[project @ 2003-06-24 07:58:18 by simonpj]
[ghc-hetmet.git] / ghc / compiler / typecheck / TcEnv.lhs
index 1f83155..5360887 100644 (file)
 \begin{code}
 module TcEnv(
-       TcId, TcIdSet, 
-       TyThing(..), TyThingDetails(..), TcTyThing(..),
+       TyThing(..), TyThingDetails(..), TcTyThing(..), TcId,
 
-       -- Getting stuff from the environment
-       TcEnv, initTcEnv, 
-       tcEnvTyCons, tcEnvClasses, tcEnvIds, tcEnvTcIds, tcEnvTyVars,
-       getTcGEnv,
-       
        -- Instance environment, and InstInfo type
-       tcGetInstEnv, tcSetInstEnv, 
-       InstInfo(..), pprInstInfo,
+       tcGetInstEnv, 
+       InstInfo(..), pprInstInfo, pprInstInfoDetails,
        simpleInstInfoTy, simpleInstInfoTyCon, 
+       InstBindings(..),
 
        -- Global environment
-       tcExtendGlobalEnv, tcExtendGlobalValEnv, tcExtendGlobalTypeEnv,
-       tcLookupTyCon, tcLookupClass, tcLookupGlobalId, tcLookupDataCon,
-       tcLookupGlobal_maybe, tcLookupGlobal, tcLookupSyntaxId, tcLookupSyntaxName,
+       tcExtendGlobalEnv, 
+       tcExtendGlobalValEnv,
+       tcExtendGlobalTypeEnv,
+       tcLookupTyCon, tcLookupClass, tcLookupDataCon,
+       tcLookupGlobal_maybe, tcLookupGlobal, tcLookupGlobalId,
+       getInGlobalScope,
 
        -- Local environment
-       tcExtendKindEnv,  tcLookupLocalIds, tcInLocalScope,
-       tcExtendTyVarEnv, tcExtendTyVarEnvForMeths, 
-       tcExtendLocalValEnv, tcLookup, tcLookup_maybe, tcLookupId,
+       tcExtendKindEnv,     
+       tcExtendTyVarEnv,    tcExtendTyVarEnv2, 
+       tcExtendLocalValEnv, tcExtendLocalValEnv2, 
+       tcLookup, tcLookupLocalIds, tcLookup_maybe, 
+       tcLookupId, 
+       lclEnvElts, getInLocalScope, findGlobals, 
+
+       -- Instance environment
+       tcExtendLocalInstEnv, tcExtendInstEnv, tcExtendTempInstEnv, tcWithTempInstEnv,
+
+       -- Rules
+       tcExtendRules,
 
        -- Global type variables
-       tcGetGlobalTyVars, tcExtendGlobalTyVars,
+       tcGetGlobalTyVars,
 
-       -- Random useful things
-       RecTcEnv, tcAddImportedIdInfo, tcLookupRecId, tcLookupRecId_maybe, 
+       -- Template Haskell stuff
+       checkWellStaged, spliceOK, bracketOK, tcMetaTy, thLevel, 
+       topIdLvl, 
+
+       -- Arrow stuff
+       checkProcLevel,
 
        -- New Ids
-       newLocalId, newSpecPragmaId,
-       newDFunName,
+       newLocalName, newDFunName,
 
        -- Misc
-       isLocalThing, tcSetEnv
+       isLocalThing
   ) where
 
 #include "HsVersions.h"
 
 import RnHsSyn         ( RenamedMonoBinds, RenamedSig )
-import TcMonad
-import TcType          ( TcKind,  TcType, TcTyVar, TcTyVarSet, 
-                         zonkTcTyVarsAndFV
+import HsSyn           ( RuleDecl(..), ifaceRuleDeclName )
+import TcRnMonad
+import TcMType         ( zonkTcType, zonkTcTyVar, zonkTcTyVarsAndFV )
+import TcType          ( Type, ThetaType, TcKind, TcTyVar, TcTyVarSet, 
+                         tyVarsOfType, tyVarsOfTypes, tcSplitDFunTy, mkGenTyConApp,
+                         getDFunTyKey, tcTyConAppTyCon, tyVarBindingInfo, 
+                         tidyOpenType, tidyOpenTyVar
                        )
-import Id              ( idName, mkSpecPragmaId, mkUserLocal, isDataConWrapId_maybe )
-import IdInfo          ( vanillaIdInfo )
-import Var             ( TyVar, Id, idType, lazySetIdInfo, idInfo )
+import qualified Type  ( getTyVar_maybe )
+import Rules           ( extendRuleBase )
+import Id              ( idName, isLocalId )
+import Var             ( TyVar, Id, idType )
 import VarSet
-import Type            ( Type, ThetaType, 
-                         tyVarsOfTypes, splitDFunTy,
-                         getDFunTyKey, tyConAppTyCon
-                       )
+import VarEnv
+import CoreSyn         ( IdCoreRule )
 import DataCon         ( DataCon )
-import TyCon           ( TyCon )
+import TyCon           ( TyCon, DataConDetails )
 import Class           ( Class, ClassOpItem )
-import Name            ( Name, OccName, NamedThing(..), 
-                         nameOccName, getSrcLoc, mkLocalName, isLocalName,
-                         nameIsLocalOrFrom
+import Name            ( Name, NamedThing(..), 
+                         getSrcLoc, mkInternalName, nameIsLocalOrFrom
                        )
-import NameEnv         ( NameEnv, lookupNameEnv, nameEnvElts, elemNameEnv,
-                         extendNameEnvList, emptyNameEnv, plusNameEnv )
+import NameEnv
 import OccName         ( mkDFunOcc, occNameString )
-import HscTypes                ( DFunId, 
-                         PackageTypeEnv, TypeEnv, 
-                         extendTypeEnvList, extendTypeEnvWithIds,
-                         typeEnvTyCons, typeEnvClasses, typeEnvIds,
-                         HomeSymbolTable
-                       )
+import HscTypes                ( DFunId, TypeEnv, extendTypeEnvList, lookupType,
+                         TyThing(..), ExternalPackageState(..) )
+import Rules           ( RuleBase )
+import BasicTypes      ( EP )
 import Module          ( Module )
-import InstEnv         ( InstEnv, emptyInstEnv )
-import HscTypes                ( lookupType, TyThing(..) )
-import Util            ( zipEqual )
+import InstEnv         ( InstEnv, extendInstEnv )
 import SrcLoc          ( SrcLoc )
-import qualified PrelNames 
 import Outputable
-
-import IOExts          ( newIORef )
+import Maybe           ( isJust )
+import List            ( partition )
 \end{code}
 
+
 %************************************************************************
 %*                                                                     *
-\subsection{TcEnv}
+               Arrow notation proc levels
 %*                                                                     *
 %************************************************************************
 
 \begin{code}
-type TcId    = Id                      -- Type may be a TcType
-type TcIdSet = IdSet
-
-data TcEnv
-  = TcEnv {
-       tcSyntaxMap :: PrelNames.SyntaxMap,     -- The syntax map (usually the identity)
-
-       tcGST    :: Name -> Maybe TyThing,      -- The type environment at the moment we began this compilation
-
-       tcInsts  :: InstEnv,            -- All instances (both imported and in this module)
-
-       tcGEnv   :: TypeEnv,            -- The global type environment we've accumulated while
-                {- NameEnv TyThing-}   -- compiling this module:
-                                       --      types and classes (both imported and local)
-                                       --      imported Ids
-                                       -- (Ids defined in this module start in the local envt, 
-                                       --  though they move to the global envt during zonking)
-
-       tcLEnv   :: NameEnv TcTyThing,  -- The local type environment: Ids and TyVars
-                                       -- defined in this module
-
-       tcTyVars :: TcRef TcTyVarSet    -- The "global tyvars"
-                                       -- Namely, the in-scope TyVars bound in tcLEnv, plus the tyvars
-                                       -- mentioned in the types of Ids bound in tcLEnv
-                                       -- Why mutable? see notes with tcGetGlobalTyVars
-    }
-
+checkProcLevel :: TcId -> ProcLevel -> TcM ()
+checkProcLevel id id_lvl
+  = do { banned <- getBannedProcLevels
+       ; checkTc (not (id_lvl `elem` banned))
+                 (procLevelErr id id_lvl) }
+
+procLevelErr id id_lvl
+  = hang (ptext SLIT("Command-bound variable") <+> quotes (ppr id) <+> ptext SLIT("is not in scope here"))
+        4 (ptext SLIT("Reason: it is used in the left argument of (-<)"))
 \end{code}
+               
 
-The Global-Env/Local-Env story
-~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
-During type checking, we keep in the GlobalEnv
-       * All types and classes
-       * All Ids derived from types and classes (constructors, selectors)
-       * Imported Ids
-
-At the end of type checking, we zonk the local bindings,
-and as we do so we add to the GlobalEnv
-       * Locally defined top-level Ids
-
-Why?  Because they are now Ids not TcIds.  This final GlobalEnv is
-used thus:
-       a) fed back (via the knot) to typechecking the 
-          unfoldings of interface signatures
-
-       b) used to augment the GlobalSymbolTable
-
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+               Meta level
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
 
 \begin{code}
-data TcTyThing
-  = AGlobal TyThing    -- Used only in the return type of a lookup
-  | ATcId  TcId                -- Ids defined in this module
-  | ATyVar TyVar       -- Type variables
-  | AThing TcKind      -- Used temporarily, during kind checking
--- Here's an example of how the AThing guy is used
--- Suppose we are checking (forall a. T a Int):
---     1. We first bind (a -> AThink kv), where kv is a kind variable. 
---     2. Then we kind-check the (T a Int) part.
---     3. Then we zonk the kind variable.
---     4. Now we know the kind for 'a', and we add (a -> ATyVar a::K) to the environment
-
-initTcEnv :: PrelNames.SyntaxMap -> HomeSymbolTable -> PackageTypeEnv -> IO TcEnv
-initTcEnv syntax_map hst pte 
-  = do { gtv_var <- newIORef emptyVarSet ;
-        return (TcEnv { tcSyntaxMap = syntax_map,
-                        tcGST    = lookup,
-                        tcGEnv   = emptyNameEnv,
-                        tcInsts  = emptyInstEnv,
-                        tcLEnv   = emptyNameEnv,
-                        tcTyVars = gtv_var
-        })}
+instance Outputable ThStage where
+   ppr Comp         = text "Comp"
+   ppr (Brack l _ _) = text "Brack" <+> int l
+   ppr (Splice l)    = text "Splice" <+> int l
+
+
+thLevel :: ThStage -> ThLevel
+thLevel Comp         = topLevel
+thLevel (Splice l)    = l
+thLevel (Brack l _ _) = l
+
+
+checkWellStaged :: SDoc                -- What the stage check is for
+               -> ThLevel      -- Binding level
+               -> ThStage      -- Use stage
+               -> TcM ()       -- Fail if badly staged, adding an error
+checkWellStaged pp_thing bind_lvl use_stage
+  | bind_lvl <= use_lvl        -- OK!
+  = returnM () 
+
+  | bind_lvl == topLevel       -- GHC restriction on top level splices
+  = failWithTc $ 
+    sep [ptext SLIT("GHC stage restriction:") <+>  pp_thing,
+        nest 2 (ptext SLIT("is used in a top-level splice, and must be imported, not defined locally"))]
+
+  | otherwise                  -- Badly staged
+  = failWithTc $ 
+    ptext SLIT("Stage error:") <+> pp_thing <+> 
+       hsep   [ptext SLIT("is bound at stage") <+> ppr bind_lvl,
+               ptext SLIT("but used at stage") <+> ppr use_lvl]
   where
-    lookup name | isLocalName name = Nothing
-               | otherwise        = lookupType hst pte name
-
-
-tcEnvClasses env = typeEnvClasses (tcGEnv env)
-tcEnvTyCons  env = typeEnvTyCons  (tcGEnv env) 
-tcEnvIds     env = typeEnvIds     (tcGEnv env) 
-tcEnvTyVars  env = [tv | ATyVar tv <- nameEnvElts (tcLEnv env)]
-tcEnvTcIds   env = [id | ATcId  id <- nameEnvElts (tcLEnv env)]
-
-getTcGEnv (TcEnv { tcGEnv = genv }) = genv
-
-tcInLocalScope :: TcEnv -> Name -> Bool
-tcInLocalScope env v = v `elemNameEnv` (tcLEnv env)
-
--- This data type is used to help tie the knot
--- when type checking type and class declarations
-data TyThingDetails = SynTyDetails Type
-                   | DataTyDetails ThetaType [DataCon] [Id]
-                   | ClassDetails ThetaType [Id] [ClassOpItem] DataCon
+    use_lvl = thLevel use_stage
+
+
+topIdLvl :: Id -> ThLevel
+-- Globals may either be imported, or may be from an earlier "chunk" 
+-- (separated by declaration splices) of this module.  The former
+-- *can* be used inside a top-level splice, but the latter cannot.
+-- Hence we give the former impLevel, but the latter topLevel
+-- E.g. this is bad:
+--     x = [| foo |]
+--     $( f x )
+-- By the time we are prcessing the $(f x), the binding for "x" 
+-- will be in the global env, not the local one.
+topIdLvl id | isLocalId id = topLevel
+           | otherwise    = impLevel
+
+-- Indicates the legal transitions on bracket( [| |] ).
+bracketOK :: ThStage -> Maybe ThLevel
+bracketOK (Brack _ _ _) = Nothing      -- Bracket illegal inside a bracket
+bracketOK stage         = (Just (thLevel stage + 1))
+
+-- Indicates the legal transitions on splice($).
+spliceOK :: ThStage -> Maybe ThLevel
+spliceOK (Splice _) = Nothing  -- Splice illegal inside splice
+spliceOK stage      = Just (thLevel stage - 1)
+
+tcMetaTy :: Name -> TcM Type
+-- Given the name of a Template Haskell data type, 
+-- return the type
+-- E.g. given the name "Expr" return the type "Expr"
+tcMetaTy tc_name
+  = tcLookupTyCon tc_name      `thenM` \ t ->
+    returnM (mkGenTyConApp t [])
+       -- Use mkGenTyConApp because it might be a synonym
 \end{code}
 
 
 %************************************************************************
 %*                                                                     *
-\subsection{Basic lookups}
+\subsection{TyThingDetails}
 %*                                                                     *
 %************************************************************************
 
-\begin{code}
-lookup_global :: TcEnv -> Name -> Maybe TyThing
-       -- Try the global envt and then the global symbol table
-lookup_global env name 
-  = case lookupNameEnv (tcGEnv env) name of
-       Just thing -> Just thing
-       Nothing    -> tcGST env name
-
-lookup_local :: TcEnv -> Name -> Maybe TcTyThing
-       -- Try the local envt and then try the global
-lookup_local env name
-  = case lookupNameEnv (tcLEnv env) name of
-       Just thing -> Just thing
-       Nothing    -> case lookup_global env name of
-                       Just thing -> Just (AGlobal thing)
-                       Nothing    -> Nothing
-\end{code}
+This data type is used to help tie the knot
+ when type checking type and class declarations
 
 \begin{code}
-type RecTcEnv = TcEnv
--- This environment is used for getting the 'right' IdInfo 
--- on imported things and for looking up Ids in unfoldings
--- The environment doesn't have any local Ids in it
-
-tcAddImportedIdInfo :: RecTcEnv -> Id -> Id
-tcAddImportedIdInfo env id
-  = id `lazySetIdInfo` new_info
-       -- The Id must be returned without a data dependency on maybe_id
-  where
-    new_info = case tcLookupRecId_maybe env (idName id) of
-                 Nothing          -> pprTrace "tcAddIdInfo" (ppr id) vanillaIdInfo
-                 Just imported_id -> idInfo imported_id
-               -- ToDo: could check that types are the same
-
-tcLookupRecId_maybe :: RecTcEnv -> Name -> Maybe Id
-tcLookupRecId_maybe env name = case lookup_global env name of
-                                  Just (AnId id) -> Just id
-                                  other          -> Nothing
-
-tcLookupRecId ::  RecTcEnv -> Name -> Id
-tcLookupRecId env name = case lookup_global env name of
-                               Just (AnId id) -> id
-                               Nothing        -> pprPanic "tcLookupRecId" (ppr name)
+data TyThingDetails = SynTyDetails  Type
+                   | DataTyDetails ThetaType (DataConDetails DataCon) [Id] (Maybe (EP Id))
+                   | ClassDetails  ThetaType [Id] [ClassOpItem] DataCon Name
+                               -- The Name is the Name of the implicit TyCon for the class
+                   | ForeignTyDetails  -- Nothing yet
 \end{code}
 
+
 %************************************************************************
 %*                                                                     *
 \subsection{Making new Ids}
@@ -241,26 +207,23 @@ tcLookupRecId env name = case lookup_global env name of
 Constructing new Ids
 
 \begin{code}
-newLocalId :: OccName -> TcType -> SrcLoc -> NF_TcM TcId
-newLocalId name ty loc
-  = tcGetUnique                `thenNF_Tc` \ uniq ->
-    returnNF_Tc (mkUserLocal name uniq ty loc)
-
-newSpecPragmaId :: Name -> TcType -> NF_TcM TcId
-newSpecPragmaId name ty 
-  = tcGetUnique                `thenNF_Tc` \ uniq ->
-    returnNF_Tc (mkSpecPragmaId (nameOccName name) uniq ty (getSrcLoc name))
+newLocalName :: Name -> TcM Name
+newLocalName name      -- Make a clone
+  = newUnique          `thenM` \ uniq ->
+    returnM (mkInternalName uniq (getOccName name) (getSrcLoc name))
 \end{code}
 
-Make a name for the dict fun for an instance decl.
-It's a *local* name for the moment.  The CoreTidy pass
-will globalise it.
+Make a name for the dict fun for an instance decl.  It's a *local*
+name for the moment.  The CoreTidy pass will externalise it.  Even in
+--make and ghci stuff, we rebuild the instance environment each time,
+so the dfun id is internal to begin with, and external when compiling
+other modules
 
 \begin{code}
-newDFunName :: Class -> [Type] -> SrcLoc -> NF_TcM Name
+newDFunName :: Class -> [Type] -> SrcLoc -> TcM Name
 newDFunName clas (ty:_) loc
-  = tcGetUnique                        `thenNF_Tc` \ uniq ->
-    returnNF_Tc (mkLocalName uniq (mkDFunOcc dfun_string) loc)
+  = newUnique                  `thenM` \ uniq ->
+    returnM (mkInternalName uniq (mkDFunOcc dfun_string) loc)
   where
        -- Any string that is somewhat unique will do
     dfun_string = occNameString (getOccName clas) ++ occNameString (getDFunTyKey ty)
@@ -281,109 +244,104 @@ isLocalThing mod thing = nameIsLocalOrFrom mod (getName thing)
 
 \begin{code}
 tcExtendGlobalEnv :: [TyThing] -> TcM r -> TcM r
+  -- Given a mixture of Ids, TyCons, Classes, perhaps from the
+  -- module being compiled, perhaps from a package module,
+  -- extend the global environment, and update the EPS
 tcExtendGlobalEnv things thing_inside
-  = tcGetEnv                           `thenNF_Tc` \ env ->
-    let
-       ge' = extendTypeEnvList (tcGEnv env) things
-    in
-    tcSetEnv (env {tcGEnv = ge'}) thing_inside
+   = do        { eps <- getEps
+       ; hpt <- getHpt
+       ; env <- getGblEnv
+       ; let mod = tcg_mod env
+             (lcl_things, pkg_things) = partition (isLocalThing mod) things
+             ge'  = extendTypeEnvList (tcg_type_env env) lcl_things
+             eps' = eps { eps_PTE = extendTypeEnvList (eps_PTE eps) pkg_things }
+       ; setEps eps'
+       ; setGblEnv (env {tcg_type_env = ge'}) thing_inside }
 
+tcExtendGlobalValEnv :: [Id] -> TcM a -> TcM a
+  -- Same deal as tcExtendGlobalEnv, but for Ids
+tcExtendGlobalValEnv ids thing_inside 
+  = tcExtendGlobalEnv [AnId id | id <- ids] thing_inside
 
 tcExtendGlobalTypeEnv :: TypeEnv -> TcM r -> TcM r
+  -- Top-level things of the interactive context
+  -- No need to extend the package env
 tcExtendGlobalTypeEnv extra_env thing_inside
-  = tcGetEnv                           `thenNF_Tc` \ env ->
-    let
-       ge' = tcGEnv env `plusNameEnv` extra_env
-    in
-    tcSetEnv (env {tcGEnv = ge'}) thing_inside
-
-tcExtendGlobalValEnv :: [Id] -> TcM a -> TcM a
-tcExtendGlobalValEnv ids thing_inside
-  = tcGetEnv                           `thenNF_Tc` \ env ->
-    let
-       ge' = extendTypeEnvWithIds (tcGEnv env) ids
-    in
-    tcSetEnv (env {tcGEnv = ge'}) thing_inside
+ = do { env <- getGblEnv 
+      ; let ge' = tcg_type_env env `plusNameEnv` extra_env 
+      ; setGblEnv (env {tcg_type_env = ge'}) thing_inside }
 \end{code}
 
 
 \begin{code}
-tcLookupGlobal_maybe :: Name -> NF_TcM (Maybe TyThing)
+tcLookupGlobal_maybe :: Name -> TcRn m (Maybe TyThing)
+-- This is a rather heavily-used function, so I've inlined a few things        (e.g. getEps)
+-- Notice that for imported things we read the current version from the EPS
+-- mutable variable.  This is important in situations like
+--     ...$(e1)...$(e2)...
+-- where the code that e1 expands to might import some defns that 
+-- also turn out to be needed by the code that e2 expands to.
 tcLookupGlobal_maybe name
-  = tcGetEnv           `thenNF_Tc` \ env ->
-    returnNF_Tc (lookup_global env name)
+  = do { env <- getGblEnv
+       ; if nameIsLocalOrFrom (tcg_mod env) name then
+               -- Defined in this module
+             return (lookupNameEnv (tcg_type_env env) name)
+        else 
+        do { env <- getTopEnv
+           ; eps <- readMutVar (top_eps env)
+           ; return (lookupType (top_hpt env) (eps_PTE eps) name) }}
 \end{code}
 
 A variety of global lookups, when we know what we are looking for.
 
 \begin{code}
-tcLookupGlobal :: Name -> NF_TcM TyThing
+tcLookupGlobal :: Name -> TcM TyThing
 tcLookupGlobal name
-  = tcLookupGlobal_maybe name  `thenNF_Tc` \ maybe_thing ->
+  = tcLookupGlobal_maybe name  `thenM` \ maybe_thing ->
     case maybe_thing of
-       Just thing -> returnNF_Tc thing
+       Just thing -> returnM thing
        other      -> notFound "tcLookupGlobal" name
 
-tcLookupGlobalId :: Name -> NF_TcM Id
+tcLookupGlobalId :: Name -> TcM Id
+-- Never used for Haskell-source DataCons, hence no ADataCon case
 tcLookupGlobalId name
-  = tcLookupGlobal_maybe name  `thenNF_Tc` \ maybe_id ->
-    case maybe_id of
-       Just (AnId id) -> returnNF_Tc id
-       other          -> notFound "tcLookupGlobalId" name
-       
+  = tcLookupGlobal_maybe name  `thenM` \ maybe_thing ->
+    case maybe_thing of
+       Just (AnId id) -> returnM id
+       other          -> notFound "tcLookupGlobal (id)" name
+
 tcLookupDataCon :: Name -> TcM DataCon
 tcLookupDataCon con_name
-  = tcLookupGlobalId con_name          `thenNF_Tc` \ con_id ->
-    case isDataConWrapId_maybe con_id of
-       Just data_con -> returnTc data_con
-       Nothing       -> failWithTc (badCon con_id)
-
+  = tcLookupGlobal_maybe con_name      `thenM` \ maybe_thing ->
+    case maybe_thing of
+       Just (ADataCon data_con) -> returnM data_con
+       other                    -> notFound "tcLookupDataCon" con_name
 
-tcLookupClass :: Name -> NF_TcM Class
+tcLookupClass :: Name -> TcM Class
 tcLookupClass name
-  = tcLookupGlobal_maybe name  `thenNF_Tc` \ maybe_clas ->
+  = tcLookupGlobal_maybe name  `thenM` \ maybe_clas ->
     case maybe_clas of
-       Just (AClass clas) -> returnNF_Tc clas
+       Just (AClass clas) -> returnM clas
        other              -> notFound "tcLookupClass" name
        
-tcLookupTyCon :: Name -> NF_TcM TyCon
+tcLookupTyCon :: Name -> TcM TyCon
 tcLookupTyCon name
-  = tcLookupGlobal_maybe name  `thenNF_Tc` \ maybe_tc ->
+  = tcLookupGlobal_maybe name  `thenM` \ maybe_tc ->
     case maybe_tc of
-       Just (ATyCon tc) -> returnNF_Tc tc
+       Just (ATyCon tc) -> returnM tc
        other            -> notFound "tcLookupTyCon" name
 
-tcLookupId :: Name -> NF_TcM Id
-tcLookupId name
-  = tcLookup name      `thenNF_Tc` \ thing -> 
-    case thing of
-       ATcId tc_id       -> returnNF_Tc tc_id
-       AGlobal (AnId id) -> returnNF_Tc id
-       other             -> pprPanic "tcLookupId" (ppr name)
 
-tcLookupLocalIds :: [Name] -> NF_TcM [TcId]
-tcLookupLocalIds ns
-  = tcGetEnv           `thenNF_Tc` \ env ->
-    returnNF_Tc (map (lookup (tcLEnv env)) ns)
-  where
-    lookup lenv name = case lookupNameEnv lenv name of
-                       Just (ATcId id) -> id
-                       other           -> pprPanic "tcLookupLocalIds" (ppr name)
-
-tcLookupSyntaxId :: Name -> NF_TcM Id
--- Lookup a name like PrelNum.fromInt, and return the corresponding Id,
--- after mapping through the SyntaxMap.  This may give us the Id for
--- (say) MyPrelude.fromInteger
-tcLookupSyntaxId name
-  = tcGetEnv           `thenNF_Tc` \ env ->
-    returnNF_Tc (case lookup_global env (tcSyntaxMap env name) of
-                       Just (AnId id) -> id
-                       other          -> pprPanic "tcLookupSyntaxId" (ppr name))
-
-tcLookupSyntaxName :: Name -> NF_TcM Name
-tcLookupSyntaxName name
-  = tcGetEnv           `thenNF_Tc` \ env ->
-    returnNF_Tc (tcSyntaxMap env name)
+getInGlobalScope :: TcRn m (Name -> Bool)
+-- Get all things in the global environment; used for deciding what 
+-- rules to suck in.  Anything defined in this module (nameIsLocalOrFrom)
+-- is certainly in the envt, so we don't bother to look.
+getInGlobalScope 
+  = do { mod <- getModule
+       ; eps <- getEps
+       ; hpt <- getHpt
+       ; return (\n -> nameIsLocalOrFrom mod n || 
+                      isJust (lookupType hpt (eps_PTE eps) n)) }
 \end{code}
 
 
@@ -394,36 +352,81 @@ tcLookupSyntaxName name
 %************************************************************************
 
 \begin{code}
-tcLookup_maybe :: Name -> NF_TcM (Maybe TcTyThing)
+tcLookup_maybe :: Name -> TcM (Maybe TcTyThing)
 tcLookup_maybe name
-  = tcGetEnv           `thenNF_Tc` \ env ->
-    returnNF_Tc (lookup_local env name)
-
-tcLookup :: Name -> NF_TcM TcTyThing
+  = getLclEnv          `thenM` \ local_env ->
+    case lookupNameEnv (tcl_env local_env) name of
+       Just thing -> returnM (Just thing)
+       Nothing    -> tcLookupGlobal_maybe name `thenM` \ mb_res ->
+                     returnM (case mb_res of
+                                Just thing -> Just (AGlobal thing)
+                                Nothing    -> Nothing)
+
+tcLookup :: Name -> TcM TcTyThing
 tcLookup name
-  = tcLookup_maybe name                `thenNF_Tc` \ maybe_thing ->
+  = tcLookup_maybe name                `thenM` \ maybe_thing ->
     case maybe_thing of
-       Just thing -> returnNF_Tc thing
+       Just thing -> returnM thing
        other      -> notFound "tcLookup" name
        -- Extract the IdInfo from an IfaceSig imported from an interface file
-\end{code}
 
+tcLookupId :: Name -> TcM Id
+-- Used when we aren't interested in the binding level
+-- Never a DataCon. (Why does that matter? see TcExpr.tcId)
+tcLookupId name
+  = tcLookup name      `thenM` \ thing -> 
+    case thing of
+       ATcId tc_id _ _   -> returnM tc_id
+       AGlobal (AnId id) -> returnM id
+       other             -> pprPanic "tcLookupId" (ppr name)
+
+tcLookupLocalIds :: [Name] -> TcM [TcId]
+-- We expect the variables to all be bound, and all at
+-- the same level as the lookup.  Only used in one place...
+tcLookupLocalIds ns
+  = getLclEnv          `thenM` \ env ->
+    returnM (map (lookup (tcl_env env) (thLevel (tcl_th_ctxt env))) ns)
+  where
+    lookup lenv lvl name 
+       = case lookupNameEnv lenv name of
+               Just (ATcId id lvl1 _) -> ASSERT( lvl == lvl1 ) id
+               other                  -> pprPanic "tcLookupLocalIds" (ppr name)
+
+lclEnvElts :: TcLclEnv -> [TcTyThing]
+lclEnvElts env = nameEnvElts (tcl_env env)
+
+getInLocalScope :: TcM (Name -> Bool)
+  -- Ids only
+getInLocalScope = getLclEnv    `thenM` \ env ->
+                 let 
+                       lcl_env = tcl_env env
+                 in
+                 return (`elemNameEnv` lcl_env)
+\end{code}
 
 \begin{code}
 tcExtendKindEnv :: [(Name,TcKind)] -> TcM r -> TcM r
 tcExtendKindEnv pairs thing_inside
-  = tcGetEnv                           `thenNF_Tc` \ env ->
-    let
-       le' = extendNameEnvList (tcLEnv env) [(n, AThing k) | (n,k) <- pairs]
+  = updLclEnv upd thing_inside
+  where
+    upd lcl_env = lcl_env { tcl_env = extend (tcl_env lcl_env) }
+    extend env = extendNameEnvList env [(n, AThing k) | (n,k) <- pairs]
        -- No need to extend global tyvars for kind checking
-    in
-    tcSetEnv (env {tcLEnv = le'}) thing_inside
     
 tcExtendTyVarEnv :: [TyVar] -> TcM r -> TcM r
-tcExtendTyVarEnv tyvars thing_inside
-  = tcGetEnv                   `thenNF_Tc` \ env@(TcEnv {tcLEnv = le, tcTyVars = gtvs}) ->
+tcExtendTyVarEnv tvs thing_inside
+  = tc_extend_tv_env [(getName tv, ATyVar tv) | tv <- tvs] tvs thing_inside
+
+tcExtendTyVarEnv2 :: [(TyVar,TcTyVar)] -> TcM r -> TcM r
+tcExtendTyVarEnv2 tv_pairs thing_inside
+  = tc_extend_tv_env [(getName tv1, ATyVar tv2) | (tv1,tv2) <- tv_pairs]
+                    [tv | (_,tv) <- tv_pairs]
+                    thing_inside
+
+tc_extend_tv_env binds tyvars thing_inside
+  = getLclEnv     `thenM` \ env@(TcLclEnv {tcl_env = le, tcl_tyvars = gtvs}) ->
     let
-       le'        = extendNameEnvList le [ (getName tv, ATyVar tv) | tv <- tyvars]
+       le'        = extendNameEnvList le binds
        new_tv_set = mkVarSet tyvars
     in
        -- It's important to add the in-scope tyvars to the global tyvar set
@@ -432,39 +435,93 @@ tcExtendTyVarEnv tyvars thing_inside
        -- Here, g mustn't be generalised.  This is also important during
        -- class and instance decls, when we mustn't generalise the class tyvars
        -- when typechecking the methods.
-    tc_extend_gtvs gtvs new_tv_set             `thenNF_Tc` \ gtvs' ->
-    tcSetEnv (env {tcLEnv = le', tcTyVars = gtvs'}) thing_inside
-
--- This variant, tcExtendTyVarEnvForMeths, takes *two* bunches of tyvars:
---     the signature tyvars contain the original names
---     the instance  tyvars are what those names should be mapped to
--- It's needed when typechecking the method bindings of class and instance decls
--- It does *not* extend the global tyvars; tcMethodBind does that for itself
-
-tcExtendTyVarEnvForMeths :: [TyVar] -> [TcTyVar] -> TcM r -> TcM r
-tcExtendTyVarEnvForMeths sig_tyvars inst_tyvars thing_inside
-  = tcGetEnv                                   `thenNF_Tc` \ env ->
-    let
-       le'   = extendNameEnvList (tcLEnv env) stuff
-       stuff = [ (getName sig_tv, ATyVar inst_tv)
-               | (sig_tv, inst_tv) <- zipEqual "tcMeth" sig_tyvars inst_tyvars
-               ]
-    in
-    tcSetEnv (env {tcLEnv = le'}) thing_inside
+    tc_extend_gtvs gtvs new_tv_set             `thenM` \ gtvs' ->
+    setLclEnv (env {tcl_env = le', tcl_tyvars = gtvs'}) thing_inside
 \end{code}
 
 
 \begin{code}
-tcExtendLocalValEnv :: [(Name,TcId)] -> TcM a -> TcM a
-tcExtendLocalValEnv names_w_ids thing_inside
-  = tcGetEnv           `thenNF_Tc` \ env ->
+tcExtendLocalValEnv :: [TcId] -> TcM a -> TcM a
+tcExtendLocalValEnv ids thing_inside
+  = getLclEnv          `thenM` \ env ->
+    let
+       extra_global_tyvars = tyVarsOfTypes [idType id | id <- ids]
+       th_lvl              = thLevel (tcl_th_ctxt env)
+       proc_lvl            = proc_level (tcl_arrow_ctxt env)
+       extra_env           = [(idName id, ATcId id th_lvl proc_lvl) | id <- ids]
+       le'                 = extendNameEnvList (tcl_env env) extra_env
+    in
+    tc_extend_gtvs (tcl_tyvars env) extra_global_tyvars        `thenM` \ gtvs' ->
+    setLclEnv (env {tcl_env = le', tcl_tyvars = gtvs'}) thing_inside
+
+tcExtendLocalValEnv2 :: [(Name,TcId)] -> TcM a -> TcM a
+tcExtendLocalValEnv2 names_w_ids thing_inside
+  = getLclEnv          `thenM` \ env ->
     let
        extra_global_tyvars = tyVarsOfTypes [idType id | (name,id) <- names_w_ids]
-       extra_env           = [(name, ATcId id) | (name,id) <- names_w_ids]
-       le'                 = extendNameEnvList (tcLEnv env) extra_env
+       th_lvl              = thLevel    (tcl_th_ctxt   env)
+       proc_lvl            = proc_level (tcl_arrow_ctxt env)
+       extra_env           = [(name, ATcId id th_lvl proc_lvl) | (name,id) <- names_w_ids]
+       le'                 = extendNameEnvList (tcl_env env) extra_env
     in
-    tc_extend_gtvs (tcTyVars env) extra_global_tyvars  `thenNF_Tc` \ gtvs' ->
-    tcSetEnv (env {tcLEnv = le', tcTyVars = gtvs'}) thing_inside
+    tc_extend_gtvs (tcl_tyvars env) extra_global_tyvars        `thenM` \ gtvs' ->
+    setLclEnv (env {tcl_env = le', tcl_tyvars = gtvs'}) thing_inside
+\end{code}
+
+
+\begin{code}
+-----------------------
+-- findGlobals looks at the value environment and finds values
+-- whose types mention the offending type variable.  It has to be 
+-- careful to zonk the Id's type first, so it has to be in the monad.
+-- We must be careful to pass it a zonked type variable, too.
+
+findGlobals :: TcTyVarSet
+             -> TidyEnv 
+             -> TcM (TidyEnv, [SDoc])
+
+findGlobals tvs tidy_env
+  = getLclEnv          `thenM` \ lcl_env ->
+    go tidy_env [] (lclEnvElts lcl_env)
+  where
+    go tidy_env acc [] = returnM (tidy_env, acc)
+    go tidy_env acc (thing : things)
+      = find_thing ignore_it tidy_env thing    `thenM` \ (tidy_env1, maybe_doc) ->
+       case maybe_doc of
+         Just d  -> go tidy_env1 (d:acc) things
+         Nothing -> go tidy_env1 acc     things
+
+    ignore_it ty = not (tvs `intersectsVarSet` tyVarsOfType ty)
+
+-----------------------
+find_thing ignore_it tidy_env (ATcId id _ _)
+  = zonkTcType  (idType id)    `thenM` \ id_ty ->
+    if ignore_it id_ty then
+       returnM (tidy_env, Nothing)
+    else let
+       (tidy_env', tidy_ty) = tidyOpenType tidy_env id_ty
+       msg = sep [ppr id <+> dcolon <+> ppr tidy_ty, 
+                  nest 2 (parens (ptext SLIT("bound at") <+>
+                                  ppr (getSrcLoc id)))]
+    in
+    returnM (tidy_env', Just msg)
+
+find_thing ignore_it tidy_env (ATyVar tv)
+  = zonkTcTyVar tv             `thenM` \ tv_ty ->
+    if ignore_it tv_ty then
+       returnM (tidy_env, Nothing)
+    else let
+       (tidy_env1, tv1)     = tidyOpenTyVar tidy_env  tv
+       (tidy_env2, tidy_ty) = tidyOpenType  tidy_env1 tv_ty
+       msg = sep [ppr tv1 <+> eq_stuff, nest 2 bound_at]
+
+       eq_stuff | Just tv' <- Type.getTyVar_maybe tv_ty, tv == tv' = empty
+                | otherwise                                        = equals <+> ppr tv_ty
+               -- It's ok to use Type.getTyVar_maybe because ty is zonked by now
+       
+       bound_at = tyVarBindingInfo tv
+    in
+    returnM (tidy_env2, Just msg)
 \end{code}
 
 
@@ -475,14 +532,9 @@ tcExtendLocalValEnv names_w_ids thing_inside
 %************************************************************************
 
 \begin{code}
-tcExtendGlobalTyVars extra_global_tvs thing_inside
-  = tcGetEnv                                           `thenNF_Tc` \ env ->
-    tc_extend_gtvs (tcTyVars env) extra_global_tvs     `thenNF_Tc` \ gtvs' ->
-    tcSetEnv (env {tcTyVars = gtvs'}) thing_inside
-
 tc_extend_gtvs gtvs extra_global_tvs
-  = tcReadMutVar gtvs                  `thenNF_Tc` \ global_tvs ->
-    tcNewMutVar (global_tvs `unionVarSet` extra_global_tvs)
+  = readMutVar gtvs            `thenM` \ global_tvs ->
+    newMutVar (global_tvs `unionVarSet` extra_global_tvs)
 \end{code}
 
 @tcGetGlobalTyVars@ returns a fully-zonked set of tyvars free in the environment.
@@ -490,13 +542,13 @@ To improve subsequent calls to the same function it writes the zonked set back i
 the environment.
 
 \begin{code}
-tcGetGlobalTyVars :: NF_TcM TcTyVarSet
+tcGetGlobalTyVars :: TcM TcTyVarSet
 tcGetGlobalTyVars
-  = tcGetEnv                                   `thenNF_Tc` \ (TcEnv {tcTyVars = gtv_var}) ->
-    tcReadMutVar gtv_var                       `thenNF_Tc` \ gbl_tvs ->
-    zonkTcTyVarsAndFV (varSetElems gbl_tvs)    `thenNF_Tc` \ gbl_tvs' ->
-    tcWriteMutVar gtv_var gbl_tvs'             `thenNF_Tc_` 
-    returnNF_Tc gbl_tvs'
+  = getLclEnv                                  `thenM` \ (TcLclEnv {tcl_tyvars = gtv_var}) ->
+    readMutVar gtv_var                         `thenM` \ gbl_tvs ->
+    zonkTcTyVarsAndFV (varSetElems gbl_tvs)    `thenM` \ gbl_tvs' ->
+    writeMutVar gtv_var gbl_tvs'               `thenM_` 
+    returnM gbl_tvs'
 \end{code}
 
 
@@ -506,16 +558,129 @@ tcGetGlobalTyVars
 %*                                                                     *
 %************************************************************************
 
+The TcGblEnv holds a mutable variable containing the current full, instance environment.
+The ExtendInstEnv functions extend this environment by side effect, in case we are
+sucking in new instance declarations deep in the body of a TH splice, which are needed
+in another TH splice.  The tcg_insts field of the TcGblEnv contains just the dfuns
+from this module
+
 \begin{code}
-tcGetInstEnv :: NF_TcM InstEnv
-tcGetInstEnv = tcGetEnv        `thenNF_Tc` \ env -> 
-              returnNF_Tc (tcInsts env)
+tcGetInstEnv :: TcM InstEnv
+tcGetInstEnv = do { env <- getGblEnv; readMutVar (tcg_inst_env env) }
+
+tcExtendInstEnv :: [DFunId] -> TcM a -> TcM a
+       -- Add instances from local or imported
+       -- instances, and refresh the instance-env cache
+tcExtendInstEnv dfuns thing_inside
+ = do { dflags <- getDOpts
+      ; eps <- getEps
+      ; env <- getGblEnv
+      ; let ie_var = tcg_inst_env env
+      ; inst_env <- readMutVar ie_var
+      ; let
+         -- Extend the total inst-env with the new dfuns
+         (inst_env', errs) = extendInstEnv dflags inst_env dfuns
+  
+         -- Sort the ones from this module from the others
+         (lcl_dfuns, pkg_dfuns) = partition (isLocalThing mod) dfuns
+         mod = tcg_mod env
+  
+         -- And add the pieces to the right places
+                 (eps_inst_env', _) = extendInstEnv dflags (eps_inst_env eps) pkg_dfuns
+         eps'               = eps { eps_inst_env = eps_inst_env' }
+  
+         env'  = env { tcg_insts = lcl_dfuns ++ tcg_insts env }
+
+      ; traceDFuns dfuns
+      ; addErrs errs
+      ; writeMutVar ie_var inst_env'
+      ; setEps eps'
+      ; setGblEnv env' thing_inside }
+
+tcExtendLocalInstEnv :: [InstInfo] -> TcM a -> TcM a
+  -- Special case for local instance decls
+tcExtendLocalInstEnv infos thing_inside
+ = do { dflags <- getDOpts
+      ; env <- getGblEnv
+      ; let ie_var = tcg_inst_env env
+      ; inst_env <- readMutVar ie_var
+      ; let
+         dfuns             = map iDFunId infos
+         (inst_env', errs) = extendInstEnv dflags inst_env dfuns
+         env'              = env { tcg_insts = dfuns ++ tcg_insts env }
+      ; traceDFuns dfuns
+      ; addErrs errs
+      ; writeMutVar ie_var inst_env'
+      ; setGblEnv env' thing_inside }
+
+tcExtendTempInstEnv :: [DFunId] -> TcM a -> TcM a
+  -- Extend the instance envt, but with *no* permanent 
+  -- effect on mutable variables; also ignore errors
+  -- Used during 'deriving' stuff
+tcExtendTempInstEnv dfuns thing_inside
+ = do { dflags <- getDOpts
+      ; env <- getGblEnv
+      ; let ie_var = tcg_inst_env env
+      ; inst_env <- readMutVar ie_var
+      ; let (inst_env', errs) = extendInstEnv dflags inst_env 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
+      ; writeMutVar ie_var inst_env'
+      ; result <- thing_inside 
+      ; writeMutVar ie_var inst_env    -- Restore!
+      ; return result }
+
+tcWithTempInstEnv :: TcM a -> TcM a
+-- Run thing_inside, discarding any effects on the instance environment
+tcWithTempInstEnv thing_inside
+   = do { env <- getGblEnv
+       ; let ie_var = tcg_inst_env env
+       ; old_ie <- readMutVar  ie_var
+       ; result <- thing_inside
+       ; writeMutVar ie_var old_ie     -- Restore
+       ; return result }
+
+traceDFuns dfuns
+  = traceTc (text "Adding instances:" <+> vcat (map pp dfuns))
+  where
+    pp dfun = ppr dfun <+> dcolon <+> ppr (idType dfun)
+\end{code}
 
-tcSetInstEnv :: InstEnv -> TcM a -> TcM a
-tcSetInstEnv ie thing_inside
-  = tcGetEnv   `thenNF_Tc` \ env ->
-    tcSetEnv (env {tcInsts = ie}) thing_inside
-\end{code}    
+
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+\subsection{Rules}
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
+
+\begin{code}
+tcExtendRules :: [RuleDecl Id] -> TcM a -> TcM a
+       -- Just pop the new rules into the EPS and envt resp
+       -- All the rules come from an interface file, not soruce
+       -- Nevertheless, some may be for this module, if we read
+       -- its interface instead of its source code
+tcExtendRules rules thing_inside
+ = do { eps <- getEps
+      ; env <- getGblEnv
+      ; let
+         (lcl_rules, pkg_rules) = partition is_local_rule rules
+         is_local_rule = isLocalThing mod . ifaceRuleDeclName
+         mod = tcg_mod env
+
+         core_rules = [(id,rule) | IfaceRuleOut id rule <- pkg_rules]
+         eps'   = eps { eps_rule_base = addIfaceRules (eps_rule_base eps) core_rules }
+                 -- All the rules from an interface are of the IfaceRuleOut form
+
+         env' = env { tcg_rules = lcl_rules ++ tcg_rules env }
+
+      ; setEps eps' 
+      ; setGblEnv env' thing_inside }
+
+addIfaceRules :: RuleBase -> [IdCoreRule] -> RuleBase
+addIfaceRules rule_base rules
+  = foldl extendRuleBase rule_base rules
+\end{code}
 
 
 %************************************************************************
@@ -528,25 +693,44 @@ The InstInfo type summarises the information in an instance declaration
 
     instance c => k (t tvs) where b
 
+It is used just for *local* instance decls (not ones from interface files).
+But local instance decls includes
+       - derived ones
+       - generic ones
+as well as explicit user written ones.
+
 \begin{code}
 data InstInfo
   = InstInfo {
       iDFunId :: DFunId,               -- The dfun id
-      iBinds  :: RenamedMonoBinds,     -- Bindings, b
-      iPrags  :: [RenamedSig]          -- User pragmas recorded for generating specialised instances
+      iBinds  :: InstBindings
     }
 
-pprInstInfo info = vcat [ptext SLIT("InstInfo:") <+> ppr (idType (iDFunId info)),
-                        nest 4 (ppr (iBinds info))]
+data InstBindings
+  = VanillaInst                -- The normal case
+       RenamedMonoBinds        -- Bindings
+       [RenamedSig]            -- User pragmas recorded for generating 
+                               -- specialised instances
+
+  | NewTypeDerived             -- Used for deriving instances of newtypes, where the
+       [Type]                  -- witness dictionary is identical to the argument 
+                               -- dictionary.  Hence no bindings, no pragmas
+       -- The [Type] are the representation types
+       -- See notes in TcDeriv
+
+pprInstInfo info = vcat [ptext SLIT("InstInfo:") <+> ppr (idType (iDFunId info))]
+
+pprInstInfoDetails (InstInfo { iBinds = VanillaInst b _ }) = ppr b
+pprInstInfoDetails (InstInfo { iBinds = NewTypeDerived _}) = text "Derived from the representation type"
 
 simpleInstInfoTy :: InstInfo -> Type
-simpleInstInfoTy info = case splitDFunTy (idType (iDFunId info)) of
+simpleInstInfoTy info = case tcSplitDFunTy (idType (iDFunId info)) of
                          (_, _, _, [ty]) -> ty
 
 simpleInstInfoTyCon :: InstInfo -> TyCon
   -- Gets the type constructor for a simple instance declaration,
   -- i.e. one of the form      instance (...) => C (T a b c) where ...
-simpleInstInfoTyCon inst = tyConAppTyCon (simpleInstInfoTy inst)
+simpleInstInfoTyCon inst = tcTyConAppTyCon (simpleInstInfoTy inst)
 \end{code}