[project @ 2002-02-11 08:20:38 by chak]
[ghc-hetmet.git] / ghc / compiler / typecheck / TcSimplify.lhs
index 2e6c240..edf0659 100644 (file)
@@ -7,56 +7,60 @@
 
 \begin{code}
 module TcSimplify (
-       tcSimplifyInfer, tcSimplifyInferCheck, tcSimplifyCheck, 
-       tcSimplifyToDicts, tcSimplifyIPs, tcSimplifyTop, 
-       tcSimplifyThetas, tcSimplifyCheckThetas,
+       tcSimplifyInfer, tcSimplifyInferCheck,
+       tcSimplifyCheck, tcSimplifyRestricted,
+       tcSimplifyToDicts, tcSimplifyIPs, tcSimplifyTop,
+
+       tcSimplifyDeriv, tcSimplifyDefault,
        bindInstsOfLocalFuns
     ) where
 
 #include "HsVersions.h"
 
+import {-# SOURCE #-} TcUnify( unifyTauTy )
+
 import HsSyn           ( MonoBinds(..), HsExpr(..), andMonoBinds, andMonoBindList )
-import TcHsSyn         ( TcExpr, TcId, 
+import TcHsSyn         ( TcExpr, TcId,
                          TcMonoBinds, TcDictBinds
                        )
 
 import TcMonad
-import Inst            ( lookupInst, lookupSimpleInst, LookupInstResult(..),
-                         tyVarsOfInst, predsOfInsts, 
-                         isDict, isClassDict, 
-                         isStdClassTyVarDict, isMethodFor,
-                         instToId, tyVarsOfInsts,
+import Inst            ( lookupInst, LookupInstResult(..),
+                         tyVarsOfInst, predsOfInsts, predsOfInst, newDicts,
+                         isDict, isClassDict, isLinearInst, linearInstType,
+                         isStdClassTyVarDict, isMethodFor, isMethod,
+                         instToId, tyVarsOfInsts,  cloneDict,
+                         ipNamesOfInsts, ipNamesOfInst, dictPred,
                          instBindingRequired, instCanBeGeneralised,
-                         newDictsFromOld, instMentionsIPs,
-                         getDictClassTys, getIPs, isTyVarDict,
-                         instLoc, pprInst, zonkInst, tidyInst, tidyInsts,
+                         newDictsFromOld, newMethodAtLoc,
+                         getDictClassTys, isTyVarDict,
+                         instLoc, pprInst, zonkInst, tidyInsts, tidyMoreInsts,
                          Inst, LIE, pprInsts, pprInstsInFull,
-                         mkLIE, lieToList 
+                         mkLIE, lieToList
                        )
-import TcEnv           ( tcGetGlobalTyVars, tcGetInstEnv )
+import TcEnv           ( tcGetGlobalTyVars, tcGetInstEnv, tcLookupGlobalId )
 import InstEnv         ( lookupInstEnv, classInstEnv, InstLookupResult(..) )
-
-import TcType          ( zonkTcTyVarsAndFV, tcInstTyVars )
-import TcUnify         ( unifyTauTy )
-import Id              ( idType )
-import Name            ( Name )
-import NameSet         ( mkNameSet )
-import Class           ( Class, classBigSig )
-import FunDeps         ( oclose, grow, improve )
-import PrelInfo                ( isNumericClass, isCreturnableClass, isCcallishClass )
-
-import Type            ( Type, ClassContext,
-                         mkTyVarTy, getTyVar, 
-                         isTyVarTy, splitSigmaTy, tyVarsOfTypes
-                       )
-import Subst           ( mkTopTyVarSubst, substClasses, substTy )
-import PprType         ( pprClassPred )
-import TysWiredIn      ( unitTy )
+import TcMType         ( zonkTcTyVarsAndFV, tcInstTyVars, checkAmbiguity )
+import TcType          ( TcTyVar, TcTyVarSet, ThetaType, 
+                         mkClassPred, isOverloadedTy, mkTyConApp,
+                         mkTyVarTy, tcGetTyVar, isTyVarClassPred, mkTyVarTys,
+                         tyVarsOfPred, isIPPred, inheritablePred, predHasFDs )
+import Id              ( idType, mkUserLocal )
+import Var             ( TyVar )
+import Name            ( getOccName, getSrcLoc )
+import NameSet         ( NameSet, mkNameSet, elemNameSet )
+import Class           ( classBigSig )
+import FunDeps         ( oclose, grow, improve, pprEquationDoc )
+import PrelInfo                ( isNumericClass, isCreturnableClass, isCcallishClass, 
+                         splitName, fstName, sndName )
+
+import Subst           ( mkTopTyVarSubst, substTheta, substTy )
+import TysWiredIn      ( unitTy, pairTyCon )
 import VarSet
 import FiniteMap
 import Outputable
 import ListSetOps      ( equivClasses )
-import Util            ( zipEqual, mapAccumL )
+import Util            ( zipEqual )
 import List            ( partition )
 import CmdLineOpts
 \end{code}
@@ -68,9 +72,9 @@ import CmdLineOpts
 %*                                                                     *
 %************************************************************************
 
-       --------------------------------------  
+       --------------------------------------
                Notes on quantification
-       --------------------------------------  
+       --------------------------------------
 
 Suppose we are about to do a generalisation step.
 We have in our hand
@@ -89,7 +93,7 @@ So we're going to infer the type
 
        forall Q. Cq => T
 
-and float the constraints Ct further outwards.  
+and float the constraints Ct further outwards.
 
 Here are the things that *must* be true:
 
@@ -128,7 +132,7 @@ We will make use of
                using the functional dependencies from C
 
   grow(vs,C)   The result of extend the set of tyvars vs
-               using all conceivable links from C.  
+               using all conceivable links from C.
 
                E.g. vs = {a}, C = {H [a] b, K (b,Int) c, Eq e}
                Then grow(vs,C) = {a,b,c}
@@ -136,7 +140,7 @@ We will make use of
                Note that grow(vs,C) `superset` grow(vs,simplify(C))
                That is, simplfication can only shrink the result of grow.
 
-Notice that 
+Notice that
    oclose is conservative one way:      v `elem` oclose(vs,C) => v is definitely fixed by vs
    grow is conservative the other way:  if v might be fixed by vs => v `elem` grow(vs,C)
 
@@ -157,7 +161,7 @@ albeit perhaps too many.
 Why grow( fv(T), C ) rather than fv(T)?  Consider
 
        class H x y | x->y where ...
-       
+
        T = c->c
        C = (H c d)
 
@@ -165,7 +169,7 @@ Why grow( fv(T), C ) rather than fv(T)?  Consider
 
        forall c. H c d => c -> b
 
-  And then if the fn was called at several different c's, each of 
+  And then if the fn was called at several different c's, each of
   which fixed d differently, we'd get a unification error, because
   d isn't quantified.  Solution: quantify d.  So we must quantify
   everything that might be influenced by c.
@@ -189,9 +193,9 @@ any other type variables.
 
 
 
-       --------------------------------------  
-               Notes on ambiguity  
-       --------------------------------------  
+       --------------------------------------
+               Notes on ambiguity
+       --------------------------------------
 
 It's very hard to be certain when a type is ambiguous.  Consider
 
@@ -231,13 +235,13 @@ However, we don't *need* to report ambiguity right away.  It'll always
 show up at the call site.... and eventually at main, which needs special
 treatment.  Nevertheless, reporting ambiguity promptly is an excellent thing.
 
-So heres the plan.  We WARN about probable ambiguity if
+So here's the plan.  We WARN about probable ambiguity if
 
        fv(Cq) is not a subset of  oclose(fv(T) union fv(G), C)
 
 (all tested before quantification).
 That is, all the type variables in Cq must be fixed by the the variables
-in the environment, or by the variables in the type.  
+in the environment, or by the variables in the type.
 
 Notice that we union before calling oclose.  Here's an example:
 
@@ -248,9 +252,9 @@ Is this ambiguous?
        forall b c. (J a b c) => b -> b
 
 Only if we union {a} from G with {b} from T before using oclose,
-do we see that c is fixed.  
+do we see that c is fixed.
 
-It's a bit vague exactly which C we should use for this oclose call.  If we 
+It's a bit vague exactly which C we should use for this oclose call.  If we
 don't fix enough variables we might complain when we shouldn't (see
 the above nasty example).  Nothing will be perfect.  That's why we can
 only issue a warning.
@@ -260,7 +264,7 @@ Can we ever be *certain* about ambiguity?  Yes: if there's a constraint
 
        c in C such that fv(c) intersect (fv(G) union fv(T)) = EMPTY
 
-then c is a "bubble"; there's no way it can ever improve, and it's 
+then c is a "bubble"; there's no way it can ever improve, and it's
 certainly ambiguous.  UNLESS it is a constant (sigh).  And what about
 the nasty example?
 
@@ -279,65 +283,215 @@ is a "bubble" that's a set of constraints
 Hence another idea.  To decide Q start with fv(T) and grow it
 by transitive closure in Cq (no functional dependencies involved).
 Now partition Cq using Q, leaving the definitely-ambiguous and probably-ok.
-The definitely-ambigous can then float out, and get smashed at top level
+The definitely-ambiguous can then float out, and get smashed at top level
 (which squashes out the constants, like Eq (T a) above)
 
 
-       --------------------------------------  
+       --------------------------------------
+               Notes on principal types
+       --------------------------------------
+
+    class C a where
+      op :: a -> a
+
+    f x = let g y = op (y::Int) in True
+
+Here the principal type of f is (forall a. a->a)
+but we'll produce the non-principal type
+    f :: forall a. C Int => a -> a
+
+
+       --------------------------------------
                Notes on implicit parameters
-       --------------------------------------  
+       --------------------------------------
 
-Consider
+Question 1: can we "inherit" implicit parameters
+~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+Consider this:
 
-       f x = ...?y...
+       f x = (x::Int) + ?y
 
-Then we get an LIE like (?y::Int).  Doesn't constrain a type variable,
-but we must nevertheless infer a type like
+where f is *not* a top-level binding.
+From the RHS of f we'll get the constraint (?y::Int).
+There are two types we might infer for f:
+
+       f :: Int -> Int
+
+(so we get ?y from the context of f's definition), or
 
        f :: (?y::Int) => Int -> Int
 
-so that f is passed the value of y at the call site.  Is this legal?
-       
+At first you might think the first was better, becuase then
+?y behaves like a free variable of the definition, rather than
+having to be passed at each call site.  But of course, the WHOLE
+IDEA is that ?y should be passed at each call site (that's what
+dynamic binding means) so we'd better infer the second.
+
+BOTTOM LINE: when *inferring types* you *must* quantify 
+over implicit parameters. See the predicate isFreeWhenInferring.
+
+
+Question 2: type signatures
+~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+BUT WATCH OUT: When you supply a type signature, we can't force you
+to quantify over implicit parameters.  For example:
+
+       (?x + 1) :: Int
+
+This is perfectly reasonable.  We do not want to insist on
+
+       (?x + 1) :: (?x::Int => Int)
+
+That would be silly.  Here, the definition site *is* the occurrence site,
+so the above strictures don't apply.  Hence the difference between
+tcSimplifyCheck (which *does* allow implicit paramters to be inherited)
+and tcSimplifyCheckBind (which does not).
+
+What about when you supply a type signature for a binding?
+Is it legal to give the following explicit, user type 
+signature to f, thus:
+
        f :: Int -> Int
-       f x = x + ?y
+       f x = (x::Int) + ?y
 
-Should f be overloaded on "?y" ?  Or does the type signature say that it
-shouldn't be?  Our position is that it should be illegal.  Otherwise
-you can change the *dynamic* semantics by adding a type signature:
+At first sight this seems reasonable, but it has the nasty property
+that adding a type signature changes the dynamic semantics.
+Consider this:
 
-       (let f x = x + ?y       -- f :: (?y::Int) => Int -> Int
+       (let f x = (x::Int) + ?y
         in (f 3, f 3 with ?y=5))  with ?y = 6
 
                returns (3+6, 3+5)
 vs
-       (let f :: Int -> Int 
-           f x = x + ?y
+       (let f :: Int -> Int
+            f x = x + ?y
         in (f 3, f 3 with ?y=5))  with ?y = 6
 
                returns (3+6, 3+6)
 
-URK!  Let's not do this. So this is illegal:
+Indeed, simply inlining f (at the Haskell source level) would change the
+dynamic semantics.
 
-       f :: Int -> Int
-       f x = x + ?y
+Nevertheless, as Launchbury says (email Oct 01) we can't really give the
+semantics for a Haskell program without knowing its typing, so if you 
+change the typing you may change the semantics.
 
-BOTTOM LINE: you *must* quantify over implicit parameters.
+To make things consistent in all cases where we are *checking* against
+a supplied signature (as opposed to inferring a type), we adopt the
+rule: 
 
+       a signature does not need to quantify over implicit params.
 
-       --------------------------------------  
-               Notes on principal types
-       --------------------------------------  
+[This represents a (rather marginal) change of policy since GHC 5.02,
+which *required* an explicit signature to quantify over all implicit
+params for the reasons mentioned above.]
+
+But that raises a new question.  Consider 
+
+       Given (signature)       ?x::Int
+       Wanted (inferred)       ?x::Int, ?y::Bool
+
+Clearly we want to discharge the ?x and float the ?y out.  But
+what is the criterion that distinguishes them?  Clearly it isn't
+what free type variables they have.  The Right Thing seems to be
+to float a constraint that
+       neither mentions any of the quantified type variables
+       nor any of the quantified implicit parameters
+
+See the predicate isFreeWhenChecking.
+
+
+Question 3: monomorphism
+~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+There's a nasty corner case when the monomorphism restriction bites:
+
+       z = (x::Int) + ?y
+
+The argument above suggests that we *must* generalise
+over the ?y parameter, to get
+       z :: (?y::Int) => Int,
+but the monomorphism restriction says that we *must not*, giving
+       z :: Int.
+Why does the momomorphism restriction say this?  Because if you have
+
+       let z = x + ?y in z+z
+
+you might not expect the addition to be done twice --- but it will if
+we follow the argument of Question 2 and generalise over ?y.
+
+
+
+Possible choices
+~~~~~~~~~~~~~~~~
+(A) Always generalise over implicit parameters
+    Bindings that fall under the monomorphism restriction can't
+       be generalised
+
+    Consequences:
+       * Inlining remains valid
+       * No unexpected loss of sharing
+       * But simple bindings like
+               z = ?y + 1
+         will be rejected, unless you add an explicit type signature
+         (to avoid the monomorphism restriction)
+               z :: (?y::Int) => Int
+               z = ?y + 1
+         This seems unacceptable
+
+(B) Monomorphism restriction "wins"
+    Bindings that fall under the monomorphism restriction can't
+       be generalised
+    Always generalise over implicit parameters *except* for bindings
+       that fall under the monomorphism restriction
+
+    Consequences
+       * Inlining isn't valid in general
+       * No unexpected loss of sharing
+       * Simple bindings like
+               z = ?y + 1
+         accepted (get value of ?y from binding site)
+
+(C) Always generalise over implicit parameters
+    Bindings that fall under the monomorphism restriction can't
+       be generalised, EXCEPT for implicit parameters
+    Consequences
+       * Inlining remains valid
+       * Unexpected loss of sharing (from the extra generalisation)
+       * Simple bindings like
+               z = ?y + 1
+         accepted (get value of ?y from occurrence sites)
+
+
+Discussion
+~~~~~~~~~~
+None of these choices seems very satisfactory.  But at least we should
+decide which we want to do.
+
+It's really not clear what is the Right Thing To Do.  If you see
+
+       z = (x::Int) + ?y
+
+would you expect the value of ?y to be got from the *occurrence sites*
+of 'z', or from the valuue of ?y at the *definition* of 'z'?  In the
+case of function definitions, the answer is clearly the former, but
+less so in the case of non-fucntion definitions.   On the other hand,
+if we say that we get the value of ?y from the definition site of 'z',
+then inlining 'z' might change the semantics of the program.
+
+Choice (C) really says "the monomorphism restriction doesn't apply
+to implicit parameters".  Which is fine, but remember that every
+innocent binding 'x = ...' that mentions an implicit parameter in
+the RHS becomes a *function* of that parameter, called at each
+use of 'x'.  Now, the chances are that there are no intervening 'with'
+clauses that bind ?y, so a decent compiler should common up all
+those function calls.  So I think I strongly favour (C).  Indeed,
+one could make a similar argument for abolishing the monomorphism
+restriction altogether.
+
+BOTTOM LINE: we choose (B) at present.  See tcSimplifyRestricted
 
-    class C a where
-      op :: a -> a
-    
-    f x = let g y = op (y::Int) in True
 
-Here the principal type of f is (forall a. a->a)
-but we'll produce the non-principal type
-    f :: forall a. C Int => a -> a
 
-       
 %************************************************************************
 %*                                                                     *
 \subsection{tcSimplifyInfer}
@@ -347,17 +501,17 @@ but we'll produce the non-principal type
 tcSimplify is called when we *inferring* a type.  Here's the overall game plan:
 
     1. Compute Q = grow( fvs(T), C )
-    
-    2. Partition C based on Q into Ct and Cq.  Notice that ambiguous 
+
+    2. Partition C based on Q into Ct and Cq.  Notice that ambiguous
        predicates will end up in Ct; we deal with them at the top level
-    
+
     3. Try improvement, using functional dependencies
-    
+
     4. If Step 3 did any unification, repeat from step 1
        (Unification can change the result of 'grow'.)
 
 Note: we don't reduce dictionaries in step 2.  For example, if we have
-Eq (a,b), we don't simplify to (Eq a, Eq b).  So Q won't be different 
+Eq (a,b), we don't simplify to (Eq a, Eq b).  So Q won't be different
 after step 2.  However note that we may therefore quantify over more
 type variables than we absolutely have to.
 
@@ -365,20 +519,20 @@ For the guts, we need a loop, that alternates context reduction and
 improvement with unification.  E.g. Suppose we have
 
        class C x y | x->y where ...
-    
+
 and tcSimplify is called with:
        (C Int a, C Int b)
 Then improvement unifies a with b, giving
        (C Int a, C Int a)
 
 If we need to unify anything, we rattle round the whole thing all over
-again. 
+again.
 
 
 \begin{code}
 tcSimplifyInfer
-       :: SDoc 
-       -> [TcTyVar]            -- fv(T); type vars 
+       :: SDoc
+       -> TcTyVarSet           -- fv(T); type vars
        -> LIE                  -- Wanted
        -> TcM ([TcTyVar],      -- Tyvars to quantify (zonked)
                LIE,            -- Free
@@ -389,7 +543,8 @@ tcSimplifyInfer
 
 \begin{code}
 tcSimplifyInfer doc tau_tvs wanted_lie
-  = inferLoop doc tau_tvs (lieToList wanted_lie)       `thenTc` \ (qtvs, frees, binds, irreds) ->
+  = inferLoop doc (varSetElems tau_tvs)
+             (lieToList wanted_lie)    `thenTc` \ (qtvs, frees, binds, irreds) ->
 
        -- Check for non-generalisable insts
     mapTc_ addCantGenErr (filter (not . instCanBeGeneralised) irreds)  `thenTc_`
@@ -404,15 +559,15 @@ inferLoop doc tau_tvs wanteds
     let
        preds = predsOfInsts wanteds'
        qtvs  = grow preds tau_tvs' `minusVarSet` oclose preds gbl_tvs
-       
-       try_me inst     
-         | isFree qtvs inst  = Free
-         | isClassDict inst  = DontReduceUnlessConstant        -- Dicts
-         | otherwise         = ReduceMe                        -- Lits and Methods
+
+       try_me inst
+         | isFreeWhenInferring qtvs inst = Free
+         | isClassDict inst              = DontReduceUnlessConstant    -- Dicts
+         | otherwise                     = ReduceMe                    -- Lits and Methods
     in
                -- Step 2
     reduceContext doc try_me [] wanteds'    `thenTc` \ (no_improvement, frees, binds, irreds) ->
-       
+
                -- Step 3
     if no_improvement then
        returnTc (varSetElems qtvs, frees, binds, irreds)
@@ -429,9 +584,12 @@ inferLoop doc tau_tvs wanteds
        --
        -- Hence the (irreds ++ frees)
 
+       -- However, NOTICE that when we are done, we might have some bindings, but
+       -- the final qtvs might be empty.  See [NO TYVARS] below.
+                               
        inferLoop doc tau_tvs (irreds ++ frees) `thenTc` \ (qtvs1, frees1, binds1, irreds1) ->
        returnTc (qtvs1, frees1, binds `AndMonoBinds` binds1, irreds1)
-\end{code}     
+\end{code}
 
 Example [LOOP]
 
@@ -446,15 +604,49 @@ Wanted:   Max Z (S x) y
 
 Then we'll reduce using the Max instance to:
        (Lte Z (S x) l, If l (S x) Z y)
-and improve by binding l->T, after which we can do some reduction 
+and improve by binding l->T, after which we can do some reduction
 on both the Lte and If constraints.  What we *can't* do is start again
 with (Max Z (S x) y)!
 
+[NO TYVARS]
+
+       class Y a b | a -> b where
+           y :: a -> X b
+       
+       instance Y [[a]] a where
+           y ((x:_):_) = X x
+       
+       k :: X a -> X a -> X a
+
+       g :: Num a => [X a] -> [X a]
+       g xs = h xs
+           where
+           h ys = ys ++ map (k (y [[0]])) xs
+
+The excitement comes when simplifying the bindings for h.  Initially
+try to simplify {y @ [[t1]] t2, 0 @ t1}, with initial qtvs = {t2}.
+From this we get t1:=:t2, but also various bindings.  We can't forget
+the bindings (because of [LOOP]), but in fact t1 is what g is
+polymorphic in.  
+
+The net effect of [NO TYVARS] 
+
 \begin{code}
-isFree qtvs inst
-  =  not (tyVarsOfInst inst `intersectsVarSet` qtvs)   -- Constrains no quantified vars
-  && null (getIPs inst)                                        -- And no implicit parameter involved
-                                                       -- (see "Notes on implicit parameters")
+isFreeWhenInferring :: TyVarSet -> Inst        -> Bool
+isFreeWhenInferring qtvs inst
+  =  isFreeWrtTyVars qtvs inst                 -- Constrains no quantified vars
+  && all inheritablePred (predsOfInst inst)    -- And no implicit parameter involved
+                                               -- (see "Notes on implicit parameters")
+
+isFreeWhenChecking :: TyVarSet -- Quantified tyvars
+                  -> NameSet   -- Quantified implicit parameters
+                  -> Inst -> Bool
+isFreeWhenChecking qtvs ips inst
+  =  isFreeWrtTyVars qtvs inst
+  && isFreeWrtIPs    ips inst
+
+isFreeWrtTyVars qtvs inst = not (tyVarsOfInst inst `intersectsVarSet` qtvs)
+isFreeWrtIPs     ips inst = not (any (`elemNameSet` ips) (ipNamesOfInst inst))
 \end{code}
 
 
@@ -469,94 +661,42 @@ we are going to quantify over.  For example, a class or instance declaration.
 
 \begin{code}
 tcSimplifyCheck
-        :: SDoc 
+        :: SDoc
         -> [TcTyVar]           -- Quantify over these
         -> [Inst]              -- Given
         -> LIE                 -- Wanted
         -> TcM (LIE,           -- Free
                 TcDictBinds)   -- Bindings
 
+-- tcSimplifyCheck is used when checking expression type signatures,
+-- class decls, instance decls etc.
+-- Note that we psss isFree (not isFreeAndInheritable) to tcSimplCheck
+-- It's important that we can float out non-inheritable predicates
+-- Example:            (?x :: Int) is ok!
 tcSimplifyCheck doc qtvs givens wanted_lie
-  = checkLoop doc qtvs givens (lieToList wanted_lie)   `thenTc` \ (frees, binds, irreds) ->
-
-       -- Complain about any irreducible ones
-    complainCheck doc givens irreds            `thenNF_Tc_`
-
-       -- Done
-    returnTc (mkLIE frees, binds)
-
-checkLoop doc qtvs givens wanteds
-  =    -- Step 1
-    zonkTcTyVarsAndFV qtvs             `thenNF_Tc` \ qtvs' ->
-    mapNF_Tc zonkInst givens           `thenNF_Tc` \ givens' ->
-    mapNF_Tc zonkInst wanteds          `thenNF_Tc` \ wanteds' ->
-    let
-             -- When checking against a given signature we always reduce
-             -- until we find a match against something given, or can't reduce
-       try_me inst | isFree qtvs' inst  = Free
-                   | otherwise          = ReduceMe 
-    in
-               -- Step 2
-    reduceContext doc try_me givens' wanteds'    `thenTc` \ (no_improvement, frees, binds, irreds) ->
-       
-               -- Step 3
-    if no_improvement then
-       returnTc (frees, binds, irreds)
-    else
-       checkLoop doc qtvs givens' (irreds ++ frees)    `thenTc` \ (frees1, binds1, irreds1) ->
-       returnTc (frees1, binds `AndMonoBinds` binds1, irreds1)
-
-complainCheck doc givens irreds
-  = mapNF_Tc zonkInst given_dicts                      `thenNF_Tc` \ givens' ->
-    mapNF_Tc (addNoInstanceErr doc given_dicts) irreds `thenNF_Tc_`
-    returnTc ()
+  = tcSimplCheck doc get_qtvs
+                givens wanted_lie      `thenTc` \ (qtvs', frees, binds) ->
+    returnTc (frees, binds)
   where
-    given_dicts = filter isDict givens
-       -- Filter out methods, which are only added to 
-       -- the given set as an optimisation
-\end{code}
-
+    get_qtvs = zonkTcTyVarsAndFV qtvs
 
 
-%************************************************************************
-%*                                                                     *
-\subsection{tcSimplifyAndCheck}
-%*                                                                     *
-%************************************************************************
-
-@tcSimplifyInferCheck@ is used when we know the consraints we are to simplify
-against, but we don't know the type variables over which we are going to quantify.
-This happens when we have a type signature for a mutually recursive
-group.
-
-\begin{code}
+-- tcSimplifyInferCheck is used when we know the constraints we are to simplify
+-- against, but we don't know the type variables over which we are going to quantify.
+-- This happens when we have a type signature for a mutually recursive group
 tcSimplifyInferCheck
-        :: SDoc 
-        -> [TcTyVar]           -- fv(T)
+        :: SDoc
+        -> TcTyVarSet          -- fv(T)
         -> [Inst]              -- Given
         -> LIE                 -- Wanted
         -> TcM ([TcTyVar],     -- Variables over which to quantify
                 LIE,           -- Free
                 TcDictBinds)   -- Bindings
 
-tcSimplifyInferCheck doc tau_tvs givens wanted
-  = inferCheckLoop doc tau_tvs givens (lieToList wanted)       `thenTc` \ (qtvs, frees, binds, irreds) ->
-
-       -- Complain about any irreducible ones
-    complainCheck doc givens irreds            `thenNF_Tc_`
-
-       -- Done
-    returnTc (qtvs, mkLIE frees, binds)
-
-inferCheckLoop doc tau_tvs givens wanteds
-  =    -- Step 1
-    zonkTcTyVarsAndFV tau_tvs          `thenNF_Tc` \ tau_tvs' ->
-    mapNF_Tc zonkInst givens           `thenNF_Tc` \ givens' ->
-    mapNF_Tc zonkInst wanteds          `thenNF_Tc` \ wanteds' ->
-    tcGetGlobalTyVars                  `thenNF_Tc` \ gbl_tvs ->
-
-    let
-       -- Figure out what we are going to generalise over
+tcSimplifyInferCheck doc tau_tvs givens wanted_lie
+  = tcSimplCheck doc get_qtvs givens wanted_lie
+  where
+       -- Figure out which type variables to quantify over
        -- You might think it should just be the signature tyvars,
        -- but in bizarre cases you can get extra ones
        --      f :: forall a. Num a => a -> a
@@ -565,25 +705,127 @@ inferCheckLoop doc tau_tvs givens wanteds
        -- Here we infer g :: forall a b. a -> b -> (b,a)
        -- We don't want g to be monomorphic in b just because
        -- f isn't quantified over b.
-       qtvs    = (tau_tvs' `unionVarSet` tyVarsOfInsts givens') `minusVarSet` gbl_tvs
+    all_tvs = varSetElems (tau_tvs `unionVarSet` tyVarsOfInsts givens)
+
+    get_qtvs = zonkTcTyVarsAndFV all_tvs       `thenNF_Tc` \ all_tvs' ->
+              tcGetGlobalTyVars                `thenNF_Tc` \ gbl_tvs ->
+              let
+                 qtvs = all_tvs' `minusVarSet` gbl_tvs
                        -- We could close gbl_tvs, but its not necessary for
-                       -- soundness, and it'll only affect which tyvars, not which 
+                       -- soundness, and it'll only affect which tyvars, not which
                        -- dictionaries, we quantify over
+              in
+              returnNF_Tc qtvs
+\end{code}
+
+Here is the workhorse function for all three wrappers.
+
+\begin{code}
+tcSimplCheck doc get_qtvs givens wanted_lie
+  = check_loop givens (lieToList wanted_lie)   `thenTc` \ (qtvs, frees, binds, irreds) ->
+
+       -- Complain about any irreducible ones
+    complainCheck doc givens irreds            `thenNF_Tc_`
+
+       -- Done
+    returnTc (qtvs, mkLIE frees, binds)
+
+  where
+    ip_set = mkNameSet (ipNamesOfInsts givens)
+
+    check_loop givens wanteds
+      =                -- Step 1
+       mapNF_Tc zonkInst givens        `thenNF_Tc` \ givens' ->
+       mapNF_Tc zonkInst wanteds       `thenNF_Tc` \ wanteds' ->
+       get_qtvs                        `thenNF_Tc` \ qtvs' ->
+
+                   -- Step 2
+       let
+           -- When checking against a given signature we always reduce
+           -- until we find a match against something given, or can't reduce
+           try_me inst | isFreeWhenChecking qtvs' ip_set inst = Free
+                       | otherwise                            = ReduceMe
+       in
+       reduceContext doc try_me givens' wanteds'       `thenTc` \ (no_improvement, frees, binds, irreds) ->
+
+                   -- Step 3
+       if no_improvement then
+           returnTc (varSetElems qtvs', frees, binds, irreds)
+       else
+           check_loop givens' (irreds ++ frees)        `thenTc` \ (qtvs', frees1, binds1, irreds1) ->
+           returnTc (qtvs', frees1, binds `AndMonoBinds` binds1, irreds1)
+\end{code}
+
+
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+\subsection{tcSimplifyRestricted}
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
 
-             -- When checking against a given signature we always reduce
-             -- until we find a match against something given, or can't reduce
-       try_me inst | isFree qtvs inst  = Free
-                   | otherwise         = ReduceMe 
+\begin{code}
+tcSimplifyRestricted   -- Used for restricted binding groups
+                       -- i.e. ones subject to the monomorphism restriction
+       :: SDoc
+       -> TcTyVarSet           -- Free in the type of the RHSs
+       -> LIE                  -- Free in the RHSs
+       -> TcM ([TcTyVar],      -- Tyvars to quantify (zonked)
+               LIE,            -- Free
+               TcDictBinds)    -- Bindings
+
+tcSimplifyRestricted doc tau_tvs wanted_lie
+  =    -- First squash out all methods, to find the constrained tyvars
+       -- We can't just take the free vars of wanted_lie because that'll
+       -- have methods that may incidentally mention entirely unconstrained variables
+       --      e.g. a call to  f :: Eq a => a -> b -> b
+       -- Here, b is unconstrained.  A good example would be
+       --      foo = f (3::Int)
+       -- We want to infer the polymorphic type
+       --      foo :: forall b. b -> b
+    let
+       wanteds = lieToList wanted_lie
+       try_me inst = ReduceMe          -- Reduce as far as we can.  Don't stop at
+                                       -- dicts; the idea is to get rid of as many type
+                                       -- variables as possible, and we don't want to stop
+                                       -- at (say) Monad (ST s), because that reduces
+                                       -- immediately, with no constraint on s.
     in
-               -- Step 2
-    reduceContext doc try_me givens' wanteds'    `thenTc` \ (no_improvement, frees, binds, irreds) ->
-       
-               -- Step 3
-    if no_improvement then
-       returnTc (varSetElems qtvs, frees, binds, irreds)
-    else
-       inferCheckLoop doc tau_tvs givens' (irreds ++ frees)    `thenTc` \ (qtvs1, frees1, binds1, irreds1) ->
-       returnTc (qtvs1, frees1, binds `AndMonoBinds` binds1, irreds1)
+    simpleReduceLoop doc try_me wanteds                `thenTc` \ (_, _, constrained_dicts) ->
+
+       -- Next, figure out the tyvars we will quantify over
+    zonkTcTyVarsAndFV (varSetElems tau_tvs)    `thenNF_Tc` \ tau_tvs' ->
+    tcGetGlobalTyVars                          `thenNF_Tc` \ gbl_tvs ->
+    let
+       constrained_tvs = tyVarsOfInsts constrained_dicts
+       qtvs = (tau_tvs' `minusVarSet` oclose (predsOfInsts constrained_dicts) gbl_tvs)
+                        `minusVarSet` constrained_tvs
+    in
+
+       -- The first step may have squashed more methods than
+       -- necessary, so try again, this time knowing the exact
+       -- set of type variables to quantify over.
+       --
+       -- We quantify only over constraints that are captured by qtvs;
+       -- these will just be a subset of non-dicts.  This in contrast
+       -- to normal inference (using isFreeWhenInferring) in which we quantify over
+       -- all *non-inheritable* constraints too.  This implements choice
+       -- (B) under "implicit parameter and monomorphism" above.
+       --
+       -- Remember that we may need to do *some* simplification, to
+       -- (for example) squash {Monad (ST s)} into {}.  It's not enough
+       -- just to float all constraints
+    mapNF_Tc zonkInst (lieToList wanted_lie)   `thenNF_Tc` \ wanteds' ->
+    let
+        try_me inst | isFreeWrtTyVars qtvs inst = Free
+                   | otherwise                 = ReduceMe
+    in
+    reduceContext doc try_me [] wanteds'       `thenTc` \ (no_improvement, frees, binds, irreds) ->
+    ASSERT( no_improvement )
+    ASSERT( null irreds )
+       -- No need to loop because simpleReduceLoop will have
+       -- already done any improvement necessary
+
+    returnTc (varSetElems qtvs, mkLIE frees, binds)
 \end{code}
 
 
@@ -598,7 +840,7 @@ getting dictionaries.  We want to keep all of them unsimplified, to serve
 as the available stuff for the RHS of the rule.
 
 The same thing is used for specialise pragmas. Consider
-       
+
        f :: Num a => a -> a
        {-# SPECIALISE f :: Int -> Int #-}
        f = ...
@@ -611,7 +853,7 @@ and we want to end up with
 
        f_spec = _inline_me_ (f Int dNumInt)
 
-But that means that we must simplify the Method for f to (f Int dNumInt)! 
+But that means that we must simplify the Method for f to (f Int dNumInt)!
 So tcSimplifyToDicts squeezes out all Methods.
 
 IMPORTANT NOTE:  we *don't* want to do superclass commoning up.  Consider
@@ -619,7 +861,7 @@ IMPORTANT NOTE:  we *don't* want to do superclass commoning up.  Consider
        fromIntegral :: (Integral a, Num b) => a -> b
        {-# RULES "foo"  fromIntegral = id :: Int -> Int #-}
 
-Here, a=b=Int, and Num Int is a superclass of Integral Int. But we *dont* 
+Here, a=b=Int, and Num Int is a superclass of Integral Int. But we *dont*
 want to get
 
        forall dIntegralInt.
@@ -636,7 +878,7 @@ Hence "DontReduce NoSCs"
 tcSimplifyToDicts :: LIE -> TcM ([Inst], TcDictBinds)
 tcSimplifyToDicts wanted_lie
   = simpleReduceLoop doc try_me wanteds                `thenTc` \ (frees, binds, irreds) ->
-       -- Since try_me doesn't look at types, we don't need to 
+       -- Since try_me doesn't look at types, we don't need to
        -- do any zonking, so it's safe to call reduceContext directly
     ASSERT( null frees )
     returnTc (irreds, binds)
@@ -661,28 +903,44 @@ When we have
        let ?x = R in B
 
 we must discharge all the ?x constraints from B.  We also do an improvement
-step; if we have ?x::t1 and ?x::t2 we must unify t1, t2.  No need to iterate, though.
+step; if we have ?x::t1 and ?x::t2 we must unify t1, t2.
+
+Actually, the constraints from B might improve the types in ?x. For example
+
+       f :: (?x::Int) => Char -> Char
+       let ?x = 3 in f 'c'
+
+then the constraint (?x::Int) arising from the call to f will
+force the binding for ?x to be of type Int.
 
 \begin{code}
-tcSimplifyIPs :: [Name]                -- The implicit parameters bound here
+tcSimplifyIPs :: [Inst]                -- The implicit parameters bound here
              -> LIE
              -> TcM (LIE, TcDictBinds)
-tcSimplifyIPs ip_names wanted_lie
-  = simpleReduceLoop doc try_me wanteds        `thenTc` \ (frees, binds, irreds) ->
-       -- The irreducible ones should be a subset of the implicit
-       -- parameters we provided
-    ASSERT( all here_ip irreds )
+tcSimplifyIPs given_ips wanted_lie
+  = simpl_loop given_ips wanteds       `thenTc` \ (frees, binds) ->
     returnTc (mkLIE frees, binds)
-    
   where
-    doc            = text "tcSimplifyIPs" <+> ppr ip_names
-    wanteds = lieToList wanted_lie
-    ip_set  = mkNameSet ip_names
-    here_ip ip = isDict ip && ip `instMentionsIPs` ip_set
+    doc             = text "tcSimplifyIPs" <+> ppr given_ips
+    wanteds  = lieToList wanted_lie
+    ip_set   = mkNameSet (ipNamesOfInsts given_ips)
 
        -- Simplify any methods that mention the implicit parameter
-    try_me inst | inst `instMentionsIPs` ip_set = ReduceMe
-               | otherwise                     = Free
+    try_me inst | isFreeWrtIPs ip_set inst = Free
+               | otherwise                = ReduceMe
+
+    simpl_loop givens wanteds
+      = mapNF_Tc zonkInst givens               `thenNF_Tc` \ givens' ->
+        mapNF_Tc zonkInst wanteds              `thenNF_Tc` \ wanteds' ->
+
+        reduceContext doc try_me givens' wanteds'    `thenTc` \ (no_improvement, frees, binds, irreds) ->
+
+        if no_improvement then
+           ASSERT( null irreds )
+           returnTc (frees, binds)
+       else
+           simpl_loop givens' (irreds ++ frees)        `thenTc` \ (frees1, binds1) ->
+           returnTc (frees1, binds `AndMonoBinds` binds1)
 \end{code}
 
 
@@ -715,23 +973,22 @@ For each method @Inst@ in the @init_lie@ that mentions one of the
 bindInstsOfLocalFuns ::        LIE -> [TcId] -> TcM (LIE, TcMonoBinds)
 
 bindInstsOfLocalFuns init_lie local_ids
-  | null overloaded_ids 
+  | null overloaded_ids
        -- Common case
   = returnTc (init_lie, EmptyMonoBinds)
 
   | otherwise
-  = simpleReduceLoop doc try_me wanteds                `thenTc` \ (frees, binds, irreds) -> 
+  = simpleReduceLoop doc try_me wanteds                `thenTc` \ (frees, binds, irreds) ->
     ASSERT( null irreds )
     returnTc (mkLIE frees, binds)
   where
     doc                     = text "bindInsts" <+> ppr local_ids
     wanteds         = lieToList init_lie
     overloaded_ids   = filter is_overloaded local_ids
-    is_overloaded id = case splitSigmaTy (idType id) of
-                         (_, theta, _) -> not (null theta)
+    is_overloaded id = isOverloadedTy (idType id)
 
     overloaded_set = mkVarSet overloaded_ids   -- There can occasionally be a lot of them
-                                               -- so it's worth building a set, so that 
+                                               -- so it's worth building a set, so that
                                                -- lookup (in isMethodFor) is faster
 
     try_me inst | isMethodFor overloaded_set inst = ReduceMe
@@ -748,21 +1005,24 @@ bindInstsOfLocalFuns init_lie local_ids
 The main control over context reduction is here
 
 \begin{code}
-data WhatToDo 
+data WhatToDo
  = ReduceMe            -- Try to reduce this
                        -- If there's no instance, behave exactly like
-                       -- DontReduce: add the inst to 
-                       -- the irreductible ones, but don't 
+                       -- DontReduce: add the inst to
+                       -- the irreductible ones, but don't
                        -- produce an error message of any kind.
                        -- It might be quite legitimate such as (Eq a)!
 
- | DontReduce WantSCs          -- Return as irreducible 
+ | DontReduce WantSCs          -- Return as irreducible
 
  | DontReduceUnlessConstant    -- Return as irreducible unless it can
                                -- be reduced to a constant in one step
 
  | Free                          -- Return as free
 
+reduceMe :: Inst -> WhatToDo
+reduceMe inst = ReduceMe
+
 data WantSCs = NoSCs | AddSCs  -- Tells whether we should add the superclasses
                                -- of a predicate when adding it to the avails
 \end{code}
@@ -770,35 +1030,49 @@ data WantSCs = NoSCs | AddSCs    -- Tells whether we should add the superclasses
 
 
 \begin{code}
-type RedState = (Avails,       -- What's available
-                [Inst])        -- Insts for which try_me returned Free
-
 type Avails = FiniteMap Inst Avail
 
 data Avail
-  = Irred              -- Used for irreducible dictionaries,
+  = IsFree             -- Used for free Insts
+  | Irred              -- Used for irreducible dictionaries,
                        -- which are going to be lambda bound
 
-  | BoundTo TcId       -- Used for dictionaries for which we have a binding
+  | Given TcId                 -- Used for dictionaries for which we have a binding
                        -- e.g. those "given" in a signature
+         Bool          -- True <=> actually consumed (splittable IPs only)
 
   | NoRhs              -- Used for Insts like (CCallable f)
                        -- where no witness is required.
 
-  | Rhs                -- Used when there is a RHS 
+  | Rhs                -- Used when there is a RHS
        TcExpr          -- The RHS
        [Inst]          -- Insts free in the RHS; we need these too
 
-pprAvails avails = vcat [ppr inst <+> equals <+> pprAvail avail
+  | Linear             -- Splittable Insts only.
+       Int             -- The Int is always 2 or more; indicates how
+                       -- many copies are required
+       Inst            -- The splitter
+       Avail           -- Where the "master copy" is
+
+  | LinRhss            -- Splittable Insts only; this is used only internally
+                       --      by extractResults, where a Linear 
+                       --      is turned into an LinRhss
+       [TcExpr]        -- A supply of suitable RHSs
+
+pprAvails avails = vcat [sep [ppr inst, nest 2 (equals <+> pprAvail avail)]
                        | (inst,avail) <- fmToList avails ]
 
 instance Outputable Avail where
     ppr = pprAvail
 
-pprAvail NoRhs       = text "<no rhs>"
-pprAvail Irred       = text "Irred"
-pprAvail (BoundTo x)  = text "Bound to" <+> ppr x
-pprAvail (Rhs rhs bs) = ppr rhs <+> braces (ppr bs)
+pprAvail NoRhs         = text "<no rhs>"
+pprAvail IsFree                = text "Free"
+pprAvail Irred         = text "Irred"
+pprAvail (Given x b)           = text "Given" <+> ppr x <+> 
+                         if b then text "(used)" else empty
+pprAvail (Rhs rhs bs)   = text "Rhs" <+> ppr rhs <+> braces (ppr bs)
+pprAvail (Linear n i a) = text "Linear" <+> ppr n <+> braces (ppr i) <+> ppr a
+pprAvail (LinRhss rhss) = text "LinRhss" <+> ppr rhss
 \end{code}
 
 Extracting the bindings from a bunch of Avails.
@@ -808,41 +1082,129 @@ dependency analyser can sort them out later
 
 The loop startes
 \begin{code}
-bindsAndIrreds :: Avails
+extractResults :: Avails
               -> [Inst]                -- Wanted
-              -> (TcDictBinds,         -- Bindings
-                  [Inst])              -- Irreducible ones
+              -> NF_TcM (TcDictBinds,  -- Bindings
+                         [Inst],       -- Irreducible ones
+                         [Inst])       -- Free ones
 
-bindsAndIrreds avails wanteds
-  = go avails EmptyMonoBinds [] wanteds
+extractResults avails wanteds
+  = go avails EmptyMonoBinds [] [] wanteds
   where
-    go avails binds irreds [] = (binds, irreds)
+    go avails binds irreds frees [] 
+      = returnNF_Tc (binds, irreds, frees)
 
-    go avails binds irreds (w:ws)
+    go avails binds irreds frees (w:ws)
       = case lookupFM avails w of
-         Nothing    -> -- Free guys come out here
-                       -- (If we didn't do addFree we could use this as the
-                       --  criterion for free-ness, and pick up the free ones here too)
-                       go avails binds irreds ws
-
-         Just NoRhs -> go avails binds irreds ws
+         Nothing    -> pprTrace "Urk: extractResults" (ppr w) $
+                       go avails binds irreds frees ws
 
-         Just Irred -> go (addToFM avails w (BoundTo (instToId w))) binds (w:irreds) ws
+         Just NoRhs  -> go avails               binds irreds     frees     ws
+         Just IsFree -> go (add_free avails w)  binds irreds     (w:frees) ws
+         Just Irred  -> go (add_given avails w) binds (w:irreds) frees     ws
 
-         Just (BoundTo id) -> go avails new_binds irreds ws
+         Just (Given id _) -> go avails new_binds irreds frees ws
                            where
-                               -- For implicit parameters, all occurrences share the same
-                               -- Id, so there is no need for synonym bindings
-                              new_binds | new_id == id = binds
-                                        | otherwise    = addBind binds new_id (HsVar id)
-                              new_id   = instToId w
+                              new_binds | id == instToId w = binds
+                                        | otherwise        = addBind binds w (HsVar id)
+               -- The sought Id can be one of the givens, via a superclass chain
+               -- and then we definitely don't want to generate an x=x binding!
 
-         Just (Rhs rhs ws') -> go avails' (addBind binds id rhs) irreds (ws' ++ ws)
+         Just (Rhs rhs ws') -> go (add_given avails w) new_binds irreds frees (ws' ++ ws)
                             where
-                               id       = instToId w
-                               avails'  = addToFM avails w (BoundTo id)
-
-addBind binds id rhs = binds `AndMonoBinds` VarMonoBind id rhs
+                               new_binds = addBind binds w rhs
+
+         Just (LinRhss (rhs:rhss))     -- Consume one of the Rhss
+               -> go new_avails new_binds irreds frees ws
+               where           
+                  new_binds  = addBind binds w rhs
+                  new_avails = addToFM avails w (LinRhss rhss)
+
+         Just (Linear n split_inst avail)
+           -> split n (instToId split_inst) avail w    `thenNF_Tc` \ (binds', (rhs:rhss), irreds') ->
+              go (addToFM avails w (LinRhss rhss))
+                 (binds `AndMonoBinds` addBind binds' w rhs)
+                 (irreds' ++ irreds) frees (split_inst:ws)
+
+
+    add_given avails w 
+       | instBindingRequired w = addToFM avails w (Given (instToId w) True)
+       | otherwise             = addToFM avails w NoRhs
+       -- NB: make sure that CCallable/CReturnable use NoRhs rather
+       --      than Given, else we end up with bogus bindings.
+
+    add_free avails w | isMethod w = avails
+                     | otherwise  = add_given avails w
+       -- NB: Hack alert!  
+       -- Do *not* replace Free by Given if it's a method.
+       -- The following situation shows why this is bad:
+       --      truncate :: forall a. RealFrac a => forall b. Integral b => a -> b
+       -- From an application (truncate f i) we get
+       --      t1 = truncate at f
+       --      t2 = t1 at i
+       -- If we have also have a second occurrence of truncate, we get
+       --      t3 = truncate at f
+       --      t4 = t3 at i
+       -- When simplifying with i,f free, we might still notice that
+       --   t1=t3; but alas, the binding for t2 (which mentions t1)
+       --   will continue to float out!
+       -- (split n i a) returns: n rhss
+       --                        auxiliary bindings
+       --                        1 or 0 insts to add to irreds
+
+
+split :: Int -> TcId -> Avail -> Inst 
+      -> NF_TcM (TcDictBinds, [TcExpr], [Inst])
+-- (split n split_id avail wanted) returns
+--     * a list of 'n' expressions, all of which witness 'avail'
+--     * a bunch of auxiliary bindings to support these expressions
+--     * one or zero insts needed to witness the whole lot
+--       (maybe be zero if the initial Inst is a Given)
+split n split_id avail wanted
+  = go n
+  where
+    ty  = linearInstType wanted
+    pair_ty = mkTyConApp pairTyCon [ty,ty]
+    id  = instToId wanted
+    occ = getOccName id
+    loc = getSrcLoc id
+
+    go 1 = case avail of
+            Given id _ -> returnNF_Tc (EmptyMonoBinds, [HsVar id], [])
+            Irred      -> cloneDict wanted             `thenNF_Tc` \ w' ->
+                          returnNF_Tc (EmptyMonoBinds, [HsVar (instToId w')], [w'])
+
+    go n = go ((n+1) `div` 2)          `thenNF_Tc` \ (binds1, rhss, irred) ->
+          expand n rhss                `thenNF_Tc` \ (binds2, rhss') ->
+          returnNF_Tc (binds1 `AndMonoBinds` binds2, rhss', irred)
+
+       -- (expand n rhss) 
+       -- Given ((n+1)/2) rhss, make n rhss, using auxiliary bindings
+       --  e.g.  expand 3 [rhs1, rhs2]
+       --        = ( { x = split rhs1 },
+       --            [fst x, snd x, rhs2] )
+    expand n rhss
+       | n `rem` 2 == 0 = go rhss      -- n is even
+       | otherwise      = go (tail rhss)       `thenNF_Tc` \ (binds', rhss') ->
+                          returnNF_Tc (binds', head rhss : rhss')
+       where
+         go rhss = mapAndUnzipNF_Tc do_one rhss        `thenNF_Tc` \ (binds', rhss') ->
+                   returnNF_Tc (andMonoBindList binds', concat rhss')
+
+         do_one rhs = tcGetUnique                      `thenNF_Tc` \ uniq -> 
+                      tcLookupGlobalId fstName         `thenNF_Tc` \ fst_id ->
+                      tcLookupGlobalId sndName         `thenNF_Tc` \ snd_id ->
+                      let 
+                         x = mkUserLocal occ uniq pair_ty loc
+                      in
+                      returnNF_Tc (VarMonoBind x (mk_app split_id rhs),
+                                   [mk_fs_app fst_id ty x, mk_fs_app snd_id ty x])
+
+mk_fs_app id ty var = HsVar id `TyApp` [ty,ty] `HsApp` HsVar var
+
+mk_app id rhs = HsApp (HsVar id) rhs
+
+addBind binds inst rhs = binds `AndMonoBinds` VarMonoBind (instToId inst) rhs
 \end{code}
 
 
@@ -874,7 +1236,7 @@ simpleReduceLoop doc try_me wanteds
     else
        simpleReduceLoop doc try_me (irreds ++ frees)   `thenTc` \ (frees1, binds1, irreds1) ->
        returnTc (frees1, binds `AndMonoBinds` binds1, irreds1)
-\end{code}     
+\end{code}
 
 
 
@@ -899,35 +1261,40 @@ reduceContext doc try_me givens wanteds
             ]))                                        `thenNF_Tc_`
 
         -- Build the Avail mapping from "givens"
-    foldlNF_Tc addGiven (emptyFM, []) givens           `thenNF_Tc` \ init_state ->
+    foldlNF_Tc addGiven emptyFM givens                 `thenNF_Tc` \ init_state ->
 
         -- Do the real work
-    reduceList (0,[]) try_me wanteds init_state                `thenNF_Tc` \ state@(avails, frees) ->
+    reduceList (0,[]) try_me wanteds init_state                `thenNF_Tc` \ avails ->
 
        -- Do improvement, using everything in avails
        -- In particular, avails includes all superclasses of everything
     tcImprove avails                                   `thenTc` \ no_improvement ->
 
+    extractResults avails wanteds                      `thenNF_Tc` \ (binds, irreds, frees) ->
+
     traceTc (text "reduceContext end" <+> (vcat [
             text "----------------------",
             doc,
             text "given" <+> ppr givens,
             text "wanted" <+> ppr wanteds,
-            text "----", 
+            text "----",
             text "avails" <+> pprAvails avails,
             text "frees" <+> ppr frees,
             text "no_improvement =" <+> ppr no_improvement,
             text "----------------------"
             ]))                                        `thenNF_Tc_`
-     let
-       (binds, irreds) = bindsAndIrreds avails wanteds
-     in
-     returnTc (no_improvement, frees, binds, irreds)
+
+    returnTc (no_improvement, frees, binds, irreds)
 
 tcImprove avails
  =  tcGetInstEnv                               `thenTc` \ inst_env ->
     let
-       preds = predsOfInsts (keysFM avails)
+       preds = [ (pred, pp_loc)
+               | inst <- keysFM avails,
+                 let pp_loc = pprInstLoc (instLoc inst),
+                 pred <- predsOfInst inst,
+                 predHasFDs pred
+               ]
                -- Avails has all the superclasses etc (good)
                -- It also has all the intermediates of the deduction (good)
                -- It does not have duplicates (good)
@@ -938,14 +1305,14 @@ tcImprove avails
      if null eqns then
        returnTc True
      else
-       traceTc (ptext SLIT("Improve:") <+> vcat (map ppr_eqn eqns))    `thenNF_Tc_`
+       traceTc (ptext SLIT("Improve:") <+> vcat (map pprEquationDoc eqns))     `thenNF_Tc_`
         mapTc_ unify eqns      `thenTc_`
        returnTc False
   where
-    unify (qtvs, t1, t2) = tcInstTyVars (varSetElems qtvs)     `thenNF_Tc` \ (_, _, tenv) ->
-                          unifyTauTy (substTy tenv t1) (substTy tenv t2)
-    ppr_eqn (qtvs, t1, t2) = ptext SLIT("forall") <+> braces (pprWithCommas ppr (varSetElems qtvs)) <+>
-                            ppr t1 <+> equals <+> ppr t2
+    unify ((qtvs, t1, t2), doc)
+        = tcAddErrCtxt doc                     $
+          tcInstTyVars (varSetElems qtvs)      `thenNF_Tc` \ (_, _, tenv) ->
+          unifyTauTy (substTy tenv t1) (substTy tenv t2)
 \end{code}
 
 The main context-reduction function is @reduce@.  Here's its game plan.
@@ -955,8 +1322,8 @@ reduceList :: (Int,[Inst])         -- Stack (for err msgs)
                                        -- along with its depth
                   -> (Inst -> WhatToDo)
                   -> [Inst]
-                  -> RedState
-                  -> TcM RedState
+                  -> Avails
+                  -> TcM Avails
 \end{code}
 
 @reduce@ is passed
@@ -966,12 +1333,12 @@ reduceList :: (Int,[Inst])               -- Stack (for err msgs)
                  Free         return this in "frees"
 
      wanteds:  The list of insts to reduce
-     state:    An accumulating parameter of type RedState 
+     state:    An accumulating parameter of type Avails
                that contains the state of the algorithm
-  It returns a RedState.
 
-The (n,stack) pair is just used for error reporting.  
+  It returns a Avails.
+
+The (n,stack) pair is just used for error reporting.
 n is always the depth of the stack.
 The stack is the stack of Insts being reduced: to produce X
 I had to produce Y, to produce Y I had to produce Z, and so on.
@@ -997,8 +1364,12 @@ reduceList (n,stack) try_me wanteds state
     -- Base case: we're done!
 reduce stack try_me wanted state
     -- It's the same as an existing inst, or a superclass thereof
-  | isAvailable state wanted
-  = returnTc state
+  | Just avail <- isAvailable state wanted
+  = if isLinearInst wanted then
+       addLinearAvailable state avail wanted   `thenNF_Tc` \ (state', wanteds') ->
+       reduceList stack try_me wanteds' state'
+    else
+       returnTc state          -- No op for non-linear things
 
   | otherwise
   = case try_me wanted of {
@@ -1016,11 +1387,11 @@ reduce stack try_me wanted state
     ; ReduceMe ->              -- It should be reduced
        lookupInst wanted             `thenNF_Tc` \ lookup_result ->
        case lookup_result of
-           GenInst wanteds' rhs -> reduceList stack try_me wanteds' state      `thenTc` \ state' -> 
+           GenInst wanteds' rhs -> reduceList stack try_me wanteds' state      `thenTc` \ state' ->
                                    addWanted state' wanted rhs wanteds'
            SimpleInst rhs       -> addWanted state wanted rhs []
 
-           NoInstance ->    -- No such instance! 
+           NoInstance ->    -- No such instance!
                             -- Add it and its superclasses
                             addIrred AddSCs state wanted
 
@@ -1035,14 +1406,34 @@ reduce stack try_me wanted state
 
 
 \begin{code}
-isAvailable :: RedState -> Inst -> Bool
-isAvailable (avails, _) wanted = wanted `elemFM` avails
-       -- NB: the Ord instance of Inst compares by the class/type info
-       -- *not* by unique.  So 
+-------------------------
+isAvailable :: Avails -> Inst -> Maybe Avail
+isAvailable avails wanted = lookupFM avails wanted
+       -- NB 1: the Ord instance of Inst compares by the class/type info
+       -- *not* by unique.  So
        --      d1::C Int ==  d2::C Int
 
+addLinearAvailable :: Avails -> Avail -> Inst -> NF_TcM (Avails, [Inst])
+addLinearAvailable avails avail wanted
+  | need_split avail
+  = tcLookupGlobalId splitName                 `thenNF_Tc` \ split_id ->
+    newMethodAtLoc (instLoc wanted) split_id 
+                  [linearInstType wanted]      `thenNF_Tc` \ (split_inst,_) ->
+    returnNF_Tc (addToFM avails wanted (Linear 2 split_inst avail), [split_inst])
+
+  | otherwise
+  = returnNF_Tc (addToFM avails wanted avail', [])
+  where
+    avail' = case avail of
+               Given id _   -> Given id True
+               Linear n i a -> Linear (n+1) i a 
+
+    need_split Irred         = True
+    need_split (Given _ used) = used
+    need_split (Linear _ _ _) = False
+
 -------------------------
-addFree :: RedState -> Inst -> NF_TcM RedState
+addFree :: Avails -> Inst -> NF_TcM Avails
        -- When an Inst is tossed upstairs as 'free' we nevertheless add it
        -- to avails, so that any other equal Insts will be commoned up right
        -- here rather than also being tossed upstairs.  This is really just
@@ -1052,67 +1443,38 @@ addFree :: RedState -> Inst -> NF_TcM RedState
        -- NB1: do *not* add superclasses.  If we have
        --      df::Floating a
        --      dn::Num a
-       -- but a is not bound here, then we *don't* want to derive 
+       -- but a is not bound here, then we *don't* want to derive
        -- dn from df here lest we lose sharing.
        --
-       -- NB2: do *not* add the Inst to avails at all if it's a method.
-       -- The following situation shows why this is bad:
-       --      truncate :: forall a. RealFrac a => forall b. Integral b => a -> b
-       -- From an application (truncate f i) we get
-       --      t1 = truncate at f 
-       --      t2 = t1 at i
-       -- If we have also have a second occurrence of truncate, we get
-       --      t3 = truncate at f
-       --      t4 = t3 at i
-       -- When simplifying with i,f free, we might still notice that
-       --   t1=t3; but alas, the binding for t2 (which mentions t1)
-       --   will continue to float out!
-       -- Solution: never put methods in avail till they are captured
-       -- in which case addFree isn't used
-       --
-       -- NB3: make sure that CCallable/CReturnable use NoRhs rather
-       --      than BoundTo, else we end up with bogus bindings.
-       --      c.f. instBindingRequired in addWanted
-addFree (avails, frees) free
-  | isDict free = returnNF_Tc (addToFM avails free avail, free:frees)
-  | otherwise   = returnNF_Tc (avails,                   free:frees)
-  where
-    avail | instBindingRequired free = BoundTo (instToId free)
-         | otherwise                = NoRhs
+addFree avails free = returnNF_Tc (addToFM avails free IsFree)
 
-addWanted :: RedState -> Inst -> TcExpr -> [Inst] -> NF_TcM RedState
-addWanted state@(avails, frees) wanted rhs_expr wanteds
+addWanted :: Avails -> Inst -> TcExpr -> [Inst] -> NF_TcM Avails
+addWanted avails wanted rhs_expr wanteds
 -- Do *not* add superclasses as well.  Here's an example of why not
---     class Eq a => Foo a b 
+--     class Eq a => Foo a b
 --     instance Eq a => Foo [a] a
 -- If we are reducing
 --     (Foo [t] t)
--- we'll first deduce that it holds (via the instance decl).  We  
+-- we'll first deduce that it holds (via the instance decl).  We
 -- must not then overwrite the Eq t constraint with a superclass selection!
 --     ToDo: this isn't entirely unsatisfactory, because
 --           we may also lose some entirely-legitimate sharing this way
 
-  = ASSERT( not (isAvailable state wanted) )
-    returnNF_Tc (addToFM avails wanted avail, frees)
-  where 
+  = ASSERT( not (wanted `elemFM` avails) )
+    returnNF_Tc (addToFM avails wanted avail)
+  where
     avail | instBindingRequired wanted = Rhs rhs_expr wanteds
          | otherwise                  = ASSERT( null wanteds ) NoRhs
 
-addGiven :: RedState -> Inst -> NF_TcM RedState
-addGiven state given = addAvailAndSCs state given (BoundTo (instToId given))
-
-addIrred :: WantSCs -> RedState -> Inst -> NF_TcM RedState
-addIrred NoSCs  (avails,frees) irred = returnNF_Tc (addToFM avails irred Irred, frees)
-addIrred AddSCs state         irred = addAvailAndSCs state irred Irred
+addGiven :: Avails -> Inst -> NF_TcM Avails
+addGiven state given = addAvailAndSCs state given (Given (instToId given) False)
 
-addAvailAndSCs :: RedState -> Inst -> Avail -> NF_TcM RedState
-addAvailAndSCs (avails, frees) wanted avail
-  = add_avail_and_scs avails wanted avail      `thenNF_Tc` \ avails' ->
-    returnNF_Tc (avails', frees)
+addIrred :: WantSCs -> Avails -> Inst -> NF_TcM Avails
+addIrred NoSCs  state irred = returnNF_Tc (addToFM state irred Irred)
+addIrred AddSCs state irred = addAvailAndSCs state irred Irred
 
----------------------
-add_avail_and_scs :: Avails -> Inst -> Avail -> NF_TcM Avails
-add_avail_and_scs avails wanted avail
+addAvailAndSCs :: Avails -> Inst -> Avail -> NF_TcM Avails
+addAvailAndSCs avails wanted avail
   = add_scs (addToFM avails wanted avail) wanted
 
 add_scs :: Avails -> Inst -> NF_TcM Avails
@@ -1129,12 +1491,12 @@ add_scs avails dict
   where
     (clas, tys) = getDictClassTys dict
     (tyvars, sc_theta, sc_sels, _) = classBigSig clas
-    sc_theta' = substClasses (mkTopTyVarSubst tyvars tys) sc_theta
+    sc_theta' = substTheta (mkTopTyVarSubst tyvars tys) sc_theta
 
     add_sc avails (sc_dict, sc_sel)    -- Add it, and its superclasses
       = case lookupFM avails sc_dict of
-         Just (BoundTo _) -> returnNF_Tc avails        -- See Note [SUPER] below
-         other            -> add_avail_and_scs avails sc_dict avail
+         Just (Given _ _) -> returnNF_Tc avails        -- See Note [SUPER] below
+         other            -> addAvailAndSCs avails sc_dict avail
       where
        sc_sel_rhs = DictApp (TyApp (HsVar sc_sel) tys) [instToId dict]
        avail      = Rhs sc_sel_rhs [dict]
@@ -1146,10 +1508,10 @@ and want to deduce (d2:C [a]) where
        class Ord a => C a where
        instance Ord a => C [a] where ...
 
-Then we'll use the instance decl to deduce C [a] and then add the 
+Then we'll use the instance decl to deduce C [a] and then add the
 superclasses of C [a] to avails.  But we must not overwrite the binding
 for d1:Ord a (which is given) with a superclass selection or we'll just
-build a loop!  Hence looking for BoundTo.  Crudely, BoundTo is cheaper
+build a loop!  Hence looking for Given.  Crudely, Given is cheaper
 than a selection.
 
 
@@ -1160,26 +1522,6 @@ than a selection.
 %************************************************************************
 
 
-If a dictionary constrains a type variable which is
-       * not mentioned in the environment
-       * and not mentioned in the type of the expression
-then it is ambiguous. No further information will arise to instantiate
-the type variable; nor will it be generalised and turned into an extra
-parameter to a function.
-
-It is an error for this to occur, except that Haskell provided for
-certain rules to be applied in the special case of numeric types.
-Specifically, if
-       * at least one of its classes is a numeric class, and
-       * all of its classes are numeric or standard
-then the type variable can be defaulted to the first type in the
-default-type list which is an instance of all the offending classes.
-
-So here is the function which does the work.  It takes the ambiguous
-dictionaries and either resolves them (producing bindings) or
-complains.  It works by splitting the dictionary list by type
-variable, and using @disambigOne@ to do the real business.
-
 @tcSimplifyTop@ is called once per module to simplify all the constant
 and ambiguous Insts.
 
@@ -1188,7 +1530,7 @@ We need to be careful of one case.  Suppose we have
        instance Num a => Num (Foo a b) where ...
 
 and @tcSimplifyTop@ is given a constraint (Num (Foo x y)).  Then it'll simplify
-to (Num x), and default x to Int.  But what about y??  
+to (Num x), and default x to Int.  But what about y??
 
 It's OK: the final zonking stage should zap y to (), which is fine.
 
@@ -1196,20 +1538,20 @@ It's OK: the final zonking stage should zap y to (), which is fine.
 \begin{code}
 tcSimplifyTop :: LIE -> TcM TcDictBinds
 tcSimplifyTop wanted_lie
-  = simpleReduceLoop (text "tcSimplTop") try_me wanteds        `thenTc` \ (frees, binds, irreds) ->
+  = simpleReduceLoop (text "tcSimplTop") reduceMe wanteds      `thenTc` \ (frees, binds, irreds) ->
     ASSERT( null frees )
 
     let
                -- All the non-std ones are definite errors
        (stds, non_stds) = partition isStdClassTyVarDict irreds
-       
+
                -- Group by type variable
        std_groups = equivClasses cmp_by_tyvar stds
 
                -- Pick the ones which its worth trying to disambiguate
        (std_oks, std_bads) = partition worth_a_try std_groups
 
-               -- Have a try at disambiguation 
+               -- Have a try at disambiguation
                -- if the type variable isn't bound
                -- up with one of the non-standard classes
        worth_a_try group@(d:_) = not (non_std_tyvars `intersectsVarSet` tyVarsOfInst d)
@@ -1222,7 +1564,7 @@ tcSimplifyTop wanted_lie
     mapTc disambigGroup std_oks                `thenTc` \ binds_ambig ->
 
        -- And complain about the ones that don't
-       -- This group includes both non-existent instances 
+       -- This group includes both non-existent instances
        --      e.g. Num (IO a) and Eq (Int -> Int)
        -- and ambiguous dictionaries
        --      e.g. Num a
@@ -1231,16 +1573,35 @@ tcSimplifyTop wanted_lie
     returnTc (binds `andMonoBinds` andMonoBindList binds_ambig)
   where
     wanteds    = lieToList wanted_lie
-    try_me inst        = ReduceMe
 
     d1 `cmp_by_tyvar` d2 = get_tv d1 `compare` get_tv d2
 
 get_tv d   = case getDictClassTys d of
-                  (clas, [ty]) -> getTyVar "tcSimplifyTop" ty
+                  (clas, [ty]) -> tcGetTyVar "tcSimplify" ty
 get_clas d = case getDictClassTys d of
                   (clas, [ty]) -> clas
 \end{code}
 
+If a dictionary constrains a type variable which is
+       * not mentioned in the environment
+       * and not mentioned in the type of the expression
+then it is ambiguous. No further information will arise to instantiate
+the type variable; nor will it be generalised and turned into an extra
+parameter to a function.
+
+It is an error for this to occur, except that Haskell provided for
+certain rules to be applied in the special case of numeric types.
+Specifically, if
+       * at least one of its classes is a numeric class, and
+       * all of its classes are numeric or standard
+then the type variable can be defaulted to the first type in the
+default-type list which is an instance of all the offending classes.
+
+So here is the function which does the work.  It takes the ambiguous
+dictionaries and either resolves them (producing bindings) or
+complains.  It works by splitting the dictionary list by type
+variable, and using @disambigOne@ to do the real business.
+
 @disambigOne@ assumes that its arguments dictionaries constrain all
 the same type variable.
 
@@ -1259,7 +1620,7 @@ disambigGroup :: [Inst]   -- All standard classes of form (C a)
 
 disambigGroup dicts
   |   any isNumericClass classes       -- Guaranteed all standard classes
-         -- see comment at the end of function for reasons as to 
+         -- see comment at the end of function for reasons as to
          -- why the defaulting mechanism doesn't apply to groups that
          -- include CCallable or CReturnable dicts.
    && not (any isCcallishClass classes)
@@ -1278,14 +1639,14 @@ disambigGroup dicts
       try_default (default_ty : default_tys)
        = tryTc_ (try_default default_tys) $    -- If default_ty fails, we try
                                                -- default_tys instead
-         tcSimplifyCheckThetas [] thetas       `thenTc` \ _ ->
+         tcSimplifyDefault theta               `thenTc` \ _ ->
          returnTc default_ty
         where
-         thetas = classes `zip` repeat [default_ty]
+         theta = [mkClassPred clas [default_ty] | clas <- classes]
     in
        -- See if any default works, and if so bind the type variable to it
        -- If not, add an AmbigErr
-    recoverTc (addAmbigErrs dicts                      `thenNF_Tc_` 
+    recoverTc (addAmbigErrs dicts                      `thenNF_Tc_`
               returnTc EmptyMonoBinds) $
 
     try_default default_tys                    `thenTc` \ chosen_default_ty ->
@@ -1293,23 +1654,22 @@ disambigGroup dicts
        -- Bind the type variable and reduce the context, for real this time
     unifyTauTy chosen_default_ty (mkTyVarTy tyvar)     `thenTc_`
     simpleReduceLoop (text "disambig" <+> ppr dicts)
-                    try_me dicts                       `thenTc` \ (frees, binds, ambigs) ->
+                    reduceMe dicts                     `thenTc` \ (frees, binds, ambigs) ->
     WARN( not (null frees && null ambigs), ppr frees $$ ppr ambigs )
     warnDefault dicts chosen_default_ty                        `thenTc_`
     returnTc binds
 
   | all isCreturnableClass classes
-  =    -- Default CCall stuff to (); we don't even both to check that () is an 
+  =    -- Default CCall stuff to (); we don't even both to check that () is an
        -- instance of CReturnable, because we know it is.
     unifyTauTy (mkTyVarTy tyvar) unitTy    `thenTc_`
     returnTc EmptyMonoBinds
-    
+
   | otherwise -- No defaults
   = addAmbigErrs dicts `thenNF_Tc_`
     returnTc EmptyMonoBinds
 
   where
-    try_me inst = ReduceMe                     -- This reduce should not fail
     tyvar       = get_tv (head dicts)          -- Should be non-empty
     classes     = map get_clas dicts
 \end{code}
@@ -1322,7 +1682,7 @@ function is only passed arguments (and in the other direction,
 results) of a restricted set of 'native' types. This is
 implemented via the help of the pseudo-type classes,
 @CReturnable@ (CR) and @CCallable@ (CC.)
+
 The interaction between the defaulting mechanism for numeric
 values and CC & CR can be a bit puzzling to the user at times.
 For example,
@@ -1338,13 +1698,13 @@ in operation, if it is equal to Haskell 98's default-default
 of (Integer, Double), 'x' has type Double, since Integer
 is not an instance of CR. If the default list is equal to
 Haskell 1.4's default-default of (Int, Double), 'x' has type
-Int. 
+Int.
 
 To try to minimise the potential for surprises here, the
 defaulting mechanism is turned off in the presence of
 CCallable and CReturnable.
 
-]
+End of aside]
 
 
 %************************************************************************
@@ -1364,112 +1724,83 @@ a,b,c are type variables.  This is required for the context of
 instance declarations.
 
 \begin{code}
-tcSimplifyThetas :: ClassContext               -- Wanted
-                -> TcM ClassContext            -- Needed
-
-tcSimplifyThetas wanteds
-  = doptsTc Opt_GlasgowExts            `thenNF_Tc` \ glaExts ->
-    reduceSimple [] wanteds            `thenNF_Tc` \ irreds ->
+tcSimplifyDeriv :: [TyVar]     
+               -> ThetaType            -- Wanted
+               -> TcM ThetaType        -- Needed
+
+tcSimplifyDeriv tyvars theta
+  = tcInstTyVars tyvars                                        `thenNF_Tc` \ (tvs, _, tenv) ->
+       -- The main loop may do unification, and that may crash if 
+       -- it doesn't see a TcTyVar, so we have to instantiate. Sigh
+       -- ToDo: what if two of them do get unified?
+    newDicts DataDeclOrigin (substTheta tenv theta)    `thenNF_Tc` \ wanteds ->
+    simpleReduceLoop doc reduceMe wanteds              `thenTc` \ (frees, _, irreds) ->
+    ASSERT( null frees )                       -- reduceMe never returns Free
+
+    doptsTc Opt_AllowUndecidableInstances              `thenNF_Tc` \ undecidable_ok ->
     let
-       -- For multi-param Haskell, check that the returned dictionaries
-       -- don't have any of the form (C Int Bool) for which
-       -- we expect an instance here
-       -- For Haskell 98, check that all the constraints are of the form C a,
-       -- where a is a type variable
-       bad_guys | glaExts   = [ct | ct@(clas,tys) <- irreds, 
-                                    isEmptyVarSet (tyVarsOfTypes tys)]
-                | otherwise = [ct | ct@(clas,tys) <- irreds, 
-                                    not (all isTyVarTy tys)]
+       tv_set      = mkVarSet tvs
+       simpl_theta = map dictPred irreds       -- reduceMe squashes all non-dicts
+
+       check_pred pred
+         | isEmptyVarSet pred_tyvars   -- Things like (Eq T) should be rejected
+         = addErrTc (noInstErr pred)
+
+         | not undecidable_ok && not (isTyVarClassPred pred)
+         -- Check that the returned dictionaries are all of form (C a b)
+         --    (where a, b are type variables).  
+         -- We allow this if we had -fallow-undecidable-instances,
+         -- but note that risks non-termination in the 'deriving' context-inference
+         -- fixpoint loop.   It is useful for situations like
+         --    data Min h a = E | M a (h a)
+         -- which gives the instance decl
+         --    instance (Eq a, Eq (h a)) => Eq (Min h a)
+          = addErrTc (noInstErr pred)
+  
+         | not (pred_tyvars `subVarSet` tv_set) 
+         -- Check for a bizarre corner case, when the derived instance decl should
+         -- have form  instance C a b => D (T a) where ...
+         -- Note that 'b' isn't a parameter of T.  This gives rise to all sorts
+         -- of problems; in particular, it's hard to compare solutions for
+         -- equality when finding the fixpoint.  So I just rule it out for now.
+         = addErrTc (badDerivedPred pred)
+  
+         | otherwise
+         = returnNF_Tc ()
+         where
+           pred_tyvars = tyVarsOfPred pred
+
+       rev_env = mkTopTyVarSubst tvs (mkTyVarTys tyvars)
+               -- This reverse-mapping is a Royal Pain, 
+               -- but the result should mention TyVars not TcTyVars
     in
-    if null bad_guys then
-       returnTc irreds
-    else
-       mapNF_Tc addNoInstErr bad_guys          `thenNF_Tc_`
-       failTc
+   
+    mapNF_Tc check_pred simpl_theta            `thenNF_Tc_`
+    checkAmbiguity tvs simpl_theta tv_set      `thenTc_`
+    returnTc (substTheta rev_env simpl_theta)
+  where
+    doc    = ptext SLIT("deriving classes for a data type")
 \end{code}
 
-@tcSimplifyCheckThetas@ just checks class-type constraints, essentially;
+@tcSimplifyDefault@ just checks class-type constraints, essentially;
 used with \tr{default} declarations.  We are only interested in
 whether it worked or not.
 
 \begin{code}
-tcSimplifyCheckThetas :: ClassContext  -- Given
-                     -> ClassContext   -- Wanted
-                     -> TcM ()
-
-tcSimplifyCheckThetas givens wanteds
-  = reduceSimple givens wanteds    `thenNF_Tc` \ irreds ->
+tcSimplifyDefault :: ThetaType -- Wanted; has no type variables in it
+                 -> TcM ()
+
+tcSimplifyDefault theta
+  = newDicts DataDeclOrigin theta              `thenNF_Tc` \ wanteds ->
+    simpleReduceLoop doc reduceMe wanteds      `thenTc` \ (frees, _, irreds) ->
+    ASSERT( null frees )       -- try_me never returns Free
+    mapNF_Tc (addErrTc . noInstErr) irreds     `thenNF_Tc_`
     if null irreds then
-       returnTc ()
+       returnTc ()
     else
-       mapNF_Tc addNoInstErr irreds            `thenNF_Tc_`
-       failTc
-\end{code}
-
-
-\begin{code}
-type AvailsSimple = FiniteMap (Class,[Type]) Bool
-                   -- True  => irreducible 
-                   -- False => given, or can be derived from a given or from an irreducible
-
-reduceSimple :: ClassContext                   -- Given
-            -> ClassContext                    -- Wanted
-            -> NF_TcM ClassContext             -- Irreducible
-
-reduceSimple givens wanteds
-  = reduce_simple (0,[]) givens_fm wanteds     `thenNF_Tc` \ givens_fm' ->
-    returnNF_Tc [ct | (ct,True) <- fmToList givens_fm']
+       failTc
   where
-    givens_fm     = foldl addNonIrred emptyFM givens
-
-reduce_simple :: (Int,ClassContext)            -- Stack
-             -> AvailsSimple
-             -> ClassContext
-             -> NF_TcM AvailsSimple
-
-reduce_simple (n,stack) avails wanteds
-  = go avails wanteds
-  where
-    go avails []     = returnNF_Tc avails
-    go avails (w:ws) = reduce_simple_help (n+1,w:stack) avails w       `thenNF_Tc` \ avails' ->
-                      go avails' ws
-
-reduce_simple_help stack givens wanted@(clas,tys)
-  | wanted `elemFM` givens
-  = returnNF_Tc givens
-
-  | otherwise
-  = lookupSimpleInst clas tys  `thenNF_Tc` \ maybe_theta ->
-
-    case maybe_theta of
-      Nothing ->    returnNF_Tc (addSimpleIrred givens wanted)
-      Just theta -> reduce_simple stack (addNonIrred givens wanted) theta
-
-addSimpleIrred :: AvailsSimple -> (Class,[Type]) -> AvailsSimple
-addSimpleIrred givens ct@(clas,tys)
-  = addSCs (addToFM givens ct True) ct
-
-addNonIrred :: AvailsSimple -> (Class,[Type]) -> AvailsSimple
-addNonIrred givens ct@(clas,tys)
-  = addSCs (addToFM givens ct False) ct
-
-addSCs givens ct@(clas,tys)
- = foldl add givens sc_theta
- where
-   (tyvars, sc_theta_tmpl, _, _) = classBigSig clas
-   sc_theta = substClasses (mkTopTyVarSubst tyvars tys) sc_theta_tmpl
-
-   add givens ct@(clas, tys)
-     = case lookupFM givens ct of
-       Nothing    -> -- Add it and its superclasses
-                    addSCs (addToFM givens ct False) ct
-
-       Just True  -> -- Set its flag to False; superclasses already done
-                    addToFM givens ct False
-
-       Just False -> -- Already done
-                    givens
-                          
+    doc = ptext SLIT("default declaration")
 \end{code}
 
 
@@ -1484,31 +1815,52 @@ from the insts, or just whatever seems to be around in the monad just
 now?
 
 \begin{code}
+groupInsts :: [Inst] -> [[Inst]]
+-- Group together insts with the same origin
+-- We want to report them together in error messages
+groupInsts []          = []
+groupInsts (inst:insts) = (inst:friends) : groupInsts others
+                       where
+                               -- (It may seem a bit crude to compare the error messages,
+                               --  but it makes sure that we combine just what the user sees,
+                               --  and it avoids need equality on InstLocs.)
+                         (friends, others) = partition is_friend insts
+                         loc_msg           = showSDoc (pprInstLoc (instLoc inst))
+                         is_friend friend  = showSDoc (pprInstLoc (instLoc friend)) == loc_msg
+
+
 addTopAmbigErrs dicts
-  = mapNF_Tc complain tidy_dicts
+  = mapNF_Tc (addTopInstanceErrs tidy_env) (groupInsts no_insts)       `thenNF_Tc_`
+    mapNF_Tc (addTopIPErrs tidy_env)       (groupInsts bad_ips)                `thenNF_Tc_`
+    mapNF_Tc (addAmbigErr tidy_env)       ambigs                       `thenNF_Tc_`
+    returnNF_Tc ()
   where
     fixed_tvs = oclose (predsOfInsts tidy_dicts) emptyVarSet
-    (tidy_env, tidy_dicts) = tidyInsts emptyTidyEnv dicts
-    complain d | not (null (getIPs d))               = addTopIPErr tidy_env d
-              | not (isTyVarDict d) ||
-                tyVarsOfInst d `subVarSet` fixed_tvs = addTopInstanceErr tidy_env d
-              | otherwise                            = addAmbigErr tidy_env d
+    (tidy_env, tidy_dicts) = tidyInsts dicts
+    (bad_ips, non_ips)     = partition is_ip tidy_dicts
+    (no_insts, ambigs)     = partition no_inst non_ips
+    is_ip d   = any isIPPred (predsOfInst d)
+    no_inst d = not (isTyVarDict d) || tyVarsOfInst d `subVarSet` fixed_tvs
+
+plural [x] = empty
+plural xs  = char 's'
 
-addTopIPErr tidy_env tidy_dict
-  = addInstErrTcM (instLoc tidy_dict) 
-       (tidy_env, 
-        ptext SLIT("Unbound implicit parameter") <+> quotes (pprInst tidy_dict))
+addTopIPErrs tidy_env tidy_dicts
+  = addInstErrTcM (instLoc (head tidy_dicts))
+       (tidy_env,
+        ptext SLIT("Unbound implicit parameter") <> plural tidy_dicts <+> pprInsts tidy_dicts)
 
 -- Used for top-level irreducibles
-addTopInstanceErr tidy_env tidy_dict
-  = addInstErrTcM (instLoc tidy_dict) 
-       (tidy_env, 
-        ptext SLIT("No instance for") <+> quotes (pprInst tidy_dict))
+addTopInstanceErrs tidy_env tidy_dicts
+  = addInstErrTcM (instLoc (head tidy_dicts))
+       (tidy_env,
+        ptext SLIT("No instance") <> plural tidy_dicts <+> 
+               ptext SLIT("for") <+> pprInsts tidy_dicts)
 
 addAmbigErrs dicts
   = mapNF_Tc (addAmbigErr tidy_env) tidy_dicts
   where
-    (tidy_env, tidy_dicts) = tidyInsts emptyTidyEnv dicts
+    (tidy_env, tidy_dicts) = tidyInsts dicts
 
 addAmbigErr tidy_env tidy_dict
   = addInstErrTcM (instLoc tidy_dict)
@@ -1520,77 +1872,87 @@ addAmbigErr tidy_env tidy_dict
 
 warnDefault dicts default_ty
   = doptsTc Opt_WarnTypeDefaults  `thenTc` \ warn_flag ->
-    if warn_flag 
-       then mapNF_Tc warn groups  `thenNF_Tc_`  returnNF_Tc ()
-       else returnNF_Tc ()
-
+    tcAddSrcLoc (get_loc (head dicts)) (warnTc warn_flag warn_msg)
   where
        -- Tidy them first
-    (_, tidy_dicts) = mapAccumL tidyInst emptyTidyEnv dicts
-
-       -- Group the dictionaries by source location
-    groups      = equivClasses cmp tidy_dicts
-    i1 `cmp` i2 = get_loc i1 `compare` get_loc i2
-    get_loc i   = case instLoc i of { (_,loc,_) -> loc }
-
-    warn [dict] = tcAddSrcLoc (get_loc dict) $
-                 warnTc True (ptext SLIT("Defaulting") <+> quotes (pprInst dict) <+> 
-                              ptext SLIT("to type") <+> quotes (ppr default_ty))
-
-    warn dicts  = tcAddSrcLoc (get_loc (head dicts)) $
-                 warnTc True (vcat [ptext SLIT("Defaulting the following constraint(s) to type") <+> quotes (ppr default_ty),
-                                    pprInstsInFull dicts])
-
--- The error message when we don't find a suitable instance
--- is complicated by the fact that sometimes this is because
--- there is no instance, and sometimes it's because there are
--- too many instances (overlap).  See the comments in TcEnv.lhs
--- with the InstEnv stuff.
-addNoInstanceErr what_doc givens dict
-  = tcGetInstEnv       `thenNF_Tc` \ inst_env ->
+    (_, tidy_dicts) = tidyInsts dicts
+    get_loc i = case instLoc i of { (_,loc,_) -> loc }
+    warn_msg  = vcat [ptext SLIT("Defaulting the following constraint(s) to type") <+>
+                               quotes (ppr default_ty),
+                     pprInstsInFull tidy_dicts]
+
+complainCheck doc givens irreds
+  = mapNF_Tc zonkInst given_dicts_and_ips                        `thenNF_Tc` \ givens' ->
+    mapNF_Tc (addNoInstanceErrs doc givens') (groupInsts irreds)  `thenNF_Tc_`
+    returnNF_Tc ()
+  where
+    given_dicts_and_ips = filter (not . isMethod) givens
+       -- Filter out methods, which are only added to
+       -- the given set as an optimisation
+
+addNoInstanceErrs what_doc givens dicts
+  = getDOptsTc         `thenNF_Tc` \ dflags ->
+    tcGetInstEnv       `thenNF_Tc` \ inst_env ->
     let
-       doc = vcat [sep [herald <+> quotes (pprInst tidy_dict),
+       (tidy_env1, tidy_givens) = tidyInsts givens
+       (tidy_env2, tidy_dicts)  = tidyMoreInsts tidy_env1 dicts
+
+       doc = vcat [sep [herald <+> pprInsts tidy_dicts,
                         nest 4 $ ptext SLIT("from the context") <+> pprInsts tidy_givens],
                    ambig_doc,
                    ptext SLIT("Probable fix:"),
                    nest 4 fix1,
                    nest 4 fix2]
-    
+
        herald = ptext SLIT("Could not") <+> unambig_doc <+> ptext SLIT("deduce")
-       unambig_doc | ambig_overlap = ptext SLIT("unambiguously")       
+       unambig_doc | ambig_overlap = ptext SLIT("unambiguously")
                    | otherwise     = empty
-    
-       ambig_doc 
+
+               -- The error message when we don't find a suitable instance
+               -- is complicated by the fact that sometimes this is because
+               -- there is no instance, and sometimes it's because there are
+               -- too many instances (overlap).  See the comments in TcEnv.lhs
+               -- with the InstEnv stuff.
+
+       ambig_doc
            | not ambig_overlap = empty
-           | otherwise             
+           | otherwise
            = vcat [ptext SLIT("The choice of (overlapping) instance declaration"),
-                   nest 4 (ptext SLIT("depends on the instantiation of") <+> 
-                           quotes (pprWithCommas ppr (varSetElems (tyVarsOfInst tidy_dict))))]
-    
-       fix1 = sep [ptext SLIT("Add") <+> quotes (pprInst tidy_dict),
+                   nest 4 (ptext SLIT("depends on the instantiation of") <+>
+                           quotes (pprWithCommas ppr (varSetElems (tyVarsOfInsts tidy_dicts))))]
+
+       fix1 = sep [ptext SLIT("Add") <+> pprInsts tidy_dicts,
                    ptext SLIT("to the") <+> what_doc]
-    
-       fix2 | isTyVarDict dict || ambig_overlap
+
+       fix2 | null instance_dicts 
             = empty
             | otherwise
-            = ptext SLIT("Or add an instance declaration for") <+> quotes (pprInst tidy_dict)
-    
-       (tidy_env, tidy_dict:tidy_givens) = tidyInsts emptyTidyEnv (dict:givens)
-    
+            = ptext SLIT("Or add an instance declaration for") <+> pprInsts instance_dicts
+
+       instance_dicts = [d | d <- tidy_dicts, isClassDict d, not (isTyVarDict d)]
+               -- Insts for which it is worth suggesting an adding an instance declaration
+               -- Exclude implicit parameters, and tyvar dicts
+
            -- Checks for the ambiguous case when we have overlapping instances
-       ambig_overlap | isClassDict dict
-                     = case lookupInstEnv inst_env clas tys of
+       ambig_overlap = any ambig_overlap1 dicts
+       ambig_overlap1 dict 
+               | isClassDict dict
+               = case lookupInstEnv dflags inst_env clas tys of
                            NoMatch ambig -> ambig
                            other         -> False
-                     | otherwise = False
-                     where
-                       (clas,tys) = getDictClassTys dict
+               | otherwise = False
+               where
+                 (clas,tys) = getDictClassTys dict
     in
-    addInstErrTcM (instLoc dict) (tidy_env, doc)
+    addInstErrTcM (instLoc (head dicts)) (tidy_env2, doc)
 
 -- Used for the ...Thetas variants; all top level
-addNoInstErr (c,ts)
-  = addErrTc (ptext SLIT("No instance for") <+> quotes (pprClassPred c ts))
+noInstErr pred = ptext SLIT("No instance for") <+> quotes (ppr pred)
+
+badDerivedPred pred
+  = vcat [ptext SLIT("Can't derive instances where the instance context mentions"),
+         ptext SLIT("type variables that are not data type parameters"),
+         nest 2 (ptext SLIT("Offending constraint:") <+> ppr pred)]
 
 reduceDepthErr n stack
   = vcat [ptext SLIT("Context reduction stack overflow; size =") <+> int n,
@@ -1601,6 +1963,6 @@ reduceDepthMsg n stack = nest 4 (pprInstsInFull stack)
 
 -----------------------------------------------
 addCantGenErr inst
-  = addErrTc (sep [ptext SLIT("Cannot generalise these overloadings (in a _ccall_):"), 
+  = addErrTc (sep [ptext SLIT("Cannot generalise these overloadings (in a _ccall_):"),
                   nest 4 (ppr inst <+> pprInstLoc (instLoc inst))])
 \end{code}