[project @ 2004-01-12 15:47:50 by simonpj]
[ghc-hetmet.git] / ghc / compiler / typecheck / TcUnify.lhs
index 2cf985e..c13cff6 100644 (file)
@@ -6,18 +6,22 @@
 \begin{code}
 module TcUnify (
        -- Full-blown subsumption
-  tcSub, tcGen, subFunTy,
-  checkSigTyVars, checkSigTyVarsWrt, sigCtxt, 
+  tcSubOff, tcSubExp, tcGen, 
+  checkSigTyVars, checkSigTyVarsWrt, sigCtxt, findGlobals,
 
        -- Various unifications
   unifyTauTy, unifyTauTyList, unifyTauTyLists, 
-  unifyFunTy, unifyListTy, unifyPArrTy, unifyTupleTy,
-  unifyKind, unifyKinds, unifyOpenTypeKind,
-
-       -- Coercions
-  Coercion, ExprCoFn, PatCoFn, 
-  (<$>), (<.>), mkCoercion, 
-  idCoercion, isIdCoercion
+  unifyKind, unifyKinds, unifyFunKind, 
+  checkExpectedKind,
+
+  --------------------------------
+  -- Holes
+  Expected(..), newHole, readExpectedType, 
+  zapExpectedType, zapExpectedTo, zapExpectedBranches,
+  subFunTys,           unifyFunTy, 
+  zapToListTy,         unifyListTy, 
+  zapToPArrTy,         unifyPArrTy, 
+  zapToTupleTy, unifyTupleTy
 
   ) where
 
@@ -25,76 +29,307 @@ module TcUnify (
 
 
 import HsSyn           ( HsExpr(..) )
-import TcHsSyn         ( TypecheckedHsExpr, TcPat, mkHsLet )
-import TypeRep         ( Type(..), SourceType(..), TyNote(..),
-                         openKindCon, typeCon )
-
-import TcMonad          -- TcType, amongst others
-import TcType          ( TcKind, TcType, TcSigmaType, TcPhiType, TcTyVar, TcTauType,
-                         TcTyVarSet, TcThetaType,
-                         isTauTy, isSigmaTy, 
+import TcHsSyn         ( mkHsLet, mkHsDictLam,
+                         ExprCoFn, idCoercion, isIdCoercion, mkCoercion, (<.>), (<$>) )
+import TypeRep         ( Type(..), PredType(..), TyNote(..) )
+
+import TcRnMonad         -- TcType, amongst others
+import TcType          ( TcKind, TcType, TcSigmaType, TcRhoType, TcTyVar, TcTauType,
+                         TcTyVarSet, TcThetaType, TyVarDetails(SigTv),
+                         isTauTy, isSigmaTy, mkFunTys, mkTyConApp,
                          tcSplitAppTy_maybe, tcSplitTyConApp_maybe, 
                          tcGetTyVar_maybe, tcGetTyVar, 
-                         mkTyConApp, mkFunTy, tyVarsOfType, mkRhoTy,
+                         mkFunTy, tyVarsOfType, mkPhiTy,
                          typeKind, tcSplitFunTy_maybe, mkForAllTys,
-                         isHoleTyVar, isSkolemTyVar, isUserTyVar, 
+                         isSkolemTyVar, isUserTyVar, 
                          tidyOpenType, tidyOpenTypes, tidyOpenTyVar, tidyOpenTyVars,
-                         eqKind, openTypeKind, liftedTypeKind, isTypeKind,
-                         hasMoreBoxityInfo, tyVarBindingInfo, allDistinctTyVars
-                       )
-import qualified Type  ( getTyVar_maybe )
-import Inst            ( LIE, emptyLIE, plusLIE, 
-                         newDicts, instToId, tcInstCall
-                       )
-import TcMType         ( getTcTyVar, putTcTyVar, tcInstType, 
-                         newTyVarTy, newTyVarTys, newBoxityVar, newHoleTyVarTy,
-                         zonkTcType, zonkTcTyVars, zonkTcTyVarsAndFV, zonkTcTyVar )
+                         allDistinctTyVars, pprType )
+import Kind            ( Kind(..), SimpleKind, KindVar, isArgTypeKind,
+                         openTypeKind, liftedTypeKind, mkArrowKind, 
+                         isOpenTypeKind, argTypeKind, isLiftedTypeKind, isUnliftedTypeKind,
+                         isSubKind, pprKind, splitKindFunTys )
+import Inst            ( newDicts, instToId, tcInstCall )
+import TcMType         ( getTcTyVar, putTcTyVar, tcInstType, newKindVar,
+                         newTyVarTy, newTyVarTys, zonkTcKind,
+                         zonkTcType, zonkTcTyVars, zonkTcTyVarsAndFV, 
+                         readKindVar,writeKindVar )
 import TcSimplify      ( tcSimplifyCheck )
-import TysWiredIn      ( listTyCon, parrTyCon, mkListTy, mkPArrTy, mkTupleTy )
-import TcEnv           ( TcTyThing(..), tcGetGlobalTyVars, tcLEnvElts )
-import TyCon           ( tyConArity, isTupleTyCon, tupleTyConBoxity )
-import PprType         ( pprType )
-import Id              ( mkSysLocal, idType )
+import TysWiredIn      ( listTyCon, parrTyCon, tupleTyCon )
+import TcEnv           ( tcGetGlobalTyVars, findGlobals )
+import TyCon           ( TyCon, tyConArity, isTupleTyCon, tupleTyConBoxity )
+import Id              ( Id, mkSysLocal )
 import Var             ( Var, varName, tyVarKind )
-import VarSet          ( emptyVarSet, unionVarSet, elemVarSet, varSetElems )
+import VarSet          ( emptyVarSet, unitVarSet, unionVarSet, elemVarSet, varSetElems )
 import VarEnv
-import Name            ( isSystemName, getSrcLoc )
+import Name            ( isSystemName )
 import ErrUtils                ( Message )
+import SrcLoc          ( noLoc )
 import BasicTypes      ( Boxity, Arity, isBoxed )
-import Util            ( equalLength )
-import Maybe           ( isNothing )
+import Util            ( equalLength, lengthExceeds, notNull )
 import Outputable
 \end{code}
 
+Notes on holes
+~~~~~~~~~~~~~~
+* A hole is always filled in with an ordinary type, not another hole.
 
 %************************************************************************
 %*                                                                     *
-\subsection{Subsumption}
+\subsection{'hole' type variables}
 %*                                                                     *
 %************************************************************************
 
 \begin{code}
-tcSub :: TcSigmaType           -- expected_ty; can be a type scheme;
-                               --              can be a "hole" type variable
-      -> TcSigmaType           -- actual_ty; can be a type scheme
-      -> TcM (ExprCoFn, LIE)
+data Expected ty = Infer (TcRef ty)    -- The hole to fill in for type inference
+                | Check ty             -- The type to check during type checking
+
+newHole :: TcM (TcRef ty)
+newHole = newMutVar (error "Empty hole in typechecker")
+
+readExpectedType :: Expected ty -> TcM ty
+readExpectedType (Infer hole) = readMutVar hole
+readExpectedType (Check ty)   = returnM ty
+
+zapExpectedType :: Expected TcType -> Kind -> TcM TcTauType
+-- In the inference case, ensure we have a monotype
+-- (including an unboxed tuple)
+zapExpectedType (Infer hole) kind
+  = do { ty <- newTyVarTy kind ;
+        writeMutVar hole ty ;
+        return ty }
+
+zapExpectedType (Check ty) kind 
+  | typeKind ty `isSubKind` kind = return ty
+  | otherwise                   = do { ty1 <- newTyVarTy kind
+                                     ; unifyTauTy ty1 ty
+                                     ; return ty }
+       -- The unify is to ensure that 'ty' has the desired kind
+       -- For example, in (case e of r -> b) we push an OpenTypeKind
+       -- type variable 
+
+zapExpectedTo :: Expected TcType -> TcTauType -> TcM ()
+zapExpectedTo (Infer hole) ty2 = writeMutVar hole ty2
+zapExpectedTo (Check ty1)  ty2 = unifyTauTy ty1 ty2
+
+zapExpectedBranches :: [a] -> Expected TcType -> TcM (Expected TcType)
+-- Zap the expected type to a monotype if there is more than one branch
+zapExpectedBranches branches exp_ty
+  | lengthExceeds branches 1 = zapExpectedType exp_ty openTypeKind     `thenM` \ exp_ty' -> 
+                              return (Check exp_ty')
+  | otherwise               = returnM exp_ty           
+
+instance Outputable ty => Outputable (Expected ty) where
+  ppr (Check ty)   = ptext SLIT("Expected type") <+> ppr ty
+  ppr (Infer hole) = ptext SLIT("Inferring type")
+\end{code}                
+
+
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+\subsection[Unify-fun]{@unifyFunTy@}
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
+
+@subFunTy@ and @unifyFunTy@ is used to avoid the fruitless 
+creation of type variables.
+
+* subFunTy is used when we might be faced with a "hole" type variable,
+  in which case we should create two new holes. 
+
+* unifyFunTy is used when we expect to encounter only "ordinary" 
+  type variables, so we should create new ordinary type variables
+
+\begin{code}
+subFunTys :: [pat]
+        -> Expected TcRhoType  -- Fail if ty isn't a function type
+        -> ([(pat, Expected TcRhoType)] -> Expected TcRhoType -> TcM a)
+        -> TcM a
+
+subFunTys pats (Infer hole) thing_inside
+  =    -- This is the interesting case
+    mapM new_pat_hole pats     `thenM` \ pats_w_holes ->
+    newHole                    `thenM` \ res_hole ->
+
+       -- Do the business
+    thing_inside pats_w_holes (Infer res_hole) `thenM` \ answer ->
+
+       -- Extract the answers
+    mapM read_pat_hole pats_w_holes    `thenM` \ arg_tys ->
+    readMutVar res_hole                        `thenM` \ res_ty ->
+
+       -- Write the answer into the incoming hole
+    writeMutVar hole (mkFunTys arg_tys res_ty) `thenM_` 
+
+       -- And return the answer
+    returnM answer
+  where
+    new_pat_hole pat = newHole `thenM` \ hole -> return (pat, Infer hole)
+    read_pat_hole (pat, Infer hole) = readMutVar hole
+
+subFunTys pats (Check ty) thing_inside
+  = go pats ty         `thenM` \ (pats_w_tys, res_ty) ->
+    thing_inside pats_w_tys res_ty
+  where
+    go []         ty = return ([], Check ty)
+    go (pat:pats) ty = unifyFunTy ty   `thenM` \ (arg,res) ->
+                      go pats res      `thenM` \ (pats_w_tys, final_res) ->
+                      return ((pat, Check arg) : pats_w_tys, final_res)
+                
+unifyFunTy :: TcRhoType                        -- Fail if ty isn't a function type
+          -> TcM (TcType, TcType)      -- otherwise return arg and result types
+
+unifyFunTy ty@(TyVarTy tyvar)
+  = getTcTyVar tyvar   `thenM` \ maybe_ty ->
+    case maybe_ty of
+       Just ty' -> unifyFunTy ty'
+       Nothing  -> unify_fun_ty_help ty
+
+unifyFunTy ty
+  = case tcSplitFunTy_maybe ty of
+       Just arg_and_res -> returnM arg_and_res
+       Nothing          -> unify_fun_ty_help ty
+
+unify_fun_ty_help ty   -- Special cases failed, so revert to ordinary unification
+  = newTyVarTy argTypeKind     `thenM` \ arg ->
+    newTyVarTy openTypeKind    `thenM` \ res ->
+    unifyTauTy ty (mkFunTy arg res)    `thenM_`
+    returnM (arg,res)
+\end{code}
+
+\begin{code}
+----------------------
+zapToListTy, zapToPArrTy :: Expected TcType -- expected list type
+                        -> TcM TcType      -- list element type
+unifyListTy, unifyPArrTy :: TcType -> TcM TcType
+zapToListTy = zapToXTy listTyCon
+unifyListTy = unifyXTy listTyCon
+zapToPArrTy = zapToXTy parrTyCon
+unifyPArrTy = unifyXTy parrTyCon
+
+----------------------
+zapToXTy :: TyCon              -- T :: *->*
+        -> Expected TcType     -- Expected type (T a)
+        -> TcM TcType          -- Element type, a
+
+zapToXTy tc (Check ty)   = unifyXTy tc ty
+zapToXTy tc (Infer hole) = do { elt_ty <- newTyVarTy liftedTypeKind ;
+                               writeMutVar hole (mkTyConApp tc [elt_ty]) ;
+                               return elt_ty }
+
+----------------------
+unifyXTy :: TyCon -> TcType -> TcM TcType
+unifyXTy tc ty@(TyVarTy tyvar)
+  = getTcTyVar tyvar   `thenM` \ maybe_ty ->
+    case maybe_ty of
+       Just ty' -> unifyXTy tc ty'
+       other    -> unify_x_ty_help tc ty
+
+unifyXTy tc ty
+  = case tcSplitTyConApp_maybe ty of
+       Just (tycon, [arg_ty]) | tycon == tc -> returnM arg_ty
+       other                                -> unify_x_ty_help tc ty
+
+unify_x_ty_help tc ty  -- Revert to ordinary unification
+  = newTyVarTy liftedTypeKind                  `thenM` \ elt_ty ->
+    unifyTauTy ty (mkTyConApp tc [elt_ty])     `thenM_`
+    returnM elt_ty
+\end{code}
+
+\begin{code}
+----------------------
+zapToTupleTy :: Boxity -> Arity -> Expected TcType -> TcM [TcType]
+zapToTupleTy boxity arity (Check ty)   = unifyTupleTy boxity arity ty
+zapToTupleTy boxity arity (Infer hole) = do { (tup_ty, arg_tys) <- new_tuple_ty boxity arity ;
+                                             writeMutVar hole tup_ty ;
+                                             return arg_tys }
+
+unifyTupleTy boxity arity ty@(TyVarTy tyvar)
+  = getTcTyVar tyvar   `thenM` \ maybe_ty ->
+    case maybe_ty of
+       Just ty' -> unifyTupleTy boxity arity ty'
+       other    -> unify_tuple_ty_help boxity arity ty
+
+unifyTupleTy boxity arity ty
+  = case tcSplitTyConApp_maybe ty of
+       Just (tycon, arg_tys)
+               |  isTupleTyCon tycon 
+               && tyConArity tycon == arity
+               && tupleTyConBoxity tycon == boxity
+               -> returnM arg_tys
+       other -> unify_tuple_ty_help boxity arity ty
+
+unify_tuple_ty_help boxity arity ty
+  = new_tuple_ty boxity arity  `thenM` \ (tup_ty, arg_tys) ->
+    unifyTauTy ty tup_ty       `thenM_`
+    returnM arg_tys
+
+new_tuple_ty boxity arity
+  = newTyVarTys arity kind     `thenM` \ arg_tys ->
+    return (mkTyConApp tup_tc arg_tys, arg_tys)
+  where
+    tup_tc = tupleTyCon boxity arity
+    kind | isBoxed boxity = liftedTypeKind
+        | otherwise      = argTypeKind         -- Components of an unboxed tuple
+                                               -- can be unboxed, but not unboxed tuples
 \end{code}
 
-(tcSub expected_ty actual_ty) checks that 
-       actual_ty <= expected_ty
-That is, that a value of type actual_ty is acceptable in
+
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+\subsection{Subsumption}
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
+
+All the tcSub calls have the form
+       
+               tcSub expected_ty offered_ty
+which checks
+               offered_ty <= expected_ty
+
+That is, that a value of type offered_ty is acceptable in
 a place expecting a value of type expected_ty.
 
 It returns a coercion function 
-       co_fn :: actual_ty -> expected_ty
-which takes an HsExpr of type actual_ty into one of type
+       co_fn :: offered_ty -> expected_ty
+which takes an HsExpr of type offered_ty into one of type
 expected_ty.
 
 \begin{code}
+tcSubExp :: Expected TcRhoType -> TcRhoType  -> TcM ExprCoFn
+tcSubOff :: TcSigmaType  -> Expected TcSigmaType -> TcM ExprCoFn
+\end{code}
+
+These two check for holes
+
+\begin{code}
+tcSubExp expected_ty offered_ty
+  = traceTc (text "tcSubExp" <+> (ppr expected_ty $$ ppr offered_ty))  `thenM_`
+    checkHole expected_ty offered_ty tcSub
+
+tcSubOff expected_ty offered_ty
+  = checkHole offered_ty expected_ty (\ off exp -> tcSub exp off)
+
+-- checkHole looks for a hole in its first arg; 
+-- If so, and it is uninstantiated, it fills in the hole 
+--       with its second arg
+-- Otherwise it calls thing_inside, passing the two args, looking
+-- through any instantiated hole
+
+checkHole (Infer hole) other_ty thing_inside
+  = do { writeMutVar hole other_ty; return idCoercion }
+
+checkHole (Check ty) other_ty thing_inside 
+  = thing_inside ty other_ty
+\end{code}
+
+No holes expected now.  Add some error-check context info.
+
+\begin{code}
+tcSub :: TcSigmaType -> TcSigmaType -> TcM ExprCoFn    -- Locally used only
 tcSub expected_ty actual_ty
-  = traceTc (text "tcSub" <+> details)         `thenNF_Tc_`
-    tcAddErrCtxtM (unifyCtxt "type" expected_ty actual_ty)
-                 (tc_sub expected_ty expected_ty actual_ty actual_ty)
+  = traceTc (text "tcSub" <+> details)         `thenM_`
+    addErrCtxtM (unifyCtxt "type" expected_ty actual_ty)
+               (tc_sub expected_ty expected_ty actual_ty actual_ty)
   where
     details = vcat [text "Expected:" <+> ppr expected_ty,
                    text "Actual:  " <+> ppr actual_ty]
@@ -107,7 +342,7 @@ tc_sub :: TcSigmaType               -- expected_ty, before expanding synonyms
        -> TcSigmaType          --              ..and after
        -> TcSigmaType          -- actual_ty, before
        -> TcSigmaType          --              ..and after
-       -> TcM (ExprCoFn, LIE)
+       -> TcM ExprCoFn
 
 -----------------------------------
 -- Expand synonyms
@@ -115,24 +350,6 @@ tc_sub exp_sty (NoteTy _ exp_ty) act_sty act_ty = tc_sub exp_sty exp_ty act_sty
 tc_sub exp_sty exp_ty act_sty (NoteTy _ act_ty) = tc_sub exp_sty exp_ty act_sty act_ty
 
 -----------------------------------
--- "Hole type variable" case
--- Do this case before unwrapping for-alls in the actual_ty
-
-tc_sub _ (TyVarTy tv) act_sty act_ty
-  | isHoleTyVar tv
-  =    -- It's a "hole" type variable
-    getTcTyVar tv      `thenNF_Tc` \ maybe_ty ->
-    case maybe_ty of
-
-       Just ty ->      -- Already been assigned
-                   tc_sub ty ty act_sty act_ty ;
-
-       Nothing ->      -- Assign it
-                   putTcTyVar tv act_sty               `thenNF_Tc_`
-                   returnTc (idCoercion, emptyLIE)
-
-
------------------------------------
 -- Generalisation case
 --     actual_ty:   d:Eq b => b->b
 --     expected_ty: forall a. Ord a => a->a
@@ -149,8 +366,8 @@ tc_sub exp_sty expected_ty act_sty actual_ty
        -- It's really important to check for escape wrt the free vars of
        -- both expected_ty *and* actual_ty
        \ body_exp_ty -> tc_sub body_exp_ty body_exp_ty act_sty actual_ty
-    )                          `thenTc` \ (gen_fn, co_fn, lie) ->
-    returnTc (gen_fn <.> co_fn, lie)
+    )                          `thenM` \ (gen_fn, co_fn) ->
+    returnM (gen_fn <.> co_fn)
 
 -----------------------------------
 -- Specialisation case:
@@ -160,9 +377,9 @@ tc_sub exp_sty expected_ty act_sty actual_ty
 
 tc_sub exp_sty expected_ty act_sty actual_ty
   | isSigmaTy actual_ty
-  = tcInstCall Rank2Origin actual_ty           `thenNF_Tc` \ (inst_fn, lie1, body_ty) ->
-    tc_sub exp_sty expected_ty body_ty body_ty `thenTc` \ (co_fn, lie2) ->
-    returnTc (co_fn <.> mkCoercion inst_fn, lie1 `plusLIE` lie2)
+  = tcInstCall Rank2Origin actual_ty           `thenM` \ (inst_fn, body_ty) ->
+    tc_sub exp_sty expected_ty body_ty body_ty `thenM` \ co_fn ->
+    returnM (co_fn <.> inst_fn)
 
 -----------------------------------
 -- Function case
@@ -182,28 +399,40 @@ tc_sub _ (FunTy exp_arg exp_res) _ (FunTy act_arg act_res)
 --      when the arg/res is not a tau-type?
 -- NO!  e.g.   f :: ((forall a. a->a) -> Int) -> Int
 --     then   x = (f,f)
---     is perfectly fine!
+--     is perfectly fine, because we can instantiat f's type to a monotype
+--
+-- However, we get can get jolly unhelpful error messages.  
+--     e.g.    foo = id runST
+--
+--    Inferred type is less polymorphic than expected
+--     Quantified type variable `s' escapes
+--     Expected type: ST s a -> t
+--     Inferred type: (forall s1. ST s1 a) -> a
+--    In the first argument of `id', namely `runST'
+--    In a right-hand side of function `foo': id runST
+--
+-- I'm not quite sure what to do about this!
 
 tc_sub exp_sty exp_ty@(FunTy exp_arg exp_res) _ (TyVarTy tv)
-  = getTcTyVar tv      `thenNF_Tc` \ maybe_ty ->
+  = getTcTyVar tv      `thenM` \ maybe_ty ->
     case maybe_ty of
        Just ty -> tc_sub exp_sty exp_ty ty ty
-       Nothing -> imitateFun tv exp_sty        `thenNF_Tc` \ (act_arg, act_res) ->
+       Nothing -> imitateFun tv exp_sty        `thenM` \ (act_arg, act_res) ->
                   tcSub_fun exp_arg exp_res act_arg act_res
 
 tc_sub _ (TyVarTy tv) act_sty act_ty@(FunTy act_arg act_res)
-  = getTcTyVar tv      `thenNF_Tc` \ maybe_ty ->
+  = getTcTyVar tv      `thenM` \ maybe_ty ->
     case maybe_ty of
        Just ty -> tc_sub ty ty act_sty act_ty
-       Nothing -> imitateFun tv act_sty        `thenNF_Tc` \ (exp_arg, exp_res) ->
+       Nothing -> imitateFun tv act_sty        `thenM` \ (exp_arg, exp_res) ->
                   tcSub_fun exp_arg exp_res act_arg act_res
 
 -----------------------------------
 -- Unification case
 -- If none of the above match, we revert to the plain unifier
 tc_sub exp_sty expected_ty act_sty actual_ty
-  = uTys exp_sty expected_ty act_sty actual_ty `thenTc_`
-    returnTc (idCoercion, emptyLIE)
+  = uTys exp_sty expected_ty act_sty actual_ty `thenM_`
+    returnM idCoercion
 \end{code}    
     
 %************************************************************************
@@ -214,43 +443,42 @@ tc_sub exp_sty expected_ty act_sty actual_ty
 
 \begin{code}
 tcSub_fun exp_arg exp_res act_arg act_res
-  = tcSub act_arg exp_arg      `thenTc` \ (co_fn_arg, lie1) ->
-    tcSub exp_res act_res      `thenTc` \ (co_fn_res, lie2) ->
-    tcGetUnique                        `thenNF_Tc` \ uniq ->
+  = tc_sub act_arg act_arg exp_arg exp_arg     `thenM` \ co_fn_arg ->
+    tc_sub exp_res exp_res act_res act_res     `thenM` \ co_fn_res ->
+    newUnique                                  `thenM` \ uniq ->
     let
        -- co_fn_arg :: HsExpr exp_arg -> HsExpr act_arg
        -- co_fn_res :: HsExpr act_res -> HsExpr exp_res
        -- co_fn     :: HsExpr (act_arg -> act_res) -> HsExpr (exp_arg -> exp_res)
-       arg_id = mkSysLocal SLIT("sub") uniq exp_arg
+       arg_id = mkSysLocal FSLIT("sub") uniq exp_arg
        coercion | isIdCoercion co_fn_arg,
                   isIdCoercion co_fn_res = idCoercion
                 | otherwise              = mkCoercion co_fn
 
        co_fn e = DictLam [arg_id] 
-                    (co_fn_res <$> (HsApp e (co_fn_arg <$> (HsVar arg_id))))
+                    (noLoc (co_fn_res <$> (HsApp (noLoc e) (noLoc (co_fn_arg <$> HsVar arg_id)))))
                -- Slight hack; using a "DictLam" to get an ordinary simple lambda
                --      HsVar arg_id :: HsExpr exp_arg
                --      co_fn_arg $it :: HsExpr act_arg
                --      HsApp e $it   :: HsExpr act_res
                --      co_fn_res $it :: HsExpr exp_res
     in
-    returnTc (coercion, lie1 `plusLIE` lie2)
+    returnM coercion
 
-imitateFun :: TcTyVar -> TcType -> NF_TcM (TcType, TcType)
+imitateFun :: TcTyVar -> TcType -> TcM (TcType, TcType)
 imitateFun tv ty
-  = ASSERT( not (isHoleTyVar tv) )
-       -- NB: tv is an *ordinary* tyvar and so are the new ones
+  =    -- NB: tv is an *ordinary* tyvar and so are the new ones
 
        -- Check that tv isn't a type-signature type variable
        -- (This would be found later in checkSigTyVars, but
        --  we get a better error message if we do it here.)
-    checkTcM (not (isSkolemTyVar tv))
-            (failWithTcM (unifyWithSigErr tv ty))      `thenTc_`
+    checkM (not (isSkolemTyVar tv))
+          (failWithTcM (unifyWithSigErr tv ty))        `thenM_`
 
-    newTyVarTy openTypeKind            `thenNF_Tc` \ arg ->
-    newTyVarTy openTypeKind            `thenNF_Tc` \ res ->
-    putTcTyVar tv (mkFunTy arg res)    `thenNF_Tc_`
-    returnNF_Tc (arg,res)
+    newTyVarTy argTypeKind             `thenM` \ arg ->
+    newTyVarTy openTypeKind            `thenM` \ res ->
+    putTcTyVar tv (mkFunTy arg res)    `thenM_`
+    returnM (arg,res)
 \end{code}
 
 
@@ -265,16 +493,16 @@ tcGen :: TcSigmaType                              -- expected_ty
       -> TcTyVarSet                            -- Extra tyvars that the universally
                                                --      quantified tyvars of expected_ty
                                                --      must not be unified
-      -> (TcPhiType -> TcM (result, LIE))      -- spec_ty
-      -> TcM (ExprCoFn, result, LIE)
+      -> (TcRhoType -> TcM result)             -- spec_ty
+      -> TcM (ExprCoFn, result)
        -- The expression has type: spec_ty -> expected_ty
 
 tcGen expected_ty extra_tvs thing_inside       -- We expect expected_ty to be a forall-type
                                                -- If not, the call is a no-op
-  = tcInstType expected_ty             `thenNF_Tc` \ (forall_tvs, theta, phi_ty) ->
+  = tcInstType SigTv expected_ty       `thenM` \ (forall_tvs, theta, phi_ty) ->
 
        -- Type-check the arg and unify with poly type
-    thing_inside phi_ty                `thenTc` \ (result, lie) ->
+    getLIE (thing_inside phi_ty)       `thenM` \ (result, lie) ->
 
        -- Check that the "forall_tvs" havn't been constrained
        -- The interesting bit here is that we must include the free variables
@@ -287,60 +515,39 @@ tcGen expected_ty extra_tvs thing_inside  -- We expect expected_ty to be a forall
        -- Conclusion: include the free vars of the expected_ty in the
        -- list of "free vars" for the signature check.
 
-    newDicts SignatureOrigin theta                     `thenNF_Tc` \ dicts ->
-    tcSimplifyCheck sig_msg forall_tvs dicts lie       `thenTc` \ (free_lie, inst_binds) ->
-    checkSigTyVarsWrt free_tvs forall_tvs              `thenTc` \ zonked_tvs ->
+    newDicts SignatureOrigin theta                     `thenM` \ dicts ->
+    tcSimplifyCheck sig_msg forall_tvs dicts lie       `thenM` \ inst_binds ->
+
+#ifdef DEBUG
+    zonkTcTyVars forall_tvs `thenM` \ forall_tys ->
+    traceTc (text "tcGen" <+> vcat [text "extra_tvs" <+> ppr extra_tvs,
+                                   text "expected_ty" <+> ppr expected_ty,
+                                   text "inst ty" <+> ppr forall_tvs <+> ppr theta <+> ppr phi_ty,
+                                   text "free_tvs" <+> ppr free_tvs,
+                                   text "forall_tys" <+> ppr forall_tys])      `thenM_`
+#endif
+
+    checkSigTyVarsWrt free_tvs forall_tvs              `thenM` \ zonked_tvs ->
+
+    traceTc (text "tcGen:done") `thenM_`
 
     let
            -- This HsLet binds any Insts which came out of the simplification.
            -- It's a bit out of place here, but using AbsBind involves inventing
            -- a couple of new names which seems worse.
        dict_ids = map instToId dicts
-       co_fn e  = TyLam zonked_tvs (DictLam dict_ids (mkHsLet inst_binds e))
+       co_fn e  = TyLam zonked_tvs (mkHsDictLam dict_ids (mkHsLet inst_binds (noLoc e)))
     in
-    returnTc (mkCoercion co_fn, result, free_lie)
+    returnM (mkCoercion co_fn, result)
   where
     free_tvs = tyVarsOfType expected_ty `unionVarSet` extra_tvs
-    sig_msg  = ptext SLIT("When generalising the type of an expression")
+    sig_msg  = ptext SLIT("expected type of an expression")
 \end{code}    
 
     
 
 %************************************************************************
 %*                                                                     *
-\subsection{Coercion functions}
-%*                                                                     *
-%************************************************************************
-
-\begin{code}
-type Coercion a = Maybe (a -> a)
-       -- Nothing => identity fn
-
-type ExprCoFn = Coercion TypecheckedHsExpr
-type PatCoFn  = Coercion TcPat
-
-(<.>) :: Coercion a -> Coercion a -> Coercion a        -- Composition
-Nothing <.> Nothing = Nothing
-Nothing <.> Just f  = Just f
-Just f  <.> Nothing = Just f
-Just f1 <.> Just f2 = Just (f1 . f2)
-
-(<$>) :: Coercion a -> a -> a
-Just f  <$> e = f e
-Nothing <$> e = e
-
-mkCoercion :: (a -> a) -> Coercion a
-mkCoercion f = Just f
-
-idCoercion :: Coercion a
-idCoercion = Nothing
-
-isIdCoercion :: Coercion a -> Bool
-isIdCoercion = isNothing
-\end{code}
-
-%************************************************************************
-%*                                                                     *
 \subsection[Unify-exported]{Exported unification functions}
 %*                                                                     *
 %************************************************************************
@@ -357,7 +564,7 @@ unifyTauTy ty1 ty2  -- ty1 expected, ty2 inferred
        -- (no quantification whatsoever)
     ASSERT2( isTauTy ty1, ppr ty1 )
     ASSERT2( isTauTy ty2, ppr ty2 )
-    tcAddErrCtxtM (unifyCtxt "type" ty1 ty2) $
+    addErrCtxtM (unifyCtxt "type" ty1 ty2) $
     uTys ty1 ty1 ty2 ty2
 \end{code}
 
@@ -368,8 +575,8 @@ complain if their lengths differ.
 
 \begin{code}
 unifyTauTyLists :: [TcTauType] -> [TcTauType] ->  TcM ()
-unifyTauTyLists []          []         = returnTc ()
-unifyTauTyLists (ty1:tys1) (ty2:tys2) = uTys ty1 ty1 ty2 ty2   `thenTc_`
+unifyTauTyLists []          []         = returnM ()
+unifyTauTyLists (ty1:tys1) (ty2:tys2) = uTys ty1 ty1 ty2 ty2   `thenM_`
                                        unifyTauTyLists tys1 tys2
 unifyTauTyLists ty1s ty2s = panic "Unify.unifyTauTyLists: mismatched type lists!"
 \end{code}
@@ -380,9 +587,9 @@ lists, when all the elts should be of the same type.
 
 \begin{code}
 unifyTauTyList :: [TcTauType] -> TcM ()
-unifyTauTyList []               = returnTc ()
-unifyTauTyList [ty]             = returnTc ()
-unifyTauTyList (ty1:tys@(ty2:_)) = unifyTauTy ty1 ty2  `thenTc_`
+unifyTauTyList []               = returnM ()
+unifyTauTyList [ty]             = returnM ()
+unifyTauTyList (ty1:tys@(ty2:_)) = unifyTauTy ty1 ty2  `thenM_`
                                   unifyTauTyList tys
 \end{code}
 
@@ -419,42 +626,38 @@ uTys ps_ty1 ty1 ps_ty2 (TyVarTy tyvar2) = uVar True  tyvar2 ps_ty1 ty1
                                        -- "True" means args swapped
 
        -- Predicates
-uTys _ (SourceTy (IParam n1 t1)) _ (SourceTy (IParam n2 t2))
+uTys _ (PredTy (IParam n1 t1)) _ (PredTy (IParam n2 t2))
   | n1 == n2 = uTys t1 t1 t2 t2
-uTys _ (SourceTy (ClassP c1 tys1)) _ (SourceTy (ClassP c2 tys2))
+uTys _ (PredTy (ClassP c1 tys1)) _ (PredTy (ClassP c2 tys2))
   | c1 == c2 = unifyTauTyLists tys1 tys2
-uTys _ (SourceTy (NType tc1 tys1)) _ (SourceTy (NType tc2 tys2))
-  | tc1 == tc2 = unifyTauTyLists tys1 tys2
 
        -- Functions; just check the two parts
 uTys _ (FunTy fun1 arg1) _ (FunTy fun2 arg2)
-  = uTys fun1 fun1 fun2 fun2   `thenTc_`    uTys arg1 arg1 arg2 arg2
+  = uTys fun1 fun1 fun2 fun2   `thenM_`    uTys arg1 arg1 arg2 arg2
 
-       -- Type constructors must match
+       -- NewType constructors must match
+uTys _ (NewTcApp tc1 tys1) _ (NewTcApp tc2 tys2)
+  | tc1 == tc2 = unifyTauTyLists tys1 tys2
+
+       -- Ordinary type constructors must match
 uTys ps_ty1 (TyConApp con1 tys1) ps_ty2 (TyConApp con2 tys2)
   | con1 == con2 && equalLength tys1 tys2
   = unifyTauTyLists tys1 tys2
 
-  | con1 == openKindCon
-       -- When we are doing kind checking, we might match a kind '?' 
-       -- against a kind '*' or '#'.  Notably, CCallable :: ? -> *, and
-       -- (CCallable Int) and (CCallable Int#) are both OK
-  = unifyOpenTypeKind ps_ty2
-
        -- 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
 uTys ps_ty1 (AppTy s1 t1) ps_ty2 ty2
   = case tcSplitAppTy_maybe ty2 of
-       Just (s2,t2) -> uTys s1 s1 s2 s2        `thenTc_`    uTys t1 t1 t2 t2
+       Just (s2,t2) -> uTys s1 s1 s2 s2        `thenM_`    uTys t1 t1 t2 t2
        Nothing      -> unifyMisMatch ps_ty1 ps_ty2
 
        -- Now the same, but the other way round
        -- Don't swap the types, because the error messages get worse
 uTys ps_ty1 ty1 ps_ty2 (AppTy s2 t2)
   = case tcSplitAppTy_maybe ty1 of
-       Just (s1,t1) -> uTys s1 s1 s2 s2        `thenTc_`    uTys t1 t1 t2 t2
+       Just (s1,t1) -> uTys s1 s1 s2 s2        `thenM_`    uTys t1 t1 t2 t2
        Nothing      -> unifyMisMatch ps_ty1 ps_ty2
 
        -- Not expecting for-alls in unification
@@ -537,47 +740,51 @@ uVar :: Bool              -- False => tyvar is the "expected"
      -> TcM ()
 
 uVar swapped tv1 ps_ty2 ty2
-  = traceTc (text "uVar" <+> ppr swapped <+> ppr tv1 <+> (ppr ps_ty2 $$ ppr ty2))      `thenNF_Tc_`
-    getTcTyVar tv1     `thenNF_Tc` \ maybe_ty1 ->
+  = traceTc (text "uVar" <+> ppr swapped <+> ppr tv1 <+> (ppr ps_ty2 $$ ppr ty2))      `thenM_`
+    getTcTyVar tv1     `thenM` \ maybe_ty1 ->
     case maybe_ty1 of
        Just ty1 | swapped   -> uTys ps_ty2 ty2 ty1 ty1 -- Swap back
                 | otherwise -> uTys ty1 ty1 ps_ty2 ty2 -- Same order
-       other       -> uUnboundVar swapped tv1 maybe_ty1 ps_ty2 ty2
+       other       -> uUnboundVar swapped tv1 ps_ty2 ty2
 
        -- Expand synonyms; ignore FTVs
-uUnboundVar swapped tv1 maybe_ty1 ps_ty2 (NoteTy n2 ty2)
-  = uUnboundVar swapped tv1 maybe_ty1 ps_ty2 ty2
+uUnboundVar swapped tv1 ps_ty2 (NoteTy n2 ty2)
+  = uUnboundVar swapped tv1 ps_ty2 ty2
 
 
        -- The both-type-variable case
-uUnboundVar swapped tv1 maybe_ty1 ps_ty2 ty2@(TyVarTy tv2)
+uUnboundVar swapped tv1 ps_ty2 ty2@(TyVarTy tv2)
 
        -- Same type variable => no-op
   | tv1 == tv2
-  = returnTc ()
+  = returnM ()
 
        -- Distinct type variables
-       -- ASSERT maybe_ty1 /= Just
   | otherwise
-  = getTcTyVar tv2     `thenNF_Tc` \ maybe_ty2 ->
+  = getTcTyVar tv2     `thenM` \ maybe_ty2 ->
     case maybe_ty2 of
-       Just ty2' -> uUnboundVar swapped tv1 maybe_ty1 ty2' ty2'
+       Just ty2' -> uUnboundVar swapped tv1 ty2' ty2'
 
        Nothing | update_tv2
+               -- It should always be the case that either k1 <: k2 or k2 <: k1
+               -- Reason: a type variable never gets the kinds (#) or #
 
-               -> WARN( not (k1 `hasMoreBoxityInfo` k2), (ppr tv1 <+> ppr k1) $$ (ppr tv2 <+> ppr k2) )
-                  putTcTyVar tv2 (TyVarTy tv1)         `thenNF_Tc_`
-                  returnTc ()
-               |  otherwise
+               -> ASSERT2( k1 `isSubKind` k2, (ppr tv1 <+> ppr k1) $$ (ppr tv2 <+> ppr k2) )
+                  putTcTyVar tv2 (TyVarTy tv1)         `thenM_`
+                  returnM ()
 
-               -> WARN( not (k2 `hasMoreBoxityInfo` k1), (ppr tv2 <+> ppr k2) $$ (ppr tv1 <+> ppr k1) )
-                   putTcTyVar tv1 ps_ty2               `thenNF_Tc_`
-                  returnTc ()
+               |  otherwise
+               -> ASSERT2( k2 `isSubKind` k1, (ppr tv2 <+> ppr k2) $$ (ppr tv1 <+> ppr k1) )
+                   putTcTyVar tv1 ps_ty2               `thenM_`
+                  returnM ()
   where
     k1 = tyVarKind tv1
     k2 = tyVarKind tv2
-    update_tv2 = (k2 `eqKind` openTypeKind) || (not (k1 `eqKind` openTypeKind) && nicer_to_update_tv2)
-                       -- Try to get rid of open type variables as soon as poss
+    update_tv2 = k1 `isSubKind` k2 && (k1 /= k2 || nicer_to_update_tv2)
+       -- Update the variable with least kind info
+       -- See notes on type inference in Kind.lhs
+       -- The "nicer to" part only applies if the two kinds are the same,
+       -- so we can choose which to do.
 
     nicer_to_update_tv2 =  isUserTyVar tv1
                                -- Don't unify a signature type variable if poss
@@ -585,22 +792,22 @@ uUnboundVar swapped tv1 maybe_ty1 ps_ty2 ty2@(TyVarTy tv2)
                                -- Try to update sys-y type variables in preference to sig-y ones
 
        -- Second one isn't a type variable
-uUnboundVar swapped tv1 maybe_ty1 ps_ty2 non_var_ty2
+uUnboundVar swapped tv1 ps_ty2 non_var_ty2
   =    -- Check that tv1 isn't a type-signature type variable
-    checkTcM (not (isSkolemTyVar tv1))
-            (failWithTcM (unifyWithSigErr tv1 ps_ty2)) `thenTc_`
+    checkM (not (isSkolemTyVar tv1))
+          (failWithTcM (unifyWithSigErr tv1 ps_ty2))   `thenM_`
 
        -- Do the occurs check, and check that we are not
        -- unifying a type variable with a polytype
        -- Returns a zonked type ready for the update
-    checkValue tv1 ps_ty2 non_var_ty2  `thenTc` \ ty2 ->
+    checkValue tv1 ps_ty2 non_var_ty2  `thenM` \ ty2 ->
 
        -- Check that the kinds match
-    checkKinds swapped tv1 ty2         `thenTc_`
+    checkKinds swapped tv1 ty2         `thenM_`
 
        -- Perform the update
-    putTcTyVar tv1 ty2                 `thenNF_Tc_`
-    returnTc ()
+    putTcTyVar tv1 ty2                 `thenM_`
+    returnM ()
 \end{code}
 
 \begin{code}
@@ -608,15 +815,15 @@ checkKinds swapped tv1 ty2
 -- We're about to unify a type variable tv1 with a non-tyvar-type ty2.
 -- ty2 has been zonked at this stage, which ensures that
 -- its kind has as much boxity information visible as possible.
-  | tk2 `hasMoreBoxityInfo` tk1 = returnTc ()
+  | tk2 `isSubKind` tk1 = returnM ()
 
   | otherwise
        -- Either the kinds aren't compatible
        --      (can happen if we unify (a b) with (c d))
        -- or we are unifying a lifted type variable with an
        --      unlifted type: e.g.  (id 3#) is illegal
-  = tcAddErrCtxtM (unifyKindCtxt swapped tv1 ty2)      $
-    unifyMisMatch k1 k2
+  = addErrCtxtM (unifyKindCtxt swapped tv1 ty2)        $
+    unifyKindMisMatch k1 k2
 
   where
     (k1,k2) | swapped   = (tk2,tk1)
@@ -650,16 +857,16 @@ checkValue tv1 ps_ty2 non_var_ty2
 -- Rather, we should bind t to () (= non_var_ty2).
 -- 
 -- That's why we have this two-state occurs-check
-  = zonkTcType ps_ty2                  `thenNF_Tc` \ ps_ty2' ->
+  = zonkTcType ps_ty2                  `thenM` \ ps_ty2' ->
     case okToUnifyWith tv1 ps_ty2' of {
-       Nothing -> returnTc ps_ty2' ;   -- Success
+       Nothing -> returnM ps_ty2' ;    -- Success
        other ->
 
-    zonkTcType non_var_ty2             `thenNF_Tc` \ non_var_ty2' ->
+    zonkTcType non_var_ty2             `thenM` \ non_var_ty2' ->
     case okToUnifyWith tv1 non_var_ty2' of
        Nothing ->      -- This branch rarely succeeds, except in strange cases
                        -- like that in the example above
-                   returnTc non_var_ty2'
+                   returnM non_var_ty2'
 
        Just problem -> failWithTcM (unifyCheck problem tv1 ps_ty2')
     }
@@ -680,8 +887,9 @@ okToUnifyWith tv ty
     ok (AppTy t1 t2)                   = ok t1 `and` ok t2
     ok (FunTy t1 t2)                   = ok t1 `and` ok t2
     ok (TyConApp _ ts)                 = oks ts
+    ok (NewTcApp _ ts)                 = oks ts
     ok (ForAllTy _ _)                  = Just NotMonoType
-    ok (SourceTy st)                   = ok_st st
+    ok (PredTy st)             = ok_st st
     ok (NoteTy (FTVNote _) t)   = ok t
     ok (NoteTy (SynNote t1) t2) = ok t1 `and` ok t2
                -- Type variables may be free in t1 but not t2
@@ -691,180 +899,140 @@ okToUnifyWith tv ty
 
     ok_st (ClassP _ ts) = oks ts
     ok_st (IParam _ t)  = ok t
-    ok_st (NType _ ts)  = oks ts
 
     Nothing `and` m = m
     Just p  `and` m = Just p
 \end{code}
 
-%************************************************************************
-%*                                                                     *
-\subsection[Unify-fun]{@unifyFunTy@}
-%*                                                                     *
-%************************************************************************
-
-@subFunTy@ and @unifyFunTy@ is used to avoid the fruitless 
-creation of type variables.
-
-* subFunTy is used when we might be faced with a "hole" type variable,
-  in which case we should create two new holes. 
-
-* unifyFunTy is used when we expect to encounter only "ordinary" 
-  type variables, so we should create new ordinary type variables
-
-\begin{code}
-subFunTy :: TcSigmaType                        -- Fail if ty isn't a function type
-        -> TcM (TcType, TcType)        -- otherwise return arg and result types
-subFunTy ty@(TyVarTy tyvar)
-  
-  = getTcTyVar tyvar   `thenNF_Tc` \ maybe_ty ->
-    case maybe_ty of
-       Just ty -> subFunTy ty
-       Nothing | isHoleTyVar tyvar
-               -> newHoleTyVarTy       `thenNF_Tc` \ arg ->
-                  newHoleTyVarTy       `thenNF_Tc` \ res ->
-                  putTcTyVar tyvar (mkFunTy arg res)   `thenNF_Tc_` 
-                  returnTc (arg,res)
-               | otherwise 
-               -> unify_fun_ty_help ty
-
-subFunTy ty
-  = case tcSplitFunTy_maybe ty of
-       Just arg_and_res -> returnTc arg_and_res
-       Nothing          -> unify_fun_ty_help ty
-
-                
-unifyFunTy :: TcPhiType                        -- Fail if ty isn't a function type
-          -> TcM (TcType, TcType)      -- otherwise return arg and result types
-
-unifyFunTy ty@(TyVarTy tyvar)
-  = getTcTyVar tyvar   `thenNF_Tc` \ maybe_ty ->
-    case maybe_ty of
-       Just ty' -> unifyFunTy ty'
-       Nothing  -> unify_fun_ty_help ty
-
-unifyFunTy ty
-  = case tcSplitFunTy_maybe ty of
-       Just arg_and_res -> returnTc arg_and_res
-       Nothing          -> unify_fun_ty_help ty
-
-unify_fun_ty_help ty   -- Special cases failed, so revert to ordinary unification
-  = newTyVarTy openTypeKind    `thenNF_Tc` \ arg ->
-    newTyVarTy openTypeKind    `thenNF_Tc` \ res ->
-    unifyTauTy ty (mkFunTy arg res)    `thenTc_`
-    returnTc (arg,res)
-\end{code}
-
-\begin{code}
-unifyListTy :: TcType              -- expected list type
-           -> TcM TcType      -- list element type
-
-unifyListTy ty@(TyVarTy tyvar)
-  = getTcTyVar tyvar   `thenNF_Tc` \ maybe_ty ->
-    case maybe_ty of
-       Just ty' -> unifyListTy ty'
-       other    -> unify_list_ty_help ty
-
-unifyListTy ty
-  = case tcSplitTyConApp_maybe ty of
-       Just (tycon, [arg_ty]) | tycon == listTyCon -> returnTc arg_ty
-       other                                       -> unify_list_ty_help ty
-
-unify_list_ty_help ty  -- Revert to ordinary unification
-  = newTyVarTy liftedTypeKind          `thenNF_Tc` \ elt_ty ->
-    unifyTauTy ty (mkListTy elt_ty)    `thenTc_`
-    returnTc elt_ty
-
--- variant for parallel arrays
---
-unifyPArrTy :: TcType              -- expected list type
-           -> TcM TcType          -- list element type
-
-unifyPArrTy ty@(TyVarTy tyvar)
-  = getTcTyVar tyvar   `thenNF_Tc` \ maybe_ty ->
-    case maybe_ty of
-      Just ty' -> unifyPArrTy ty'
-      _        -> unify_parr_ty_help ty
-unifyPArrTy ty
-  = case tcSplitTyConApp_maybe ty of
-      Just (tycon, [arg_ty]) | tycon == parrTyCon -> returnTc arg_ty
-      _                                          -> unify_parr_ty_help ty
-
-unify_parr_ty_help ty  -- Revert to ordinary unification
-  = newTyVarTy liftedTypeKind          `thenNF_Tc` \ elt_ty ->
-    unifyTauTy ty (mkPArrTy elt_ty)    `thenTc_`
-    returnTc elt_ty
-\end{code}
-
-\begin{code}
-unifyTupleTy :: Boxity -> Arity -> TcType -> TcM [TcType]
-unifyTupleTy boxity arity ty@(TyVarTy tyvar)
-  = getTcTyVar tyvar   `thenNF_Tc` \ maybe_ty ->
-    case maybe_ty of
-       Just ty' -> unifyTupleTy boxity arity ty'
-       other    -> unify_tuple_ty_help boxity arity ty
-
-unifyTupleTy boxity arity ty
-  = case tcSplitTyConApp_maybe ty of
-       Just (tycon, arg_tys)
-               |  isTupleTyCon tycon 
-               && tyConArity tycon == arity
-               && tupleTyConBoxity tycon == boxity
-               -> returnTc arg_tys
-       other -> unify_tuple_ty_help boxity arity ty
-
-unify_tuple_ty_help boxity arity ty
-  = newTyVarTys arity kind                             `thenNF_Tc` \ arg_tys ->
-    unifyTauTy ty (mkTupleTy boxity arity arg_tys)     `thenTc_`
-    returnTc arg_tys
-  where
-    kind | isBoxed boxity = liftedTypeKind
-        | otherwise      = openTypeKind
-\end{code}
-
 
 %************************************************************************
 %*                                                                     *
-\subsection{Kind unification}
+               Kind unification
 %*                                                                     *
 %************************************************************************
 
+Unifying kinds is much, much simpler than unifying types.
+
 \begin{code}
 unifyKind :: TcKind                -- Expected
          -> TcKind                 -- Actual
          -> TcM ()
-unifyKind k1 k2 
-  = tcAddErrCtxtM (unifyCtxt "kind" k1 k2) $
-    uTys k1 k1 k2 k2
+unifyKind LiftedTypeKind   LiftedTypeKind   = returnM ()
+unifyKind UnliftedTypeKind UnliftedTypeKind = returnM ()
+
+unifyKind OpenTypeKind k2 | isOpenTypeKind k2 = returnM ()
+unifyKind ArgTypeKind  k2 | isArgTypeKind k2    = returnM ()
+  -- Respect sub-kinding
+
+unifyKind (FunKind a1 r1) (FunKind a2 r2)
+ = do { unifyKind a2 a1; unifyKind r1 r2 }
+               -- Notice the flip in the argument,
+               -- so that the sub-kinding works right
+
+unifyKind (KindVar kv1) k2 = uKVar False kv1 k2
+unifyKind k1 (KindVar kv2) = uKVar True kv2 k1
+unifyKind k1 k2 = unifyKindMisMatch k1 k2
 
 unifyKinds :: [TcKind] -> [TcKind] -> TcM ()
-unifyKinds []       []       = returnTc ()
-unifyKinds (k1:ks1) (k2:ks2) = unifyKind k1 k2         `thenTc_`
+unifyKinds []       []       = returnM ()
+unifyKinds (k1:ks1) (k2:ks2) = unifyKind k1 k2         `thenM_`
                               unifyKinds ks1 ks2
-unifyKinds _ _ = panic "unifyKinds: length mis-match"
+unifyKinds _ _                      = panic "unifyKinds: length mis-match"
+
+----------------
+uKVar :: Bool -> KindVar -> TcKind -> TcM ()
+uKVar swapped kv1 k2
+  = do         { mb_k1 <- readKindVar kv1
+       ; case mb_k1 of
+           Nothing -> uUnboundKVar swapped kv1 k2
+           Just k1 | swapped   -> unifyKind k2 k1
+                   | otherwise -> unifyKind k1 k2 }
+
+----------------
+uUnboundKVar :: Bool -> KindVar -> TcKind -> TcM ()
+uUnboundKVar swapped kv1 k2@(KindVar kv2)
+  | kv1 == kv2 = returnM ()
+  | otherwise  -- Distinct kind variables
+  = do { mb_k2 <- readKindVar kv2
+       ; case mb_k2 of
+           Just k2 -> uUnboundKVar swapped kv1 k2
+           Nothing -> writeKindVar kv1 k2 }
+
+uUnboundKVar swapped kv1 non_var_k2
+  = do { k2' <- zonkTcKind non_var_k2
+       ; kindOccurCheck kv1 k2'
+       ; k2'' <- kindSimpleKind swapped k2'
+               -- KindVars must be bound only to simple kinds
+               -- Polarities: (kindSimpleKind True ?) succeeds 
+               -- returning *, corresponding to unifying
+               --      expected: ?
+               --      actual:   kind-ver
+       ; writeKindVar kv1 k2'' }
+
+----------------
+kindOccurCheck kv1 k2  -- k2 is zonked
+  = checkTc (not_in k2) (kindOccurCheckErr kv1 k2)
+  where
+    not_in (KindVar kv2)   = kv1 /= kv2
+    not_in (FunKind a2 r2) = not_in a2 && not_in r2
+    not_in other          = True
+
+kindSimpleKind :: Bool -> Kind -> TcM SimpleKind
+-- (kindSimpleKind True k) returns a simple kind sk such that sk <: k
+-- If the flag is False, it requires k <: sk
+-- E.g.        kindSimpleKind False ?? = *
+-- What about (kv -> *) :=: ?? -> *
+kindSimpleKind orig_swapped orig_kind
+  = go orig_swapped orig_kind
+  where
+    go sw (FunKind k1 k2) = do { k1' <- go (not sw) k1
+                              ; k2' <- go sw k2
+                              ; return (FunKind k1' k2') }
+    go True OpenTypeKind = return liftedTypeKind
+    go True ArgTypeKind  = return liftedTypeKind
+    go sw LiftedTypeKind  = return liftedTypeKind
+    go sw k@(KindVar _)          = return k    -- KindVars are always simple
+    go swapped kind = failWithTc (ptext SLIT("Unexpected kind unification failure:")
+                                 <+> ppr orig_swapped <+> ppr orig_kind)
+       -- I think this can't actually happen
+
+-- T v = MkT v          v must be a type 
+-- T v w = MkT (v -> w)         v must not be an umboxed tuple
+
+----------------
+kindOccurCheckErr tyvar ty
+  = hang (ptext SLIT("Occurs check: cannot construct the infinite kind:"))
+       2 (sep [ppr tyvar, char '=', ppr ty])
+
+unifyKindMisMatch ty1 ty2
+  = zonkTcKind ty1     `thenM` \ ty1' ->
+    zonkTcKind ty2     `thenM` \ ty2' ->
+    let
+       msg = hang (ptext SLIT("Couldn't match kind"))
+                  2 (sep [quotes (ppr ty1'), 
+                          ptext SLIT("against"), 
+                          quotes (ppr ty2')])
+    in
+    failWithTc msg
 \end{code}
 
 \begin{code}
-unifyOpenTypeKind :: TcKind -> TcM ()  
--- Ensures that the argument kind is of the form (Type bx)
--- for some boxity bx
-
-unifyOpenTypeKind ty@(TyVarTy tyvar)
-  = getTcTyVar tyvar   `thenNF_Tc` \ maybe_ty ->
-    case maybe_ty of
-       Just ty' -> unifyOpenTypeKind ty'
-       other    -> unify_open_kind_help ty
-
-unifyOpenTypeKind ty
-  | isTypeKind ty = returnTc ()
-  | otherwise     = unify_open_kind_help ty
-
-unify_open_kind_help ty        -- Revert to ordinary unification
-  = newBoxityVar       `thenNF_Tc` \ boxity ->
-    unifyKind ty (mkTyConApp typeCon [boxity])
+unifyFunKind :: TcKind -> TcM (Maybe (TcKind, TcKind))
+-- Like unifyFunTy, but does not fail; instead just returns Nothing
+
+unifyFunKind (KindVar kvar)
+  = readKindVar kvar   `thenM` \ maybe_kind ->
+    case maybe_kind of
+       Just fun_kind -> unifyFunKind fun_kind
+       Nothing       -> do { arg_kind <- newKindVar
+                           ; res_kind <- newKindVar
+                           ; writeKindVar kvar (mkArrowKind arg_kind res_kind)
+                           ; returnM (Just (arg_kind,res_kind)) }
+    
+unifyFunKind (FunKind arg_kind res_kind) = returnM (Just (arg_kind,res_kind))
+unifyFunKind other                      = returnM Nothing
 \end{code}
 
-
 %************************************************************************
 %*                                                                     *
 \subsection[Unify-context]{Errors and contexts}
@@ -876,12 +1044,12 @@ Errors
 
 \begin{code}
 unifyCtxt s ty1 ty2 tidy_env   -- ty1 expected, ty2 inferred
-  = zonkTcType ty1     `thenNF_Tc` \ ty1' ->
-    zonkTcType ty2     `thenNF_Tc` \ ty2' ->
-    returnNF_Tc (err ty1' ty2')
+  = zonkTcType ty1     `thenM` \ ty1' ->
+    zonkTcType ty2     `thenM` \ ty2' ->
+    returnM (err ty1' ty2')
   where
     err ty1 ty2 = (env1, 
-                  nest 4 
+                  nest 2 
                        (vcat [
                           text "Expected" <+> text s <> colon <+> ppr tidy_ty1,
                           text "Inferred" <+> text s <> colon <+> ppr tidy_ty2
@@ -890,42 +1058,42 @@ unifyCtxt s ty1 ty2 tidy_env     -- ty1 expected, ty2 inferred
                    (env1, [tidy_ty1,tidy_ty2]) = tidyOpenTypes tidy_env [ty1,ty2]
 
 unifyKindCtxt swapped tv1 ty2 tidy_env -- not swapped => tv1 expected, ty2 inferred
-       -- tv1 is zonked already
-  = zonkTcType ty2     `thenNF_Tc` \ ty2' ->
-    returnNF_Tc (err ty2')
+       -- tv1 and ty2 are zonked already
+  = returnM msg
   where
-    err ty2 = (env2, ptext SLIT("When matching types") <+> 
-                    sep [quotes pp_expected, ptext SLIT("and"), quotes pp_actual])
-           where
-             (pp_expected, pp_actual) | swapped   = (pp2, pp1)
-                                      | otherwise = (pp1, pp2)
-             (env1, tv1') = tidyOpenTyVar tidy_env tv1
-             (env2, ty2') = tidyOpenType  env1 ty2
-             pp1 = ppr tv1'
-             pp2 = ppr ty2'
+    msg = (env2, ptext SLIT("When matching types") <+> 
+                sep [quotes pp_expected <+> ptext SLIT("and"), quotes pp_actual])
+
+    (pp_expected, pp_actual) | swapped   = (pp2, pp1)
+                            | otherwise = (pp1, pp2)
+    (env1, tv1') = tidyOpenTyVar tidy_env tv1
+    (env2, ty2') = tidyOpenType  env1 ty2
+    pp1 = ppr tv1' <+> dcolon <+> ppr (tyVarKind tv1)
+    pp2 = ppr ty2' <+> dcolon <+> ppr (typeKind ty2)
 
 unifyMisMatch ty1 ty2
-  = zonkTcType ty1     `thenNF_Tc` \ ty1' ->
-    zonkTcType ty2     `thenNF_Tc` \ ty2' ->
+  = zonkTcType ty1     `thenM` \ ty1' ->
+    zonkTcType ty2     `thenM` \ ty2' ->
     let
        (env, [tidy_ty1, tidy_ty2]) = tidyOpenTypes emptyTidyEnv [ty1',ty2']
        msg = hang (ptext SLIT("Couldn't match"))
-                  4 (sep [quotes (ppr tidy_ty1), 
+                  2 (sep [quotes (ppr tidy_ty1), 
                           ptext SLIT("against"), 
                           quotes (ppr tidy_ty2)])
     in
     failWithTcM (env, msg)
 
+
 unifyWithSigErr tyvar ty
   = (env2, hang (ptext SLIT("Cannot unify the type-signature variable") <+> quotes (ppr tidy_tyvar))
-             4 (ptext SLIT("with the type") <+> quotes (ppr tidy_ty)))
+             2 (ptext SLIT("with the type") <+> quotes (ppr tidy_ty)))
   where
     (env1, tidy_tyvar) = tidyOpenTyVar emptyTidyEnv tyvar
     (env2, tidy_ty)    = tidyOpenType  env1         ty
 
 unifyCheck problem tyvar ty
   = (env2, hang msg
-             4 (sep [ppr tidy_tyvar, char '=', ppr tidy_ty]))
+             2 (sep [ppr tidy_tyvar, char '=', ppr tidy_ty]))
   where
     (env1, tidy_tyvar) = tidyOpenTyVar emptyTidyEnv tyvar
     (env2, tidy_ty)    = tidyOpenType  env1         ty
@@ -936,6 +1104,64 @@ unifyCheck problem tyvar ty
 \end{code}
 
 
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+       Checking kinds
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
+
+---------------------------
+-- We would like to get a decent error message from
+--   (a) Under-applied type constructors
+--             f :: (Maybe, Maybe)
+--   (b) Over-applied type constructors
+--             f :: Int x -> Int x
+--
+
+\begin{code}
+checkExpectedKind :: Outputable a => a -> TcKind -> TcKind -> TcM ()
+-- A fancy wrapper for 'unifyKind', which tries 
+-- to give decent error messages.
+checkExpectedKind ty act_kind exp_kind
+  | act_kind `isSubKind` exp_kind -- Short cut for a very common case
+  = returnM ()
+  | otherwise
+  = tryTc (unifyKind exp_kind act_kind)        `thenM` \ (errs, mb_r) ->
+    case mb_r of {
+       Just _  -> returnM () ; -- Unification succeeded
+       Nothing ->
+
+       -- So there's definitely an error
+       -- Now to find out what sort
+    zonkTcKind exp_kind                `thenM` \ exp_kind ->
+    zonkTcKind act_kind                `thenM` \ act_kind ->
+
+    let (exp_as, _) = splitKindFunTys exp_kind
+        (act_as, _) = splitKindFunTys act_kind
+       n_exp_as = length exp_as
+       n_act_as = length act_as
+
+       err | n_exp_as < n_act_as       -- E.g. [Maybe]
+           = quotes (ppr ty) <+> ptext SLIT("is not applied to enough type arguments")
+
+               -- Now n_exp_as >= n_act_as. In the next two cases, 
+               -- n_exp_as == 0, and hence so is n_act_as
+           | isLiftedTypeKind exp_kind && isUnliftedTypeKind act_kind
+           = ptext SLIT("Expecting a lifted type, but") <+> quotes (ppr ty)
+               <+> ptext SLIT("is unlifted")
+
+           | isUnliftedTypeKind exp_kind && isLiftedTypeKind act_kind
+           = ptext SLIT("Expecting an unlifted type, but") <+> quotes (ppr ty)
+               <+> ptext SLIT("is lifted")
+
+           | otherwise                 -- E.g. Monad [Int]
+           = sep [ ptext SLIT("Expecting kind") <+> quotes (pprKind exp_kind) <> comma,
+                   ptext SLIT("but") <+> quotes (ppr ty) <+> 
+                   ptext SLIT("has kind") <+> quotes (pprKind act_kind)]
+   in
+   failWithTc (ptext SLIT("Kind error:") <+> err) 
+   }
+\end{code}
 
 %************************************************************************
 %*                                                                     *
@@ -1005,7 +1231,7 @@ checkSigTyVars sig_tvs = check_sig_tyvars emptyVarSet sig_tvs
 
 checkSigTyVarsWrt :: TcTyVarSet -> [TcTyVar] -> TcM [TcTyVar]
 checkSigTyVarsWrt extra_tvs sig_tvs
-  = zonkTcTyVarsAndFV (varSetElems extra_tvs)  `thenNF_Tc` \ extra_tvs' ->
+  = zonkTcTyVarsAndFV (varSetElems extra_tvs)  `thenM` \ extra_tvs' ->
     check_sig_tyvars extra_tvs' sig_tvs
 
 check_sig_tyvars
@@ -1017,26 +1243,30 @@ check_sig_tyvars
        -> TcM [TcTyVar]        -- Zonked signature type variables
 
 check_sig_tyvars extra_tvs []
-  = returnTc []
+  = returnM []
 check_sig_tyvars extra_tvs sig_tvs 
-  = zonkTcTyVars sig_tvs       `thenNF_Tc` \ sig_tys ->
-    tcGetGlobalTyVars          `thenNF_Tc` \ gbl_tvs ->
+  = zonkTcTyVars sig_tvs       `thenM` \ sig_tys ->
+    tcGetGlobalTyVars          `thenM` \ gbl_tvs ->
     let
        env_tvs = gbl_tvs `unionVarSet` extra_tvs
     in
-    checkTcM (allDistinctTyVars sig_tys env_tvs)
-            (complain sig_tys env_tvs)         `thenTc_`
+    traceTc (text "check_sig_tyvars" <+> (vcat [text "sig_tys" <+> ppr sig_tys,
+                                     text "gbl_tvs" <+> ppr gbl_tvs,
+                                     text "extra_tvs" <+> ppr extra_tvs]))     `thenM_`
 
-    returnTc (map (tcGetTyVar "checkSigTyVars") sig_tys)
+    checkM (allDistinctTyVars sig_tys env_tvs)
+          (complain sig_tys env_tvs)           `thenM_`
+
+    returnM (map (tcGetTyVar "checkSigTyVars") sig_tys)
 
   where
     complain sig_tys globals
       = -- "check" checks each sig tyvar in turn
-        foldlNF_Tc check
-                  (env2, emptyVarEnv, [])
-                  (tidy_tvs `zip` tidy_tys)    `thenNF_Tc` \ (env3, _, msgs) ->
+        foldlM check
+              (env2, emptyVarEnv, [])
+              (tidy_tvs `zip` tidy_tys)        `thenM` \ (env3, _, msgs) ->
 
-        failWithTcM (env3, main_msg $$ nest 4 (vcat msgs))
+        failWithTcM (env3, main_msg $$ nest 2 (vcat msgs))
       where
        (env1, tidy_tvs) = tidyOpenTyVars emptyTidyEnv sig_tvs
        (env2, tidy_tys) = tidyOpenTypes  env1         sig_tys
@@ -1050,13 +1280,13 @@ check_sig_tyvars extra_tvs sig_tvs
                -- acc maps a zonked type variable back to a signature type variable
          = case tcGetTyVar_maybe ty of {
              Nothing ->                        -- Error (a)!
-                       returnNF_Tc (tidy_env, acc, unify_msg sig_tyvar (quotes (ppr ty)) : msgs) ;
+                       returnM (tidy_env, acc, unify_msg sig_tyvar (quotes (ppr ty)) : msgs) ;
 
              Just tv ->
 
            case lookupVarEnv acc tv of {
                Just sig_tyvar' ->      -- Error (b)!
-                       returnNF_Tc (tidy_env, acc, unify_msg sig_tyvar thing : msgs)
+                       returnM (tidy_env, acc, unify_msg sig_tyvar thing : msgs)
                    where
                        thing = ptext SLIT("another quantified type variable") <+> quotes (ppr sig_tyvar')
 
@@ -1067,74 +1297,20 @@ check_sig_tyvars extra_tvs sig_tvs
                        -- Game plan: 
                        --       get the local TcIds and TyVars from the environment,
                        --       and pass them to find_globals (they might have tv free)
-           then   tcGetEnv                                     `thenNF_Tc` \ ve ->
-                  find_globals tv tidy_env  (tcLEnvElts ve)    `thenNF_Tc` \ (tidy_env1, globs) ->
-                  returnNF_Tc (tidy_env1, acc, escape_msg sig_tyvar tv globs : msgs)
+           then   findGlobals (unitVarSet tv) tidy_env         `thenM` \ (tidy_env1, globs) ->
+                  returnM (tidy_env1, acc, escape_msg sig_tyvar tv globs : msgs)
 
            else        -- All OK
-           returnNF_Tc (tidy_env, extendVarEnv acc tv sig_tyvar, msgs)
+           returnM (tidy_env, extendVarEnv acc tv sig_tyvar, msgs)
            }}
 \end{code}
 
 
 \begin{code}
 -----------------------
--- find_globals looks at the value environment and finds values
--- whose types mention the offending type variable.  It has to be 
--- careful to zonk the Id's type first, so it has to be in the monad.
--- We must be careful to pass it a zonked type variable, too.
-
-find_globals :: Var 
-             -> TidyEnv 
-             -> [TcTyThing] 
-             -> NF_TcM (TidyEnv, [SDoc])
-
-find_globals tv tidy_env things
-  = go tidy_env [] things
-  where
-    go tidy_env acc [] = returnNF_Tc (tidy_env, acc)
-    go tidy_env acc (thing : things)
-      = find_thing ignore_it tidy_env thing    `thenNF_Tc` \ (tidy_env1, maybe_doc) ->
-       case maybe_doc of
-         Just d  -> go tidy_env1 (d:acc) things
-         Nothing -> go tidy_env1 acc     things
-
-    ignore_it ty = not (tv `elemVarSet` tyVarsOfType ty)
-
------------------------
-find_thing ignore_it tidy_env (ATcId id)
-  = zonkTcType  (idType id)    `thenNF_Tc` \ id_ty ->
-    if ignore_it id_ty then
-       returnNF_Tc (tidy_env, Nothing)
-    else let
-       (tidy_env', tidy_ty) = tidyOpenType tidy_env id_ty
-       msg = sep [ppr id <+> dcolon <+> ppr tidy_ty, 
-                  nest 2 (parens (ptext SLIT("bound at") <+>
-                                  ppr (getSrcLoc id)))]
-    in
-    returnNF_Tc (tidy_env', Just msg)
-
-find_thing ignore_it tidy_env (ATyVar tv)
-  = zonkTcTyVar tv             `thenNF_Tc` \ tv_ty ->
-    if ignore_it tv_ty then
-       returnNF_Tc (tidy_env, Nothing)
-    else let
-       (tidy_env1, tv1)     = tidyOpenTyVar tidy_env  tv
-       (tidy_env2, tidy_ty) = tidyOpenType  tidy_env1 tv_ty
-       msg = sep [ppr tv1 <+> eq_stuff, nest 2 bound_at]
-
-       eq_stuff | Just tv' <- Type.getTyVar_maybe tv_ty, tv == tv' = empty
-                | otherwise                                        = equals <+> ppr tv_ty
-               -- It's ok to use Type.getTyVar_maybe because ty is zonked by now
-       
-       bound_at = tyVarBindingInfo tv
-    in
-    returnNF_Tc (tidy_env2, Just msg)
-
------------------------
 escape_msg sig_tv tv globs
   = mk_msg sig_tv <+> ptext SLIT("escapes") $$
-    if not (null globs) then
+    if notNull globs then
        vcat [pp_it <+> ptext SLIT("is mentioned in the environment:"), 
              nest 2 (vcat globs)]
      else
@@ -1153,18 +1329,19 @@ mk_msg tv          = ptext SLIT("Quantified type variable") <+> quotes (ppr tv)
 These two context are used with checkSigTyVars
     
 \begin{code}
-sigCtxt :: [TcTyVar] -> TcThetaType -> TcTauType
-       -> TidyEnv -> NF_TcM (TidyEnv, Message)
-sigCtxt sig_tvs sig_theta sig_tau tidy_env
-  = zonkTcType sig_tau         `thenNF_Tc` \ actual_tau ->
+sigCtxt :: Id -> [TcTyVar] -> TcThetaType -> TcTauType
+       -> TidyEnv -> TcM (TidyEnv, Message)
+sigCtxt id sig_tvs sig_theta sig_tau tidy_env
+  = zonkTcType sig_tau         `thenM` \ actual_tau ->
     let
        (env1, tidy_sig_tvs)    = tidyOpenTyVars tidy_env sig_tvs
-       (env2, tidy_sig_rho)    = tidyOpenType env1 (mkRhoTy sig_theta sig_tau)
+       (env2, tidy_sig_rho)    = tidyOpenType env1 (mkPhiTy sig_theta sig_tau)
        (env3, tidy_actual_tau) = tidyOpenType env2 actual_tau
        sub_msg = vcat [ptext SLIT("Signature type:    ") <+> pprType (mkForAllTys tidy_sig_tvs tidy_sig_rho),
                        ptext SLIT("Type to generalise:") <+> pprType tidy_actual_tau
                   ]
-       msg = ptext SLIT("When trying to generalise an inferred type") $$ nest 4 sub_msg
+       msg = vcat [ptext SLIT("When trying to generalise the type inferred for") <+> quotes (ppr id),
+                   nest 2 sub_msg]
     in
-    returnNF_Tc (env3, msg)
+    returnM (env3, msg)
 \end{code}