Simon's big boxy-type commit
[ghc-hetmet.git] / ghc / compiler / typecheck / TcExpr.lhs
index 70a426b..8227e67 100644 (file)
@@ -4,9 +4,8 @@
 \section[TcExpr]{Typecheck an expression}
 
 \begin{code}
-module TcExpr ( tcCheckSigma, tcCheckRho, tcInferRho, 
-               tcMonoExpr, tcExpr, tcSyntaxOp
-   ) where
+module TcExpr ( tcPolyExpr, tcPolyExprNC, 
+               tcMonoExpr, tcInferRho, tcSyntaxOp ) where
 
 #include "HsVersions.h"
 
@@ -21,40 +20,45 @@ import HsSyn                ( nlHsApp )
 import qualified DsMeta
 #endif
 
-import HsSyn           ( HsExpr(..), LHsExpr, HsLit(..), ArithSeqInfo(..), recBindFields,
-                         HsMatchContext(..), HsRecordBinds, mkHsApp )
-import TcHsSyn         ( hsLitType, (<$>) )
+import HsSyn           ( HsExpr(..), LHsExpr, ArithSeqInfo(..), recBindFields,
+                         HsMatchContext(..), HsRecordBinds, mkHsApp, mkHsDictApp, mkHsTyApp )
+import TcHsSyn         ( hsLitType )
 import TcRnMonad
-import TcUnify         ( Expected(..), tcInfer, zapExpectedType, zapExpectedTo, 
-                         tcSubExp, tcGen, tcSub,
-                         unifyFunTys, zapToListTy, zapToTyConApp )
-import BasicTypes      ( isMarkedStrict )
-import Inst            ( tcOverloadedLit, newMethodFromName, newIPDict,
-                         newDicts, newMethodWithGivenTy, tcInstStupidTheta, tcInstCall )
+import TcUnify         ( tcInfer, tcSubExp, tcGen, boxyUnify, subFunTys, zapToMonotype, stripBoxyType,
+                         boxySplitListTy, boxySplitTyConApp, wrapFunResCoercion, boxySubMatchType, unBox )
+import BasicTypes      ( Arity, isMarkedStrict )
+import Inst            ( newMethodFromName, newIPDict, instToId,
+                         newDicts, newMethodWithGivenTy, tcInstStupidTheta )
 import TcBinds         ( tcLocalBinds )
 import TcEnv           ( tcLookup, tcLookupId,
                          tcLookupDataCon, tcLookupGlobalId
                        )
 import TcArrows                ( tcProc )
-import TcMatches       ( tcMatchesCase, tcMatchLambda, tcDoStmts, tcThingWithSig, TcMatchCtxt(..) )
+import TcMatches       ( tcMatchesCase, tcMatchLambda, tcDoStmts, TcMatchCtxt(..) )
 import TcHsType                ( tcHsSigType, UserTypeCtxt(..) )
-import TcPat           ( badFieldCon, refineTyVars )
-import TcMType         ( tcInstTyVars, tcInstType, newTyFlexiVarTy, zonkTcType )
-import TcType          ( TcTyVar, TcType, TcSigmaType, TcRhoType, 
-                         tcSplitFunTys, mkTyVarTys,
-                         isSigmaTy, mkFunTy, mkTyConApp, tyVarsOfTypes, isLinearPred,
-                         tcSplitSigmaTy, tidyOpenType
+import TcPat           ( tcOverloadedLit, badFieldCon )
+import TcMType         ( tcInstTyVars, newFlexiTyVarTy, newBoxyTyVars, readFilledBox, 
+                         tcInstBoxyTyVar, tcInstTyVar, zonkTcType )
+import TcType          ( TcType, TcSigmaType, TcRhoType, 
+                         BoxySigmaType, BoxyRhoType, ThetaType,
+                         tcSplitFunTys, mkTyVarTys, mkFunTys, 
+                         tcMultiSplitSigmaTy, tcSplitFunTysN, 
+                         isSigmaTy, mkFunTy, mkTyConApp, isLinearPred,
+                         exactTyVarsOfType, exactTyVarsOfTypes, mkTyVarTy, 
+                         tidyOpenType,
+                         zipTopTvSubst, zipOpenTvSubst, substTys, substTyVar, lookupTyVar
                        )
-import Kind            ( openTypeKind, liftedTypeKind, argTypeKind )
+import Kind            ( argTypeKind )
 
-import Id              ( idType, recordSelectorFieldLabel, isRecordSelector, isNaughtyRecordSelector )
-import DataCon         ( DataCon, dataConFieldLabels, dataConStrictMarks, 
+import Id              ( idType, idName, recordSelectorFieldLabel, isRecordSelector, 
+                         isNaughtyRecordSelector, isDataConId_maybe )
+import DataCon         ( DataCon, dataConFieldLabels, dataConStrictMarks, dataConSourceArity,
                          dataConWrapId, isVanillaDataCon, dataConTyVars, dataConOrigArgTys )
 import Name            ( Name )
 import TyCon           ( FieldLabel, tyConStupidTheta, tyConDataCons )
 import Type            ( substTheta, substTy )
-import Var             ( tyVarKind )
-import VarSet          ( emptyVarSet, elemVarSet )
+import Var             ( TyVar, tyVarKind )
+import VarSet          ( emptyVarSet, elemVarSet, unionVarSet )
 import TysWiredIn      ( boolTy, parrTyCon, tupleTyCon )
 import PrelNames       ( enumFromName, enumFromThenName, 
                          enumFromToName, enumFromThenToName,
@@ -63,7 +67,7 @@ import PrelNames      ( enumFromName, enumFromThenName,
 import DynFlags
 import StaticFlags     ( opt_NoMethodSharing )
 import HscTypes                ( TyThing(..) )
-import SrcLoc          ( Located(..), unLoc, getLoc )
+import SrcLoc          ( Located(..), unLoc, noLoc, getLoc )
 import Util
 import ListSetOps      ( assocMaybe )
 import Maybes          ( catMaybes )
@@ -82,101 +86,122 @@ import TyCon              ( tyConArity )
 %************************************************************************
 
 \begin{code}
--- tcCheckSigma does type *checking*; it's passed the expected type of the result
-tcCheckSigma :: LHsExpr Name           -- Expession to type check
-                    -> TcSigmaType             -- Expected type (could be a polytpye)
-                    -> TcM (LHsExpr TcId)      -- Generalised expr with expected type
-
-tcCheckSigma expr expected_ty 
-  = -- traceTc (text "tcExpr" <+> (ppr expected_ty $$ ppr expr)) `thenM_`
-    tc_expr' expr expected_ty
-
-tc_expr' expr sigma_ty
-  | isSigmaTy sigma_ty
-  = tcGen sigma_ty emptyVarSet (
-       \ rho_ty -> tcCheckRho expr rho_ty
-    )                          `thenM` \ (gen_fn, expr') ->
-    returnM (L (getLoc expr') (gen_fn <$> unLoc expr'))
-
-tc_expr' expr rho_ty   -- Monomorphic case
-  = tcCheckRho expr rho_ty
-\end{code}
-
-Typecheck expression which in most cases will be an Id.
-The expression can return a higher-ranked type, such as
-       (forall a. a->a) -> Int
-so we must create a hole to pass in as the expected tyvar.
+tcPolyExpr, tcPolyExprNC
+        :: LHsExpr Name                -- Expession to type check
+                -> BoxySigmaType               -- Expected type (could be a polytpye)
+                -> TcM (LHsExpr TcId)  -- Generalised expr with expected type
+
+-- tcPolyExpr is a convenient place (frequent but not too frequent) place
+-- to add context information.
+-- The NC version does not do so, usually because the caller wants
+-- to do so himself.
+
+tcPolyExpr expr res_ty         
+  = addErrCtxt (exprCtxt (unLoc expr)) $
+    tcPolyExprNC expr res_ty
+
+tcPolyExprNC expr res_ty 
+  | isSigmaTy res_ty
+  = do { (gen_fn, expr') <- tcGen res_ty emptyVarSet (tcPolyExprNC expr)
+               -- Note the recursive call to tcPolyExpr, because the
+               -- type may have multiple layers of for-alls
+       ; return (L (getLoc expr') (HsCoerce gen_fn (unLoc expr'))) }
+
+  | otherwise
+  = tcMonoExpr expr res_ty
+
+---------------
+tcPolyExprs :: [LHsExpr Name] -> [TcType] -> TcM [LHsExpr TcId]
+tcPolyExprs [] [] = returnM []
+tcPolyExprs (expr:exprs) (ty:tys)
+ = do  { expr'  <- tcPolyExpr  expr  ty
+       ; exprs' <- tcPolyExprs exprs tys
+       ; returnM (expr':exprs') }
+tcPolyExprs exprs tys = pprPanic "tcPolyExprs" (ppr exprs $$ ppr tys)
+
+---------------
+tcMonoExpr :: LHsExpr Name     -- Expression to type check
+          -> BoxyRhoType       -- Expected type (could be a type variable)
+                               -- Definitely no foralls at the top
+                               -- Can contain boxes, which will be filled in
+          -> TcM (LHsExpr TcId)
 
-\begin{code}
-tcCheckRho :: LHsExpr Name -> TcRhoType -> TcM (LHsExpr TcId)
-tcCheckRho expr rho_ty = tcMonoExpr expr (Check rho_ty)
+tcMonoExpr (L loc expr) res_ty
+  = ASSERT( not (isSigmaTy res_ty) )
+    setSrcSpan loc $
+    do { expr' <- tcExpr expr res_ty
+       ; return (L loc expr') }
 
+---------------
 tcInferRho :: LHsExpr Name -> TcM (LHsExpr TcId, TcRhoType)
-tcInferRho (L loc (HsVar name)) = setSrcSpan loc $ do 
-                                 { (e,_,ty) <- tcId (OccurrenceOf name) name
-                                 ; return (L loc e, ty) }
-tcInferRho expr                        = tcInfer (tcMonoExpr expr)
-
-tcSyntaxOp :: InstOrigin -> HsExpr Name -> TcType -> TcM (HsExpr TcId)
--- Typecheck a syntax operator, checking that it has the specified type
--- The operator is always a variable at this stage (i.e. renamer output)
-tcSyntaxOp orig (HsVar op) ty = do { (expr', _, id_ty) <- tcId orig op
-                                  ; co_fn <- tcSub ty id_ty
-                                  ; returnM (co_fn <$> expr') }
-tcSyntaxOp orig other     ty = pprPanic "tcSyntaxOp" (ppr other)
+tcInferRho expr        = tcInfer (tcMonoExpr expr)
 \end{code}
 
 
 
 %************************************************************************
 %*                                                                     *
-\subsection{The TAUT rules for variables}TcExpr
+       tcExpr: the main expression typechecker
 %*                                                                     *
 %************************************************************************
 
 \begin{code}
-tcMonoExpr :: LHsExpr Name             -- Expession to type check
-          -> Expected TcRhoType        -- Expected type (could be a type variable)
-                                       -- Definitely no foralls at the top
-                                       -- Can be a 'hole'.
-          -> TcM (LHsExpr TcId)
+tcExpr :: HsExpr Name -> BoxyRhoType -> TcM (HsExpr TcId)
+tcExpr (HsVar name)     res_ty = tcId (OccurrenceOf name) name res_ty
 
-tcMonoExpr (L loc expr) res_ty
-  = setSrcSpan loc (do { expr' <- tcExpr expr res_ty
-                      ; return (L loc expr') })
+tcExpr (HsLit lit)     res_ty = do { boxyUnify (hsLitType lit) res_ty
+                                   ; return (HsLit lit) }
+
+tcExpr (HsPar expr)     res_ty = do { expr' <- tcMonoExpr expr res_ty
+                                   ; return (HsPar expr') }
 
-tcExpr :: HsExpr Name -> Expected TcRhoType -> TcM (HsExpr TcId)
-tcExpr (HsVar name) res_ty
-  = do { (expr', _, id_ty) <- tcId (OccurrenceOf name) name
-       ; co_fn <- tcSubExp res_ty id_ty
-       ; returnM (co_fn <$> expr') }
+tcExpr (HsSCC lbl expr) res_ty = do { expr' <- tcMonoExpr expr res_ty
+                                   ; returnM (HsSCC lbl expr') }
+
+tcExpr (HsCoreAnn lbl expr) res_ty      -- hdaume: core annotation
+  = do { expr' <- tcMonoExpr expr res_ty
+       ; return (HsCoreAnn lbl expr') }
+
+tcExpr (HsOverLit lit) res_ty  
+  = do         { lit' <- tcOverloadedLit (LiteralOrigin lit) lit res_ty
+       ; return (HsOverLit lit') }
+
+tcExpr (NegApp expr neg_expr) res_ty
+  = do { neg_expr' <- tcSyntaxOp (OccurrenceOf negateName) neg_expr
+                                 (mkFunTy res_ty res_ty)
+       ; expr' <- tcMonoExpr expr res_ty
+       ; return (NegApp expr' neg_expr') }
 
 tcExpr (HsIPVar ip) res_ty
-  =    -- Implicit parameters must have a *tau-type* not a 
-       -- type scheme.  We enforce this by creating a fresh
-       -- type variable as its type.  (Because res_ty may not
-       -- be a tau-type.)
-    newTyFlexiVarTy argTypeKind                `thenM` \ ip_ty ->
-       -- argTypeKind: it can't be an unboxed tuple
-    newIPDict (IPOccOrigin ip) ip ip_ty `thenM` \ (ip', inst) ->
-    extendLIE inst                     `thenM_`
-    tcSubExp res_ty ip_ty              `thenM` \ co_fn ->
-    returnM (co_fn <$> HsIPVar ip')
-\end{code}
+  = do {       -- Implicit parameters must have a *tau-type* not a 
+               -- type scheme.  We enforce this by creating a fresh
+               -- type variable as its type.  (Because res_ty may not
+               -- be a tau-type.)
+         ip_ty <- newFlexiTyVarTy argTypeKind  -- argTypeKind: it can't be an unboxed tuple
+       ; co_fn <- tcSubExp ip_ty res_ty
+       ; (ip', inst) <- newIPDict (IPOccOrigin ip) ip ip_ty
+       ; extendLIE inst
+       ; return (HsCoerce co_fn (HsIPVar ip')) }
 
+tcExpr (HsApp e1 e2) res_ty 
+  = go e1 [e2]
+  where
+    go :: LHsExpr Name -> [LHsExpr Name] -> TcM (HsExpr TcId)
+    go (L _ (HsApp e1 e2)) args = go e1 (e2:args)
+    go lfun@(L loc fun) args
+       = do { (fun', args') <- addErrCtxt (callCtxt lfun args) $
+                               tcApp fun (length args) (tcArgs lfun args) res_ty
+            ; return (unLoc (foldl mkHsApp (L loc fun') args')) }
 
-%************************************************************************
-%*                                                                     *
-\subsection{Expressions type signatures}
-%*                                                                     *
-%************************************************************************
+tcExpr (HsLam match) res_ty
+  = do { (co_fn, match') <- tcMatchLambda match res_ty
+       ; return (HsCoerce co_fn (HsLam match')) }
 
-\begin{code}
-tcExpr in_expr@(ExprWithTySig expr poly_ty) res_ty
- = addErrCtxt (exprCtxt in_expr)                       $
-   tcHsSigType ExprSigCtxt poly_ty                     `thenM` \ sig_tc_ty ->
-   tcThingWithSig sig_tc_ty (tcCheckRho expr) res_ty   `thenM` \ (co_fn, expr') ->
-   returnM (co_fn <$> ExprWithTySigOut expr' poly_ty)
+tcExpr in_expr@(ExprWithTySig expr sig_ty) res_ty
+ = do  { sig_tc_ty <- tcHsSigType ExprSigCtxt sig_ty
+       ; expr' <- tcPolyExpr expr sig_tc_ty
+       ; co_fn <- tcSubExp sig_tc_ty res_ty
+       ; return (HsCoerce co_fn (ExprWithTySigOut expr' sig_ty)) }
 
 tcExpr (HsType ty) res_ty
   = failWithTc (text "Can't handle type argument:" <+> ppr ty)
@@ -190,83 +215,45 @@ tcExpr (HsType ty) res_ty
 
 %************************************************************************
 %*                                                                     *
-\subsection{Other expression forms}
+               Infix operators and sections
 %*                                                                     *
 %************************************************************************
 
 \begin{code}
-tcExpr (HsPar expr)    res_ty  = tcMonoExpr expr res_ty        `thenM` \ expr' -> 
-                                 returnM (HsPar expr')
-tcExpr (HsSCC lbl expr) res_ty = tcMonoExpr expr res_ty        `thenM` \ expr' ->
-                                 returnM (HsSCC lbl expr')
-tcExpr (HsCoreAnn lbl expr) res_ty = tcMonoExpr expr res_ty `thenM` \ expr' ->  -- hdaume: core annotation
-                                         returnM (HsCoreAnn lbl expr')
-
-tcExpr (HsLit lit) res_ty  = tcLit lit res_ty
+tcExpr in_expr@(OpApp arg1 lop@(L loc op) fix arg2) res_ty
+  = do { (op', [arg1', arg2']) <- tcApp op 2 (tcArgs lop [arg1,arg2]) res_ty
+       ; return (OpApp arg1' (L loc op') fix arg2') }
 
-tcExpr (HsOverLit lit) res_ty  
-  = zapExpectedType res_ty liftedTypeKind              `thenM` \ res_ty' ->
-       -- Overloaded literals must have liftedTypeKind, because
-       -- we're instantiating an overloaded function here,
-       -- whereas res_ty might be openTypeKind. This was a bug in 6.2.2
-    tcOverloadedLit (LiteralOrigin lit) lit res_ty'    `thenM` \ lit' ->
-    returnM (HsOverLit lit')
-
-tcExpr (NegApp expr neg_expr) res_ty
-  = do { res_ty' <- zapExpectedType res_ty liftedTypeKind
-       ; neg_expr' <- tcSyntaxOp (OccurrenceOf negateName) neg_expr
-                                 (mkFunTy res_ty' res_ty')
-       ; expr' <- tcCheckRho expr res_ty'
-       ; return (NegApp expr' neg_expr') }
-
-tcExpr (HsLam match) res_ty
-  = tcMatchLambda match res_ty                 `thenM` \ match' ->
-    returnM (HsLam match')
-
-tcExpr (HsApp e1 e2) res_ty 
-  = tcApp e1 [e2] res_ty
-\end{code}
-
-Note that the operators in sections are expected to be binary, and
-a type error will occur if they aren't.
-
-\begin{code}
 -- Left sections, equivalent to
 --     \ x -> e op x,
 -- or
 --     \ x -> op e x,
 -- or just
 --     op e
+--
+-- We treat it as similar to the latter, so we don't
+-- actually require the function to take two arguments
+-- at all.  For example, (x `not`) means (not x);
+-- you get postfix operators!  Not really Haskell 98
+-- I suppose, but it's less work and kind of useful.
 
-tcExpr in_expr@(SectionL arg1 op) res_ty
-  = tcInferRho op                              `thenM` \ (op', op_ty) ->
-    unifyInfixTy op in_expr op_ty              `thenM` \ ([arg1_ty, arg2_ty], op_res_ty) ->
-    tcArg op (arg1, arg1_ty, 1)                        `thenM` \ arg1' ->
-    addErrCtxt (exprCtxt in_expr)              $
-    tcSubExp res_ty (mkFunTy arg2_ty op_res_ty)        `thenM` \ co_fn ->
-    returnM (co_fn <$> SectionL arg1' op')
+tcExpr in_expr@(SectionL arg1 lop@(L loc op)) res_ty
+  = do         { (op', [arg1']) <- tcApp op 1 (tcArgs lop [arg1]) res_ty
+       ; return (SectionL arg1' (L loc op')) }
 
--- Right sections, equivalent to \ x -> x op expr, or
+-- Right sections, equivalent to \ x -> x `op` expr, or
 --     \ x -> op x expr
-
-tcExpr in_expr@(SectionR op arg2) res_ty
-  = tcInferRho op                              `thenM` \ (op', op_ty) ->
-    unifyInfixTy op in_expr op_ty              `thenM` \ ([arg1_ty, arg2_ty], op_res_ty) ->
-    tcArg op (arg2, arg2_ty, 2)                        `thenM` \ arg2' ->
-    addErrCtxt (exprCtxt in_expr)              $
-    tcSubExp res_ty (mkFunTy arg1_ty op_res_ty)        `thenM` \ co_fn ->
-    returnM (co_fn <$> SectionR op' arg2')
-
--- equivalent to (op e1) e2:
-
-tcExpr in_expr@(OpApp arg1 op fix arg2) res_ty
-  = tcInferRho op                              `thenM` \ (op', op_ty) ->
-    unifyInfixTy op in_expr op_ty              `thenM` \ ([arg1_ty, arg2_ty], op_res_ty) ->
-    tcArg op (arg1, arg1_ty, 1)                        `thenM` \ arg1' ->
-    tcArg op (arg2, arg2_ty, 2)                        `thenM` \ arg2' ->
-    addErrCtxt (exprCtxt in_expr)              $
-    tcSubExp res_ty op_res_ty                  `thenM` \ co_fn ->
-    returnM (co_fn <$> OpApp arg1' op' fix arg2')
+tcExpr in_expr@(SectionR lop@(L loc op) arg2) res_ty
+  = do { (co_fn, (op', arg2')) <- subFunTys doc 1 res_ty $ \ [arg1_ty'] res_ty' ->
+                                  tcApp op 2 (tc_args arg1_ty') res_ty'
+       ; return (HsCoerce co_fn (SectionR (L loc op') arg2')) }
+  where
+    doc = ptext SLIT("The section") <+> quotes (ppr in_expr)
+               <+> ptext SLIT("takes one argument")
+    tc_args arg1_ty' [arg1_ty, arg2_ty] 
+       = do { boxyUnify arg1_ty' arg1_ty
+            ; tcArg lop (arg2, arg2_ty, 2) }
 \end{code}
 
 \begin{code}
@@ -275,65 +262,63 @@ tcExpr (HsLet binds expr) res_ty
                             tcMonoExpr expr res_ty   
        ; return (HsLet binds' expr') }
 
-tcExpr in_expr@(HsCase scrut matches) exp_ty
-  =    -- We used to typecheck the case alternatives first.
-       -- The case patterns tend to give good type info to use
-       -- when typechecking the scrutinee.  For example
-       --      case (map f) of
-       --        (x:xs) -> ...
-       -- will report that map is applied to too few arguments
-       --
-       -- But now, in the GADT world, we need to typecheck the scrutinee
-       -- first, to get type info that may be refined in the case alternatives
-    addErrCtxt (caseScrutCtxt scrut)
-              (tcInferRho scrut)       `thenM`    \ (scrut', scrut_ty) ->
-
-    addErrCtxt (caseCtxt in_expr)                      $
-    tcMatchesCase match_ctxt scrut_ty matches exp_ty   `thenM` \ matches' ->
-    returnM (HsCase scrut' matches') 
+tcExpr (HsCase scrut matches) exp_ty
+  = do {  -- We used to typecheck the case alternatives first.
+          -- The case patterns tend to give good type info to use
+          -- when typechecking the scrutinee.  For example
+          --   case (map f) of
+          --     (x:xs) -> ...
+          -- will report that map is applied to too few arguments
+          --
+          -- But now, in the GADT world, we need to typecheck the scrutinee
+          -- first, to get type info that may be refined in the case alternatives
+         (scrut', scrut_ty) <- addErrCtxt (caseScrutCtxt scrut)
+                                          (tcInferRho scrut)
+
+       ; traceTc (text "HsCase" <+> ppr scrut_ty)
+       ; matches' <- tcMatchesCase match_ctxt scrut_ty matches exp_ty
+       ; return (HsCase scrut' matches') }
  where
     match_ctxt = MC { mc_what = CaseAlt,
-                     mc_body = tcMonoExpr }
+                     mc_body = tcPolyExpr }
 
 tcExpr (HsIf pred b1 b2) res_ty
-  = addErrCtxt (predCtxt pred)
-       (tcCheckRho pred boolTy)        `thenM`    \ pred' ->
-
-    zapExpectedType res_ty openTypeKind        `thenM`    \ res_ty' ->
-       -- C.f. the call to zapToType in TcMatches.tcMatches
-
-    tcCheckRho b1 res_ty'              `thenM`    \ b1' ->
-    tcCheckRho b2 res_ty'              `thenM`    \ b2' ->
-    returnM (HsIf pred' b1' b2')
+  = do { pred' <- addErrCtxt (predCtxt pred) $
+                  tcMonoExpr pred boolTy
+       ; b1' <- tcMonoExpr b1 res_ty
+       ; b2' <- tcMonoExpr b2 res_ty
+       ; return (HsIf pred' b1' b2') }
 
 tcExpr (HsDo do_or_lc stmts body _) res_ty
   = tcDoStmts do_or_lc stmts body res_ty
 
 tcExpr in_expr@(ExplicitList _ exprs) res_ty   -- Non-empty list
-  = zapToListTy res_ty                `thenM` \ elt_ty ->  
-    mappM (tc_elt elt_ty) exprs              `thenM` \ exprs' ->
-    returnM (ExplicitList elt_ty exprs')
+  = do         { elt_ty <- boxySplitListTy res_ty
+       ; exprs' <- mappM (tc_elt elt_ty) exprs
+       ; return (ExplicitList elt_ty exprs') }
   where
-    tc_elt elt_ty expr
-      = addErrCtxt (listCtxt expr) $
-       tcCheckRho expr elt_ty
+    tc_elt elt_ty expr = tcPolyExpr expr elt_ty
 
 tcExpr in_expr@(ExplicitPArr _ exprs) res_ty   -- maybe empty
-  = do { [elt_ty] <- zapToTyConApp parrTyCon res_ty
-       ; exprs' <- mappM (tc_elt elt_ty) exprs 
+  = do { [elt_ty] <- boxySplitTyConApp parrTyCon res_ty
+       ; exprs' <- mappM (tc_elt elt_ty) exprs 
+       ; ifM (null exprs) (zapToMonotype elt_ty)
+               -- If there are no expressions in the comprehension
+               -- we must still fill in the box
+               -- (Not needed for [] and () becuase they happen
+               --  to parse as data constructors.)
        ; return (ExplicitPArr elt_ty exprs') }
   where
-    tc_elt elt_ty expr
-      = addErrCtxt (parrCtxt expr) (tcCheckRho expr elt_ty)
+    tc_elt elt_ty expr = tcPolyExpr expr elt_ty
 
 tcExpr (ExplicitTuple exprs boxity) res_ty
-  = do { arg_tys <- zapToTyConApp (tupleTyCon boxity (length exprs)) res_ty
-       ; exprs' <-  tcCheckRhos exprs arg_tys
+  = do { arg_tys <- boxySplitTyConApp (tupleTyCon boxity (length exprs)) res_ty
+       ; exprs' <-  tcPolyExprs exprs arg_tys
        ; return (ExplicitTuple exprs' boxity) }
 
 tcExpr (HsProc pat cmd) res_ty
-  = tcProc pat cmd res_ty                      `thenM` \ (pat', cmd') ->
-    returnM (HsProc pat' cmd')
+  = do { (pat', cmd') <- tcProc pat cmd res_ty
+       ; return (HsProc pat' cmd') }
 
 tcExpr e@(HsArrApp _ _ _ _ _) _
   = failWithTc (vcat [ptext SLIT("The arrow command"), nest 2 (ppr e), 
@@ -352,23 +337,21 @@ tcExpr e@(HsArrForm _ _ _) _
 
 \begin{code}
 tcExpr expr@(RecordCon (L loc con_name) _ rbinds) res_ty
-  = addErrCtxt (recordConCtxt expr) $
-    do { (con_expr, _, con_tau) <- setSrcSpan loc $ 
-                                   tcId (OccurrenceOf con_name) con_name
-       ; data_con <- tcLookupDataCon con_name
+  = do { data_con <- tcLookupDataCon con_name
 
-       ; let (arg_tys, record_ty) = tcSplitFunTys con_tau
-             flds_w_tys = zipEqual "tcExpr RecordCon" (dataConFieldLabels data_con) arg_tys
-
-       -- Make the result type line up
-       ; zapExpectedTo res_ty record_ty
-
-       -- Typecheck the record bindings
-       ; rbinds' <- tcRecordBinds data_con flds_w_tys rbinds
-    
        -- Check for missing fields
        ; checkMissingFields data_con rbinds
 
+       ; let arity = dataConSourceArity data_con
+             check_fields arg_tys 
+                 = do  { rbinds' <- tcRecordBinds data_con arg_tys rbinds
+                       ; mapM unBox arg_tys 
+                       ; return rbinds' }
+               -- The unBox ensures that all the boxes in arg_tys are indeed
+               -- filled, which is the invariant expected by tcIdApp
+
+       ; (con_expr, rbinds') <- tcIdApp con_name arity check_fields res_ty
+
        ; returnM (RecordCon (L loc (dataConWrapId data_con)) con_expr rbinds') }
 
 -- The main complication with RecordUpd is that we need to explicitly
@@ -405,9 +388,7 @@ tcExpr expr@(RecordCon (L loc con_name) _ rbinds) res_ty
 
 
 tcExpr expr@(RecordUpd record_expr rbinds _ _) res_ty
-  = addErrCtxt (recordUpdCtxt  expr)           $
-
-       -- STEP 0
+  =    -- STEP 0
        -- Check that the field names are really field names
     ASSERT( notNull rbinds )
     let 
@@ -458,15 +439,16 @@ tcExpr expr@(RecordUpd record_expr rbinds _ _) res_ty
                -- it contains *all* the fields that are being updated
        con1            = head relevant_cons    -- A representative constructor
        con1_tyvars     = dataConTyVars con1
-       con1_fld_tys    = dataConFieldLabels con1 `zip` dataConOrigArgTys con1
-       common_tyvars   = tyVarsOfTypes [ty | (fld,ty) <- con1_fld_tys
-                                           , not (fld `elem` upd_field_lbls) ]
+       con1_flds       = dataConFieldLabels con1
+       con1_arg_tys    = dataConOrigArgTys con1
+       common_tyvars   = exactTyVarsOfTypes [ty | (fld,ty) <- con1_flds `zip` con1_arg_tys
+                                                , not (fld `elem` upd_field_lbls) ]
 
        is_common_tv tv = tv `elemVarSet` common_tyvars
 
        mk_inst_ty tv result_inst_ty 
          | is_common_tv tv = returnM result_inst_ty            -- Same as result type
-         | otherwise       = newTyFlexiVarTy (tyVarKind tv)    -- Fresh type, of correct kind
+         | otherwise       = newFlexiTyVarTy (tyVarKind tv)    -- Fresh type, of correct kind
     in
     tcInstTyVars con1_tyvars                           `thenM` \ (_, result_inst_tys, inst_env) ->
     zipWithM mk_inst_ty con1_tyvars result_inst_tys    `thenM` \ inst_tys ->
@@ -477,10 +459,10 @@ tcExpr expr@(RecordUpd record_expr rbinds _ _) res_ty
        --  doesn't match the constructor.)
     let
        result_record_ty = mkTyConApp tycon result_inst_tys
-       inst_fld_tys     = [(fld, substTy inst_env ty) | (fld, ty) <- con1_fld_tys]
+       con1_arg_tys'    = map (substTy inst_env) con1_arg_tys
     in
-    zapExpectedTo res_ty result_record_ty      `thenM_`
-    tcRecordBinds con1 inst_fld_tys rbinds     `thenM` \ rbinds' ->
+    tcSubExp result_record_ty res_ty           `thenM` \ co_fn ->
+    tcRecordBinds con1 con1_arg_tys' rbinds    `thenM` \ rbinds' ->
 
        -- STEP 5
        -- Typecheck the expression to be updated
@@ -490,7 +472,7 @@ tcExpr expr@(RecordUpd record_expr rbinds _ _) res_ty
        -- This is one place where the isVanilla check is important
        -- So that inst_tys matches the tycon
     in
-    tcCheckRho record_expr record_ty           `thenM` \ record_expr' ->
+    tcMonoExpr record_expr record_ty           `thenM` \ record_expr' ->
 
        -- STEP 6
        -- Figure out the LIE we need.  We have to generate some 
@@ -507,7 +489,7 @@ tcExpr expr@(RecordUpd record_expr rbinds _ _) res_ty
     extendLIEs dicts                   `thenM_`
 
        -- Phew!
-    returnM (RecordUpd record_expr' rbinds' record_ty result_record_ty) 
+    returnM (HsCoerce co_fn (RecordUpd record_expr' rbinds' record_ty result_record_ty))
 \end{code}
 
 
@@ -521,66 +503,54 @@ tcExpr expr@(RecordUpd record_expr rbinds _ _) res_ty
 
 \begin{code}
 tcExpr (ArithSeq _ seq@(From expr)) res_ty
-  = zapToListTy res_ty                                 `thenM` \ elt_ty ->  
-    tcCheckRho expr elt_ty                     `thenM` \ expr' ->
-
-    newMethodFromName (ArithSeqOrigin seq) 
-                     elt_ty enumFromName       `thenM` \ enum_from ->
-
-    returnM (ArithSeq (HsVar enum_from) (From expr'))
+  = do { elt_ty <- boxySplitListTy res_ty
+       ; expr' <- tcPolyExpr expr elt_ty
+       ; enum_from <- newMethodFromName (ArithSeqOrigin seq) 
+                             elt_ty enumFromName
+       ; return (ArithSeq (HsVar enum_from) (From expr')) }
 
 tcExpr in_expr@(ArithSeq _ seq@(FromThen expr1 expr2)) res_ty
-  = addErrCtxt (arithSeqCtxt in_expr) $ 
-    zapToListTy  res_ty                                `thenM`    \ elt_ty ->  
-    tcCheckRho expr1 elt_ty                            `thenM`    \ expr1' ->
-    tcCheckRho expr2 elt_ty                            `thenM`    \ expr2' ->
-    newMethodFromName (ArithSeqOrigin seq) 
-                     elt_ty enumFromThenName           `thenM` \ enum_from_then ->
-
-    returnM (ArithSeq (HsVar enum_from_then) (FromThen expr1' expr2'))
+  = do { elt_ty <- boxySplitListTy res_ty
+       ; expr1' <- tcPolyExpr expr1 elt_ty
+       ; expr2' <- tcPolyExpr expr2 elt_ty
+       ; enum_from_then <- newMethodFromName (ArithSeqOrigin seq) 
+                             elt_ty enumFromThenName
+       ; return (ArithSeq (HsVar enum_from_then) (FromThen expr1' expr2')) }
 
 
 tcExpr in_expr@(ArithSeq _ seq@(FromTo expr1 expr2)) res_ty
-  = addErrCtxt (arithSeqCtxt in_expr) $
-    zapToListTy  res_ty                                `thenM`    \ elt_ty ->  
-    tcCheckRho expr1 elt_ty                            `thenM`    \ expr1' ->
-    tcCheckRho expr2 elt_ty                            `thenM`    \ expr2' ->
-    newMethodFromName (ArithSeqOrigin seq) 
-                     elt_ty enumFromToName             `thenM` \ enum_from_to ->
-
-    returnM (ArithSeq (HsVar enum_from_to) (FromTo expr1' expr2'))
+  = do { elt_ty <- boxySplitListTy res_ty
+       ; expr1' <- tcPolyExpr expr1 elt_ty
+       ; expr2' <- tcPolyExpr expr2 elt_ty
+       ; enum_from_to <- newMethodFromName (ArithSeqOrigin seq) 
+                             elt_ty enumFromToName
+       ; return (ArithSeq (HsVar enum_from_to) (FromTo expr1' expr2')) }
 
 tcExpr in_expr@(ArithSeq _ seq@(FromThenTo expr1 expr2 expr3)) res_ty
-  = addErrCtxt  (arithSeqCtxt in_expr) $
-    zapToListTy  res_ty                                `thenM`    \ elt_ty ->  
-    tcCheckRho expr1 elt_ty                            `thenM`    \ expr1' ->
-    tcCheckRho expr2 elt_ty                            `thenM`    \ expr2' ->
-    tcCheckRho expr3 elt_ty                            `thenM`    \ expr3' ->
-    newMethodFromName (ArithSeqOrigin seq) 
-                     elt_ty enumFromThenToName         `thenM` \ eft ->
-
-    returnM (ArithSeq (HsVar eft) (FromThenTo expr1' expr2' expr3'))
+  = do { elt_ty <- boxySplitListTy res_ty
+       ; expr1' <- tcPolyExpr expr1 elt_ty
+       ; expr2' <- tcPolyExpr expr2 elt_ty
+       ; expr3' <- tcPolyExpr expr3 elt_ty
+       ; eft <- newMethodFromName (ArithSeqOrigin seq) 
+                     elt_ty enumFromThenToName
+       ; return (ArithSeq (HsVar eft) (FromThenTo expr1' expr2' expr3')) }
 
 tcExpr in_expr@(PArrSeq _ seq@(FromTo expr1 expr2)) res_ty
-  = addErrCtxt (parrSeqCtxt in_expr) $
-    zapToTyConApp parrTyCon res_ty                             `thenM`    \ [elt_ty] ->  
-    tcCheckRho expr1 elt_ty                            `thenM`    \ expr1' ->
-    tcCheckRho expr2 elt_ty                            `thenM`    \ expr2' ->
-    newMethodFromName (PArrSeqOrigin seq) 
-                     elt_ty enumFromToPName            `thenM` \ enum_from_to ->
-
-    returnM (PArrSeq (HsVar enum_from_to) (FromTo expr1' expr2'))
+  = do { [elt_ty] <- boxySplitTyConApp parrTyCon res_ty
+       ; expr1' <- tcPolyExpr expr1 elt_ty
+       ; expr2' <- tcPolyExpr expr2 elt_ty
+       ; enum_from_to <- newMethodFromName (PArrSeqOrigin seq) 
+                                     elt_ty enumFromToPName
+       ; return (PArrSeq (HsVar enum_from_to) (FromTo expr1' expr2')) }
 
 tcExpr in_expr@(PArrSeq _ seq@(FromThenTo expr1 expr2 expr3)) res_ty
-  = addErrCtxt  (parrSeqCtxt in_expr) $
-    zapToTyConApp parrTyCon res_ty                             `thenM`    \ [elt_ty] ->  
-    tcCheckRho expr1 elt_ty                            `thenM`    \ expr1' ->
-    tcCheckRho expr2 elt_ty                            `thenM`    \ expr2' ->
-    tcCheckRho expr3 elt_ty                            `thenM`    \ expr3' ->
-    newMethodFromName (PArrSeqOrigin seq)
-                     elt_ty enumFromThenToPName        `thenM` \ eft ->
-
-    returnM (PArrSeq (HsVar eft) (FromThenTo expr1' expr2' expr3'))
+  = do { [elt_ty] <- boxySplitTyConApp parrTyCon res_ty
+       ; expr1' <- tcPolyExpr expr1 elt_ty
+       ; expr2' <- tcPolyExpr expr2 elt_ty
+       ; expr3' <- tcPolyExpr expr3 elt_ty
+       ; eft <- newMethodFromName (PArrSeqOrigin seq)
+                     elt_ty enumFromThenToPName
+       ; return (PArrSeq (HsVar eft) (FromThenTo expr1' expr2' expr3')) }
 
 tcExpr (PArrSeq _ _) _ 
   = panic "TcExpr.tcMonoExpr: Infinite parallel array!"
@@ -618,50 +588,161 @@ tcExpr other _ = pprPanic "tcMonoExpr" (ppr other)
 
 %************************************************************************
 %*                                                                     *
-\subsection{@tcApp@ typchecks an application}
+               Applications
 %*                                                                     *
 %************************************************************************
 
 \begin{code}
+---------------------------
+tcApp :: HsExpr Name                           -- Function
+      -> Arity                                 -- Number of args reqd
+      -> ([BoxySigmaType] -> TcM arg_results)  -- Argument type-checker
+      -> BoxyRhoType                           -- Result type
+      -> TcM (HsExpr TcId, arg_results)                
+
+-- (tcFun fun n_args arg_checker res_ty)
+-- The argument type checker, arg_checker, will be passed exactly n_args types
+
+tcApp (HsVar fun_name) n_args arg_checker res_ty
+  = tcIdApp fun_name n_args arg_checker res_ty
+
+tcApp fun n_args arg_checker res_ty    -- The vanilla case (rula APP)
+  = do { arg_boxes <- newBoxyTyVars n_args
+       ; fun'      <- tcExpr fun (mkFunTys (mkTyVarTys arg_boxes) res_ty)
+       ; arg_tys'  <- mapM readFilledBox arg_boxes
+       ; args'     <- arg_checker arg_tys'
+       ; return (fun', args') }
+
+---------------------------
+tcIdApp :: Name                                        -- Function
+        -> Arity                               -- Number of args reqd
+        -> ([BoxySigmaType] -> TcM arg_results)        -- Argument type-checker
+               -- The arg-checker guarantees to fill all boxes in the arg types
+        -> BoxyRhoType                         -- Result type
+        -> TcM (HsExpr TcId, arg_results)              
+
+-- Call        (f e1 ... en) :: res_ty
+-- Type                f :: forall a b c. theta => fa_1 -> ... -> fa_k -> fres
+--                     (where k <= n; fres has the rest)
+-- NB: if k < n then the function doesn't have enough args, and
+--     presumably fres is a type variable that we are going to 
+--     instantiate with a function type
+--
+-- Then                fres <= bx_(k+1) -> ... -> bx_n -> res_ty
+
+tcIdApp fun_name n_args arg_checker res_ty
+  = do { fun_id <- lookupFun (OccurrenceOf fun_name) fun_name
+
+       -- Split up the function type
+       ; let (tv_theta_prs, rho) = tcMultiSplitSigmaTy (idType fun_id)
+             (fun_arg_tys, fun_res_ty) = tcSplitFunTysN rho n_args
+
+             qtvs = concatMap fst tv_theta_prs         -- Quantified tyvars
+             arg_qtvs = exactTyVarsOfTypes fun_arg_tys
+             res_qtvs = exactTyVarsOfType fun_res_ty
+               -- NB: exactTyVarsOfType.  See Note [Silly type synonyms in smart-app]
+             tau_qtvs = arg_qtvs `unionVarSet` res_qtvs
+             k              = length fun_arg_tys       -- k <= n_args
+             n_missing_args = n_args - k               -- Always >= 0
+
+       -- Match the result type of the function with the
+       -- result type of the context, to get an inital substitution
+       ; extra_arg_boxes <- newBoxyTyVars n_missing_args
+       ; let extra_arg_tys' = mkTyVarTys extra_arg_boxes
+             res_ty'        = mkFunTys extra_arg_tys' res_ty
+             subst          = boxySubMatchType arg_qtvs fun_res_ty res_ty'
+                               -- Only bind arg_qtvs, since only they will be
+                               -- *definitely* be filled in by arg_checker
+                               -- E.g.  error :: forall a. String -> a
+                               --       (error "foo") :: bx5
+                               --  Don't make subst [a |-> bx5]
+                               --  because then the result subsumption becomes
+                               --              bx5 ~ bx5
+                               --  and the unifer doesn't expect the 
+                               --  same box on both sides
+             inst_qtv tv | Just boxy_ty <- lookupTyVar subst tv = return boxy_ty
+                         | tv `elemVarSet` tau_qtvs = do { tv' <- tcInstBoxyTyVar tv
+                                                         ; return (mkTyVarTy tv') }
+                         | otherwise                = do { tv' <- tcInstTyVar tv
+                                                         ; return (mkTyVarTy tv') }
+                       -- The 'otherwise' case handles type variables that are
+                       -- mentioned only in the constraints, not in argument or 
+                       -- result types.  We'll make them tau-types
+
+       ; qtys' <- mapM inst_qtv qtvs
+       ; let arg_subst    = zipOpenTvSubst qtvs qtys'
+             fun_arg_tys' = substTys arg_subst fun_arg_tys
+
+       -- Typecheck the arguments!
+       -- Doing so will fill arg_qtvs and extra_arg_tys'
+       ; args' <- arg_checker (fun_arg_tys' ++ extra_arg_tys')
+
+       ; let strip qtv qty' | qtv `elemVarSet` arg_qtvs = stripBoxyType qty'
+                            | otherwise                 = return qty'
+       ; qtys'' <- zipWithM strip qtvs qtys'
+       ; extra_arg_tys'' <- mapM readFilledBox extra_arg_boxes
+
+       -- Result subsumption
+       ; let res_subst = zipOpenTvSubst qtvs qtys''
+             fun_res_ty'' = substTy res_subst fun_res_ty
+             res_ty'' = mkFunTys extra_arg_tys'' res_ty
+       ; co_fn <- addErrCtxtM (checkFunResCtxt fun_name res_ty fun_res_ty'') $
+                  tcSubExp fun_res_ty'' res_ty''
+                           
+       -- And pack up the results
+       -- By applying the coercion just to the *function* we can make
+       -- tcFun work nicely for OpApp and Sections too
+       ; fun' <- instFun fun_id qtvs qtys'' tv_theta_prs
+       ; co_fn' <- wrapFunResCoercion fun_arg_tys' co_fn
+       ; return (HsCoerce co_fn' fun', args') }
+\end{code}
 
-tcApp :: LHsExpr Name -> [LHsExpr Name]        -- Function and args
-      -> Expected TcRhoType                    -- Expected result type of application
-      -> TcM (HsExpr TcId)                     -- Translated fun and args
-
-tcApp (L _ (HsApp e1 e2)) args res_ty 
-  = tcApp e1 (e2:args) res_ty          -- Accumulate the arguments
-
-tcApp fun args res_ty
-  = do { let n_args = length args
-       ; (fun', fun_tvs, fun_tau) <- tcFun fun         -- Type-check the function
-
-       -- Extract its argument types
-       ; (expected_arg_tys, actual_res_ty)
-             <- do { traceTc (text "tcApp" <+> (ppr fun $$ ppr fun_tau))
-                   ; let msg = sep [ptext SLIT("The function") <+> quotes (ppr fun),
-                                    ptext SLIT("is applied to") 
-                                    <+> speakN n_args <+> ptext SLIT("arguments")]
-                   ; unifyFunTys msg n_args fun_tau }
-
-       ; case res_ty of
-           Check _ -> do       -- Connect to result type first
-                               -- See Note [Push result type in]
-               { co_fn    <- tcResult fun args res_ty actual_res_ty
-               ; the_app' <- tcArgs fun fun' args expected_arg_tys
-               ; traceTc (text "tcApp: check" <+> vcat [ppr fun <+> ppr args,
-                                                        ppr the_app', ppr actual_res_ty])
-               ; returnM (co_fn <$> the_app') }
-
-           Infer _ -> do       -- Type check args first, then
-                               -- refine result type, then do tcResult
-               { the_app'       <- tcArgs fun fun' args expected_arg_tys
-               ; subst          <- refineTyVars fun_tvs
-               ; let actual_res_ty' = substTy subst actual_res_ty
-               ; co_fn          <- tcResult fun args res_ty actual_res_ty'
-               ; traceTc (text "tcApp: infer" <+> vcat [ppr fun <+> ppr args, ppr the_app',
-                                                        ppr actual_res_ty, ppr actual_res_ty'])
-               ; returnM (co_fn <$> the_app') }
-       }
+Note [Silly type synonyms in smart-app]
+~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+When we call sripBoxyType, all of the boxes should be filled
+in.  But we need to be careful about type synonyms:
+       type T a = Int
+       f :: T a -> Int
+       ...(f x)...
+In the call (f x) we'll typecheck x, expecting it to have type
+(T box).  Usually that would fill in the box, but in this case not;
+because 'a' is discarded by the silly type synonym T.  So we must
+use exactTyVarsOfType to figure out which type variables are free 
+in the argument type.
+
+\begin{code}
+-- tcId is a specialisation of tcIdApp when there are no arguments
+-- tcId f ty = do { (res, _) <- tcIdApp f [] (\[] -> return ()) ty
+--               ; return res }
+
+tcId :: InstOrigin
+     -> Name                                   -- Function
+     -> BoxyRhoType                            -- Result type
+     -> TcM (HsExpr TcId)
+tcId orig fun_name res_ty
+  = do { traceTc (text "tcId" <+> ppr fun_name <+> ppr res_ty)
+       ; fun_id <- lookupFun orig fun_name
+
+       -- Split up the function type
+       ; let (tv_theta_prs, fun_tau) = tcMultiSplitSigmaTy (idType fun_id)
+             qtvs     = concatMap fst tv_theta_prs     -- Quantified tyvars
+             tau_qtvs = exactTyVarsOfType fun_tau      -- Mentiond in the tau part
+             inst_qtv tv | tv `elemVarSet` tau_qtvs = do { tv' <- tcInstBoxyTyVar tv
+                                                         ; return (mkTyVarTy tv') }
+                         | otherwise                = do { tv' <- tcInstTyVar tv
+                                                         ; return (mkTyVarTy tv') }
+
+       -- Do the subsumption check wrt the result type
+       ; qtv_tys <- mapM inst_qtv qtvs
+       ; let res_subst   = zipTopTvSubst qtvs qtv_tys
+             fun_tau' = substTy res_subst fun_tau
+
+       ; co_fn <- addErrCtxtM (checkFunResCtxt fun_name res_ty fun_tau') $
+                  tcSubExp fun_tau' res_ty
+
+       -- And pack up the results
+       ; fun' <- instFun fun_id qtvs qtv_tys tv_theta_prs 
+       ; return (HsCoerce co_fn fun') }
 
 --     Note [Push result type in]
 --
@@ -686,48 +767,139 @@ tcApp fun args res_ty
 -- the signature is propagated into MkQ's argument. With the check
 -- in the other order, the extra signature in f2 is reqd.]
 
-----------------
-tcFun :: LHsExpr Name -> TcM (LHsExpr TcId, [TcTyVar], TcRhoType)
--- Instantiate the function, returning the type variables used
--- If the function isn't simple, infer its type, and return no 
--- type variables
-tcFun (L loc (HsVar f)) = setSrcSpan loc $ do
-                         { (fun', tvs, fun_tau) <- tcId (OccurrenceOf f) f
-                         ; return (L loc fun', tvs, fun_tau) }
-tcFun fun = do { (fun', fun_tau) <- tcInfer (tcMonoExpr fun)
-              ; return (fun', [], fun_tau) }
+---------------------------
+tcSyntaxOp :: InstOrigin -> HsExpr Name -> TcType -> TcM (HsExpr TcId)
+-- Typecheck a syntax operator, checking that it has the specified type
+-- The operator is always a variable at this stage (i.e. renamer output)
+tcSyntaxOp orig (HsVar op) ty = tcId orig op ty
+tcSyntaxOp orig other     ty = pprPanic "tcSyntaxOp" (ppr other)
 
-----------------
+---------------------------
+instFun :: TcId
+       -> [TyVar] -> [TcType]  -- Quantified type variables and 
+                               -- their instantiating types
+       -> [([TyVar], ThetaType)]       -- Stuff to instantiate
+       -> TcM (HsExpr TcId)    
+instFun fun_id qtvs qtv_tys []
+  = return (HsVar fun_id)      -- Common short cut
+
+instFun fun_id qtvs qtv_tys tv_theta_prs
+  = do         { let subst = zipOpenTvSubst qtvs qtv_tys
+             ty_theta_prs' = map subst_pr tv_theta_prs
+             subst_pr (tvs, theta) = (map (substTyVar subst) tvs, 
+                                      substTheta subst theta)
+
+               -- The ty_theta_prs' is always non-empty
+             ((tys1',theta1') : further_prs') = ty_theta_prs'
+               
+               -- First, chuck in the constraints from 
+               -- the "stupid theta" of a data constructor (sigh)
+       ; case isDataConId_maybe fun_id of
+               Just con -> tcInstStupidTheta con tys1'
+               Nothing  -> return ()
+
+       ; if want_method_inst theta1'
+         then do { meth_id <- newMethodWithGivenTy orig fun_id tys1'
+                       -- See Note [Multiple instantiation]
+                 ; go (HsVar meth_id) further_prs' }
+         else go (HsVar fun_id) ty_theta_prs'
+       }
+  where
+    orig = OccurrenceOf (idName fun_id)
+
+    go fun [] = return fun
+
+    go fun ((tys, theta) : prs)
+       = do { dicts <- newDicts orig theta
+            ; extendLIEs dicts
+            ; let the_app = unLoc $ mkHsDictApp (mkHsTyApp (noLoc fun) tys)
+                                                (map instToId dicts)
+            ; go the_app prs }
+
+       --      Hack Alert (want_method_inst)!
+       -- See Note [No method sharing]
+       -- If   f :: (%x :: T) => Int -> Int
+       -- Then if we have two separate calls, (f 3, f 4), we cannot
+       -- make a method constraint that then gets shared, thus:
+       --      let m = f %x in (m 3, m 4)
+       -- because that loses the linearity of the constraint.
+       -- The simplest thing to do is never to construct a method constraint
+       -- in the first place that has a linear implicit parameter in it.
+    want_method_inst theta =  not (null theta)                 -- Overloaded
+                          && not (any isLinearPred theta)      -- Not linear
+                          && not opt_NoMethodSharing
+               -- See Note [No method sharing] below
+\end{code}
+
+Note [Multiple instantiation]
+~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+We are careful never to make a MethodInst that has, as its meth_id, another MethodInst.
+For example, consider
+       f :: forall a. Eq a => forall b. Ord b => a -> b
+At a call to f, at say [Int, Bool], it's tempting to translate the call to 
+
+       f_m1
+  where
+       f_m1 :: forall b. Ord b => Int -> b
+       f_m1 = f Int dEqInt
+
+       f_m2 :: Int -> Bool
+       f_m2 = f_m1 Bool dOrdBool
+
+But notice that f_m2 has f_m1 as its meth_id.  Now the danger is that if we do
+a tcSimplCheck with a Given f_mx :: f Int dEqInt, we may make a binding
+       f_m1 = f_mx
+But it's entirely possible that f_m2 will continue to float out, because it
+mentions no type variables.  Result, f_m1 isn't in scope.
+
+Here's a concrete example that does this (test tc200):
+
+    class C a where
+      f :: Eq b => b -> a -> Int
+      baz :: Eq a => Int -> a -> Int
+
+    instance C Int where
+      baz = f
+
+Current solution: only do the "method sharing" thing for the first type/dict
+application, not for the iterated ones.  A horribly subtle point.
+
+Note [No method sharing]
+~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+The -fno-method-sharing flag controls what happens so far as the LIE
+is concerned.  The default case is that for an overloaded function we 
+generate a "method" Id, and add the Method Inst to the LIE.  So you get
+something like
+       f :: Num a => a -> a
+       f = /\a (d:Num a) -> let m = (+) a d in \ (x:a) -> m x x
+If you specify -fno-method-sharing, the dictionary application 
+isn't shared, so we get
+       f :: Num a => a -> a
+       f = /\a (d:Num a) (x:a) -> (+) a d x x
+This gets a bit less sharing, but
+       a) it's better for RULEs involving overloaded functions
+       b) perhaps fewer separated lambdas
+
+\begin{code}
 tcArgs :: LHsExpr Name                         -- The function (for error messages)
-       -> LHsExpr TcId                         -- The function (to build into result)
        -> [LHsExpr Name] -> [TcSigmaType]      -- Actual arguments and expected arg types
-       -> TcM (HsExpr TcId)                    -- Resulting application
+       -> TcM [LHsExpr TcId]                   -- Resulting args
 
-tcArgs fun fun' args expected_arg_tys
-  = do         { args' <- mappM (tcArg fun) (zip3 args expected_arg_tys [1..])
-       ; return (unLoc (foldl mkHsApp fun' args')) }
+tcArgs fun args expected_arg_tys
+  = mapM (tcArg fun) (zip3 args expected_arg_tys [1..])
 
 tcArg :: LHsExpr Name                          -- The function (for error messages)
-       -> (LHsExpr Name, TcSigmaType, Int)     -- Actual argument and expected arg type
+       -> (LHsExpr Name, BoxySigmaType, Int)   -- Actual argument and expected arg type
        -> TcM (LHsExpr TcId)                   -- Resulting argument
-tcArg fun (arg, ty, arg_no) = addErrCtxt (funAppCtxt fun arg arg_no)
-                                        (tcCheckSigma arg ty)
+tcArg fun (arg, ty, arg_no) = addErrCtxt (funAppCtxt fun arg arg_no) $
+                             tcPolyExprNC arg ty
 
-----------------
-tcResult fun args res_ty actual_res_ty
-  = addErrCtxtM (checkArgsCtxt fun args res_ty actual_res_ty)
-               (tcSubExp res_ty actual_res_ty)
 
 ----------------
 -- If an error happens we try to figure out whether the
 -- function has been given too many or too few arguments,
 -- and say so.
--- The ~(Check...) is because in the Infer case the tcSubExp 
--- definitely won't fail, so we can be certain we're in the Check branch
-checkArgsCtxt fun args (Infer _) actual_res_ty tidy_env
-  = return (tidy_env, ptext SLIT("Urk infer"))
-
-checkArgsCtxt fun args (Check expected_res_ty) actual_res_ty tidy_env
+checkFunResCtxt fun expected_res_ty actual_res_ty tidy_env
   = zonkTcType expected_res_ty   `thenM` \ exp_ty' ->
     zonkTcType actual_res_ty     `thenM` \ act_ty' ->
     let
@@ -739,25 +911,11 @@ checkArgsCtxt fun args (Check expected_res_ty) actual_res_ty tidy_env
       len_act_args     = length act_args
       len_exp_args     = length exp_args
 
-      message | len_exp_args < len_act_args = wrongArgsCtxt "too few" fun args
-              | len_exp_args > len_act_args = wrongArgsCtxt "too many" fun args
-             | otherwise                   = appCtxt fun args
+      message | len_exp_args < len_act_args = wrongArgsCtxt "too few"  fun
+              | len_exp_args > len_act_args = wrongArgsCtxt "too many" fun
+             | otherwise                   = empty
     in
     returnM (env2, message)
-
-----------------
-unifyInfixTy :: LHsExpr Name -> HsExpr Name -> TcType
-            -> TcM ([TcType], TcType)
--- This wrapper just prepares the error message for unifyFunTys
-unifyInfixTy op expr op_ty
-  = unifyFunTys msg 2 op_ty
-  where
-    msg = sep [herald <+> quotes (ppr expr),
-              ptext SLIT("requires") <+> quotes (ppr op)
-                <+> ptext SLIT("to take two arguments")]
-    herald = case expr of
-               OpApp _ _ _ _ -> ptext SLIT("The infix expression")
-               other         -> ptext SLIT("The operator section")
 \end{code}
 
 
@@ -767,147 +925,82 @@ unifyInfixTy op expr op_ty
 %*                                                                     *
 %************************************************************************
 
-tcId instantiates an occurrence of an Id.
-The instantiate_it loop runs round instantiating the Id.
-It has to be a loop because we are now prepared to entertain
-types like
-       f:: forall a. Eq a => forall b. Baz b => tau
-We want to instantiate this to
-       f2::tau         {f2 = f1 b (Baz b), f1 = f a (Eq a)}
+\begin{code}
+lookupFun :: InstOrigin -> Name -> TcM TcId
+lookupFun orig id_name
+  = do         { thing <- tcLookup id_name
+       ; case thing of
+           AGlobal (ADataCon con) -> return (dataConWrapId con)
+
+           AGlobal (AnId id) 
+               | isNaughtyRecordSelector id -> failWithTc (naughtyRecordSel id)
+               | otherwise                  -> return id
+               -- A global cannot possibly be ill-staged
+               -- nor does it need the 'lifting' treatment
 
-The -fno-method-sharing flag controls what happens so far as the LIE
-is concerned.  The default case is that for an overloaded function we 
-generate a "method" Id, and add the Method Inst to the LIE.  So you get
-something like
-       f :: Num a => a -> a
-       f = /\a (d:Num a) -> let m = (+) a d in \ (x:a) -> m x x
-If you specify -fno-method-sharing, the dictionary application 
-isn't shared, so we get
-       f :: Num a => a -> a
-       f = /\a (d:Num a) (x:a) -> (+) a d x x
-This gets a bit less sharing, but
-       a) it's better for RULEs involving overloaded functions
-       b) perhaps fewer separated lambdas
+#ifndef GHCI
+           ATcId id th_level _ -> return id                    -- Non-TH case
+#else
+           ATcId id th_level _ -> do { use_stage <- getStage   -- TH case
+                                     ; thLocalId orig id_name id th_level use_stage }
+#endif
 
-\begin{code}
-tcId :: InstOrigin -> Name -> TcM (HsExpr TcId, [TcTyVar], TcRhoType)
-       -- Return the type variables at which the function
-       -- is instantiated, as well as the translated variable and its type
-
-tcId orig id_name      -- Look up the Id and instantiate its type
-  = tcLookup id_name   `thenM` \ thing ->
-    case thing of {
-       AGlobal (ADataCon con)  -- Similar, but instantiate the stupid theta too
-         -> do { (expr, tvs, tau) <- instantiate (dataConWrapId con)
-               ; tcInstStupidTheta con (mkTyVarTys tvs)
-               -- Remember to chuck in the constraints from the "silly context"
-               ; return (expr, tvs, tau) }
-
-    ;  AGlobal (AnId id) | isNaughtyRecordSelector id 
-                         -> failWithTc (naughtyRecordSel id)
-    ;  AGlobal (AnId id) -> instantiate id
-               -- A global cannot possibly be ill-staged
-               -- nor does it need the 'lifting' treatment
-
-    ;  ATcId id th_level -> tc_local_id id th_level
-
-    ;  other -> failWithTc (ppr other <+> ptext SLIT("used where a value identifer was expected"))
+           other -> failWithTc (ppr other <+> ptext SLIT("used where a value identifer was expected"))
     }
-  where
 
-#ifndef GHCI
-    tc_local_id id th_bind_lvl                 -- Non-TH case
-       = instantiate id
-
-#else /* GHCI and TH is on */
-    tc_local_id id th_bind_lvl                 -- TH case
-       =       -- Check for cross-stage lifting
-         getStage                              `thenM` \ use_stage -> 
-         case use_stage of
-             Brack use_lvl ps_var lie_var
-               | use_lvl > th_bind_lvl 
-               -> if isExternalName id_name then       
-                       -- Top-level identifiers in this module,
-                       -- (which have External Names)
-                       -- are just like the imported case:
-                       -- no need for the 'lifting' treatment
-                       -- E.g.  this is fine:
-                       --   f x = x
-                       --   g y = [| f 3 |]
-                       -- But we do need to put f into the keep-alive
-                       -- set, because after desugaring the code will
-                       -- only mention f's *name*, not f itself.
-                       keepAliveTc id_name     `thenM_` 
-                       instantiate id
-
-                  else -- Nested identifiers, such as 'x' in
-                       -- E.g. \x -> [| h x |]
-                       -- We must behave as if the reference to x was
-                       --      h $(lift x)     
-                       -- We use 'x' itself as the splice proxy, used by 
-                       -- the desugarer to stitch it all back together.
-                       -- If 'x' occurs many times we may get many identical
-                       -- bindings of the same splice proxy, but that doesn't
-                       -- matter, although it's a mite untidy.
-                  let
-                      id_ty = idType id
-                  in
-                  checkTc (isTauTy id_ty)      (polySpliceErr id)      `thenM_` 
-                      -- If x is polymorphic, its occurrence sites might
-                      -- have different instantiations, so we can't use plain
-                      -- 'x' as the splice proxy name.  I don't know how to 
-                      -- solve this, and it's probably unimportant, so I'm
-                      -- just going to flag an error for now
+#ifdef GHCI  /* GHCI and TH is on */
+--------------------------------------
+-- thLocalId : Check for cross-stage lifting
+thLocalId orig id_name id th_bind_lvl (Brack use_lvl ps_var lie_var)
+  | use_lvl > th_bind_lvl
+  = thBrackId orig id_name id ps_var lie_var
+thLocalId orig id_name id th_bind_lvl use_stage
+  = do { checkWellStaged (quotes (ppr id)) th_bind_lvl use_stage
+       ; return id }
+
+--------------------------------------
+thBrackId orig id_name id ps_var lie_var
+  | isExternalName id_name
+  =    -- Top-level identifiers in this module,
+       -- (which have External Names)
+       -- are just like the imported case:
+       -- no need for the 'lifting' treatment
+       -- E.g.  this is fine:
+       --   f x = x
+       --   g y = [| f 3 |]
+       -- But we do need to put f into the keep-alive
+       -- set, because after desugaring the code will
+       -- only mention f's *name*, not f itself.
+    do { keepAliveTc id_name; return id }
+
+  | otherwise
+  =    -- Nested identifiers, such as 'x' in
+       -- E.g. \x -> [| h x |]
+       -- We must behave as if the reference to x was
+       --      h $(lift x)     
+       -- We use 'x' itself as the splice proxy, used by 
+       -- the desugarer to stitch it all back together.
+       -- If 'x' occurs many times we may get many identical
+       -- bindings of the same splice proxy, but that doesn't
+       -- matter, although it's a mite untidy.
+    do         { let id_ty = idType id
+       ; checkTc (isTauTy id_ty) (polySpliceErr id)
+              -- If x is polymorphic, its occurrence sites might
+              -- have different instantiations, so we can't use plain
+              -- 'x' as the splice proxy name.  I don't know how to 
+              -- solve this, and it's probably unimportant, so I'm
+              -- just going to flag an error for now
    
-                  setLIEVar lie_var    (
-                  newMethodFromName orig id_ty DsMeta.liftName `thenM` \ lift ->
-                          -- Put the 'lift' constraint into the right LIE
+       ; setLIEVar lie_var     $ do
+       { lift <- newMethodFromName orig id_ty DsMeta.liftName
+                  -- Put the 'lift' constraint into the right LIE
           
                   -- Update the pending splices
-                  readMutVar ps_var                    `thenM` \ ps ->
-                  writeMutVar ps_var ((id_name, nlHsApp (nlHsVar lift) (nlHsVar id)) : ps)     `thenM_`
-          
-                  returnM (HsVar id, [], id_ty))
+       ; ps <- readMutVar ps_var
+       ; writeMutVar ps_var ((id_name, nlHsApp (nlHsVar lift) (nlHsVar id)) : ps)
 
-             other -> 
-               checkWellStaged (quotes (ppr id)) th_bind_lvl use_stage `thenM_`
-               instantiate id
+       ; return id } }
 #endif /* GHCI */
-
-    instantiate :: TcId -> TcM (HsExpr TcId, [TcTyVar], TcRhoType)
-    instantiate fun_id 
-       | not (want_method_inst fun_ty)
-       = loop (HsVar fun_id) [] fun_ty
-       | otherwise     -- Make a MethodInst
-       = tcInstType fun_ty             `thenM` \ (tyvars, theta, tau) ->
-         newMethodWithGivenTy orig fun_id 
-               (mkTyVarTys tyvars) theta tau   `thenM` \ meth_id ->
-         loop (HsVar meth_id) tyvars tau
-       where
-         fun_ty = idType fun_id
-
-       -- See Note [Multiple instantiation]
-    loop fun tvs fun_ty 
-       | isSigmaTy fun_ty
-       = tcInstCall orig fun_ty        `thenM` \ (inst_fn, new_tvs, tau) ->
-         loop (inst_fn <$> fun) (tvs ++ new_tvs) tau
-
-       | otherwise
-       = returnM (fun, tvs, fun_ty)
-
-       --      Hack Alert (want_method_inst)!
-       -- If   f :: (%x :: T) => Int -> Int
-       -- Then if we have two separate calls, (f 3, f 4), we cannot
-       -- make a method constraint that then gets shared, thus:
-       --      let m = f %x in (m 3, m 4)
-       -- because that loses the linearity of the constraint.
-       -- The simplest thing to do is never to construct a method constraint
-       -- in the first place that has a linear implicit parameter in it.
-    want_method_inst fun_ty 
-       | opt_NoMethodSharing = False   
-       | otherwise           = case tcSplitSigmaTy fun_ty of
-                                 (_,[],_)    -> False  -- Not overloaded
-                                 (_,theta,_) -> not (any isLinearPred theta)
 \end{code}
 
 Note [Multiple instantiation]
@@ -970,18 +1063,19 @@ This extends OK when the field types are universally quantified.
 \begin{code}
 tcRecordBinds
        :: DataCon
-       -> [(FieldLabel,TcType)]        -- Expected type for each field
+       -> [TcType]     -- Expected type for each field
        -> HsRecordBinds Name
        -> TcM (HsRecordBinds TcId)
 
-tcRecordBinds data_con flds_w_tys rbinds
+tcRecordBinds data_con arg_tys rbinds
   = do { mb_binds <- mappM do_bind rbinds
        ; return (catMaybes mb_binds) }
   where
+    flds_w_tys = zipEqual "tcRecordBinds" (dataConFieldLabels data_con) arg_tys
     do_bind (L loc field_lbl, rhs)
       | Just field_ty <- assocMaybe flds_w_tys field_lbl
       = addErrCtxt (fieldCtxt field_lbl)       $
-       do { rhs'   <- tcCheckSigma rhs field_ty
+       do { rhs'   <- tcPolyExprNC rhs field_ty
           ; sel_id <- tcLookupId field_lbl
           ; ASSERT( isRecordSelector sel_id )
             return (Just (L loc sel_id, rhs')) }
@@ -1031,55 +1125,12 @@ checkMissingFields data_con rbinds
 
 %************************************************************************
 %*                                                                     *
-\subsection{@tcCheckRhos@ typechecks a {\em list} of expressions}
-%*                                                                     *
-%************************************************************************
-
-\begin{code}
-tcCheckRhos :: [LHsExpr Name] -> [TcType] -> TcM [LHsExpr TcId]
-
-tcCheckRhos [] [] = returnM []
-tcCheckRhos (expr:exprs) (ty:tys)
- = tcCheckRho  expr  ty                `thenM` \ expr' ->
-   tcCheckRhos exprs tys       `thenM` \ exprs' ->
-   returnM (expr':exprs')
-tcCheckRhos exprs tys = pprPanic "tcCheckRhos" (ppr exprs $$ ppr tys)
-\end{code}
-
-
-%************************************************************************
-%*                                                                     *
-\subsection{Literals}
-%*                                                                     *
-%************************************************************************
-
-Overloaded literals.
-
-\begin{code}
-tcLit :: HsLit -> Expected TcRhoType -> TcM (HsExpr TcId)
-tcLit lit res_ty 
-  = zapExpectedTo res_ty (hsLitType lit)               `thenM_`
-    returnM (HsLit lit)
-\end{code}
-
-
-%************************************************************************
-%*                                                                     *
 \subsection{Errors and contexts}
 %*                                                                     *
 %************************************************************************
 
 Boring and alphabetical:
 \begin{code}
-arithSeqCtxt expr
-  = hang (ptext SLIT("In an arithmetic sequence:")) 4 (ppr expr)
-
-parrSeqCtxt expr
-  = hang (ptext SLIT("In a parallel array sequence:")) 4 (ppr expr)
-
-caseCtxt expr
-  = hang (ptext SLIT("In the case expression:")) 4 (ppr expr)
-
 caseScrutCtxt expr
   = hang (ptext SLIT("In the scrutinee of a case expression:")) 4 (ppr expr)
 
@@ -1094,20 +1145,9 @@ funAppCtxt fun arg arg_no
                    quotes (ppr fun) <> text ", namely"])
         4 (quotes (ppr arg))
 
-listCtxt expr
-  = hang (ptext SLIT("In the list element:")) 4 (ppr expr)
-
-parrCtxt expr
-  = hang (ptext SLIT("In the parallel array element:")) 4 (ppr expr)
-
 predCtxt expr
   = hang (ptext SLIT("In the predicate expression:")) 4 (ppr expr)
 
-appCtxt fun args
-  = ptext SLIT("In the application") <+> quotes (ppr the_app)
-  where
-    the_app = foldl mkHsApp fun args   -- Used in error messages
-
 nonVanillaUpd tycon
   = vcat [ptext SLIT("Record update for the non-Haskell-98 data type") <+> quotes (ppr tycon)
                <+> ptext SLIT("is not (yet) supported"),
@@ -1116,9 +1156,6 @@ badFieldsUpd rbinds
   = hang (ptext SLIT("No constructor has all these fields:"))
         4 (pprQuotedList (recBindFields rbinds))
 
-recordUpdCtxt expr = ptext SLIT("In the record update:") <+> ppr expr
-recordConCtxt expr = ptext SLIT("In the record construction:") <+> ppr expr
-
 naughtyRecordSel sel_id
   = ptext SLIT("Cannot use record selector") <+> quotes (ppr sel_id) <+> 
     ptext SLIT("as a function due to escaped type variables") $$ 
@@ -1143,13 +1180,13 @@ missingFields con fields
   = ptext SLIT("Fields of") <+> quotes (ppr con) <+> ptext SLIT("not initialised:") 
        <+> pprWithCommas ppr fields
 
-wrongArgsCtxt too_many_or_few fun args
-  = hang (ptext SLIT("Probable cause:") <+> quotes (ppr fun)
-                   <+> ptext SLIT("is applied to") <+> text too_many_or_few 
-                   <+> ptext SLIT("arguments in the call"))
-        4 (parens (ppr the_app))
-  where
-    the_app = foldl mkHsApp fun args   -- Used in error messages
+callCtxt fun args
+  = ptext SLIT("In the call") <+> parens (ppr (foldl mkHsApp fun args))
+
+wrongArgsCtxt too_many_or_few fun
+  = ptext SLIT("Probable cause:") <+> quotes (ppr fun)
+       <+> ptext SLIT("is applied to") <+> text too_many_or_few 
+       <+> ptext SLIT("arguments")
 
 #ifdef GHCI
 polySpliceErr :: Id -> SDoc