[project @ 2003-06-24 07:58:18 by simonpj]
[ghc-hetmet.git] / ghc / compiler / typecheck / TcEnv.lhs
index b1fd639..5360887 100644 (file)
 \begin{code}
 module TcEnv(
-       TcId, TcIdSet, tcInstId,
-       tcLookupDataCon,
-
-       TcEnv, ValueEnv, TyThing(..), TyThingDetails(..), tyThingKind, 
-
-       initEnv, getEnvTyCons, getEnvClasses, 
-       
-        tcExtendUVarEnv, tcLookupUVar,
-
-       tcExtendKindEnv, tcExtendTyVarEnv, 
-       tcExtendTyVarEnvForMeths, tcExtendTypeEnv, tcGetInScopeTyVars,
-
-       tcLookupTy,
-       tcLookupTyConByKey, 
-       tcLookupClassByKey, tcLookupClassByKey_maybe,
-
-       tcExtendGlobalValEnv, tcExtendLocalValEnv,
-       tcGetValueEnv,        tcSetValueEnv, 
-       tcAddImportedIdInfo,
-
-       tcLookupValue,      tcLookupValueMaybe, 
-       tcLookupValueByKey, tcLookupValueByKeyMaybe,
-       explicitLookupValueByKey, explicitLookupValue,
-       valueEnvIds,
-
-       newLocalId, newSpecPragmaId,
-       newDefaultMethodName, newDFunName,
-       tcGetGlobalTyVars, tcExtendGlobalTyVars,
-
-       InstEnv, emptyInstEnv, addToInstEnv, 
-       lookupInstEnv, InstLookupResult(..),
-       tcGetInstEnv, tcSetInstEnv, classInstEnv,
-
-       badCon, badPrimOp
+       TyThing(..), TyThingDetails(..), TcTyThing(..), TcId,
+
+       -- Instance environment, and InstInfo type
+       tcGetInstEnv, 
+       InstInfo(..), pprInstInfo, pprInstInfoDetails,
+       simpleInstInfoTy, simpleInstInfoTyCon, 
+       InstBindings(..),
+
+       -- Global environment
+       tcExtendGlobalEnv, 
+       tcExtendGlobalValEnv,
+       tcExtendGlobalTypeEnv,
+       tcLookupTyCon, tcLookupClass, tcLookupDataCon,
+       tcLookupGlobal_maybe, tcLookupGlobal, tcLookupGlobalId,
+       getInGlobalScope,
+
+       -- Local environment
+       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,
+
+       -- Template Haskell stuff
+       checkWellStaged, spliceOK, bracketOK, tcMetaTy, thLevel, 
+       topIdLvl, 
+
+       -- Arrow stuff
+       checkProcLevel,
+
+       -- New Ids
+       newLocalName, newDFunName,
+
+       -- Misc
+       isLocalThing
   ) where
 
 #include "HsVersions.h"
 
-import Id      ( mkUserLocal, isDataConWrapId_maybe )
-import MkId    ( mkSpecPragmaId )
-import Var     ( TyVar, Id, setVarName,
-                 idType, lazySetIdInfo, idInfo, tyVarKind, UVar,
-               )
-import TcType  ( TcType, TcTyVar, TcTyVarSet, TcThetaType,
-                 tcInstTyVars, zonkTcTyVars,
-                 TcKind, 
-               )
+import RnHsSyn         ( RenamedMonoBinds, RenamedSig )
+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 qualified Type  ( getTyVar_maybe )
+import Rules           ( extendRuleBase )
+import Id              ( idName, isLocalId )
+import Var             ( TyVar, Id, idType )
 import VarSet
-import Type    ( Kind, Type, superKind,
-                 tyVarsOfType, tyVarsOfTypes,
-                 splitForAllTys, splitRhoTy, splitFunTys,
-                 splitAlgTyConApp_maybe, getTyVar, getDFunTyKey
-               )
-import Subst   ( substTy )
-import UsageSPUtils ( unannotTy )
-import DataCon ( DataCon )
-import TyCon   ( TyCon, tyConKind, tyConArity, isSynTyCon )
-import Class   ( Class, ClassOpItem, ClassContext, classTyCon )
-
-import TcMonad
-
-import IdInfo          ( vanillaIdInfo )
-import Name            ( Name, OccName, Provenance(..), ExportFlag(..), NamedThing(..), 
-                         nameOccName, nameModule, getSrcLoc, mkGlobalName,
-                         maybeWiredInTyConName, maybeWiredInIdName, isLocallyDefined,
-                         NameEnv, emptyNameEnv, lookupNameEnv, nameEnvElts, 
-                                  extendNameEnv, extendNameEnvList
+import VarEnv
+import CoreSyn         ( IdCoreRule )
+import DataCon         ( DataCon )
+import TyCon           ( TyCon, DataConDetails )
+import Class           ( Class, ClassOpItem )
+import Name            ( Name, NamedThing(..), 
+                         getSrcLoc, mkInternalName, nameIsLocalOrFrom
                        )
-import OccName         ( mkDFunOcc, mkDefaultMethodOcc, occNameString )
+import NameEnv
+import OccName         ( mkDFunOcc, occNameString )
+import HscTypes                ( DFunId, TypeEnv, extendTypeEnvList, lookupType,
+                         TyThing(..), ExternalPackageState(..) )
+import Rules           ( RuleBase )
+import BasicTypes      ( EP )
 import Module          ( Module )
-import Unify           ( unifyTyListsX, matchTys )
-import Unique          ( pprUnique10, Unique, Uniquable(..) )
-import UniqFM
-import Unique          ( Uniquable(..) )
-import Util            ( zipEqual, zipWith3Equal, mapAccumL )
-import VarEnv          ( TyVarSubstEnv )
+import InstEnv         ( InstEnv, extendInstEnv )
 import SrcLoc          ( SrcLoc )
-import FastString      ( FastString )
-import Maybes
 import Outputable
+import Maybe           ( isJust )
+import List            ( partition )
 \end{code}
 
+
 %************************************************************************
 %*                                                                     *
-\subsection{TcId}
+               Arrow notation proc levels
 %*                                                                     *
 %************************************************************************
 
-
 \begin{code}
-type TcId    = Id                      -- Type may be a TcType
-type TcIdSet = IdSet
-
-tcLookupDataCon :: Name -> TcM s (DataCon, [TcType], TcType)
-tcLookupDataCon con_name
-  = tcLookupValue con_name             `thenNF_Tc` \ con_id ->
-    case isDataConWrapId_maybe con_id of {
-       Nothing -> failWithTc (badCon con_id);
-       Just data_con ->
-
-    tcInstId con_id                    `thenNF_Tc` \ (_, _, con_tau) ->
-            -- Ignore the con_theta; overloaded constructors only
-            -- behave differently when called, not when used for
-            -- matching.
-    let
-       (arg_tys, result_ty) = splitFunTys con_tau
-    in
-    ASSERT( maybeToBool (splitAlgTyConApp_maybe result_ty) )
-    returnTc (data_con, arg_tys, result_ty) }
-
--- A useful function that takes an occurrence of a global thing
--- and instantiates its type with fresh type variables
-tcInstId :: Id
-        -> NF_TcM s ([TcTyVar],        -- It's instantiated type
-                     TcThetaType,      --
-                     TcType)           --
-tcInstId id
-  = let
-      (tyvars, rho) = splitForAllTys (unannotTy (idType id))
-    in
-    tcInstTyVars tyvars                `thenNF_Tc` \ (tyvars', arg_tys, tenv) ->
-    let
-       rho'           = substTy tenv rho
-       (theta', tau') = splitRhoTy rho' 
-    in
-    returnNF_Tc (tyvars', theta', tau')
+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}
+               
 
-Between the renamer and the first invocation of the UsageSP inference,
-identifiers read from interface files will have usage information in
-their types, whereas other identifiers will not.  The unannotTy here
-in @tcInstId@ prevents this information from pointlessly propagating
-further prior to the first usage inference.
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+               Meta level
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
+
+\begin{code}
+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
+    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{TcEnv}
+\subsection{TyThingDetails}
 %*                                                                     *
 %************************************************************************
 
-Data type declarations
-~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+This data type is used to help tie the knot
+ when type checking type and class declarations
 
 \begin{code}
-data TcEnv
-  = TcEnv {
-       tcGST    :: GlobalSymbolTable,  -- The symbol table at the moment we began this compilation
-
-       tcGEnv   :: NameEnv TyThing     -- The global type environment we've accumulated while
-                                       -- compiling this module:
-                                       --      types and classes (both imported and local)
-                                       --      imported Ids
-                                       -- (Ids defined in this module are in the local envt)
-               -- When type checking is over we'll augment the
-               -- global symbol table with everything in tcGEnv
-               
-       tcInst   :: InstEnv,            -- All instances (both imported and in this module)
-
-       tcLEnv   :: NameEnv TcTyThing,  -- The local type environment: Ids and TyVars
-                                       -- defined in this module
-
-       tcTyVars :: FreeTyVars          -- Type variables free in tcLST
-    }
+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}
 
 
-type InScopeTyVars = (TcTyVarSet,      -- The in-scope TyVars
-                     TcRef TcTyVarSet) -- Free type variables of the value env
-                                       -- ...why mutable? see notes with tcGetGlobalTyVars
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+\subsection{Making new Ids}
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
 
-valueEnvIds :: ValueEnv -> [Id]
-valueEnvIds ve = nameEnvElts ve
+Constructing new Ids
 
-data TcTyThing = ATyVar TyVar
-              | ATcId  TcId
-              | AThing TcKind  -- Used temporarily, during kind checking
--- For example, when 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
+\begin{code}
+newLocalName :: Name -> TcM Name
+newLocalName name      -- Make a clone
+  = newUnique          `thenM` \ uniq ->
+    returnM (mkInternalName uniq (getOccName name) (getSrcLoc name))
+\end{code}
 
-tyThingKind :: TyThing -> TcKind
-tyThingKind (ATyVar tv) = tyVarKind tv
-tyThingKind (ATyCon tc) = tyConKind tc
-tyThingKind (AClass cl) = tyConKind (classTyCon cl)    -- For some odd reason, 
-                                                       -- a class doesn't include its kind
-tyThingKind (AThing k)  = k
+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
 
-data TyThingDetails = SynTyDetails Type
-                   | DataTyDetails ClassContext [DataCon] [Class]
-                   | ClassDetails ClassContext [Id] [ClassOpItem] DataCon
+\begin{code}
+newDFunName :: Class -> [Type] -> SrcLoc -> TcM Name
+newDFunName clas (ty:_) 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)
 
-initEnv :: TcRef TcTyVarSet -> TcEnv
-initEnv mut = TcEnv emptyNameEnv emptyNameEnv emptyNameEnv emptyInstEnv (emptyVarSet, mut)
+newDFunName clas [] loc = pprPanic "newDFunName" (ppr clas <+> ppr loc)
+\end{code}
 
-getEnvClasses (TcEnv _ te _ _ _) = [cl | AClass cl <- nameEnvElts te]
-getEnvTyCons  (TcEnv _ te _ _ _) = [tc | ATyCon tc <- nameEnvElts te]
+\begin{code}
+isLocalThing :: NamedThing a => Module -> a -> Bool
+isLocalThing mod thing = nameIsLocalOrFrom mod (getName thing)
 \end{code}
 
 %************************************************************************
 %*                                                                     *
-\subsection{The usage environment}
+\subsection{The global environment}
 %*                                                                     *
 %************************************************************************
 
-Extending the usage environment
+\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
+   = 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
+ = do { env <- getGblEnv 
+      ; let ge' = tcg_type_env env `plusNameEnv` extra_env 
+      ; setGblEnv (env {tcg_type_env = ge'}) thing_inside }
+\end{code}
+
 
 \begin{code}
-tcExtendUVarEnv :: Name -> UVar -> TcM s r -> TcM s r
-tcExtendUVarEnv uv_name uv scope
-  = tcGetEnv                 `thenNF_Tc` \ (TcEnv ue te ve ie gtvs) ->
-    tcSetEnv (TcEnv (extendNameEnv ue uv_name uv) te ve ie gtvs) scope
+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
+  = 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}
 
-Looking up in the environments.
+A variety of global lookups, when we know what we are looking for.
 
 \begin{code}
-tcLookupUVar :: Name -> NF_TcM s UVar
-tcLookupUVar uv_name
-  = tcGetEnv   `thenNF_Tc` \ (TcEnv ue te ve _ gtvs) ->
-    case lookupNameEnv ue uv_name of
-      Just uv -> returnNF_Tc uv
-      Nothing -> failWithTc (uvNameOutOfScope uv_name)
-\end{code}     
+tcLookupGlobal :: Name -> TcM TyThing
+tcLookupGlobal name
+  = tcLookupGlobal_maybe name  `thenM` \ maybe_thing ->
+    case maybe_thing of
+       Just thing -> returnM thing
+       other      -> notFound "tcLookupGlobal" name
+
+tcLookupGlobalId :: Name -> TcM Id
+-- Never used for Haskell-source DataCons, hence no ADataCon case
+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
+  = 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 -> TcM Class
+tcLookupClass name
+  = tcLookupGlobal_maybe name  `thenM` \ maybe_clas ->
+    case maybe_clas of
+       Just (AClass clas) -> returnM clas
+       other              -> notFound "tcLookupClass" name
+       
+tcLookupTyCon :: Name -> TcM TyCon
+tcLookupTyCon name
+  = tcLookupGlobal_maybe name  `thenM` \ maybe_tc ->
+    case maybe_tc of
+       Just (ATyCon tc) -> returnM tc
+       other            -> notFound "tcLookupTyCon" 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}
 
 
 %************************************************************************
 %*                                                                     *
-\subsection{The type environment}
+\subsection{The local environment}
 %*                                                                     *
 %************************************************************************
 
 \begin{code}
-tcExtendKindEnv :: [(Name,TcKind)] -> TcM s r -> TcM s r
-tcExtendKindEnv pairs scope
-  = tcGetEnv                           `thenNF_Tc` \ (TcEnv ue te ve ie gtvs) ->
-    let
-       te' = extendNameEnvList te [(n, AThing k) | (n,k) <- pairs]
+tcLookup_maybe :: Name -> TcM (Maybe TcTyThing)
+tcLookup_maybe name
+  = 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                `thenM` \ maybe_thing ->
+    case maybe_thing of
+       Just thing -> returnM thing
+       other      -> notFound "tcLookup" name
+       -- Extract the IdInfo from an IfaceSig imported from an interface file
+
+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
+  = 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 (TcEnv ue te' ve ie gtvs) scope
     
-tcExtendTyVarEnv :: [TyVar] -> TcM s r -> TcM s r
-tcExtendTyVarEnv tyvars scope
-  = tcGetEnv                           `thenNF_Tc` \ (TcEnv ue te ve ie (in_scope_tvs, gtvs)) ->
+tcExtendTyVarEnv :: [TyVar] -> TcM r -> TcM r
+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
-       te'           = extendNameEnvList te [ (getName tv, ATyVar tv) | tv <- tyvars]
-       new_tv_set    = mkVarSet tyvars
-       in_scope_tvs' = in_scope_tvs `unionVarSet` new_tv_set
+       le'        = extendNameEnvList le binds
+       new_tv_set = mkVarSet tyvars
     in
        -- It's important to add the in-scope tyvars to the global tyvar set
        -- as well.  Consider
@@ -257,231 +435,120 @@ tcExtendTyVarEnv tyvars scope
        -- 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 (TcEnv ue te' ve ie (in_scope_tvs', gtvs')) scope
-
--- 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 s r -> TcM s r
-tcExtendTyVarEnvForMeths sig_tyvars inst_tyvars thing_inside
-  = tcGetEnv                                   `thenNF_Tc` \ (TcEnv ue te ve ie gtvs) ->
-    let
-       te' = extendNameEnvList te stuff
-    in
-    tcSetEnv (TcEnv ue te' ve ie gtvs) thing_inside
-  where
-    stuff = [ (getName sig_tv, ATyVar inst_tv)
-           | (sig_tv, inst_tv) <- zipEqual "tcMeth" sig_tyvars inst_tyvars
-           ]
-
-tcExtendGlobalTyVars extra_global_tvs scope
-  = tcGetEnv                                   `thenNF_Tc` \ (TcEnv ue te ve ie (in_scope,gtvs)) ->
-    tc_extend_gtvs gtvs        extra_global_tvs        `thenNF_Tc` \ gtvs' ->
-    tcSetEnv (TcEnv ue te ve ie (in_scope,gtvs')) scope
-
-tc_extend_gtvs gtvs extra_global_tvs
-  = tcReadMutVar gtvs                  `thenNF_Tc` \ global_tvs ->
-    let
-       new_global_tyvars = global_tvs `unionVarSet` extra_global_tvs
-    in
-    tcNewMutVar new_global_tyvars
+    tc_extend_gtvs gtvs new_tv_set             `thenM` \ gtvs' ->
+    setLclEnv (env {tcl_env = le', tcl_tyvars = gtvs'}) thing_inside
 \end{code}
 
-@tcGetGlobalTyVars@ returns a fully-zonked set of tyvars free in the environment.
-To improve subsequent calls to the same function it writes the zonked set back into
-the environment.
 
 \begin{code}
-tcGetGlobalTyVars :: NF_TcM s TcTyVarSet
-tcGetGlobalTyVars
-  = tcGetEnv                                           `thenNF_Tc` \ (TcEnv ue te ve ie (_,gtvs)) ->
-    tcReadMutVar gtvs                                  `thenNF_Tc` \ global_tvs ->
-    zonkTcTyVars (varSetElems global_tvs)              `thenNF_Tc` \ global_tys' ->
+tcExtendLocalValEnv :: [TcId] -> TcM a -> TcM a
+tcExtendLocalValEnv ids thing_inside
+  = getLclEnv          `thenM` \ env ->
     let
-       global_tvs' = (tyVarsOfTypes global_tys')
+       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
-    tcWriteMutVar gtvs global_tvs'                     `thenNF_Tc_` 
-    returnNF_Tc global_tvs'
+    tc_extend_gtvs (tcl_tyvars env) extra_global_tyvars        `thenM` \ gtvs' ->
+    setLclEnv (env {tcl_env = le', tcl_tyvars = gtvs'}) thing_inside
 
-tcGetInScopeTyVars :: NF_TcM s [TcTyVar]
-tcGetInScopeTyVars
-  = tcGetEnv           `thenNF_Tc` \ (TcEnv ue te ve ie (in_scope_tvs, gtvs)) ->
-    returnNF_Tc (varSetElems in_scope_tvs)
-\end{code}
-
-
-Type constructors and classes
-
-\begin{code}
-tcExtendTypeEnv :: [(Name, TyThing)] -> TcM s r -> TcM s r
-tcExtendTypeEnv bindings scope
-  = ASSERT( null [tv | (_, ATyVar tv) <- bindings] )
-       -- Not for tyvars; use tcExtendTyVarEnv
-    tcGetEnv                           `thenNF_Tc` \ (TcEnv ue te ve ie gtvs) ->
+tcExtendLocalValEnv2 :: [(Name,TcId)] -> TcM a -> TcM a
+tcExtendLocalValEnv2 names_w_ids thing_inside
+  = getLclEnv          `thenM` \ env ->
     let
-       te' = extendNameEnvList te bindings
+       extra_global_tyvars = tyVarsOfTypes [idType id | (name,id) <- names_w_ids]
+       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
-    tcSetEnv (TcEnv ue te' ve ie gtvs) scope
+    tc_extend_gtvs (tcl_tyvars env) extra_global_tyvars        `thenM` \ gtvs' ->
+    setLclEnv (env {tcl_env = le', tcl_tyvars = gtvs'}) thing_inside
 \end{code}
 
 
-Looking up in the environments.
-
 \begin{code}
-tcLookupTy :: Name ->  NF_TcM s TyThing
-tcLookupTy name
-  = tcGetEnv   `thenNF_Tc` \ (TcEnv ue te ve ie gtvs) ->
-    case lookupNameEnv te name of {
-       Just thing -> returnNF_Tc thing ;
-       Nothing    -> 
-
-    case maybeWiredInTyConName name of
-       Just tc -> returnNF_Tc (ATyCon tc)
-
-       Nothing ->      -- This can happen if an interface-file
-                       -- unfolding is screwed up
-                  failWithTc (tyNameOutOfScope name)
-    }
+-----------------------
+-- 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
        
-tcLookupClassByKey :: Unique -> NF_TcM s Class
-tcLookupClassByKey key
-  = tcGetEnv           `thenNF_Tc` \ (TcEnv ue te ve ie gtvs) ->
-    case lookupUFM_Directly te key of
-       Just (AClass cl) -> returnNF_Tc cl
-       other            -> pprPanic "tcLookupClassByKey:" (pprUnique10 key)
-
-tcLookupClassByKey_maybe :: Unique -> NF_TcM s (Maybe Class)
-tcLookupClassByKey_maybe key
-  = tcGetEnv           `thenNF_Tc` \ (TcEnv ue te ve ie gtvs) ->
-    case lookupUFM_Directly te key of
-       Just (AClass cl) -> returnNF_Tc (Just cl)
-       other            -> returnNF_Tc Nothing
-
-tcLookupTyConByKey :: Unique -> NF_TcM s TyCon
-tcLookupTyConByKey key
-  = tcGetEnv           `thenNF_Tc` \ (TcEnv ue te ve ie gtvs) ->
-    case lookupUFM_Directly te key of
-       Just (ATyCon tc)  -> returnNF_Tc tc
-       other             -> pprPanic "tcLookupTyConByKey:" (pprUnique10 key)
+       bound_at = tyVarBindingInfo tv
+    in
+    returnM (tidy_env2, Just msg)
 \end{code}
 
 
-
-
 %************************************************************************
 %*                                                                     *
-\subsection{The value environment}
+\subsection{The global tyvars}
 %*                                                                     *
 %************************************************************************
 
 \begin{code}
-tcExtendGlobalValEnv :: [Id] -> TcM s a -> TcM s a
-tcExtendGlobalValEnv ids scope
-  = tcGetEnv           `thenNF_Tc` \ (TcEnv ue te ve ie gtvs) ->
-    let
-       ve' = addListToUFM_Directly ve [(getUnique id, id) | id <- ids]
-    in
-    tcSetEnv (TcEnv ue te ve' ie gtvs) scope
-
-tcExtendLocalValEnv :: [(Name,TcId)] -> TcM s a -> TcM s a
-tcExtendLocalValEnv names_w_ids scope
-  = tcGetEnv           `thenNF_Tc` \ (TcEnv ue te ve ie (in_scope_tvs,gtvs)) ->
-    tcReadMutVar gtvs  `thenNF_Tc` \ global_tvs ->
-    let
-       ve'                 = extendNameEnvList ve names_w_ids
-       extra_global_tyvars = tyVarsOfTypes (map (idType . snd) names_w_ids)
-    in
-    tc_extend_gtvs gtvs extra_global_tyvars    `thenNF_Tc` \ gtvs' ->
-    tcSetEnv (TcEnv ue te ve' ie (in_scope_tvs,gtvs')) scope
-\end{code}
-
-
-\begin{code}
-tcLookupValue :: Name -> NF_TcM s Id   -- Panics if not found
-tcLookupValue name
-  = case maybeWiredInIdName name of
-       Just id -> returnNF_Tc id
-       Nothing -> tcGetEnv             `thenNF_Tc` \ (TcEnv ue te ve ie gtvs) ->
-                  returnNF_Tc (lookupWithDefaultUFM ve def name)
-  where
-    wired_in = case maybeWiredInIdName name of
-       Just id -> True
-       Nothing -> False
-    def = pprPanic "tcLookupValue:" (ppr name <+> ppr wired_in)
-
-tcLookupValueMaybe :: Name -> NF_TcM s (Maybe Id)
-tcLookupValueMaybe name
-  = case maybeWiredInIdName name of
-       Just id -> returnNF_Tc (Just id)
-       Nothing -> tcGetEnv             `thenNF_Tc` \ (TcEnv ue te ve ie gtvs) ->
-                  returnNF_Tc (lookupNameEnv ve name)
-
-tcLookupValueByKey :: Unique -> NF_TcM s Id    -- Panics if not found
-tcLookupValueByKey key
-  = tcGetEnv           `thenNF_Tc` \ (TcEnv ue te ve ie gtvs) ->
-    returnNF_Tc (explicitLookupValueByKey ve key)
-
-tcLookupValueByKeyMaybe :: Unique -> NF_TcM s (Maybe Id)
-tcLookupValueByKeyMaybe key
-  = tcGetEnv           `thenNF_Tc` \ (TcEnv ue te ve ie gtvs) ->
-    returnNF_Tc (lookupUFM_Directly ve key)
-
-tcGetValueEnv :: NF_TcM s ValueEnv
-tcGetValueEnv
-  = tcGetEnv           `thenNF_Tc` \ (TcEnv ue te ve ie gtvs) ->
-    returnNF_Tc ve
-
-
-tcSetValueEnv :: ValueEnv -> TcM s a -> TcM s a
-tcSetValueEnv ve scope
-  = tcGetEnv           `thenNF_Tc` \ (TcEnv ue te _ ie gtvs) ->
-    tcSetEnv (TcEnv ue te ve ie gtvs) scope
-
--- Non-monadic version, environment given explicitly
-explicitLookupValueByKey :: ValueEnv -> Unique -> Id
-explicitLookupValueByKey ve key
-  = lookupWithDefaultUFM_Directly ve def key
-  where
-    def = pprPanic "lookupValueByKey:" (pprUnique10 key)
-
-explicitLookupValue :: ValueEnv -> Name -> Maybe Id
-explicitLookupValue ve name
-  = case maybeWiredInIdName name of
-       Just id -> Just id
-       Nothing -> lookupNameEnv ve name
-
-       -- Extract the IdInfo from an IfaceSig imported from an interface file
-tcAddImportedIdInfo :: ValueEnv -> Id -> Id
-tcAddImportedIdInfo unf_env id
-  | isLocallyDefined id                -- Don't look up locally defined Ids, because they
-                               -- have explicit local definitions, so we get a black hole!
-  = id
-  | otherwise
-  = id `lazySetIdInfo` new_info
-       -- The Id must be returned without a data dependency on maybe_id
-  where
-    new_info = case explicitLookupValue unf_env (getName id) of
-                    Nothing          -> vanillaIdInfo
-                    Just imported_id -> idInfo imported_id
-               -- ToDo: could check that types are the same
+tc_extend_gtvs gtvs extra_global_tvs
+  = readMutVar gtvs            `thenM` \ global_tvs ->
+    newMutVar (global_tvs `unionVarSet` extra_global_tvs)
 \end{code}
 
-Constructing new Ids
+@tcGetGlobalTyVars@ returns a fully-zonked set of tyvars free in the environment.
+To improve subsequent calls to the same function it writes the zonked set back into
+the environment.
 
 \begin{code}
-newLocalId :: OccName -> TcType -> SrcLoc -> NF_TcM s TcId
-newLocalId name ty loc
-  = tcGetUnique                `thenNF_Tc` \ uniq ->
-    returnNF_Tc (mkUserLocal name uniq ty loc)
-
-newSpecPragmaId :: Name -> TcType -> NF_TcM s TcId
-newSpecPragmaId name ty 
-  = tcGetUnique                `thenNF_Tc` \ uniq ->
-    returnNF_Tc (mkSpecPragmaId (nameOccName name) uniq ty (getSrcLoc name))
+tcGetGlobalTyVars :: TcM TcTyVarSet
+tcGetGlobalTyVars
+  = 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}
 
 
@@ -491,286 +558,179 @@ newSpecPragmaId name ty
 %*                                                                     *
 %************************************************************************
 
-\begin{code}
-tcGetInstEnv :: NF_TcM s InstEnv
-tcGetInstEnv = tcGetEnv        `thenNF_Tc` \ (TcEnv ue te ve ie (_,gtvs)) ->
-              returnNF_Tc ie
-
-tcSetInstEnv :: InstEnv -> TcM s a -> TcM s a
-tcSetInstEnv ie scope
-  = tcGetEnv   `thenNF_Tc` \ (TcEnv ue te ve _ gtvs) ->
-    tcSetEnv (TcEnv ue te ve ie gtvs) scope
-\end{code}    
-
+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}
-type InstEnv    = UniqFM ClsInstEnv            -- Maps Class to instances for that class
-type ClsInstEnv = [(TyVarSet, [Type], Id)]     -- The instances for a particular class
-
-classInstEnv :: InstEnv -> Class -> ClsInstEnv
-classInstEnv env cls = lookupWithDefaultUFM env [] cls
+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}
 
-A @ClsInstEnv@ lives inside a class, and identifies all the instances
-of that class.  The @Id@ inside a ClsInstEnv mapping is the dfun for
-that instance.  
-
-If class C maps to a list containing the item ([a,b], [t1,t2,t3], dfun), then
-
-       forall a b, C t1 t2 t3  can be constructed by dfun
-
-or, to put it another way, we have
-
-       instance (...) => C t1 t2 t3,  witnessed by dfun
-
-There is an important consistency constraint in the elements of a ClsInstEnv:
-
-  * [a,b] must be a superset of the free vars of [t1,t2,t3]
-
-  * The dfun must itself be quantified over [a,b]
-
-Thus, the @ClassInstEnv@ for @Eq@ might contain the following entry:
-       [a] ===> dfun_Eq_List :: forall a. Eq a => Eq [a]
-The "a" in the pattern must be one of the forall'd variables in
-the dfun type.
-
-
-
-Notes on overlapping instances
-~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
-In some ClsInstEnvs, overlap is prohibited; that is, no pair of templates unify.
-
-In others, overlap is permitted, but only in such a way that one can make
-a unique choice when looking up.  That is, overlap is only permitted if
-one template matches the other, or vice versa.  So this is ok:
-
-  [a]  [Int]
-
-but this is not
-
-  (Int,a)  (b,Int)
-
-If overlap is permitted, the list is kept most specific first, so that
-the first lookup is the right choice.
 
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+\subsection{Rules}
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
 
-For now we just use association lists.
-
-\subsection{Avoiding a problem with overlapping}
-
-Consider this little program:
-
-\begin{pseudocode}
-     class C a        where c :: a
-     class C a => D a where d :: a
-
-     instance C Int where c = 17
-     instance D Int where d = 13
-
-     instance C a => C [a] where c = [c]
-     instance ({- C [a], -} D a) => D [a] where d = c
-
-     instance C [Int] where c = [37]
-
-     main = print (d :: [Int])
-\end{pseudocode}
-
-What do you think `main' prints  (assuming we have overlapping instances, and
-all that turned on)?  Well, the instance for `D' at type `[a]' is defined to
-be `c' at the same type, and we've got an instance of `C' at `[Int]', so the
-answer is `[37]', right? (the generic `C [a]' instance shouldn't apply because
-the `C [Int]' instance is more specific).
-
-Ghc-4.04 gives `[37]', while ghc-4.06 gives `[17]', so 4.06 is wrong.  That
-was easy ;-)  Let's just consult hugs for good measure.  Wait - if I use old
-hugs (pre-September99), I get `[17]', and stranger yet, if I use hugs98, it
-doesn't even compile!  What's going on!?
-
-What hugs complains about is the `D [a]' instance decl.
-
-\begin{pseudocode}
-     ERROR "mj.hs" (line 10): Cannot build superclass instance
-     *** Instance            : D [a]
-     *** Context supplied    : D a
-     *** Required superclass : C [a]
-\end{pseudocode}
-
-You might wonder what hugs is complaining about.  It's saying that you
-need to add `C [a]' to the context of the `D [a]' instance (as appears
-in comments).  But there's that `C [a]' instance decl one line above
-that says that I can reduce the need for a `C [a]' instance to the
-need for a `C a' instance, and in this case, I already have the
-necessary `C a' instance (since we have `D a' explicitly in the
-context, and `C' is a superclass of `D').
-
-Unfortunately, the above reasoning indicates a premature commitment to the
-generic `C [a]' instance.  I.e., it prematurely rules out the more specific
-instance `C [Int]'.  This is the mistake that ghc-4.06 makes.  The fix is to
-add the context that hugs suggests (uncomment the `C [a]'), effectively
-deferring the decision about which instance to use.
-
-Now, interestingly enough, 4.04 has this same bug, but it's covered up
-in this case by a little known `optimization' that was disabled in
-4.06.  Ghc-4.04 silently inserts any missing superclass context into
-an instance declaration.  In this case, it silently inserts the `C
-[a]', and everything happens to work out.
-
-(See `basicTypes/MkId:mkDictFunId' for the code in question.  Search for
-`Mark Jones', although Mark claims no credit for the `optimization' in
-question, and would rather it stopped being called the `Mark Jones
-optimization' ;-)
-
-So, what's the fix?  I think hugs has it right.  Here's why.  Let's try
-something else out with ghc-4.04.  Let's add the following line:
-
-    d' :: D a => [a]
-    d' = c
+\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}
 
-Everyone raise their hand who thinks that `d :: [Int]' should give a
-different answer from `d' :: [Int]'.  Well, in ghc-4.04, it does.  The
-`optimization' only applies to instance decls, not to regular
-bindings, giving inconsistent behavior.
 
-Old hugs had this same bug.  Here's how we fixed it: like GHC, the
-list of instances for a given class is ordered, so that more specific
-instances come before more generic ones.  For example, the instance
-list for C might contain:
-    ..., C Int, ..., C a, ...  
-When we go to look for a `C Int' instance we'll get that one first.
-But what if we go looking for a `C b' (`b' is unconstrained)?  We'll
-pass the `C Int' instance, and keep going.  But if `b' is
-unconstrained, then we don't know yet if the more specific instance
-will eventually apply.  GHC keeps going, and matches on the generic `C
-a'.  The fix is to, at each step, check to see if there's a reverse
-match, and if so, abort the search.  This prevents hugs from
-prematurely chosing a generic instance when a more specific one
-exists.
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+\subsection{The InstInfo type}
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
 
---Jeff
+The InstInfo type summarises the information in an instance declaration
 
-\begin{code}
-emptyInstEnv :: InstEnv
-emptyInstEnv = emptyUFM
-\end{code}
+    instance c => k (t tvs) where b
 
-@lookupInstEnv@ looks up in a @InstEnv@, using a one-way match.  Since
-the env is kept ordered, the first match must be the only one.  The
-thing we are looking up can have an arbitrary "flexi" part.
+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}
-lookupInstEnv :: InstEnv                       -- The envt
-             -> Class -> [Type]        -- Key
-             -> InstLookupResult
-
-data InstLookupResult 
-  = FoundInst                  -- There is a (template,substitution) pair 
-                               -- that makes the template match the key, 
-                               -- and no template is an instance of the key
-       TyVarSubstEnv Id
-
-  | NoMatch Bool       -- Boolean is true iff there is at least one
-                       -- template that matches the key.
-                       -- (but there are other template(s) that are
-                       --  instances of the key, so we don't report 
-                       --  FoundInst)
-       -- The NoMatch True case happens when we look up
-       --      Foo [a]
-       -- in an InstEnv that has entries for
-       --      Foo [Int]
-       --      Foo [b]
-       -- Then which we choose would depend on the way in which 'a'
-       -- is instantiated.  So we say there is no match, but identify
-       -- it as ambiguous case in the hope of giving a better error msg.
-       -- See the notes above from Jeff Lewis
-
-lookupInstEnv env key_cls key_tys
-  = find (classInstEnv env key_cls)
-  where
-    key_vars = tyVarsOfTypes key_tys
-
-    find [] = NoMatch False
-    find ((tpl_tyvars, tpl, val) : rest)
-      = case matchTys tpl_tyvars tpl key_tys of
-         Nothing                 ->
-           case matchTys key_vars key_tys tpl of
-             Nothing             -> find rest
-             Just (_, _)         -> NoMatch (any_match rest)
-         Just (subst, leftovers) -> ASSERT( null leftovers )
-                                    FoundInst subst val
-
-    any_match rest = or [ maybeToBool (matchTys tvs tpl key_tys)
-                       | (tvs,tpl,_) <- rest
-                       ]
-\end{code}
-
-@addToClsInstEnv@ extends a @ClsInstEnv@, checking for overlaps.
+data InstInfo
+  = InstInfo {
+      iDFunId :: DFunId,               -- The dfun id
+      iBinds  :: InstBindings
+    }
 
-A boolean flag controls overlap reporting.
+data InstBindings
+  = VanillaInst                -- The normal case
+       RenamedMonoBinds        -- Bindings
+       [RenamedSig]            -- User pragmas recorded for generating 
+                               -- specialised instances
 
-True => overlap is permitted, but only if one template matches the other;
-        not if they unify but neither is 
+  | 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
 
-\begin{code}
-addToInstEnv :: Bool                                           -- True <=> overlap permitted
-             -> InstEnv                                        -- Envt
-            -> Class -> [TyVar] -> [Type] -> Id        -- New item
-            -> MaybeErr InstEnv                        -- Success...
-                        ([Type], Id)                   -- Failure: Offending overlap
-
-addToInstEnv overlap_ok inst_env clas ins_tvs ins_tys value
-  = case insert_into (classInstEnv inst_env clas) of
-       Failed stuff      -> Failed stuff
-       Succeeded new_env -> Succeeded (addToUFM inst_env clas new_env)
-       
-  where
-    ins_tv_set = mkVarSet ins_tvs
-    ins_item = (ins_tv_set, ins_tys, value)
-
-    insert_into [] = returnMaB [ins_item]
-    insert_into env@(cur_item@(tpl_tvs, tpl_tys, val) : rest)
-
-       -- FAIL if:
-       -- (a) they are the same, or
-       -- (b) they unify, and any sort of overlap is prohibited,
-       -- (c) they unify but neither is more specific than t'other
-      |  identical 
-      || (unifiable && not overlap_ok)
-      || (unifiable && not (ins_item_more_specific || cur_item_more_specific))
-      =  failMaB (tpl_tys, val)
-
-       -- New item is an instance of current item, so drop it here
-      | ins_item_more_specific = returnMaB (ins_item : env)
-
-       -- Otherwise carry on
-      | otherwise  = insert_into rest     `thenMaB` \ rest' ->
-                     returnMaB (cur_item : rest')
-      where
-        unifiable = maybeToBool (unifyTyListsX (ins_tv_set `unionVarSet` tpl_tvs) tpl_tys ins_tys)
-        ins_item_more_specific = maybeToBool (matchTys tpl_tvs    tpl_tys ins_tys)
-        cur_item_more_specific = maybeToBool (matchTys ins_tv_set ins_tys tpl_tys)
-       identical = ins_item_more_specific && cur_item_more_specific
-\end{code}
+pprInstInfo info = vcat [ptext SLIT("InstInfo:") <+> ppr (idType (iDFunId info))]
 
-Make a name for the dict fun for an instance decl
+pprInstInfoDetails (InstInfo { iBinds = VanillaInst b _ }) = ppr b
+pprInstInfoDetails (InstInfo { iBinds = NewTypeDerived _}) = text "Derived from the representation type"
 
-\begin{code}
-newDFunName :: Module -> Class -> [Type] -> SrcLoc -> NF_TcM s Name
-newDFunName mod clas (ty:_) loc
-  = tcGetDFunUniq dfun_string  `thenNF_Tc` \ inst_uniq ->
-    tcGetUnique                        `thenNF_Tc` \ uniq ->
-    returnNF_Tc (mkGlobalName uniq mod
-                             (mkDFunOcc dfun_string inst_uniq) 
-                             (LocalDef loc Exported))
-  where
-       -- Any string that is somewhat unique will do
-    dfun_string = occNameString (getOccName clas) ++ occNameString (getDFunTyKey ty)
+simpleInstInfoTy :: InstInfo -> Type
+simpleInstInfoTy info = case tcSplitDFunTy (idType (iDFunId info)) of
+                         (_, _, _, [ty]) -> ty
 
-newDefaultMethodName :: Name -> SrcLoc -> NF_TcM s Name
-newDefaultMethodName op_name loc
-  = tcGetUnique                        `thenNF_Tc` \ uniq ->
-    returnNF_Tc (mkGlobalName uniq (nameModule op_name)
-                             (mkDefaultMethodOcc (getOccName op_name))
-                             (LocalDef loc Exported))
+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 = tcTyConAppTyCon (simpleInstInfoTy inst)
 \end{code}
 
 
@@ -781,14 +741,8 @@ newDefaultMethodName op_name loc
 %************************************************************************
 
 \begin{code}
-badCon con_id
-  = quotes (ppr con_id) <+> ptext SLIT("is not a data constructor")
-badPrimOp op
-  = quotes (ppr op) <+> ptext SLIT("is not a primop")
-
-uvNameOutOfScope name
-  = ptext SLIT("UVar") <+> quotes (ppr name) <+> ptext SLIT("is not in scope")
+badCon con_id = quotes (ppr con_id) <+> ptext SLIT("is not a data constructor")
 
-tyNameOutOfScope name
-  = quotes (ppr name) <+> ptext SLIT("is not in scope")
+notFound wheRe name = failWithTc (text wheRe <> colon <+> quotes (ppr name) <+> 
+                                 ptext SLIT("is not in scope"))
 \end{code}