Type families: completed the new equality solver
authorManuel M T Chakravarty <chak@cse.unsw.edu.au>
Sat, 13 Sep 2008 13:36:31 +0000 (13:36 +0000)
committerManuel M T Chakravarty <chak@cse.unsw.edu.au>
Sat, 13 Sep 2008 13:36:31 +0000 (13:36 +0000)
- Implements normalisation of class constraints containing synonym family
  applications or skolems refined by local equalities.
- Clean up of TcSimplify.reduceContext by using the new equality solver.
- Removed all the now unused code of the old algorithm.
- This completes the implementation of the new algorithm, but it is largely
  untested => many regressions.

compiler/typecheck/Inst.lhs
compiler/typecheck/TcSimplify.lhs
compiler/typecheck/TcTyFuns.lhs

index d839aba..aecaf7f 100644 (file)
@@ -513,7 +513,7 @@ Zonking makes sure that the instance types are fully zonked.
 
 \begin{code}
 zonkInst :: Inst -> TcM Inst
 
 \begin{code}
 zonkInst :: Inst -> TcM Inst
-zonkInst dict@(Dict { tci_pred = pred}) = do
+zonkInst dict@(Dict {tci_pred = pred}) = do
     new_pred <- zonkTcPredType pred
     return (dict {tci_pred = new_pred})
 
     new_pred <- zonkTcPredType pred
     return (dict {tci_pred = new_pred})
 
@@ -544,7 +544,7 @@ zonkInst eqinst@(EqInst {tci_left = ty1, tci_right = ty2})
                  (\co    -> liftM mkGivenCo $ zonkTcType co)
        ; ty1' <- zonkTcType ty1
        ; ty2' <- zonkTcType ty2
                  (\co    -> liftM mkGivenCo $ zonkTcType co)
        ; ty1' <- zonkTcType ty1
        ; ty2' <- zonkTcType ty2
-       ; return (eqinst {tci_co = co', tci_left= ty1', tci_right = ty2' })
+       ; return (eqinst {tci_co = co', tci_left = ty1', tci_right = ty2' })
        }
 
 zonkInsts :: [Inst] -> TcRn [Inst]
        }
 
 zonkInsts :: [Inst] -> TcRn [Inst]
index f7d0021..b074437 100644 (file)
@@ -1090,18 +1090,16 @@ checkLoop :: RedEnv
 -- Postcondition: returned Insts are zonked
 
 checkLoop env wanteds
 -- Postcondition: returned Insts are zonked
 
 checkLoop env wanteds
-  = go env wanteds (return ())
-  where go env wanteds elim_skolems
+  = go env wanteds
+  where go env wanteds
          = do  {  -- We do need to zonk the givens; cf Note [Zonking RedEnv]
                 ; env'     <- zonkRedEnv env
                ; wanteds' <- zonkInsts  wanteds
        
          = do  {  -- We do need to zonk the givens; cf Note [Zonking RedEnv]
                 ; env'     <- zonkRedEnv env
                ; wanteds' <- zonkInsts  wanteds
        
-               ; (improved, binds, irreds, elim_more_skolems)
-                    <- reduceContext env' wanteds'
-                ; let elim_skolems' = elim_skolems >> elim_more_skolems
+               ; (improved, binds, irreds) <- reduceContext env' wanteds'
 
                ; if not improved then
 
                ; if not improved then
-                   elim_skolems' >> return (irreds, binds)
+                   return (irreds, binds)
                  else do
        
                -- If improvement did some unification, we go round again.
                  else do
        
                -- If improvement did some unification, we go round again.
@@ -1110,7 +1108,7 @@ checkLoop env wanteds
                -- variable which might have been unified, so we'd get an 
                 -- infinite loop if we started again with wanteds!  
                 -- See Note [LOOP]
                -- variable which might have been unified, so we'd get an 
                 -- infinite loop if we started again with wanteds!  
                 -- See Note [LOOP]
-               { (irreds1, binds1) <- go env' irreds elim_skolems'
+               { (irreds1, binds1) <- go env' irreds
                ; return (irreds1, binds `unionBags` binds1) } }
 \end{code}
 
                ; return (irreds1, binds `unionBags` binds1) } }
 \end{code}
 
@@ -1359,9 +1357,7 @@ tcSimplifyRestricted doc top_lvl bndrs tau_tvs wanteds
        -- HOWEVER, some unification may take place, if we instantiate
        --          a method Inst with an equality constraint
        ; let env = mkNoImproveRedEnv doc (\_ -> ReduceMe AddSCs)
        -- HOWEVER, some unification may take place, if we instantiate
        --          a method Inst with an equality constraint
        ; let env = mkNoImproveRedEnv doc (\_ -> ReduceMe AddSCs)
-       ; (_imp, _binds, constrained_dicts, elim_skolems) 
-            <- reduceContext env wanteds'
-        ; elim_skolems
+       ; (_imp, _binds, constrained_dicts) <- reduceContext env wanteds'
 
        -- Next, figure out the tyvars we will quantify over
        ; tau_tvs' <- zonkTcTyVarsAndFV (varSetElems tau_tvs)
 
        -- Next, figure out the tyvars we will quantify over
        ; tau_tvs' <- zonkTcTyVarsAndFV (varSetElems tau_tvs)
@@ -1410,8 +1406,7 @@ tcSimplifyRestricted doc top_lvl bndrs tau_tvs wanteds
                           (is_nested_group || isDict inst) = Stop
                          | otherwise            = ReduceMe AddSCs
              env = mkNoImproveRedEnv doc try_me
                           (is_nested_group || isDict inst) = Stop
                          | otherwise            = ReduceMe AddSCs
              env = mkNoImproveRedEnv doc try_me
-       ; (_imp, binds, irreds, elim_skolems) <- reduceContext env wanteds'
-        ; elim_skolems
+       ; (_imp, binds, irreds) <- reduceContext env wanteds'
 
        -- See "Notes on implicit parameters, Question 4: top level"
        ; ASSERT( all (isFreeWrtTyVars qtvs) irreds )   -- None should be captured
 
        -- See "Notes on implicit parameters, Question 4: top level"
        ; ASSERT( all (isFreeWrtTyVars qtvs) irreds )   -- None should be captured
@@ -1588,8 +1583,7 @@ tcSimplifyIPs given_ips wanteds
                -- Unusually for checking, we *must* zonk the given_ips
 
        ; let env = mkRedEnv doc try_me given_ips'
                -- Unusually for checking, we *must* zonk the given_ips
 
        ; let env = mkRedEnv doc try_me given_ips'
-       ; (improved, binds, irreds, elim_skolems) <- reduceContext env wanteds'
-        ; elim_skolems
+       ; (improved, binds, irreds) <- reduceContext env wanteds'
 
        ; if not improved then 
                ASSERT( all is_free irreds )
 
        ; if not improved then 
                ASSERT( all is_free irreds )
@@ -1762,53 +1756,47 @@ reduceContext :: RedEnv
              -> [Inst]                 -- Wanted
              -> TcM (ImprovementDone,
                      TcDictBinds,      -- Dictionary bindings
              -> [Inst]                 -- Wanted
              -> TcM (ImprovementDone,
                      TcDictBinds,      -- Dictionary bindings
-                     [Inst],           -- Irreducible
-                      TcM ())           -- Undo skolems from SkolemOccurs
+                     [Inst])           -- Irreducible
 
 
-reduceContext env wanteds
+reduceContext env wanteds0
   = do { traceTc (text "reduceContext" <+> (vcat [
             text "----------------------",
             red_doc env,
             text "given" <+> ppr (red_givens env),
   = do { traceTc (text "reduceContext" <+> (vcat [
             text "----------------------",
             red_doc env,
             text "given" <+> ppr (red_givens env),
-            text "wanted" <+> ppr wanteds,
+            text "wanted" <+> ppr wanteds0,
             text "----------------------"
             ]))
 
             text "----------------------"
             ]))
 
-
-       ; let givens                       = red_givens env
-             (given_eqs0, given_dicts0)   = partition isEqInst givens
-             (wanted_eqs0, wanted_non_eqs) = partition isEqInst wanteds
-             (wanted_implics0, wanted_dicts) = partition isImplicInst wanted_non_eqs
-
           -- We want to add as wanted equalities those that (transitively) 
           -- occur in superclass contexts of wanted class constraints.
           -- See Note [Ancestor Equalities]
           -- We want to add as wanted equalities those that (transitively) 
           -- occur in superclass contexts of wanted class constraints.
           -- See Note [Ancestor Equalities]
-       ; ancestor_eqs <- ancestorEqualities wanted_dicts
-        ; let wanted_eqs = wanted_eqs0 ++ ancestor_eqs
+       ; ancestor_eqs <- ancestorEqualities wanteds0
        ; traceTc $ text "reduceContext: ancestor eqs" <+> ppr ancestor_eqs
 
        ; traceTc $ text "reduceContext: ancestor eqs" <+> ppr ancestor_eqs
 
-         -- 1. Normalise the *given* *equality* constraints
-       ; (given_eqs, eliminate_skolems) <- normaliseGivenEqs given_eqs0
-
-         -- 2. Normalise the *given* *dictionary* constraints
-         --    wrt. the toplevel and given equations
-       ; (given_dicts, given_binds) <- normaliseGivenDicts given_eqs
-                                                            given_dicts0
-
-          -- 5. Build the Avail mapping from "given_dicts"
+          -- Normalise and solve all equality constraints as far as possible
+          -- and normalise all dictionary constraints wrt to the reduced
+          -- equalities.  The returned wanted constraints include the
+          -- irreducible wanted equalities.
+        ; let wanteds = wanteds0 ++ ancestor_eqs
+              givens  = red_givens env
+        ; (givens', 
+           wanteds', 
+           normalise_binds,
+           eq_improved)     <- tcReduceEqs givens wanteds
+
+          -- Build the Avail mapping from "given_dicts"
        ; (init_state, _) <- getLIE $ do 
        ; (init_state, _) <- getLIE $ do 
-               { init_state <- foldlM addGiven emptyAvails given_dicts
+               { init_state <- foldlM addGiven emptyAvails givens'
                ; return init_state
                 }
 
                ; return init_state
                 }
 
-       -- !!! ToDo: what to do with the "extra_givens"?  For the
-       -- moment I'm simply discarding them, which is probably wrong
-
-          -- 6. Solve the *wanted* *dictionary* constraints (not implications)
-         --    This may expose some further equational constraints...
+          -- Solve the *wanted* *dictionary* constraints (not implications)
+         -- This may expose some further equational constraints...
+       ; let (wanted_implics, wanted_dicts) = partition isImplicInst wanteds'
        ; (avails, extra_eqs) <- getLIE (reduceList env wanted_dicts init_state)
        ; (avails, extra_eqs) <- getLIE (reduceList env wanted_dicts init_state)
-       ; (dict_binds, bound_dicts, dict_irreds) 
-            <- extractResults avails wanted_dicts
+       ; (dict_binds, 
+           bound_dicts, 
+           dict_irreds)       <- extractResults avails wanted_dicts
        ; traceTc $ text "reduceContext extractresults" <+> vcat
                      [ppr avails, ppr wanted_dicts, ppr dict_binds]
 
        ; traceTc $ text "reduceContext extractresults" <+> vcat
                      [ppr avails, ppr wanted_dicts, ppr dict_binds]
 
@@ -1816,21 +1804,29 @@ reduceContext env wanteds
          -- as "given"   all the dicts that were originally given, 
          --              *or* for which we now have bindings, 
          --              *or* which are now irreds
          -- as "given"   all the dicts that were originally given, 
          --              *or* for which we now have bindings, 
          --              *or* which are now irreds
-       ; let implic_env = env { red_givens = givens ++ bound_dicts 
-                                              ++ dict_irreds }
+       ; let implic_env = env { red_givens = givens ++ bound_dicts ++
+                                              dict_irreds }
        ; (implic_binds_s, implic_irreds_s) 
        ; (implic_binds_s, implic_irreds_s) 
-            <- mapAndUnzipM (reduceImplication implic_env) wanted_implics0
+            <- mapAndUnzipM (reduceImplication implic_env) wanted_implics
        ; let implic_binds  = unionManyBags implic_binds_s
              implic_irreds = concat implic_irreds_s
 
        ; let implic_binds  = unionManyBags implic_binds_s
              implic_irreds = concat implic_irreds_s
 
-         -- Normalise the wanted equality constraints
-       ; eq_irreds <- normaliseWantedEqs given_eqs (wanted_eqs ++ extra_eqs)
-
-         -- Normalise the wanted dictionaries
-       ; let irreds = dict_irreds ++ implic_irreds
-              eqs    = eq_irreds ++ given_eqs
-       ; (norm_irreds, normalise_binds) <- normaliseWantedDicts eqs irreds
-               
+          -- Collect all irreducible instances, and determine whether we should
+          -- go round again.  We do so in either of three cases:
+          -- (1) If dictionary reduction or equality solving led to
+          --     improvement (i.e., instantiated type variables).
+          -- (2) If we managed to normalise any dicts, there is merit in going
+          --     around gain, because reduceList may be able to get further.
+          -- (3) If we uncovered extra equalities.  We will try to solve them
+          --     in the next iteration.
+       ; let all_irreds       = dict_irreds ++ implic_irreds ++ extra_eqs
+              improvedFlexible = availsImproved avails ||
+                                 eq_improved
+              improvedDicts    = not $ isEmptyBag normalise_binds
+              extraEqs         = (not . null) extra_eqs
+              improved         = improvedFlexible || improvedDicts || extraEqs
+
+{- Old story
          -- Figure out whether we should go round again.  We do so in either
           -- two cases:
           -- (1) If any of the mutable tyvars in givens or irreds has been
          -- Figure out whether we should go round again.  We do so in either
           -- two cases:
           -- (1) If any of the mutable tyvars in givens or irreds has been
@@ -1838,31 +1834,18 @@ reduceContext env wanteds
           --     again, because we may make further progress.
           -- (2) If we managed to normalise any dicts, there is merit in going
           --     around gain, because reduceList may be able to get further.
           --     again, because we may make further progress.
           -- (2) If we managed to normalise any dicts, there is merit in going
           --     around gain, because reduceList may be able to get further.
-         -- 
-         -- ToDo: We may have exposed new
-         --       equality constraints and should probably go round again
-         --       then as well.  But currently we are dropping them on the
-         --       floor anyway.
 
 
-       ; let all_irreds = norm_irreds ++ eq_irreds
        ; improvedMetaTy <- anyM isFilledMetaTyVar $ varSetElems $
                            tyVarsOfInsts (givens ++ all_irreds)
         ; let improvedDicts = not $ isEmptyBag normalise_binds
               improved      = improvedMetaTy || improvedDicts
        ; improvedMetaTy <- anyM isFilledMetaTyVar $ varSetElems $
                            tyVarsOfInsts (givens ++ all_irreds)
         ; let improvedDicts = not $ isEmptyBag normalise_binds
               improved      = improvedMetaTy || improvedDicts
-
-       -- The old plan (fragile)
-       -- improveed   = availsImproved avails 
-       --               || (not $ isEmptyBag normalise_binds1)
-       --               || (not $ isEmptyBag normalise_binds2)
-       --               || (any isEqInst irreds)
+ -}
 
        ; traceTc (text "reduceContext end" <+> (vcat [
             text "----------------------",
             red_doc env,
             text "given" <+> ppr givens,
 
        ; traceTc (text "reduceContext end" <+> (vcat [
             text "----------------------",
             red_doc env,
             text "given" <+> ppr givens,
-            text "given_eqs" <+> ppr given_eqs,
-            text "wanted" <+> ppr wanteds,
-            text "wanted_dicts" <+> ppr wanted_dicts,
+            text "wanted" <+> ppr wanteds0,
             text "----",
             text "avails" <+> pprAvails avails,
             text "improved =" <+> ppr improved,
             text "----",
             text "avails" <+> pprAvails avails,
             text "improved =" <+> ppr improved,
@@ -1873,11 +1856,9 @@ reduceContext env wanteds
             ]))
 
        ; return (improved, 
             ]))
 
        ; return (improved, 
-                  given_binds `unionBags` normalise_binds
-                              `unionBags` dict_binds 
-                              `unionBags` implic_binds, 
-                  all_irreds,
-                  eliminate_skolems) 
+                  normalise_binds `unionBags` dict_binds 
+                                  `unionBags` implic_binds, 
+                  all_irreds) 
         }
 
 tcImproveOne :: Avails -> Inst -> TcM ImprovementDone
         }
 
 tcImproveOne :: Avails -> Inst -> TcM ImprovementDone
@@ -2368,8 +2349,8 @@ extendAvails avails@(Avails imp env) inst avail
 availsInsts :: Avails -> [Inst]
 availsInsts (Avails _ avails) = keysFM avails
 
 availsInsts :: Avails -> [Inst]
 availsInsts (Avails _ avails) = keysFM avails
 
-_availsImproved :: Avails -> ImprovementDone
-_availsImproved (Avails imp _) = imp
+availsImproved :: Avails -> ImprovementDone
+availsImproved (Avails imp _) = imp
 \end{code}
 
 Extracting the bindings from a bunch of Avails.
 \end{code}
 
 Extracting the bindings from a bunch of Avails.
index 188a29e..981845a 100644 (file)
@@ -6,18 +6,13 @@ module TcTyFuns (
   -- type normalisation wrt to toplevel equalities only
   tcNormaliseFamInst,
 
   -- type normalisation wrt to toplevel equalities only
   tcNormaliseFamInst,
 
-  -- normalisation and solving of equalities
-  EqConfig,
-  normaliseEqs, propagateEqs, finaliseEqs, normaliseDicts,
+  -- instance normalisation wrt to equalities
+  tcReduceEqs,
 
   -- errors
   misMatchMsg, failWithMisMatch,
 
 
   -- errors
   misMatchMsg, failWithMisMatch,
 
-  -- DEPRECATED: interface for the ICFP'08 algorithm
-  normaliseGivenEqs, normaliseGivenDicts, 
-  normaliseWantedEqs, normaliseWantedDicts,
-       
-  ) where
+) where
 
 
 #include "HsVersions.h"
 
 
 #include "HsVersions.h"
@@ -83,7 +78,7 @@ tcUnfoldSynFamInst (TyConApp tycon tys)
                                                    mkTyConApp coe_tc tys')
              where
                tys'   = rep_tys ++ restTys
                                                    mkTyConApp coe_tc tys')
              where
                tys'   = rep_tys ++ restTys
-               coe_tc = expectJust "TcTyFun.tcUnfoldSynFamInst" 
+               coe_tc = expectJust "TcTyFuns.tcUnfoldSynFamInst" 
                                    (tyConFamilyCoercion_maybe rep_tc)
        }
     where
                                    (tyConFamilyCoercion_maybe rep_tc)
        }
     where
@@ -105,11 +100,128 @@ possible (ie, we treat family instances as a TRS).  Also zonk meta variables.
 --
 tcNormaliseFamInst :: TcType -> TcM (CoercionI, TcType)
 tcNormaliseFamInst = tcGenericNormaliseFamInst tcUnfoldSynFamInst
 --
 tcNormaliseFamInst :: TcType -> TcM (CoercionI, TcType)
 tcNormaliseFamInst = tcGenericNormaliseFamInst tcUnfoldSynFamInst
+\end{code}
+
+Generic normalisation of 'Type's and 'PredType's; ie, walk the type term and
+apply the normalisation function gives as the first argument to every TyConApp
+and every TyVarTy subterm.
+
+       tcGenericNormaliseFamInst fun ty = (co, ty')
+       then   co : ty ~ ty'
+
+This function is (by way of using smart constructors) careful to ensure that
+the returned coercion is exactly IdCo (and not some semantically equivalent,
+but syntactically different coercion) whenever (ty' `tcEqType` ty).  This
+makes it easy for the caller to determine whether the type changed.  BUT
+even if we return IdCo, ty' may be *syntactically* different from ty due to
+unfolded closed type synonyms (by way of tcCoreView).  In the interest of
+good error messages, callers should discard ty' in favour of ty in this case.
 
 
-tcNormaliseFamInstPred :: TcPredType -> TcM (CoercionI, TcPredType)
-tcNormaliseFamInstPred = tcGenericNormaliseFamInstPred tcUnfoldSynFamInst
+\begin{code}
+tcGenericNormaliseFamInst :: (TcType -> TcM (Maybe (TcType, Coercion)))        
+                             -- what to do with type functions and tyvars
+                          -> TcType                    -- old type
+                          -> TcM (CoercionI, TcType)   -- (coercion, new type)
+tcGenericNormaliseFamInst fun ty
+  | Just ty' <- tcView ty = tcGenericNormaliseFamInst fun ty' 
+tcGenericNormaliseFamInst fun (TyConApp tyCon tys)
+  = do { (cois, ntys) <- mapAndUnzipM (tcGenericNormaliseFamInst fun) tys
+       ; let tycon_coi = mkTyConAppCoI tyCon ntys cois
+       ; maybe_ty_co <- fun (mkTyConApp tyCon ntys)     -- use normalised args!
+       ; case maybe_ty_co of
+           -- a matching family instance exists
+           Just (ty', co) ->
+             do { let first_coi = mkTransCoI tycon_coi (ACo co)
+                ; (rest_coi, nty) <- tcGenericNormaliseFamInst fun ty'
+                ; let fix_coi = mkTransCoI first_coi rest_coi
+                ; return (fix_coi, nty)
+                }
+           -- no matching family instance exists
+           -- we do not do anything
+           Nothing -> return (tycon_coi, mkTyConApp tyCon ntys)
+       }
+tcGenericNormaliseFamInst fun (AppTy ty1 ty2)
+  = do { (coi1,nty1) <- tcGenericNormaliseFamInst fun ty1
+       ; (coi2,nty2) <- tcGenericNormaliseFamInst fun ty2
+       ; return (mkAppTyCoI nty1 coi1 nty2 coi2, mkAppTy nty1 nty2)
+       }
+tcGenericNormaliseFamInst fun (FunTy ty1 ty2)
+  = do { (coi1,nty1) <- tcGenericNormaliseFamInst fun ty1
+       ; (coi2,nty2) <- tcGenericNormaliseFamInst fun ty2
+       ; return (mkFunTyCoI nty1 coi1 nty2 coi2, mkFunTy nty1 nty2)
+       }
+tcGenericNormaliseFamInst fun (ForAllTy tyvar ty1)
+  = do         { (coi,nty1) <- tcGenericNormaliseFamInst fun ty1
+       ; return (mkForAllTyCoI tyvar coi, mkForAllTy tyvar nty1)
+       }
+tcGenericNormaliseFamInst fun ty@(TyVarTy tv)
+  | isTcTyVar tv
+  = do { traceTc (text "tcGenericNormaliseFamInst" <+> ppr ty)
+       ; res <- lookupTcTyVar tv
+       ; case res of
+           DoneTv _ -> 
+             do { maybe_ty' <- fun ty
+                ; case maybe_ty' of
+                    Nothing         -> return (IdCo, ty)
+                    Just (ty', co1) -> 
+                       do { (coi2, ty'') <- tcGenericNormaliseFamInst fun ty'
+                         ; return (ACo co1 `mkTransCoI` coi2, ty'') 
+                         }
+                }
+           IndirectTv ty' -> tcGenericNormaliseFamInst fun ty' 
+       }
+  | otherwise
+  = return (IdCo, ty)
+tcGenericNormaliseFamInst fun (PredTy predty)
+  = do         { (coi, pred') <- tcGenericNormaliseFamInstPred fun predty
+       ; return (coi, PredTy pred') }
+
+---------------------------------
+tcGenericNormaliseFamInstPred :: (TcType -> TcM (Maybe (TcType,Coercion)))
+                             -> TcPredType
+                             -> TcM (CoercionI, TcPredType)
+
+tcGenericNormaliseFamInstPred fun (ClassP cls tys) 
+  = do { (cois, tys')<- mapAndUnzipM (tcGenericNormaliseFamInst fun) tys
+       ; return (mkClassPPredCoI cls tys' cois, ClassP cls tys')
+       }
+tcGenericNormaliseFamInstPred fun (IParam ipn ty) 
+  = do { (coi, ty') <- tcGenericNormaliseFamInst fun ty
+       ; return $ (mkIParamPredCoI ipn coi, IParam ipn ty')
+       }
+tcGenericNormaliseFamInstPred fun (EqPred ty1 ty2) 
+  = do { (coi1, ty1') <- tcGenericNormaliseFamInst fun ty1
+       ; (coi2, ty2') <- tcGenericNormaliseFamInst fun ty2
+       ; return (mkEqPredCoI ty1' coi1 ty2' coi2, EqPred ty1' ty2') }
 \end{code}
 
 \end{code}
 
+
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+               Normalisation of instances wrt to equalities
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
+
+\begin{code}
+tcReduceEqs :: [Inst]             -- locals
+            -> [Inst]             -- wanteds
+            -> TcM ([Inst],       -- normalised locals (w/o equalities)
+                    [Inst],       -- normalised wanteds (including equalities)
+                    TcDictBinds,  -- bindings for all simplified dictionaries
+                    Bool)         -- whether any flexibles where instantiated
+tcReduceEqs locals wanteds
+  = do { let (local_eqs  , local_dicts)   = partition isEqInst locals
+             (wanteds_eqs, wanteds_dicts) = partition isEqInst wanteds
+       ; eqCfg1 <- normaliseEqs (local_eqs ++ wanteds_eqs)
+       ; eqCfg2 <- normaliseDicts False local_dicts
+       ; eqCfg3 <- normaliseDicts True  wanteds_dicts
+       ; eqCfg <- propagateEqs (eqCfg1 `unionEqConfig` eqCfg2 
+                                       `unionEqConfig` eqCfg3)
+       ; finaliseEqsAndDicts eqCfg
+       }
+\end{code}
+
+
 %************************************************************************
 %*                                                                     *
                Equality Configurations
 %************************************************************************
 %*                                                                     *
                Equality Configurations
@@ -117,17 +229,19 @@ tcNormaliseFamInstPred = tcGenericNormaliseFamInstPred tcUnfoldSynFamInst
 %************************************************************************
 
 We maintain normalised equalities together with the skolems introduced as
 %************************************************************************
 
 We maintain normalised equalities together with the skolems introduced as
-intermediates during flattening of equalities.
+intermediates during flattening of equalities as well as 
 
 
-!!!TODO: Do we really need to keep track of the skolem variables?  They are at
-the moment not used in instantiateAndExtract, but it is hard to say until we
-know exactly how finalisation will fianlly look like.
+!!!TODO: We probably now can do without the skolem set.  It's not used during
+finalisation in the current code.
 
 \begin{code}
 -- |Configuration of normalised equalities used during solving.
 --
 
 \begin{code}
 -- |Configuration of normalised equalities used during solving.
 --
-data EqConfig = EqConfig { eqs     :: [RewriteInst]
-                         , skolems :: TyVarSet
+data EqConfig = EqConfig { eqs     :: [RewriteInst]     -- all equalities
+                         , locals  :: [Inst]            -- given dicts
+                         , wanteds :: [Inst]            -- wanted dicts
+                         , binds   :: TcDictBinds       -- bindings
+                         , skolems :: TyVarSet          -- flattening skolems
                          }
 
 addSkolems :: EqConfig -> TyVarSet -> EqConfig
                          }
 
 addSkolems :: EqConfig -> TyVarSet -> EqConfig
@@ -136,6 +250,24 @@ addSkolems eqCfg newSkolems
 
 addEq :: EqConfig -> RewriteInst -> EqConfig
 addEq eqCfg eq = eqCfg {eqs = eq : eqs eqCfg}
 
 addEq :: EqConfig -> RewriteInst -> EqConfig
 addEq eqCfg eq = eqCfg {eqs = eq : eqs eqCfg}
+
+unionEqConfig :: EqConfig -> EqConfig -> EqConfig
+unionEqConfig eqc1 eqc2 = EqConfig 
+                          { eqs     = eqs eqc1 ++ eqs eqc2
+                          , locals  = locals eqc1 ++ locals eqc2
+                          , wanteds = wanteds eqc1 ++ wanteds eqc2
+                          , binds   = binds eqc1 `unionBags` binds eqc2
+                          , skolems = skolems eqc1 `unionVarSet` skolems eqc2
+                          }
+
+emptyEqConfig :: EqConfig
+emptyEqConfig = EqConfig
+                { eqs     = []
+                , locals  = []
+                , wanteds = []
+                , binds   = emptyBag
+                , skolems = emptyVarSet
+                }
 \end{code}
 
 The set of operations on an equality configuration.  We obtain the initialise
 \end{code}
 
 The set of operations on an equality configuration.  We obtain the initialise
@@ -143,9 +275,6 @@ configuration by normalisation ('normaliseEqs'), solve the equalities by
 propagation ('propagateEqs'), and eventually finalise the configuration when
 no further propoagation is possible.
 
 propagation ('propagateEqs'), and eventually finalise the configuration when
 no further propoagation is possible.
 
-!!!TODO: Eventually, normalisation of dictionaries and dictionary
-simplification should be included in propagation.
-
 \begin{code}
 -- |Turn a set of equalities into an equality configuration for solving.
 --
 \begin{code}
 -- |Turn a set of equalities into an equality configuration for solving.
 --
@@ -154,9 +283,27 @@ simplification should be included in propagation.
 normaliseEqs :: [Inst] -> TcM EqConfig
 normaliseEqs eqs 
   = do { (eqss, skolemss) <- mapAndUnzipM normEqInst eqs
 normaliseEqs :: [Inst] -> TcM EqConfig
 normaliseEqs eqs 
   = do { (eqss, skolemss) <- mapAndUnzipM normEqInst eqs
-       ; return $ EqConfig { eqs = concat eqss
-                           , skolems = unionVarSets skolemss 
-                           }
+       ; return $ emptyEqConfig { eqs = concat eqss
+                                , skolems = unionVarSets skolemss 
+                                }
+       }
+
+-- |Flatten the type arguments of all dictionaries, returning the result as a 
+-- equality configuration.  The dictionaries go into the 'wanted' component if 
+-- the second argument is 'True'.
+--
+-- Precondition: The Insts are zonked.
+--
+normaliseDicts :: Bool -> [Inst] -> TcM EqConfig
+normaliseDicts isWanted insts
+  = do { (insts', eqss, bindss, skolemss) <- mapAndUnzip4M (normDict isWanted) 
+                                                           insts
+       ; return $ emptyEqConfig { eqs     = concat eqss
+                                , locals  = if isWanted then [] else insts'
+                                , wanteds = if isWanted then insts' else []
+                                , binds   = unionManyBags bindss
+                                , skolems = unionVarSets skolemss
+                                }
        }
 
 -- |Solves the equalities as far as possible by applying propagation rules.
        }
 
 -- |Solves the equalities as far as possible by applying propagation rules.
@@ -165,23 +312,27 @@ propagateEqs :: EqConfig -> TcM EqConfig
 propagateEqs eqCfg@(EqConfig {eqs = todoEqs}) 
   = propagate todoEqs (eqCfg {eqs = []})
 
 propagateEqs eqCfg@(EqConfig {eqs = todoEqs}) 
   = propagate todoEqs (eqCfg {eqs = []})
 
--- |Finalise a set of equalities after propagation.  The Boolean value is
--- `True' iff any flexible variables, except those introduced by flattening
--- (i.e., those in the `skolems' component of the argument) where instantiated.
--- The returned set of instances are all residual wanteds.
+-- |Finalise a set of equalities and associated dictionaries after
+-- propagation.  The returned Boolean value is `True' iff any flexible
+-- variables, except those introduced by flattening (i.e., those in the
+-- `skolems' component of the argument) where instantiated. The first returned
+-- set of instances are the locals (without equalities) and the second set are
+-- all residual wanteds, including equalities. 
 --
 --
-finaliseEqs :: EqConfig -> TcM ([Inst], Bool)
-finaliseEqs (EqConfig {eqs = eqs, skolems = skolems})
-  = do { eqs' <- substitute eqs
-       ; instantiateAndExtract eqs' skolems
+finaliseEqsAndDicts :: EqConfig 
+                    -> TcM ([Inst], [Inst], TcDictBinds, Bool)
+finaliseEqsAndDicts (EqConfig { eqs     = eqs
+                              , locals  = locals
+                              , wanteds = wanteds
+                              , binds   = binds
+                              })
+  = do { (eqs', subst_binds, locals', wanteds') <- substitute eqs locals wanteds
+       ; (eqs'', improved) <- instantiateAndExtract eqs'
+       ; return (locals', 
+                 eqs'' ++ wanteds', 
+                 subst_binds `unionBags` binds, 
+                 improved)
        }
        }
-
--- |Normalise a set of class instances under a given equality configuration.
--- Both the class instances and the equality configuration may change.  The
--- function returns 'Nothing' if neither changes.
---
-normaliseDicts :: EqConfig -> [Inst] -> TcM (Maybe (EqConfig, [Inst]))
-normaliseDicts = error "TcTyFuns.normaliseDicts"
 \end{code}
 
 
 \end{code}
 
 
@@ -253,10 +404,20 @@ rewriteInstToInst eq@(RewriteFam {rwi_fam = fam, rwi_args = args})
 \end{code}
 
 The following functions turn an arbitrary equality into a set of normal
 \end{code}
 
 The following functions turn an arbitrary equality into a set of normal
-equalities.
+equalities.  This implements the WFlat and LFlat rules of the paper in one
+sweep.  However, we use flexible variables for both locals and wanteds, and
+avoid to carry around the unflattening substitution \Sigma (for locals) by
+already updating the skolems for locals with the family application that they
+represent - i.e., they will turn into that family application on the next
+zonking (which only happens after finalisation).
+
+In a corresponding manner, normDict normalises class dictionaries by
+extracting any synonym family applications and generation appropriate normal
+equalities. 
 
 \begin{code}
 normEqInst :: Inst -> TcM ([RewriteInst], TyVarSet)
 
 \begin{code}
 normEqInst :: Inst -> TcM ([RewriteInst], TyVarSet)
+-- Normalise one equality.
 normEqInst inst
   = ASSERT( isEqInst inst )
     go ty1 ty2 (eqInstCoercion inst)
 normEqInst inst
   = ASSERT( isEqInst inst )
     go ty1 ty2 (eqInstCoercion inst)
@@ -313,6 +474,21 @@ normEqInst inst
                        unionVarSets (ty2_skolems:args_skolemss))
            }
 
                        unionVarSets (ty2_skolems:args_skolemss))
            }
 
+normDict :: Bool -> Inst -> TcM (Inst, [RewriteInst], TcDictBinds, TyVarSet)
+-- Normalise one dictionary or IP constraint.
+normDict isWanted inst@(Dict {tci_pred = ClassP clas args})
+  = do { (args', cargs, args_eqss, args_skolemss) 
+           <- mapAndUnzip4M (flattenType inst) args
+       ; let rewriteCo = PredTy $ ClassP clas cargs
+             eqs       = concat args_eqss
+             pred'     = ClassP clas args'
+       ; (inst', bind, eqs') <- mkDictBind inst isWanted rewriteCo pred' eqs
+       ; return (inst', eqs', bind, unionVarSets args_skolemss)
+       }
+normDict isWanted inst
+  = return (inst, [], emptyBag, emptyVarSet)
+-- !!!TODO: Still need to normalise IP constraints.
+
 checkOrientation :: Type -> Type -> EqInstCo -> Inst -> TcM [RewriteInst]
 -- Performs the occurs check, decomposition, and proper orientation
 -- (returns a singleton, or an empty list in case of a trivial equality)
 checkOrientation :: Type -> Type -> EqInstCo -> Inst -> TcM [RewriteInst]
 -- Performs the occurs check, decomposition, and proper orientation
 -- (returns a singleton, or an empty list in case of a trivial equality)
@@ -397,7 +573,8 @@ flattenType inst ty
       -- look through synonyms
     go ty | Just ty' <- tcView ty = go ty'
 
       -- look through synonyms
     go ty | Just ty' <- tcView ty = go ty'
 
-      -- type family application => flatten to "id :: F t1'..tn' ~ alpha"
+      -- type family application 
+      -- => flatten to "gamma :: F t1'..tn' ~ alpha" (alpha & gamma fresh)
     go ty@(TyConApp con args)
       | isOpenSynTyCon con
       = do { (args', cargs, args_eqss, args_skolemss) <- mapAndUnzip4M go args
     go ty@(TyConApp con args)
       | isOpenSynTyCon con
       = do { (args', cargs, args_eqss, args_skolemss) <- mapAndUnzip4M go args
@@ -457,21 +634,74 @@ flattenType inst ty
 
 adjustCoercions :: EqInstCo            -- coercion of original equality
                 -> Coercion            -- coercion witnessing the rewrite
 
 adjustCoercions :: EqInstCo            -- coercion of original equality
                 -> Coercion            -- coercion witnessing the rewrite
-                -> (Type, Type)        -- type sof flattened equality
+                -> (Type, Type)        -- types of flattened equality
                 -> [RewriteInst]       -- equalities from flattening
                 -> TcM (EqInstCo,      -- coercion for flattened equality
                         [RewriteInst]) -- final equalities from flattening
 -- Depending on whether we flattened a local or wanted equality, that equality's
                 -> [RewriteInst]       -- equalities from flattening
                 -> TcM (EqInstCo,      -- coercion for flattened equality
                         [RewriteInst]) -- final equalities from flattening
 -- Depending on whether we flattened a local or wanted equality, that equality's
--- coercion and that of the new ones are adjusted
+-- coercion and that of the new equalities produced during flattening are
+-- adjusted .
 adjustCoercions co rewriteCo eqTys all_eqs
 adjustCoercions co rewriteCo eqTys all_eqs
+
+    -- wanted => generate a fresh coercion variable for the flattened equality
   | isWantedCo co 
   = do { co' <- mkRightTransEqInstCo co rewriteCo eqTys
        ; return (co', all_eqs)
        }
   | isWantedCo co 
   = do { co' <- mkRightTransEqInstCo co rewriteCo eqTys
        ; return (co', all_eqs)
        }
+
+    -- local => turn all new equalities into locals and update (but not zonk)
+    --          the skolem
   | otherwise
   | otherwise
-  = return (co, map wantedToLocal all_eqs)
+  = do { all_eqs' <- mapM wantedToLocal all_eqs
+       ; return (co, all_eqs')
+       }
+
+mkDictBind :: Inst                 -- original instance
+           -> Bool                 -- is this a wanted contraint?
+           -> Coercion             -- coercion witnessing the rewrite
+           -> PredType             -- coerced predicate
+           -> [RewriteInst]        -- equalities from flattening
+           -> TcM (Inst,           -- new inst
+                   TcDictBinds,    -- binding for coerced dictionary
+                   [RewriteInst])  -- final equalities from flattening
+mkDictBind dict _isWanted _rewriteCo _pred []
+  = return (dict, emptyBag, [])    -- don't generate binding for an id coercion
+mkDictBind dict isWanted rewriteCo pred eqs
+  = do { dict' <- newDictBndr loc pred
+         -- relate the old inst to the new one
+         -- target_dict = source_dict `cast` st_co
+       ; let (target_dict, source_dict, st_co) 
+               | isWanted  = (dict,  dict', mkSymCoercion rewriteCo)
+               | otherwise = (dict', dict,  rewriteCo)
+                 -- we have
+                 --   co :: dict ~ dict'
+                 -- hence, if isWanted
+                 --      dict  = dict' `cast` sym co
+                 --        else
+                 --      dict' = dict  `cast` co
+             expr      = HsVar $ instToId source_dict
+             cast_expr = HsWrap (WpCast st_co) expr
+             rhs       = L (instLocSpan loc) cast_expr
+             binds     = instToDictBind target_dict rhs
+       ; eqs' <- if isWanted then return eqs else mapM wantedToLocal eqs
+       ; return (dict', binds, eqs')
+       }
   where
   where
-    wantedToLocal eq = eq {rwi_co = mkGivenCo (rwi_right eq)}
+    loc = tci_loc dict
+
+-- gamma :: Fam args ~ alpha
+-- => alpha :: Fam args ~ alpha, with alpha := Fam args
+--    (the update of alpha will not be apparent during propagation, as we
+--    never follow the indirections of meta variables; it will be revealed
+--    when the equality is zonked)
+wantedToLocal :: RewriteInst -> TcM RewriteInst
+wantedToLocal eq@(RewriteFam {rwi_fam   = fam, 
+                              rwi_args  = args, 
+                              rwi_right = alphaTy@(TyVarTy alpha)})
+  = do { writeMetaTyVar alpha (mkTyConApp fam args)
+       ; return $ eq {rwi_co = mkGivenCo alphaTy}
+       }
+wantedToLocal _ = panic "TcTyFuns.wantedToLocal"
 \end{code}
 
 
 \end{code}
 
 
@@ -698,32 +928,57 @@ applySubstVarFam _ _ = return Nothing
 %************************************************************************
 
 Exhaustive substitution of all variable equalities of the form co :: x ~ t
 %************************************************************************
 
 Exhaustive substitution of all variable equalities of the form co :: x ~ t
-(both local and wanted) into the left-hand sides all other equalities.  This
+(both local and wanted) into the left-hand sides of all other equalities.  This
 may lead to recursive equalities; i.e., (1) we need to apply the substitution
 implied by one variable equality exhaustively before turning to the next and
 (2) we need an occurs check.
 
 may lead to recursive equalities; i.e., (1) we need to apply the substitution
 implied by one variable equality exhaustively before turning to the next and
 (2) we need an occurs check.
 
-NB: Gievn that we apply the substitution corresponding to a single equality
+We also apply the same substitutions to the local and wanted class and IP
+dictionaries.
+
+NB: Given that we apply the substitution corresponding to a single equality
 exhaustively, before turning to the next, and because we eliminate recursive
 exhaustively, before turning to the next, and because we eliminate recursive
-eqaulities, all opportunities for subtitution will have been exhausted after
+equalities, all opportunities for subtitution will have been exhausted after
 we have considered each equality once.
 
 \begin{code}
 we have considered each equality once.
 
 \begin{code}
-substitute :: [RewriteInst] -> TcM [RewriteInst]
-substitute eqs = subst eqs []
+substitute :: [RewriteInst]       -- equalities
+           -> [Inst]              -- local class dictionaries
+           -> [Inst]              -- wanted class dictionaries
+           -> TcM ([RewriteInst], -- equalities after substitution
+                   TcDictBinds,   -- all newly generated dictionary bindings
+                   [Inst],        -- local dictionaries after substitution
+                   [Inst])        -- wanted dictionaries after substitution
+substitute eqs locals wanteds = subst eqs [] emptyBag locals wanteds
   where
   where
-    subst []       res = return res
-    subst (eq:eqs) res 
-      = do { eqs' <- mapM (substOne eq) eqs
-           ; res' <- mapM (substOne eq) res
-           ; subst eqs' (eq:res')
+    subst [] res binds locals wanteds 
+      = return (res, binds, locals, wanteds)
+    subst (eq@(RewriteVar {rwi_var = tv, rwi_right = ty, rwi_co = co}):eqs) 
+          res binds locals wanteds
+      = do { let coSubst = zipOpenTvSubst [tv] [eqInstCoType co]
+                 tySubst = zipOpenTvSubst [tv] [ty]
+           ; eqs'               <- mapM (substEq eq coSubst tySubst) eqs
+           ; res'               <- mapM (substEq eq coSubst tySubst) res
+           ; (lbinds, locals')  <- mapAndUnzipM 
+                                     (substDict eq coSubst tySubst False) 
+                                     locals
+           ; (wbinds, wanteds') <- mapAndUnzipM 
+                                     (substDict eq coSubst tySubst True) 
+                                     wanteds
+           ; let binds' = unionManyBags $ binds : lbinds ++ wbinds
+           ; subst eqs' (eq:res') binds' locals' wanteds'
            }
            }
-
-      -- apply [ty/tv] to left-hand side of eq2
-    substOne (RewriteVar {rwi_var = tv, rwi_right = ty, rwi_co = co}) eq2
-      = do { let co1Subst = mkSymCoercion $
-                              substTyWith [tv] [eqInstCoType co] (rwi_right eq2)
-                 right2'  = substTyWith [tv] [ty] (rwi_right eq2)
+    subst (eq:eqs) res binds locals wanteds
+      = subst eqs (eq:res) binds locals wanteds
+
+      -- We have, co :: tv ~ ty 
+      -- => apply [ty/tv] to right-hand side of eq2
+      --    (but only if tv actually occurs in the right-hand side of eq2)
+    substEq (RewriteVar {rwi_var = tv, rwi_right = ty, rwi_co = co}) 
+            coSubst tySubst eq2
+      | tv `elemVarSet` tyVarsOfType (rwi_right eq2)
+      = do { let co1Subst = mkSymCoercion $ substTy coSubst (rwi_right eq2)
+                 right2'  = substTy tySubst (rwi_right eq2)
                  left2    = case eq2 of
                               RewriteVar {rwi_var = tv2}   -> mkTyVarTy tv2
                               RewriteFam {rwi_fam = fam,
                  left2    = case eq2 of
                               RewriteVar {rwi_var = tv2}   -> mkTyVarTy tv2
                               RewriteFam {rwi_fam = fam,
@@ -735,9 +990,28 @@ substitute eqs = subst eqs []
                _ -> return $ eq2 {rwi_right = right2', rwi_co = co2'}
            }
 
                _ -> return $ eq2 {rwi_right = right2', rwi_co = co2'}
            }
 
-      -- changed
-    substOne _ eq2
+      -- unchanged
+    substEq _ _ _ eq2
       = return eq2
       = return eq2
+
+      -- We have, co :: tv ~ ty 
+      -- => apply [ty/tv] to dictionary predicate
+      --    (but only if tv actually occurs in the predicate)
+    substDict (RewriteVar {rwi_var = tv, rwi_right = ty, rwi_co = co}) 
+              coSubst tySubst isWanted dict
+      | isClassDict dict
+      , tv `elemVarSet` tyVarsOfPred (tci_pred dict)
+      = do { let co1Subst = mkSymCoercion $ 
+                              PredTy (substPred coSubst (tci_pred dict))
+                 pred'    = substPred tySubst (tci_pred dict)
+           ; (dict', binds, _) <- mkDictBind dict isWanted co1Subst pred' []
+           ; return (binds, dict')
+           }
+
+      -- unchanged
+    substDict _ _ _ _ dict
+      = return (emptyBag, dict)
+-- !!!TODO: Still need to substitute into IP constraints.
 \end{code}
 
 For any *wanted* variable equality of the form co :: alpha ~ t or co :: a ~
 \end{code}
 
 For any *wanted* variable equality of the form co :: alpha ~ t or co :: a ~
@@ -746,8 +1020,8 @@ Return all remaining wanted equalities.  The Boolean result component is True
 if at least one instantiation of a flexible was performed.
 
 \begin{code}
 if at least one instantiation of a flexible was performed.
 
 \begin{code}
-instantiateAndExtract :: [RewriteInst] -> TyVarSet -> TcM ([Inst], Bool)
-instantiateAndExtract eqs _skolems
+instantiateAndExtract :: [RewriteInst] -> TcM ([Inst], Bool)
+instantiateAndExtract eqs
   = do { let wanteds = filter (isWantedCo . rwi_co) eqs
        ; wanteds' <- mapM inst wanteds
        ; let residuals = catMaybes wanteds'
   = do { let wanteds = filter (isWantedCo . rwi_co) eqs
        ; wanteds' <- mapM inst wanteds
        ; let residuals = catMaybes wanteds'
@@ -775,9 +1049,9 @@ instantiateAndExtract eqs _skolems
                                       }
       where
         -- meta variable has been filled already
                                       }
       where
         -- meta variable has been filled already
-        -- => panic (all equalities should have been zonked on normalisation)
+        -- => ignore (must be a skolem that was introduced by flattening locals)
         uMeta _swapped _tv (IndirectTv _) _ty _cotv
         uMeta _swapped _tv (IndirectTv _) _ty _cotv
-          = panic "TcTyFuns.uMeta: expected zonked equalities"
+          = return Nothing
 
         -- type variable meets type variable
         -- => check that tv2 hasn't been updated yet and choose which to update
 
         -- type variable meets type variable
         -- => check that tv2 hasn't been updated yet and choose which to update
@@ -873,1088 +1147,6 @@ instantiateAndExtract eqs _skolems
 \end{code}
 
 
 \end{code}
 
 
-
-==================== CODE FOR THE OLD ICFP'08 ALGORITHM ======================
-
-An elementary rewrite is a properly oriented equality with associated coercion
-that has one of the following two forms:
-
-(1) co :: F t1..tn ~ t
-(2) co :: a ~ t         , where t /= F t1..tn and a is a skolem tyvar
-
-NB: We do *not* use equalities of the form a ~ t where a is a meta tyvar as a
-reqrite rule.  Instead, such equalities are solved by unification.  This is
-essential; cf Note [skolemOccurs loop].
-
-The following functions takes an equality instance and turns it into an
-elementary rewrite if possible.
-
-\begin{code}
-data Rewrite = Rewrite TcType           -- lhs of rewrite rule
-                       TcType           -- rhs of rewrite rule
-                       TcType           -- coercion witnessing the rewrite rule
-
-eqInstToRewrite :: Inst -> Maybe (Rewrite, Bool)
-                                           -- True iff rewrite swapped equality
-eqInstToRewrite inst
-  = ASSERT( isEqInst inst )
-    go ty1 ty2 (eqInstType inst)
-  where
-    (ty1,ty2) = eqInstTys inst
-
-    -- look through synonyms
-    go ty1 ty2 co | Just ty1' <- tcView ty1 = go ty1' ty2 co
-    go ty1 ty2 co | Just ty2' <- tcView ty2 = go ty1 ty2' co
-
-    -- left-to-right rule with type family head
-    go ty1@(TyConApp con _) ty2 co 
-      | isOpenSynTyCon con
-      = Just (Rewrite ty1 ty2 co, False)                     -- not swapped
-
-    -- left-to-right rule with type variable head
-    go ty1@(TyVarTy tv) ty2 co 
-      | isSkolemTyVar tv
-      = Just (Rewrite ty1 ty2 co, False)                     -- not swapped
-
-    -- right-to-left rule with type family head, only after
-    -- having checked whether we can work left-to-right
-    go ty1 ty2@(TyConApp con _) co 
-      | isOpenSynTyCon con
-      = Just (Rewrite ty2 ty1 (mkSymCoercion co), True)      -- swapped
-
-    -- right-to-left rule with type variable head, only after 
-    -- having checked whether we can work left-to-right 
-    go ty1 ty2@(TyVarTy tv) co 
-      | isSkolemTyVar tv
-      = Just (Rewrite ty2 ty1 (mkSymCoercion co), True)      -- swapped
-
-    -- this equality is not a rewrite rule => ignore
-    go _ _ _ = Nothing
-\end{code}
-
-Normalise a type relative to an elementary rewrite implied by an EqInst or an
-explicitly given elementary rewrite.
-
-\begin{code}
--- Rewrite by EqInst
---   Precondition: the EqInst passes the occurs check
-tcEqInstNormaliseFamInst :: Inst -> TcType -> TcM (CoercionI, TcType)
-tcEqInstNormaliseFamInst inst ty
-  = case eqInstToRewrite inst of
-      Just (rewrite, _) -> tcEqRuleNormaliseFamInst rewrite ty
-      Nothing           -> return (IdCo, ty)
-
--- Rewrite by equality rewrite rule
-tcEqRuleNormaliseFamInst :: Rewrite                     -- elementary rewrite
-                         -> TcType                      -- type to rewrite
-                         -> TcM (CoercionI,             -- witnessing coercion
-                                 TcType)                -- rewritten type
-tcEqRuleNormaliseFamInst (Rewrite pat rhs co) ty
-  = tcGenericNormaliseFamInst matchEqRule ty
-  where
-    matchEqRule sty | pat `tcEqType` sty = return $ Just (rhs, co)
-                    | otherwise          = return $ Nothing
-\end{code}
-
-Generic normalisation of 'Type's and 'PredType's; ie, walk the type term and
-apply the normalisation function gives as the first argument to every TyConApp
-and every TyVarTy subterm.
-
-       tcGenericNormaliseFamInst fun ty = (co, ty')
-       then   co : ty ~ ty'
-
-This function is (by way of using smart constructors) careful to ensure that
-the returned coercion is exactly IdCo (and not some semantically equivalent,
-but syntactically different coercion) whenever (ty' `tcEqType` ty).  This
-makes it easy for the caller to determine whether the type changed.  BUT
-even if we return IdCo, ty' may be *syntactically* different from ty due to
-unfolded closed type synonyms (by way of tcCoreView).  In the interest of
-good error messages, callers should discard ty' in favour of ty in this case.
-
-\begin{code}
-tcGenericNormaliseFamInst :: (TcType -> TcM (Maybe (TcType, Coercion)))        
-                             -- what to do with type functions and tyvars
-                          -> TcType                    -- old type
-                          -> TcM (CoercionI, TcType)   -- (coercion, new type)
-tcGenericNormaliseFamInst fun ty
-  | Just ty' <- tcView ty = tcGenericNormaliseFamInst fun ty' 
-tcGenericNormaliseFamInst fun (TyConApp tyCon tys)
-  = do { (cois, ntys) <- mapAndUnzipM (tcGenericNormaliseFamInst fun) tys
-       ; let tycon_coi = mkTyConAppCoI tyCon ntys cois
-       ; maybe_ty_co <- fun (mkTyConApp tyCon ntys)     -- use normalised args!
-       ; case maybe_ty_co of
-           -- a matching family instance exists
-           Just (ty', co) ->
-             do { let first_coi = mkTransCoI tycon_coi (ACo co)
-                ; (rest_coi, nty) <- tcGenericNormaliseFamInst fun ty'
-                ; let fix_coi = mkTransCoI first_coi rest_coi
-                ; return (fix_coi, nty)
-                }
-           -- no matching family instance exists
-           -- we do not do anything
-           Nothing -> return (tycon_coi, mkTyConApp tyCon ntys)
-       }
-tcGenericNormaliseFamInst fun (AppTy ty1 ty2)
-  = do { (coi1,nty1) <- tcGenericNormaliseFamInst fun ty1
-       ; (coi2,nty2) <- tcGenericNormaliseFamInst fun ty2
-       ; return (mkAppTyCoI nty1 coi1 nty2 coi2, mkAppTy nty1 nty2)
-       }
-tcGenericNormaliseFamInst fun (FunTy ty1 ty2)
-  = do { (coi1,nty1) <- tcGenericNormaliseFamInst fun ty1
-       ; (coi2,nty2) <- tcGenericNormaliseFamInst fun ty2
-       ; return (mkFunTyCoI nty1 coi1 nty2 coi2, mkFunTy nty1 nty2)
-       }
-tcGenericNormaliseFamInst fun (ForAllTy tyvar ty1)
-  = do         { (coi,nty1) <- tcGenericNormaliseFamInst fun ty1
-       ; return (mkForAllTyCoI tyvar coi, mkForAllTy tyvar nty1)
-       }
-tcGenericNormaliseFamInst fun ty@(TyVarTy tv)
-  | isTcTyVar tv
-  = do { traceTc (text "tcGenericNormaliseFamInst" <+> ppr ty)
-       ; res <- lookupTcTyVar tv
-       ; case res of
-           DoneTv _ -> 
-             do { maybe_ty' <- fun ty
-                ; case maybe_ty' of
-                    Nothing         -> return (IdCo, ty)
-                    Just (ty', co1) -> 
-                       do { (coi2, ty'') <- tcGenericNormaliseFamInst fun ty'
-                         ; return (ACo co1 `mkTransCoI` coi2, ty'') 
-                         }
-                }
-           IndirectTv ty' -> tcGenericNormaliseFamInst fun ty' 
-       }
-  | otherwise
-  = return (IdCo, ty)
-tcGenericNormaliseFamInst fun (PredTy predty)
-  = do         { (coi, pred') <- tcGenericNormaliseFamInstPred fun predty
-       ; return (coi, PredTy pred') }
-
----------------------------------
-tcGenericNormaliseFamInstPred :: (TcType -> TcM (Maybe (TcType,Coercion)))
-                             -> TcPredType
-                             -> TcM (CoercionI, TcPredType)
-
-tcGenericNormaliseFamInstPred fun (ClassP cls tys) 
-  = do { (cois, tys')<- mapAndUnzipM (tcGenericNormaliseFamInst fun) tys
-       ; return (mkClassPPredCoI cls tys' cois, ClassP cls tys')
-       }
-tcGenericNormaliseFamInstPred fun (IParam ipn ty) 
-  = do { (coi, ty') <- tcGenericNormaliseFamInst fun ty
-       ; return $ (mkIParamPredCoI ipn coi, IParam ipn ty')
-       }
-tcGenericNormaliseFamInstPred fun (EqPred ty1 ty2) 
-  = do { (coi1, ty1') <- tcGenericNormaliseFamInst fun ty1
-       ; (coi2, ty2') <- tcGenericNormaliseFamInst fun ty2
-       ; return (mkEqPredCoI ty1' coi1 ty2' coi2, EqPred ty1' ty2') }
-\end{code}
-
-
-%************************************************************************
-%*                                                                     *
-\section{Normalisation of equality constraints}
-%*                                                                     *
-%************************************************************************
-
-Note [Inconsistencies in equality constraints]
-~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
-We guarantee that we raise an error if we discover any inconsistencies (i.e.,
-equalities that if presented to the unifer in TcUnify would result in an
-error) during normalisation of wanted constraints.  This is especially so that
-we don't solve wanted constraints under an inconsistent given set.  In
-particular, we don't want to permit signatures, such as
-
-  bad :: (Int ~ Bool => Int) -> a -> a
-
-\begin{code}
-normaliseGivenEqs :: [Inst] -> TcM ([Inst], TcM ())
-normaliseGivenEqs givens
- = do { traceTc (text "normaliseGivenEqs <-" <+> ppr givens)
-      ; (result, deSkolem) <- 
-          rewriteToFixedPoint (Just ("(SkolemOccurs)", skolemOccurs))
-           [ ("(ZONK)",    dontRerun $ zonkInsts)
-           , ("(TRIVIAL)", dontRerun $ trivialRule)
-           , ("(DECOMP)",  decompRule)
-           , ("(TOP)",     topRule)
-           , ("(SUBST)",   substRule)                   -- incl. occurs check
-            ] givens
-      ; traceTc (text "normaliseGivenEqs ->" <+> ppr result)
-      ; return (result, deSkolem)
-      }
-\end{code}
-
-\begin{code}
-normaliseWantedEqs :: [Inst]        -- givens
-                  -> [Inst]        -- wanteds
-                  -> TcM [Inst]    -- irreducible wanteds
-normaliseWantedEqs givens wanteds 
-  = do { traceTc $ text "normaliseWantedEqs <-" <+> ppr wanteds 
-                   <+> text "with" <+> ppr givens
-       ; result <- liftM fst $ rewriteToFixedPoint Nothing
-                     [ ("(ZONK)",    dontRerun $ zonkInsts)
-                     , ("(TRIVIAL)", dontRerun $ trivialRule)
-                     , ("(DECOMP)",  decompRule)
-                     , ("(TOP)",     topRule)
-                     , ("(GIVEN)",   substGivens givens) -- incl. occurs check
-                     , ("(UNIFY)",   unifyMetaRule)      -- incl. occurs check
-                    , ("(SUBST)",   substRule)          -- incl. occurs check
-                     ] wanteds
-       ; traceTc (text "normaliseWantedEqs ->" <+> ppr result)
-       ; return result
-       }
-  where
-    -- Use `substInst' with every given on all the wanteds.
-    substGivens :: [Inst] -> [Inst] -> TcM ([Inst], Bool)               
-    substGivens []     wanteds = return (wanteds, False)
-    substGivens (g:gs) wanteds
-      = do { (wanteds1, changed1) <- substGivens gs wanteds
-          ; (wanteds2, changed2) <- substInst g wanteds1
-          ; return (wanteds2, changed1 || changed2)
-          }
-\end{code}
-
-
-%************************************************************************
-%*                                                                     *
-\section{Normalisation of non-equality dictionaries}
-%*                                                                     *
-%************************************************************************
-
-\begin{code}
-normaliseGivenDicts, normaliseWantedDicts
-       :: [Inst]               -- given equations
-       -> [Inst]               -- dictionaries
-       -> TcM ([Inst],TcDictBinds)
-
-normaliseGivenDicts  eqs dicts = normalise_dicts eqs dicts False
-normaliseWantedDicts eqs dicts = normalise_dicts eqs dicts True
-
-normalise_dicts
-       :: [Inst]       -- given equations
-       -> [Inst]       -- dictionaries
-       -> Bool         -- True <=> the dicts are wanted 
-                       -- Fals <=> they are given
-       -> TcM ([Inst],TcDictBinds)
-normalise_dicts given_eqs dicts is_wanted
-  = do { traceTc $ let name | is_wanted = "normaliseWantedDicts <-"
-                             | otherwise = "normaliseGivenDicts <-"
-                    in
-                    text name <+> ppr dicts <+> 
-                    text "with" <+> ppr given_eqs
-       ; (dicts0, binds0)  <- normaliseInsts is_wanted dicts
-       ; (dicts1, binds1)  <- substEqInDictInsts is_wanted given_eqs dicts0
-       ; let binds01 = binds0 `unionBags` binds1
-       ; if isEmptyBag binds1
-         then return (dicts1, binds01)
-         else do { (dicts2, binds2) <- 
-                      normalise_dicts given_eqs dicts1 is_wanted
-                 ; return (dicts2, binds01 `unionBags` binds2) } }
-\end{code}
-
-
-%************************************************************************
-%*                                                                     *
-\section{Normalisation rules and iterative rule application}
-%*                                                                     *
-%************************************************************************
-
-We have three kinds of normalising rewrite rules:
-
-(1) Normalisation rules that rewrite a set of insts and return a flag indicating
-    whether any changes occurred during rewriting that necessitate re-running
-    the current rule set.
-
-(2) Precondition rules that rewrite a set of insts and return a monadic action
-    that reverts the effect of preconditioning.
-
-(3) Idempotent normalisation rules that never require re-running the rule set. 
-
-\begin{code}
-type RewriteRule     = [Inst] -> TcM ([Inst], Bool)   -- rewrite, maybe re-run
-type PrecondRule     = [Inst] -> TcM ([Inst], TcM ()) -- rewrite, revertable
-type IdemRewriteRule = [Inst] -> TcM [Inst]           -- rewrite, don't re-run
-
-type NamedRule       = (String, RewriteRule)          -- rule with description
-type NamedPreRule    = (String, PrecondRule)          -- precond with desc
-\end{code}
-
-Template lifting idempotent rules to full rules (which can be put into a rule
-set).
-
-\begin{code}
-dontRerun :: IdemRewriteRule -> RewriteRule
-dontRerun rule insts = liftM addFalse $ rule insts
-  where
-    addFalse x = (x, False)
-\end{code}
-
-The following function applies a set of rewrite rules until a fixed point is
-reached; i.e., none of the `RewriteRule's require re-running the rule set.
-Optionally, there may be a pre-conditing rule that is applied before any other
-rules are applied and before the rule set is re-run.
-
-The result is the set of rewritten (i.e., normalised) insts and, in case of a
-pre-conditing rule, a monadic action that reverts the effects of
-pre-conditioning - specifically, this is removing introduced skolems.
-
-\begin{code}
-rewriteToFixedPoint :: Maybe NamedPreRule   -- optional preconditioning rule
-                    -> [NamedRule]          -- rule set
-                    -> [Inst]               -- insts to rewrite
-                    -> TcM ([Inst], TcM ())
-rewriteToFixedPoint precondRule rules insts
-  = completeRewrite (return ()) precondRule insts
-  where
-    completeRewrite :: TcM () -> Maybe NamedPreRule -> [Inst] 
-                    -> TcM ([Inst], TcM ())
-    completeRewrite dePrecond (Just (precondName, precond)) insts
-      = do { traceTc $ text precondName <+> text " <- " <+> ppr insts
-           ; (insts', dePrecond') <- precond insts
-           ; traceTc $ text precondName <+> text " -> " <+> ppr insts'
-           ; tryRules (dePrecond >> dePrecond') rules insts'
-           }
-    completeRewrite dePrecond Nothing insts
-      = tryRules dePrecond rules insts
-
-    tryRules dePrecond _                    []    = return ([]   , dePrecond)
-    tryRules dePrecond []                   insts = return (insts, dePrecond)
-    tryRules dePrecond ((name, rule):rules) insts 
-      = do { traceTc $ text name <+> text " <- " <+> ppr insts
-           ; (insts', rerun) <- rule insts
-           ; traceTc $ text name <+> text " -> " <+> ppr insts'
-          ; if rerun then completeRewrite dePrecond precondRule insts'
-                     else tryRules dePrecond rules insts'
-           }
-\end{code}
-
-
-%************************************************************************
-%*                                                                     *
-\section{Different forms of Inst rewrite rules}
-%*                                                                     *
-%************************************************************************
-
-Splitting of non-terminating given constraints: skolemOccurs
-~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
-This is a preconditioning rule exclusively applied to given constraints.
-Moreover, its rewriting is only temporary, as it is undone by way of
-side-effecting mutable type variables after simplification and constraint
-entailment has been completed.
-
-This version is an (attempt at, yet unproven, an) *unflattened* version of
-the SubstL-Ev completion rule.
-
-The above rule is essential to catch non-terminating rules that cannot be
-oriented properly, like 
-
-     F a ~ [G (F a)]
- or even
-     a ~ [G a]          , where a is a skolem tyvar
-
-The left-to-right orientiation is not suitable because it does not
-terminate. The right-to-left orientation is not suitable because it 
-does not have a type-function on the left. This is undesirable because
-it would hide information. E.g. assume 
-
-       instance C [x]
-
-then rewriting C [G (F a)] to C (F a) is bad because we cannot now
-see that the C [x] instance applies.
-
-The rule also caters for badly-oriented rules of the form:
-
-     F a ~ G (F a)
-
-for which other solutions are possible, but this one will do too.
-
-It's behavior is:
-
-  co : ty1 ~ ty2{F ty1}
-     >-->
-  co         : ty1 ~ ty2{b}
-  sym (F co) : F ty2{b} ~ b
-       where b is a fresh skolem variable
-
-We also cater for the symmetric situation *if* the rule cannot be used as a
-left-to-right rewrite rule.
-
-We also return an action (b := ty1) which is used to eliminate b 
-after the dust of normalisation with the completed rewrite system
-has settled.
-
-A subtle point of this transformation is that both coercions in the results
-are strictly speaking incorrect.  However, they are correct again after the
-action {B := ty1} has removed the skolem again.  This happens immediately
-after constraint entailment has been checked; ie, code outside of the
-simplification and entailment checking framework will never see these
-temporarily incorrect coercions.
-
-NB: We perform this transformation for multiple occurences of ty1 under one
-    or multiple family applications on the left-hand side at once (ie, the
-    rule doesn't need to be applied multiple times at a single inst).  As a 
-    result we can get two or more insts back.
-
-Note [skolemOccurs loop]
-~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
-You might think that under
-
-  type family F a 
-  type instance F [a] = [F a]
-
-a signature such as
-
-  foo :: (F [a] ~ a) => a
-
-will get us into a loop.  However, this is *not* the case.  Here is why:
-
-    F [a<sk>] ~ a<sk>
-
-    -->(TOP)
-
-    [F a<sk>] ~ a<sk>
-
-    -->(SkolemOccurs)
-
-    [b<tau>] ~ a<sk>
-    F [b<tau>] ~ b<tau>   , with b := F a
-
-    -->(TOP)
-
-    [b<tau>] ~ a<sk>
-    [F b<tau>] ~ b<tau>   , with b := F a
-
-At this point (SkolemOccurs) does *not* apply anymore, as 
-
-  [F b<tau>] ~ b<tau>
-
-is not used as a rewrite rule.  The variable b<tau> is not a skolem (cf
-eqInstToRewrite). 
-
-(The regression test indexed-types/should_compile/Simple20 checks that the
-described property of the system does not change.)
-
-\begin{code}
-skolemOccurs :: PrecondRule
-skolemOccurs insts
-  = do { (instss, undoSkolems) <- mapAndUnzipM oneSkolemOccurs insts
-       ; return (concat instss, sequence_ undoSkolems)
-       }
-  where
-    oneSkolemOccurs inst
-      = ASSERT( isEqInst inst )
-        case eqInstToRewrite inst of
-          Just (rewrite, swapped) -> breakRecursion rewrite swapped
-          Nothing                 -> return ([inst], return ())
-      where
-        -- inst is an elementary rewrite rule, check whether we need to break
-        -- it up
-        breakRecursion (Rewrite pat body _) swapped
-
-          -- skolemOccurs does not apply, leave as is
-          | null tysToLiftOut 
-          = do { traceTc $ text "oneSkolemOccurs: no tys to lift out"
-               ; return ([inst], return ())
-               }
-
-          -- recursive occurence of pat in body under a type family application
-          | otherwise
-          = do { traceTc $ text "oneSkolemOccurs[TLO]:" <+> ppr tysToLiftOut
-               ; skTvs <- mapM (newMetaTyVar TauTv . typeKind) tysToLiftOut
-               ; let skTvs_tysTLO   = zip skTvs tysToLiftOut
-                     insertSkolems = return . replace skTvs_tysTLO
-               ; (_, body') <- tcGenericNormaliseFamInst insertSkolems body
-               ; inst' <- if swapped then mkEqInst (EqPred body' pat) co
-                                     else mkEqInst (EqPred pat body') co
-                                     -- ensure to reconstruct the inst in the
-                                     -- original orientation
-               ; traceTc $ text "oneSkolemOccurs[inst']:" <+> ppr inst'
-               ; (insts, undoSk) <- mapAndUnzipM (mkSkolemInst inst') 
-                                                 skTvs_tysTLO
-               ; return (inst':insts, sequence_ undoSk)
-               }
-          where
-            co  = eqInstCoercion inst
-
-            -- all subtypes that are (1) type family instances and (2) contain
-            -- the lhs type as part of the type arguments of the type family
-            -- constructor 
-            tysToLiftOut = [mkTyConApp tc tys | (tc, tys) <- tyFamInsts body
-                                              , any (pat `tcPartOfType`) tys]
-
-            replace :: [(TcTyVar, Type)] -> Type -> Maybe (Type, Coercion)
-            replace []                   _  = Nothing
-            replace ((skTv, tyTLO):rest) ty 
-              | tyTLO `tcEqType` ty         = Just (mkTyVarTy skTv, undefined)
-              | otherwise                   = replace rest ty
-
-            -- create the EqInst for the equality determining the skolem and a
-            -- TcM action undoing the skolem introduction
-            mkSkolemInst inst' (skTv, tyTLO)
-              = do { (co, tyLiftedOut) <- tcEqInstNormaliseFamInst inst' tyTLO
-                   ; inst <- mkEqInst (EqPred tyLiftedOut (mkTyVarTy skTv)) 
-                                      (mkGivenCo $ mkSymCoercion (fromACo co))
-                                      -- co /= IdCo due to construction of inst'
-                   ; return (inst, writeMetaTyVar skTv tyTLO) 
-                   }
-\end{code}
-
-
-Removal of trivial equalities: trivialRule
-~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
-The following rules exploits the reflexivity of equality:
-
-  (Trivial)
-    g1 : t ~ t
-      >-->
-    g1 := t
-
-\begin{code}
-trivialRule :: IdemRewriteRule
-trivialRule insts 
-  = liftM catMaybes $ mapM trivial insts
-  where
-    trivial inst
-      | ASSERT( isEqInst inst )
-        ty1 `tcEqType` ty2
-      = do { eitherEqInst inst
-              (\cotv -> writeMetaTyVar cotv ty1) 
-              (\_    -> return ())
-          ; return Nothing
-          }
-      | otherwise
-      = return $ Just inst
-      where
-        (ty1,ty2) = eqInstTys inst
-\end{code}
-
-
-Decomposition of data type constructors: decompRule
-~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
-Whenever, the same *data* constructors occurs on both sides of an equality, we
-can decompose as in standard unification.
-
-  (Decomp)
-    g1 : T cs ~ T ds
-      >-->
-    g21 : c1 ~ d1, ..., g2n : cn ~ dn
-    g1 := T g2s
-
-Works also for the case where T is actually an application of a type family
-constructor to a set of types, provided the applications on both sides of the
-~ are identical; see also Note [OpenSynTyCon app] in TcUnify.
-
-We guarantee to raise an error for any inconsistent equalities; 
-cf Note [Inconsistencies in equality constraints].
-
-\begin{code}
-decompRule :: RewriteRule
-decompRule insts 
-  = do { (insts, changed) <- mapAndUnzipM decomp insts
-       ; return (concat insts, or changed)
-       }
-  where
-    decomp inst
-      = ASSERT( isEqInst inst )
-        go ty1 ty2
-      where
-       (ty1,ty2) = eqInstTys inst
-        go ty1 ty2             
-          | Just ty1' <- tcView ty1 = go ty1' ty2 
-          | Just ty2' <- tcView ty2 = go ty1 ty2' 
-
-        go (TyConApp con1 tys1) (TyConApp con2 tys2)
-          | con1 == con2 && identicalHead
-          = mkArgInsts (mkTyConApp con1) tys1 tys2
-
-          | con1 /= con2 && not (isOpenSynTyCon con1 || isOpenSynTyCon con2)
-            -- not matching data constructors (of any flavour) are bad news
-          = eqInstMisMatch inst
-          where
-            n             = tyConArity con1
-            (idxTys1, _)  = splitAt n tys1
-            (idxTys2, _)  = splitAt n tys2
-            identicalHead = not (isOpenSynTyCon con1) ||
-                            idxTys1 `tcEqTypes` idxTys2
-
-        go (FunTy fun1 arg1) (FunTy fun2 arg2)
-          = mkArgInsts (\[funCo, argCo] -> mkFunTy funCo argCo) [fun1, arg1]
-                                                                [fun2, arg2]
-
-       -- Applications need a bit of care!
-       -- They can match FunTy and TyConApp, so use splitAppTy_maybe
-        go (AppTy s1 t1) ty2
-          | Just (s2, t2) <- tcSplitAppTy_maybe ty2
-          = mkArgInsts (\[s, t] -> mkAppTy s t) [s1, t1] [s2, t2]
-
-        -- Symmetric case
-        go ty1 (AppTy s2 t2)
-          | Just (s1, t1) <- tcSplitAppTy_maybe ty1
-          = mkArgInsts (\[s, t] -> mkAppTy s t) [s1, t1] [s2, t2]
-
-        -- We already covered all the consistent cases of rigid types on both
-        -- sides; so, if we see two rigid types here, we discovered an
-        -- inconsistency. 
-        go ty1 ty2 
-          | isRigid ty1 && isRigid ty2
-          = eqInstMisMatch inst
-
-        -- We can neither assert consistency nor inconsistency => defer
-        go _ _ = return ([inst], False)
-
-        isRigid (TyConApp con _) = not (isOpenSynTyCon con)
-        isRigid (FunTy _ _)      = True
-        isRigid (AppTy _ _)      = True
-        isRigid _                = False
-
-        -- Create insts for matching argument positions (ie, the bit after
-        -- '>-->' in the rule description above)
-        mkArgInsts con tys1 tys2
-          = do { cos <- eitherEqInst inst
-                          -- old_co := Con1 cos
-                          (\old_covar ->
-                            do { cotvs <- zipWithM newMetaCoVar tys1 tys2
-                               ; let cos = map mkTyVarTy cotvs
-                               ; writeMetaTyVar old_covar (con cos)
-                               ; return $ map mkWantedCo cotvs
-                               })
-                          -- co_i := Con_i old_co
-                          (\old_co -> 
-                            return $ map mkGivenCo $
-                                         mkRightCoercions (length tys1) old_co)
-               ; insts <- zipWithM mkEqInst (zipWith EqPred tys1 tys2) cos
-               ; traceTc (text "decomp identicalHead" <+> ppr insts) 
-               ; return (insts, not $ null insts) 
-               }
-\end{code}
-
-
-Rewriting with type instances: topRule
-~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
-We use (toplevel) type instances to normalise both sides of equalities.
-
-  (Top)
-    g1 : t ~ s
-      >--> co1 :: t ~ t' / co2 :: s ~ s'
-    g2 : t' ~ s'
-    g1 := co1 * g2 * sym co2
-
-\begin{code}
-topRule :: RewriteRule
-topRule insts 
-  =  do { (insts, changed) <- mapAndUnzipM top insts
-       ; return (insts, or changed)
-       }
-  where
-    top inst
-      = ASSERT( isEqInst inst )
-        do { (coi1, ty1') <- tcNormaliseFamInst ty1
-          ; (coi2, ty2') <- tcNormaliseFamInst ty2
-          ; case (coi1, coi2) of
-              (IdCo, IdCo) -> return (inst, False)
-              _            -> 
-                 do { wg_co <- 
-                       eitherEqInst inst
-                         -- old_co = co1 * new_co * sym co2
-                         (\old_covar ->
-                           do { new_cotv <- newMetaCoVar ty1' ty2'
-                              ; let new_co  = mkTyVarTy new_cotv
-                                    old_coi = coi1 `mkTransCoI` 
-                                              ACo new_co `mkTransCoI` 
-                                              (mkSymCoI coi2)
-                              ; writeMetaTyVar old_covar (fromACo old_coi)
-                              ; return $ mkWantedCo new_cotv
-                              })
-                         -- new_co = sym co1 * old_co * co2
-                         (\old_co -> 
-                           return $ 
-                             mkGivenCo $ 
-                               fromACo $ 
-                                 mkSymCoI coi1 `mkTransCoI` 
-                                 ACo old_co `mkTransCoI` coi2) 
-                   ; new_inst <- mkEqInst (EqPred ty1' ty2') wg_co 
-                   ; return (new_inst, True)
-                   }
-            }
-      where
-        (ty1,ty2) = eqInstTys inst
-\end{code}
-
-
-Rewriting with equalities: substRule
-~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
-From a set of insts, use all insts that can be read as rewrite rules to
-rewrite the types in all other insts.
-
-  (Subst)
-    g : F c ~ t,
-    forall g1 : s1{F c} ~ s2{F c}
-      >-->
-    g2 : s1{t} ~ s2{t}
-    g1 := s1{g} * g2  * sym s2{g}  <=>  g2 := sym s1{g} * g1 * s2{g}
-
-Alternatively, the rewrite rule may have the form (g : a ~ t).
-
-To avoid having to swap rules of the form (g : t ~ F c) and (g : t ~ a),
-where t is neither a variable nor a type family application, we use them for
-rewriting from right-to-left.  However, it is crucial to only apply rules
-from right-to-left if they cannot be used left-to-right.
-
-The workhorse is substInst, which performs an occurs check before actually
-using an equality for rewriting.  If the type pattern occurs in the type we
-substitute for the pattern, normalisation would diverge.
-
-\begin{code}
-substRule :: RewriteRule
-substRule insts = tryAllInsts insts []
-  where
-    -- for every inst check whether it can be used to rewrite the others
-    -- (we make an effort to keep the insts in order; it makes debugging
-    -- easier)
-    tryAllInsts []           triedInsts = return (reverse triedInsts, False)
-    tryAllInsts (inst:insts) triedInsts
-      = do { (insts', changed) <- substInst inst (reverse triedInsts ++ insts)
-           ; if changed then return (insertAt (length triedInsts) inst insts',
-                                     True)
-                        else tryAllInsts insts (inst:triedInsts)
-           }
-      where
-        insertAt n x xs = let (xs1, xs2) = splitAt n xs
-                          in xs1 ++ [x] ++ xs2
-
--- Use the given inst as a rewrite rule to normalise the insts in the second
--- argument.  Don't do anything if the inst cannot be used as a rewrite rule,
--- but do apply it right-to-left, if possible, and if it cannot be used
--- left-to-right. 
---
-substInst :: Inst -> [Inst] -> TcM ([Inst], Bool)
-substInst inst insts
-  = case eqInstToRewrite inst of
-      Just (rewrite, _) -> substEquality rewrite insts
-      Nothing           -> return (insts, False)
-  where
-    substEquality :: Rewrite            -- elementary rewrite
-                  -> [Inst]             -- insts to rewrite
-                  -> TcM ([Inst], Bool)
-    substEquality eqRule@(Rewrite pat rhs _) insts
-      | pat `tcPartOfType` rhs      -- occurs check!
-      = occurCheckErr pat rhs
-      | otherwise
-      = do { (insts', changed) <- mapAndUnzipM substOne insts
-           ; return (insts', or changed)
-           }
-      where
-        substOne inst
-          = ASSERT( isEqInst inst )
-            do { (coi1, ty1') <- tcEqRuleNormaliseFamInst eqRule ty1
-              ; (coi2, ty2') <- tcEqRuleNormaliseFamInst eqRule ty2
-              ; case (coi1, coi2) of
-               (IdCo, IdCo) -> return (inst, False)
-               _            -> 
-                 do { gw_co <- 
-                         eitherEqInst inst
-                          -- old_co := co1 * new_co * sym co2
-                          (\old_covar ->
-                            do { new_cotv <- newMetaCoVar ty1' ty2'
-                               ; let new_co  = mkTyVarTy new_cotv
-                                     old_coi = coi1 `mkTransCoI` 
-                                                ACo new_co `mkTransCoI` 
-                                                (mkSymCoI coi2)
-                               ; writeMetaTyVar old_covar (fromACo old_coi)
-                               ; return $ mkWantedCo new_cotv
-                               })
-                          -- new_co := sym co1 * old_co * co2
-                          (\old_co -> 
-                             return $ 
-                               mkGivenCo $ 
-                                 fromACo $ 
-                                   mkSymCoI coi1 `mkTransCoI` 
-                                   ACo old_co `mkTransCoI` coi2)
-                    ; new_inst <- mkEqInst (EqPred ty1' ty2') gw_co
-                    ; return (new_inst, True)
-                    }
-              }
-         where 
-            (ty1,ty2) = eqInstTys inst
-\end{code}
-
-
-Instantiate meta variables: unifyMetaRule
-~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
-If an equality equates a meta type variable with a type, we simply instantiate
-the meta variable.
-
-  (UnifyMeta)
-    g : alpha ~ t
-      >-->
-    alpha := t
-    g     := t
-
-Meta variables can only appear in wanted constraints, and this rule should
-only be applied to wanted constraints.  We also know that t definitely is
-distinct from alpha (as the trivialRule) has been run on the insts beforehand.
-
-NB: We cannot assume that meta tyvars are empty.  They may have been updated
-by another inst in the currently processed wanted list.  We need to be very
-careful when updateing type variables (see TcUnify.uUnfilledVar), but at least
-we know that we have no boxes.  It's unclear that it would be an advantage to
-common up the code in TcUnify and the code below.  Firstly, we don't want
-calls to TcUnify.defer_unification here, and secondly, TcUnify import the
-current module, so we would have to move everything here (Yuk!) or to
-TcMType.  Besides, the code here is much simpler due to the lack of boxes.
-
-\begin{code}
-unifyMetaRule :: RewriteRule
-unifyMetaRule insts 
-  = do { (insts', changed) <- mapAndUnzipM unifyMeta insts
-       ; return (concat insts', or changed)
-       }
-  where
-    unifyMeta inst
-      = ASSERT( isEqInst inst )
-        go ty1 ty2
-           (fromWantedCo "unifyMetaRule" $ eqInstCoercion inst)
-      where
-       (ty1,ty2) = eqInstTys inst
-        go ty1 ty2 cotv
-          | Just ty1' <- tcView ty1 = go ty1' ty2 cotv
-          | Just ty2' <- tcView ty2 = go ty1 ty2' cotv
-
-          | TyVarTy tv1 <- ty1
-          , isMetaTyVar tv1         = do { lookupTV <- lookupTcTyVar tv1
-                                         ; uMeta False tv1 lookupTV ty2 cotv
-                                         }
-          | TyVarTy tv2 <- ty2
-          , isMetaTyVar tv2         = do { lookupTV <- lookupTcTyVar tv2
-                                         ; uMeta True tv2 lookupTV ty1 cotv
-                                         }
-          | otherwise               = return ([inst], False) 
-
-        -- meta variable has been filled already
-        -- => ignore this inst (we'll come around again, after zonking)
-        uMeta _swapped _tv (IndirectTv _) _ty _cotv
-          = return ([inst], False)
-
-        -- type variable meets type variable
-        -- => check that tv2 hasn't been updated yet and choose which to update
-       uMeta swapped tv1 (DoneTv details1) (TyVarTy tv2) cotv
-         | tv1 == tv2
-         = return ([inst], False)      -- The two types are already identical
-
-         | otherwise
-         = do { lookupTV2 <- lookupTcTyVar tv2
-               ; case lookupTV2 of
-                   IndirectTv ty   -> uMeta swapped tv1 (DoneTv details1) ty cotv
-                   DoneTv details2 -> uMetaVar swapped tv1 details1 tv2 details2 cotv
-              }
-
-       ------ Beyond this point we know that ty2 is not a type variable
-
-        -- signature skolem meets non-variable type
-        -- => cannot update!
-        uMeta _swapped _tv (DoneTv (MetaTv (SigTv _) _)) _non_tv_ty _cotv
-          = return ([inst], False)
-
-        -- updatable meta variable meets non-variable type
-        -- => occurs check, monotype check, and kinds match check, then update
-       uMeta swapped tv (DoneTv (MetaTv _ ref)) non_tv_ty cotv
-         = do { mb_ty' <- checkTauTvUpdate tv non_tv_ty    -- occurs + monotype check
-               ; case mb_ty' of
-                   Nothing  -> return ([inst], False)  -- tv occurs in faminst
-                   Just ty' ->
-                     do { checkUpdateMeta swapped tv ref ty'  -- update meta var
-                       ; writeMetaTyVar cotv ty'             -- update co var
-                       ; return ([], True)
-                        }
-              }
-
-        uMeta _ _ _ _ _ = panic "uMeta"
-
-       -- uMetaVar: unify two type variables
-        -- meta variable meets skolem 
-        -- => just update
-        uMetaVar swapped tv1 (MetaTv _ ref) tv2 (SkolemTv _) cotv
-          = do { checkUpdateMeta swapped tv1 ref (mkTyVarTy tv2)
-              ; writeMetaTyVar cotv (mkTyVarTy tv2)
-              ; return ([], True)
-              }
-
-        -- meta variable meets meta variable 
-        -- => be clever about which of the two to update 
-        --   (from TcUnify.uUnfilledVars minus boxy stuff)
-        uMetaVar swapped tv1 (MetaTv info1 ref1) tv2 (MetaTv info2 ref2) cotv
-          = do { case (info1, info2) of
-                   -- Avoid SigTvs if poss
-                   (SigTv _, _      ) | k1_sub_k2 -> update_tv2
-                   (_,       SigTv _) | k2_sub_k1 -> update_tv1
-
-                   (_,   _) | k1_sub_k2 -> if k2_sub_k1 && nicer_to_update_tv1
-                                           then update_tv1     -- Same kinds
-                                           else update_tv2
-                            | k2_sub_k1 -> update_tv1
-                            | otherwise -> kind_err
-              -- 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.
-
-              ; writeMetaTyVar cotv (mkTyVarTy tv2)
-              ; return ([], True)
-               }
-          where
-                -- Kinds should be guaranteed ok at this point
-            update_tv1 = updateMeta tv1 ref1 (mkTyVarTy tv2)
-            update_tv2 = updateMeta tv2 ref2 (mkTyVarTy tv1)
-
-            kind_err = addErrCtxtM (unifyKindCtxt swapped tv1 (mkTyVarTy tv2)) $
-                       unifyKindMisMatch k1 k2
-
-            k1 = tyVarKind tv1
-            k2 = tyVarKind tv2
-            k1_sub_k2 = k1 `isSubKind` k2
-            k2_sub_k1 = k2 `isSubKind` k1
-
-            nicer_to_update_tv1 = isSystemName (Var.varName tv1)
-                -- Try to update sys-y type variables in preference to ones
-                -- gotten (say) by instantiating a polymorphic function with
-                -- a user-written type sig 
-
-        uMetaVar _ _ _ _ _ _ = panic "uMetaVar"
-\end{code}
-
-
-%************************************************************************
-%*                                                                     *
-\section{Normalisation of Insts}
-%*                                                                     *
-%************************************************************************
-
-Normalises a set of dictionaries relative to a set of given equalities (which
-are interpreted as rewrite rules).  We only consider given equalities of the
-form
-
-  F ts ~ t    or    a ~ t
-
-where F is a type family.
-
-\begin{code}
-substEqInDictInsts :: Bool      -- whether the *dictionaries* are wanted/given
-                   -> [Inst]    -- given equalities (used as rewrite rules)
-                   -> [Inst]    -- dictinaries to be normalised
-                   -> TcM ([Inst], TcDictBinds)
-substEqInDictInsts isWanted eqInsts dictInsts 
-  = do { traceTc (text "substEqInDictInst <-" <+> ppr dictInsts)
-       ; dictInsts' <- 
-           foldlM rewriteWithOneEquality (dictInsts, emptyBag) eqInsts
-       ; traceTc (text "substEqInDictInst ->" <+> ppr dictInsts')
-       ; return dictInsts'
-       }
-  where
-      -- (1) Given equality of form 'F ts ~ t' or 'a ~ t': use for rewriting
-    rewriteWithOneEquality (dictInsts, dictBinds)
-                           eqInst@(EqInst {tci_left  = pattern, 
-                                           tci_right = target})
-      | isOpenSynTyConApp pattern || isTyVarTy pattern
-      = do { (dictInsts', moreDictBinds) <- 
-               genericNormaliseInsts isWanted applyThisEq dictInsts
-           ; return (dictInsts', dictBinds `unionBags` moreDictBinds)
-           }
-      where
-        applyThisEq = tcGenericNormaliseFamInstPred (return . matchResult)
-
-        -- rewrite in case of an exact match
-        matchResult ty | tcEqType pattern ty = Just (target, eqInstType eqInst)
-                       | otherwise           = Nothing
-
-      -- (2) Given equality has the wrong form: ignore
-    rewriteWithOneEquality (dictInsts, dictBinds) _not_a_rewrite_rule
-      = return (dictInsts, dictBinds)
-\end{code}
-
-
-Take a bunch of Insts (not EqInsts), and normalise them wrt the top-level
-type-function equations, where
-
-       (norm_insts, binds) = normaliseInsts is_wanted insts
-
-If 'is_wanted'
-  = True,  (binds + norm_insts) defines insts       (wanteds)
-  = False, (binds + insts)      defines norm_insts  (givens)
-
-Ie, in the case of normalising wanted dictionaries, we use the normalised
-dictionaries to define the originally wanted ones.  However, in the case of
-given dictionaries, we use the originally given ones to define the normalised
-ones. 
-
-\begin{code}
-normaliseInsts :: Bool                         -- True <=> wanted insts
-              -> [Inst]                        -- wanted or given insts 
-              -> TcM ([Inst], TcDictBinds)     -- normalised insts and bindings
-normaliseInsts isWanted insts 
-  = genericNormaliseInsts isWanted tcNormaliseFamInstPred insts
-
-genericNormaliseInsts  :: Bool                     -- True <=> wanted insts
-                      -> (TcPredType -> TcM (CoercionI, TcPredType))  
-                                                    -- how to normalise
-                      -> [Inst]                    -- wanted or given insts 
-                      -> TcM ([Inst], TcDictBinds) -- normalised insts & binds
-genericNormaliseInsts isWanted fun insts
-  = do { (insts', binds) <- mapAndUnzipM (normaliseOneInst isWanted fun) insts
-       ; return (insts', unionManyBags binds)
-       }
-  where
-    normaliseOneInst isWanted fun
-                    dict@(Dict {tci_pred = pred,
-                                 tci_loc  = loc})
-      = do { traceTc $ text "genericNormaliseInst <-" <+> ppr dict
-          ; (coi, pred') <- fun pred
-
-          ; case coi of
-              IdCo   -> 
-                 do { traceTc $ text "genericNormaliseInst ->" <+> ppr dict
-                    ; return (dict, emptyBag)
-                    }
-                         -- don't use pred' in this case; otherwise, we get
-                         -- more unfolded closed type synonyms in error messages
-              ACo co -> 
-                 do { -- an inst for the new pred
-                   ; dict' <- newDictBndr loc pred'
-                     -- relate the old inst to the new one
-                     -- target_dict = source_dict `cast` st_co
-                   ; let (target_dict, source_dict, st_co) 
-                           | isWanted  = (dict,  dict', mkSymCoercion co)
-                           | otherwise = (dict', dict,  co)
-                             -- we have
-                              --   co :: dict ~ dict'
-                             -- hence, if isWanted
-                             --          dict  = dict' `cast` sym co
-                             --        else
-                             --          dict' = dict  `cast` co
-                         expr      = HsVar $ instToId source_dict
-                         cast_expr = HsWrap (WpCast st_co) expr
-                         rhs       = L (instLocSpan loc) cast_expr
-                         binds     = instToDictBind target_dict rhs
-                     -- return the new inst
-                   ; traceTc $ let name | isWanted 
-                                         = "genericNormaliseInst (wanted) ->"
-                                         | otherwise
-                                         = "genericNormaliseInst (given) ->"
-                                in
-                                text name <+> ppr dict' <+>
-                                text "with" <+> ppr binds
-                    ; return (dict', binds)
-                   }
-          }
-       
-       -- TOMDO: What do we have to do about ImplicInst, Method, and LitInst??
-    normaliseOneInst _isWanted _fun inst
-      = do { inst' <- zonkInst inst
-           ; traceTc $ text "*** TcTyFuns.normaliseOneInst: Skipping" <+>
-                       ppr inst
-          ; return (inst', emptyBag)
-          }
-\end{code}
-
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 %*                                                                     *
 \section{Errors}
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 \section{Errors}