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[ghc-hetmet.git] / ghc / compiler / typecheck / TcMatches.lhs
index 2819211..07a1094 100644 (file)
@@ -5,53 +5,46 @@
 
 \begin{code}
 module TcMatches ( tcMatchesFun, tcGRHSsPat, tcMatchesCase, tcMatchLambda,
-                  matchCtxt,
-                  tcDoStmts, tcStmtsAndThen, tcStmts, tcThingWithSig,
-                  tcMatchPats,
-                  TcStmtCtxt(..), TcMatchCtxt(..)
+                  matchCtxt, TcMatchCtxt(..), 
+                  tcStmts, tcDoStmts, 
+                  tcDoStmt, tcMDoStmt, tcGuardStmt
        ) where
 
 #include "HsVersions.h"
 
-import {-# SOURCE #-}  TcExpr( tcCheckRho, tcInferRho, tcMonoExpr )
+import {-# SOURCE #-}  TcExpr( tcSyntaxOp, tcInferRho, tcMonoExpr, tcPolyExpr )
 
 import HsSyn           ( HsExpr(..), LHsExpr, MatchGroup(..),
                          Match(..), LMatch, GRHSs(..), GRHS(..), 
                          Stmt(..), LStmt, HsMatchContext(..), HsStmtContext(..),
-                         ReboundNames, LPat, HsBindGroup(..),
-                         pprMatch, isDoExpr,
-                         pprMatchContext, pprStmtContext, pprStmtResultContext,
-                         collectPatsBinders, glueBindsOnGRHSs
-                       )
-import TcHsSyn         ( ExprCoFn, isIdCoercion, (<$>), (<.>) )
+                         pprMatch, isIrrefutableHsPat, mkHsCoerce,
+                         pprMatchContext, pprStmtContext, 
+                         noSyntaxExpr, matchGroupArity, pprMatches,
+                         ExprCoFn )
 
 import TcRnMonad
-import TcHsType                ( tcHsPatSigType, UserTypeCtxt(..) )
-import Inst            ( tcSyntaxName, tcInstCall )
+import TcHsType                ( tcPatSig, UserTypeCtxt(..) )
+import Inst            ( newMethodFromName )
 import TcEnv           ( TcId, tcLookupLocalIds, tcLookupId, tcExtendIdEnv, 
-                         tcExtendTyVarEnv )
-import TcPat           ( PatCtxt(..), tcPats )
-import TcMType         ( newTyFlexiVarTy, newTyFlexiVarTys, zonkTcType ) 
-import TcType          ( TcType, TcTyVar, TcSigmaType, TcRhoType, mkFunTys,
-                         tyVarsOfTypes, tidyOpenTypes, isSigmaTy, mkTyConApp,
-                         liftedTypeKind, openTypeKind, mkArrowKind, mkAppTy )
-import TcBinds         ( tcBindsAndThen )
-import TcUnify         ( Expected(..), zapExpectedType, readExpectedType,
-                         unifyTauTy, subFunTys, unifyListTy, unifyTyConApp,
-                         checkSigTyVarsWrt, zapExpectedBranches, tcSubExp, tcGen,
-                         unifyAppTy )
+                         tcExtendTyVarEnv2 )
+import TcPat           ( PatCtxt(..), tcPats, tcPat )
+import TcMType         ( newFlexiTyVarTy, newFlexiTyVarTys ) 
+import TcType          ( TcType, TcRhoType, 
+                         BoxySigmaType, BoxyRhoType, 
+                         mkFunTys, mkFunTy, mkAppTy, mkTyConApp,
+                         liftedTypeKind )
+import TcBinds         ( tcLocalBinds )
+import TcUnify         ( boxySplitAppTy, boxySplitTyConApp, boxySplitListTy,
+                         subFunTys, tcSubExp, withBox )
 import TcSimplify      ( bindInstsOfLocalFuns )
 import Name            ( Name )
-import TysWiredIn      ( boolTy, parrTyCon, listTyCon )
+import TysWiredIn      ( stringTy, boolTy, parrTyCon, listTyCon, mkListTy, mkPArrTy )
+import PrelNames       ( bindMName, returnMName, mfixName, thenMName, failMName )
 import Id              ( idType, mkLocalId )
-import CoreFVs         ( idFreeTyVars )
-import VarSet
-import BasicTypes      ( RecFlag(..) )
-import Util            ( isSingleton, notNull )
+import TyCon           ( TyCon )
 import Outputable
-import SrcLoc          ( Located(..), noLoc )
-
-import List            ( nub )
+import SrcLoc          ( Located(..), getLoc )
+import ErrUtils                ( Message )
 \end{code}
 
 %************************************************************************
@@ -68,8 +61,8 @@ same number of arguments before using @tcMatches@ to do the work.
 \begin{code}
 tcMatchesFun :: Name
             -> MatchGroup Name
-            -> Expected TcRhoType      -- Expected type of function
-            -> TcM (MatchGroup TcId)   -- Returns type of body
+            -> BoxyRhoType             -- Expected type of function
+            -> TcM (ExprCoFn, MatchGroup TcId) -- Returns type of body
 
 tcMatchesFun fun_name matches exp_ty
   = do {  -- Check that they all have the same no of arguments
@@ -78,7 +71,7 @@ tcMatchesFun fun_name matches exp_ty
           -- sensible location.        Note: we have to do this odd
           -- ann-grabbing, because we don't always have annotations in
           -- hand when we call tcMatchesFun...
-         checkTc (sameNoOfArgs matches) (varyingArgsErr fun_name matches)
+         checkArgs fun_name matches
 
        -- ToDo: Don't use "expected" stuff if there ain't a type signature
        -- because inconsistency between branches
@@ -87,13 +80,14 @@ tcMatchesFun fun_name matches exp_ty
                -- This is one of two places places we call subFunTys
                -- The point is that if expected_y is a "hole", we want 
                -- to make pat_tys and rhs_ty as "holes" too.
-       ; exp_ty' <- zapExpectedBranches matches exp_ty
-       ; subFunTys matches exp_ty'     $ \ pat_tys rhs_ty -> 
+       ; subFunTys doc n_pats exp_ty     $ \ pat_tys rhs_ty -> 
          tcMatches match_ctxt pat_tys rhs_ty matches
        }
   where
-    match_ctxt = MC { mc_what = FunRhs fun_name,
-                     mc_body = tcMonoExpr }
+    doc = ptext SLIT("The equation(s) for") <+> quotes (ppr fun_name)
+         <+> ptext SLIT("have") <+> speakNOf n_pats (ptext SLIT("argument"))
+    n_pats = matchGroupArity matches
+    match_ctxt = MC { mc_what = FunRhs fun_name, mc_body = tcPolyExpr }
 \end{code}
 
 @tcMatchesCase@ doesn't do the argument-count check because the
@@ -103,32 +97,34 @@ parser guarantees that each equation has exactly one argument.
 tcMatchesCase :: TcMatchCtxt           -- Case context
              -> TcRhoType              -- Type of scrutinee
              -> MatchGroup Name        -- The case alternatives
-             -> Expected TcRhoType     -- Type of whole case expressions
+             -> BoxyRhoType            -- Type of whole case expressions
              -> TcM (MatchGroup TcId)  -- Translated alternatives
 
-tcMatchesCase ctxt scrut_ty matches exp_ty
-  = do { exp_ty' <- zapExpectedBranches matches exp_ty
-       ; tcMatches ctxt [Check scrut_ty] exp_ty' matches }
+tcMatchesCase ctxt scrut_ty matches res_ty
+  = tcMatches ctxt [scrut_ty] res_ty matches
 
-tcMatchLambda :: MatchGroup Name -> Expected TcRhoType -> TcM (MatchGroup TcId)
-tcMatchLambda match exp_ty     -- One branch so no unifyBranches needed
-  = subFunTys match exp_ty     $ \ pat_tys rhs_ty ->
+tcMatchLambda :: MatchGroup Name -> BoxyRhoType -> TcM (ExprCoFn, MatchGroup TcId)
+tcMatchLambda match res_ty 
+  = subFunTys doc n_pats res_ty        $ \ pat_tys rhs_ty ->
     tcMatches match_ctxt pat_tys rhs_ty match
   where
+    n_pats = matchGroupArity match
+    doc = sep [ ptext SLIT("The lambda expression")
+                <+> quotes (pprSetDepth 1 $ pprMatches LambdaExpr match),
+                       -- The pprSetDepth makes the abstraction print briefly
+               ptext SLIT("has") <+> speakNOf n_pats (ptext SLIT("argument"))]
     match_ctxt = MC { mc_what = LambdaExpr,
-                     mc_body = tcMonoExpr }
+                     mc_body = tcPolyExpr }
 \end{code}
 
 @tcGRHSsPat@ typechecks @[GRHSs]@ that occur in a @PatMonoBind@.
 
 \begin{code}
-tcGRHSsPat :: GRHSs Name
-          -> Expected TcRhoType
-          -> TcM (GRHSs TcId)
-tcGRHSsPat grhss exp_ty = tcGRHSs match_ctxt grhss exp_ty
+tcGRHSsPat :: GRHSs Name -> BoxyRhoType -> TcM (GRHSs TcId)
+tcGRHSsPat grhss res_ty = tcGRHSs match_ctxt grhss res_ty
   where
     match_ctxt = MC { mc_what = PatBindRhs,
-                     mc_body = tcMonoExpr }
+                     mc_body = tcPolyExpr }
 \end{code}
 
 
@@ -140,172 +136,69 @@ tcGRHSsPat grhss exp_ty = tcGRHSs match_ctxt grhss exp_ty
 
 \begin{code}
 tcMatches :: TcMatchCtxt
-         -> [Expected TcRhoType]       -- Expected pattern types
-         -> Expected TcRhoType         -- Expected result-type of the Match.
+         -> [BoxySigmaType]            -- Expected pattern types
+         -> BoxyRhoType                -- Expected result-type of the Match.
          -> MatchGroup Name
          -> TcM (MatchGroup TcId)
 
 data TcMatchCtxt       -- c.f. TcStmtCtxt, also in this module
   = MC { mc_what :: HsMatchContext Name,       -- What kind of thing this is
         mc_body :: LHsExpr Name                -- Type checker for a body of an alternative
-                -> Expected TcRhoType 
+                -> BoxyRhoType 
                 -> TcM (LHsExpr TcId) }        
 
 tcMatches ctxt pat_tys rhs_ty (MatchGroup matches _)
   = do { matches' <- mapM (tcMatch ctxt pat_tys rhs_ty) matches
-       ; pat_tys' <- mapM readExpectedType pat_tys
-       ; rhs_ty'  <- readExpectedType rhs_ty
-       ; return (MatchGroup matches' (mkFunTys pat_tys' rhs_ty')) }
+       ; return (MatchGroup matches' (mkFunTys pat_tys rhs_ty)) }
 
 -------------
 tcMatch :: TcMatchCtxt
-       -> [Expected TcRhoType]         -- Expected pattern types
-       -> Expected TcRhoType           -- Expected result-type of the Match.
+       -> [BoxySigmaType]      -- Expected pattern types
+       -> BoxyRhoType          -- Expected result-type of the Match.
        -> LMatch Name
        -> TcM (LMatch TcId)
 
 tcMatch ctxt pat_tys rhs_ty match 
   = wrapLocM (tc_match ctxt pat_tys rhs_ty) match
+  where
+    tc_match ctxt pat_tys rhs_ty match@(Match pats maybe_rhs_sig grhss)
+      = addErrCtxt (matchCtxt (mc_what ctxt) match)    $       
+        do { (pats', grhss') <- tcPats LamPat pats pat_tys rhs_ty $
+                               tc_grhss ctxt maybe_rhs_sig grhss
+          ; returnM (Match pats' Nothing grhss') }
 
-tc_match ctxt pat_tys rhs_ty match@(Match pats maybe_rhs_sig grhss)
-  = addErrCtxt (matchCtxt (mc_what ctxt) match)        $       
-    do { (pats', grhss') <- tcMatchPats pats pat_tys rhs_ty $
-                            tc_grhss ctxt maybe_rhs_sig grhss rhs_ty
-       ; returnM (Match pats' Nothing grhss') }
+    tc_grhss ctxt Nothing grhss rhs_ty 
+      = tcGRHSs ctxt grhss rhs_ty      -- No result signature
 
+    tc_grhss ctxt (Just res_sig) grhss rhs_ty 
+      = do { (inner_ty, sig_tvs) <- tcPatSig ResSigCtxt res_sig rhs_ty
+          ; tcExtendTyVarEnv2 sig_tvs $
+            tcGRHSs ctxt grhss inner_ty }
 
 -------------
-tc_grhss ctxt Nothing grhss rhs_ty 
-  = tcGRHSs ctxt grhss rhs_ty  -- No result signature
-
-tc_grhss ctxt (Just res_sig) grhss rhs_ty 
-  = do { (sig_tvs, sig_ty) <- tcHsPatSigType ResSigCtxt res_sig
-       ; traceTc (text "tc_grhss" <+> ppr sig_tvs)
-       ; (co_fn, grhss') <- tcExtendTyVarEnv sig_tvs $
-                            tcThingWithSig sig_ty (tcGRHSs ctxt grhss . Check) rhs_ty
-
-               -- Push the coercion down to the right hand sides,
-               -- because there is no convenient place to hang it otherwise.
-       ; if isIdCoercion co_fn then
-               return grhss'
-         else
-               return (lift_grhss co_fn grhss') }
+tcGRHSs :: TcMatchCtxt -> GRHSs Name -> BoxyRhoType -> TcM (GRHSs TcId)
 
--------------
-lift_grhss co_fn (GRHSs grhss binds)
-  = GRHSs (map (fmap lift_grhs) grhss) binds
-  where
-    lift_grhs (GRHS stmts) = GRHS (map lift_stmt stmts)
-             
-    lift_stmt (L loc (ResultStmt e)) = L loc (ResultStmt (fmap (co_fn <$>) e))
-    lift_stmt stmt                  = stmt
+-- Notice that we pass in the full res_ty, so that we get
+-- good inference from simple things like
+--     f = \(x::forall a.a->a) -> <stuff>
+-- We used to force it to be a monotype when there was more than one guard
+-- but we don't need to do that any more
 
--------------
-tcGRHSs :: TcMatchCtxt -> GRHSs Name
-       -> Expected TcRhoType
-       -> TcM (GRHSs TcId)
-
-  -- Special case when there is just one equation with a degenerate 
-  -- guard; then we pass in the full Expected type, so that we get
-  -- good inference from simple things like
-  --   f = \(x::forall a.a->a) -> <stuff>
-  -- This is a consequence of the fact that tcStmts takes a TcType,
-  -- not a Expected TcType, a decision we could revisit if necessary
-tcGRHSs ctxt (GRHSs [L loc1 (GRHS [L loc2 (ResultStmt rhs)])] binds) exp_ty
-  = tcBindsAndThen glueBindsOnGRHSs binds      $
-    mc_body ctxt rhs exp_ty                    `thenM` \ rhs' ->
-    returnM (GRHSs [L loc1 (GRHS [L loc2 (ResultStmt rhs')])] [])
-
-tcGRHSs ctxt (GRHSs grhss binds) exp_ty
-  = tcBindsAndThen glueBindsOnGRHSs binds      $
-    zapExpectedType exp_ty openTypeKind                `thenM` \ exp_ty' ->
-       -- Even if there is only one guard, we zap the RHS type to
-       -- a monotype.  Reason: it makes tcStmts much easier,
-       -- and even a one-armed guard has a notional second arm
-    let
-      stmt_ctxt = SC { sc_what = PatGuard (mc_what ctxt), 
-                      sc_rhs  = tcInferRho, 
-                      sc_body = sc_body,
-                      sc_ty   = exp_ty' }
-      sc_body body = mc_body ctxt body (Check exp_ty')
-
-      tc_grhs (GRHS guarded)
-       = tcStmts stmt_ctxt  guarded    `thenM` \ guarded' ->
-         returnM (GRHS guarded')
-    in
-    mappM (wrapLocM tc_grhs) grhss     `thenM` \ grhss' ->
-    returnM (GRHSs grhss' [])
-\end{code}
+tcGRHSs ctxt (GRHSs grhss binds) res_ty
+  = do { (binds', grhss') <- tcLocalBinds binds $
+                             mappM (wrapLocM (tcGRHS ctxt res_ty)) grhss
 
+       ; returnM (GRHSs grhss' binds') }
 
-\begin{code}
-tcThingWithSig :: TcSigmaType          -- Type signature
-              -> (TcRhoType -> TcM r)  -- How to type check the thing inside
-              -> Expected TcRhoType    -- Overall expected result type
-              -> TcM (ExprCoFn, r)
--- Used for expressions with a type signature, and for result type signatures
-
-tcThingWithSig sig_ty thing_inside res_ty
-  | not (isSigmaTy sig_ty)
-  = thing_inside sig_ty                `thenM` \ result ->
-    tcSubExp res_ty sig_ty     `thenM` \ co_fn ->
-    returnM (co_fn, result)
-
-  | otherwise  -- The signature has some outer foralls
-  =    -- Must instantiate the outer for-alls of sig_tc_ty
-       -- else we risk instantiating a ? res_ty to a forall-type
-       -- which breaks the invariant that tcMonoExpr only returns phi-types
-    tcGen sig_ty emptyVarSet thing_inside      `thenM` \ (gen_fn, result) ->
-    tcInstCall InstSigOrigin sig_ty            `thenM` \ (inst_fn, _, inst_sig_ty) ->
-    tcSubExp res_ty inst_sig_ty                        `thenM` \ co_fn ->
-    returnM (co_fn <.> inst_fn <.> gen_fn,  result)
-       -- Note that we generalise, then instantiate. Ah well.
-\end{code}
-
-
-%************************************************************************
-%*                                                                     *
-\subsection{tcMatchPats}
-%*                                                                     *
-%************************************************************************
+-------------
+tcGRHS :: TcMatchCtxt -> BoxyRhoType -> GRHS Name -> TcM (GRHS TcId)
 
-\begin{code}     
-tcMatchPats :: [LPat Name] 
-           -> [Expected TcSigmaType]   -- Pattern types
-           -> Expected TcRhoType       -- Result type;
-                                       -- used only to check existential escape
-           -> TcM a
-           -> TcM ([LPat TcId], a)
--- Typecheck the patterns, extend the environment to bind the variables,
--- do the thing inside, use any existentially-bound dictionaries to 
--- discharge parts of the returning LIE, and deal with pattern type
--- signatures
-
-tcMatchPats pats tys body_ty thing_inside
-  = do { (pats', ex_tvs, res) <- tcPats LamPat pats tys thing_inside 
-       ; tcCheckExistentialPat pats' ex_tvs tys body_ty
-       ; returnM (pats', res) }
+tcGRHS ctxt res_ty (GRHS guards rhs)
+  = do  { (guards', rhs') <- tcStmts stmt_ctxt tcGuardStmt guards res_ty $
+                            mc_body ctxt rhs
+       ; return (GRHS guards' rhs') }
   where
-
-tcCheckExistentialPat :: [LPat TcId]           -- Patterns (just for error message)
-                     -> [TcTyVar]              -- Existentially quantified tyvars bound by pattern
-                     -> [Expected TcSigmaType] -- Types of the patterns
-                     -> Expected TcRhoType     -- Type of the body of the match
-                                               -- Tyvars in either of these must not escape
-                     -> TcM ()
-       -- NB: we *must* pass "pats_tys" not just "body_ty" to tcCheckExistentialPat
-       -- For example, we must reject this program:
-       --      data C = forall a. C (a -> Int) 
-       --      f (C g) x = g x
-       -- Here, result_ty will be simply Int, but expected_ty is (C -> a -> Int).
-
-tcCheckExistentialPat pats [] pat_tys body_ty
-  = return ()  -- Short cut for case when there are no existentials
-
-tcCheckExistentialPat pats ex_tvs pat_tys body_ty
-  = do { tys <- mapM readExpectedType (body_ty : pat_tys)
-       ; addErrCtxtM (sigPatCtxt (collectPatsBinders pats) ex_tvs tys) $
-         checkSigTyVarsWrt (tyVarsOfTypes tys) ex_tvs }
+    stmt_ctxt  = PatGuard (mc_what ctxt)
 \end{code}
 
 
@@ -317,53 +210,48 @@ tcCheckExistentialPat pats ex_tvs pat_tys body_ty
 
 \begin{code}
 tcDoStmts :: HsStmtContext Name 
-         -> [LStmt Name] -> ReboundNames Name
-         -> TcRhoType          -- To keep it simple, we don't have an "expected" type here
-         -> TcM ([LStmt TcId], ReboundNames TcId)
-tcDoStmts PArrComp stmts method_names res_ty
-  = do         { [elt_ty] <- unifyTyConApp parrTyCon res_ty
-       ; stmts' <- tcComprehension PArrComp parrTyCon elt_ty stmts
-       ; return (stmts', [{- unused -}]) }
-
-tcDoStmts ListComp stmts method_names res_ty
-  = unifyListTy res_ty                         `       thenM` \ elt_ty ->
-    tcComprehension ListComp listTyCon elt_ty stmts    `thenM` \ stmts' ->
-    returnM (stmts', [{- unused -}])
-
-tcDoStmts do_or_mdo stmts method_names res_ty
-  = newTyFlexiVarTy (mkArrowKind liftedTypeKind liftedTypeKind)        `thenM` \ m_ty ->
-    newTyFlexiVarTy liftedTypeKind                             `thenM` \ elt_ty ->
-    unifyTauTy res_ty (mkAppTy m_ty elt_ty)                    `thenM_`
-    let
-       ctxt = SC { sc_what = do_or_mdo,
-                   sc_rhs  = \ rhs -> do { (rhs', rhs_ty) <- tcInferRho rhs
-                                         ; rhs_elt_ty <- unifyAppTy m_ty rhs_ty
-                                         ; return (rhs', rhs_elt_ty) },
-                   sc_body = \ body -> tcCheckRho body res_ty,
-                   sc_ty   = res_ty }
-    in 
-    tcStmts ctxt stmts                                         `thenM` \ stmts' ->
-
-       -- Build the then and zero methods in case we need them
-       -- It's important that "then" and "return" appear just once in the final LIE,
-       -- not only for typechecker efficiency, but also because otherwise during
-       -- simplification we end up with silly stuff like
-       --      then = case d of (t,r) -> t
-       --      then = then
-       -- where the second "then" sees that it already exists in the "available" stuff.
-    mapM (tcSyntaxName DoOrigin m_ty) method_names               `thenM` \ methods ->
-
-    returnM (stmts', methods)
-
-tcComprehension do_or_lc m_tycon elt_ty stmts
-  = tcStmts ctxt stmts
-  where
-    ctxt = SC { sc_what = do_or_lc,
-               sc_rhs  = \ rhs -> do { (rhs', rhs_ty) <- tcInferRho rhs
-                                     ; [rhs_elt_ty] <- unifyTyConApp m_tycon rhs_ty
-                                     ; return (rhs', rhs_elt_ty) },
-               sc_body = \ body -> tcCheckRho body elt_ty,     -- Note: no m_tycon here!
-               sc_ty   = mkTyConApp m_tycon [elt_ty] }
+         -> [LStmt Name]
+         -> LHsExpr Name
+         -> BoxyRhoType
+         -> TcM (HsExpr TcId)          -- Returns a HsDo
+tcDoStmts ListComp stmts body res_ty
+  = do { elt_ty <- boxySplitListTy res_ty
+       ; (stmts', body') <- tcStmts ListComp (tcLcStmt listTyCon) stmts elt_ty $
+                            tcBody (doBodyCtxt ListComp body) body
+       ; return (HsDo ListComp stmts' body' (mkListTy elt_ty)) }
+
+tcDoStmts PArrComp stmts body res_ty
+  = do { [elt_ty] <- boxySplitTyConApp parrTyCon res_ty
+       ; (stmts', body') <- tcStmts PArrComp (tcLcStmt parrTyCon) stmts elt_ty $
+                            tcBody (doBodyCtxt PArrComp body) body
+       ; return (HsDo PArrComp stmts' body' (mkPArrTy elt_ty)) }
+
+tcDoStmts DoExpr stmts body res_ty
+  = do { (m_ty, elt_ty) <- boxySplitAppTy res_ty
+       ; let res_ty' = mkAppTy m_ty elt_ty     -- The boxySplit consumes res_ty
+       ; (stmts', body') <- tcStmts DoExpr (tcDoStmt m_ty) stmts res_ty' $
+                            tcBody (doBodyCtxt DoExpr body) body
+       ; return (HsDo DoExpr stmts' body' res_ty') }
+
+tcDoStmts ctxt@(MDoExpr _) stmts body res_ty
+  = do { (m_ty, elt_ty) <- boxySplitAppTy res_ty
+       ; let res_ty' = mkAppTy m_ty elt_ty     -- The boxySplit consumes res_ty
+             tc_rhs rhs = withBox liftedTypeKind $ \ pat_ty ->
+                          tcMonoExpr rhs (mkAppTy m_ty pat_ty)
+
+       ; (stmts', body') <- tcStmts ctxt (tcMDoStmt tc_rhs) stmts res_ty' $
+                            tcBody (doBodyCtxt ctxt body) body
+
+       ; let names = [mfixName, bindMName, thenMName, returnMName, failMName]
+       ; insts <- mapM (newMethodFromName DoOrigin m_ty) names
+       ; return (HsDo (MDoExpr (names `zip` insts)) stmts' body' res_ty') }
+
+tcDoStmts ctxt stmts body res_ty = pprPanic "tcDoStmts" (pprStmtContext ctxt)
+
+tcBody :: Message -> LHsExpr Name -> BoxyRhoType -> TcM (LHsExpr TcId)
+tcBody ctxt body res_ty
+  = -- addErrCtxt ctxt $       -- This context adds little that is useful
+    tcPolyExpr body res_ty
 \end{code}
 
 
@@ -373,158 +261,218 @@ tcComprehension do_or_lc m_tycon elt_ty stmts
 %*                                                                     *
 %************************************************************************
 
-Typechecking statements is rendered a bit tricky by parallel list comprehensions:
-
-       [ (g x, h x) | ... ; let g v = ...
-                    | ... ; let h v = ... ]
-
-It's possible that g,h are overloaded, so we need to feed the LIE from the
-(g x, h x) up through both lots of bindings (so we get the bindInstsOfLocalFuns).
-Similarly if we had an existential pattern match:
-
-       data T = forall a. Show a => C a
-
-       [ (show x, show y) | ... ; C x <- ...
-                          | ... ; C y <- ... ]
-
-Then we need the LIE from (show x, show y) to be simplified against
-the bindings for x and y.  
-
-It's difficult to do this in parallel, so we rely on the renamer to 
-ensure that g,h and x,y don't duplicate, and simply grow the environment.
-So the binders of the first parallel group will be in scope in the second
-group.  But that's fine; there's no shadowing to worry about.
-
 \begin{code}
-tcStmts ctxt stmts
-  = ASSERT( notNull stmts )
-    tcStmtsAndThen (:) ctxt stmts (returnM [])
-
-data TcStmtCtxt 
-  = SC { sc_what :: HsStmtContext Name,                                -- What kind of thing this is
-        sc_rhs  :: LHsExpr Name -> TcM (LHsExpr TcId, TcType), -- Type inference for RHS computations
-        sc_body :: LHsExpr Name -> TcM (LHsExpr TcId),         -- Type checker for return computation
-        sc_ty   :: TcType }                                    -- Return type; used *only* to check
-                                                               -- for escape in existential patterns
-       -- We use type *inference* for the RHS computations, becuase of GADTs. 
-       --      do { pat <- rhs; <rest> }
-       -- is rather like
-       --      case rhs of { pat -> <rest> }
-       -- We do inference on rhs, so that information about its type can be refined
-       -- when type-checking the pattern. 
-
-tcStmtsAndThen
-       :: (LStmt TcId -> thing -> thing)       -- Combiner
-       -> TcStmtCtxt
+type TcStmtChecker
+  = forall thing.  HsStmtContext Name
+                  -> Stmt Name
+                  -> BoxyRhoType                       -- Result type for comprehension
+                  -> (BoxyRhoType -> TcM thing)        -- Checker for what follows the stmt
+                  -> TcM (Stmt TcId, thing)
+
+  -- The incoming BoxyRhoType may be refined by type refinements
+  -- before being passed to the thing_inside
+
+tcStmts :: HsStmtContext Name
+       -> TcStmtChecker        -- NB: higher-rank type
         -> [LStmt Name]
-       -> TcM thing
-        -> TcM thing
-
-       -- Base case
-tcStmtsAndThen combine ctxt [] thing_inside
-  = thing_inside
-
-tcStmtsAndThen combine ctxt (stmt:stmts) thing_inside
-  = tcStmtAndThen  combine ctxt stmt  $
-    tcStmtsAndThen combine ctxt stmts $
-    thing_inside
-
-       -- LetStmt
-tcStmtAndThen combine ctxt (L _ (LetStmt binds)) thing_inside
-  = tcBindsAndThen             -- No error context, but a binding group is
-       (glue_binds combine)    -- rather a large thing for an error context anyway
-       binds
-       thing_inside
-
-       -- BindStmt
-tcStmtAndThen combine ctxt (L src_loc stmt@(BindStmt pat exp)) thing_inside
-  = setSrcSpan src_loc                                 $
-    addErrCtxt (stmtCtxt ctxt stmt)                    $
-    do { (exp', pat_ty)  <- sc_rhs ctxt exp
-       ; ([pat'], thing) <- tcMatchPats [pat] [Check pat_ty] (Check (sc_ty ctxt)) $
-                            popErrCtxt thing_inside
-       ; return (combine (L src_loc (BindStmt pat' exp')) thing) }
-
-       -- ExprStmt
-tcStmtAndThen combine ctxt (L src_loc stmt@(ExprStmt exp _)) thing_inside
-  = setSrcSpan src_loc         (
-       addErrCtxt (stmtCtxt ctxt stmt) $
-       if isDoExpr (sc_what ctxt)
-       then    -- do or mdo; the expression is a computation
-               sc_rhs ctxt exp                 `thenM` \ (exp', exp_ty) ->
-               returnM (L src_loc (ExprStmt exp' exp_ty))
-       else    -- List comprehensions, pattern guards; expression is a boolean
-               tcCheckRho exp boolTy           `thenM` \ exp' ->
-               returnM (L src_loc (ExprStmt exp' boolTy))
-    )                                          `thenM` \ stmt' ->
-
-    thing_inside                               `thenM` \ thing ->
-    returnM (combine stmt' thing)
-
-
-       -- ParStmt
-tcStmtAndThen combine ctxt (L src_loc (ParStmt bndr_stmts_s)) thing_inside
-  = loop bndr_stmts_s          `thenM` \ (pairs', thing) ->
-    returnM (combine (L src_loc (ParStmt pairs')) thing)
+       -> BoxyRhoType
+       -> (BoxyRhoType -> TcM thing)
+        -> TcM ([LStmt TcId], thing)
+
+-- Note the higher-rank type.  stmt_chk is applied at different
+-- types in the equations for tcStmts
+
+tcStmts ctxt stmt_chk [] res_ty thing_inside
+  = do { thing <- thing_inside res_ty
+       ; return ([], thing) }
+
+-- LetStmts are handled uniformly, regardless of context
+tcStmts ctxt stmt_chk (L loc (LetStmt binds) : stmts) res_ty thing_inside
+  = do { (binds', (stmts',thing)) <- tcLocalBinds binds $
+                                     tcStmts ctxt stmt_chk stmts res_ty thing_inside
+       ; return (L loc (LetStmt binds') : stmts', thing) }
+
+-- For the vanilla case, handle the location-setting part
+tcStmts ctxt stmt_chk (L loc stmt : stmts) res_ty thing_inside
+  = do         { (stmt', (stmts', thing)) <- 
+               setSrcSpan loc                          $
+               addErrCtxt (stmtCtxt ctxt stmt)         $
+               stmt_chk ctxt stmt res_ty               $ \ res_ty' ->
+               popErrCtxt                              $
+               tcStmts ctxt stmt_chk stmts res_ty'     $
+               thing_inside
+       ; return (L loc stmt' : stmts', thing) }
+
+--------------------------------
+--     Pattern guards
+tcGuardStmt :: TcStmtChecker
+tcGuardStmt ctxt (ExprStmt guard _ _) res_ty thing_inside
+  = do { guard' <- tcMonoExpr guard boolTy
+       ; thing  <- thing_inside res_ty
+       ; return (ExprStmt guard' noSyntaxExpr boolTy, thing) }
+
+tcGuardStmt ctxt (BindStmt pat rhs _ _) res_ty thing_inside
+  = do { (rhs', rhs_ty) <- tcInferRho rhs
+       ; (pat', thing)  <- tcPat LamPat pat rhs_ty res_ty thing_inside
+       ; return (BindStmt pat' rhs' noSyntaxExpr noSyntaxExpr, thing) }
+
+tcGuardStmt ctxt stmt res_ty thing_inside
+  = pprPanic "tcGuardStmt: unexpected Stmt" (ppr stmt)
+
+
+--------------------------------
+--     List comprehensions and PArrays
+
+tcLcStmt :: TyCon      -- The list/Parray type constructor ([] or PArray)
+        -> TcStmtChecker
+
+-- A generator, pat <- rhs
+tcLcStmt m_tc ctxt (BindStmt pat rhs _ _) res_ty thing_inside 
+ = do  { (rhs', pat_ty) <- withBox liftedTypeKind $ \ ty ->
+                           tcMonoExpr rhs (mkTyConApp m_tc [ty])
+       ; (pat', thing)  <- tcPat LamPat pat pat_ty res_ty thing_inside
+       ; return (BindStmt pat' rhs' noSyntaxExpr noSyntaxExpr, thing) }
+
+-- A boolean guard
+tcLcStmt m_tc ctxt (ExprStmt rhs _ _) res_ty thing_inside
+  = do { rhs'  <- tcMonoExpr rhs boolTy
+       ; thing <- thing_inside res_ty
+       ; return (ExprStmt rhs' noSyntaxExpr boolTy, thing) }
+
+-- A parallel set of comprehensions
+--     [ (g x, h x) | ... ; let g v = ...
+--                  | ... ; let h v = ... ]
+--
+-- It's possible that g,h are overloaded, so we need to feed the LIE from the
+-- (g x, h x) up through both lots of bindings (so we get the bindInstsOfLocalFuns).
+-- Similarly if we had an existential pattern match:
+--
+--     data T = forall a. Show a => C a
+--
+--     [ (show x, show y) | ... ; C x <- ...
+--                        | ... ; C y <- ... ]
+--
+-- Then we need the LIE from (show x, show y) to be simplified against
+-- the bindings for x and y.  
+-- 
+-- It's difficult to do this in parallel, so we rely on the renamer to 
+-- ensure that g,h and x,y don't duplicate, and simply grow the environment.
+-- So the binders of the first parallel group will be in scope in the second
+-- group.  But that's fine; there's no shadowing to worry about.
+
+tcLcStmt m_tc ctxt (ParStmt bndr_stmts_s) elt_ty thing_inside
+  = do { (pairs', thing) <- loop bndr_stmts_s
+       ; return (ParStmt pairs', thing) }
   where
-    loop [] = thing_inside             `thenM` \ thing ->
-             returnM ([], thing)
-
-    loop ((stmts, bndrs) : pairs)
-      = tcStmtsAndThen combine_par ctxt stmts $
-                       -- Notice we pass on ctxt; the result type is used only
-                       -- to get escaping type variables for checkExistentialPat
-       tcLookupLocalIds bndrs          `thenM` \ bndrs' ->
-       loop pairs                      `thenM` \ (pairs', thing) ->
-       returnM (([], bndrs') : pairs', thing)
-
-    combine_par stmt ((stmts, bndrs) : pairs , thing) = ((stmt:stmts, bndrs) : pairs, thing)
-
-       -- RecStmt
-tcStmtAndThen combine ctxt (L src_loc (RecStmt stmts laterNames recNames _)) thing_inside
-  = newTyFlexiVarTys (length recNames) liftedTypeKind          `thenM` \ recTys ->
-    let
-       rec_ids = zipWith mkLocalId recNames recTys
-    in
-    tcExtendIdEnv rec_ids                      $
-    tcStmtsAndThen combine_rec ctxt stmts (
-       zipWithM tc_ret recNames recTys         `thenM` \ rec_rets ->
-       tcLookupLocalIds laterNames             `thenM` \ later_ids ->
-       returnM ([], (later_ids, rec_rets))
-    )                                          `thenM` \ (stmts', (later_ids, rec_rets)) ->
-
-    tcExtendIdEnv later_ids            $
-       -- NB:  The rec_ids for the recursive things 
-       --      already scope over this part. This binding may shadow
-       --      some of them with polymorphic things with the same Name
-       --      (see note [RecStmt] in HsExpr)
-    getLIE thing_inside                                `thenM` \ (thing, lie) ->
-    bindInstsOfLocalFuns lie later_ids         `thenM` \ lie_binds ->
+    -- loop :: [([LStmt Name], [Name])] -> TcM ([([LStmt TcId], [TcId])], thing)
+    loop [] = do { thing <- thing_inside elt_ty        -- No refinement from pattern 
+                ; return ([], thing) }         -- matching in the branches
+
+    loop ((stmts, names) : pairs)
+      = do { (stmts', (ids, pairs', thing))
+               <- tcStmts ctxt (tcLcStmt m_tc) stmts elt_ty $ \ elt_ty' ->
+                  do { ids <- tcLookupLocalIds names
+                     ; (pairs', thing) <- loop pairs
+                     ; return (ids, pairs', thing) }
+          ; return ( (stmts', ids) : pairs', thing ) }
+
+tcLcStmt m_tc ctxt stmt elt_ty thing_inside
+  = pprPanic "tcLcStmt: unexpected Stmt" (ppr stmt)
+
+--------------------------------
+--     Do-notation
+-- The main excitement here is dealing with rebindable syntax
+
+tcDoStmt :: TcType             -- Monad type,  m
+        -> TcStmtChecker
+
+tcDoStmt m_ty ctxt (BindStmt pat rhs bind_op fail_op) res_ty thing_inside
+  = do { (rhs', pat_ty) <- withBox liftedTypeKind $ \ pat_ty -> 
+                           tcMonoExpr rhs (mkAppTy m_ty pat_ty)
+               -- We should use type *inference* for the RHS computations, becuase of GADTs. 
+               --      do { pat <- rhs; <rest> }
+               -- is rather like
+               --      case rhs of { pat -> <rest> }
+               -- We do inference on rhs, so that information about its type can be refined
+               -- when type-checking the pattern. 
+
+       ; (pat', thing) <- tcPat LamPat pat pat_ty res_ty thing_inside
+
+       -- Deal with rebindable syntax; (>>=) :: m a -> (a -> m b) -> m b
+       ; let bind_ty = mkFunTys [mkAppTy m_ty pat_ty, 
+                                 mkFunTy pat_ty res_ty] res_ty
+       ; bind_op' <- tcSyntaxOp DoOrigin bind_op bind_ty
+               -- If (but only if) the pattern can fail, 
+               -- typecheck the 'fail' operator
+       ; fail_op' <- if isIrrefutableHsPat pat' 
+                     then return noSyntaxExpr
+                     else tcSyntaxOp DoOrigin fail_op (mkFunTy stringTy res_ty)
+       ; return (BindStmt pat' rhs' bind_op' fail_op', thing) }
+
+
+tcDoStmt m_ty ctxt (ExprStmt rhs then_op _) res_ty thing_inside
+  = do {       -- Deal with rebindable syntax; (>>) :: m a -> m b -> m b
+         a_ty <- newFlexiTyVarTy liftedTypeKind
+       ; let rhs_ty  = mkAppTy m_ty a_ty
+             then_ty = mkFunTys [rhs_ty, res_ty] res_ty
+       ; then_op' <- tcSyntaxOp DoOrigin then_op then_ty
+       ; rhs' <- tcPolyExpr rhs rhs_ty
+       ; thing <- thing_inside res_ty
+       ; return (ExprStmt rhs' then_op' rhs_ty, thing) }
+
+tcDoStmt m_ty ctxt stmt res_ty thing_inside
+  = pprPanic "tcDoStmt: unexpected Stmt" (ppr stmt)
+
+--------------------------------
+--     Mdo-notation
+-- The distinctive features here are
+--     (a) RecStmts, and
+--     (b) no rebindable syntax
+
+tcMDoStmt :: (LHsExpr Name -> TcM (LHsExpr TcId, TcType))      -- RHS inference
+         -> TcStmtChecker
+tcMDoStmt tc_rhs ctxt (BindStmt pat rhs bind_op fail_op) res_ty thing_inside
+  = do { (rhs', pat_ty) <- tc_rhs rhs
+       ; (pat', thing)  <- tcPat LamPat pat pat_ty res_ty thing_inside
+       ; return (BindStmt pat' rhs' noSyntaxExpr noSyntaxExpr, thing) }
+
+tcMDoStmt tc_rhs ctxt (ExprStmt rhs then_op _) res_ty thing_inside
+  = do { (rhs', elt_ty) <- tc_rhs rhs
+       ; thing          <- thing_inside res_ty
+       ; return (ExprStmt rhs' noSyntaxExpr elt_ty, thing) }
+
+tcMDoStmt tc_rhs ctxt (RecStmt stmts laterNames recNames _ _) res_ty thing_inside
+  = do { rec_tys <- newFlexiTyVarTys (length recNames) liftedTypeKind
+       ; let rec_ids = zipWith mkLocalId recNames rec_tys
+       ; tcExtendIdEnv rec_ids                 $ do
+       { (stmts', (later_ids, rec_rets))
+               <- tcStmts ctxt (tcMDoStmt tc_rhs) stmts res_ty $ \ res_ty' -> 
+                       -- ToDo: res_ty not really right
+                  do { rec_rets <- zipWithM tc_ret recNames rec_tys
+                     ; later_ids <- tcLookupLocalIds laterNames
+                     ; return (later_ids, rec_rets) }
+
+       ; (thing,lie) <- tcExtendIdEnv later_ids (getLIE (thing_inside res_ty))
+               -- NB:  The rec_ids for the recursive things 
+               --      already scope over this part. This binding may shadow
+               --      some of them with polymorphic things with the same Name
+               --      (see note [RecStmt] in HsExpr)
+       ; lie_binds <- bindInstsOfLocalFuns lie later_ids
   
-    returnM (combine (L src_loc (RecStmt stmts' later_ids rec_ids rec_rets))     $
-            combine (L src_loc (LetStmt [HsBindGroup lie_binds  [] Recursive])) $
-            thing)
+       ; return (RecStmt stmts' later_ids rec_ids rec_rets lie_binds, thing)
+       }}
   where 
-    combine_rec stmt (stmts, thing) = (stmt:stmts, thing)
-
     -- Unify the types of the "final" Ids with those of "knot-tied" Ids
     tc_ret rec_name mono_ty
-       = tcLookupId rec_name                           `thenM` \ poly_id ->
+       = do { poly_id <- tcLookupId rec_name
                -- poly_id may have a polymorphic type
                -- but mono_ty is just a monomorphic type variable
-         tcSubExp (Check mono_ty) (idType poly_id)     `thenM` \ co_fn ->
-         returnM (L src_loc (co_fn <$> HsVar poly_id))
-
-       -- Result statements
-tcStmtAndThen combine ctxt (L src_loc stmt@(ResultStmt exp)) thing_inside
-  = addErrCtxt (stmtCtxt ctxt stmt) (sc_body ctxt exp) `thenM` \ exp' ->
-    thing_inside                                       `thenM` \ thing ->
-    returnM (combine (L src_loc (ResultStmt exp')) thing)
+            ; co_fn <- tcSubExp (idType poly_id) mono_ty
+            ; return (mkHsCoerce co_fn (HsVar poly_id)) }
 
+tcMDoStmt tc_rhs ctxt stmt res_ty thing_inside
+  = pprPanic "tcMDoStmt: unexpected Stmt" (ppr stmt)
 
-------------------------------
-glue_binds combine binds thing = combine (noLoc (LetStmt [binds])) thing
-       -- ToDo: fix the noLoc
 \end{code}
 
 
@@ -538,44 +486,30 @@ glue_binds combine binds thing = combine (noLoc (LetStmt [binds])) thing
 number of args are used in each equation.
 
 \begin{code}
-sameNoOfArgs :: MatchGroup Name -> Bool
-sameNoOfArgs (MatchGroup matches _)
-   = isSingleton (nub (map args_in_match matches))
+checkArgs :: Name -> MatchGroup Name -> TcM ()
+checkArgs fun (MatchGroup (match1:matches) _)
+    | null bad_matches = return ()
+    | otherwise
+    = failWithTc (vcat [ptext SLIT("Equations for") <+> quotes (ppr fun) <+> 
+                         ptext SLIT("have different numbers of arguments"),
+                       nest 2 (ppr (getLoc match1)),
+                       nest 2 (ppr (getLoc (head bad_matches)))])
   where
+    n_args1 = args_in_match match1
+    bad_matches = [m | m <- matches, args_in_match m /= n_args1]
+
     args_in_match :: LMatch Name -> Int
     args_in_match (L _ (Match pats _ _)) = length pats
 \end{code}
 
 \begin{code}
-varyingArgsErr name matches
-  = sep [ptext SLIT("Varying number of arguments for function"), quotes (ppr name)]
-
-matchCtxt ctxt  match  = hang (ptext SLIT("In") <+> pprMatchContext ctxt <> colon) 
-                             4 (pprMatch ctxt match)
-
-stmtCtxt ctxt stmt = hang (ptext SLIT("In") <+> pp_ctxt (sc_what ctxt) <> colon) 4 (ppr stmt)
-       where
-         pp_ctxt  = case stmt of
-                       ResultStmt _ -> pprStmtResultContext
-                       other        -> pprStmtContext
-                       
-sigPatCtxt bound_ids bound_tvs tys tidy_env 
-  =    -- tys is (body_ty : pat_tys)  
-    mapM zonkTcType tys                `thenM` \ tys' ->
-    let
-       (env1,  tidy_tys) = tidyOpenTypes tidy_env (map idType show_ids)
-       (_env2, tidy_body_ty : tidy_pat_tys) = tidyOpenTypes env1 tys'
-    in
-    returnM (env1,
-                sep [ptext SLIT("When checking an existential match that binds"),
-                     nest 4 (vcat (zipWith ppr_id show_ids tidy_tys)),
-                     ptext SLIT("The pattern(s) have type(s):") <+> vcat (map ppr tidy_pat_tys),
-                     ptext SLIT("The body has type:") <+> ppr tidy_body_ty
-               ])
-  where
-    show_ids = filter is_interesting bound_ids
-    is_interesting id = any (`elemVarSet` idFreeTyVars id) bound_tvs
+matchCtxt ctxt match  = hang (ptext SLIT("In") <+> pprMatchContext ctxt <> colon) 
+                          4 (pprMatch ctxt match)
+
+doBodyCtxt :: HsStmtContext Name -> LHsExpr Name -> SDoc
+doBodyCtxt ctxt body = hang (ptext SLIT("In the result of") <+> pprStmtContext ctxt <> colon) 
+                         4 (ppr body)
 
-    ppr_id id ty = ppr id <+> dcolon <+> ppr ty
-       -- Don't zonk the types so we get the separate, un-unified versions
+stmtCtxt ctxt stmt = hang (ptext SLIT("In") <+> pprStmtContext ctxt <> colon)
+                       4 (ppr stmt)
 \end{code}