[project @ 2005-02-04 17:24:01 by simonpj]
[ghc-hetmet.git] / ghc / compiler / typecheck / TcEnv.lhs
index 8e546fe..fe2cc1e 100644 (file)
 \begin{code}
 module TcEnv(
-       TcId, TcIdSet, tcInstId,
-       tcLookupDataCon,
-
-       TcEnv, ValueEnv, TcTyThing(..),
-
-       initEnv, getEnvTyCons, getEnvClasses, getAllEnvTyCons,
+       TyThing(..), TcTyThing(..), TcId,
+
+       -- Instance environment, and InstInfo type
+       InstInfo(..), pprInstInfo, pprInstInfoDetails,
+       simpleInstInfoTy, simpleInstInfoTyCon, 
+       InstBindings(..),
+
+       -- Global environment
+       tcExtendGlobalEnv, 
+       tcExtendGlobalValEnv,
+       tcLookupLocatedGlobal,  tcLookupGlobal, 
+       tcLookupGlobalId, tcLookupTyCon, tcLookupClass, tcLookupDataCon,
+       tcLookupLocatedGlobalId, tcLookupLocatedTyCon,
+       tcLookupLocatedClass, 
        
-        tcExtendUVarEnv, tcLookupUVar,
+       -- Local environment
+       tcExtendKindEnv,
+       tcExtendTyVarEnv, tcExtendTyVarEnv2, 
+       tcExtendIdEnv, tcExtendIdEnv1, tcExtendIdEnv2, 
+       tcLookup, tcLookupLocated, tcLookupLocalIds,
+       tcLookupId, tcLookupTyVar,
+       lclEnvElts, getInLocalScope, findGlobals, 
+       wrongThingErr, pprBinders,
 
-       tcExtendTyVarEnv, tcExtendTyVarEnvForMeths, tcExtendTypeEnv, tcGetInScopeTyVars,
+       tcExtendRecEnv,         -- For knot-tying
 
-       tcLookupTy,
-       tcLookupTyCon, tcLookupTyConByKey, 
-       tcLookupClass, tcLookupClassByKey, tcLookupClassByKey_maybe,
+       -- Rules
+       tcExtendRules,
 
-       tcExtendGlobalValEnv, tcExtendLocalValEnv,
-       tcGetValueEnv,        tcSetValueEnv, 
-       tcAddImportedIdInfo,
+       -- Global type variables
+       tcGetGlobalTyVars,
 
-       tcLookupValue,      tcLookupValueMaybe, 
-       tcLookupValueByKey, tcLookupValueByKeyMaybe,
-       explicitLookupValueByKey, explicitLookupValue,
-       valueEnvIds,
+       -- Template Haskell stuff
+       checkWellStaged, spliceOK, bracketOK, tcMetaTy, thLevel, 
+       topIdLvl, 
 
-       newLocalId, newSpecPragmaId,
-       tcGetGlobalTyVars, tcExtendGlobalTyVars,
+       -- Arrow stuff
+       checkProcLevel,
 
-       badCon, badPrimOp
+       -- New Ids
+       newLocalName, newDFunName
   ) where
 
 #include "HsVersions.h"
 
-import HsTypes ( HsTyVar, getTyVarName )
-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, kindToTcKind
-               )
-import VarEnv
-import VarSet
-import Type    ( Kind, superKind,
-                 tyVarsOfType, tyVarsOfTypes, mkTyVarTy,
-                 splitForAllTys, splitRhoTy, splitFunTys,
-                 splitAlgTyConApp_maybe, getTyVar
-               )
-import Subst   ( substTy )
-import UsageSPUtils ( unannotTy )
-import DataCon ( DataCon )
-import TyCon   ( TyCon, tyConKind, tyConArity, isSynTyCon )
-import Class   ( Class, classTyCon )
-
-import TcMonad
-
-import BasicTypes      ( Arity )
-import IdInfo          ( vanillaIdInfo )
-import Name            ( Name, OccName, nameOccName, getSrcLoc,
-                         maybeWiredInTyConName, maybeWiredInIdName, isLocallyDefined,
-                         NamedThing(..)
+import HsSyn           ( LRuleDecl, LHsBinds, LSig, pprLHsBinds )
+import TcIface         ( tcImportDecl )
+import TcRnTypes       ( pprTcTyThingCategory )
+import TcRnMonad
+import TcMType         ( zonkTcType, zonkTcTyVarsAndFV )
+import TcType          ( Type, TcKind, TcTyVar, TcTyVarSet, TcType,
+                         tyVarsOfType, tyVarsOfTypes, tcSplitDFunTy, mkGenTyConApp,
+                         getDFunTyKey, tcTyConAppTyCon, tcGetTyVar, mkTyVarTy,
+                         tidyOpenType 
                        )
-import Unique          ( pprUnique10, Unique, Uniquable(..) )
-import FiniteMap       ( lookupFM, addToFM )
-import UniqFM
-import Unique          ( Uniquable(..) )
-import Util            ( zipEqual, zipWith3Equal, mapAccumL )
-import Bag             ( bagToList )
-import Maybes          ( maybeToBool, catMaybes )
-import SrcLoc          ( SrcLoc )
-import FastString      ( FastString )
+import qualified Type  ( getTyVar_maybe )
+import Id              ( idName, isLocalId )
+import Var             ( TyVar, Id, idType, tyVarName )
+import VarSet
+import VarEnv
+import RdrName         ( extendLocalRdrEnv )
+import DataCon         ( DataCon )
+import TyCon           ( TyCon )
+import Class           ( Class )
+import Name            ( Name, NamedThing(..), getSrcLoc, mkInternalName, nameIsLocalOrFrom )
+import NameEnv
+import OccName         ( mkDFunOcc, occNameString )
+import HscTypes                ( DFunId, extendTypeEnvList, lookupType,
+                         TyThing(..), tyThingId, tyThingDataCon,
+                         ExternalPackageState(..) )
+
+import SrcLoc          ( SrcLoc, Located(..) )
 import Outputable
 \end{code}
 
+
 %************************************************************************
 %*                                                                     *
-\subsection{TcId}
+%*                     tcLookupGlobal                                  *
 %*                                                                     *
 %************************************************************************
 
+Using the Located versions (eg. tcLookupLocatedGlobal) is preferred,
+unless you know that the SrcSpan in the monad is already set to the
+span of the Name.
 
 \begin{code}
-type TcId    = Id                      -- Type may be a TcType
-type TcIdSet = IdSet
+tcLookupLocatedGlobal :: Located Name -> TcM TyThing
+-- c.f. IfaceEnvEnv.tcIfaceGlobal
+tcLookupLocatedGlobal name
+  = addLocM tcLookupGlobal name
+
+tcLookupGlobal :: Name -> TcM TyThing
+tcLookupGlobal name
+  = do { env <- getGblEnv
+       ; if nameIsLocalOrFrom (tcg_mod env) name
+
+         then  -- It's defined in this module
+             case lookupNameEnv (tcg_type_env env) name of
+               Just thing -> return thing
+               Nothing    -> notFound  name    -- Panic!
+        
+         else do               -- It's imported
+       { (eps,hpt) <- getEpsAndHpt
+       ; case lookupType hpt (eps_PTE eps) name of 
+           Just thing -> return thing 
+           Nothing    -> tcImportDecl name
+    }}
+\end{code}
+
+\begin{code}
+tcLookupGlobalId :: Name -> TcM Id
+-- Never used for Haskell-source DataCons, hence no ADataCon case
+tcLookupGlobalId name
+  = tcLookupGlobal name                `thenM` \ thing ->
+    return (tyThingId thing)
 
-tcLookupDataCon :: Name -> TcM s (DataCon, [TcType], TcType)
+tcLookupDataCon :: Name -> TcM DataCon
 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')
-\end{code}
+  = tcLookupGlobal con_name    `thenM` \ thing ->
+    return (tyThingDataCon thing)
+
+tcLookupClass :: Name -> TcM Class
+tcLookupClass name
+  = tcLookupGlobal name                `thenM` \ thing ->
+    case thing of
+       AClass cls -> return cls
+       other      -> wrongThingErr "class" (AGlobal thing) name
+       
+tcLookupTyCon :: Name -> TcM TyCon
+tcLookupTyCon name
+  = tcLookupGlobal name                `thenM` \ thing ->
+    case thing of
+       ATyCon tc -> return tc
+       other     -> wrongThingErr "type constructor" (AGlobal thing) name
 
-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.
+tcLookupLocatedGlobalId :: Located Name -> TcM Id
+tcLookupLocatedGlobalId = addLocM tcLookupId
 
+tcLookupLocatedClass :: Located Name -> TcM Class
+tcLookupLocatedClass = addLocM tcLookupClass
+
+tcLookupLocatedTyCon :: Located Name -> TcM TyCon
+tcLookupLocatedTyCon = addLocM tcLookupTyCon
+\end{code}
 
 %************************************************************************
 %*                                                                     *
-\subsection{TcEnv}
+               Extending the global environment
 %*                                                                     *
 %************************************************************************
 
-Data type declarations
-~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
 
 \begin{code}
-data TcEnv = TcEnv
-                  UsageEnv
-                 TypeEnv
-                 ValueEnv 
-                 (TcTyVarSet,          -- The in-scope TyVars
-                  TcRef TcTyVarSet)    -- Free type variables of the value env
-                                       -- ...why mutable? see notes with tcGetGlobalTyVars
-                                       -- Includes the in-scope tyvars
-
-type NameEnv val = UniqFM val          -- Keyed by Names
-
-type UsageEnv   = NameEnv UVar
-type TypeEnv   = NameEnv (TcKind, Maybe Arity, TcTyThing)
-type ValueEnv  = NameEnv Id    
-
-valueEnvIds :: ValueEnv -> [Id]
-valueEnvIds ve = eltsUFM ve
-
-data TcTyThing = ATyVar TcTyVar                -- Mutable only so that the kind can be mutable
-                                       -- if the kind is mutable, the tyvar must be so that
-                                       -- zonking works
-              | ATyCon TyCon
-              | AClass Class
-
-
-initEnv :: TcRef TcTyVarSet -> TcEnv
-initEnv mut = TcEnv emptyUFM emptyUFM emptyUFM (emptyVarSet, mut)
-
-getEnvTyCons  (TcEnv _ te _ _) = [tc | (_, _, ATyCon tc) <- eltsUFM te]
-getEnvClasses (TcEnv _ te _ _) = [cl | (_, _, AClass cl) <- eltsUFM te]
-getAllEnvTyCons (TcEnv _ te _ _) = catMaybes (map gettc (eltsUFM te))
-    where                          
-      gettc (_,_, ATyCon tc) = Just tc
-      gettc (_,_, AClass cl) = Just (classTyCon cl)
-      gettc _                = Nothing
+tcExtendGlobalEnv :: [TyThing] -> TcM r -> TcM r
+  -- Given a mixture of Ids, TyCons, Classes, all from the
+  -- module being compiled, extend the global environment
+tcExtendGlobalEnv things thing_inside
+   = do        { env <- getGblEnv
+       ; let ge'  = extendTypeEnvList (tcg_type_env env) things
+       ; 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
 \end{code}
 
-The UsageEnv
-~~~~~~~~~~~~
-
-Extending the usage environment.
-
 \begin{code}
-tcExtendUVarEnv :: Name -> UVar -> TcM s r -> TcM s r
-tcExtendUVarEnv uv_name uv scope
-  = tcGetEnv                                                 `thenNF_Tc` \ (TcEnv ue te ve gtvs) ->
-    tcSetEnv (TcEnv (addToUFM ue uv_name uv) te ve gtvs) scope
+tcExtendRecEnv :: [(Name,TyThing)] -> TcM r -> TcM r
+-- Extend the global environments for the type/class knot tying game
+tcExtendRecEnv gbl_stuff thing_inside
+ = updGblEnv upd thing_inside
+ where
+   upd env = env { tcg_type_env = extend (tcg_type_env env) }
+   extend env = extendNameEnvList env gbl_stuff
 \end{code}
 
-Looking up in the environments.
-
-\begin{code}
-tcLookupUVar :: Name -> NF_TcM s UVar
-tcLookupUVar uv_name
-  = tcGetEnv   `thenNF_Tc` \ (TcEnv ue te ve gtvs) ->
-    case lookupUFM ue uv_name of
-      Just uv -> returnNF_Tc uv
-      Nothing -> failWithTc (uvNameOutOfScope uv_name)
-\end{code}     
 
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+\subsection{The local environment}
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
 
-The TypeEnv
-~~~~~~~~~~~~
-
-Extending the type environment. 
+\begin{code}
+tcLookupLocated :: Located Name -> TcM TcTyThing
+tcLookupLocated = addLocM tcLookup
+
+tcLookup :: Name -> TcM TcTyThing
+tcLookup name
+  = getLclEnv          `thenM` \ local_env ->
+    case lookupNameEnv (tcl_env local_env) name of
+       Just thing -> returnM thing
+       Nothing    -> tcLookupGlobal name `thenM` \ thing ->
+                     returnM (AGlobal thing)
+
+tcLookupTyVar :: Name -> TcM TcTyVar
+tcLookupTyVar name
+  = tcLookup name      `thenM` \ thing -> 
+    case thing of
+       ATyVar _ ty -> returnM (tcGetTyVar "tcLookupTyVar" ty)
+       other       -> pprPanic "tcLookupTyVar" (ppr name)
+
+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}
-tcExtendTyVarEnv :: [TyVar] -> TcM s r -> TcM s r
-tcExtendTyVarEnv tyvars scope
-  = tcGetEnv                           `thenNF_Tc` \ (TcEnv ue te ve (in_scope_tvs, gtvs)) ->
+tcExtendKindEnv :: [(Name, TcKind)] -> TcM r -> TcM r
+tcExtendKindEnv things 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) <- things]
+
+tcExtendTyVarEnv :: [TyVar] -> TcM r -> TcM r
+tcExtendTyVarEnv tvs thing_inside
+  = tcExtendTyVarEnv2 [(tyVarName tv, mkTyVarTy tv) | tv <- tvs] thing_inside
+
+tcExtendTyVarEnv2 :: [(Name,TcType)] -> TcM r -> TcM r
+tcExtendTyVarEnv2 binds thing_inside
+  = getLclEnv     `thenM` \ env@(TcLclEnv {tcl_env = le, 
+                                           tcl_tyvars = gtvs, 
+                                           tcl_rdr = rdr_env}) ->
     let
-       extend_list = [ (getName tv, (kindToTcKind (tyVarKind tv), Nothing, ATyVar tv))
-                     | tv <- tyvars
-                     ]
-       te'           = addListToUFM te extend_list
-       new_tv_set    = mkVarSet tyvars
-       in_scope_tvs' = in_scope_tvs `unionVarSet` new_tv_set
+       rdr_env'   = extendLocalRdrEnv rdr_env (map fst binds)
+       new_tv_set = tyVarsOfTypes (map snd binds)
+       le'        = extendNameEnvList le [(name, ATyVar name ty) | (name, ty) <- binds]
     in
        -- It's important to add the in-scope tyvars to the global tyvar set
        -- as well.  Consider
-       --      f (x::r) = let g y = y::r in ...
+       --      f (_::r) = let g y = y::r in ...
        -- 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 (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 gtvs) ->
+    tc_extend_gtvs gtvs new_tv_set             `thenM` \ gtvs' ->
+    setLclEnv (env {tcl_env = le', tcl_tyvars = gtvs', tcl_rdr = rdr_env'}) thing_inside
+\end{code}
+
+
+\begin{code}
+tcExtendIdEnv :: [TcId] -> TcM a -> TcM a
+-- Invariant: the TcIds are fully zonked. Reasons:
+--     (a) The kinds of the forall'd type variables are defaulted
+--         (see Kind.defaultKind, done in zonkQuantifiedTyVar)
+--     (b) There are no via-Indirect occurrences of the bound variables
+--         in the types, because instantiation does not look through such things
+--     (c) The call to tyVarsOfTypes is ok without looking through refs
+tcExtendIdEnv ids thing_inside = tcExtendIdEnv2 [(idName id, id) | id <- ids] thing_inside
+
+tcExtendIdEnv1 :: Name -> TcId -> TcM a -> TcM a
+tcExtendIdEnv1 name id thing_inside = tcExtendIdEnv2 [(name,id)] thing_inside
+
+tcExtendIdEnv2 :: [(Name,TcId)] -> TcM a -> TcM a
+-- Invariant: the TcIds are fully zonked (see tcExtendIdEnv above)
+tcExtendIdEnv2 names_w_ids thing_inside
+  = getLclEnv          `thenM` \ env ->
     let
-       te' = addListToUFM te stuff
+       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
+       rdr_env'            = extendLocalRdrEnv (tcl_rdr env) (map fst names_w_ids)
     in
-    tcSetEnv (TcEnv ue te' ve gtvs) thing_inside
+    tc_extend_gtvs (tcl_tyvars env) extra_global_tyvars        `thenM` \ gtvs' ->
+    setLclEnv (env {tcl_env = le', tcl_tyvars = gtvs', tcl_rdr = rdr_env'}) 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
-    stuff = [ (getName sig_tv, (kindToTcKind (tyVarKind inst_tv), Nothing, ATyVar inst_tv))
-           | (sig_tv, inst_tv) <- zipEqual "tcMeth" sig_tyvars inst_tyvars
-           ]
+    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 ty)
+  = zonkTcType ty              `thenM` \ tv_ty ->
+    if ignore_it tv_ty then
+       returnM (tidy_env, Nothing)
+    else let
+       -- The name tv is scoped, so we don't need to tidy it
+       (tidy_env1, tidy_ty) = tidyOpenType  tidy_env tv_ty
+       msg = sep [ppr tv <+> eq_stuff, nest 2 bound_at]
+
+       eq_stuff | Just tv' <- Type.getTyVar_maybe tv_ty, 
+                  tv == tyVarName tv' = empty
+                | otherwise = equals <+> ppr tidy_ty
+               -- It's ok to use Type.getTyVar_maybe because ty is zonked by now
+       bound_at = ptext SLIT("bound at:") <+> ppr (getSrcLoc tv)
+    in
+    returnM (tidy_env1, Just msg)
+\end{code}
+
 
-tcExtendGlobalTyVars extra_global_tvs scope
-  = tcGetEnv                                   `thenNF_Tc` \ (TcEnv ue te ve (in_scope,gtvs)) ->
-    tc_extend_gtvs gtvs        extra_global_tvs        `thenNF_Tc` \ gtvs' ->
-    tcSetEnv (TcEnv ue te ve (in_scope,gtvs')) scope
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+\subsection{The global tyvars}
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
 
+\begin{code}
 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
+  = 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.
@@ -261,207 +374,214 @@ To improve subsequent calls to the same function it writes the zonked set back i
 the environment.
 
 \begin{code}
-tcGetGlobalTyVars :: NF_TcM s TcTyVarSet
+tcGetGlobalTyVars :: TcM TcTyVarSet
 tcGetGlobalTyVars
-  = tcGetEnv                                           `thenNF_Tc` \ (TcEnv ue te ve (_,gtvs)) ->
-    tcReadMutVar gtvs                                  `thenNF_Tc` \ global_tvs ->
-    zonkTcTyVars (varSetElems global_tvs)              `thenNF_Tc` \ global_tys' ->
-    let
-       global_tvs' = (tyVarsOfTypes global_tys')
-    in
-    tcWriteMutVar gtvs global_tvs'                     `thenNF_Tc_` 
-    returnNF_Tc global_tvs'
-
-tcGetInScopeTyVars :: NF_TcM s [TcTyVar]
-tcGetInScopeTyVars
-  = tcGetEnv           `thenNF_Tc` \ (TcEnv ue te ve (in_scope_tvs, gtvs)) ->
-    returnNF_Tc (varSetElems in_scope_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}
 
 
-Type constructors and classes
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+\subsection{Rules}
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
 
 \begin{code}
-tcExtendTypeEnv :: [(Name, (TcKind, Maybe Arity, TcTyThing))] -> 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 gtvs) ->
-    let
-       te' = addListToUFM te bindings
-    in
-    tcSetEnv (TcEnv ue te' ve gtvs) scope
+tcExtendRules :: [LRuleDecl 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 lcl_rules thing_inside
+ = do { env <- getGblEnv
+      ; let
+         env' = env { tcg_rules = lcl_rules ++ tcg_rules env }
+      ; setGblEnv env' thing_inside }
 \end{code}
 
 
-Looking up in the environments.
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+               Arrow notation proc levels
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
 
 \begin{code}
-tcLookupTy :: Name ->  NF_TcM s (TcKind, Maybe Arity, TcTyThing)
-tcLookupTy name
-  = tcGetEnv   `thenNF_Tc` \ (TcEnv ue te ve gtvs) ->
-    case lookupUFM te name of {
-       Just thing -> returnNF_Tc thing ;
-       Nothing    -> 
-
-    case maybeWiredInTyConName name of
-       Just tc -> returnNF_Tc (kindToTcKind (tyConKind tc), maybe_arity, ATyCon tc)
-               where
-                  maybe_arity | isSynTyCon tc = Just (tyConArity tc)
-                              | otherwise     = Nothing 
-
-       Nothing ->      -- This can happen if an interface-file
-                       -- unfolding is screwed up
-                  failWithTc (tyNameOutOfScope name)
-    }
-       
-tcLookupClass :: Name -> NF_TcM s Class
-tcLookupClass name
-  = tcLookupTy name    `thenNF_Tc` \ (_, _, AClass clas) ->
-    returnNF_Tc clas
-
-tcLookupTyCon :: Name -> NF_TcM s TyCon
-tcLookupTyCon name
-  = tcLookupTy name    `thenNF_Tc` \ (_, _, ATyCon tycon) ->
-    returnNF_Tc tycon
-
-tcLookupClassByKey :: Unique -> NF_TcM s Class
-tcLookupClassByKey key
-  = tcGetEnv           `thenNF_Tc` \ (TcEnv ue te ve 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 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 gtvs) ->
-    case lookupUFM_Directly te key of
-       Just (_, _, ATyCon tc) -> returnNF_Tc tc
-       other                  -> pprPanic "tcLookupTyConByKey:" (pprUnique10 key)
+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}
+               
 
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+               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{The value environment}
+\subsection{Making new Ids}
 %*                                                                     *
 %************************************************************************
 
-\begin{code}
-tcExtendGlobalValEnv :: [Id] -> TcM s a -> TcM s a
-tcExtendGlobalValEnv ids scope
-  = tcGetEnv           `thenNF_Tc` \ (TcEnv ue te ve gtvs) ->
-    let
-       ve' = addListToUFM_Directly ve [(getUnique id, id) | id <- ids]
-    in
-    tcSetEnv (TcEnv ue te ve' gtvs) scope
+Constructing new Ids
 
-tcExtendLocalValEnv :: [(Name,TcId)] -> TcM s a -> TcM s a
-tcExtendLocalValEnv names_w_ids scope
-  = tcGetEnv           `thenNF_Tc` \ (TcEnv ue te ve (in_scope_tvs,gtvs)) ->
-    tcReadMutVar gtvs  `thenNF_Tc` \ global_tvs ->
-    let
-       ve'                 = addListToUFM 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' (in_scope_tvs,gtvs')) scope
+\begin{code}
+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 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}
-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 gtvs) ->
-                  returnNF_Tc (lookupWithDefaultUFM ve def name)
-  where
-    def = pprPanic "tcLookupValue:" (ppr name)
-
-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 gtvs) ->
-                  returnNF_Tc (lookupUFM ve name)
-
-tcLookupValueByKey :: Unique -> NF_TcM s Id    -- Panics if not found
-tcLookupValueByKey key
-  = tcGetEnv           `thenNF_Tc` \ (TcEnv ue te ve gtvs) ->
-    returnNF_Tc (explicitLookupValueByKey ve key)
-
-tcLookupValueByKeyMaybe :: Unique -> NF_TcM s (Maybe Id)
-tcLookupValueByKeyMaybe key
-  = tcGetEnv           `thenNF_Tc` \ (TcEnv ue te ve gtvs) ->
-    returnNF_Tc (lookupUFM_Directly ve key)
-
-tcGetValueEnv :: NF_TcM s ValueEnv
-tcGetValueEnv
-  = tcGetEnv           `thenNF_Tc` \ (TcEnv ue te ve gtvs) ->
-    returnNF_Tc ve
-
-tcSetValueEnv :: ValueEnv -> TcM s a -> TcM s a
-tcSetValueEnv ve scope
-  = tcGetEnv           `thenNF_Tc` \ (TcEnv ue te _ gtvs) ->
-    tcSetEnv (TcEnv ue te ve gtvs) scope
-
--- Non-monadic version, environment given explicitly
-explicitLookupValueByKey :: ValueEnv -> Unique -> Id
-explicitLookupValueByKey ve key
-  = lookupWithDefaultUFM_Directly ve def key
+newDFunName :: Class -> [Type] -> SrcLoc -> TcM Name
+newDFunName clas (ty:_) loc
+  = newUnique                  `thenM` \ uniq ->
+    returnM (mkInternalName uniq (mkDFunOcc dfun_string) loc)
   where
-    def = pprPanic "lookupValueByKey:" (pprUnique10 key)
-
-explicitLookupValue :: ValueEnv -> Name -> Maybe Id
-explicitLookupValue ve name
-  = case maybeWiredInIdName name of
-       Just id -> Just id
-       Nothing -> lookupUFM 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 = -- pprTrace "tcAdd" (ppr id) $
-              case explicitLookupValue unf_env (getName id) of
-                    Nothing          -> vanillaIdInfo
-                    Just imported_id -> idInfo imported_id
-               -- ToDo: could check that types are the same
+       -- Any string that is somewhat unique will do
+    dfun_string = occNameString (getOccName clas) ++ occNameString (getDFunTyKey ty)
+
+newDFunName clas [] loc = pprPanic "newDFunName" (ppr clas <+> ppr loc)
 \end{code}
 
 
 %************************************************************************
 %*                                                                     *
-\subsection{Constructing new Ids}
+\subsection{The InstInfo type}
 %*                                                                     *
 %************************************************************************
 
+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}
-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))
+data InstInfo
+  = InstInfo {
+      iDFunId :: DFunId,               -- The dfun id.  Its forall'd type variables 
+      iBinds  :: InstBindings          -- scope over the stuff in InstBindings!
+    }
+
+data InstBindings
+  = VanillaInst                -- The normal case
+       (LHsBinds Name)         -- Bindings
+       [LSig Name]             -- 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 info = pprInstInfo info $$ nest 2 (details (iBinds info))
+  where
+    details (VanillaInst b _)  = pprLHsBinds b
+    details (NewTypeDerived _) = text "Derived from the representation type"
+
+simpleInstInfoTy :: InstInfo -> Type
+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 = tcTyConAppTyCon (simpleInstInfoTy inst)
 \end{code}
 
 
@@ -472,14 +592,17 @@ newSpecPragmaId name ty
 %************************************************************************
 
 \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")
-
-tyNameOutOfScope name
-  = quotes (ppr name) <+> ptext SLIT("is not in scope")
+pprBinders :: [Name] -> SDoc
+-- Used in error messages
+-- Use quotes for a single one; they look a bit "busy" for several
+pprBinders [bndr] = quotes (ppr bndr)
+pprBinders bndrs  = pprWithCommas ppr bndrs
+
+notFound name 
+  = failWithTc (ptext SLIT("GHC internal error:") <+> quotes (ppr name) <+> 
+               ptext SLIT("is not in scope"))
+
+wrongThingErr expected thing name
+  = failWithTc (pprTcTyThingCategory thing <+> quotes (ppr name) <+> 
+               ptext SLIT("used as a") <+> text expected)
 \end{code}