+cond_isProduct :: Condition
+cond_isProduct (gla_exts, tycon)
+  | isProductTyCon tycon = Nothing
+  | otherwise           = Just why
+  where
+    why = quotes (ppr tycon) <+> ptext SLIT("has more than one constructor")
+
+cond_allTypeKind :: Condition
+cond_allTypeKind (gla_exts, tycon)
+  | all (isArgTypeKind . tyVarKind) (tyConTyVars tycon) = Nothing
+  | otherwise                                       = Just why
+  where
+    why  = quotes (ppr tycon) <+> ptext SLIT("is parameterised over arguments of kind other than `*'")
+
+cond_glaExts :: Condition
+cond_glaExts (gla_exts, tycon) | gla_exts  = Nothing
+                              | otherwise = Just why
+  where
+    why  = ptext SLIT("You need -fglasgow-exts to derive an instance for this class")
 \end{code}
 
 %************************************************************************
@@ -390,13 +633,12 @@ ordered by sorting on type varible, tv, (major key) and then class, k,
 \end{itemize}
 
 \begin{code}
-solveDerivEqns :: InstEnv
-              -> [DerivEqn]
+solveDerivEqns :: [DerivEqn]
               -> TcM [DFunId]  -- Solns in same order as eqns.
                                -- This bunch is Absolutely minimal...
 
-solveDerivEqns inst_env_in orig_eqns
-  = iterateDeriv initial_solutions
+solveDerivEqns orig_eqns
+  = iterateDeriv 1 initial_solutions
   where
        -- The initial solutions for the equations claim that each
        -- instance has an empty context; this solution is certainly
@@ -409,58 +651,48 @@ solveDerivEqns inst_env_in orig_eqns
        -- compares it with the current one; finishes if they are the
        -- same, otherwise recurses with the new solutions.
        -- It fails if any iteration fails
-    iterateDeriv :: [DerivSoln] ->TcM [DFunId]
-    iterateDeriv current_solns
-      = checkNoErrsTc (iterateOnce current_solns)
-                                               `thenTc` \ (new_dfuns, new_solns) ->
+    iterateDeriv :: Int -> [DerivSoln] ->TcM [DFunId]
+    iterateDeriv n current_solns
+      | n > 20         -- Looks as if we are in an infinite loop
+               -- This can happen if we have -fallow-undecidable-instances
+               -- (See TcSimplify.tcSimplifyDeriv.)
+      = pprPanic "solveDerivEqns: probable loop" 
+                (vcat (map pprDerivEqn orig_eqns) $$ ppr current_solns)
+      | otherwise
+      =        let 
+           dfuns = zipWithEqual "add_solns" mk_deriv_dfun orig_eqns current_solns
+        in
+        checkNoErrs (
+                 -- Extend the inst info from the explicit instance decls
+                 -- with the current set of solutions, and simplify each RHS
+           extendLocalInstEnv dfuns $
+           mappM gen_soln orig_eqns
+       )                               `thenM` \ new_solns ->
        if (current_solns == new_solns) then
-           returnTc new_dfuns
+           returnM dfuns
        else
-           iterateDeriv new_solns
+           iterateDeriv (n+1) new_solns
 
     ------------------------------------------------------------------
-    iterateOnce current_solns
-      =            -- Extend the inst info from the explicit instance decls
-           -- with the current set of solutions, giving a
-       getDOptsTc                              `thenTc` \ dflags ->
-        let (new_dfuns, inst_env) =
-               add_solns dflags inst_env_in orig_eqns current_solns
-        in
-           -- Simplify each RHS
-       tcSetInstEnv inst_env (
-         listTc [ tcAddErrCtxt (derivCtxt tc) $
-                  tcSimplifyThetas deriv_rhs
-                | (_, _,tc,_,deriv_rhs) <- orig_eqns ]  
-       )                                       `thenTc` \ next_solns ->
-
-           -- Canonicalise the solutions, so they compare nicely
-       let canonicalised_next_solns = [ sortLt (<) next_soln | next_soln <- next_solns ]
-       in
-       returnTc (new_dfuns, canonicalised_next_solns)
-\end{code}
 
-\begin{code}
-add_solns :: DynFlags
-         -> InstEnv                            -- The global, non-derived ones
-         -> [DerivEqn] -> [DerivSoln]
-         -> ([DFunId], InstEnv)
-    -- the eqns and solns move "in lockstep"; we have the eqns
-    -- because we need the LHS info for addClassInstance.
-
-add_solns dflags inst_env_in eqns solns
-  = (new_dfuns, inst_env)
-    where
-      new_dfuns     = zipWithEqual "add_solns" mk_deriv_dfun eqns solns
-      (inst_env, _) = extendInstEnv dflags inst_env_in new_dfuns
-       -- Ignore the errors about duplicate instances.
-       -- We don't want repeated error messages
-       -- They'll appear later, when we do the top-level extendInstEnvs
-
-      mk_deriv_dfun (dfun_name, clas, tycon, tyvars, _) theta
-        = mkDictFunId dfun_name clas tyvars [mkTyConApp tycon (mkTyVarTys tyvars)] 
-                     (map pair2PredType theta)
-
-      pair2PredType (clas, tautypes) = Class clas tautypes
+    gen_soln (_, clas, tc,tyvars,deriv_rhs)
+      = addSrcSpan (srcLocSpan (getSrcLoc tc))         $
+       addErrCtxt (derivCtxt (Just clas) tc)   $
+       tcSimplifyDeriv tyvars deriv_rhs        `thenM` \ theta ->
+       returnM (sortLt (<) theta)      -- Canonicalise before returning the soluction
+
+mk_deriv_dfun (dfun_name, clas, tycon, tyvars, _) theta
+  = mkDictFunId dfun_name tyvars theta
+               clas [mkTyConApp tycon (mkTyVarTys tyvars)] 
+
+extendLocalInstEnv :: [DFunId] -> TcM a -> TcM a
+-- Add new locall-defined instances; don't bother to check
+-- for functional dependency errors -- that'll happen in TcInstDcls
+extendLocalInstEnv dfuns thing_inside
+ = do { env <- getGblEnv
+      ; let  inst_env' = foldl extendInstEnv (tcg_inst_env env) dfuns 
+            env'      = env { tcg_inst_env = inst_env' }
+      ; setGblEnv env' thing_inside }
 \end{code}
 
 %************************************************************************
@@ -518,34 +750,51 @@ Much less often (really just for deriving @Ix@), we use a
 
 \item
 We use the renamer!!!  Reason: we're supposed to be
-producing @RenamedMonoBinds@ for the methods, but that means
+producing @LHsBinds Name@ for the methods, but that means
 producing correctly-uniquified code on the fly.  This is entirely
 possible (the @TcM@ monad has a @UniqueSupply@), but it is painful.
-So, instead, we produce @RdrNameMonoBinds@ then heave 'em through
+So, instead, we produce @MonoBinds RdrName@ then heave 'em through
 the renamer.  What a great hack!
 \end{itemize}
 
 \begin{code}
--- Generate the method bindings for the required instance
--- (paired with class name, as we need that when generating dict
---  names.)
-gen_bind :: (Name -> Maybe Fixity) -> DFunId -> RdrNameMonoBinds
-gen_bind get_fixity dfun
-  | not (isLocallyDefined tycon) = EmptyMonoBinds
-  | clas `hasKey` showClassKey   = gen_Show_binds get_fixity tycon
-  | clas `hasKey` readClassKey   = gen_Read_binds get_fixity tycon
-  | otherwise
-  = assoc "gen_bind:bad derived class"
-          [(eqClassKey,      gen_Eq_binds)
-          ,(ordClassKey,     gen_Ord_binds)
-          ,(enumClassKey,    gen_Enum_binds)
-          ,(boundedClassKey, gen_Bounded_binds)
-          ,(ixClassKey,      gen_Ix_binds)
-          ]
-          (classKey clas)
-          tycon
-  where
-    (clas, tycon) = simpleDFunClassTyCon dfun
+-- Generate the InstInfo for the required instance,
+-- plus any auxiliary bindings required
+genInst :: DFunId -> TcM (InstInfo, LHsBinds RdrName)
+genInst dfun
+  = getFixityEnv               `thenM` \ fix_env -> 
+    let
+       (tyvars,_,clas,[ty])    = tcSplitDFunTy (idType dfun)
+       clas_nm                 = className clas
+       tycon                   = tcTyConAppTyCon ty 
+       (meth_binds, aux_binds) = assoc "gen_bind:bad derived class"
+                                 gen_list (getUnique clas) fix_env tycon
+    in
+       -- Bring the right type variables into 
+       -- scope, and rename the method binds
+    bindLocalNames (map varName tyvars)                $
+    rnMethodBinds clas_nm [] meth_binds                `thenM` \ (rn_meth_binds, _fvs) ->
+
+       -- Build the InstInfo
+    returnM (InstInfo { iDFunId = dfun, iBinds = VanillaInst rn_meth_binds [] }, 
+            aux_binds)
+
+gen_list :: [(Unique, FixityEnv -> TyCon -> (LHsBinds RdrName, LHsBinds RdrName))]
+gen_list = [(eqClassKey,      no_aux_binds (ignore_fix_env gen_Eq_binds))
+          ,(ordClassKey,     no_aux_binds (ignore_fix_env gen_Ord_binds))
+          ,(enumClassKey,    no_aux_binds (ignore_fix_env gen_Enum_binds))
+          ,(boundedClassKey, no_aux_binds (ignore_fix_env gen_Bounded_binds))
+          ,(ixClassKey,      no_aux_binds (ignore_fix_env gen_Ix_binds))
+          ,(typeableClassKey,no_aux_binds (ignore_fix_env gen_Typeable_binds))
+          ,(showClassKey,    no_aux_binds gen_Show_binds)
+          ,(readClassKey,    no_aux_binds gen_Read_binds)
+          ,(dataClassKey,    gen_Data_binds)
+          ]
+
+  -- no_aux_binds is used for generators that don't 
+  -- need to produce any auxiliary bindings
+no_aux_binds f fix_env tc = (f fix_env tc, emptyBag)
+ignore_fix_env f fix_env tc = f tc
 \end{code}
 
 
@@ -560,7 +809,7 @@ data Foo ... = ...
 
 con2tag_Foo :: Foo ... -> Int#
 tag2con_Foo :: Int -> Foo ...  -- easier if Int, not Int#
-maxtag_Foo  :: Int             -- ditto (NB: not unboxed)
+maxtag_Foo  :: Int             -- ditto (NB: not unlifted)
 
 
 We have a @con2tag@ function for a tycon if:
@@ -582,14 +831,11 @@ We're deriving @Enum@, or @Ix@ (enum type only???)
 If we have a @tag2con@ function, we also generate a @maxtag@ constant.
 
 \begin{code}
-gen_taggery_Names :: [DFunId]
-                 -> TcM [(RdrName,     -- for an assoc list
-                          TyCon,       -- related tycon
-                          TagThingWanted)]
-
-gen_taggery_Names dfuns
-  = foldlTc do_con2tag []           tycons_of_interest `thenTc` \ names_so_far ->
-    foldlTc do_tag2con names_so_far tycons_of_interest
+genTaggeryBinds :: [DFunId] -> TcM (LHsBinds RdrName)
+genTaggeryBinds dfuns
+  = do { names_so_far <- foldlM do_con2tag []           tycons_of_interest
+       ; nm_alist_etc <- foldlM do_tag2con names_so_far tycons_of_interest
+       ; return (listToBag (map gen_tag_n_con_monobind nm_alist_etc)) }
   where
     all_CTs = map simpleDFunClassTyCon dfuns
     all_tycons             = map snd all_CTs
@@ -600,25 +846,25 @@ gen_taggery_Names dfuns
         ((we_are_deriving eqClassKey tycon
            && any isNullaryDataCon (tyConDataCons tycon))
         || (we_are_deriving ordClassKey  tycon
-           && not (maybeToBool (maybeTyConSingleCon tycon)))
+           && not (isProductTyCon tycon))
         || (we_are_deriving enumClassKey tycon)
         || (we_are_deriving ixClassKey   tycon))
        
-      = returnTc ((con2tag_RDR tycon, tycon, GenCon2Tag)
+      = returnM ((con2tag_RDR tycon, tycon, GenCon2Tag)
                   : acc_Names)
       | otherwise
-      = returnTc acc_Names
+      = returnM acc_Names
 
     do_tag2con acc_Names tycon
       | isDataTyCon tycon &&
          (we_are_deriving enumClassKey tycon ||
          we_are_deriving ixClassKey   tycon
          && isEnumerationTyCon tycon)
-      = returnTc ( (tag2con_RDR tycon, tycon, GenTag2Con)
+      = returnM ( (tag2con_RDR tycon, tycon, GenTag2Con)
                 : (maxtag_RDR  tycon, tycon, GenMaxTag)
                 : acc_Names)
       | otherwise
-      = returnTc acc_Names
+      = returnM acc_Names
 
     we_are_deriving clas_key tycon
       = is_in_eqns clas_key tycon all_CTs
@@ -630,17 +876,20 @@ gen_taggery_Names dfuns
 \end{code}
 
 \begin{code}
-derivingThingErr :: Class -> TyCon -> FAST_STRING -> Message
-
-derivingThingErr clas tycon why
-  = sep [hsep [ptext SLIT("Can't make a derived instance of"), quotes (ppr clas)],
-        hsep [ptext SLIT("for the type"), quotes (ppr tycon)],
-        parens (ptext why)]
+derivingThingErr clas tys tycon tyvars why
+  = sep [hsep [ptext SLIT("Can't make a derived instance of"), quotes (ppr pred)],
+        parens why]
+  where
+    pred = mkClassPred clas (tys ++ [mkTyConApp tycon (mkTyVarTys tyvars)])
 
-existentialErr clas tycon
-  = sep [ptext SLIT("Can't derive any instances for type") <+> quotes (ppr tycon),
-        ptext SLIT("because it has existentially-quantified constructor(s)")]
+malformedPredErr tycon pred = ptext SLIT("Illegal deriving item") <+> ppr pred
 
-derivCtxt tycon
-  = ptext SLIT("When deriving classes for") <+> quotes (ppr tycon)
+derivCtxt :: Maybe Class -> TyCon -> SDoc
+derivCtxt maybe_cls tycon
+  = ptext SLIT("When deriving") <+> cls <+> ptext SLIT("for type") <+> quotes (ppr tycon)
+  where
+    cls = case maybe_cls of
+           Nothing -> ptext SLIT("instances")
+           Just c  -> ptext SLIT("the") <+> quotes (ppr c) <+> ptext SLIT("instance")
 \end{code}
+