[project @ 2003-06-24 07:58:18 by simonpj]
[ghc-hetmet.git] / ghc / compiler / typecheck / TcMonoType.lhs
index 17189bd..c257251 100644 (file)
 \section[TcMonoType]{Typechecking user-specified @MonoTypes@}
 
 \begin{code}
-module TcMonoType ( tcHsType, tcHsSigType, tcHsBoxedSigType, 
-                   tcContext, tcClassContext,
+module TcMonoType ( tcHsSigType, tcHsType, tcIfaceType, tcHsTheta, tcHsPred,
+                   UserTypeCtxt(..),
 
                        -- Kind checking
                    kcHsTyVar, kcHsTyVars, mkTyClTyVars,
-                   kcHsType, kcHsSigType, kcHsBoxedSigType, kcHsContext,
-                   kcTyVarScope, newSigTyVars, mkImmutTyVars,
+                   kcHsType, kcHsSigType, kcHsSigTypes, 
+                   kcHsLiftedSigType, kcHsContext,
+                   tcAddScopedTyVars, tcHsTyVars, mkImmutTyVars,
 
-                   TcSigInfo(..), tcTySig, mkTcSig, maybeSig,
-                   checkSigTyVars, sigCtxt, sigPatCtxt
+                   TcSigInfo(..), tcTySig, mkTcSig, maybeSig, tcSigPolyId, tcSigMonoId
                  ) where
 
 #include "HsVersions.h"
 
-import HsSyn           ( HsType(..), HsTyVarBndr(..), HsUsageAnn(..),
-                          Sig(..), HsPred(..), pprParendHsType, HsTupCon(..), hsTyVarNames )
-import RnHsSyn         ( RenamedHsType, RenamedHsPred, RenamedContext, RenamedSig )
+import HsSyn           ( HsType(..), HsTyVarBndr(..), HsTyOp(..),
+                          Sig(..), HsPred(..), HsTupCon(..), hsTyVarNames )
+import RnHsSyn         ( RenamedHsType, RenamedHsPred, RenamedContext, RenamedSig, extractHsTyVars )
 import TcHsSyn         ( TcId )
 
-import TcMonad
-import TcEnv           ( tcExtendTyVarEnv, tcLookupTy, tcGetValueEnv, tcGetInScopeTyVars,
-                          tcExtendUVarEnv, tcLookupUVar,
-                         tcGetGlobalTyVars, valueEnvIds, 
-                         TyThing(..), tyThingKind, tcExtendKindEnv
+import TcRnMonad
+import TcEnv           ( tcExtendTyVarEnv, tcLookup, tcLookupGlobal,
+                         TyThing(..), TcTyThing(..), tcExtendKindEnv,
+                         getInLocalScope
                        )
-import TcType          ( TcType, TcKind, TcTyVar, TcThetaType, TcTauType,
-                         newKindVar, tcInstSigVar,
-                         zonkKindEnv, zonkTcType, zonkTcTyVars, zonkTcTyVar
+import TcMType         ( newMutTyVar, newKindVar, zonkKindEnv, tcInstType, zonkTcType,
+                         checkValidType, UserTypeCtxt(..), pprUserTypeCtxt, newOpenTypeKind
                        )
-import Inst            ( Inst, InstOrigin(..), newMethodWithGivenTy, instToIdBndr,
-                         instFunDeps, instFunDepsOfTheta )
-import FunDeps         ( tyVarFunDep, oclose )
-import TcUnify         ( unifyKind, unifyKinds, unifyOpenTypeKind )
-import Type            ( Type, Kind, PredType(..), ThetaType, UsageAnn(..),
-                         mkTyVarTy, mkTyVarTys, mkFunTy, mkSynTy, mkUsgTy,
-                          mkUsForAllTy, zipFunTys, hoistForAllTys,
-                         mkSigmaTy, mkDictTy, mkPredTy, mkTyConApp,
-                         mkAppTys, splitForAllTys, splitRhoTy, mkRhoTy,
-                         boxedTypeKind, unboxedTypeKind, mkArrowKind,
-                         mkArrowKinds, getTyVar_maybe, getTyVar, splitFunTy_maybe,
-                         tidyOpenType, tidyOpenTypes, tidyTyVar, tidyTyVars,
-                         tyVarsOfType, tyVarsOfTypes, tyVarsOfPred, mkForAllTys,
-                         classesOfPreds
+import TcUnify         ( unifyKind, unifyFunKind )
+import TcType          ( Type, Kind, SourceType(..), ThetaType, TyVarDetails(..),
+                         TcTyVar, TcKind, TcThetaType, TcTauType,
+                         mkTyVarTy, mkTyVarTys, mkFunTy, isTypeKind,
+                         zipFunTys, mkForAllTys, mkFunTys, tcEqType, isPredTy,
+                         mkSigmaTy, mkPredTy, mkGenTyConApp, mkTyConApp, mkAppTys, 
+                         liftedTypeKind, unliftedTypeKind, eqKind,
+                         tcSplitFunTy_maybe, tcSplitForAllTys
                        )
-import PprType         ( pprConstraint, pprType, pprPred )
-import Subst           ( mkTopTyVarSubst, substTy )
-import Id              ( mkVanillaId, idName, idType, idFreeTyVars )
-import Var             ( TyVar, mkTyVar, tyVarKind, mkNamedUVar, varName )
-import VarEnv
-import VarSet
+import qualified Type  ( splitFunTys )
+import Inst            ( Inst, InstOrigin(..), newMethod, instToId )
+
+import Id              ( mkLocalId, idName, idType )
+import Var             ( TyVar, mkTyVar, tyVarKind )
 import ErrUtils                ( Message )
-import TyCon           ( TyCon, isSynTyCon, tyConArity, tyConKind )
-import Class           ( ClassContext, classArity, classTyCon )
-import Name            ( Name, OccName, isLocallyDefined )
-import TysWiredIn      ( mkListTy, mkTupleTy )
-import UniqFM          ( elemUFM, foldUFM )
+import TyCon           ( TyCon, tyConKind )
+import Class           ( classTyCon )
+import Name            ( Name )
+import NameSet
+import Subst           ( deShadowTy )
+import TysWiredIn      ( mkListTy, mkPArrTy, mkTupleTy, genUnitTyCon )
 import BasicTypes      ( Boxity(..) )
 import SrcLoc          ( SrcLoc )
-import Util            ( mapAccumL, isSingleton, removeDups )
+import Util            ( lengthIs )
 import Outputable
+import List            ( nubBy )
+\end{code}
+
+
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+\subsection{Checking types}
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
+
+Generally speaking we now type-check types in three phases
+
+       1.  Kind check the HsType [kcHsType]
+       2.  Convert from HsType to Type, and hoist the foralls [tcHsType]
+       3.  Check the validity of the resulting type [checkValidType]
+
+Often these steps are done one after the othe (tcHsSigType).
+But in mutually recursive groups of type and class decls we do
+       1 kind-check the whole group
+       2 build TyCons/Classes in a knot-tied wa
+       3 check the validity of types in the now-unknotted TyCons/Classes
+
+\begin{code}
+tcHsSigType :: UserTypeCtxt -> RenamedHsType -> TcM Type
+  -- Do kind checking, and hoist for-alls to the top
+tcHsSigType ctxt ty = addErrCtxt (checkTypeCtxt ctxt ty) (
+                       kcTypeType ty           `thenM_`
+                       tcHsType ty
+                     )                         `thenM` \ ty' ->
+                     checkValidType ctxt ty'   `thenM_`
+                     returnM ty'
+
+checkTypeCtxt ctxt ty
+  = vcat [ptext SLIT("In the type:") <+> ppr ty,
+         ptext SLIT("While checking") <+> pprUserTypeCtxt ctxt ]
+
+tcHsType    :: RenamedHsType -> TcM Type
+  -- Don't do kind checking, nor validity checking, 
+  --   but do hoist for-alls to the top
+  -- This is used in type and class decls, where kinding is
+  -- done in advance, and validity checking is done later
+  -- [Validity checking done later because of knot-tying issues.]
+tcHsType ty = tc_type ty  `thenM` \ ty' ->  
+             returnM (hoistForAllTys ty')
+
+tcHsTheta :: RenamedContext -> TcM ThetaType
+-- Used when we are expecting a ClassContext (i.e. no implicit params)
+-- Does not do validity checking, like tcHsType
+tcHsTheta hs_theta = mappM tc_pred hs_theta
+
+-- In interface files the type is already kinded,
+-- and we definitely don't want to hoist for-alls.
+-- Otherwise we'll change
+--     dmfail :: forall m:(*->*) Monad m => forall a:* => String -> m a
+-- into 
+--     dmfail :: forall m:(*->*) a:* Monad m => String -> m a
+-- which definitely isn't right!
+tcIfaceType ty = tc_type ty
 \end{code}
 
 
@@ -90,7 +140,7 @@ To do step 1, we proceed thus:
 1b. Apply the kind checker
 1c. Zonk the resulting kinds
 
-The kind checker is passed to kcTyVarScope as an argument.  
+The kind checker is passed to tcHsTyVars as an argument.  
 
 For example, when we find
        (forall a m. m a -> m a)
@@ -98,7 +148,7 @@ we bind a,m to kind varibles and kind-check (m a -> m a).  This
 makes a get kind *, and m get kind *->*.  Now we typecheck (m a -> m a)
 in an environment that binds a and m suitably.
 
-The kind checker passed to kcTyVarScope needs to look at enough to
+The kind checker passed to tcHsTyVars needs to look at enough to
 establish the kind of the tyvar:
   * For a group of type and class decls, it's just the group, not
        the rest of the program
@@ -116,365 +166,417 @@ But equally valid would be
                                a::(*->*)-> *, b::*->*
 
 \begin{code}
-kcTyVarScope :: [HsTyVarBndr Name] 
-            -> TcM s a                         -- The kind checker
-            -> TcM s [(Name,Kind)]
-       -- Do a kind check to find out the kinds of the type variables
-       -- Then return a bunch of name-kind pairs, from which to 
-       -- construct the type variables.  We don't return the tyvars
-       -- themselves because sometimes we want mutable ones and 
-       -- sometimes we want immutable ones.
-
-kcTyVarScope [] kind_check = returnTc []
+-- tcHsTyVars is used for type variables in type signatures
+--     e.g. forall a. a->a
+-- They are immutable, because they scope only over the signature
+-- They may or may not be explicitly-kinded
+tcHsTyVars :: [HsTyVarBndr Name] 
+          -> TcM a                             -- The kind checker
+          -> ([TyVar] -> TcM b)
+          -> TcM b
+
+tcHsTyVars [] kind_check thing_inside = thing_inside []
        -- A useful short cut for a common case!
   
-kcTyVarScope tv_names kind_check 
-  = kcHsTyVars tv_names                                `thenNF_Tc` \ tv_names_w_kinds ->
-    tcExtendKindEnv tv_names_w_kinds kind_check                `thenTc_`
-    zonkKindEnv tv_names_w_kinds
+tcHsTyVars tv_names kind_check thing_inside
+  = kcHsTyVars tv_names                                `thenM` \ tv_names_w_kinds ->
+    tcExtendKindEnv tv_names_w_kinds kind_check                `thenM_`
+    zonkKindEnv tv_names_w_kinds                       `thenM` \ tvs_w_kinds ->
+    let
+       tyvars = mkImmutTyVars tvs_w_kinds
+    in
+    tcExtendTyVarEnv tyvars (thing_inside tyvars)
+
+
+
+tcAddScopedTyVars :: [RenamedHsType] -> TcM a -> TcM a
+-- tcAddScopedTyVars is used for scoped type variables
+-- added by pattern type signatures
+--     e.g.  \ (x::a) (y::a) -> x+y
+-- They never have explicit kinds (because this is source-code only)
+-- They are mutable (because they can get bound to a more specific type)
+
+-- Find the not-already-in-scope signature type variables,
+-- kind-check them, and bring them into scope
+--
+-- We no longer specify that these type variables must be univerally 
+-- quantified (lots of email on the subject).  If you want to put that 
+-- back in, you need to
+--     a) Do a checkSigTyVars after thing_inside
+--     b) More insidiously, don't pass in expected_ty, else
+--        we unify with it too early and checkSigTyVars barfs
+--        Instead you have to pass in a fresh ty var, and unify
+--        it with expected_ty afterwards
+tcAddScopedTyVars [] thing_inside
+  = thing_inside       -- Quick get-out for the empty case
+
+tcAddScopedTyVars sig_tys thing_inside
+  = getInLocalScope                    `thenM` \ in_scope ->
+    let
+       all_sig_tvs     = foldr (unionNameSets . extractHsTyVars) emptyNameSet sig_tys
+       sig_tvs         = filter (not . in_scope) (nameSetToList all_sig_tvs)
+    in       
+    mappM newNamedKindVar sig_tvs                      `thenM` \ kind_env ->
+    tcExtendKindEnv kind_env (kcHsSigTypes sig_tys)    `thenM_`
+    zonkKindEnv kind_env                               `thenM` \ tvs_w_kinds ->
+    sequenceM [ newMutTyVar name kind PatSigTv
+             | (name, kind) <- tvs_w_kinds]            `thenM` \ tyvars ->
+    tcExtendTyVarEnv tyvars thing_inside
 \end{code}
     
 
 \begin{code}
-kcHsTyVar  :: HsTyVarBndr name   -> NF_TcM s (name, TcKind)
-kcHsTyVars :: [HsTyVarBndr name] -> NF_TcM s [(name, TcKind)]
+kcHsTyVar  :: HsTyVarBndr name   -> TcM (name, TcKind)
+kcHsTyVars :: [HsTyVarBndr name] -> TcM [(name, TcKind)]
+
+kcHsTyVar (UserTyVar name)       = newNamedKindVar name
+kcHsTyVar (IfaceTyVar name kind) = returnM (name, kind)
 
-kcHsTyVar (UserTyVar name)       = newKindVar  `thenNF_Tc` \ kind ->
-                                  returnNF_Tc (name, kind)
-kcHsTyVar (IfaceTyVar name kind) = returnNF_Tc (name, kind)
+kcHsTyVars tvs = mappM kcHsTyVar tvs
 
-kcHsTyVars tvs = mapNF_Tc kcHsTyVar tvs
+newNamedKindVar name = newKindVar      `thenM` \ kind ->
+                      returnM (name, kind)
 
 ---------------------------
-kcBoxedType :: RenamedHsType -> TcM s ()
-       -- The type ty must be a *boxed* *type*
-kcBoxedType ty
-  = kcHsType ty                                `thenTc` \ kind ->
-    tcAddErrCtxt (typeKindCtxt ty)     $
-    unifyKind boxedTypeKind kind
+kcLiftedType :: RenamedHsType -> TcM Kind
+       -- The type ty must be a *lifted* *type*
+kcLiftedType ty = kcHsType ty  `thenM` \ act_kind ->
+                 checkExpectedKind (ppr ty) act_kind liftedTypeKind
     
 ---------------------------
-kcTypeType :: RenamedHsType -> TcM s ()
-       -- The type ty must be a *type*, but it can be boxed or unboxed.
+kcTypeType :: RenamedHsType -> TcM ()
+       -- The type ty must be a *type*, but it can be lifted or unlifted.
 kcTypeType ty
-  = kcHsType ty                                `thenTc` \ kind ->
-    tcAddErrCtxt (typeKindCtxt ty)     $
-    unifyOpenTypeKind kind
+  = kcHsType ty                        `thenM` \ kind ->
+    if isTypeKind kind then
+       return ()
+    else
+    newOpenTypeKind                            `thenM` \ exp_kind ->
+    checkExpectedKind (ppr ty) kind exp_kind   `thenM_`
+    returnM ()
 
 ---------------------------
-kcHsSigType, kcHsBoxedSigType :: RenamedHsType -> TcM s ()
+kcHsSigType, kcHsLiftedSigType :: RenamedHsType -> TcM ()
        -- Used for type signatures
-kcHsSigType     = kcTypeType
-kcHsBoxedSigType = kcBoxedType
+kcHsSigType ty              = kcTypeType ty
+kcHsSigTypes tys     = mappM_ kcHsSigType tys
+kcHsLiftedSigType ty = kcLiftedType ty `thenM_` returnM ()
 
 ---------------------------
-kcHsType :: RenamedHsType -> TcM s TcKind
-kcHsType (HsTyVar name)              
-  = tcLookupTy name    `thenTc` \ thing ->
-    case thing of
-       ATyVar tv -> returnTc (tyVarKind tv)
-       ATyCon tc -> returnTc (tyConKind tc)
-       AThing k  -> returnTc k
-       other     -> failWithTc (wrongThingErr "type" thing name)
-
-kcHsType (HsUsgTy _ ty)       = kcHsType ty
-kcHsType (HsUsgForAllTy _ ty) = kcHsType ty
+kcHsType :: RenamedHsType -> TcM TcKind
+-- kcHsType *returns* the kind of the type, rather than taking an expected
+-- kind as argument as tcExpr does.  Reason: the kind of (->) is
+--     forall bx1 bx2. Type bx1 -> Type bx2 -> Type Boxed
+-- so we'd need to generate huge numbers of bx variables.
+
+kcHsType (HsTyVar name)   = kcTyVar name
+kcHsType (HsListTy ty)    = kcLiftedType ty
+kcHsType (HsPArrTy ty)    = kcLiftedType ty
+kcHsType (HsParTy ty)    = kcHsType ty             -- Skip parentheses markers
+kcHsType (HsNumTy _)      = returnM liftedTypeKind  -- The unit type for generics
+kcHsType (HsKindSig ty k) = kcHsType ty                `thenM` \ act_kind ->
+                           checkExpectedKind (ppr ty) act_kind k
+
+kcHsType (HsTupleTy (HsTupCon boxity _) tys)
+  = mappM kcTypeType tys       `thenM_`
+    returnM (case boxity of
+                 Boxed   -> liftedTypeKind
+                 Unboxed -> unliftedTypeKind)
 
-kcHsType (HsListTy ty)
-  = kcBoxedType ty             `thenTc` \ tau_ty ->
-    returnTc boxedTypeKind
-
-kcHsType (HsTupleTy (HsTupCon _ Boxed) tys)
-  = mapTc kcBoxedType tys      `thenTc_` 
-    returnTc boxedTypeKind
+kcHsType (HsFunTy ty1 ty2)
+  = kcTypeType ty1     `thenM_`
+    kcTypeType ty2     `thenM_`
+    returnM liftedTypeKind
 
-kcHsType (HsTupleTy (HsTupCon _ Unboxed) tys)
-  = mapTc kcTypeType tys       `thenTc_` 
-    returnTc unboxedTypeKind
+kcHsType (HsOpTy ty1 HsArrow ty2)
+  = kcTypeType ty1     `thenM_`
+    kcTypeType ty2     `thenM_`
+    returnM liftedTypeKind
 
-kcHsType (HsFunTy ty1 ty2)
-  = kcTypeType ty1     `thenTc_`
-    kcTypeType ty2     `thenTc_`
-    returnTc boxedTypeKind
+kcHsType ty@(HsOpTy ty1 op_ty@(HsTyOp op) ty2)
+  = addErrCtxt (appKindCtxt (ppr ty))  $
+    kcTyVar op                         `thenM` \ op_kind ->
+    kcApps (ppr op_ty) op_kind [ty1,ty2]
 
 kcHsType (HsPredTy pred)
-  = kcHsPred pred              `thenTc_`
-    returnTc boxedTypeKind
+  = kcHsPred pred              `thenM_`
+    returnM liftedTypeKind
 
 kcHsType ty@(HsAppTy ty1 ty2)
-  = kcHsType ty1               `thenTc` \ tc_kind ->
-    kcHsType ty2               `thenTc` \ arg_kind ->
+  = addErrCtxt (appKindCtxt (ppr ty))  $
+    kc_app ty []
+  where
+    kc_app (HsAppTy f a) as = kc_app f (a:as)
+    kc_app f            as = kcHsType f        `thenM` \ fk ->
+                             kcApps (ppr f) fk as
 
-    tcAddErrCtxt (appKindCtxt (ppr ty))        $
-    case splitFunTy_maybe tc_kind of 
-       Just (arg_kind', res_kind)
-               -> unifyKind arg_kind arg_kind' `thenTc_`
-                  returnTc res_kind
+kcHsType (HsForAllTy (Just tv_names) context ty)
+  = kcHsTyVars tv_names                `thenM` \ kind_env ->
+    tcExtendKindEnv kind_env   $
+    kcHsContext context                `thenM_`
+    kcLiftedType ty
+       -- The body of a forall must be of kind *
+       -- In principle, I suppose, we could allow unlifted types,
+       -- but it seems simpler to stick to lifted types for now.
 
-       Nothing -> newKindVar                                           `thenNF_Tc` \ res_kind ->
-                  unifyKind tc_kind (mkArrowKind arg_kind res_kind)    `thenTc_`
-                  returnTc res_kind
+---------------------------
+kcApps :: SDoc                         -- The function
+       -> TcKind               -- Function kind
+       -> [RenamedHsType]      -- Arg types
+       -> TcM TcKind           -- Result kind
+kcApps pp_fun fun_kind args
+  = go fun_kind args
+  where
+    go fk []       = returnM fk
+    go fk (ty:tys) = unifyFunKind fk   `thenM` \ mb_fk ->
+                    case mb_fk of {
+                       Nothing       -> failWithTc too_few_args ;
+                       Just (ak',fk') -> 
+                    kcHsType ty                        `thenM` \ ak ->
+                    checkExpectedKind (ppr ty) ak ak'  `thenM_`
+                    go fk' tys }
+
+    too_few_args = ptext SLIT("Kind error:") <+> quotes pp_fun <+>
+                       ptext SLIT("is applied to too many type arguments")
 
-kcHsType (HsForAllTy (Just tv_names) context ty)
-  = kcHsTyVars tv_names                        `thenNF_Tc` \ kind_env ->
-    tcExtendKindEnv kind_env           $
-    kcHsContext context                `thenTc_`
-    kcHsType ty                        `thenTc` \ kind ->
-               -- Context behaves like a function type
-               -- This matters.  Return-unboxed-tuple analysis can
-               -- give overloaded functions like
-               --      f :: forall a. Num a => (# a->a, a->a #)
-               -- And we want these to get through the type checker
-    returnTc (if null context then
-                kind
-             else
-                 boxedTypeKind)
+---------------------------
+-- We would like to get a decent error message from
+--   (a) Under-applied type constructors
+--             f :: (Maybe, Maybe)
+--   (b) Over-applied type constructors
+--             f :: Int x -> Int x
+--
+
+checkExpectedKind :: SDoc -> TcKind -> TcKind -> TcM TcKind
+-- A fancy wrapper for 'unifyKind', which tries to give 
+-- decent error messages.
+-- Returns the same kind that it is passed, exp_kind
+checkExpectedKind pp_ty act_kind exp_kind
+  | act_kind `eqKind` exp_kind -- Short cut for a very common case
+  = returnM exp_kind   
+  | otherwise
+  = tryTc (unifyKind exp_kind act_kind)        `thenM` \ (errs, mb_r) ->
+    case mb_r of {
+       Just _  -> returnM exp_kind ;   -- Unification succeeded
+       Nothing ->
+
+       -- So there's definitely an error
+       -- Now to find out what sort
+    zonkTcType exp_kind                `thenM` \ exp_kind ->
+    zonkTcType act_kind                `thenM` \ act_kind ->
+
+    let (exp_as, _) = Type.splitFunTys exp_kind
+        (act_as, _) = Type.splitFunTys act_kind
+               -- Use the Type versions for kinds      
+       n_exp_as = length exp_as
+       n_act_as = length act_as
+
+       err | n_exp_as < n_act_as       -- E.g. [Maybe]
+           = quotes pp_ty <+> ptext SLIT("is not applied to enough type arguments")
+
+               -- Now n_exp_as >= n_act_as. In the next two cases, 
+               -- n_exp_as == 0, and hence so is n_act_as
+           | exp_kind `eqKind` liftedTypeKind && act_kind `eqKind` unliftedTypeKind
+           = ptext SLIT("Expecting a lifted type, but") <+> quotes pp_ty 
+               <+> ptext SLIT("is unlifted")
+
+           | exp_kind `eqKind` unliftedTypeKind && act_kind `eqKind` liftedTypeKind
+           = ptext SLIT("Expecting an unlifted type, but") <+> quotes pp_ty 
+               <+> ptext SLIT("is lifted")
+
+           | otherwise                 -- E.g. Monad [Int]
+           = sep [ ptext SLIT("Expecting kind") <+> quotes (ppr exp_kind) <> comma,
+                   ptext SLIT("but") <+> quotes pp_ty <+> 
+                       ptext SLIT("has kind") <+> quotes (ppr act_kind)]
+   in
+   failWithTc (ptext SLIT("Kind error:") <+> err) 
+   }
+
+---------------------------
+kc_pred :: RenamedHsPred -> TcM TcKind -- Does *not* check for a saturated
+                                       -- application (reason: used from TcDeriv)
+kc_pred pred@(HsIParam name ty)
+  = kcHsType ty
+
+kc_pred pred@(HsClassP cls tys)
+  = kcClass cls                `thenM` \ kind ->
+    kcApps (ppr cls) kind tys
 
 ---------------------------
-kcHsContext ctxt = mapTc_ kcHsPred ctxt
-
-kcHsPred :: RenamedHsPred -> TcM s ()
-kcHsPred pred@(HsPIParam name ty)
-  = tcAddErrCtxt (appKindCtxt (ppr pred))      $
-    kcBoxedType ty
-
-kcHsPred pred@(HsPClass cls tys)
-  = tcAddErrCtxt (appKindCtxt (ppr pred))      $
-    tcLookupTy cls                             `thenNF_Tc` \ thing -> 
-    (case thing of
-       AClass cls  -> returnTc (tyConKind (classTyCon cls))
-       AThing kind -> returnTc kind
-       other -> failWithTc (wrongThingErr "class" thing cls))  `thenTc` \ kind ->
-    mapTc kcHsType tys                                         `thenTc` \ arg_kinds ->
-    unifyKind kind (mkArrowKinds arg_kinds boxedTypeKind)
+kcHsContext ctxt = mappM_ kcHsPred ctxt
+
+kcHsPred pred          -- Checks that the result is of kind liftedType
+  = addErrCtxt (appKindCtxt (ppr pred))        $
+    kc_pred pred                       `thenM` \ kind ->
+    checkExpectedKind (ppr pred) kind liftedTypeKind
+    
+
+ ---------------------------
+kcTyVar name   -- Could be a tyvar or a tycon
+  = tcLookup name      `thenM` \ thing ->
+    case thing of 
+       AThing kind         -> returnM kind
+       ATyVar tv           -> returnM (tyVarKind tv)
+       AGlobal (ATyCon tc) -> returnM (tyConKind tc) 
+       other               -> failWithTc (wrongThingErr "type" thing name)
+
+kcClass cls    -- Must be a class
+  = tcLookup cls                               `thenM` \ thing -> 
+    case thing of
+       AThing kind           -> returnM kind
+       AGlobal (AClass cls)  -> returnM (tyConKind (classTyCon cls))
+       other                 -> failWithTc (wrongThingErr "class" thing cls)
 \end{code}
 
 %************************************************************************
 %*                                                                     *
-\subsection{Checking types}
+\subsection{tc_type}
 %*                                                                     *
 %************************************************************************
 
-tcHsType and tcHsTypeKind
+tc_type, the main work horse
 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
 
-tcHsSigType and tcHsBoxedSigType are used for type signatures written by the programmer
+       -------------------
+       *** BIG WARNING ***
+       -------------------
 
-  * We hoist any inner for-alls to the top
+tc_type is used to typecheck the types in the RHS of data
+constructors.  In the case of recursive data types, that means that
+the type constructors themselves are (partly) black holes.  e.g.
 
-  * Notice that we kind-check first, because the type-check assumes
-       that the kinds are already checked.
-  * They are only called when there are no kind vars in the environment
-       so the kind returned is indeed a Kind not a TcKind
+       data T a = MkT a [T a]
 
-\begin{code}
-tcHsSigType :: RenamedHsType -> TcM s TcType
-tcHsSigType ty
-  = kcTypeType ty      `thenTc_`
-    tcHsType ty                `thenTc` \ ty' ->
-    returnTc (hoistForAllTys ty')
-
-tcHsBoxedSigType :: RenamedHsType -> TcM s Type
-tcHsBoxedSigType ty
-  = kcBoxedType ty     `thenTc_`
-    tcHsType ty                `thenTc` \ ty' ->
-    returnTc (hoistForAllTys ty')
-\end{code}
+While typechecking the [T a] on the RHS, T itself is not yet fully
+defined.  That in turn places restrictions on what you can check in
+tcHsType; if you poke on too much you get a black hole.  I keep
+forgetting this, hence this warning!
 
+So tc_type does no validity-checking.  Instead that's all done
+by TcMType.checkValidType
+
+       --------------------------
+       *** END OF BIG WARNING ***
+       --------------------------
 
-The main work horse
-~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
 
 \begin{code}
-tcHsType :: RenamedHsType -> TcM s Type
-tcHsType ty@(HsTyVar name)
+tc_type :: RenamedHsType -> TcM Type
+
+tc_type ty@(HsTyVar name)
   = tc_app ty []
 
-tcHsType (HsListTy ty)
-  = tcHsType ty                `thenTc` \ tau_ty ->
-    returnTc (mkListTy tau_ty)
+tc_type (HsKindSig ty k)
+  = tc_type ty -- Kind checking done already
 
-tcHsType (HsTupleTy (HsTupCon _ boxity) tys)
-  = mapTc tcHsType tys `thenTc` \ tau_tys ->
-    returnTc (mkTupleTy boxity (length tys) tau_tys)
+tc_type (HsListTy ty)
+  = tc_type ty `thenM` \ tau_ty ->
+    returnM (mkListTy tau_ty)
 
-tcHsType (HsFunTy ty1 ty2)
-  = tcHsType ty1       `thenTc` \ tau_ty1 ->
-    tcHsType ty2       `thenTc` \ tau_ty2 ->
-    returnTc (mkFunTy tau_ty1 tau_ty2)
+tc_type (HsPArrTy ty)
+  = tc_type ty `thenM` \ tau_ty ->
+    returnM (mkPArrTy tau_ty)
 
-tcHsType (HsAppTy ty1 ty2)
-  = tc_app ty1 [ty2]
+tc_type (HsTupleTy (HsTupCon boxity arity) tys)
+  = ASSERT( tys `lengthIs` arity )
+    tc_types tys       `thenM` \ tau_tys ->
+    returnM (mkTupleTy boxity arity tau_tys)
 
-tcHsType (HsPredTy pred)
-  = tcClassAssertion True pred `thenTc` \ pred' ->
-    returnTc (mkPredTy pred')
+tc_type (HsFunTy ty1 ty2)
+  = tc_type ty1                        `thenM` \ tau_ty1 ->
+    tc_type ty2                        `thenM` \ tau_ty2 ->
+    returnM (mkFunTy tau_ty1 tau_ty2)
 
-tcHsType (HsUsgTy usg ty)
-  = newUsg usg                 `thenTc` \ usg' ->
-    tcHsType ty                        `thenTc` \ tc_ty ->
-    returnTc (mkUsgTy usg' tc_ty)
-  where
-    newUsg usg = case usg of
-                   HsUsOnce        -> returnTc UsOnce
-                   HsUsMany        -> returnTc UsMany
-                   HsUsVar uv_name -> tcLookupUVar uv_name `thenTc` \ uv ->
-                                      returnTc (UsVar uv)
+tc_type (HsOpTy ty1 HsArrow ty2)
+  = tc_type ty1 `thenM` \ tau_ty1 ->
+    tc_type ty2 `thenM` \ tau_ty2 ->
+    returnM (mkFunTy tau_ty1 tau_ty2)
+
+tc_type (HsOpTy ty1 (HsTyOp op) ty2)
+  = tc_type ty1 `thenM` \ tau_ty1 ->
+    tc_type ty2 `thenM` \ tau_ty2 ->
+    tc_fun_type op [tau_ty1,tau_ty2]
+
+tc_type (HsParTy ty)           -- Remove the parentheses markers
+  = tc_type ty
+
+tc_type (HsNumTy n)
+  = ASSERT(n== 1)
+    returnM (mkTyConApp genUnitTyCon [])
+
+tc_type ty@(HsAppTy ty1 ty2) 
+  = addErrCtxt (appKindCtxt (ppr ty))  $
+    tc_app ty1 [ty2]
 
-tcHsType (HsUsgForAllTy uv_name ty)
+tc_type (HsPredTy pred)
+  = tc_pred pred       `thenM` \ pred' ->
+    returnM (mkPredTy pred')
+
+tc_type full_ty@(HsForAllTy (Just tv_names) ctxt ty)
   = let
-        uv = mkNamedUVar uv_name
+       kind_check = kcHsContext ctxt `thenM_` kcHsType ty
     in
-    tcExtendUVarEnv uv_name uv $
-    tcHsType ty                     `thenTc` \ tc_ty ->
-    returnTc (mkUsForAllTy uv tc_ty)
+    tcHsTyVars tv_names kind_check     $ \ tyvars ->
+    mappM tc_pred ctxt                 `thenM` \ theta ->
+    tc_type ty                         `thenM` \ tau ->
+    returnM (mkSigmaTy tyvars theta tau)
 
-tcHsType full_ty@(HsForAllTy (Just tv_names) ctxt ty)
-  = kcTyVarScope tv_names 
-                (kcHsContext ctxt `thenTc_` kcHsType ty)  `thenTc` \ tv_kinds ->
-    let
-       forall_tyvars = mkImmutTyVars tv_kinds
-    in
-    tcExtendTyVarEnv forall_tyvars     $
-    tcContext ctxt                     `thenTc` \ theta ->
-    tcHsType ty                                `thenTc` \ tau ->
-    let
-       -- Check for ambiguity
-       --   forall V. P => tau
-       -- is ambiguous if P contains generic variables
-       -- (i.e. one of the Vs) that are not mentioned in tau
-       --
-       -- However, we need to take account of functional dependencies
-       -- when we speak of 'mentioned in tau'.  Example:
-       --      class C a b | a -> b where ...
-       -- Then the type
-       --      forall x y. (C x y) => x
-       -- is not ambiguous because x is mentioned and x determines y
-       --
-       -- NOTE: In addition, GHC insists that at least one type variable
-       -- in each constraint is in V.  So we disallow a type like
-       --      forall a. Eq b => b -> b
-       -- even in a scope where b is in scope.
-       -- This is the is_free test below.
-
-       tau_vars            = tyVarsOfType tau
-       fds                 = instFunDepsOfTheta theta
-       tvFundep            = tyVarFunDep fds
-       extended_tau_vars   = oclose tvFundep tau_vars
-       is_ambig ct_var     = (ct_var `elem` forall_tyvars) &&
-                             not (ct_var `elemUFM` extended_tau_vars)
-       is_free ct_var      = not (ct_var `elem` forall_tyvars)
-
-       check_pred pred = checkTc (not any_ambig) (ambigErr pred full_ty) `thenTc_`
-                         checkTc (not all_free)  (freeErr  pred full_ty)
-             where 
-               ct_vars   = varSetElems (tyVarsOfPred pred)
-               any_ambig = is_source_polytype && any is_ambig ct_vars
-               all_free  = all is_free  ct_vars
-
-       -- Check ambiguity only for source-program types, not
-       -- for types coming from inteface files.  The latter can
-       -- legitimately have ambiguous types. Example
-       --    class S a where s :: a -> (Int,Int)
-       --    instance S Char where s _ = (1,1)
-       --    f:: S a => [a] -> Int -> (Int,Int)
-       --    f (_::[a]) x = (a*x,b)
-       --      where (a,b) = s (undefined::a)
-       -- Here the worker for f gets the type
-       --      fw :: forall a. S a => Int -> (# Int, Int #)
-       --
-       -- If the list of tv_names is empty, we have a monotype,
-       -- and then we don't need to check for ambiguity either,
-       -- because the test can't fail (see is_ambig).
-       is_source_polytype = case tv_names of
-                               (UserTyVar _ : _) -> True
-                               other             -> False
-    in
-    mapTc check_pred theta             `thenTc_`
-    returnTc (mkSigmaTy forall_tyvars theta tau)
+tc_types arg_tys = mappM tc_type arg_tys
 \end{code}
 
 Help functions for type applications
 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
 
 \begin{code}
+tc_app :: RenamedHsType -> [RenamedHsType] -> TcM Type
 tc_app (HsAppTy ty1 ty2) tys
   = tc_app ty1 (ty2:tys)
 
 tc_app ty tys
-  = tcAddErrCtxt (appKindCtxt pp_app)  $
-    mapTc tcHsType tys                 `thenTc` \ arg_tys ->
-    tc_fun_type ty arg_tys
-  where
-    pp_app = ppr ty <+> sep (map pprParendHsType tys)
+  = tc_types tys                       `thenM` \ arg_tys ->
+    case ty of
+       HsTyVar fun -> tc_fun_type fun arg_tys
+       other       -> tc_type ty               `thenM` \ fun_ty ->
+                      returnM (mkAppTys fun_ty arg_tys)
 
 -- (tc_fun_type ty arg_tys) returns (mkAppTys ty arg_tys)
 -- But not quite; for synonyms it checks the correct arity, and builds a SynTy
 --     hence the rather strange functionality.
 
-tc_fun_type (HsTyVar name) arg_tys
-  = tcLookupTy name                    `thenTc` \ thing ->
+tc_fun_type name arg_tys
+  = tcLookup name                      `thenM` \ thing ->
     case thing of
-       ATyVar tv -> returnTc (mkAppTys (mkTyVarTy tv) arg_tys)
-
-       ATyCon tc | isSynTyCon tc ->  checkTc arity_ok err_msg  `thenTc_`
-                                     returnTc (mkAppTys (mkSynTy tc (take arity arg_tys))
-                                                        (drop arity arg_tys))
+       ATyVar tv -> returnM (mkAppTys (mkTyVarTy tv) arg_tys)
 
-                 | otherwise     ->  returnTc (mkTyConApp tc arg_tys)
-                 where
-
-                   arity_ok = arity <= n_args 
-                   arity = tyConArity tc
-                       -- It's OK to have an *over-applied* type synonym
-                       --      data Tree a b = ...
-                       --      type Foo a = Tree [a]
-                       --      f :: Foo a b -> ...
-                   err_msg = arityErr "Type synonym" name arity n_args
-                   n_args  = length arg_tys
+       AGlobal (ATyCon tc) -> returnM (mkGenTyConApp tc arg_tys)
 
        other -> failWithTc (wrongThingErr "type constructor" thing name)
-
-tc_fun_type ty arg_tys
-  = tcHsType ty                `thenTc` \ fun_ty ->
-    returnNF_Tc (mkAppTys fun_ty arg_tys)
 \end{code}
 
 
 Contexts
 ~~~~~~~~
 \begin{code}
-tcClassContext :: RenamedContext -> TcM s ClassContext
-       -- Used when we are expecting a ClassContext (i.e. no implicit params)
-tcClassContext context
-  = tcContext context  `thenTc` \ theta ->
-    returnTc (classesOfPreds theta)
-
-tcContext :: RenamedContext -> TcM s ThetaType
-tcContext context = mapTc (tcClassAssertion False) context
-
-tcClassAssertion ccall_ok assn@(HsPClass class_name tys)
-  = tcAddErrCtxt (appKindCtxt (ppr assn))      $
-    mapTc tcHsType tys                         `thenTc` \ arg_tys ->
-    tcLookupTy class_name                      `thenTc` \ thing ->
+tcHsPred pred = kc_pred pred `thenM_`  tc_pred pred
+       -- Is happy with a partial application, e.g. (ST s)
+       -- Used from TcDeriv
+
+tc_pred assn@(HsClassP class_name tys)
+  = addErrCtxt (appKindCtxt (ppr assn))        $
+    tc_types tys                       `thenM` \ arg_tys ->
+    tcLookupGlobal class_name                  `thenM` \ thing ->
     case thing of
-       AClass clas -> checkTc (arity == n_tys) err                             `thenTc_`
-                      returnTc (Class clas arg_tys)
-           where
-               arity = classArity clas
-               n_tys = length tys
-               err   = arityErr "Class" class_name arity n_tys
-
-       other -> failWithTc (wrongThingErr "class" thing class_name)
-
-tcClassAssertion ccall_ok assn@(HsPIParam name ty)
-  = tcAddErrCtxt (appKindCtxt (ppr assn))      $
-    tcHsType ty                                        `thenTc` \ arg_ty ->
-    returnTc (IParam name arg_ty)
+       AClass clas -> returnM (ClassP clas arg_tys)
+       other       -> failWithTc (wrongThingErr "class" (AGlobal thing) class_name)
+
+tc_pred assn@(HsIParam name ty)
+  = addErrCtxt (appKindCtxt (ppr assn))        $
+    tc_type ty                                 `thenM` \ arg_ty ->
+    returnM (IParam name arg_ty)
 \end{code}
 
 
+
 %************************************************************************
 %*                                                                     *
 \subsection{Type variables, with knot tying!}
@@ -483,10 +585,7 @@ tcClassAssertion ccall_ok assn@(HsPIParam name ty)
 
 \begin{code}
 mkImmutTyVars :: [(Name,Kind)] -> [TyVar]
-newSigTyVars  :: [(Name,Kind)] -> NF_TcM s [TcTyVar]
-
 mkImmutTyVars pairs = [mkTyVar name kind | (name, kind) <- pairs]
-newSigTyVars  pairs = listNF_Tc [tcNewSigTyVar name kind | (name,kind) <- pairs]
 
 mkTyClTyVars :: Kind                   -- Kind of the tycon or class
             -> [HsTyVarBndr Name]
@@ -516,8 +615,6 @@ been instantiated.
 \begin{code}
 data TcSigInfo
   = TySigInfo      
-       Name                    -- N, the Name in corresponding binding
-
        TcId                    -- *Polymorphic* binder for this value...
                                -- Has name = N
 
@@ -535,30 +632,35 @@ data TcSigInfo
        SrcLoc                  -- Of the signature
 
 instance Outputable TcSigInfo where
-    ppr (TySigInfo nm id tyvars theta tau _ inst loc) =
-       ppr nm <+> ptext SLIT("::") <+> ppr tyvars <+> ppr theta <+> ptext SLIT("=>") <+> ppr tau
+    ppr (TySigInfo id tyvars theta tau _ inst loc) =
+       ppr id <+> ptext SLIT("::") <+> ppr tyvars <+> ppr theta <+> ptext SLIT("=>") <+> ppr tau
+
+tcSigPolyId :: TcSigInfo -> TcId
+tcSigPolyId (TySigInfo id _ _ _ _ _ _) = id
+
+tcSigMonoId :: TcSigInfo -> TcId
+tcSigMonoId (TySigInfo _ _ _ _ id _ _) = id
 
 maybeSig :: [TcSigInfo] -> Name -> Maybe (TcSigInfo)
        -- Search for a particular signature
 maybeSig [] name = Nothing
-maybeSig (sig@(TySigInfo sig_name _ _ _ _ _ _ _) : sigs) name
-  | name == sig_name = Just sig
-  | otherwise       = maybeSig sigs name
+maybeSig (sig@(TySigInfo sig_id _ _ _ _ _ _) : sigs) name
+  | name == idName sig_id = Just sig
+  | otherwise            = maybeSig sigs name
 \end{code}
 
 
 \begin{code}
-tcTySig :: RenamedSig -> TcM s TcSigInfo
+tcTySig :: RenamedSig -> TcM TcSigInfo
 
 tcTySig (Sig v ty src_loc)
- = tcAddSrcLoc src_loc                         $ 
-   tcAddErrCtxt (tcsigCtxt v)                  $
-   tcHsSigType ty                              `thenTc` \ sigma_tc_ty ->
-   mkTcSig (mkVanillaId v sigma_tc_ty) src_loc `thenNF_Tc` \ sig -> 
-   returnTc sig
-
-mkTcSig :: TcId -> SrcLoc -> NF_TcM s TcSigInfo
-mkTcSig poly_id src_loc
+ = addSrcLoc src_loc                   $ 
+   tcHsSigType (FunSigCtxt v) ty       `thenM` \ sigma_tc_ty ->
+   mkTcSig (mkLocalId v sigma_tc_ty)   `thenM` \ sig -> 
+   returnM sig
+
+mkTcSig :: TcId -> TcM TcSigInfo
+mkTcSig poly_id
   =    -- Instantiate this type
        -- It's important to do this even though in the error-free case
        -- we could just split the sigma_tc_ty (since the tyvars don't
@@ -566,271 +668,79 @@ mkTcSig poly_id src_loc
        -- the tyvars *do* get unified with something, we want to carry on
        -- typechecking the rest of the program with the function bound
        -- to a pristine type, namely sigma_tc_ty
-   let
-       (tyvars, rho) = splitForAllTys (idType poly_id)
-   in
-   mapNF_Tc tcInstSigVar tyvars                `thenNF_Tc` \ tyvars' ->
-       -- Make *signature* type variables
-
-   let
-     tyvar_tys' = mkTyVarTys tyvars'
-     rho' = substTy (mkTopTyVarSubst tyvars tyvar_tys') rho
-       -- mkTopTyVarSubst because the tyvars' are fresh
-     (theta', tau') = splitRhoTy rho'
-       -- This splitRhoTy tries hard to make sure that tau' is a type synonym
-       -- wherever possible, which can improve interface files.
-   in
-   newMethodWithGivenTy SignatureOrigin 
-               poly_id
-               tyvar_tys'
-               theta' tau'                     `thenNF_Tc` \ inst ->
+   tcInstType SigTv (idType poly_id)           `thenM` \ (tyvars', theta', tau') ->
+
+   getInstLoc SignatureOrigin                  `thenM` \ inst_loc ->
+   newMethod inst_loc poly_id
+            (mkTyVarTys tyvars')
+            theta' tau'                        `thenM` \ inst ->
        -- We make a Method even if it's not overloaded; no harm
-   instFunDeps SignatureOrigin theta'          `thenNF_Tc` \ fds ->
+       -- But do not extend the LIE!  We're just making an Id.
        
-   returnNF_Tc (TySigInfo name poly_id tyvars' theta' tau' (instToIdBndr inst) (inst : fds) src_loc)
-  where
-    name = idName poly_id
+   getSrcLocM                                  `thenM` \ src_loc ->
+   returnM (TySigInfo poly_id tyvars' theta' tau' 
+                         (instToId inst) [inst] src_loc)
 \end{code}
 
 
-
 %************************************************************************
 %*                                                                     *
-\subsection{Checking signature type variables}
+\subsection{Errors and contexts}
 %*                                                                     *
 %************************************************************************
 
-@checkSigTyVars@ is used after the type in a type signature has been unified with
-the actual type found.  It then checks that the type variables of the type signature
-are
-       (a) Still all type variables
-               eg matching signature [a] against inferred type [(p,q)]
-               [then a will be unified to a non-type variable]
-
-       (b) Still all distinct
-               eg matching signature [(a,b)] against inferred type [(p,p)]
-               [then a and b will be unified together]
-
-       (c) Not mentioned in the environment
-               eg the signature for f in this:
-
-                       g x = ... where
-                                       f :: a->[a]
-                                       f y = [x,y]
-
-               Here, f is forced to be monorphic by the free occurence of x.
-
-       (d) Not (unified with another type variable that is) in scope.
-               eg f x :: (r->r) = (\y->y) :: forall a. a->r
-           when checking the expression type signature, we find that
-           even though there is nothing in scope whose type mentions r,
-           nevertheless the type signature for the expression isn't right.
-
-           Another example is in a class or instance declaration:
-               class C a where
-                  op :: forall b. a -> b
-                  op x = x
-           Here, b gets unified with a
-
-Before doing this, the substitution is applied to the signature type variable.
-
-We used to have the notion of a "DontBind" type variable, which would
-only be bound to itself or nothing.  Then points (a) and (b) were 
-self-checking.  But it gave rise to bogus consequential error messages.
-For example:
-
-   f = (*)     -- Monomorphic
-
-   g :: Num a => a -> a
-   g x = f x x
-
-Here, we get a complaint when checking the type signature for g,
-that g isn't polymorphic enough; but then we get another one when
-dealing with the (Num x) context arising from f's definition;
-we try to unify x with Int (to default it), but find that x has already
-been unified with the DontBind variable "a" from g's signature.
-This is really a problem with side-effecting unification; we'd like to
-undo g's effects when its type signature fails, but unification is done
-by side effect, so we can't (easily).
-
-So we revert to ordinary type variables for signatures, and try to
-give a helpful message in checkSigTyVars.
 
 \begin{code}
-checkSigTyVars :: [TcTyVar]            -- Universally-quantified type variables in the signature
-              -> TcTyVarSet            -- Tyvars that are free in the type signature
-                                       -- These should *already* be in the global-var set, and are
-                                       -- used here only to improve the error message
-              -> TcM s [TcTyVar]       -- Zonked signature type variables
-
-checkSigTyVars [] free = returnTc []
-
-checkSigTyVars sig_tyvars free_tyvars
-  = zonkTcTyVars sig_tyvars            `thenNF_Tc` \ sig_tys ->
-    tcGetGlobalTyVars                  `thenNF_Tc` \ globals ->
-
-    checkTcM (all_ok sig_tys globals)
-            (complain sig_tys globals) `thenTc_`
-
-    returnTc (map (getTyVar "checkSigTyVars") sig_tys)
-
-  where
-    all_ok []       acc = True
-    all_ok (ty:tys) acc = case getTyVar_maybe ty of
-                           Nothing                       -> False      -- Point (a)
-                           Just tv | tv `elemVarSet` acc -> False      -- Point (b) or (c)
-                                   | otherwise           -> all_ok tys (acc `extendVarSet` tv)
-    
-
-    complain sig_tys globals
-      = -- For the in-scope ones, zonk them and construct a map
-       -- from the zonked tyvar to the in-scope one
-       -- If any of the in-scope tyvars zonk to a type, then ignore them;
-       -- that'll be caught later when we back up to their type sig
-       tcGetInScopeTyVars                      `thenNF_Tc` \ in_scope_tvs ->
-       zonkTcTyVars in_scope_tvs               `thenNF_Tc` \ in_scope_tys ->
-       let
-           in_scope_assoc = [ (zonked_tv, in_scope_tv) 
-                            | (z_ty, in_scope_tv) <- in_scope_tys `zip` in_scope_tvs,
-                              Just zonked_tv <- [getTyVar_maybe z_ty]
-                            ]
-           in_scope_env = mkVarEnv in_scope_assoc
-       in
-
-       -- "check" checks each sig tyvar in turn
-        foldlNF_Tc check
-                  (env2, in_scope_env, [])
-                  (tidy_tvs `zip` tidy_tys)    `thenNF_Tc` \ (env3, _, msgs) ->
-
-        failWithTcM (env3, main_msg $$ nest 4 (vcat msgs))
-      where
-       (env1, tidy_tvs) = mapAccumL tidyTyVar emptyTidyEnv sig_tyvars
-       (env2, tidy_tys) = tidyOpenTypes env1 sig_tys
-
-       main_msg = ptext SLIT("Inferred type is less polymorphic than expected")
-
-       check (env, acc, msgs) (sig_tyvar,ty)
-               -- sig_tyvar is from the signature;
-               -- ty is what you get if you zonk sig_tyvar and then tidy it
-               --
-               -- acc maps a zonked type variable back to a signature type variable
-         = case getTyVar_maybe ty of {
-             Nothing ->                        -- Error (a)!
-                       returnNF_Tc (env, acc, unify_msg sig_tyvar (ppr ty) : msgs) ;
-
-             Just tv ->
-
-           case lookupVarEnv acc tv of {
-               Just sig_tyvar' ->      -- Error (b) or (d)!
-                       returnNF_Tc (env, acc, unify_msg sig_tyvar (ppr sig_tyvar') : msgs) ;
-
-               Nothing ->
-
-           if tv `elemVarSet` globals  -- Error (c)! Type variable escapes
-                                       -- The least comprehensible, so put it last
-           then   tcGetValueEnv                                        `thenNF_Tc` \ ve ->
-                  find_globals tv env  [] (valueEnvIds ve)             `thenNF_Tc` \ (env1, globs) ->
-                  find_frees   tv env1 [] (varSetElems free_tyvars)    `thenNF_Tc` \ (env2, frees) ->
-                  returnNF_Tc (env2, acc, escape_msg sig_tyvar tv globs frees : msgs)
-
-           else        -- All OK
-           returnNF_Tc (env, extendVarEnv acc tv sig_tyvar, msgs)
-           }}
-
--- find_globals looks at the value environment and finds values
--- whose types mention the offending type variable.  It has to be 
--- careful to zonk the Id's type first, so it has to be in the monad.
--- We must be careful to pass it a zonked type variable, too.
-find_globals tv tidy_env acc []
-  = returnNF_Tc (tidy_env, acc)
-
-find_globals tv tidy_env acc (id:ids) 
-  | not (isLocallyDefined id) ||
-    isEmptyVarSet (idFreeTyVars id)
-  = find_globals tv tidy_env acc ids
-
-  | otherwise
-  = zonkTcType (idType id)     `thenNF_Tc` \ id_ty ->
-    if tv `elemVarSet` tyVarsOfType id_ty then
-       let 
-          (tidy_env', id_ty') = tidyOpenType tidy_env id_ty
-          acc'                = (idName id, id_ty') : acc
-       in
-       find_globals tv tidy_env' acc' ids
-    else
-       find_globals tv tidy_env  acc  ids
-
-find_frees tv tidy_env acc []
-  = returnNF_Tc (tidy_env, acc)
-find_frees tv tidy_env acc (ftv:ftvs)
-  = zonkTcTyVar ftv    `thenNF_Tc` \ ty ->
-    if tv `elemVarSet` tyVarsOfType ty then
-       let
-           (tidy_env', ftv') = tidyTyVar tidy_env ftv
-       in
-       find_frees tv tidy_env' (ftv':acc) ftvs
-    else
-       find_frees tv tidy_env  acc        ftvs
-
-
-escape_msg sig_tv tv globs frees
-  = mk_msg sig_tv <+> ptext SLIT("escapes") $$
-    if not (null globs) then
-       vcat [pp_it <+> ptext SLIT("is mentioned in the environment"),
-             ptext SLIT("The following variables in the environment mention") <+> quotes (ppr tv),
-             nest 2 (vcat_first 10 [ppr name <+> dcolon <+> ppr ty | (name,ty) <- globs])
-       ]
-     else if not (null frees) then
-       vcat [ptext SLIT("It is reachable from the type variable(s)") <+> pprQuotedList frees,
-             nest 2 (ptext SLIT("which") <+> is_are <+> ptext SLIT("free in the signature"))
-       ]
-     else
-       empty   -- Sigh.  It's really hard to give a good error message
-               -- all the time.   One bad case is an existential pattern match
-  where
-    is_are | isSingleton frees = ptext SLIT("is")
-          | otherwise         = ptext SLIT("are")
-    pp_it | sig_tv /= tv = ptext SLIT("It unifies with") <+> quotes (ppr tv) <> comma <+> ptext SLIT("which")
-         | otherwise    = ptext SLIT("It")
-
-    vcat_first :: Int -> [SDoc] -> SDoc
-    vcat_first n []     = empty
-    vcat_first 0 (x:xs) = text "...others omitted..."
-    vcat_first n (x:xs) = x $$ vcat_first (n-1) xs
-
-unify_msg tv thing = mk_msg tv <+> ptext SLIT("is unified with") <+> quotes thing
-mk_msg tv          = ptext SLIT("Quantified type variable") <+> quotes (ppr tv)
-\end{code}
-
-These two context are used with checkSigTyVars
-    
-\begin{code}
-sigCtxt :: Message -> [TcTyVar] -> TcThetaType -> TcTauType
-       -> TidyEnv -> NF_TcM s (TidyEnv, Message)
-sigCtxt when sig_tyvars sig_theta sig_tau tidy_env
-  = zonkTcType sig_tau         `thenNF_Tc` \ actual_tau ->
-    let
-       (env1, tidy_sig_tyvars)  = tidyTyVars tidy_env sig_tyvars
-       (env2, tidy_sig_rho)     = tidyOpenType env1 (mkRhoTy sig_theta sig_tau)
-       (env3, tidy_actual_tau)  = tidyOpenType env2 actual_tau
-       msg = vcat [ptext SLIT("Signature type:    ") <+> pprType (mkForAllTys tidy_sig_tyvars tidy_sig_rho),
-                   ptext SLIT("Type to generalise:") <+> pprType tidy_actual_tau,
-                   when
-                  ]
+hoistForAllTys :: Type -> Type
+-- Used for user-written type signatures only
+-- Move all the foralls and constraints to the top
+-- e.g.  T -> forall a. a        ==>   forall a. T -> a
+--      T -> (?x::Int) -> Int   ==>   (?x::Int) -> T -> Int
+--
+-- Also: eliminate duplicate constraints.  These can show up
+-- when hoisting constraints, notably implicit parameters.
+--
+-- We want to 'look through' type synonyms when doing this
+-- so it's better done on the Type than the HsType
+
+hoistForAllTys ty
+  = let
+       no_shadow_ty = deShadowTy ty
+       -- Running over ty with an empty substitution gives it the
+       -- no-shadowing property.  This is important.  For example:
+       --      type Foo r = forall a. a -> r
+       --      foo :: Foo (Foo ())
+       -- Here the hoisting should give
+       --      foo :: forall a a1. a -> a1 -> ()
+       --
+       -- What about type vars that are lexically in scope in the envt?
+       -- We simply rely on them having a different unique to any
+       -- binder in 'ty'.  Otherwise we'd have to slurp the in-scope-tyvars
+       -- out of the envt, which is boring and (I think) not necessary.
     in
-    returnNF_Tc (env3, msg)
-
-sigPatCtxt bound_tvs bound_ids tidy_env
-  = returnNF_Tc (env1,
-                sep [ptext SLIT("When checking a pattern that binds"),
-                     nest 4 (vcat (zipWith ppr_id show_ids tidy_tys))])
+    case hoist no_shadow_ty of 
+       (tvs, theta, body) -> mkForAllTys tvs (mkFunTys (nubBy tcEqType theta) body)
+               -- The 'nubBy' eliminates duplicate constraints,
+               -- notably implicit parameters
   where
-    show_ids = filter is_interesting bound_ids
-    is_interesting id = any (`elemVarSet` idFreeTyVars id) bound_tvs
-
-    (env1, tidy_tys) = tidyOpenTypes tidy_env (map idType show_ids)
-    ppr_id id ty     = ppr id <+> dcolon <+> ppr ty
-       -- Don't zonk the types so we get the separate, un-unified versions
+    hoist ty
+       | (tvs1, body_ty) <- tcSplitForAllTys ty,
+         not (null tvs1)
+       = case hoist body_ty of
+               (tvs2,theta,tau) -> (tvs1 ++ tvs2, theta, tau)
+
+       | Just (arg, res) <- tcSplitFunTy_maybe ty
+       = let
+             arg' = hoistForAllTys arg -- Don't forget to apply hoist recursively
+         in                            -- to the argument type
+         if (isPredTy arg') then
+           case hoist res of
+               (tvs,theta,tau) -> (tvs, arg':theta, tau)
+         else
+            case hoist res of
+               (tvs,theta,tau) -> (tvs, theta, mkFunTy arg' tau)
+
+       | otherwise = ([], [], ty)
 \end{code}
 
 
@@ -841,10 +751,6 @@ sigPatCtxt bound_tvs bound_ids tidy_env
 %************************************************************************
 
 \begin{code}
-tcsigCtxt v   = ptext SLIT("In a type signature for") <+> quotes (ppr v)
-
-typeCtxt ty = ptext SLIT("In the type") <+> quotes (ppr ty)
-
 typeKindCtxt :: RenamedHsType -> Message
 typeKindCtxt ty = sep [ptext SLIT("When checking that"),
                       nest 2 (quotes (ppr ty)),
@@ -853,22 +759,14 @@ typeKindCtxt ty = sep [ptext SLIT("When checking that"),
 appKindCtxt :: SDoc -> Message
 appKindCtxt pp = ptext SLIT("When checking kinds in") <+> quotes pp
 
-wrongThingErr expected actual name
-  = pp_actual actual <+> quotes (ppr name) <+> ptext SLIT("used as a") <+> text expected
+wrongThingErr expected thing name
+  = pp_thing thing <+> quotes (ppr name) <+> ptext SLIT("used as a") <+> text expected
   where
-    pp_actual (ATyCon _) = ptext SLIT("Type constructor")
-    pp_actual (AClass _) = ptext SLIT("Class")
-    pp_actual (ATyVar _) = ptext SLIT("Type variable")
-    pp_actual (AThing _) = ptext SLIT("Utterly bogus")
-
-ambigErr pred ty
-  = sep [ptext SLIT("Ambiguous constraint") <+> quotes (pprPred pred),
-        nest 4 (ptext SLIT("for the type:") <+> ppr ty),
-        nest 4 (ptext SLIT("Each forall'd type variable mentioned by the constraint must appear after the =>"))]
-
-freeErr pred ty
-  = sep [ptext SLIT("The constraint") <+> quotes (pprPred pred) <+>
-                  ptext SLIT("does not mention any of the universally quantified type variables"),
-        nest 4 (ptext SLIT("in the type") <+> quotes (ppr ty))
-    ]
+    pp_thing (AGlobal (ATyCon _))   = ptext SLIT("Type constructor")
+    pp_thing (AGlobal (AClass _))   = ptext SLIT("Class")
+    pp_thing (AGlobal (AnId   _))   = ptext SLIT("Identifier")
+    pp_thing (AGlobal (ADataCon _)) = ptext SLIT("Data constructor")
+    pp_thing (ATyVar _)          = ptext SLIT("Type variable")
+    pp_thing (ATcId _ _ _)       = ptext SLIT("Local identifier")
+    pp_thing (AThing _)          = ptext SLIT("Utterly bogus")
 \end{code}