[project @ 2004-01-12 15:47:50 by simonpj]
[ghc-hetmet.git] / ghc / compiler / typecheck / TcMatches.lhs
index 57a5d94..76933c4 100644 (file)
@@ -4,42 +4,52 @@
 \section[TcMatches]{Typecheck some @Matches@}
 
 \begin{code}
-module TcMatches ( tcMatchesFun, tcMatchesCase, tcMatchLambda, 
-                  tcStmts, tcStmtsAndThen, tcGRHSs 
+module TcMatches ( tcMatchesFun, tcGRHSsPat, tcMatchesCase, tcMatchLambda,
+                  matchCtxt,
+                  tcDoStmts, tcStmtsAndThen, tcStmts, tcThingWithSig,
+                  tcMatchPats,
+                  TcStmtCtxt(..), TcMatchCtxt(..)
        ) where
 
 #include "HsVersions.h"
 
-import {-# SOURCE #-}  TcExpr( tcExpr )
+import {-# SOURCE #-}  TcExpr( tcCheckRho, tcMonoExpr )
 
-import HsSyn           ( HsBinds(..), Match(..), GRHSs(..), GRHS(..),
-                         MonoBinds(..), Stmt(..), HsMatchContext(..), HsDoContext(..),
-                         pprMatch, getMatchLoc, pprMatchContext, isDoExpr,
-                         mkMonoBind, nullMonoBinds, collectSigTysFromPats
+import HsSyn           ( HsExpr(..), LHsExpr, HsBindGroup(..),
+                         Match(..), LMatch, GRHSs(..), GRHS(..), 
+                         Stmt(..), LStmt, HsMatchContext(..), HsStmtContext(..),
+                         ReboundNames, LPat,
+                         pprMatch, isDoExpr,
+                         pprMatchContext, pprStmtContext, pprStmtResultContext,
+                         collectSigTysFromPats, glueBindsOnGRHSs
                        )
-import RnHsSyn         ( RenamedMatch, RenamedGRHSs, RenamedStmt, RenamedPat, RenamedMatchContext )
-import TcHsSyn         ( TcMatch, TcGRHSs, TcStmt, TcDictBinds, TypecheckedPat )
+import TcHsSyn         ( ExprCoFn, TcDictBinds, isIdCoercion, (<$>), (<.>) )
 
-import TcMonad
-import TcMonoType      ( tcAddScopedTyVars, tcHsSigType, UserTypeCtxt(..) )
-import Inst            ( LIE, isEmptyLIE, plusLIE, emptyLIE, plusLIEs, lieToList )
-import TcEnv           ( TcId, tcLookupLocalIds, tcExtendLocalValEnv, tcExtendGlobalTyVars )
+import TcRnMonad
+import TcHsType                ( tcAddScopedTyVars, tcHsSigType, UserTypeCtxt(..) )
+import Inst            ( tcSyntaxName, tcInstCall )
+import TcEnv           ( TcId, tcLookupLocalIds, tcLookupId, tcExtendLocalValEnv, tcExtendLocalValEnv2 )
 import TcPat           ( tcPat, tcMonoPatBndr )
-import TcMType         ( newTyVarTy )
-import TcType          ( TcType, TcTyVar, tyVarsOfType,
-                         mkFunTy, isOverloadedTy, liftedTypeKind, openTypeKind  )
+import TcMType         ( newTyVarTy, newTyVarTys, zonkTcType ) 
+import TcType          ( TcType, TcTyVar, TcSigmaType, TcRhoType,
+                         tyVarsOfTypes, tidyOpenTypes, isSigmaTy, typeKind,
+                         mkFunTy, isOverloadedTy, liftedTypeKind, openTypeKind, 
+                         mkArrowKind, mkAppTy )
 import TcBinds         ( tcBindsAndThen )
-import TcUnify         ( subFunTy, checkSigTyVars, tcSub, isIdCoercion, (<$>), sigPatCtxt )
+import TcUnify         ( Expected(..), newHole, zapExpectedType, zapExpectedBranches, readExpectedType,
+                         unifyTauTy, subFunTys, unifyPArrTy, unifyListTy, unifyFunTy,
+                         checkSigTyVarsWrt, tcSubExp, tcGen )
 import TcSimplify      ( tcSimplifyCheck, bindInstsOfLocalFuns )
 import Name            ( Name )
-import TysWiredIn      ( boolTy )
-import Id              ( idType )
+import TysWiredIn      ( boolTy, mkListTy, mkPArrTy )
+import Id              ( idType, mkLocalId )
+import CoreFVs         ( idFreeTyVars )
 import BasicTypes      ( RecFlag(..) )
 import VarSet
-import Var             ( Id )
 import Bag
-import Util            ( isSingleton )
+import Util            ( isSingleton, notNull )
 import Outputable
+import SrcLoc          ( Located(..), noLoc )
 
 import List            ( nub )
 \end{code}
@@ -56,64 +66,95 @@ is used in error messages.  It checks that all the equations have the
 same number of arguments before using @tcMatches@ to do the work.
 
 \begin{code}
-tcMatchesFun :: [(Name,Id)]    -- Bindings for the variables bound in this group
-            -> Name
-            -> TcType          -- Expected type
-            -> [RenamedMatch]
-            -> TcM ([TcMatch], LIE)
+tcMatchesFun :: Name
+            -> [LMatch Name]
+            -> Expected TcRhoType              -- Expected type
+            -> TcM [LMatch TcId]
 
-tcMatchesFun xve fun_name expected_ty matches@(first_match:_)
+tcMatchesFun fun_name matches@(first_match:_) expected_ty
   =     -- Check that they all have the same no of arguments
-        -- Set the location to that of the first equation, so that
+        -- Location is in the monad, set the caller so that 
         -- any inter-equation error messages get some vaguely
         -- sensible location.  Note: we have to do this odd
         -- ann-grabbing, because we don't always have annotations in
         -- hand when we call tcMatchesFun...
-    tcAddSrcLoc (getMatchLoc first_match)       (
-           checkTc (sameNoOfArgs matches)
-                   (varyingArgsErr fun_name matches)
-    )                                           `thenTc_`
+    checkTc (sameNoOfArgs matches)
+           (varyingArgsErr fun_name matches)                    `thenM_`
 
        -- ToDo: Don't use "expected" stuff if there ain't a type signature
        -- because inconsistency between branches
        -- may show up as something wrong with the (non-existent) type signature
 
-       -- No need to zonk expected_ty, because subFunTy does that on the fly
-    tcMatches xve (FunRhs fun_name) matches expected_ty
+       -- No need to zonk expected_ty, because subFunTys does that on the fly
+    tcMatches match_ctxt matches expected_ty
+  where
+    match_ctxt = MC { mc_what = FunRhs fun_name,
+                     mc_body = tcMonoExpr }
 \end{code}
 
 @tcMatchesCase@ doesn't do the argument-count check because the
 parser guarantees that each equation has exactly one argument.
 
 \begin{code}
-tcMatchesCase :: [RenamedMatch]                -- The case alternatives
-             -> TcType                 -- Type of whole case expressions
-             -> TcM (TcType,           -- Inferred type of the scrutinee
-                       [TcMatch],      -- Translated alternatives
-                       LIE)
-
-tcMatchesCase matches expr_ty
-  = newTyVarTy openTypeKind                                    `thenNF_Tc` \ scrut_ty ->
-    tcMatches [] CaseAlt matches (mkFunTy scrut_ty expr_ty)    `thenTc` \ (matches', lie) ->
-    returnTc (scrut_ty, matches', lie)
-
-tcMatchLambda :: RenamedMatch -> TcType -> TcM (TcMatch, LIE)
-tcMatchLambda match res_ty = tcMatch [] LambdaExpr match res_ty
+tcMatchesCase :: TcMatchCtxt           -- Case context
+             -> [LMatch Name]          -- The case alternatives
+             -> Expected TcRhoType     -- Type of whole case expressions
+             -> TcM (TcRhoType,        -- Inferred type of the scrutinee
+                     [LMatch TcId])    -- Translated alternatives
+
+tcMatchesCase ctxt matches (Check expr_ty)
+  = newTyVarTy openTypeKind                                    `thenM` \ scrut_ty ->
+       -- openTypeKind because the scrutinee can be an unboxed type
+    tcMatches ctxt matches (Check (mkFunTy scrut_ty expr_ty))  `thenM` \ matches' ->
+    returnM (scrut_ty, matches')
+
+tcMatchesCase ctxt matches (Infer hole)
+  = newHole                                    `thenM` \ fun_hole ->
+    tcMatches ctxt matches (Infer fun_hole)    `thenM` \ matches' ->
+    readMutVar fun_hole                                `thenM` \ fun_ty ->
+       -- The result of tcMatches is bound to be a function type
+    unifyFunTy fun_ty                          `thenM` \ (scrut_ty, res_ty) ->
+    writeMutVar hole res_ty                    `thenM_` 
+    returnM (scrut_ty, matches')
+    
+
+tcMatchLambda :: LMatch Name -> Expected TcRhoType -> TcM (LMatch TcId)
+tcMatchLambda match res_ty = tcMatch match_ctxt res_ty match
+  where
+    match_ctxt = MC { mc_what = LambdaExpr,
+                     mc_body = tcMonoExpr }
 \end{code}
 
+@tcGRHSsPat@ typechecks @[GRHSs]@ that occur in a @PatMonoBind@.
 
 \begin{code}
-tcMatches :: [(Name,Id)]
-         -> RenamedMatchContext 
-         -> [RenamedMatch]
-         -> TcType
-         -> TcM ([TcMatch], LIE)
-
-tcMatches xve fun_or_case matches expected_ty
-  = mapAndUnzipTc tc_match matches     `thenTc` \ (matches, lies) ->
-    returnTc (matches, plusLIEs lies)
+tcGRHSsPat :: GRHSs Name
+          -> Expected TcRhoType
+          -> TcM (GRHSs TcId)
+tcGRHSsPat grhss exp_ty = tcGRHSs match_ctxt grhss exp_ty
   where
-    tc_match match = tcMatch xve fun_or_case match expected_ty
+    match_ctxt = MC { mc_what = PatBindRhs,
+                     mc_body = tcMonoExpr }
+\end{code}
+
+\begin{code}
+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 
+                   -> TcM (LHsExpr TcId) }     
+
+tcMatches :: TcMatchCtxt
+         -> [LMatch Name]
+         -> Expected TcRhoType
+         -> TcM [LMatch TcId]
+
+tcMatches ctxt matches exp_ty
+  =    -- If there is more than one branch, and exp_ty is a 'hole',
+       -- all branches must be types, not type schemes, otherwise the
+       -- order in which we check them would affect the result.
+    zapExpectedBranches matches exp_ty         `thenM` \ exp_ty' ->
+    mappM (tcMatch ctxt exp_ty') matches
 \end{code}
 
 
@@ -124,73 +165,112 @@ tcMatches xve fun_or_case matches expected_ty
 %************************************************************************
 
 \begin{code}
-tcMatch :: [(Name,Id)]
-       -> RenamedMatchContext
-       -> RenamedMatch
-       -> TcType       -- Expected result-type of the Match.
+tcMatch :: TcMatchCtxt
+       -> Expected TcRhoType   -- Expected result-type of the Match.
                        -- Early unification with this guy gives better error messages
                        -- We regard the Match as having type 
                        --      (ty1 -> ... -> tyn -> result_ty)
                        -- where there are n patterns.
-       -> TcM (TcMatch, LIE)
+       -> LMatch Name
+       -> TcM (LMatch TcId)
 
-tcMatch xve1 ctxt match@(Match pats maybe_rhs_sig grhss) expected_ty
-  = tcAddSrcLoc (getMatchLoc match)            $       -- At one stage I removed this;
-    tcAddErrCtxt (matchCtxt ctxt match)                $       -- I'm not sure why, so I put it back
-    
-    tcMatchPats pats expected_ty tc_grhss      `thenTc` \ ((pats', grhss'), lie, ex_binds) ->
-    returnTc (Match pats' Nothing (glue_on Recursive ex_binds grhss'), lie)
+tcMatch ctxt exp_ty match = wrapLocM (tc_match ctxt exp_ty) match
 
-  where
-    tc_grhss pats' rhs_ty 
-       = tcExtendLocalValEnv xve1                      $
+tc_match ctxt expected_ty match@(Match pats maybe_rhs_sig grhss)
+  = addErrCtxt (matchCtxt (mc_what ctxt) match)        $       -- I'm not sure why, so I put it back
+    subFunTys pats expected_ty                 $ \ pats_w_tys rhs_ty ->
+       -- This is the unique place we call subFunTys
+       -- The point is that if expected_y is a "hole", we want 
+       -- to make arg_ty and rest_ty as "holes" too.
+    tcMatchPats pats_w_tys rhs_ty (tc_grhss rhs_ty)    `thenM` \ (pats', grhss', ex_binds) ->
+    returnM (Match pats' Nothing (glueBindsOnGRHSs ex_binds grhss'))
 
-               -- Deal with the result signature
-         case maybe_rhs_sig of
-           Nothing ->  tcGRHSs ctxt grhss rhs_ty       `thenTc` \ (grhss', lie) ->
-                       returnTc ((pats', grhss'), lie)
+  where
+    tc_grhss rhs_ty 
+       = case maybe_rhs_sig of  -- Deal with the result signature
+           Nothing  ->  tcGRHSs ctxt grhss rhs_ty
 
            Just sig ->  tcAddScopedTyVars [sig]        $
                                -- Bring into scope the type variables in the signature
-                        tcHsSigType ResSigCtxt sig     `thenTc` \ sig_ty ->
-                        tcGRHSs ctxt grhss sig_ty      `thenTc` \ (grhss', lie1) ->
-                        tcSub rhs_ty sig_ty            `thenTc` \ (co_fn, lie2)  ->
-                        returnTc ((pats', lift_grhss co_fn rhs_ty grhss'), 
-                                  lie1 `plusLIE` lie2)
-
--- lift_grhss pushes the coercion down to the right hand sides,
--- because there is no convenient place to hang it otherwise.
-lift_grhss co_fn rhs_ty grhss 
-  | isIdCoercion co_fn = grhss
+                        tcHsSigType ResSigCtxt sig                                     `thenM` \ sig_ty ->
+                        tcThingWithSig sig_ty (tcGRHSs ctxt grhss . Check) rhs_ty      `thenM` \ (co_fn, grhss') ->
+
+                       -- Pushes the coercion down to the right hand sides,
+                       -- because there is no convenient place to hang it otherwise.
+                        if isIdCoercion co_fn then
+                               returnM grhss'
+                        else
+                        readExpectedType rhs_ty                `thenM` \ rhs_ty' ->
+                        returnM (lift_grhss co_fn rhs_ty' grhss')
+
 lift_grhss co_fn rhs_ty (GRHSs grhss binds ty)
-  = GRHSs (map lift_grhs grhss) binds rhs_ty   -- Change the type, since we
+  = GRHSs (map (fmap lift_grhs) grhss) binds rhs_ty    -- Change the type, since the coercion does
   where
-    lift_grhs (GRHS stmts loc) = GRHS (map lift_stmt stmts) loc
+    lift_grhs (GRHS stmts) = GRHS (map lift_stmt stmts)
              
-    lift_stmt (ResultStmt e l) = ResultStmt (co_fn <$> e) l
-    lift_stmt stmt            = stmt
-   
--- glue_on just avoids stupid dross
-glue_on _ EmptyMonoBinds grhss = grhss         -- The common case
-glue_on is_rec mbinds (GRHSs grhss binds ty)
-  = GRHSs grhss (mkMonoBind mbinds [] is_rec `ThenBinds` binds) ty
-
+    lift_stmt (L loc (ResultStmt e)) = L loc (ResultStmt (fmap (co_fn <$>) e))
+    lift_stmt stmt                  = stmt
+
+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' ->
+    readExpectedType exp_ty                    `thenM` \ exp_ty' ->
+    returnM (GRHSs [L loc1 (GRHS [L loc2 (ResultStmt rhs')])] [] exp_ty')
+
+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  = tcCheckRho, 
+                      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' [] exp_ty')
+\end{code}
 
-tcGRHSs :: RenamedMatchContext -> RenamedGRHSs
-       -> TcType
-       -> TcM (TcGRHSs, LIE)
 
-tcGRHSs ctxt (GRHSs grhss binds _) expected_ty
-  = tcBindsAndThen glue_on binds (tc_grhss grhss)
-  where
-    tc_grhss grhss
-       = mapAndUnzipTc tc_grhs grhss       `thenTc` \ (grhss', lies) ->
-         returnTc (GRHSs grhss' EmptyBinds expected_ty, plusLIEs lies)
-
-    tc_grhs (GRHS guarded locn)
-       = tcAddSrcLoc locn                                      $
-         tcStmts ctxt (\ty -> ty, expected_ty) guarded         `thenTc` \ (guarded', lie) ->
-         returnTc (GRHS guarded' locn, lie)
+\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 SignatureOrigin 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}
 
 
@@ -202,30 +282,24 @@ tcGRHSs ctxt (GRHSs grhss binds _) expected_ty
 
 \begin{code}     
 tcMatchPats
-       :: [RenamedPat] -> TcType
-       -> ([TypecheckedPat] -> TcType -> TcM (a, LIE))
-       -> TcM (a, LIE, TcDictBinds)
+       :: [(LPat Name, Expected TcRhoType)]
+       -> Expected TcRhoType
+       -> TcM a
+       -> TcM ([LPat TcId], a, HsBindGroup TcId)
 -- 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 expected_ty thing_inside
+tcMatchPats pats_w_tys body_ty thing_inside
   =    -- STEP 1: Bring pattern-signature type variables into scope
-    tcAddScopedTyVars (collectSigTysFromPats pats)     (
+    tcAddScopedTyVars (collectSigTysFromPats (map fst pats_w_tys))     (
 
        -- STEP 2: Typecheck the patterns themselves, gathering all the stuff
-        tc_match_pats pats expected_ty `thenTc` \ (rhs_ty, pats', lie_req1, ex_tvs, pat_bndrs, lie_avail) ->
-    
-       -- STEP 3: Extend the environment, and do the thing inside
-       let
-         xve     = bagToList pat_bndrs
-         pat_ids = map snd xve
-       in
-       tcExtendLocalValEnv xve (thing_inside pats' rhs_ty)             `thenTc` \ (result, lie_req2) ->
+       --         then do the thing inside
+        getLIE (tc_match_pats pats_w_tys thing_inside)
 
-       returnTc (rhs_ty, lie_req1, ex_tvs, pat_ids, lie_avail, result, lie_req2)
-    ) `thenTc` \ (rhs_ty, lie_req1, ex_tvs, pat_ids, lie_avail, result, lie_req2) -> 
+    ) `thenM` \ ((pats', ex_tvs, ex_ids, ex_lie, result), lie_req) -> 
 
        -- STEP 4: Check for existentially bound type variables
        -- Do this *outside* the scope of the tcAddScopedTyVars, else checkSigTyVars
@@ -234,67 +308,136 @@ tcMatchPats pats expected_ty thing_inside
        -- I'm a bit concerned that lie_req1 from an 'inner' pattern in the list
        -- might need (via lie_req2) something made available from an 'outer' 
        -- pattern.  But it's inconvenient to deal with, and I can't find an example
-    tcCheckExistentialPat pat_ids ex_tvs lie_avail lie_req2 expected_ty        `thenTc` \ (lie_req2', ex_binds) ->
-       -- NB: we *must* pass "expected_ty" not "result_ty" to tcCheckExistentialPat
+    tcCheckExistentialPat ex_tvs ex_ids ex_lie lie_req 
+                         pats_w_tys body_ty            `thenM` \ ex_binds ->
+       -- NB: we *must* pass "pats_w_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 (a -> Int).
-
-    returnTc (result, lie_req1 `plusLIE` lie_req2', ex_binds)
-
-tcCheckExistentialPat :: [TcId]                -- Ids bound by this pattern
-                     -> Bag TcTyVar    -- Existentially quantified tyvars bound by pattern
-                     -> LIE            --   and context
-                     -> LIE            -- Required context
-                     -> TcType         --   and type of the Match; vars in here must not escape
-                     -> TcM (LIE, TcDictBinds) -- LIE to float out and dict bindings
-tcCheckExistentialPat ids ex_tvs lie_avail lie_req match_ty
-  | isEmptyBag ex_tvs && all not_overloaded ids
+       -- Here, result_ty will be simply Int, but expected_ty is (C -> a -> Int).
+
+    returnM (pats', result, HsBindGroup ex_binds [] Recursive)
+
+tc_match_pats [] thing_inside
+  = thing_inside       `thenM` \ answer ->
+    returnM ([], emptyBag, [], [], answer)
+
+tc_match_pats ((pat,pat_ty):pats) thing_inside
+  = tcPat tcMonoPatBndr pat pat_ty     `thenM` \ (pat', ex_tvs, pat_bndrs, ex_lie) ->
+    let
+       xve    = bagToList pat_bndrs
+       ex_ids = [id | (_, id) <- xve]
+               -- ex_ids is all the pattern-bound Ids, a superset
+               -- of the existential Ids used in checkExistentialPat
+    in
+    tcExtendLocalValEnv2 xve                   $
+    traceTc (text "tc_match_pats" <+> (ppr xve $$ ppr (map (idType . snd) xve) $$ 
+                                       ppr (map (typeKind . idType . snd) xve))) `thenM_`
+    tc_match_pats pats thing_inside    `thenM` \ (pats', exs_tvs, exs_ids, exs_lie, answer) ->
+    returnM (  pat':pats',
+               ex_tvs `unionBags` exs_tvs,
+               ex_ids ++ exs_ids,
+               ex_lie ++ exs_lie,
+               answer
+    )
+
+
+tcCheckExistentialPat :: Bag TcTyVar   -- Existentially quantified tyvars bound by pattern
+                     -> [TcId]         -- Ids bound by this pattern; used 
+                                       --   (a) by bindsInstsOfLocalFuns
+                                       --   (b) to generate helpful error messages
+                     -> [Inst]         --   and context
+                     -> [Inst]         -- Required context
+                     -> [(pat,Expected TcRhoType)]     -- Types of the patterns
+                     -> Expected TcRhoType             -- Type of the body of the match
+                                                       -- Tyvars in either of these must not escape
+                     -> TcM TcDictBinds        -- LIE to float out and dict bindings
+tcCheckExistentialPat ex_tvs ex_ids ex_lie lie_req pats_w_tys body_ty
+  | isEmptyBag ex_tvs && all not_overloaded ex_ids
        -- Short cut for case when there are no existentials
        -- and no polymorphic overloaded variables
        --  e.g. f :: (forall a. Ord a => a -> a) -> Int -> Int
        --       f op x = ....
        --  Here we must discharge op Methods
-  = ASSERT( isEmptyLIE lie_avail )
-    returnTc (lie_req, EmptyMonoBinds)
+  = ASSERT( null ex_lie )
+    extendLIEs lie_req         `thenM_` 
+    returnM emptyBag
 
   | otherwise
-  = tcExtendGlobalTyVars (tyVarsOfType match_ty)               $
-    tcAddErrCtxtM (sigPatCtxt tv_list ids)                     $
+  =    -- Read the by-now-filled-in expected types
+    mapM readExpectedType (body_ty : map snd pats_w_tys)       `thenM` \ tys ->
+    addErrCtxtM (sigPatCtxt tv_list ex_ids tys)                        $
 
        -- In case there are any polymorpic, overloaded binders in the pattern
        -- (which can happen in the case of rank-2 type signatures, or data constructors
        -- with polymorphic arguments), we must do a bindInstsOfLocalFns here
-    bindInstsOfLocalFuns lie_req ids                           `thenTc` \ (lie1, inst_binds) ->
+    getLIE (bindInstsOfLocalFuns lie_req ex_ids)       `thenM` \ (inst_binds, lie) ->
 
        -- Deal with overloaded functions bound by the pattern
-    tcSimplifyCheck doc tv_list (lieToList lie_avail) lie1     `thenTc` \ (lie2, dict_binds) ->
-    checkSigTyVars tv_list emptyVarSet                         `thenTc_` 
+    tcSimplifyCheck doc tv_list ex_lie lie             `thenM` \ dict_binds ->
+
+       -- Check for type variable escape
+    checkSigTyVarsWrt (tyVarsOfTypes tys) tv_list              `thenM_` 
 
-    returnTc (lie2, dict_binds `AndMonoBinds` inst_binds)
+    returnM (dict_binds `unionBags` inst_binds)
   where
-    doc     = text ("the existential context of a data constructor")
+    doc     = text ("existential context of a data constructor")
     tv_list = bagToList ex_tvs
     not_overloaded id = not (isOverloadedTy (idType id))
+\end{code}
 
-tc_match_pats [] expected_ty
-  = returnTc (expected_ty, [], emptyLIE, emptyBag, emptyBag, emptyLIE)
 
-tc_match_pats (pat:pats) expected_ty
-  = subFunTy expected_ty               `thenTc` \ (arg_ty, rest_ty) ->
-       -- This is the unique place we call subFunTy
-       -- The point is that if expected_y is a "hole", we want 
-       -- to make arg_ty and rest_ty as "holes" too.
-    tcPat tcMonoPatBndr pat arg_ty     `thenTc` \ (pat', lie_req, pat_tvs, pat_ids, lie_avail) ->
-    tc_match_pats pats rest_ty         `thenTc` \ (rhs_ty, pats', lie_reqs, pats_tvs, pats_ids, lie_avails) ->
-    returnTc ( rhs_ty, 
-               pat':pats',
-               lie_req `plusLIE` lie_reqs,
-               pat_tvs `unionBags` pats_tvs,
-               pat_ids `unionBags` pats_ids,
-               lie_avail `plusLIE` lie_avails
-    )
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+\subsection{@tcDoStmts@ typechecks a {\em list} of do statements}
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
+
+\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
+  = unifyPArrTy res_ty                                 `thenM` \elt_ty ->
+    tcComprehension PArrComp mkPArrTy elt_ty stmts     `thenM` \ stmts' ->
+    returnM (stmts', [{- unused -}])
+
+tcDoStmts ListComp stmts method_names res_ty
+  = unifyListTy res_ty                         `       thenM` \ elt_ty ->
+    tcComprehension ListComp mkListTy elt_ty stmts     `thenM` \ stmts' ->
+    returnM (stmts', [{- unused -}])
+
+tcDoStmts do_or_mdo stmts method_names res_ty
+  = newTyVarTy (mkArrowKind liftedTypeKind liftedTypeKind)     `thenM` \ m_ty ->
+    newTyVarTy liftedTypeKind                                  `thenM` \ elt_ty ->
+    unifyTauTy res_ty (mkAppTy m_ty elt_ty)                    `thenM_`
+    let
+       ctxt = SC { sc_what = do_or_mdo,
+                   sc_rhs  = \ rhs rhs_elt_ty -> tcCheckRho rhs (mkAppTy m_ty 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 mk_mty elt_ty stmts
+  = tcStmts ctxt stmts
+  where
+    ctxt = SC { sc_what = do_or_lc,
+               sc_rhs  = \ rhs rhs_elt_ty -> tcCheckRho rhs (mk_mty rhs_elt_ty),
+               sc_body = \ body -> tcCheckRho body elt_ty,     -- Note: no mk_mty!
+               sc_ty   = mk_mty elt_ty }
 \end{code}
 
 
@@ -327,105 +470,127 @@ 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 do_or_lc m_ty stmts
-  = tcStmtsAndThen (:) do_or_lc m_ty stmts (returnTc ([], emptyLIE))
-
+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 -> TcType -> TcM (LHsExpr TcId),       -- Type checker 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
 tcStmtsAndThen
-       :: (TcStmt -> thing -> thing)   -- Combiner
-       -> RenamedMatchContext
-        -> (TcType -> TcType, TcType)  -- m, the relationship type of pat and rhs in pat <- rhs
-                                       -- elt_ty, where type of the comprehension is (m elt_ty)
-        -> [RenamedStmt]
-       -> TcM (thing, LIE)
-        -> TcM (thing, LIE)
+       :: (LStmt TcId -> thing -> thing)       -- Combiner
+       -> TcStmtCtxt
+        -> [LStmt Name]
+       -> TcM thing
+        -> TcM thing
 
        -- Base case
-tcStmtsAndThen combine do_or_lc m_ty [] do_next
-  = do_next
+tcStmtsAndThen combine ctxt [] thing_inside
+  = thing_inside
 
-tcStmtsAndThen combine do_or_lc m_ty (stmt:stmts) do_next
-  = tcStmtAndThen combine do_or_lc m_ty stmt
-       (tcStmtsAndThen combine do_or_lc m_ty stmts do_next)
+tcStmtsAndThen combine ctxt (stmt:stmts) thing_inside
+  = tcStmtAndThen  combine ctxt stmt  $
+    tcStmtsAndThen combine ctxt stmts $
+    thing_inside
 
        -- LetStmt
-tcStmtAndThen combine do_or_lc m_ty (LetStmt binds) thing_inside
+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
 
-tcStmtAndThen combine do_or_lc m_ty@(m,elt_ty) stmt@(BindStmt pat exp src_loc) thing_inside
-  = tcAddSrcLoc src_loc                                        $
-    tcAddErrCtxt (stmtCtxt do_or_lc stmt)              $
-    newTyVarTy liftedTypeKind                          `thenNF_Tc` \ pat_ty ->
-    tcExpr exp (m pat_ty)                              `thenTc` \ (exp', exp_lie) ->
-    tcMatchPats [pat] (mkFunTy pat_ty (m elt_ty))      (\ [pat'] _ ->
-       tcPopErrCtxt                            $
-       thing_inside                            `thenTc` \ (thing, lie) ->
-       returnTc ((BindStmt pat' exp' src_loc, thing), lie)
-    )                                                  `thenTc` \ ((stmt', thing), lie, dict_binds) ->
-    returnTc (combine stmt' (glue_binds combine Recursive dict_binds thing),
-             lie `plusLIE` exp_lie)
-
-
-       -- ParStmt
-tcStmtAndThen combine do_or_lc m_ty (ParStmtOut bndr_stmts_s) thing_inside
-  = loop bndr_stmts_s          `thenTc` \ ((pairs', thing), lie) ->
-    returnTc (combine (ParStmtOut pairs') thing, lie)
-  where
-    loop []
-      = thing_inside                           `thenTc` \ (thing, stmts_lie) ->
-       returnTc (([], thing), stmts_lie)
-
-    loop ((bndrs,stmts) : pairs)
-      = tcStmtsAndThen 
-               combine_par (DoCtxt ListComp) m_ty stmts
-                       -- Notice we pass on m_ty; the result type is used only
-                       -- to get escaping type variables for checkExistentialPat
-               (tcLookupLocalIds bndrs `thenNF_Tc` \ bndrs' ->
-                loop pairs             `thenTc` \ ((pairs', thing), lie) ->
-                returnTc (([], (bndrs', pairs', thing)), lie)) `thenTc` \ ((stmts', (bndrs', pairs', thing)), lie) ->
-
-       returnTc ( ((bndrs',stmts') : pairs', thing), lie)
-
-    combine_par stmt (stmts, thing) = (stmt:stmts, thing)
+       -- BindStmt
+tcStmtAndThen combine ctxt (L src_loc stmt@(BindStmt pat exp)) thing_inside
+  = addSrcSpan src_loc                                 $
+    addErrCtxt (stmtCtxt ctxt stmt)                    $
+    newTyVarTy liftedTypeKind                          `thenM` \ pat_ty ->
+    sc_rhs ctxt exp pat_ty                             `thenM` \ exp' ->
+    tcMatchPats [(pat, Check pat_ty)] (Check (sc_ty ctxt)) (
+       popErrCtxt thing_inside
+    )                                                  `thenM` \ ([pat'], thing, dict_binds) ->
+    returnM (combine (L src_loc (BindStmt pat' exp'))
+                    (glue_binds combine dict_binds thing))
 
        -- ExprStmt
-tcStmtAndThen combine do_or_lc m_ty@(m, res_elt_ty) stmt@(ExprStmt exp _ locn) thing_inside
-  = tcSetErrCtxt (stmtCtxt do_or_lc stmt) (
-       if isDoExpr do_or_lc then
-               newTyVarTy openTypeKind         `thenNF_Tc` \ any_ty ->
-               tcExpr exp (m any_ty)           `thenNF_Tc` \ (exp', lie) ->
-               returnTc (ExprStmt exp' any_ty locn, lie)
-       else
-               tcExpr exp boolTy               `thenNF_Tc` \ (exp', lie) ->
-               returnTc (ExprStmt exp' boolTy locn, lie)
-    )                                          `thenTc` \ (stmt', stmt_lie) ->
+tcStmtAndThen combine ctxt (L src_loc stmt@(ExprStmt exp _)) thing_inside
+  = addSrcSpan src_loc         (
+       addErrCtxt (stmtCtxt ctxt stmt) $
+       if isDoExpr (sc_what ctxt)
+       then    -- do or mdo; the expression is a computation
+               newTyVarTy liftedTypeKind       `thenM` \ any_ty ->
+               sc_rhs ctxt exp any_ty          `thenM` \ exp' ->
+               returnM (L src_loc (ExprStmt exp' any_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)
 
-    thing_inside                               `thenTc` \ (thing, stmts_lie) ->
 
-    returnTc (combine stmt' thing, stmt_lie `plusLIE` stmts_lie)
+       -- 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)
+  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
+  = newTyVarTys (length recNames) liftedTypeKind               `thenM` \ recTys ->
+    let
+       rec_ids = zipWith mkLocalId recNames recTys
+    in
+    tcExtendLocalValEnv 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)) ->
+
+    tcExtendLocalValEnv later_ids              $
+       -- NB:  The rec_ids for the recursive things 
+       --      already scope over this part
+    thing_inside                               `thenM` \ thing ->
+  
+    returnM (combine (L src_loc (RecStmt stmts' later_ids rec_ids rec_rets)) 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 ->
+               -- 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 do_or_lc m_ty@(m, res_elt_ty) stmt@(ResultStmt exp locn) thing_inside
-  = tcSetErrCtxt (stmtCtxt do_or_lc stmt) (
-       if isDoExpr do_or_lc then
-               tcExpr exp (m res_elt_ty)
-       else
-               tcExpr exp res_elt_ty
-    )                                          `thenTc` \ (exp', stmt_lie) ->
-
-    thing_inside                               `thenTc` \ (thing, stmts_lie) ->
-
-    returnTc (combine (ResultStmt exp' locn) thing,
-             stmt_lie `plusLIE` stmts_lie)
+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)
 
 
 ------------------------------
-glue_binds combine is_rec binds thing 
-  | nullMonoBinds binds = thing
-  | otherwise          = combine (LetStmt (mkMonoBind binds [] is_rec)) thing
+glue_binds combine binds thing = combine (noLoc (LetStmt [binds])) thing
+       -- ToDo: fix the noLoc
 \end{code}
 
 
@@ -439,17 +604,43 @@ glue_binds combine is_rec binds thing
 number of args are used in each equation.
 
 \begin{code}
-sameNoOfArgs :: [RenamedMatch] -> Bool
+sameNoOfArgs :: [LMatch Name] -> Bool
 sameNoOfArgs matches = isSingleton (nub (map args_in_match matches))
   where
-    args_in_match :: RenamedMatch -> Int
-    args_in_match (Match pats _ _) = length pats
+    args_in_match :: LMatch Name -> Int
+    args_in_match (L _ (Match pats _ _)) = length pats
 \end{code}
 
 \begin{code}
-matchCtxt ctxt  match  = hang (pprMatchContext ctxt     <> colon) 4 (pprMatch ctxt match)
-stmtCtxt do_or_lc stmt = hang (pprMatchContext do_or_lc <> colon) 4 (ppr stmt)
-
 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_tvs bound_ids 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
+
+    ppr_id id ty = ppr id <+> dcolon <+> ppr ty
+       -- Don't zonk the types so we get the separate, un-unified versions
 \end{code}