[project @ 2003-06-24 07:58:18 by simonpj]
[ghc-hetmet.git] / ghc / compiler / typecheck / TcMonoType.lhs
index 4fe0e3e..c257251 100644 (file)
@@ -4,58 +4,59 @@
 \section[TcMonoType]{Typechecking user-specified @MonoTypes@}
 
 \begin{code}
-module TcMonoType ( tcHsType, tcHsTypeKind, tcHsTopType, tcHsTopBoxedType, tcHsTopTypeKind,
-                   tcContext, tcHsTyVar, kcHsTyVar,
-                   tcExtendTyVarScope, tcExtendTopTyVarScope,
-                   TcSigInfo(..), tcTySig, mkTcSig, maybeSig,
-                   checkSigTyVars, sigCtxt, sigPatCtxt
+module TcMonoType ( tcHsSigType, tcHsType, tcIfaceType, tcHsTheta, tcHsPred,
+                   UserTypeCtxt(..),
+
+                       -- Kind checking
+                   kcHsTyVar, kcHsTyVars, mkTyClTyVars,
+                   kcHsType, kcHsSigType, kcHsSigTypes, 
+                   kcHsLiftedSigType, kcHsContext,
+                   tcAddScopedTyVars, tcHsTyVars, mkImmutTyVars,
+
+                   TcSigInfo(..), tcTySig, mkTcSig, maybeSig, tcSigPolyId, tcSigMonoId
                  ) where
 
 #include "HsVersions.h"
 
-import HsSyn           ( HsType(..), HsTyVar(..), MonoUsageAnn(..),
-                          Sig(..), HsPred(..), pprHsPred, pprParendHsType )
-import RnHsSyn         ( RenamedHsType, 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, TcTyThing(..)
+import TcRnMonad
+import TcEnv           ( tcExtendTyVarEnv, tcLookup, tcLookupGlobal,
+                         TyThing(..), TcTyThing(..), tcExtendKindEnv,
+                         getInLocalScope
                        )
-import TcType          ( TcType, TcKind, TcTyVar, TcThetaType, TcTauType,
-                         typeToTcType, kindToTcKind,
-                         newKindVar, tcInstSigVar,
-                         zonkTcKindToKind, zonkTcTypeToType, zonkTcTyVars, zonkTcType
+import TcMType         ( newMutTyVar, newKindVar, zonkKindEnv, tcInstType, zonkTcType,
+                         checkValidType, UserTypeCtxt(..), pprUserTypeCtxt, newOpenTypeKind
                        )
-import Inst            ( Inst, InstOrigin(..), newMethodWithGivenTy, instToIdBndr )
-import TcUnify         ( unifyKind, unifyKinds, unifyTypeKind )
-import Type            ( Type, PredType(..), ThetaType, UsageAnn(..),
-                         mkTyVarTy, mkTyVarTys, mkFunTy, mkSynTy, mkUsgTy,
-                          mkUsForAllTy, zipFunTys,
-                         mkSigmaTy, mkDictTy, mkTyConApp, mkAppTys, splitForAllTys, splitRhoTy,
-                         boxedTypeKind, unboxedTypeKind, tyVarsOfType,
-                         mkArrowKinds, getTyVar_maybe, getTyVar,
-                         tidyOpenType, tidyOpenTypes, tidyTyVar,
-                         tyVarsOfType, tyVarsOfTypes
+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 )
-import Subst           ( mkTopTyVarSubst, substTy )
-import Id              ( mkVanillaId, idName, idType, idFreeTyVars )
-import Var             ( TyVar, mkTyVar, mkNamedUVar, varName )
-import VarEnv
-import VarSet
-import Bag             ( bagToList )
+import qualified Type  ( splitFunTys )
+import Inst            ( Inst, InstOrigin(..), newMethod, instToId )
+
+import Id              ( mkLocalId, idName, idType )
+import Var             ( TyVar, mkTyVar, tyVarKind )
 import ErrUtils                ( Message )
-import PrelInfo                ( cCallishClassKeys )
-import TyCon           ( TyCon )
-import Name            ( Name, OccName, isLocallyDefined )
-import TysWiredIn      ( mkListTy, mkTupleTy, mkUnboxedTupleTy )
-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 Unique          ( Unique, Uniquable(..) )
-import Util            ( zipWithEqual, zipLazy, mapAccumL )
+import Util            ( lengthIs )
 import Outputable
+import List            ( nubBy )
 \end{code}
 
 
@@ -65,255 +66,517 @@ import Outputable
 %*                                                                     *
 %************************************************************************
 
-tcHsType and tcHsTypeKind
-~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+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]
 
-tcHsType checks that the type really is of kind Type!
+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}
-tcHsType :: RenamedHsType -> TcM s TcType
-tcHsType ty
-  = -- tcAddErrCtxt (typeCtxt ty)              $
-    tc_type ty
-
-tcHsTypeKind    :: RenamedHsType -> TcM s (TcKind, TcType)
-tcHsTypeKind ty 
-  = -- tcAddErrCtxt (typeCtxt ty)              $
-    tc_type_kind ty
-
--- Type-check a type, *and* then lazily zonk it.  The important
--- point is that this zonks all the uncommitted *kind* variables
--- in kinds of any any nested for-all tyvars.
--- There won't be any mutable *type* variables at all.
---
--- NOTE the forkNF_Tc.  This makes the zonking lazy, which is
--- absolutely necessary.  During the type-checking of a recursive
--- group of tycons/classes (TcTyClsDecls.tcGroup) we use an
--- environment in which we aren't allowed to look at the actual
--- tycons/classes returned from a lookup. Because tc_app does
--- look at the tycon to build the type, we can't look at the type
--- either, until we get out of the loop.   The fork delays the
--- zonking till we've completed the loop.  Sigh.
-
-tcHsTopType :: RenamedHsType -> TcM s Type
-tcHsTopType ty
-  = -- tcAddErrCtxt (typeCtxt ty)              $
-    tc_type ty                         `thenTc` \ ty' ->
-    forkNF_Tc (zonkTcTypeToType ty')
-
-tcHsTopTypeKind :: RenamedHsType -> TcM s (TcKind, Type)
-tcHsTopTypeKind ty
-  = -- tcAddErrCtxt (typeCtxt ty)              $
-    tc_type_kind ty                            `thenTc` \ (kind, ty') ->
-    forkNF_Tc (zonkTcTypeToType ty')           `thenTc` \ zonked_ty ->
-    returnNF_Tc (kind, zonked_ty)
-
-tcHsTopBoxedType :: RenamedHsType -> TcM s Type
-tcHsTopBoxedType ty
-  = -- tcAddErrCtxt (typeCtxt ty)              $
-    tc_boxed_type ty                   `thenTc` \ ty' ->
-    forkNF_Tc (zonkTcTypeToType ty')
+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}
 
 
-The main work horse
-~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+\subsection{Kind checking}
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
+
+Kind checking
+~~~~~~~~~~~~~
+When we come across the binding site for some type variables, we
+proceed in two stages
+
+1. Figure out what kind each tyvar has
+
+2. Create suitably-kinded tyvars, 
+   extend the envt, 
+   and typecheck the body
+
+To do step 1, we proceed thus:
+
+1a. Bind each type variable to a kind variable
+1b. Apply the kind checker
+1c. Zonk the resulting kinds
+
+The kind checker is passed to tcHsTyVars as an argument.  
+
+For example, when we find
+       (forall a m. m a -> m a)
+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 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
+  * For a tyvar bound in a pattern type signature, its the types
+       mentioned in the other type signatures in that bunch of patterns
+  * For a tyvar bound in a RULE, it's the type signatures on other
+       universally quantified variables in the rule
+
+Note that this may occasionally give surprising results.  For example:
+
+       data T a b = MkT (a b)
+
+Here we deduce                 a::*->*, b::*.
+But equally valid would be
+                               a::(*->*)-> *, b::*->*
 
 \begin{code}
-tc_boxed_type :: RenamedHsType -> TcM s Type
-tc_boxed_type ty
-  = tc_type_kind ty                                    `thenTc` \ (actual_kind, tc_ty) ->
-    tcAddErrCtxt (typeKindCtxt ty)
-                (unifyKind boxedTypeKind actual_kind)  `thenTc_`
-    returnTc tc_ty
-
-tc_type :: RenamedHsType -> TcM s Type
-tc_type ty
-       -- The type ty must be a *type*, but it can be boxed
-       -- or unboxed.  So we check that is is of form (Type bv)
-       -- using unifyTypeKind
-  = tc_type_kind ty                            `thenTc` \ (actual_kind, tc_ty) ->
-    tcAddErrCtxt (typeKindCtxt ty)
-                (unifyTypeKind actual_kind)    `thenTc_`
-    returnTc tc_ty
-
-tc_type_kind :: RenamedHsType -> TcM s (TcKind, Type)
-tc_type_kind ty@(MonoTyVar name)
-  = tc_app ty []
+-- 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!
+  
+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}
     
-tc_type_kind (MonoListTy ty)
-  = tc_boxed_type ty           `thenTc` \ tau_ty ->
-    returnTc (boxedTypeKind, mkListTy tau_ty)
-
-tc_type_kind (MonoTupleTy tys True {-boxed-})
-  = mapTc tc_boxed_type tys    `thenTc` \ tau_tys ->
-    returnTc (boxedTypeKind, mkTupleTy (length tys) tau_tys)
-
-tc_type_kind (MonoTupleTy tys False {-unboxed-})
-  = mapTc tc_type tys                  `thenTc` \ tau_tys ->
-    returnTc (unboxedTypeKind, mkUnboxedTupleTy (length tys) tau_tys)
-
-tc_type_kind (MonoFunTy ty1 ty2)
-  = tc_type ty1        `thenTc` \ tau_ty1 ->
-    tc_type ty2        `thenTc` \ tau_ty2 ->
-    returnTc (boxedTypeKind, mkFunTy tau_ty1 tau_ty2)
-
-tc_type_kind (MonoTyApp ty1 ty2)
-  = tc_app ty1 [ty2]
-
-tc_type_kind (MonoDictTy class_name tys)
-  = tcClassAssertion (HsPClass class_name tys) `thenTc` \ (Class clas arg_tys) ->
-    returnTc (boxedTypeKind, mkDictTy clas arg_tys)
-
-tc_type_kind (MonoUsgTy usg ty)
-  = newUsg usg                          `thenTc` \ usg' ->
-    tc_type_kind ty                     `thenTc` \ (kind, tc_ty) ->
-    returnTc (kind, mkUsgTy usg' tc_ty)
+
+\begin{code}
+kcHsTyVar  :: HsTyVarBndr name   -> TcM (name, TcKind)
+kcHsTyVars :: [HsTyVarBndr name] -> TcM [(name, TcKind)]
+
+kcHsTyVar (UserTyVar name)       = newNamedKindVar name
+kcHsTyVar (IfaceTyVar name kind) = returnM (name, kind)
+
+kcHsTyVars tvs = mappM kcHsTyVar tvs
+
+newNamedKindVar name = newKindVar      `thenM` \ kind ->
+                      returnM (name, 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 ()
+       -- The type ty must be a *type*, but it can be lifted or unlifted.
+kcTypeType ty
+  = kcHsType ty                        `thenM` \ kind ->
+    if isTypeKind kind then
+       return ()
+    else
+    newOpenTypeKind                            `thenM` \ exp_kind ->
+    checkExpectedKind (ppr ty) kind exp_kind   `thenM_`
+    returnM ()
+
+---------------------------
+kcHsSigType, kcHsLiftedSigType :: RenamedHsType -> TcM ()
+       -- Used for type signatures
+kcHsSigType ty              = kcTypeType ty
+kcHsSigTypes tys     = mappM_ kcHsSigType tys
+kcHsLiftedSigType ty = kcLiftedType ty `thenM_` returnM ()
+
+---------------------------
+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 (HsFunTy ty1 ty2)
+  = kcTypeType ty1     `thenM_`
+    kcTypeType ty2     `thenM_`
+    returnM liftedTypeKind
+
+kcHsType (HsOpTy ty1 HsArrow ty2)
+  = kcTypeType ty1     `thenM_`
+    kcTypeType ty2     `thenM_`
+    returnM liftedTypeKind
+
+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              `thenM_`
+    returnM liftedTypeKind
+
+kcHsType ty@(HsAppTy ty1 ty2)
+  = addErrCtxt (appKindCtxt (ppr ty))  $
+    kc_app ty []
   where
-    newUsg usg = case usg of
-                   MonoUsOnce        -> returnTc UsOnce
-                   MonoUsMany        -> returnTc UsMany
-                   MonoUsVar uv_name -> tcLookupUVar uv_name `thenTc` \ uv ->
-                                        returnTc (UsVar uv)
+    kc_app (HsAppTy f a) as = kc_app f (a:as)
+    kc_app f            as = kcHsType f        `thenM` \ fk ->
+                             kcApps (ppr f) fk as
+
+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.
+
+---------------------------
+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")
+
+---------------------------
+-- 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 = 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{tc_type}
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
+
+tc_type, the main work horse
+~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+
+       -------------------
+       *** BIG WARNING ***
+       -------------------
+
+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.
+
+       data T a = MkT a [T a]
+
+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 ***
+       --------------------------
+
+
+\begin{code}
+tc_type :: RenamedHsType -> TcM Type
+
+tc_type ty@(HsTyVar name)
+  = tc_app ty []
+
+tc_type (HsKindSig ty k)
+  = tc_type ty -- Kind checking done already
+
+tc_type (HsListTy ty)
+  = tc_type ty `thenM` \ tau_ty ->
+    returnM (mkListTy tau_ty)
+
+tc_type (HsPArrTy ty)
+  = tc_type ty `thenM` \ tau_ty ->
+    returnM (mkPArrTy tau_ty)
+
+tc_type (HsTupleTy (HsTupCon boxity arity) tys)
+  = ASSERT( tys `lengthIs` arity )
+    tc_types tys       `thenM` \ tau_tys ->
+    returnM (mkTupleTy boxity arity tau_tys)
+
+tc_type (HsFunTy ty1 ty2)
+  = tc_type ty1                        `thenM` \ tau_ty1 ->
+    tc_type ty2                        `thenM` \ tau_ty2 ->
+    returnM (mkFunTy tau_ty1 tau_ty2)
 
-tc_type_kind (MonoUsgForAllTy uv_name ty)
+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]
+
+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
-    in
-    tcExtendUVarEnv uv_name uv $
-      tc_type_kind ty                     `thenTc` \ (kind, tc_ty) ->
-      returnTc (kind, mkUsForAllTy uv tc_ty)
-
-tc_type_kind (HsForAllTy (Just tv_names) context ty)
-  = tcExtendTyVarScope tv_names                $ \ tyvars ->
-    tcContext context                  `thenTc` \ theta ->
-    tc_type_kind ty                    `thenTc` \ (kind, tau) ->
-    tcGetInScopeTyVars                 `thenTc` \ in_scope_vars ->
-    let
-       body_kind | null theta = kind
-                 | otherwise  = boxedTypeKind
-               -- 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
-        check ct@(Class c tys) | ambiguous = failWithTc (ambigErr (c,tys) tau)
-                              | otherwise = returnTc ()
-         where ct_vars = tyVarsOfTypes tys
-               forall_tyvars = map varName in_scope_vars
-               tau_vars = tyVarsOfType tau
-               ambig ct_var = (varName ct_var `elem` forall_tyvars) &&
-                              not (ct_var `elemUFM` tau_vars)
-               ambiguous = foldUFM ((||) . ambig) False ct_vars
+       kind_check = kcHsContext ctxt `thenM_` kcHsType ty
     in
-    mapTc check theta                  `thenTc_`
-    returnTc (body_kind, mkSigmaTy tyvars theta tau)
+    tcHsTyVars tv_names kind_check     $ \ tyvars ->
+    mappM tc_pred ctxt                 `thenM` \ theta ->
+    tc_type ty                         `thenM` \ tau ->
+    returnM (mkSigmaTy tyvars theta tau)
+
+tc_types arg_tys = mappM tc_type arg_tys
 \end{code}
 
 Help functions for type applications
 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
 
 \begin{code}
-tc_app (MonoTyApp ty1 ty2) tys
+tc_app :: RenamedHsType -> [RenamedHsType] -> TcM Type
+tc_app (HsAppTy ty1 ty2) tys
   = tc_app ty1 (ty2:tys)
 
 tc_app ty tys
-  | null tys
-  = tc_fun_type ty []
+  = 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)
 
-  | otherwise
-  = tcAddErrCtxt (appKindCtxt pp_app)  $
-    mapAndUnzipTc tc_type_kind tys     `thenTc` \ (arg_kinds, arg_tys) ->
-    tc_fun_type ty arg_tys             `thenTc` \ (fun_kind, result_ty) ->
-
-       -- Check argument compatibility
-    newKindVar                                 `thenNF_Tc` \ result_kind ->
-    unifyKind fun_kind (mkArrowKinds arg_kinds result_kind)
-                                       `thenTc_`
-    returnTc (result_kind, result_ty)
-  where
-    pp_app = ppr ty <+> sep (map pprParendHsType tys)
-
--- (tc_fun_type ty arg_tys) returns (kind-of ty, mkAppTys 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 (MonoTyVar name) arg_tys
-  = tcLookupTy name                    `thenTc` \ (tycon_kind, maybe_arity, thing) ->
+tc_fun_type name arg_tys
+  = tcLookup name                      `thenM` \ thing ->
     case thing of
-       ATyVar tv   -> returnTc (tycon_kind, mkAppTys (mkTyVarTy tv) arg_tys)
-       AClass clas -> failWithTc (classAsTyConErr name)
-       ATyCon tc   -> case maybe_arity of
-                        Nothing ->     -- Data or newtype
-                                       returnTc (tycon_kind, mkTyConApp tc arg_tys)
-
-                        Just arity ->  -- Type synonym
-                                 checkTc (arity <= n_args) err_msg     `thenTc_`
-                                 returnTc (tycon_kind, result_ty)
-                          where
-                               -- It's OK to have an *over-applied* type synonym
-                               --      data Tree a b = ...
-                               --      type Foo a = Tree [a]
-                               --      f :: Foo a b -> ...
-                             result_ty = mkAppTys (mkSynTy tc (take arity arg_tys))
-                                                  (drop arity arg_tys)
-                             err_msg = arityErr "type synonym" name arity n_args
-                             n_args  = length arg_tys
-
-tc_fun_type ty arg_tys
-  = tc_type_kind ty            `thenTc` \ (fun_kind, fun_ty) ->
-    returnTc (fun_kind, mkAppTys fun_ty arg_tys)
+       ATyVar tv -> returnM (mkAppTys (mkTyVarTy tv) arg_tys)
+
+       AGlobal (ATyCon tc) -> returnM (mkGenTyConApp tc arg_tys)
+
+       other -> failWithTc (wrongThingErr "type constructor" thing name)
 \end{code}
 
 
 Contexts
 ~~~~~~~~
 \begin{code}
-
-tcContext :: RenamedContext -> TcM s ThetaType
-tcContext context
-  =    --Someone discovered that @CCallable@ and @CReturnable@
-       -- could be used in contexts such as:
-       --      foo :: CCallable a => a -> PrimIO Int
-       -- Doing this utterly wrecks the whole point of introducing these
-       -- classes so we specifically check that this isn't being done.
-       --
-       -- We *don't* do this check in tcClassAssertion, because that's
-       -- called when checking a HsDictTy, and we don't want to reject
-       --      instance CCallable Int 
-       -- etc. Ugh!
-    mapTc check_naughty context `thenTc_`
-
-    mapTc tcClassAssertion context
-
- where
-   check_naughty (HsPClass class_name _) 
-     = checkTc (not (getUnique class_name `elem` cCallishClassKeys))
-              (naughtyCCallContextErr class_name)
-   check_naughty (HsPIParam _ _) = returnTc ()
-
-tcClassAssertion assn@(HsPClass class_name tys)
-  = tcAddErrCtxt (appKindCtxt (pprHsPred assn))        $
-    mapAndUnzipTc tc_type_kind tys     `thenTc` \ (arg_kinds, arg_tys) ->
-    tcLookupTy class_name              `thenTc` \ (kind, ~(Just arity), 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
-       ATyVar  _   -> failWithTc (tyVarAsClassErr class_name)
-       ATyCon  _   -> failWithTc (tyConAsClassErr class_name)
-       AClass clas ->
-                       -- Check with kind mis-match
-               checkTc (arity == n_tys) err                            `thenTc_`
-               unifyKind kind (mkArrowKinds arg_kinds boxedTypeKind)   `thenTc_`
-               returnTc (Class clas arg_tys)
-           where
-               n_tys = length tys
-               err   = arityErr "Class" class_name arity n_tys
-tcClassAssertion assn@(HsPIParam name ty)
-  = tcAddErrCtxt (appKindCtxt (pprHsPred assn))        $
-    tc_type_kind ty    `thenTc` \ (arg_kind, 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!}
@@ -321,38 +584,16 @@ tcClassAssertion assn@(HsPIParam name ty)
 %************************************************************************
 
 \begin{code}
-tcExtendTopTyVarScope :: TcKind -> [HsTyVar Name]
-                     -> ([TcTyVar] -> TcKind -> TcM s a)
-                     -> TcM s a
-tcExtendTopTyVarScope kind tyvar_names thing_inside
-  = let
-       (tyvars_w_kinds, result_kind) = zipFunTys tyvar_names kind
-       tyvars                        = map mk_tv tyvars_w_kinds
-    in
-    tcExtendTyVarEnv tyvars (thing_inside tyvars result_kind)  
+mkImmutTyVars :: [(Name,Kind)] -> [TyVar]
+mkImmutTyVars pairs = [mkTyVar name kind | (name, kind) <- pairs]
+
+mkTyClTyVars :: Kind                   -- Kind of the tycon or class
+            -> [HsTyVarBndr Name]
+            -> [TyVar]
+mkTyClTyVars kind tyvar_names
+  = mkImmutTyVars tyvars_w_kinds
   where
-    mk_tv (UserTyVar name,    kind) = mkTyVar name kind
-    mk_tv (IfaceTyVar name _, kind) = mkTyVar name kind
-       -- NB: immutable tyvars, but perhaps with mutable kinds
-
-tcExtendTyVarScope :: [HsTyVar Name] 
-                  -> ([TcTyVar] -> TcM s a) -> TcM s a
-tcExtendTyVarScope tv_names thing_inside
-  = mapNF_Tc tcHsTyVar tv_names        `thenNF_Tc` \ tyvars ->
-    tcExtendTyVarEnv tyvars            $
-    thing_inside tyvars
-    
-tcHsTyVar :: HsTyVar Name -> NF_TcM s TcTyVar
-tcHsTyVar (UserTyVar name)       = newKindVar          `thenNF_Tc` \ kind ->
-                                  tcNewMutTyVar name kind
-       -- NB: mutable kind => mutable tyvar, so that zonking can bind
-       -- the tyvar to its immutable form
-
-tcHsTyVar (IfaceTyVar name kind) = returnNF_Tc (mkTyVar name (kindToTcKind kind))
-
-kcHsTyVar :: HsTyVar name -> NF_TcM s TcKind
-kcHsTyVar (UserTyVar name)       = newKindVar
-kcHsTyVar (IfaceTyVar name kind) = returnNF_Tc (kindToTcKind kind)
+    (tyvars_w_kinds, _) = zipFunTys (hsTyVarNames tyvar_names) kind
 \end{code}
 
 
@@ -374,8 +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
 
@@ -387,32 +626,41 @@ data TcSigInfo
                                -- Does *not* have name = N
                                -- Has type tau
 
-       Inst                    -- Empty if theta is null, or 
+       [Inst]                  -- Empty if theta is null, or
                                -- (method mono_id) otherwise
 
        SrcLoc                  -- Of the signature
 
+instance Outputable TcSigInfo where
+    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 $
-   tcHsType ty                                 `thenTc` \ sigma_tc_ty ->
-   mkTcSig (mkVanillaId v sigma_tc_ty) src_loc `thenNF_Tc` \ sig -> 
-   returnTc sig
+ = addSrcLoc src_loc                   $ 
+   tcHsSigType (FunSigCtxt v) ty       `thenM` \ sigma_tc_ty ->
+   mkTcSig (mkLocalId v sigma_tc_ty)   `thenM` \ sig -> 
+   returnM sig
 
-mkTcSig :: TcId -> SrcLoc -> NF_TcM s TcSigInfo
-mkTcSig poly_id src_loc
+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
@@ -420,239 +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
+       -- But do not extend the LIE!  We're just making an Id.
        
-   returnNF_Tc (TySigInfo name poly_id tyvars' theta' tau' (instToIdBndr inst) inst 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]            -- The original signature type variables
-              -> TcM s [TcTyVar]       -- Zonked signature type variables
-
-checkSigTyVars [] = returnTc []
-
-checkSigTyVars sig_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) ->
-                  returnNF_Tc (env1, acc, escape_msg sig_tyvar tv globs : 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 ids
-  | null ids
-  = returnNF_Tc (tidy_env, [])
-
-find_globals tv tidy_env (id:ids) 
-  | not (isLocallyDefined id) ||
-    isEmptyVarSet (idFreeTyVars id)
-  = find_globals tv tidy_env 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
-       in
-       find_globals tv tidy_env' ids   `thenNF_Tc` \ (tidy_env'', globs) ->
-       returnNF_Tc (tidy_env'', (idName id, id_ty') : globs)
-    else
-       find_globals tv tidy_env ids
-
-escape_msg sig_tv tv globs
-  = vcat [mk_msg sig_tv <+> ptext SLIT("escapes"),
-         pp_escape,
-         ptext SLIT("The following variables in the environment mention") <+> quotes (ppr tv),
-         nest 4 (vcat_first 10 [ppr name <+> dcolon <+> ppr ty | (name,ty) <- globs])
-    ]
-  where
-    pp_escape | sig_tv /= tv = ptext SLIT("It unifies with") <+>
-                              quotes (ppr tv) <> comma <+>
-                              ptext SLIT("which is mentioned in the environment")
-             | otherwise    = ptext SLIT("It is mentioned in the environment")
-
-    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}
+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
 
-These two context are used with checkSigTyVars
-    
-\begin{code}
-sigCtxt :: (Type -> Message) -> Type
-       -> TidyEnv -> NF_TcM s (TidyEnv, Message)
-sigCtxt mk_msg sig_ty tidy_env
+hoistForAllTys ty
   = let
-       (env1, tidy_sig_ty) = tidyOpenType tidy_env sig_ty
+       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 (env1, mk_msg tidy_sig_ty)
-
-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}
 
 
@@ -663,12 +751,6 @@ sigPatCtxt bound_tvs bound_ids tidy_env
 %************************************************************************
 
 \begin{code}
-naughtyCCallContextErr clas_name
-  = sep [ptext SLIT("Can't use class") <+> quotes (ppr clas_name), 
-        ptext SLIT("in a context")]
-
-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)),
@@ -677,17 +759,14 @@ typeKindCtxt ty = sep [ptext SLIT("When checking that"),
 appKindCtxt :: SDoc -> Message
 appKindCtxt pp = ptext SLIT("When checking kinds in") <+> quotes pp
 
-classAsTyConErr name
-  = ptext SLIT("Class used as a type constructor:") <+> ppr name
-
-tyConAsClassErr name
-  = ptext SLIT("Type constructor used as a class:") <+> ppr name
-
-tyVarAsClassErr name
-  = ptext SLIT("Type variable used as a class:") <+> ppr name
-
-ambigErr (c, ts) ty
-  = sep [ptext SLIT("Ambiguous constraint") <+> quotes (pprConstraint c ts),
-        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 =>."))]
+wrongThingErr expected thing name
+  = pp_thing thing <+> quotes (ppr name) <+> ptext SLIT("used as a") <+> text expected
+  where
+    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}