[project @ 2003-12-30 16:29:17 by simonpj]
[ghc-hetmet.git] / ghc / compiler / typecheck / TcType.lhs
index 5b18277..ffcf392 100644 (file)
-\begin{code}
-#include "HsVersions.h"
+%
+% (c) The GRASP/AQUA Project, Glasgow University, 1992-1998
+%
+\section[TcType]{Types used in the typechecker}
 
-module TcType (
+This module provides the Type interface for front-end parts of the 
+compiler.  These parts 
 
-  TcTyVar(..),
-  newTcTyVar,
-  newTyVarTy,  -- Kind -> NF_TcM s (TcType s)
-  newTyVarTys, -- Int -> Kind -> NF_TcM s [TcType s]
+       * treat "source types" as opaque: 
+               newtypes, and predicates are meaningful. 
+       * look through usage types
 
+The "tc" prefix is for "typechechecker", because the type checker
+is the principal client.
 
-  TcTyVarSet(..),
+\begin{code}
+module TcType (
+  --------------------------------
+  -- Types 
+  TcType, TcSigmaType, TcRhoType, TcTauType, TcPredType, TcThetaType, 
+  TcTyVar, TcTyVarSet, TcKind, 
+
+  --------------------------------
+  -- TyVarDetails
+  TyVarDetails(..), isUserTyVar, isSkolemTyVar, 
+  tyVarBindingInfo,
+
+  --------------------------------
+  -- Builders
+  mkPhiTy, mkSigmaTy, 
+
+  --------------------------------
+  -- Splitters  
+  -- These are important because they do not look through newtypes
+  tcSplitForAllTys, tcSplitPhiTy, 
+  tcSplitFunTy_maybe, tcSplitFunTys, tcFunArgTy, tcFunResultTy,
+  tcSplitTyConApp, tcSplitTyConApp_maybe, tcTyConAppTyCon, tcTyConAppArgs,
+  tcSplitAppTy_maybe, tcSplitAppTy, tcSplitAppTys, tcSplitSigmaTy,
+  tcSplitMethodTy, tcGetTyVar_maybe, tcGetTyVar,
+
+  ---------------------------------
+  -- Predicates. 
+  -- Again, newtypes are opaque
+  tcEqType, tcEqTypes, tcEqPred, tcCmpType, tcCmpTypes, tcCmpPred,
+  isSigmaTy, isOverloadedTy, 
+  isDoubleTy, isFloatTy, isIntTy,
+  isIntegerTy, isAddrTy, isBoolTy, isUnitTy,
+  isTauTy, tcIsTyVarTy, tcIsForAllTy,
+  allDistinctTyVars,
+
+  ---------------------------------
+  -- Misc type manipulators
+  deNoteType, classesOfTheta,
+  tyClsNamesOfType, tyClsNamesOfDFunHead, 
+  getDFunTyKey,
+
+  ---------------------------------
+  -- Predicate types  
+  getClassPredTys_maybe, getClassPredTys, 
+  isClassPred, isTyVarClassPred, 
+  mkDictTy, tcSplitPredTy_maybe, 
+  isPredTy, isDictTy, tcSplitDFunTy, predTyUnique, 
+  mkClassPred, isInheritablePred, isLinearPred, isIPPred, mkPredName, 
+
+  ---------------------------------
+  -- Foreign import and export
+  isFFIArgumentTy,     -- :: DynFlags -> Safety -> Type -> Bool
+  isFFIImportResultTy, -- :: DynFlags -> Type -> Bool
+  isFFIExportResultTy, -- :: Type -> Bool
+  isFFIExternalTy,     -- :: Type -> Bool
+  isFFIDynArgumentTy,  -- :: Type -> Bool
+  isFFIDynResultTy,    -- :: Type -> Bool
+  isFFILabelTy,        -- :: Type -> Bool
+  isFFIDotnetTy,       -- :: DynFlags -> Type -> Bool
+  isFFIDotnetObjTy,    -- :: Type -> Bool
+  
+  toDNType,            -- :: Type -> DNType
+
+  ---------------------------------
+  -- Unifier and matcher  
+  unifyTysX, unifyTyListsX, unifyExtendTysX,
+  matchTy, matchTys, match,
+
+  --------------------------------
+  -- Rexported from Type
+  Kind,        -- Stuff to do with kinds is insensitive to pre/post Tc
+  unliftedTypeKind, liftedTypeKind, openTypeKind, mkArrowKind, mkArrowKinds, 
+  isLiftedTypeKind, isUnliftedTypeKind, isOpenTypeKind, 
+  isSubKind, defaultKind, 
+  isArgTypeKind, isOpenTypeKind, 
+
+  Type, PredType(..), ThetaType, 
+  mkForAllTy, mkForAllTys, 
+  mkFunTy, mkFunTys, zipFunTys, 
+  mkTyConApp, mkGenTyConApp, mkAppTy, mkAppTys, mkSynTy, applyTy, applyTys,
+  mkTyVarTy, mkTyVarTys, mkTyConTy, mkPredTy, mkPredTys, 
+
+  isUnLiftedType,      -- Source types are always lifted
+  isUnboxedTupleType,  -- Ditto
+  isPrimitiveType, 
+
+  tidyTopType, tidyType, tidyPred, tidyTypes, tidyFreeTyVars, tidyOpenType, tidyOpenTypes,
+  tidyTyVarBndr, tidyOpenTyVar, tidyOpenTyVars,
+  typeKind, 
+
+  tyVarsOfType, tyVarsOfTypes, tyVarsOfPred, tyVarsOfTheta,
+
+  pprKind, pprParendKind,
+  pprType, pprParendType,
+  pprPred, pprTheta, pprThetaArrow, pprClassPred
 
-  -----------------------------------------
-  TcType(..), TcMaybe(..),
-  TcTauType(..), TcThetaType(..), TcRhoType(..),
+  ) where
 
-       -- Find the type to which a type variable is bound
-  tcWriteTyVar,                -- :: TcTyVar s -> TcType s -> NF_TcM (TcType s)
-  tcReadTyVar,         -- :: TcTyVar s -> NF_TcM (TcMaybe s)
+#include "HsVersions.h"
 
+-- friends:
+import TypeRep         ( Type(..), TyNote(..), funTyCon )  -- friend
+
+import Type            (       -- Re-exports
+                         tyVarsOfType, tyVarsOfTypes, tyVarsOfPred,
+                         tyVarsOfTheta, Kind, Type, PredType(..),
+                         ThetaType, unliftedTypeKind, 
+                         liftedTypeKind, openTypeKind, mkArrowKind,
+                         isLiftedTypeKind, isUnliftedTypeKind, 
+                         isOpenTypeKind, 
+                         mkArrowKinds, mkForAllTy, mkForAllTys,
+                         defaultKind, isArgTypeKind, isOpenTypeKind,
+                         mkFunTy, mkFunTys, zipFunTys, 
+                         mkTyConApp, mkGenTyConApp, mkAppTy,
+                         mkAppTys, mkSynTy, applyTy, applyTys,
+                         mkTyVarTy, mkTyVarTys, mkTyConTy, mkPredTy,
+                         mkPredTys, isUnLiftedType, 
+                         isUnboxedTupleType, isPrimitiveType,
+                         splitTyConApp_maybe,
+                         tidyTopType, tidyType, tidyPred, tidyTypes,
+                         tidyFreeTyVars, tidyOpenType, tidyOpenTypes,
+                         tidyTyVarBndr, tidyOpenTyVar,
+                         tidyOpenTyVars, 
+                         isSubKind, 
+                         typeKind, repType,
+                         pprKind, pprParendKind,
+                         pprType, pprParendType,
+                         pprPred, pprTheta, pprThetaArrow, pprClassPred
+                       )
+import TyCon           ( TyCon, isUnLiftedTyCon, tyConUnique )
+import Class           ( Class )
+import Var             ( TyVar, tyVarKind, tcTyVarDetails )
+import ForeignCall     ( Safety, playSafe, DNType(..) )
+import VarEnv
+import VarSet
 
-  tcInstTyVars,
-  tcInstSigTyVars, 
-  tcInstType, tcInstSigType, tcInstTcType, tcInstSigTcType,
-  tcInstTheta, tcInstId,
+-- others:
+import CmdLineOpts     ( DynFlags, DynFlag( Opt_GlasgowExts ), dopt )
+import Name            ( Name, NamedThing(..), mkInternalName, getSrcLoc )
+import NameSet
+import OccName         ( OccName, mkDictOcc )
+import PrelNames       -- Lots (e.g. in isFFIArgumentTy)
+import TysWiredIn      ( unitTyCon, charTyCon, listTyCon )
+import BasicTypes      ( IPName(..), ipNameName )
+import Unique          ( Unique, Uniquable(..) )
+import SrcLoc          ( SrcLoc )
+import Util            ( cmpList, thenCmp, equalLength, snocView )
+import Maybes          ( maybeToBool, expectJust )
+import Outputable
+\end{code}
 
-  zonkTcTyVars,
-  zonkTcType,
-  zonkTcTypeToType,
-  zonkTcTyVar,
-  zonkTcTyVarToTyVar
 
-  ) where
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+\subsection{Types}
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
 
+The type checker divides the generic Type world into the 
+following more structured beasts:
 
+sigma ::= forall tyvars. phi
+       -- A sigma type is a qualified type
+       --
+       -- Note that even if 'tyvars' is empty, theta
+       -- may not be: e.g.   (?x::Int) => Int
 
--- friends:
-import Type    ( SYN_IE(Type), SYN_IE(ThetaType), GenType(..),
-                 tyVarsOfTypes, getTyVar_maybe,
-                 splitForAllTy, splitRhoTy,
-                 mkForAllTys, instantiateTy
-               )
-import TyVar   ( SYN_IE(TyVar), GenTyVar(..), SYN_IE(TyVarSet), SYN_IE(GenTyVarSet), 
-                 SYN_IE(TyVarEnv), lookupTyVarEnv, addOneToTyVarEnv,
-                 nullTyVarEnv, mkTyVarEnv,
-                 tyVarSetToList
-               )
+       -- Note that 'sigma' is in prenex form:
+       -- all the foralls are at the front.
+       -- A 'phi' type has no foralls to the right of
+       -- an arrow
 
--- others:
-import Class   ( GenClass )
-import Id      ( idType )
-import Kind    ( Kind )
-import TcKind  ( TcKind )
-import TcMonad hiding ( rnMtoTcM )
-import Usage   ( SYN_IE(Usage), GenUsage, SYN_IE(UVar), duffUsage )
-
-import TysPrim         ( voidTy )
-
-IMP_Ubiq()
-import Unique          ( Unique )
-import UniqFM          ( UniqFM )
-import Maybes          ( assocMaybe )
-import Util            ( zipEqual, nOfThem, panic, pprPanic, pprTrace{-ToDo:rm-} )
-
-import Outputable      ( Outputable(..) )      -- Debugging messages
-import PprType         ( GenTyVar, GenType )
-import Pretty                                  -- ditto
-import PprStyle                ( PprStyle(..) )        -- ditto
-\end{code}
+phi :: theta => rho
 
+rho ::= sigma -> rho
+     |  tau
 
+-- A 'tau' type has no quantification anywhere
+-- Note that the args of a type constructor must be taus
+tau ::= tyvar
+     |  tycon tau_1 .. tau_n
+     |  tau_1 tau_2
+     |  tau_1 -> tau_2
 
-Data types
-~~~~~~~~~~
+-- In all cases, a (saturated) type synonym application is legal,
+-- provided it expands to the required form.
 
 \begin{code}
-type TcType s = GenType (TcTyVar s) UVar       -- Used during typechecker
+type TcType = Type             -- A TcType can have mutable type variables
        -- Invariant on ForAllTy in TcTypes:
        --      forall a. T
        -- a cannot occur inside a MutTyVar in T; that is,
        -- T is "flattened" before quantifying over a
 
-type TcThetaType s = [(Class, TcType s)]
-type TcRhoType s   = TcType s          -- No ForAllTys
-type TcTauType s   = TcType s          -- No DictTys or ForAllTys
+type TcPredType     = PredType
+type TcThetaType    = ThetaType
+type TcSigmaType    = TcType
+type TcRhoType      = TcType
+type TcTauType      = TcType
+
+type TcKind         = Kind
+\end{code}
+
 
-type Box s = MutableVar s (TcMaybe s)
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+\subsection{TyVarDetails}
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
 
-data TcMaybe s = UnBound
-              | BoundTo (TcType s)
-              | DontBind               -- This variant is used for tyvars
-                                       -- arising from type signatures, or
-                                       -- existentially quantified tyvars;
-                                       -- The idea is that we must not unify
-                                       -- such tyvars with anything except
-                                       -- themselves.
+TyVarDetails gives extra info about type variables, used during type
+checking.  It's attached to mutable type variables only.
+It's knot-tied back to Var.lhs.  There is no reason in principle
+why Var.lhs shouldn't actually have the definition, but it "belongs" here.
 
--- Interestingly, you can't use (Maybe (TcType s)) instead of (TcMaybe s),
--- because you get a synonym loop if you do!
+\begin{code}
+type TcTyVar = TyVar   -- Used only during type inference
+
+data TyVarDetails
+  = SigTv      -- Introduced when instantiating a type signature,
+               -- prior to checking that the defn of a fn does 
+               -- have the expected type.  Should not be instantiated.
+               --      f :: forall a. a -> a
+               --      f = e
+               -- When checking e, with expected type (a->a), we 
+               -- should not instantiate a
+
+   | ClsTv     -- Scoped type variable introduced by a class decl
+               --      class C a where ...
+
+   | InstTv    -- Ditto, but instance decl
+
+   | PatSigTv  -- Scoped type variable, introduced by a pattern
+               -- type signature       \ x::a -> e
+
+   | VanillaTv -- Everything else
+
+isUserTyVar :: TcTyVar -> Bool -- Avoid unifying these if possible
+isUserTyVar tv = case tcTyVarDetails tv of
+                  VanillaTv -> False
+                  other     -> True
+
+isSkolemTyVar :: TcTyVar -> Bool
+isSkolemTyVar tv = case tcTyVarDetails tv of
+                     SigTv  -> True
+                     ClsTv  -> True
+                     InstTv -> True
+                     oteher -> False
+
+tyVarBindingInfo :: TcTyVar -> SDoc    -- Used in checkSigTyVars
+tyVarBindingInfo tv
+  = sep [ptext SLIT("is bound by the") <+> details (tcTyVarDetails tv),
+        ptext SLIT("at") <+> ppr (getSrcLoc tv)]
+  where
+    details SigTv     = ptext SLIT("type signature")
+    details ClsTv     = ptext SLIT("class declaration")
+    details InstTv    = ptext SLIT("instance declaration")
+    details PatSigTv  = ptext SLIT("pattern type signature")
+    details VanillaTv = ptext SLIT("//vanilla//")      -- Ditto
+\end{code}
 
-type TcTyVar s    = GenTyVar (Box s)
-type TcTyVarSet s = GenTyVarSet (Box s)
+\begin{code}
+type TcTyVarSet = TyVarSet
 \end{code}
 
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+\subsection{Tau, sigma and rho}
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
+
 \begin{code}
-tcTyVarToTyVar :: TcTyVar s -> TyVar
-tcTyVarToTyVar (TyVar uniq kind name _) = TyVar uniq kind name duffUsage
+mkSigmaTy tyvars theta tau = mkForAllTys tyvars (mkPhiTy theta tau)
+
+mkPhiTy :: [PredType] -> Type -> Type
+mkPhiTy theta ty = foldr (\p r -> FunTy (mkPredTy p) r) ty theta
 \end{code}
 
-Type instantiation
-~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+@isTauTy@ tests for nested for-alls.
+
+\begin{code}
+isTauTy :: Type -> Bool
+isTauTy (TyVarTy v)     = True
+isTauTy (TyConApp _ tys) = all isTauTy tys
+isTauTy (NewTcApp _ tys) = all isTauTy tys
+isTauTy (AppTy a b)     = isTauTy a && isTauTy b
+isTauTy (FunTy a b)     = isTauTy a && isTauTy b
+isTauTy (PredTy p)      = True         -- Don't look through source types
+isTauTy (NoteTy _ ty)   = isTauTy ty
+isTauTy other           = False
+\end{code}
 
 \begin{code}
-newTcTyVar :: Kind -> NF_TcM s (TcTyVar s)
-newTcTyVar kind
-  = tcGetUnique        `thenNF_Tc` \ uniq ->
-    tcNewMutVar UnBound        `thenNF_Tc` \ box ->
-    returnNF_Tc (TyVar uniq kind Nothing box)
-
-newTyVarTy  :: Kind -> NF_TcM s (TcType s)
-newTyVarTy kind
-  = newTcTyVar kind    `thenNF_Tc` \ tc_tyvar ->
-    returnNF_Tc (TyVarTy tc_tyvar)
-
-newTyVarTys :: Int -> Kind -> NF_TcM s [TcType s]
-newTyVarTys n kind = mapNF_Tc newTyVarTy (nOfThem n kind)
-
-
--- For signature type variables, mark them as "DontBind"
-tcInstTyVars, tcInstSigTyVars
-       :: [GenTyVar flexi] 
-       -> NF_TcM s ([TcTyVar s], [TcType s], [(GenTyVar flexi, TcType s)])
-
-tcInstTyVars    tyvars = inst_tyvars UnBound  tyvars
-tcInstSigTyVars tyvars = inst_tyvars DontBind tyvars
-
-inst_tyvars initial_cts tyvars
-  = mapNF_Tc (inst_tyvar initial_cts) tyvars   `thenNF_Tc` \ tc_tyvars ->
-    let
-       tys = map TyVarTy tc_tyvars
-    in
-    returnNF_Tc (tc_tyvars, tys, zipEqual "inst_tyvars" tyvars tys)
-
-inst_tyvar initial_cts (TyVar _ kind name _) 
-  = tcGetUnique                `thenNF_Tc` \ uniq ->
-    tcNewMutVar initial_cts    `thenNF_Tc` \ box ->
-    returnNF_Tc (TyVar uniq kind name box)
+getDFunTyKey :: Type -> OccName        -- Get some string from a type, to be used to 
+                               -- construct a dictionary function name
+getDFunTyKey (TyVarTy tv)    = getOccName tv
+getDFunTyKey (TyConApp tc _) = getOccName tc
+getDFunTyKey (NewTcApp tc _) = getOccName tc
+getDFunTyKey (AppTy fun _)   = getDFunTyKey fun
+getDFunTyKey (NoteTy _ t)    = getDFunTyKey t
+getDFunTyKey (FunTy arg _)   = getOccName funTyCon
+getDFunTyKey (ForAllTy _ t)  = getDFunTyKey t
+getDFunTyKey ty                     = pprPanic "getDFunTyKey" (pprType ty)
+-- PredTy shouldn't happen
 \end{code}
 
-@tcInstType@ and @tcInstSigType@ both create a fresh instance of a
-type, returning a @TcType@. All inner for-alls are instantiated with
-fresh TcTyVars.
 
-The difference is that tcInstType instantiates all forall'd type
-variables (and their bindees) with UnBound type variables, whereas
-tcInstSigType instantiates them with DontBind types variables.
-@tcInstSigType@ also doesn't take an environment.
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+\subsection{Expanding and splitting}
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
+
+These tcSplit functions are like their non-Tc analogues, but
+       a) they do not look through newtypes
+       b) they do not look through PredTys
+       c) [future] they ignore usage-type annotations
 
-On the other hand, @tcInstTcType@ instantiates a TcType. It uses
-instantiateTy which could take advantage of sharing some day.
+However, they are non-monadic and do not follow through mutable type
+variables.  It's up to you to make sure this doesn't matter.
 
 \begin{code}
-tcInstTcType :: TcType s -> NF_TcM s ([TcTyVar s], TcType s)
-tcInstTcType ty
-  = case tyvars of
-       []    -> returnNF_Tc ([], ty)   -- Nothing to do
-       other -> tcInstTyVars tyvars            `thenNF_Tc` \ (tyvars', _, tenv)  ->
-                returnNF_Tc (tyvars', instantiateTy tenv rho)
+tcSplitForAllTys :: Type -> ([TyVar], Type)
+tcSplitForAllTys ty = split ty ty []
+   where
+     split orig_ty (ForAllTy tv ty) tvs = split ty ty (tv:tvs)
+     split orig_ty (NoteTy n  ty)   tvs = split orig_ty ty tvs
+     split orig_ty t               tvs = (reverse tvs, orig_ty)
+
+tcIsForAllTy (ForAllTy tv ty) = True
+tcIsForAllTy (NoteTy n ty)    = tcIsForAllTy ty
+tcIsForAllTy t               = False
+
+tcSplitPhiTy :: Type -> ([PredType], Type)
+tcSplitPhiTy ty = split ty ty []
+ where
+  split orig_ty (FunTy arg res) ts = case tcSplitPredTy_maybe arg of
+                                       Just p  -> split res res (p:ts)
+                                       Nothing -> (reverse ts, orig_ty)
+  split orig_ty (NoteTy n ty)  ts = split orig_ty ty ts
+  split orig_ty ty             ts = (reverse ts, orig_ty)
+
+tcSplitSigmaTy ty = case tcSplitForAllTys ty of
+                       (tvs, rho) -> case tcSplitPhiTy rho of
+                                       (theta, tau) -> (tvs, theta, tau)
+
+tcTyConAppTyCon :: Type -> TyCon
+tcTyConAppTyCon ty = fst (tcSplitTyConApp ty)
+
+tcTyConAppArgs :: Type -> [Type]
+tcTyConAppArgs ty = snd (tcSplitTyConApp ty)
+
+tcSplitTyConApp :: Type -> (TyCon, [Type])
+tcSplitTyConApp ty = case tcSplitTyConApp_maybe ty of
+                       Just stuff -> stuff
+                       Nothing    -> pprPanic "tcSplitTyConApp" (pprType ty)
+
+tcSplitTyConApp_maybe :: Type -> Maybe (TyCon, [Type])
+tcSplitTyConApp_maybe (TyConApp tc tys) = Just (tc, tys)
+tcSplitTyConApp_maybe (NewTcApp tc tys) = Just (tc, tys)
+tcSplitTyConApp_maybe (FunTy arg res)   = Just (funTyCon, [arg,res])
+tcSplitTyConApp_maybe (NoteTy n ty)     = tcSplitTyConApp_maybe ty
+       -- Newtypes are opaque, so they may be split
+       -- However, predicates are not treated
+       -- as tycon applications by the type checker
+tcSplitTyConApp_maybe other                    = Nothing
+
+tcSplitFunTys :: Type -> ([Type], Type)
+tcSplitFunTys ty = case tcSplitFunTy_maybe ty of
+                       Nothing        -> ([], ty)
+                       Just (arg,res) -> (arg:args, res')
+                                      where
+                                         (args,res') = tcSplitFunTys res
+
+tcSplitFunTy_maybe :: Type -> Maybe (Type, Type)
+tcSplitFunTy_maybe (FunTy arg res)  = Just (arg, res)
+tcSplitFunTy_maybe (NoteTy n ty)    = tcSplitFunTy_maybe ty
+tcSplitFunTy_maybe other           = Nothing
+
+tcFunArgTy    ty = case tcSplitFunTy_maybe ty of { Just (arg,res) -> arg }
+tcFunResultTy ty = case tcSplitFunTy_maybe ty of { Just (arg,res) -> res }
+
+
+tcSplitAppTy_maybe :: Type -> Maybe (Type, Type)
+tcSplitAppTy_maybe (FunTy ty1 ty2)   = Just (TyConApp funTyCon [ty1], ty2)
+tcSplitAppTy_maybe (AppTy ty1 ty2)   = Just (ty1, ty2)
+tcSplitAppTy_maybe (NoteTy n ty)     = tcSplitAppTy_maybe ty
+tcSplitAppTy_maybe (TyConApp tc tys) = case snocView tys of
+                                       Just (tys', ty') -> Just (TyConApp tc tys', ty')
+                                       Nothing          -> Nothing
+tcSplitAppTy_maybe (NewTcApp tc tys) = case snocView tys of
+                                       Just (tys', ty') -> Just (NewTcApp tc tys', ty')
+                                       Nothing          -> Nothing
+tcSplitAppTy_maybe other            = Nothing
+
+tcSplitAppTy ty = case tcSplitAppTy_maybe ty of
+                   Just stuff -> stuff
+                   Nothing    -> pprPanic "tcSplitAppTy" (pprType ty)
+
+tcSplitAppTys :: Type -> (Type, [Type])
+tcSplitAppTys ty
+  = go ty []
   where
-    (tyvars, rho) = splitForAllTy ty
-
-tcInstSigTcType :: TcType s -> NF_TcM s ([TcTyVar s], TcType s)
-tcInstSigTcType ty
-  = case tyvars of
-       []    -> returnNF_Tc ([], ty)   -- Nothing to do
-       other -> tcInstSigTyVars tyvars         `thenNF_Tc` \ (tyvars', _, tenv)  ->
-                returnNF_Tc (tyvars', instantiateTy tenv rho)
-  where
-    (tyvars, rho) = splitForAllTy ty
+    go ty args = case tcSplitAppTy_maybe ty of
+                  Just (ty', arg) -> go ty' (arg:args)
+                  Nothing         -> (ty,args)
 
-tcInstType :: [(GenTyVar flexi,TcType s)] 
-          -> GenType (GenTyVar flexi) UVar 
-          -> NF_TcM s (TcType s)
-tcInstType tenv ty_to_inst
-  = tcConvert bind_fn occ_fn (mkTyVarEnv tenv) ty_to_inst
-  where
-    bind_fn = inst_tyvar UnBound
-    occ_fn env tyvar = case lookupTyVarEnv env tyvar of
-                        Just ty -> returnNF_Tc ty
-                        Nothing -> pprPanic "tcInstType:" (ppAboves [ppr PprDebug ty_to_inst, 
-                                                                     ppr PprDebug tyvar])
-
-tcInstSigType :: GenType (GenTyVar flexi) UVar -> NF_TcM s (TcType s)
-tcInstSigType ty_to_inst
-  = tcConvert bind_fn occ_fn nullTyVarEnv ty_to_inst
-  where
-    bind_fn = inst_tyvar DontBind
-    occ_fn env tyvar = case lookupTyVarEnv env tyvar of
-                        Just ty -> returnNF_Tc ty
-                        Nothing -> pprPanic "tcInstType:" (ppAboves [ppr PprDebug ty_to_inst, 
-                                                                     ppr PprDebug tyvar])
+tcGetTyVar_maybe :: Type -> Maybe TyVar
+tcGetTyVar_maybe (TyVarTy tv)  = Just tv
+tcGetTyVar_maybe (NoteTy _ t)  = tcGetTyVar_maybe t
+tcGetTyVar_maybe other         = Nothing
 
-zonkTcTyVarToTyVar :: TcTyVar s -> NF_TcM s TyVar
-zonkTcTyVarToTyVar tv
-  = zonkTcTyVar tv     `thenNF_Tc` \ tv_ty ->
-    case tv_ty of      -- Should be a tyvar!
+tcGetTyVar :: String -> Type -> TyVar
+tcGetTyVar msg ty = expectJust msg (tcGetTyVar_maybe ty)
 
-      TyVarTy tv' ->    returnNF_Tc (tcTyVarToTyVar tv')
+tcIsTyVarTy :: Type -> Bool
+tcIsTyVarTy ty = maybeToBool (tcGetTyVar_maybe ty)
+\end{code}
 
-      _ -> pprTrace "zonkTcTyVarToTyVar:" (ppCat [ppr PprDebug tv, ppr PprDebug tv_ty]) $
-          returnNF_Tc (tcTyVarToTyVar tv)
+The type of a method for class C is always of the form:
+       Forall a1..an. C a1..an => sig_ty
+where sig_ty is the type given by the method's signature, and thus in general
+is a ForallTy.  At the point that splitMethodTy is called, it is expected
+that the outer Forall has already been stripped off.  splitMethodTy then
+returns (C a1..an, sig_ty') where sig_ty' is sig_ty with any Notes stripped off.
 
+\begin{code}
+tcSplitMethodTy :: Type -> (PredType, Type)
+tcSplitMethodTy ty = split ty
+ where
+  split (FunTy arg res) = case tcSplitPredTy_maybe arg of
+                           Just p  -> (p, res)
+                           Nothing -> panic "splitMethodTy"
+  split (NoteTy n ty)  = split ty
+  split _               = panic "splitMethodTy"
+
+tcSplitDFunTy :: Type -> ([TyVar], [PredType], Class, [Type])
+-- Split the type of a dictionary function
+tcSplitDFunTy ty 
+  = case tcSplitSigmaTy ty       of { (tvs, theta, tau) ->
+    case tcSplitPredTy_maybe tau of { Just (ClassP clas tys) -> 
+    (tvs, theta, clas, tys) }}
+\end{code}
 
-zonkTcTypeToType :: TyVarEnv Type -> TcType s -> NF_TcM s Type
-zonkTcTypeToType env ty 
-  = tcConvert zonkTcTyVarToTyVar occ_fn env ty
-  where
-    occ_fn env tyvar 
-      =  tcReadTyVar tyvar     `thenNF_Tc` \ maybe_ty ->
-        case maybe_ty of
-          BoundTo (TyVarTy tyvar') -> lookup env tyvar'
-          BoundTo other_ty         -> tcConvert zonkTcTyVarToTyVar occ_fn env other_ty
-          other                    -> lookup env tyvar
+(allDistinctTyVars tys tvs) = True 
+       iff 
+all the types tys are type variables, 
+distinct from each other and from tvs.
 
-    lookup env tyvar = case lookupTyVarEnv env tyvar of
-                         Just ty -> returnNF_Tc ty
-                         Nothing -> returnNF_Tc voidTy -- Unbound type variables go to Void
+This is useful when checking that unification hasn't unified signature
+type variables.  For example, if the type sig is
+       f :: forall a b. a -> b -> b
+we want to check that 'a' and 'b' havn't 
+       (a) been unified with a non-tyvar type
+       (b) been unified with each other (all distinct)
+       (c) been unified with a variable free in the environment
 
+\begin{code}
+allDistinctTyVars :: [Type] -> TyVarSet -> Bool
 
-tcConvert bind_fn occ_fn env ty_to_convert
-  = do env ty_to_convert
-  where
-    do env (TyConTy tycon usage) = returnNF_Tc (TyConTy tycon usage)
+allDistinctTyVars []       acc
+  = True
+allDistinctTyVars (ty:tys) acc 
+  = case tcGetTyVar_maybe ty of
+       Nothing                       -> False  -- (a)
+       Just tv | tv `elemVarSet` acc -> False  -- (b) or (c)
+               | otherwise           -> allDistinctTyVars tys (acc `extendVarSet` tv)
+\end{code}    
 
-    do env (SynTy tycon tys ty)  = mapNF_Tc (do env) tys       `thenNF_Tc` \ tys' ->
-                                  do env ty                    `thenNF_Tc` \ ty' ->
-                                  returnNF_Tc (SynTy tycon tys' ty')
 
-    do env (FunTy arg res usage) = do env arg          `thenNF_Tc` \ arg' ->
-                                  do env res           `thenNF_Tc` \ res' ->
-                                  returnNF_Tc (FunTy arg' res' usage)
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+\subsection{Predicate types}
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
+
+\begin{code}
+tcSplitPredTy_maybe :: Type -> Maybe PredType
+   -- Returns Just for predicates only
+tcSplitPredTy_maybe (NoteTy _ ty) = tcSplitPredTy_maybe ty
+tcSplitPredTy_maybe (PredTy p)  = Just p
+tcSplitPredTy_maybe other        = Nothing
+       
+predTyUnique :: PredType -> Unique
+predTyUnique (IParam n _)      = getUnique (ipNameName n)
+predTyUnique (ClassP clas tys) = getUnique clas
+
+mkPredName :: Unique -> SrcLoc -> PredType -> Name
+mkPredName uniq loc (ClassP cls tys) = mkInternalName uniq (mkDictOcc (getOccName cls)) loc
+mkPredName uniq loc (IParam ip ty)   = mkInternalName uniq (getOccName (ipNameName ip)) loc
+\end{code}
 
-    do env (AppTy fun arg)      = do env fun           `thenNF_Tc` \ fun' ->
-                                  do env arg           `thenNF_Tc` \ arg' ->
-                                  returnNF_Tc (AppTy fun' arg')
 
-    do env (DictTy clas ty usage)= do env ty           `thenNF_Tc` \ ty' ->
-                                  returnNF_Tc (DictTy clas ty' usage)
+--------------------- Dictionary types ---------------------------------
 
-    do env (ForAllUsageTy u us ty) = do env ty `thenNF_Tc` \ ty' ->
-                                    returnNF_Tc (ForAllUsageTy u us ty')
+\begin{code}
+mkClassPred clas tys = ClassP clas tys
 
-       -- The two interesting cases!
-    do env (TyVarTy tv)         = occ_fn env tv
+isClassPred :: PredType -> Bool
+isClassPred (ClassP clas tys) = True
+isClassPred other            = False
 
-    do env (ForAllTy tyvar ty)
-       = bind_fn tyvar         `thenNF_Tc` \ tyvar' ->
-         let
-               new_env = addOneToTyVarEnv env tyvar (TyVarTy tyvar')
-         in
-         do new_env ty         `thenNF_Tc` \ ty' ->
-         returnNF_Tc (ForAllTy tyvar' ty')
+isTyVarClassPred (ClassP clas tys) = all tcIsTyVarTy tys
+isTyVarClassPred other            = False
 
+getClassPredTys_maybe :: PredType -> Maybe (Class, [Type])
+getClassPredTys_maybe (ClassP clas tys) = Just (clas, tys)
+getClassPredTys_maybe _                        = Nothing
 
-tcInstTheta :: [(TyVar,TcType s)] -> ThetaType -> NF_TcM s (TcThetaType s)
-tcInstTheta tenv theta
-  = mapNF_Tc go theta
-  where
-    go (clas,ty) = tcInstType tenv ty  `thenNF_Tc` \ tc_ty ->
-                  returnNF_Tc (clas, tc_ty)
-
--- A useful function that takes an occurrence of a global thing
--- and instantiates its type with fresh type variables
-tcInstId :: Id
-        -> NF_TcM s ([TcTyVar s],      -- It's instantiated type
-                     TcThetaType s,    --
-                     TcType s)         --
-
-tcInstId id
-  = let
-      (tyvars, rho) = splitForAllTy (idType id)
-    in
-    tcInstTyVars tyvars                `thenNF_Tc` \ (tyvars', arg_tys, tenv) ->
-    tcInstType tenv rho                `thenNF_Tc` \ rho' ->
-    let
-       (theta', tau') = splitRhoTy rho'
-    in
-    returnNF_Tc (tyvars', theta', tau')
+getClassPredTys :: PredType -> (Class, [Type])
+getClassPredTys (ClassP clas tys) = (clas, tys)
+
+mkDictTy :: Class -> [Type] -> Type
+mkDictTy clas tys = mkPredTy (ClassP clas tys)
+
+isDictTy :: Type -> Bool
+isDictTy (PredTy p)   = isClassPred p
+isDictTy (NoteTy _ ty) = isDictTy ty
+isDictTy other         = False
 \end{code}
 
-Reading and writing TcTyVars
-~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+--------------------- Implicit parameters ---------------------------------
+
 \begin{code}
-tcWriteTyVar :: TcTyVar s -> TcType s -> NF_TcM s ()
-tcReadTyVar  :: TcTyVar s -> NF_TcM s (TcMaybe s)
+isIPPred :: PredType -> Bool
+isIPPred (IParam _ _) = True
+isIPPred other       = False
+
+isInheritablePred :: PredType -> Bool
+-- Can be inherited by a context.  For example, consider
+--     f x = let g y = (?v, y+x)
+--           in (g 3 with ?v = 8, 
+--               g 4 with ?v = 9)
+-- The point is that g's type must be quantifed over ?v:
+--     g :: (?v :: a) => a -> a
+-- but it doesn't need to be quantified over the Num a dictionary
+-- which can be free in g's rhs, and shared by both calls to g
+isInheritablePred (ClassP _ _) = True
+isInheritablePred other             = False
+
+isLinearPred :: TcPredType -> Bool
+isLinearPred (IParam (Linear n) _) = True
+isLinearPred other                = False
 \end{code}
 
-Writing is easy:
+
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+\subsection{Comparison}
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
+
+Comparison, taking note of newtypes, predicates, etc,
 
 \begin{code}
-tcWriteTyVar (TyVar uniq kind name box) ty = tcWriteMutVar box (BoundTo ty)
+tcEqType :: Type -> Type -> Bool
+tcEqType ty1 ty2 = case ty1 `tcCmpType` ty2 of { EQ -> True; other -> False }
+
+tcEqTypes :: [Type] -> [Type] -> Bool
+tcEqTypes ty1 ty2 = case ty1 `tcCmpTypes` ty2 of { EQ -> True; other -> False }
+
+tcEqPred :: PredType -> PredType -> Bool
+tcEqPred p1 p2 = case p1 `tcCmpPred` p2 of { EQ -> True; other -> False }
+
+-------------
+tcCmpType :: Type -> Type -> Ordering
+tcCmpType ty1 ty2 = cmpTy emptyVarEnv ty1 ty2
+
+tcCmpTypes tys1 tys2 = cmpTys emptyVarEnv tys1 tys2
+
+tcCmpPred p1 p2 = cmpPredTy emptyVarEnv p1 p2
+-------------
+cmpTys env tys1 tys2 = cmpList (cmpTy env) tys1 tys2
+
+-------------
+cmpTy :: TyVarEnv TyVar -> Type -> Type -> Ordering
+  -- The "env" maps type variables in ty1 to type variables in ty2
+  -- So when comparing for-alls.. (forall tv1 . t1) (forall tv2 . t2)
+  -- we in effect substitute tv2 for tv1 in t1 before continuing
+
+    -- Look through NoteTy
+cmpTy env (NoteTy _ ty1) ty2 = cmpTy env ty1 ty2
+cmpTy env ty1 (NoteTy _ ty2) = cmpTy env ty1 ty2
+
+    -- Deal with equal constructors
+cmpTy env (TyVarTy tv1) (TyVarTy tv2) = case lookupVarEnv env tv1 of
+                                         Just tv1a -> tv1a `compare` tv2
+                                         Nothing   -> tv1  `compare` tv2
+
+cmpTy env (PredTy p1) (PredTy p2) = cmpPredTy env p1 p2
+cmpTy env (AppTy f1 a1) (AppTy f2 a2) = cmpTy env f1 f2 `thenCmp` cmpTy env a1 a2
+cmpTy env (FunTy f1 a1) (FunTy f2 a2) = cmpTy env f1 f2 `thenCmp` cmpTy env a1 a2
+cmpTy env (TyConApp tc1 tys1) (TyConApp tc2 tys2) = (tc1 `compare` tc2) `thenCmp` (cmpTys env tys1 tys2)
+cmpTy env (NewTcApp tc1 tys1) (NewTcApp tc2 tys2) = (tc1 `compare` tc2) `thenCmp` (cmpTys env tys1 tys2)
+cmpTy env (ForAllTy tv1 t1)   (ForAllTy tv2 t2)   = cmpTy (extendVarEnv env tv1 tv2) t1 t2
+    
+    -- Deal with the rest: TyVarTy < AppTy < FunTy < TyConApp < NewTcApp < ForAllTy < PredTy
+cmpTy env (AppTy _ _) (TyVarTy _) = GT
+    
+cmpTy env (FunTy _ _) (TyVarTy _) = GT
+cmpTy env (FunTy _ _) (AppTy _ _) = GT
+    
+cmpTy env (TyConApp _ _) (TyVarTy _) = GT
+cmpTy env (TyConApp _ _) (AppTy _ _) = GT
+cmpTy env (TyConApp _ _) (FunTy _ _) = GT
+    
+cmpTy env (NewTcApp _ _) (TyVarTy _)   = GT
+cmpTy env (NewTcApp _ _) (AppTy _ _)   = GT
+cmpTy env (NewTcApp _ _) (FunTy _ _)   = GT
+cmpTy env (NewTcApp _ _) (TyConApp _ _) = GT
+    
+cmpTy env (ForAllTy _ _) (TyVarTy _)    = GT
+cmpTy env (ForAllTy _ _) (AppTy _ _)    = GT
+cmpTy env (ForAllTy _ _) (FunTy _ _)    = GT
+cmpTy env (ForAllTy _ _) (TyConApp _ _) = GT
+cmpTy env (ForAllTy _ _) (NewTcApp _ _) = GT
+
+cmpTy env (PredTy _)   t2              = GT
+
+cmpTy env _ _ = LT
 \end{code}
 
-Reading is more interesting.  The easy thing to do is just to read, thus:
-\begin{verbatim}
-tcReadTyVar (TyVar uniq kind name box) = tcReadMutVar box
-\end{verbatim}
+\begin{code}
+cmpPredTy :: TyVarEnv TyVar -> PredType -> PredType -> Ordering
+cmpPredTy env (IParam n1 ty1) (IParam n2 ty2) = (n1 `compare` n2) `thenCmp` (cmpTy env ty1 ty2)
+       -- Compare types as well as names for implicit parameters
+       -- This comparison is used exclusively (I think) for the
+       -- finite map built in TcSimplify
+cmpPredTy env (IParam _ _)     (ClassP _ _)      = LT
+cmpPredTy env (ClassP _ _)     (IParam _ _)     = GT
+cmpPredTy env (ClassP c1 tys1) (ClassP c2 tys2) = (c1 `compare` c2) `thenCmp` (cmpTys env tys1 tys2)
+\end{code}
 
-But it's more fun to short out indirections on the way: If this
-version returns a TyVar, then that TyVar is unbound.  If it returns
-any other type, then there might be bound TyVars embedded inside it.
+PredTypes are used as a FM key in TcSimplify, 
+so we take the easy path and make them an instance of Ord
+
+\begin{code}
+instance Eq  PredType where { (==)    = tcEqPred }
+instance Ord PredType where { compare = tcCmpPred }
+\end{code}
+
+
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+\subsection{Predicates}
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
+
+isSigmaTy returns true of any qualified type.  It doesn't *necessarily* have 
+any foralls.  E.g.
+       f :: (?x::Int) => Int -> Int
+
+\begin{code}
+isSigmaTy :: Type -> Bool
+isSigmaTy (ForAllTy tyvar ty) = True
+isSigmaTy (FunTy a b)        = isPredTy a
+isSigmaTy (NoteTy n ty)              = isSigmaTy ty
+isSigmaTy _                  = False
+
+isOverloadedTy :: Type -> Bool
+isOverloadedTy (ForAllTy tyvar ty) = isOverloadedTy ty
+isOverloadedTy (FunTy a b)        = isPredTy a
+isOverloadedTy (NoteTy n ty)      = isOverloadedTy ty
+isOverloadedTy _                  = False
+
+isPredTy :: Type -> Bool       -- Belongs in TcType because it does 
+                               -- not look through newtypes, or predtypes (of course)
+isPredTy (NoteTy _ ty) = isPredTy ty
+isPredTy (PredTy sty)  = True
+isPredTy _            = False
+\end{code}
+
+\begin{code}
+isFloatTy      = is_tc floatTyConKey
+isDoubleTy     = is_tc doubleTyConKey
+isIntegerTy    = is_tc integerTyConKey
+isIntTy        = is_tc intTyConKey
+isAddrTy       = is_tc addrTyConKey
+isBoolTy       = is_tc boolTyConKey
+isUnitTy       = is_tc unitTyConKey
+
+is_tc :: Unique -> Type -> Bool
+-- Newtypes are opaque to this
+is_tc uniq ty = case tcSplitTyConApp_maybe ty of
+                       Just (tc, _) -> uniq == getUnique tc
+                       Nothing      -> False
+\end{code}
 
-We return Nothing iff the original box was unbound.
+
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+\subsection{Misc}
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
+
+\begin{code}
+deNoteType :: Type -> Type
+       -- Remove synonyms, but not predicate types
+deNoteType ty@(TyVarTy tyvar)  = ty
+deNoteType (TyConApp tycon tys) = TyConApp tycon (map deNoteType tys)
+deNoteType (NewTcApp tycon tys) = NewTcApp tycon (map deNoteType tys)
+deNoteType (PredTy p)          = PredTy (deNotePredType p)
+deNoteType (NoteTy _ ty)       = deNoteType ty
+deNoteType (AppTy fun arg)     = AppTy (deNoteType fun) (deNoteType arg)
+deNoteType (FunTy fun arg)     = FunTy (deNoteType fun) (deNoteType arg)
+deNoteType (ForAllTy tv ty)    = ForAllTy tv (deNoteType ty)
+
+deNotePredType :: PredType -> PredType
+deNotePredType (ClassP c tys)   = ClassP c (map deNoteType tys)
+deNotePredType (IParam n ty)    = IParam n (deNoteType ty)
+\end{code}
+
+Find the free tycons and classes of a type.  This is used in the front
+end of the compiler.
+
+\begin{code}
+tyClsNamesOfType :: Type -> NameSet
+tyClsNamesOfType (TyVarTy tv)              = emptyNameSet
+tyClsNamesOfType (TyConApp tycon tys)      = unitNameSet (getName tycon) `unionNameSets` tyClsNamesOfTypes tys
+tyClsNamesOfType (NewTcApp tycon tys)      = unitNameSet (getName tycon) `unionNameSets` tyClsNamesOfTypes tys
+tyClsNamesOfType (NoteTy (SynNote ty1) ty2) = tyClsNamesOfType ty1
+tyClsNamesOfType (NoteTy other_note    ty2) = tyClsNamesOfType ty2
+tyClsNamesOfType (PredTy (IParam n ty))   = tyClsNamesOfType ty
+tyClsNamesOfType (PredTy (ClassP cl tys)) = unitNameSet (getName cl) `unionNameSets` tyClsNamesOfTypes tys
+tyClsNamesOfType (FunTy arg res)           = tyClsNamesOfType arg `unionNameSets` tyClsNamesOfType res
+tyClsNamesOfType (AppTy fun arg)           = tyClsNamesOfType fun `unionNameSets` tyClsNamesOfType arg
+tyClsNamesOfType (ForAllTy tyvar ty)       = tyClsNamesOfType ty
+
+tyClsNamesOfTypes tys = foldr (unionNameSets . tyClsNamesOfType) emptyNameSet tys
+
+tyClsNamesOfDFunHead :: Type -> NameSet
+-- Find the free type constructors and classes 
+-- of the head of the dfun instance type
+-- The 'dfun_head_type' is because of
+--     instance Foo a => Baz T where ...
+-- The decl is an orphan if Baz and T are both not locally defined,
+--     even if Foo *is* locally defined
+tyClsNamesOfDFunHead dfun_ty 
+  = case tcSplitSigmaTy dfun_ty of
+       (tvs,_,head_ty) -> tyClsNamesOfType head_ty
+
+classesOfTheta :: ThetaType -> [Class]
+-- Looks just for ClassP things; maybe it should check
+classesOfTheta preds = [ c | ClassP c _ <- preds ]
+\end{code}
+
+
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+\subsection[TysWiredIn-ext-type]{External types}
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
+
+The compiler's foreign function interface supports the passing of a
+restricted set of types as arguments and results (the restricting factor
+being the )
 
 \begin{code}
-tcReadTyVar (TyVar uniq kind name box)
-  = tcReadMutVar box   `thenNF_Tc` \ maybe_ty ->
-    case maybe_ty of
-       BoundTo ty -> short_out ty                      `thenNF_Tc` \ ty' ->
-                     tcWriteMutVar box (BoundTo ty')   `thenNF_Tc_`
-                     returnNF_Tc (BoundTo ty')
-
-       other      -> returnNF_Tc other
-
-short_out :: TcType s -> NF_TcM s (TcType s)
-short_out ty@(TyVarTy (TyVar uniq kind name box))
-  = tcReadMutVar box   `thenNF_Tc` \ maybe_ty ->
-    case maybe_ty of
-       BoundTo ty' -> short_out ty'                    `thenNF_Tc` \ ty' ->
-                      tcWriteMutVar box (BoundTo ty')  `thenNF_Tc_`
-                      returnNF_Tc ty'
-
-       other       -> returnNF_Tc ty
-
-short_out other_ty = returnNF_Tc other_ty
+isFFIArgumentTy :: DynFlags -> Safety -> Type -> Bool
+-- Checks for valid argument type for a 'foreign import'
+isFFIArgumentTy dflags safety ty 
+   = checkRepTyCon (legalOutgoingTyCon dflags safety) ty
+
+isFFIExternalTy :: Type -> Bool
+-- Types that are allowed as arguments of a 'foreign export'
+isFFIExternalTy ty = checkRepTyCon legalFEArgTyCon ty
+
+isFFIImportResultTy :: DynFlags -> Type -> Bool
+isFFIImportResultTy dflags ty 
+  = checkRepTyCon (legalFIResultTyCon dflags) ty
+
+isFFIExportResultTy :: Type -> Bool
+isFFIExportResultTy ty = checkRepTyCon legalFEResultTyCon ty
+
+isFFIDynArgumentTy :: Type -> Bool
+-- The argument type of a foreign import dynamic must be Ptr, FunPtr, Addr,
+-- or a newtype of either.
+isFFIDynArgumentTy = checkRepTyConKey [ptrTyConKey, funPtrTyConKey, addrTyConKey]
+
+isFFIDynResultTy :: Type -> Bool
+-- The result type of a foreign export dynamic must be Ptr, FunPtr, Addr,
+-- or a newtype of either.
+isFFIDynResultTy = checkRepTyConKey [ptrTyConKey, funPtrTyConKey, addrTyConKey]
+
+isFFILabelTy :: Type -> Bool
+-- The type of a foreign label must be Ptr, FunPtr, Addr,
+-- or a newtype of either.
+isFFILabelTy = checkRepTyConKey [ptrTyConKey, funPtrTyConKey, addrTyConKey]
+
+isFFIDotnetTy :: DynFlags -> Type -> Bool
+isFFIDotnetTy dflags ty
+  = checkRepTyCon (\ tc -> not (isByteArrayLikeTyCon tc) &&
+                          (legalFIResultTyCon dflags tc || 
+                          isFFIDotnetObjTy ty || isStringTy ty)) ty
+
+-- Support String as an argument or result from a .NET FFI call.
+isStringTy ty = 
+  case tcSplitTyConApp_maybe (repType ty) of
+    Just (tc, [arg_ty])
+      | tc == listTyCon ->
+        case tcSplitTyConApp_maybe (repType arg_ty) of
+         Just (cc,[]) -> cc == charTyCon
+         _ -> False
+    _ -> False
+
+-- Support String as an argument or result from a .NET FFI call.
+isFFIDotnetObjTy ty = 
+  let
+   (_, t_ty) = tcSplitForAllTys ty
+  in
+  case tcSplitTyConApp_maybe (repType t_ty) of
+    Just (tc, [arg_ty]) | getName tc == objectTyConName -> True
+    _ -> False
+
+toDNType :: Type -> DNType
+toDNType ty
+  | isStringTy ty = DNString
+  | isFFIDotnetObjTy ty = DNObject
+  | Just (tc,argTys) <- tcSplitTyConApp_maybe ty = 
+     case lookup (getUnique tc) dn_assoc of
+       Just x  -> x
+       Nothing 
+         | tc `hasKey` ioTyConKey -> toDNType (head argTys)
+        | otherwise -> pprPanic ("toDNType: unsupported .NET type") (pprType ty <+> parens (hcat (map pprType argTys)) <+> ppr tc)
+    where
+      dn_assoc :: [ (Unique, DNType) ]
+      dn_assoc = [ (unitTyConKey,   DNUnit)
+                , (intTyConKey,    DNInt)
+                , (int8TyConKey,   DNInt8)
+                , (int16TyConKey,  DNInt16)
+                , (int32TyConKey,  DNInt32)
+                , (int64TyConKey,  DNInt64)
+                , (wordTyConKey,   DNInt)
+                , (word8TyConKey,  DNWord8)
+                , (word16TyConKey, DNWord16)
+                , (word32TyConKey, DNWord32)
+                , (word64TyConKey, DNWord64)
+                , (floatTyConKey,  DNFloat)
+                , (doubleTyConKey, DNDouble)
+                , (addrTyConKey,   DNPtr)
+                , (ptrTyConKey,    DNPtr)
+                , (funPtrTyConKey, DNPtr)
+                , (charTyConKey,   DNChar)
+                , (boolTyConKey,   DNBool)
+                ]
+
+checkRepTyCon :: (TyCon -> Bool) -> Type -> Bool
+       -- Look through newtypes
+       -- Non-recursive ones are transparent to splitTyConApp,
+       -- but recursive ones aren't
+checkRepTyCon check_tc ty 
+  | Just (tc,_) <- splitTyConApp_maybe (repType ty) = check_tc tc
+  | otherwise                                      = False
+
+checkRepTyConKey :: [Unique] -> Type -> Bool
+-- Like checkRepTyCon, but just looks at the TyCon key
+checkRepTyConKey keys
+  = checkRepTyCon (\tc -> tyConUnique tc `elem` keys)
 \end{code}
 
+----------------------------------------------
+These chaps do the work; they are not exported
+----------------------------------------------
 
-Zonking
-~~~~~~~
 \begin{code}
-zonkTcTyVars :: TcTyVarSet s -> NF_TcM s (TcTyVarSet s)
-zonkTcTyVars tyvars
-  = mapNF_Tc zonkTcTyVar (tyVarSetToList tyvars)       `thenNF_Tc` \ tys ->
-    returnNF_Tc (tyVarsOfTypes tys)
-
-zonkTcTyVar :: TcTyVar s -> NF_TcM s (TcType s)
-zonkTcTyVar tyvar 
-  = tcReadTyVar tyvar          `thenNF_Tc` \ maybe_ty ->
-    case maybe_ty of
-       BoundTo ty@(TyVarTy tyvar') -> returnNF_Tc ty
-       BoundTo other               -> zonkTcType other
-       other                       -> returnNF_Tc (TyVarTy tyvar)
-
-zonkTcType :: TcType s -> NF_TcM s (TcType s)
-
-zonkTcType (TyVarTy tyvar) = zonkTcTyVar tyvar
-
-zonkTcType (AppTy ty1 ty2)
-  = zonkTcType ty1             `thenNF_Tc` \ ty1' ->
-    zonkTcType ty2             `thenNF_Tc` \ ty2' ->
-    returnNF_Tc (AppTy ty1' ty2')
-
-zonkTcType (TyConTy tc u)
-  = returnNF_Tc (TyConTy tc u)
-
-zonkTcType (SynTy tc tys ty)
-  = mapNF_Tc zonkTcType tys    `thenNF_Tc` \ tys' ->
-    zonkTcType ty              `thenNF_Tc` \ ty' ->
-    returnNF_Tc (SynTy tc tys' ty')
-
-zonkTcType (ForAllTy tv ty)
-  = zonkTcTyVar tv             `thenNF_Tc` \ tv_ty ->
-    zonkTcType ty              `thenNF_Tc` \ ty' ->
-    case tv_ty of      -- Should be a tyvar!
-      TyVarTy tv' -> 
-                    returnNF_Tc (ForAllTy tv' ty')
-      _ -> pprTrace "zonkTcType:ForAllTy:" (ppCat [ppr PprDebug tv, ppr PprDebug tv_ty]) $
-          
-          returnNF_Tc (ForAllTy tv{-(tcTyVarToTyVar tv)-} ty')
-
-zonkTcType (ForAllUsageTy uv uvs ty)
-  = panic "zonk:ForAllUsageTy"
-
-zonkTcType (FunTy ty1 ty2 u)
-  = zonkTcType ty1             `thenNF_Tc` \ ty1' ->
-    zonkTcType ty2             `thenNF_Tc` \ ty2' ->
-    returnNF_Tc (FunTy ty1' ty2' u)
-
-zonkTcType (DictTy c ty u)
-  = zonkTcType ty              `thenNF_Tc` \ ty' ->
-    returnNF_Tc (DictTy c ty' u)
+legalFEArgTyCon :: TyCon -> Bool
+-- It's illegal to return foreign objects and (mutable)
+-- bytearrays from a _ccall_ / foreign declaration
+-- (or be passed them as arguments in foreign exported functions).
+legalFEArgTyCon tc
+  | isByteArrayLikeTyCon tc
+  = False
+  -- It's also illegal to make foreign exports that take unboxed
+  -- arguments.  The RTS API currently can't invoke such things.  --SDM 7/2000
+  | otherwise
+  = boxedMarshalableTyCon tc
+
+legalFIResultTyCon :: DynFlags -> TyCon -> Bool
+legalFIResultTyCon dflags tc
+  | isByteArrayLikeTyCon tc = False
+  | tc == unitTyCon         = True
+  | otherwise              = marshalableTyCon dflags tc
+
+legalFEResultTyCon :: TyCon -> Bool
+legalFEResultTyCon tc
+  | isByteArrayLikeTyCon tc = False
+  | tc == unitTyCon         = True
+  | otherwise               = boxedMarshalableTyCon tc
+
+legalOutgoingTyCon :: DynFlags -> Safety -> TyCon -> Bool
+-- Checks validity of types going from Haskell -> external world
+legalOutgoingTyCon dflags safety tc
+  | playSafe safety && isByteArrayLikeTyCon tc
+  = False
+  | otherwise
+  = marshalableTyCon dflags tc
+
+marshalableTyCon dflags tc
+  =  (dopt Opt_GlasgowExts dflags && isUnLiftedTyCon tc)
+  || boxedMarshalableTyCon tc
+
+boxedMarshalableTyCon tc
+   = getUnique tc `elem` [ intTyConKey, int8TyConKey, int16TyConKey
+                        , int32TyConKey, int64TyConKey
+                        , wordTyConKey, word8TyConKey, word16TyConKey
+                        , word32TyConKey, word64TyConKey
+                        , floatTyConKey, doubleTyConKey
+                        , addrTyConKey, ptrTyConKey, funPtrTyConKey
+                        , charTyConKey
+                        , stablePtrTyConKey
+                        , byteArrayTyConKey, mutableByteArrayTyConKey
+                        , boolTyConKey
+                        ]
+
+isByteArrayLikeTyCon :: TyCon -> Bool
+isByteArrayLikeTyCon tc = 
+  getUnique tc `elem` [byteArrayTyConKey, mutableByteArrayTyConKey]
+\end{code}
+
+
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+\subsection{Unification with an explicit substitution}
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
+
+Unify types with an explicit substitution and no monad.
+Ignore usage annotations.
+
+\begin{code}
+type MySubst
+   = (TyVarSet,                -- Set of template tyvars
+      TyVarSubstEnv)   -- Not necessarily idempotent
+
+unifyTysX :: TyVarSet          -- Template tyvars
+         -> Type
+          -> Type
+          -> Maybe TyVarSubstEnv
+unifyTysX tmpl_tyvars ty1 ty2
+  = uTysX ty1 ty2 (\(_,s) -> Just s) (tmpl_tyvars, emptySubstEnv)
+
+unifyExtendTysX :: TyVarSet            -- Template tyvars
+               -> TyVarSubstEnv        -- Substitution to start with
+               -> Type
+               -> Type
+               -> Maybe TyVarSubstEnv  -- Extended substitution
+unifyExtendTysX tmpl_tyvars subst ty1 ty2
+  = uTysX ty1 ty2 (\(_,s) -> Just s) (tmpl_tyvars, subst)
+
+unifyTyListsX :: TyVarSet -> [Type] -> [Type]
+              -> Maybe TyVarSubstEnv
+unifyTyListsX tmpl_tyvars tys1 tys2
+  = uTyListsX tys1 tys2 (\(_,s) -> Just s) (tmpl_tyvars, emptySubstEnv)
+
+
+uTysX :: Type
+      -> Type
+      -> (MySubst -> Maybe result)
+      -> MySubst
+      -> Maybe result
+
+uTysX (NoteTy _ ty1) ty2 k subst = uTysX ty1 ty2 k subst
+uTysX ty1 (NoteTy _ ty2) k subst = uTysX ty1 ty2 k subst
+
+       -- Variables; go for uVar
+uTysX (TyVarTy tyvar1) (TyVarTy tyvar2) k subst 
+  | tyvar1 == tyvar2
+  = k subst
+uTysX (TyVarTy tyvar1) ty2 k subst@(tmpls,_)
+  | tyvar1 `elemVarSet` tmpls
+  = uVarX tyvar1 ty2 k subst
+uTysX ty1 (TyVarTy tyvar2) k subst@(tmpls,_)
+  | tyvar2 `elemVarSet` tmpls
+  = uVarX tyvar2 ty1 k subst
+
+       -- Predicates
+uTysX (PredTy (IParam n1 t1)) (PredTy (IParam n2 t2)) k subst
+  | n1 == n2 = uTysX t1 t2 k subst
+uTysX (PredTy (ClassP c1 tys1)) (PredTy (ClassP c2 tys2)) k subst
+  | c1 == c2 = uTyListsX tys1 tys2 k subst
+
+       -- Functions; just check the two parts
+uTysX (FunTy fun1 arg1) (FunTy fun2 arg2) k subst
+  = uTysX fun1 fun2 (uTysX arg1 arg2 k) subst
+
+       -- Type constructors must match
+uTysX (NewTcApp tc1 tys1) (NewTcApp tc2 tys2) k subst
+  | tc1 == tc2 = uTyListsX tys1 tys2 k subst
+uTysX (TyConApp con1 tys1) (TyConApp con2 tys2) k subst
+  | (con1 == con2 && equalLength tys1 tys2)
+  = uTyListsX tys1 tys2 k subst
+
+       -- Applications need a bit of care!
+       -- They can match FunTy and TyConApp, so use splitAppTy_maybe
+       -- NB: we've already dealt with type variables and Notes,
+       -- so if one type is an App the other one jolly well better be too
+uTysX (AppTy s1 t1) ty2 k subst
+  = case tcSplitAppTy_maybe ty2 of
+      Just (s2, t2) -> uTysX s1 s2 (uTysX t1 t2 k) subst
+      Nothing       -> Nothing    -- Fail
+
+uTysX ty1 (AppTy s2 t2) k subst
+  = case tcSplitAppTy_maybe ty1 of
+      Just (s1, t1) -> uTysX s1 s2 (uTysX t1 t2 k) subst
+      Nothing       -> Nothing    -- Fail
+
+       -- Not expecting for-alls in unification
+#ifdef DEBUG
+uTysX (ForAllTy _ _) ty2 k subst = panic "Unify.uTysX subst:ForAllTy (1st arg)"
+uTysX ty1 (ForAllTy _ _) k subst = panic "Unify.uTysX subst:ForAllTy (2nd arg)"
+#endif
+
+       -- Anything else fails
+uTysX ty1 ty2 k subst = Nothing
+
+
+uTyListsX []         []         k subst = k subst
+uTyListsX (ty1:tys1) (ty2:tys2) k subst = uTysX ty1 ty2 (uTyListsX tys1 tys2 k) subst
+uTyListsX tys1      tys2       k subst = Nothing   -- Fail if the lists are different lengths
+\end{code}
+
+\begin{code}
+-- Invariant: tv1 is a unifiable variable
+uVarX tv1 ty2 k subst@(tmpls, env)
+  = case lookupSubstEnv env tv1 of
+      Just (DoneTy ty1) ->    -- Already bound
+                    uTysX ty1 ty2 k subst
+
+      Nothing       -- Not already bound
+              |  typeKind ty2 == tyVarKind tv1
+              && occur_check_ok ty2
+              ->     -- No kind mismatch nor occur check
+                  k (tmpls, extendSubstEnv env tv1 (DoneTy ty2))
+
+              | otherwise -> Nothing   -- Fail if kind mis-match or occur check
+  where
+    occur_check_ok ty = all occur_check_ok_tv (varSetElems (tyVarsOfType ty))
+    occur_check_ok_tv tv | tv1 == tv = False
+                        | otherwise = case lookupSubstEnv env tv of
+                                        Nothing           -> True
+                                        Just (DoneTy ty)  -> occur_check_ok ty
+\end{code}
+
+
+
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+\subsection{Matching on types}
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
+
+Matching is a {\em unidirectional} process, matching a type against a
+template (which is just a type with type variables in it).  The
+matcher assumes that there are no repeated type variables in the
+template, so that it simply returns a mapping of type variables to
+types.  It also fails on nested foralls.
+
+@matchTys@ matches corresponding elements of a list of templates and
+types.  It and @matchTy@ both ignore usage annotations, unlike the
+main function @match@.
+
+\begin{code}
+matchTy :: TyVarSet                    -- Template tyvars
+       -> Type                         -- Template
+       -> Type                         -- Proposed instance of template
+       -> Maybe TyVarSubstEnv          -- Matching substitution
+                                       
+
+matchTys :: TyVarSet                   -- Template tyvars
+        -> [Type]                      -- Templates
+        -> [Type]                      -- Proposed instance of template
+        -> Maybe (TyVarSubstEnv,               -- Matching substitution
+                  [Type])              -- Left over instance types
+
+matchTy tmpls ty1 ty2 = match ty1 ty2 tmpls (\ senv -> Just senv) emptySubstEnv
+
+matchTys tmpls tys1 tys2 = match_list tys1 tys2 tmpls 
+                                     (\ (senv,tys) -> Just (senv,tys))
+                                     emptySubstEnv
+\end{code}
+
+@match@ is the main function.  It takes a flag indicating whether
+usage annotations are to be respected.
+
+\begin{code}
+match :: Type -> Type                          -- Current match pair
+      -> TyVarSet                              -- Template vars
+      -> (TyVarSubstEnv -> Maybe result)       -- Continuation
+      -> TyVarSubstEnv                         -- Current subst
+      -> Maybe result
+
+-- When matching against a type variable, see if the variable
+-- has already been bound.  If so, check that what it's bound to
+-- is the same as ty; if not, bind it and carry on.
+
+match (TyVarTy v) ty tmpls k senv
+  | v `elemVarSet` tmpls
+  =     -- v is a template variable
+    case lookupSubstEnv senv v of
+       Nothing | typeKind ty == tyVarKind v    
+                       -- We do a kind check, just as in the uVarX above
+                       -- The kind check is needed to avoid bogus matches
+                       -- of (a b) with (c d), where the kinds don't match
+                       -- An occur check isn't needed when matching.
+               -> k (extendSubstEnv senv v (DoneTy ty))
+
+               | otherwise  -> Nothing -- Fails
+
+       Just (DoneTy ty')  | ty' `tcEqType` ty   -> k senv   -- Succeeds
+                          | otherwise           -> Nothing  -- Fails
+
+  | otherwise
+  =     -- v is not a template variable; ty had better match
+        -- Can't use (==) because types differ
+    case tcGetTyVar_maybe ty of
+        Just v' | v == v' -> k senv    -- Success
+        other            -> Nothing   -- Failure
+    -- This tcGetTyVar_maybe is *required* because it must strip Notes.
+    -- I guess the reason the Note-stripping case is *last* rather than first
+    -- is to preserve type synonyms etc., so I'm not moving it to the
+    -- top; but this means that (without the deNotetype) a type
+    -- variable may not match the pattern (TyVarTy v') as one would
+    -- expect, due to an intervening Note.  KSW 2000-06.
+
+       -- Predicates
+match (PredTy (IParam n1 t1)) (PredTy (IParam n2 t2)) tmpls k senv
+  | n1 == n2 = match t1 t2 tmpls k senv
+match (PredTy (ClassP c1 tys1)) (PredTy (ClassP c2 tys2)) tmpls k senv
+  | c1 == c2 = match_list_exactly tys1 tys2 tmpls k senv
+
+       -- Functions; just check the two parts
+match (FunTy arg1 res1) (FunTy arg2 res2) tmpls k senv
+  = match arg1 arg2 tmpls (match res1 res2 tmpls k) senv
+
+match (AppTy fun1 arg1) ty2 tmpls k senv 
+  = case tcSplitAppTy_maybe ty2 of
+       Just (fun2,arg2) -> match fun1 fun2 tmpls (match arg1 arg2 tmpls k) senv
+       Nothing          -> Nothing     -- Fail
+
+-- Newtypes are opaque; predicate types should not happen
+match (NewTcApp tc1 tys1) (NewTcApp tc2 tys2) tmpls k senv
+  | tc1 == tc2 = match_list_exactly tys1 tys2 tmpls k senv
+match (TyConApp tc1 tys1) (TyConApp tc2 tys2) tmpls k senv
+  | tc1 == tc2 = match_list_exactly tys1 tys2 tmpls k senv
+
+       -- With type synonyms, we have to be careful for the exact
+       -- same reasons as in the unifier.  Please see the
+       -- considerable commentary there before changing anything
+       -- here! (WDP 95/05)
+match (NoteTy n1 ty1) ty2      tmpls k senv = match ty1 ty2 tmpls k senv
+match ty1      (NoteTy n2 ty2) tmpls k senv = match ty1 ty2 tmpls k senv
+
+-- Catch-all fails
+match _ _ _ _ _ = Nothing
+
+match_list_exactly tys1 tys2 tmpls k senv
+  = match_list tys1 tys2 tmpls k' senv
+  where
+    k' (senv', tys2') | null tys2' = k senv'   -- Succeed
+                     | otherwise  = Nothing    -- Fail 
+
+match_list []         tys2       tmpls k senv = k (senv, tys2)
+match_list (ty1:tys1) []         tmpls k senv = Nothing        -- Not enough arg tys => failure
+match_list (ty1:tys1) (ty2:tys2) tmpls k senv
+  = match ty1 ty2 tmpls (match_list tys1 tys2 tmpls k) senv
 \end{code}