Make a smart mkAppTyM
[ghc.git] / compiler / typecheck / TcCanonical.hs
index 10f871f..09ef93a 100644 (file)
@@ -4,11 +4,14 @@ module TcCanonical(
      canonicalize,
      unifyDerived,
      makeSuperClasses, maybeSym,
-     StopOrContinue(..), stopWith, continueWith
+     StopOrContinue(..), stopWith, continueWith,
+     solveCallStack    -- For TcSimplify
   ) where
 
 #include "HsVersions.h"
 
+import GhcPrelude
+
 import TcRnTypes
 import TcUnify( swapOverTyVars, metaTyVarUpdateOK )
 import TcType
@@ -16,17 +19,23 @@ import Type
 import TcFlatten
 import TcSMonad
 import TcEvidence
+import TcEvTerm
 import Class
 import TyCon
 import TyCoRep   -- cleverly decomposes types, good for completeness checking
 import Coercion
+import CoreSyn
+import Id( idType, mkTemplateLocals )
 import FamInstEnv ( FamInstEnvs )
 import FamInst ( tcTopNormaliseNewTypeTF_maybe )
 import Var
+import VarEnv( mkInScopeSet )
+import VarSet( delVarSetList )
 import Outputable
 import DynFlags( DynFlags )
 import NameSet
 import RdrName
+import HsTypes( HsIPName(..) )
 
 import Pair
 import Util
@@ -34,7 +43,7 @@ import Bag
 import MonadUtils
 import Control.Monad
 import Data.Maybe ( isJust )
-import Data.List  ( zip4, foldl' )
+import Data.List  ( zip4 )
 import BasicTypes
 
 import Data.Bifunctor ( bimap )
@@ -73,10 +82,34 @@ last time through, so we can skip the classification step.
 -- ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
 
 canonicalize :: Ct -> TcS (StopOrContinue Ct)
-canonicalize ct@(CNonCanonical { cc_ev = ev })
-  = do { traceTcS "canonicalize (non-canonical)" (ppr ct)
-       ; {-# SCC "canEvVar" #-}
-         canEvNC ev }
+canonicalize (CNonCanonical { cc_ev = ev })
+  = {-# SCC "canNC" #-}
+    case classifyPredType pred of
+      ClassPred cls tys     -> do traceTcS "canEvNC:cls" (ppr cls <+> ppr tys)
+                                  canClassNC ev cls tys
+      EqPred eq_rel ty1 ty2 -> do traceTcS "canEvNC:eq" (ppr ty1 $$ ppr ty2)
+                                  canEqNC    ev eq_rel ty1 ty2
+      IrredPred {}          -> do traceTcS "canEvNC:irred" (ppr pred)
+                                  canIrred ev
+      ForAllPred _ _ pred   -> do traceTcS "canEvNC:forall" (ppr pred)
+                                  canForAll ev (isClassPred pred)
+  where
+    pred = ctEvPred ev
+
+canonicalize (CQuantCan (QCI { qci_ev = ev, qci_pend_sc = pend_sc }))
+  = canForAll ev pend_sc
+
+canonicalize (CIrredCan { cc_ev = ev })
+  | EqPred eq_rel ty1 ty2 <- classifyPredType (ctEvPred ev)
+  = -- For insolubles (all of which are equalities, do /not/ flatten the arguments
+    -- In Trac #14350 doing so led entire-unnecessary and ridiculously large
+    -- type function expansion.  Instead, canEqNC just applies
+    -- the substitution to the predicate, and may do decomposition;
+    --    e.g. a ~ [a], where [G] a ~ [Int], can decompose
+    canEqNC ev eq_rel ty1 ty2
+
+  | otherwise
+  = canIrred ev
 
 canonicalize (CDictCan { cc_ev = ev, cc_class  = cls
                        , cc_tyargs = xis, cc_pend_sc = pend_sc })
@@ -99,21 +132,9 @@ canonicalize (CFunEqCan { cc_ev = ev
   = {-# SCC "canEqLeafFunEq" #-}
     canCFunEqCan ev fn xis1 fsk
 
-canonicalize (CIrredEvCan { cc_ev = ev })
-  = canIrred ev
 canonicalize (CHoleCan { cc_ev = ev, cc_hole = hole })
   = canHole ev hole
 
-canEvNC :: CtEvidence -> TcS (StopOrContinue Ct)
--- Called only for non-canonical EvVars
-canEvNC ev
-  = case classifyPredType (ctEvPred ev) of
-      ClassPred cls tys     -> do traceTcS "canEvNC:cls" (ppr cls <+> ppr tys)
-                                  canClassNC ev cls tys
-      EqPred eq_rel ty1 ty2 -> do traceTcS "canEvNC:eq" (ppr ty1 $$ ppr ty2)
-                                  canEqNC    ev eq_rel ty1 ty2
-      IrredPred {}          -> do traceTcS "canEvNC:irred" (ppr (ctEvPred ev))
-                                  canIrred   ev
 {-
 ************************************************************************
 *                                                                      *
@@ -124,17 +145,55 @@ canEvNC ev
 
 canClassNC :: CtEvidence -> Class -> [Type] -> TcS (StopOrContinue Ct)
 -- "NC" means "non-canonical"; that is, we have got here
--- from a NonCanonical constrataint, not from a CDictCan
+-- from a NonCanonical constraint, not from a CDictCan
 -- Precondition: EvVar is class evidence
 canClassNC ev cls tys
   | isGiven ev  -- See Note [Eagerly expand given superclasses]
-  = do { sc_cts <- mkStrictSuperClasses ev cls tys
+  = do { sc_cts <- mkStrictSuperClasses ev [] [] cls tys
        ; emitWork sc_cts
        ; canClass ev cls tys False }
+
+  | isWanted ev
+  , Just ip_name <- isCallStackPred cls tys
+  , OccurrenceOf func <- ctLocOrigin loc
+  -- If we're given a CallStack constraint that arose from a function
+  -- call, we need to push the current call-site onto the stack instead
+  -- of solving it directly from a given.
+  -- See Note [Overview of implicit CallStacks] in TcEvidence
+  -- and Note [Solving CallStack constraints] in TcSMonad
+  = do { -- First we emit a new constraint that will capture the
+         -- given CallStack.
+       ; let new_loc = setCtLocOrigin loc (IPOccOrigin (HsIPName ip_name))
+                            -- We change the origin to IPOccOrigin so
+                            -- this rule does not fire again.
+                            -- See Note [Overview of implicit CallStacks]
+
+       ; new_ev <- newWantedEvVarNC new_loc pred
+
+         -- Then we solve the wanted by pushing the call-site
+         -- onto the newly emitted CallStack
+       ; let ev_cs = EvCsPushCall func (ctLocSpan loc) (ctEvExpr new_ev)
+       ; solveCallStack ev ev_cs
+
+       ; canClass new_ev cls tys False }
+
   | otherwise
   = canClass ev cls tys (has_scs cls)
+
   where
     has_scs cls = not (null (classSCTheta cls))
+    loc  = ctEvLoc ev
+    pred = ctEvPred ev
+
+solveCallStack :: CtEvidence -> EvCallStack -> TcS ()
+-- Also called from TcSimplify when defaulting call stacks
+solveCallStack ev ev_cs = do
+  -- We're given ev_cs :: CallStack, but the evidence term should be a
+  -- dictionary, so we have to coerce ev_cs to a dictionary for
+  -- `IP ip CallStack`. See Note [Overview of implicit CallStacks]
+  cs_tm <- evCallStack ev_cs
+  let ev_tm = mkEvCast cs_tm (wrapIP (ctEvPred ev))
+  setEvBindIfWanted ev ev_tm
 
 canClass :: CtEvidence
          -> Class -> [Type]
@@ -145,8 +204,9 @@ canClass :: CtEvidence
 canClass ev cls tys pend_sc
   =   -- all classes do *nominal* matching
     ASSERT2( ctEvRole ev == Nominal, ppr ev $$ ppr cls $$ ppr tys )
-    do { (xis, cos) <- flattenManyNom ev tys
-       ; let co = mkTcTyConAppCo Nominal (classTyCon cls) cos
+    do { (xis, cos, _kind_co) <- flattenArgsNom ev cls_tc tys
+       ; MASSERT( isTcReflCo _kind_co )
+       ; let co = mkTcTyConAppCo Nominal cls_tc cos
              xi = mkClassPred cls xis
              mk_ct new_ev = CDictCan { cc_ev = new_ev
                                      , cc_tyargs = xis
@@ -156,23 +216,26 @@ canClass ev cls tys pend_sc
        ; traceTcS "canClass" (vcat [ ppr ev
                                    , ppr xi, ppr mb ])
        ; return (fmap mk_ct mb) }
+  where
+    cls_tc = classTyCon cls
 
 {- Note [The superclass story]
 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
 We need to add superclass constraints for two reasons:
 
-* For givens, they give us a route to to proof.  E.g.
+* For givens [G], they give us a route to proof.  E.g.
     f :: Ord a => a -> Bool
     f x = x == x
   We get a Wanted (Eq a), which can only be solved from the superclass
   of the Given (Ord a).
 
-* For wanteds, they may give useful functional dependencies.  E.g.
+* For wanteds [W], and deriveds [WD], [D], they may give useful
+  functional dependencies.  E.g.
      class C a b | a -> b where ...
      class C a b => D a b where ...
-  Now a Wanted constraint (D Int beta) has (C Int beta) as a superclass
+  Now a [W] constraint (D Int beta) has (C Int beta) as a superclass
   and that might tell us about beta, via C's fundeps.  We can get this
-  by generateing a Derived (C Int beta) constraint.  It's derived because
+  by generating a [D] (C Int beta) constraint.  It's derived because
   we don't actually have to cough up any evidence for it; it's only there
   to generate fundep equalities.
 
@@ -200,19 +263,19 @@ So here's the plan:
 
 1. Eagerly generate superclasses for given (but not wanted)
    constraints; see Note [Eagerly expand given superclasses].
-   This is done in canClassNC, when we take a non-canonical constraint
-   and cannonicalise it.
+   This is done using mkStrictSuperClasses in canClassNC, when
+   we take a non-canonical Given constraint and cannonicalise it.
 
    However stop if you encounter the same class twice.  That is,
-   expand eagerly, but have a conservative termination condition: see
-   Note [Expanding superclasses] in TcType.
+   mkStrictSuperClasses expands eagerly, but has a conservative
+   termination condition: see Note [Expanding superclasses] in TcType.
 
 2. Solve the wanteds as usual, but do no further expansion of
    superclasses for canonical CDictCans in solveSimpleGivens or
    solveSimpleWanteds; Note [Danger of adding superclasses during solving]
 
-   However, /do/ continue to eagerly expand superlasses for /given/
-   non-canonical constraints (canClassNC does this).  As Trac #12175
+   However, /do/ continue to eagerly expand superlasses for new /given/
+   /non-canonical/ constraints (canClassNC does this).  As Trac #12175
    showed, a type-family application can expand to a class constraint,
    and we want to see its superclasses for just the same reason as
    Note [Eagerly expand given superclasses].
@@ -220,26 +283,66 @@ So here's the plan:
 3. If we have any remaining unsolved wanteds
         (see Note [When superclasses help] in TcRnTypes)
    try harder: take both the Givens and Wanteds, and expand
-   superclasses again.  This may succeed in generating (a finite
-   number of) extra Givens, and extra Deriveds. Both may help the
-   proof.  This is done in TcSimplify.expandSuperClasses.
+   superclasses again.  See the calls to expandSuperClasses in
+   TcSimplify.simpl_loop and solveWanteds.
+
+   This may succeed in generating (a finite number of) extra Givens,
+   and extra Deriveds. Both may help the proof.
+
+3a An important wrinkle: only expand Givens from the current level.
+   Two reasons:
+      - We only want to expand it once, and that is best done at
+        the level it is bound, rather than repeatedly at the leaves
+        of the implication tree
+      - We may be inside a type where we can't create term-level
+        evidence anyway, so we can't superclass-expand, say,
+        (a ~ b) to get (a ~# b).  This happened in Trac #15290.
 
 4. Go round to (2) again.  This loop (2,3,4) is implemented
    in TcSimplify.simpl_loop.
 
-We try to terminate the loop by flagging which class constraints
-(given or wanted) are potentially un-expanded.  This is what the
-cc_pend_sc flag is for in CDictCan.  So in Step 3 we only expand
-superclasses for constraints with cc_pend_sc set to true (i.e.
+The cc_pend_sc flag in a CDictCan records whether the superclasses of
+this constraint have been expanded.  Specifically, in Step 3 we only
+expand superclasses for constraints with cc_pend_sc set to true (i.e.
 isPendingScDict holds).
 
+Why do we do this?  Two reasons:
+
+* To avoid repeated work, by repeatedly expanding the superclasses of
+  same constraint,
+
+* To terminate the above loop, at least in the -XNoRecursiveSuperClasses
+  case.  If there are recursive superclasses we could, in principle,
+  expand forever, always encountering new constraints.
+
 When we take a CNonCanonical or CIrredCan, but end up classifying it
 as a CDictCan, we set the cc_pend_sc flag to False.
 
+Note [Superclass loops]
+~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+Suppose we have
+  class C a => D a
+  class D a => C a
+
+Then, when we expand superclasses, we'll get back to the self-same
+predicate, so we have reached a fixpoint in expansion and there is no
+point in fruitlessly expanding further.  This case just falls out from
+our strategy.  Consider
+  f :: C a => a -> Bool
+  f x = x==x
+Then canClassNC gets the [G] d1: C a constraint, and eager emits superclasses
+G] d2: D a, [G] d3: C a (psc).  (The "psc" means it has its sc_pend flag set.)
+When processing d3 we find a match with d1 in the inert set, and we always
+keep the inert item (d1) if possible: see Note [Replacement vs keeping] in
+TcInteract.  So d3 dies a quick, happy death.
+
 Note [Eagerly expand given superclasses]
 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
 In step (1) of Note [The superclass story], why do we eagerly expand
-Given superclasses by one layer?  Mainly because of some very obscure
+Given superclasses by one layer?  (By "one layer" we mean expand transitively
+until you meet the same class again -- the conservative criterion embodied
+in expandSuperClasses.  So a "layer" might be a whole stack of superclasses.)
+We do this eagerly for Givens mainly because of some very obscure
 cases like this:
 
    instance Bad a => Eq (T a)
@@ -284,7 +387,7 @@ Examples of how adding superclasses can help:
     Follow the superclass rules to add
          [G] F a ~ b
          [D] F a ~ beta
-    Now we we get [D] beta ~ b, and can solve that.
+    Now we get [D] beta ~ b, and can solve that.
 
     -- Example (tcfail138)
       class L a b | a -> b
@@ -349,34 +452,115 @@ makeSuperClasses :: [Ct] -> TcS [Ct]
 makeSuperClasses cts = concatMapM go cts
   where
     go (CDictCan { cc_ev = ev, cc_class = cls, cc_tyargs = tys })
-          = mkStrictSuperClasses ev cls tys
+      = mkStrictSuperClasses ev [] [] cls tys
+    go (CQuantCan (QCI { qci_pred = pred, qci_ev = ev }))
+      = ASSERT2( isClassPred pred, ppr pred )  -- The cts should all have
+                                               -- class pred heads
+        mkStrictSuperClasses ev tvs theta cls tys
+      where
+        (tvs, theta, cls, tys) = tcSplitDFunTy (ctEvPred ev)
     go ct = pprPanic "makeSuperClasses" (ppr ct)
 
-mkStrictSuperClasses :: CtEvidence -> Class -> [Type] -> TcS [Ct]
--- Return constraints for the strict superclasses of (c tys)
-mkStrictSuperClasses ev cls tys
-  = mk_strict_superclasses (unitNameSet (className cls)) ev cls tys
+mkStrictSuperClasses
+    :: CtEvidence
+    -> [TyVar] -> ThetaType  -- These two args are non-empty only when taking
+                             -- superclasses of a /quantified/ constraint
+    -> Class -> [Type] -> TcS [Ct]
+-- Return constraints for the strict superclasses of
+--   ev :: forall as. theta => cls tys
+mkStrictSuperClasses ev tvs theta cls tys
+  = mk_strict_superclasses (unitNameSet (className cls))
+                           ev tvs theta cls tys
+
+mk_strict_superclasses :: NameSet -> CtEvidence
+                       -> [TyVar] -> ThetaType
+                       -> Class -> [Type] -> TcS [Ct]
+-- Always return the immediate superclasses of (cls tys);
+-- and expand their superclasses, provided none of them are in rec_clss
+-- nor are repeated
+mk_strict_superclasses rec_clss ev tvs theta cls tys
+  | CtGiven { ctev_evar = evar, ctev_loc = loc } <- ev
+  = concatMapM (do_one_given evar (mk_given_loc loc)) $
+    classSCSelIds cls
+  where
+    dict_ids  = mkTemplateLocals theta
+    size      = sizeTypes tys
+
+    do_one_given evar given_loc sel_id
+      | isUnliftedType sc_pred
+      , not (null tvs && null theta)
+      = -- See Note [Equality superclasses in quantified constraints]
+        return []
+      | otherwise
+      = do { given_ev <- newGivenEvVar given_loc $
+                         (given_ty, mk_sc_sel evar sel_id)
+           ; mk_superclasses rec_clss given_ev tvs theta sc_pred }
+      where
+        sc_pred  = funResultTy (piResultTys (idType sel_id) tys)
+        given_ty = mkInfSigmaTy tvs theta sc_pred
+
+    mk_sc_sel evar sel_id
+      = EvExpr $ mkLams tvs $ mkLams dict_ids $
+        Var sel_id `mkTyApps` tys `App`
+        (evId evar `mkTyApps` mkTyVarTys tvs `mkVarApps` dict_ids)
+
+    mk_given_loc loc
+       | isCTupleClass cls
+       = loc   -- For tuple predicates, just take them apart, without
+               -- adding their (large) size into the chain.  When we
+               -- get down to a base predicate, we'll include its size.
+               -- Trac #10335
+
+       | GivenOrigin skol_info <- ctLocOrigin loc
+         -- See Note [Solving superclass constraints] in TcInstDcls
+         -- for explantation of this transformation for givens
+       = case skol_info of
+            InstSkol -> loc { ctl_origin = GivenOrigin (InstSC size) }
+            InstSC n -> loc { ctl_origin = GivenOrigin (InstSC (n `max` size)) }
+            _        -> loc
+
+       | otherwise  -- Probably doesn't happen, since this function
+       = loc        -- is only used for Givens, but does no harm
+
+mk_strict_superclasses rec_clss ev tvs theta cls tys
+  | all noFreeVarsOfType tys
+  = return [] -- Wanteds with no variables yield no deriveds.
+              -- See Note [Improvement from Ground Wanteds]
+
+  | otherwise -- Wanted/Derived case, just add Derived superclasses
+              -- that can lead to improvement.
+  = ASSERT2( null tvs && null theta, ppr tvs $$ ppr theta )
+    concatMapM do_one_derived (immSuperClasses cls tys)
+  where
+    loc = ctEvLoc ev
+
+    do_one_derived sc_pred
+      = do { sc_ev <- newDerivedNC loc sc_pred
+           ; mk_superclasses rec_clss sc_ev [] [] sc_pred }
 
-mk_superclasses :: NameSet -> CtEvidence -> TcS [Ct]
+mk_superclasses :: NameSet -> CtEvidence
+                -> [TyVar] -> ThetaType -> PredType -> TcS [Ct]
 -- Return this constraint, plus its superclasses, if any
-mk_superclasses rec_clss ev
-  | ClassPred cls tys <- classifyPredType (ctEvPred ev)
-  = mk_superclasses_of rec_clss ev cls tys
+mk_superclasses rec_clss ev tvs theta pred
+  | ClassPred cls tys <- classifyPredType pred
+  = mk_superclasses_of rec_clss ev tvs theta cls tys
 
   | otherwise   -- Superclass is not a class predicate
   = return [mkNonCanonical ev]
 
-mk_superclasses_of :: NameSet -> CtEvidence -> Class -> [Type] -> TcS [Ct]
+mk_superclasses_of :: NameSet -> CtEvidence
+                   -> [TyVar] -> ThetaType -> Class -> [Type]
+                   -> TcS [Ct]
 -- Always return this class constraint,
 -- and expand its superclasses
-mk_superclasses_of rec_clss ev cls tys
+mk_superclasses_of rec_clss ev tvs theta cls tys
   | loop_found = do { traceTcS "mk_superclasses_of: loop" (ppr cls <+> ppr tys)
                     ; return [this_ct] }  -- cc_pend_sc of this_ct = True
   | otherwise  = do { traceTcS "mk_superclasses_of" (vcat [ ppr cls <+> ppr tys
                                                           , ppr (isCTupleClass cls)
                                                           , ppr rec_clss
                                                           ])
-                    ; sc_cts <- mk_strict_superclasses rec_clss' ev cls tys
+                    ; sc_cts <- mk_strict_superclasses rec_clss' ev tvs theta cls tys
                     ; return (this_ct : sc_cts) }
                                    -- cc_pend_sc of this_ct = False
   where
@@ -384,52 +568,55 @@ mk_superclasses_of rec_clss ev cls tys
     loop_found = not (isCTupleClass cls) && cls_nm `elemNameSet` rec_clss
                  -- Tuples never contribute to recursion, and can be nested
     rec_clss'  = rec_clss `extendNameSet` cls_nm
-    this_ct    = CDictCan { cc_ev = ev, cc_class = cls, cc_tyargs = tys
-                          , cc_pend_sc = loop_found }
+
+    this_ct | null tvs, null theta
+            = CDictCan { cc_ev = ev, cc_class = cls, cc_tyargs = tys
+                       , cc_pend_sc = loop_found }
                  -- NB: If there is a loop, we cut off, so we have not
                  --     added the superclasses, hence cc_pend_sc = True
+            | otherwise
+            = CQuantCan (QCI { qci_tvs = tvs, qci_pred = mkClassPred cls tys
+                             , qci_ev = ev
+                             , qci_pend_sc = loop_found })
 
-mk_strict_superclasses :: NameSet -> CtEvidence -> Class -> [Type] -> TcS [Ct]
--- Always return the immediate superclasses of (cls tys);
--- and expand their superclasses, provided none of them are in rec_clss
--- nor are repeated
-mk_strict_superclasses rec_clss ev cls tys
-  | CtGiven { ctev_evar = evar, ctev_loc = loc } <- ev
-  = do { sc_evs <- newGivenEvVars (mk_given_loc loc)
-                                  (mkEvScSelectors (EvId evar) cls tys)
-       ; concatMapM (mk_superclasses rec_clss) sc_evs }
 
-  | all noFreeVarsOfType tys
-  = return [] -- Wanteds with no variables yield no deriveds.
-              -- See Note [Improvement from Ground Wanteds]
+{- Note [Equality superclasses in quantified constraints]
+~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+Consider (Trac #15359, #15593, #15625)
+  f :: (forall a. theta => a ~ b) => stuff
 
-  | otherwise -- Wanted/Derived case, just add Derived superclasses
-              -- that can lead to improvement.
-  = do { let loc = ctEvLoc ev
-       ; sc_evs <- mapM (newDerivedNC loc) (immSuperClasses cls tys)
-       ; concatMapM (mk_superclasses rec_clss) sc_evs }
-  where
-    size = sizeTypes tys
-    mk_given_loc loc
-       | isCTupleClass cls
-       = loc   -- For tuple predicates, just take them apart, without
-               -- adding their (large) size into the chain.  When we
-               -- get down to a base predicate, we'll include its size.
-               -- Trac #10335
+It's a bit odd to have a local, quantified constraint for `(a~b)`,
+but some people want such a thing (see the tickets). And for
+Coercible it is definitely useful
+  f :: forall m. (forall p q. Coercible p q => Coercible (m p) (m q)))
+                 => stuff
 
-       | GivenOrigin skol_info <- ctLocOrigin loc
-         -- See Note [Solving superclass constraints] in TcInstDcls
-         -- for explantation of this transformation for givens
-       = case skol_info of
-            InstSkol -> loc { ctl_origin = GivenOrigin (InstSC size) }
-            InstSC n -> loc { ctl_origin = GivenOrigin (InstSC (n `max` size)) }
-            _        -> loc
+Moreover it's not hard to arrange; we just need to look up /equality/
+constraints in the quantified-constraint environment, which we do in
+TcInteract.doTopReactOther.
 
-       | otherwise  -- Probably doesn't happen, since this function
-       = loc        -- is only used for Givens, but does no harm
+There is a wrinkle though, in the case where 'theta' is empty, so
+we have
+  f :: (forall a. a~b) => stuff
+
+Now, potentially, the superclass machinery kicks in, in
+makeSuperClasses, giving us a a second quantified constrait
+       (forall a. a ~# b)
+BUT this is an unboxed value!  And nothing has prepared us for
+dictionary "functions" that are unboxed.  Actually it does just
+about work, but the simplier ends up with stuff like
+   case (/\a. eq_sel d) of df -> ...(df @Int)...
+and fails to simplify that any further.  And it doesn't satisfy
+isPredTy any more.
+
+So for now we simply decline to take superclasses in the quantified
+case.  Instead we have a special case in TcInteract.doTopReactOther,
+which looks for primitive equalities specially in the quantified
+constraints.
+
+See also Note [Evidence for quantified constraints] in Type.
 
 
-{-
 ************************************************************************
 *                                                                      *
 *                      Irreducibles canonicalization
@@ -439,28 +626,182 @@ mk_strict_superclasses rec_clss ev cls tys
 
 canIrred :: CtEvidence -> TcS (StopOrContinue Ct)
 -- Precondition: ty not a tuple and no other evidence form
-canIrred old_ev
-  = do { let old_ty = ctEvPred old_ev
-       ; traceTcS "can_pred" (text "IrredPred = " <+> ppr old_ty)
-       ; (xi,co) <- flatten FM_FlattenAll old_ev old_ty -- co :: xi ~ old_ty
-       ; rewriteEvidence old_ev xi co `andWhenContinue` \ new_ev ->
+canIrred ev
+  = do { let pred = ctEvPred ev
+       ; traceTcS "can_pred" (text "IrredPred = " <+> ppr pred)
+       ; (xi,co) <- flatten FM_FlattenAll ev pred -- co :: xi ~ pred
+       ; rewriteEvidence ev xi co `andWhenContinue` \ new_ev ->
     do { -- Re-classify, in case flattening has improved its shape
        ; case classifyPredType (ctEvPred new_ev) of
            ClassPred cls tys     -> canClassNC new_ev cls tys
            EqPred eq_rel ty1 ty2 -> canEqNC new_ev eq_rel ty1 ty2
            _                     -> continueWith $
-                                    CIrredEvCan { cc_ev = new_ev } } }
+                                    mkIrredCt new_ev } }
 
 canHole :: CtEvidence -> Hole -> TcS (StopOrContinue Ct)
 canHole ev hole
-  = do { let ty = ctEvPred ev
-       ; (xi,co) <- flatten FM_SubstOnly ev ty -- co :: xi ~ ty
+  = do { let pred = ctEvPred ev
+       ; (xi,co) <- flatten FM_SubstOnly ev pred -- co :: xi ~ pred
        ; rewriteEvidence ev xi co `andWhenContinue` \ new_ev ->
-    do { emitInsoluble (CHoleCan { cc_ev = new_ev
-                                 , cc_hole = hole })
+    do { updInertIrreds (`snocCts` (CHoleCan { cc_ev = new_ev
+                                             , cc_hole = hole }))
        ; stopWith new_ev "Emit insoluble hole" } }
 
-{-
+
+{- *********************************************************************
+*                                                                      *
+*                      Quantified predicates
+*                                                                      *
+********************************************************************* -}
+
+{- Note [Quantified constraints]
+~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+The -XQuantifiedConstraints extension allows type-class contexts like this:
+
+  data Rose f x = Rose x (f (Rose f x))
+
+  instance (Eq a, forall b. Eq b => Eq (f b))
+        => Eq (Rose f a)  where
+    (Rose x1 rs1) == (Rose x2 rs2) = x1==x2 && rs1 == rs2
+
+Note the (forall b. Eq b => Eq (f b)) in the instance contexts.
+This quantified constraint is needed to solve the
+ [W] (Eq (f (Rose f x)))
+constraint which arises form the (==) definition.
+
+The wiki page is
+  https://ghc.haskell.org/trac/ghc/wiki/QuantifiedConstraints
+which in turn contains a link to the GHC Proposal where the change
+is specified, and a Haskell Symposium paper about it.
+
+We implement two main extensions to the design in the paper:
+
+ 1. We allow a variable in the instance head, e.g.
+      f :: forall m a. (forall b. m b) => D (m a)
+    Notice the 'm' in the head of the quantified constraint, not
+    a class.
+
+ 2. We suport superclasses to quantified constraints.
+    For example (contrived):
+      f :: (Ord b, forall b. Ord b => Ord (m b)) => m a -> m a -> Bool
+      f x y = x==y
+    Here we need (Eq (m a)); but the quantifed constraint deals only
+    with Ord.  But we can make it work by using its superclass.
+
+Here are the moving parts
+  * Language extension {-# LANGUAGE QuantifiedConstraints #-}
+    and add it to ghc-boot-th:GHC.LanguageExtensions.Type.Extension
+
+  * A new form of evidence, EvDFun, that is used to discharge
+    such wanted constraints
+
+  * checkValidType gets some changes to accept forall-constraints
+    only in the right places.
+
+  * Type.PredTree gets a new constructor ForAllPred, and
+    and classifyPredType analyses a PredType to decompose
+    the new forall-constraints
+
+  * TcSMonad.InertCans gets an extra field, inert_insts,
+    which holds all the Given forall-constraints.  In effect,
+    such Given constraints are like local instance decls.
+
+  * When trying to solve a class constraint, via
+    TcInteract.matchInstEnv, use the InstEnv from inert_insts
+    so that we include the local Given forall-constraints
+    in the lookup.  (See TcSMonad.getInstEnvs.)
+
+  * TcCanonical.canForAll deals with solving a
+    forall-constraint.  See
+       Note [Solving a Wanted forall-constraint]
+
+  * We augment the kick-out code to kick out an inert
+    forall constraint if it can be rewritten by a new
+    type equality; see TcSMonad.kick_out_rewritable
+
+Note that a quantified constraint is never /inferred/
+(by TcSimplify.simplifyInfer).  A function can only have a
+quantified constraint in its type if it is given an explicit
+type signature.
+
+Note that we implement
+-}
+
+canForAll :: CtEvidence -> Bool -> TcS (StopOrContinue Ct)
+-- We have a constraint (forall as. blah => C tys)
+canForAll ev pend_sc
+  = do { -- First rewrite it to apply the current substitution
+         -- Do not bother with type-family reductions; we can't
+         -- do them under a forall anyway (c.f. Flatten.flatten_one
+         -- on a forall type)
+         let pred = ctEvPred ev
+       ; (xi,co) <- flatten FM_SubstOnly ev pred -- co :: xi ~ pred
+       ; rewriteEvidence ev xi co `andWhenContinue` \ new_ev ->
+
+    do { -- Now decompose into its pieces and solve it
+         -- (It takes a lot less code to flatten before decomposing.)
+       ; case classifyPredType (ctEvPred new_ev) of
+           ForAllPred tv_bndrs theta pred
+              -> solveForAll new_ev tv_bndrs theta pred pend_sc
+           _  -> pprPanic "canForAll" (ppr new_ev)
+    } }
+
+solveForAll :: CtEvidence -> [TyVarBinder] -> TcThetaType -> PredType -> Bool
+            -> TcS (StopOrContinue Ct)
+solveForAll ev tv_bndrs theta pred pend_sc
+  | CtWanted { ctev_dest = dest } <- ev
+  = -- See Note [Solving a Wanted forall-constraint]
+    do { let skol_info = QuantCtxtSkol
+             empty_subst = mkEmptyTCvSubst $ mkInScopeSet $
+                           tyCoVarsOfTypes (pred:theta) `delVarSetList` tvs
+       ; (subst, skol_tvs) <- tcInstSkolTyVarsX empty_subst tvs
+       ; given_ev_vars <- mapM newEvVar (substTheta subst theta)
+
+       ; (w_id, ev_binds)
+             <- checkConstraintsTcS skol_info skol_tvs given_ev_vars $
+                do { wanted_ev <- newWantedEvVarNC loc $
+                                  substTy subst pred
+                   ; return ( ctEvEvId wanted_ev
+                            , unitBag (mkNonCanonical wanted_ev)) }
+
+      ; setWantedEvTerm dest $
+        EvFun { et_tvs = skol_tvs, et_given = given_ev_vars
+              , et_binds = ev_binds, et_body = w_id }
+
+      ; stopWith ev "Wanted forall-constraint" }
+
+  | isGiven ev   -- See Note [Solving a Given forall-constraint]
+  = do { addInertForAll qci
+       ; stopWith ev "Given forall-constraint" }
+
+  | otherwise
+  = stopWith ev "Derived forall-constraint"
+  where
+    loc = ctEvLoc ev
+    tvs = binderVars tv_bndrs
+    qci = QCI { qci_ev = ev, qci_tvs = tvs
+              , qci_pred = pred, qci_pend_sc = pend_sc }
+
+{- Note [Solving a Wanted forall-constraint]
+~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+Solving a wanted forall (quantified) constraint
+  [W] df :: forall ab. (Eq a, Ord b) => C x a b
+is delightfully easy.   Just build an implication constraint
+    forall ab. (g1::Eq a, g2::Ord b) => [W] d :: C x a
+and discharge df thus:
+    df = /\ab. \g1 g2. let <binds> in d
+where <binds> is filled in by solving the implication constraint.
+All the machinery is to hand; there is little to do.
+
+Note [Solving a Given forall-constraint]
+~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+For a Given constraint
+  [G] df :: forall ab. (Eq a, Ord b) => C x a b
+we just add it to TcS's local InstEnv of known instances,
+via addInertForall.  Then, if we look up (C x Int Bool), say,
+we'll find a match in the InstEnv.
+
+
 ************************************************************************
 *                                                                      *
 *        Equalities
@@ -532,9 +873,9 @@ can_eq_nc'
    -> TcS (StopOrContinue Ct)
 
 -- Expand synonyms first; see Note [Type synonyms and canonicalization]
-can_eq_nc' flat _rdr_env _envs ev eq_rel ty1 ps_ty1 ty2 ps_ty2
-  | Just ty1' <- tcView ty1 = can_eq_nc flat ev eq_rel ty1' ps_ty1 ty2  ps_ty2
-  | Just ty2' <- tcView ty2 = can_eq_nc flat ev eq_rel ty1  ps_ty1 ty2' ps_ty2
+can_eq_nc' flat rdr_env envs ev eq_rel ty1 ps_ty1 ty2 ps_ty2
+  | Just ty1' <- tcView ty1 = can_eq_nc' flat rdr_env envs ev eq_rel ty1' ps_ty1 ty2  ps_ty2
+  | Just ty2' <- tcView ty2 = can_eq_nc' flat rdr_env envs ev eq_rel ty1  ps_ty1 ty2' ps_ty2
 
 -- need to check for reflexivity in the ReprEq case.
 -- See Note [Eager reflexivity check]
@@ -545,11 +886,14 @@ can_eq_nc' True _rdr_env _envs ev ReprEq ty1 _ ty2 _
   = canEqReflexive ev ReprEq ty1
 
 -- When working with ReprEq, unwrap newtypes.
-can_eq_nc' _flat rdr_env envs ev ReprEq ty1 _ ty2 ps_ty2
-  | Just stuff1 <- tcTopNormaliseNewTypeTF_maybe envs rdr_env ty1
+-- See Note [Unwrap newtypes first]
+can_eq_nc' _flat rdr_env envs ev eq_rel ty1 ps_ty1 ty2 ps_ty2
+  | ReprEq <- eq_rel
+  , Just stuff1 <- tcTopNormaliseNewTypeTF_maybe envs rdr_env ty1
   = can_eq_newtype_nc ev NotSwapped ty1 stuff1 ty2 ps_ty2
-can_eq_nc' _flat rdr_env envs ev ReprEq ty1 ps_ty1 ty2 _
-  | Just stuff2 <- tcTopNormaliseNewTypeTF_maybe envs rdr_env ty2
+
+  | ReprEq <- eq_rel
+  , Just stuff2 <- tcTopNormaliseNewTypeTF_maybe envs rdr_env ty2
   = can_eq_newtype_nc ev IsSwapped  ty2 stuff2 ty1 ps_ty1
 
 -- Then, get rid of casts
@@ -558,6 +902,13 @@ can_eq_nc' flat _rdr_env _envs ev eq_rel (CastTy ty1 co1) _ ty2 ps_ty2
 can_eq_nc' flat _rdr_env _envs ev eq_rel ty1 ps_ty1 (CastTy ty2 co2) _
   = canEqCast flat ev eq_rel IsSwapped ty2 co2 ty1 ps_ty1
 
+-- NB: pattern match on True: we want only flat types sent to canEqTyVar.
+-- See also Note [No top-level newtypes on RHS of representational equalities]
+can_eq_nc' True _rdr_env _envs ev eq_rel (TyVarTy tv1) ps_ty1 ty2 ps_ty2
+  = canEqTyVar ev eq_rel NotSwapped tv1 ps_ty1 ty2 ps_ty2
+can_eq_nc' True _rdr_env _envs ev eq_rel ty1 ps_ty1 (TyVarTy tv2) ps_ty2
+  = canEqTyVar ev eq_rel IsSwapped tv2 ps_ty2 ty1 ps_ty1
+
 ----------------------
 -- Otherwise try to decompose
 ----------------------
@@ -565,7 +916,7 @@ can_eq_nc' flat _rdr_env _envs ev eq_rel ty1 ps_ty1 (CastTy ty2 co2) _
 -- Literals
 can_eq_nc' _flat _rdr_env _envs ev eq_rel ty1@(LitTy l1) _ (LitTy l2) _
  | l1 == l2
-  = do { setEqIfWanted ev (mkReflCo (eqRelRole eq_rel) ty1)
+  = do { setEvBindIfWanted ev (evCoercion $ mkReflCo (eqRelRole eq_rel) ty1)
        ; stopWith ev "Equal LitTy" }
 
 -- Try to decompose type constructor applications
@@ -580,9 +931,60 @@ can_eq_nc' _flat _rdr_env _envs ev eq_rel ty1 _ ty2 _
 
 can_eq_nc' _flat _rdr_env _envs ev eq_rel
            s1@(ForAllTy {}) _ s2@(ForAllTy {}) _
+  = can_eq_nc_forall ev eq_rel s1 s2
+
+-- See Note [Canonicalising type applications] about why we require flat types
+can_eq_nc' True _rdr_env _envs ev eq_rel (AppTy t1 s1) _ ty2 _
+  | NomEq <- eq_rel
+  , Just (t2, s2) <- tcSplitAppTy_maybe ty2
+  = can_eq_app ev t1 s1 t2 s2
+can_eq_nc' True _rdr_env _envs ev eq_rel ty1 _ (AppTy t2 s2) _
+  | NomEq <- eq_rel
+  , Just (t1, s1) <- tcSplitAppTy_maybe ty1
+  = can_eq_app ev t1 s1 t2 s2
+
+-- No similarity in type structure detected. Flatten and try again.
+can_eq_nc' False rdr_env envs ev eq_rel _ ps_ty1 _ ps_ty2
+  = do { (xi1, co1) <- flatten FM_FlattenAll ev ps_ty1
+       ; (xi2, co2) <- flatten FM_FlattenAll ev ps_ty2
+       ; new_ev <- rewriteEqEvidence ev NotSwapped xi1 xi2 co1 co2
+       ; can_eq_nc' True rdr_env envs new_ev eq_rel xi1 xi1 xi2 xi2 }
+
+-- We've flattened and the types don't match. Give up.
+can_eq_nc' True _rdr_env _envs ev eq_rel _ ps_ty1 _ ps_ty2
+  = do { traceTcS "can_eq_nc' catch-all case" (ppr ps_ty1 $$ ppr ps_ty2)
+       ; case eq_rel of -- See Note [Unsolved equalities]
+            ReprEq -> continueWith (mkIrredCt ev)
+            NomEq  -> continueWith (mkInsolubleCt ev) }
+          -- No need to call canEqFailure/canEqHardFailure because they
+          -- flatten, and the types involved here are already flat
+
+{- Note [Unsolved equalities]
+~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+If we have an unsolved equality like
+  (a b ~R# Int)
+that is not necessarily insoluble!  Maybe 'a' will turn out to be a newtype.
+So we want to make it a potentially-soluble Irred not an insoluble one.
+Missing this point is what caused Trac #15431
+-}
+
+---------------------------------
+can_eq_nc_forall :: CtEvidence -> EqRel
+                 -> Type -> Type    -- LHS and RHS
+                 -> TcS (StopOrContinue Ct)
+-- (forall as. phi1) ~ (forall bs. phi2)
+-- Check for length match of as, bs
+-- Then build an implication constraint: forall as. phi1 ~ phi2[as/bs]
+-- But remember also to unify the kinds of as and bs
+--  (this is the 'go' loop), and actually substitute phi2[as |> cos / bs]
+-- Remember also that we might have forall z (a:z). blah
+--  so we must proceed one binder at a time (Trac #13879)
+
+can_eq_nc_forall ev eq_rel s1 s2
  | CtWanted { ctev_loc = loc, ctev_dest = orig_dest } <- ev
- = do { let (bndrs1,body1) = tcSplitForAllTyVarBndrs s1
-            (bndrs2,body2) = tcSplitForAllTyVarBndrs s2
+ = do { let free_tvs       = tyCoVarsOfTypes [s1,s2]
+            (bndrs1, phi1) = tcSplitForAllVarBndrs s1
+            (bndrs2, phi2) = tcSplitForAllVarBndrs s2
       ; if not (equalLength bndrs1 bndrs2)
         then do { traceTcS "Forall failure" $
                      vcat [ ppr s1, ppr s2, ppr bndrs1, ppr bndrs2
@@ -590,52 +992,63 @@ can_eq_nc' _flat _rdr_env _envs ev eq_rel
                           , ppr (map binderArgFlag bndrs2) ]
                 ; canEqHardFailure ev s1 s2 }
         else
-          do { traceTcS "Creating implication for polytype equality" $ ppr ev
-             ; kind_cos <- zipWithM (unifyWanted loc Nominal)
-                             (map binderKind bndrs1) (map binderKind bndrs2)
-             ; all_co <- deferTcSForAllEq (eqRelRole eq_rel) loc
-                                           kind_cos (bndrs1,body1) (bndrs2,body2)
-             ; setWantedEq orig_dest all_co
-             ; stopWith ev "Deferred polytype equality" } }
+   do { traceTcS "Creating implication for polytype equality" $ ppr ev
+      ; let empty_subst1 = mkEmptyTCvSubst $ mkInScopeSet free_tvs
+      ; (subst1, skol_tvs) <- tcInstSkolTyVarsX empty_subst1 $
+                              binderVars bndrs1
+
+      ; let skol_info = UnifyForAllSkol phi1
+            phi1' = substTy subst1 phi1
+
+            -- Unify the kinds, extend the substitution
+            go :: [TcTyVar] -> TCvSubst -> [TyVarBinder]
+               -> TcS (TcCoercion, Cts)
+            go (skol_tv:skol_tvs) subst (bndr2:bndrs2)
+              = do { let tv2 = binderVar bndr2
+                   ; (kind_co, wanteds1) <- unify loc Nominal (tyVarKind skol_tv)
+                                                  (substTy subst (tyVarKind tv2))
+                   ; let subst' = extendTvSubst subst tv2
+                                       (mkCastTy (mkTyVarTy skol_tv) kind_co)
+                   ; (co, wanteds2) <- go skol_tvs subst' bndrs2
+                   ; return ( mkTcForAllCo skol_tv kind_co co
+                            , wanteds1 `unionBags` wanteds2 ) }
+
+            -- Done: unify phi1 ~ phi2
+            go [] subst bndrs2
+              = ASSERT( null bndrs2 )
+                unify loc (eqRelRole eq_rel) phi1' (substTy subst phi2)
+
+            go _ _ _ = panic "cna_eq_nc_forall"  -- case (s:ss) []
+
+            empty_subst2 = mkEmptyTCvSubst (getTCvInScope subst1)
+
+      ; all_co <- checkTvConstraintsTcS skol_info skol_tvs $
+                  go skol_tvs empty_subst2 bndrs2
+
+      ; setWantedEq orig_dest all_co
+      ; stopWith ev "Deferred polytype equality" } }
+
  | otherwise
  = do { traceTcS "Omitting decomposition of given polytype equality" $
         pprEq s1 s2    -- See Note [Do not decompose given polytype equalities]
       ; stopWith ev "Discard given polytype equality" }
 
--- See Note [Canonicalising type applications] about why we require flat types
-can_eq_nc' True _rdr_env _envs ev eq_rel (AppTy t1 s1) _ ty2 _
-  | Just (t2, s2) <- tcSplitAppTy_maybe ty2
-  = can_eq_app ev eq_rel t1 s1 t2 s2
-can_eq_nc' True _rdr_env _envs ev eq_rel ty1 _ (AppTy t2 s2) _
-  | Just (t1, s1) <- tcSplitAppTy_maybe ty1
-  = can_eq_app ev eq_rel t1 s1 t2 s2
-
--- No similarity in type structure detected. Flatten and try again.
-can_eq_nc' False rdr_env envs ev eq_rel _ ps_ty1 _ ps_ty2
-  = do { (xi1, co1) <- flatten FM_FlattenAll ev ps_ty1
-       ; (xi2, co2) <- flatten FM_FlattenAll ev ps_ty2
-       ; rewriteEqEvidence ev NotSwapped xi1 xi2 co1 co2
-         `andWhenContinue` \ new_ev ->
-         can_eq_nc' True rdr_env envs new_ev eq_rel xi1 xi1 xi2 xi2 }
-
--- Type variable on LHS or RHS are last.
--- NB: pattern match on True: we want only flat types sent to canEqTyVar.
--- See also Note [No top-level newtypes on RHS of representational equalities]
-can_eq_nc' True _rdr_env _envs ev eq_rel (TyVarTy tv1) ps_ty1 ty2 ps_ty2
-  = canEqTyVar ev eq_rel NotSwapped tv1 ps_ty1 ty2 ps_ty2
-can_eq_nc' True _rdr_env _envs ev eq_rel ty1 ps_ty1 (TyVarTy tv2) ps_ty2
-  = canEqTyVar ev eq_rel IsSwapped tv2 ps_ty2 ty1 ps_ty1
-
--- We've flattened and the types don't match. Give up.
-can_eq_nc' True _rdr_env _envs ev _eq_rel _ ps_ty1 _ ps_ty2
-  = do { traceTcS "can_eq_nc' catch-all case" (ppr ps_ty1 $$ ppr ps_ty2)
-       ; canEqHardFailure ev ps_ty1 ps_ty2 }
+ where
+    unify :: CtLoc -> Role -> TcType -> TcType -> TcS (TcCoercion, Cts)
+    -- This version returns the wanted constraint rather
+    -- than putting it in the work list
+    unify loc role ty1 ty2
+      | ty1 `tcEqType` ty2
+      = return (mkTcReflCo role ty1, emptyBag)
+      | otherwise
+      = do { (wanted, co) <- newWantedEq loc role ty1 ty2
+           ; return (co, unitBag (mkNonCanonical wanted)) }
 
 ---------------------------------
 -- | Compare types for equality, while zonking as necessary. Gives up
 -- as soon as it finds that two types are not equal.
 -- This is quite handy when some unification has made two
--- types in an inert wanted to be equal. We can discover the equality without
+-- types in an inert Wanted to be equal. We can discover the equality without
 -- flattening, which is sometimes very expensive (in the case of type functions).
 -- In particular, this function makes a ~20% improvement in test case
 -- perf/compiler/T5030.
@@ -715,7 +1128,8 @@ zonk_eq_types = go
             -> do { cts <- readTcRef ref
                   ; case cts of
                       Flexi        -> give_up
-                      Indirect ty' -> unSwap swapped go ty' ty }
+                      Indirect ty' -> do { trace_indirect tv ty'
+                                         ; unSwap swapped go ty' ty } }
           _ -> give_up
       where
         give_up = return $ Left $ unSwap swapped Pair (mkTyVarTy tv) ty
@@ -728,12 +1142,17 @@ zonk_eq_types = go
                           then go ty1' ty2'
                           else return $ Left (Pair (TyVarTy tv1) (TyVarTy tv2)) }
 
+    trace_indirect tv ty
+       = traceTcS "Following filled tyvar (zonk_eq_types)"
+                  (ppr tv <+> equals <+> ppr ty)
+
     quick_zonk tv = case tcTyVarDetails tv of
       MetaTv { mtv_ref = ref }
         -> do { cts <- readTcRef ref
               ; case cts of
                   Flexi        -> return (TyVarTy tv, False)
-                  Indirect ty' -> return (ty', True) }
+                  Indirect ty' -> do { trace_indirect tv ty'
+                                     ; return (ty', True) } }
       _ -> return (TyVarTy tv, False)
 
       -- This happens for type families, too. But recall that failure
@@ -762,7 +1181,26 @@ zonk_eq_types = go
     combine_rev f (Right tys) (Left elt) = Left (f <$> elt     <*> pure tys)
     combine_rev f (Right tys) (Right ty) = Right (f ty tys)
 
-{-
+{- See Note [Unwrap newtypes first]
+~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+Consider
+  newtype N m a = MkN (m a)
+Then N will get a conservative, Nominal role for its second parameter 'a',
+because it appears as an argument to the unknown 'm'. Now consider
+  [W] N Maybe a  ~R#  N Maybe b
+
+If we decompose, we'll get
+  [W] a ~N# b
+
+But if instead we unwrap we'll get
+  [W] Maybe a ~R# Maybe b
+which in turn gives us
+  [W] a ~R# b
+which is easier to satisfy.
+
+Bottom line: unwrap newtypes before decomposing them!
+c.f. Trac #9123 comment:52,53 for a compelling example.
+
 Note [Newtypes can blow the stack]
 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
 Suppose we have
@@ -803,7 +1241,7 @@ Here's another place where this reflexivity check is key:
 Consider trying to prove (f a) ~R (f a). The AppTys in there can't
 be decomposed, because representational equality isn't congruent with respect
 to AppTy. So, when canonicalising the equality above, we get stuck and
-would normally produce a CIrredEvCan. However, we really do want to
+would normally produce a CIrredCan. However, we really do want to
 be able to solve (f a) ~R (f a). So, in the representational case only,
 we do a reflexivity check.
 
@@ -831,16 +1269,15 @@ can_eq_newtype_nc ev swapped ty1 ((gres, co), ty1') ty2 ps_ty2
            -- we have actually used the newtype constructor here, so
            -- make sure we don't warn about importing it!
 
-       ; rewriteEqEvidence ev swapped ty1' ps_ty2
-                           (mkTcSymCo co) (mkTcReflCo Representational ps_ty2)
-         `andWhenContinue` \ new_ev ->
-         can_eq_nc False new_ev ReprEq ty1' ty1' ty2 ps_ty2 }
+       ; new_ev <- rewriteEqEvidence ev swapped ty1' ps_ty2
+                                     (mkTcSymCo co) (mkTcReflCo Representational ps_ty2)
+       ; can_eq_nc False new_ev ReprEq ty1' ty1' ty2 ps_ty2 }
 
 ---------
 -- ^ Decompose a type application.
 -- All input types must be flat. See Note [Canonicalising type applications]
-can_eq_app :: CtEvidence       -- :: s1 t1 ~r s2 t2
-           -> EqRel            -- r
+-- Nominal equality only!
+can_eq_app :: CtEvidence       -- :: s1 t1 ~N s2 t2
            -> Xi -> Xi         -- s1 t1
            -> Xi -> Xi         -- s2 t2
            -> TcS (StopOrContinue Ct)
@@ -848,34 +1285,46 @@ can_eq_app :: CtEvidence       -- :: s1 t1 ~r s2 t2
 -- AppTys only decompose for nominal equality, so this case just leads
 -- to an irreducible constraint; see typecheck/should_compile/T10494
 -- See Note [Decomposing equality], note {4}
-can_eq_app ev ReprEq _ _ _ _
-  = do { traceTcS "failing to decompose representational AppTy equality" (ppr ev)
-       ; continueWith (CIrredEvCan { cc_ev = ev }) }
-          -- no need to call canEqFailure, because that flattens, and the
-          -- types involved here are already flat
-
-can_eq_app ev NomEq s1 t1 s2 t2
+can_eq_app ev s1 t1 s2 t2
   | CtDerived { ctev_loc = loc } <- ev
   = do { unifyDeriveds loc [Nominal, Nominal] [s1, t1] [s2, t2]
        ; stopWith ev "Decomposed [D] AppTy" }
   | CtWanted { ctev_dest = dest, ctev_loc = loc } <- ev
   = do { co_s <- unifyWanted loc Nominal s1 s2
-       ; co_t <- unifyWanted loc Nominal t1 t2
+       ; let arg_loc
+               | isNextArgVisible s1 = loc
+               | otherwise           = updateCtLocOrigin loc toInvisibleOrigin
+       ; co_t <- unifyWanted arg_loc Nominal t1 t2
        ; let co = mkAppCo co_s co_t
        ; setWantedEq dest co
        ; stopWith ev "Decomposed [W] AppTy" }
+
+    -- If there is a ForAll/(->) mismatch, the use of the Left coercion
+    -- below is ill-typed, potentially leading to a panic in splitTyConApp
+    -- Test case: typecheck/should_run/Typeable1
+    -- We could also include this mismatch check above (for W and D), but it's slow
+    -- and we'll get a better error message not doing it
+  | s1k `mismatches` s2k
+  = canEqHardFailure ev (s1 `mkAppTy` t1) (s2 `mkAppTy` t2)
+
   | CtGiven { ctev_evar = evar, ctev_loc = loc } <- ev
   = do { let co   = mkTcCoVarCo evar
              co_s = mkTcLRCo CLeft  co
              co_t = mkTcLRCo CRight co
        ; evar_s <- newGivenEvVar loc ( mkTcEqPredLikeEv ev s1 s2
-                                     , EvCoercion co_s )
+                                     , evCoercion co_s )
        ; evar_t <- newGivenEvVar loc ( mkTcEqPredLikeEv ev t1 t2
-                                     , EvCoercion co_t )
+                                     , evCoercion co_t )
        ; emitWorkNC [evar_t]
        ; canEqNC evar_s NomEq s1 s2 }
-  | otherwise  -- Can't happen
-  = error "can_eq_app"
+
+  where
+    s1k = tcTypeKind s1
+    s2k = tcTypeKind s2
+
+    k1 `mismatches` k2
+      =  isForAllTy k1 && not (isForAllTy k2)
+      || not (isForAllTy k1) && isForAllTy k2
 
 -----------------------
 -- | Break apart an equality over a casted type
@@ -891,12 +1340,10 @@ canEqCast flat ev eq_rel swapped ty1 co1 ty2 ps_ty2
   = do { traceTcS "Decomposing cast" (vcat [ ppr ev
                                            , ppr ty1 <+> text "|>" <+> ppr co1
                                            , ppr ps_ty2 ])
-       ; rewriteEqEvidence ev swapped ty1 ps_ty2
-                           (mkTcReflCo role ty1
-                              `mkTcCoherenceRightCo` co1)
-                           (mkTcReflCo role ps_ty2)
-         `andWhenContinue` \ new_ev ->
-         can_eq_nc flat new_ev eq_rel ty1 ty1 ty2 ps_ty2 }
+       ; new_ev <- rewriteEqEvidence ev swapped ty1 ps_ty2
+                                     (mkTcGReflRightCo role ty1 co1)
+                                     (mkTcReflCo role ps_ty2)
+       ; can_eq_nc flat new_ev eq_rel ty1 ty1 ty2 ps_ty2 }
   where
     role = eqRelRole eq_rel
 
@@ -908,7 +1355,7 @@ canTyConApp :: CtEvidence -> EqRel
 -- See Note [Decomposing TyConApps]
 canTyConApp ev eq_rel tc1 tys1 tc2 tys2
   | tc1 == tc2
-  , length tys1 == length tys2
+  , tys1 `equalLength` tys2
   = do { inerts <- getTcSInerts
        ; if can_decompose inerts
          then do { traceTcS "canTyConApp"
@@ -920,7 +1367,7 @@ canTyConApp ev eq_rel tc1 tys1 tc2 tys2
   -- See Note [Skolem abstract data] (at tyConSkolem)
   | tyConSkolem tc1 || tyConSkolem tc2
   = do { traceTcS "canTyConApp: skolem abstract" (ppr tc1 $$ ppr tc2)
-       ; continueWith (CIrredEvCan { cc_ev = ev }) }
+       ; continueWith (mkIrredCt ev) }
 
   -- Fail straight away for better error messages
   -- See Note [Use canEqFailure in canDecomposableTyConApp]
@@ -1129,11 +1576,15 @@ canDecomposableTyConAppOK :: CtEvidence -> EqRel
                           -> TcS ()
 -- Precondition: tys1 and tys2 are the same length, hence "OK"
 canDecomposableTyConAppOK ev eq_rel tc tys1 tys2
-  = case ev of
+  = ASSERT( tys1 `equalLength` tys2 )
+    case ev of
      CtDerived {}
         -> unifyDeriveds loc tc_roles tys1 tys2
 
      CtWanted { ctev_dest = dest }
+                   -- new_locs and tc_roles are both infinite, so
+                   -- we are guaranteed that cos has the same length
+                   -- as tys1 and tys2
         -> do { cos <- zipWith4M unifyWanted new_locs tc_roles tys1 tys2
               ; setWantedEq dest (mkTyConAppCo role tc cos) }
 
@@ -1141,7 +1592,7 @@ canDecomposableTyConAppOK ev eq_rel tc tys1 tys2
         -> do { let ev_co = mkCoVarCo evar
               ; given_evs <- newGivenEvVars loc $
                              [ ( mkPrimEqPredRole r ty1 ty2
-                               , EvCoercion (mkNthCo i ev_co) )
+                               , evCoercion $ mkNthCo r i ev_co )
                              | (r, ty1, ty2, i) <- zip4 tc_roles tys1 tys2 [0..]
                              , r /= Phantom
                              , not (isCoercionTy ty1) && not (isCoercionTy ty2) ]
@@ -1149,18 +1600,29 @@ canDecomposableTyConAppOK ev eq_rel tc tys1 tys2
   where
     loc        = ctEvLoc ev
     role       = eqRelRole eq_rel
-    tc_roles   = tyConRolesX role tc
 
-      -- the following makes a better distinction between "kind" and "type"
-      -- in error messages
-    bndrs      = tyConBinders tc
-    kind_loc   = toKindLoc loc
-    is_kinds   = map isNamedTyConBinder bndrs
-    new_locs | Just KindLevel <- ctLocTypeOrKind_maybe loc
-             = repeat loc
-             | otherwise
-             = map (\is_kind -> if is_kind then kind_loc else loc) is_kinds
+      -- infinite, as tyConRolesX returns an infinite tail of Nominal
+    tc_roles   = tyConRolesX role tc
 
+      -- Add nuances to the location during decomposition:
+      --  * if the argument is a kind argument, remember this, so that error
+      --    messages say "kind", not "type". This is determined based on whether
+      --    the corresponding tyConBinder is named (that is, dependent)
+      --  * if the argument is invisible, note this as well, again by
+      --    looking at the corresponding binder
+      -- For oversaturated tycons, we need the (repeat loc) tail, which doesn't
+      -- do either of these changes. (Forgetting to do so led to #16188)
+      --
+      -- NB: infinite in length
+    new_locs = [ new_loc
+               | bndr <- tyConBinders tc
+               , let new_loc0 | isNamedTyConBinder bndr = toKindLoc loc
+                              | otherwise               = loc
+                     new_loc  | isVisibleTyConBinder bndr
+                              = updateCtLocOrigin new_loc0 toInvisibleOrigin
+                              | otherwise
+                              = new_loc0 ]
+               ++ repeat loc
 
 -- | Call when canonicalizing an equality fails, but if the equality is
 -- representational, there is some hope for the future.
@@ -1177,9 +1639,8 @@ canEqFailure ev ReprEq ty1 ty2
             -- new equalities become available
        ; traceTcS "canEqFailure with ReprEq" $
          vcat [ ppr ev, ppr ty1, ppr ty2, ppr xi1, ppr xi2 ]
-       ; rewriteEqEvidence ev NotSwapped xi1 xi2 co1 co2
-         `andWhenContinue` \ new_ev ->
-         continueWith (CIrredEvCan { cc_ev = new_ev }) }
+       ; new_ev <- rewriteEqEvidence ev NotSwapped xi1 xi2 co1 co2
+       ; continueWith (mkIrredCt new_ev) }
 
 -- | Call when canonicalizing an equality fails with utterly no hope.
 canEqHardFailure :: CtEvidence
@@ -1188,10 +1649,8 @@ canEqHardFailure :: CtEvidence
 canEqHardFailure ev ty1 ty2
   = do { (s1, co1) <- flatten FM_SubstOnly ev ty1
        ; (s2, co2) <- flatten FM_SubstOnly ev ty2
-       ; rewriteEqEvidence ev NotSwapped s1 s2 co1 co2
-         `andWhenContinue` \ new_ev ->
-    do { emitInsoluble (mkNonCanonical new_ev)
-       ; stopWith new_ev "Definitely not equal" }}
+       ; new_ev <- rewriteEqEvidence ev NotSwapped s1 s2 co1 co2
+       ; continueWith (mkInsolubleCt new_ev) }
 
 {-
 Note [Decomposing TyConApps]
@@ -1237,7 +1696,7 @@ When an equality fails, we still want to rewrite the equality
 all the way down, so that it accurately reflects
  (a) the mutable reference substitution in force at start of solving
  (b) any ty-binds in force at this point in solving
-See Note [Kick out insolubles] in TcSMonad.
+See Note [Rewrite insolubles] in TcSMonad.
 And if we don't do this there is a bad danger that
 TcSimplify.applyTyVarDefaulting will find a variable
 that has in fact been substituted.
@@ -1288,26 +1747,31 @@ representational equality, this is a little subtler. Once again, (a ~R [a])
 is a bad thing, but (a ~R N a) for a newtype N might be just fine. This
 means also that (a ~ b a) might be fine, because `b` might become a newtype.
 
-So, we must check: does tv1 appear in xi2 under any type constructor that
-is generative w.r.t. representational equality? That's what isTyVarUnderDatatype
-does. (The other name I considered, isTyVarUnderTyConGenerativeWrtReprEq was
-a bit verbose. And the shorter name gets the point across.)
+So, we must check: does tv1 appear in xi2 under any type constructor
+that is generative w.r.t. representational equality? That's what
+isInsolubleOccursCheck does.
 
 See also #10715, which induced this addition.
 
-Note [No derived kind equalities]
-~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
-When we're working with a heterogeneous derived equality
-
-  [D] (t1 :: k1) ~ (t2 :: k2)
-
-we want to homogenise to establish the kind invariant on CTyEqCans.
-But we can't emit [D] k1 ~ k2 because we wouldn't then be able to
-use the evidence in the homogenised types. So we emit a wanted
-constraint, because we do really need the evidence here.
-
-Thus: no derived kind equalities.
-
+Note [canCFunEqCan]
+~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+Flattening the arguments to a type family can change the kind of the type
+family application. As an easy example, consider (Any k) where (k ~ Type)
+is in the inert set. The original (Any k :: k) becomes (Any Type :: Type).
+The problem here is that the fsk in the CFunEqCan will have the old kind.
+
+The solution is to come up with a new fsk/fmv of the right kind. For
+givens, this is easy: just introduce a new fsk and update the flat-cache
+with the new one. For wanteds, we want to solve the old one if favor of
+the new one, so we use dischargeFmv. This also kicks out constraints
+from the inert set; this behavior is correct, as the kind-change may
+allow more constraints to be solved.
+
+We use `isTcReflexiveCo`, to ensure that we only use the hetero-kinded case
+if we really need to.  Of course `flattenArgsNom` should return `Refl`
+whenever possible, but Trac #15577 was an infinite loop because even
+though the coercion was homo-kinded, `kind_co` was not `Refl`, so we
+made a new (identical) CFunEqCan, and then the entire process repeated.
 -}
 
 canCFunEqCan :: CtEvidence
@@ -1319,90 +1783,256 @@ canCFunEqCan :: CtEvidence
 -- and the RHS is a fsk, which we must *not* substitute.
 -- So just substitute in the LHS
 canCFunEqCan ev fn tys fsk
-  = do { (tys', cos) <- flattenManyNom ev tys
+  = do { (tys', cos, kind_co) <- flattenArgsNom ev fn tys
                         -- cos :: tys' ~ tys
+
        ; let lhs_co  = mkTcTyConAppCo Nominal fn cos
                         -- :: F tys' ~ F tys
              new_lhs = mkTyConApp fn tys'
-             fsk_ty  = mkTyVarTy fsk
-       ; rewriteEqEvidence ev NotSwapped new_lhs fsk_ty
-                           lhs_co (mkTcNomReflCo fsk_ty)
-         `andWhenContinue` \ ev' ->
-    do { extendFlatCache fn tys' (ctEvCoercion ev', fsk_ty, ctEvFlavour ev')
+
+             flav    = ctEvFlavour ev
+       ; (ev', fsk')
+           <- if isTcReflexiveCo kind_co   -- See Note [canCFunEqCan]
+              then do { traceTcS "canCFunEqCan: refl" (ppr new_lhs)
+                      ; let fsk_ty = mkTyVarTy fsk
+                      ; ev' <- rewriteEqEvidence ev NotSwapped new_lhs fsk_ty
+                                                 lhs_co (mkTcNomReflCo fsk_ty)
+                      ; return (ev', fsk) }
+              else do { traceTcS "canCFunEqCan: non-refl" $
+                        vcat [ text "Kind co:" <+> ppr kind_co
+                             , text "RHS:" <+> ppr fsk <+> dcolon <+> ppr (tyVarKind fsk)
+                             , text "LHS:" <+> hang (ppr (mkTyConApp fn tys))
+                                                  2 (dcolon <+> ppr (tcTypeKind (mkTyConApp fn tys)))
+                             , text "New LHS" <+> hang (ppr new_lhs)
+                                                     2 (dcolon <+> ppr (tcTypeKind new_lhs)) ]
+                      ; (ev', new_co, new_fsk)
+                          <- newFlattenSkolem flav (ctEvLoc ev) fn tys'
+                      ; let xi = mkTyVarTy new_fsk `mkCastTy` kind_co
+                               -- sym lhs_co :: F tys ~ F tys'
+                               -- new_co     :: F tys' ~ new_fsk
+                               -- co         :: F tys ~ (new_fsk |> kind_co)
+                            co = mkTcSymCo lhs_co `mkTcTransCo`
+                                 mkTcCoherenceRightCo Nominal
+                                                      (mkTyVarTy new_fsk)
+                                                      kind_co
+                                                      new_co
+
+                      ; traceTcS "Discharging fmv/fsk due to hetero flattening" (ppr ev)
+                      ; dischargeFunEq ev fsk co xi
+                      ; return (ev', new_fsk) }
+
+       ; extendFlatCache fn tys' (ctEvCoercion ev', mkTyVarTy fsk', ctEvFlavour ev')
        ; continueWith (CFunEqCan { cc_ev = ev', cc_fun = fn
-                                 , cc_tyargs = tys', cc_fsk = fsk }) } }
+                                 , cc_tyargs = tys', cc_fsk = fsk' }) }
 
 ---------------------
 canEqTyVar :: CtEvidence          -- ev :: lhs ~ rhs
            -> EqRel -> SwapFlag
-           -> TcTyVar -> TcType   -- lhs: already flat, not a cast
-           -> TcType -> TcType    -- rhs: already flat, not a cast
+           -> TcTyVar               -- tv1
+           -> TcType                -- lhs: pretty lhs, already flat
+           -> TcType -> TcType      -- rhs: already flat
            -> TcS (StopOrContinue Ct)
-canEqTyVar ev eq_rel swapped tv1 ps_ty1 (TyVarTy tv2) _
-  | tv1 == tv2
-  = canEqReflexive ev eq_rel ps_ty1
+canEqTyVar ev eq_rel swapped tv1 ps_ty1 xi2 ps_xi2
+  | k1 `tcEqType` k2
+  = canEqTyVarHomo ev eq_rel swapped tv1 ps_ty1 xi2 ps_xi2
+
+  -- So the LHS and RHS don't have equal kinds
+  -- Note [Flattening] in TcFlatten gives us (F2), which says that
+  -- flattening is always homogeneous (doesn't change kinds). But
+  -- perhaps by flattening the kinds of the two sides of the equality
+  -- at hand makes them equal. So let's try that.
+  | otherwise
+  = do { (flat_k1, k1_co) <- flattenKind loc flav k1  -- k1_co :: flat_k1 ~N kind(xi1)
+       ; (flat_k2, k2_co) <- flattenKind loc flav k2  -- k2_co :: flat_k2 ~N kind(xi2)
+       ; traceTcS "canEqTyVar tried flattening kinds"
+                  (vcat [ sep [ parens (ppr tv1 <+> dcolon <+> ppr k1)
+                              , text "~"
+                              , parens (ppr xi2 <+> dcolon <+> ppr k2) ]
+                        , ppr flat_k1
+                        , ppr k1_co
+                        , ppr flat_k2
+                        , ppr k2_co ])
+
+         -- We know the LHS is a tyvar. So let's dump all the coercions on the RHS
+         -- If flat_k1 == flat_k2, let's dump all the coercions on the RHS and
+         -- then call canEqTyVarHomo. If they don't equal, just rewriteEqEvidence
+         -- (as an optimization, so that we don't have to flatten the kinds again)
+         -- and then emit a kind equality in canEqTyVarHetero.
+         -- See Note [Equalities with incompatible kinds]
+
+       ; let role = eqRelRole eq_rel
+       ; if flat_k1 `tcEqType` flat_k2
+         then do { let rhs_kind_co = mkTcSymCo k2_co `mkTcTransCo` k1_co
+                         -- :: kind(xi2) ~N kind(xi1)
+
+                       new_rhs     = xi2 `mkCastTy` rhs_kind_co
+                       ps_rhs      = ps_xi2 `mkCastTy` rhs_kind_co
+                       rhs_co      = mkTcGReflLeftCo role xi2 rhs_kind_co
+
+                 ; new_ev <- rewriteEqEvidence ev swapped xi1 new_rhs
+                                               (mkTcReflCo role xi1) rhs_co
+                       -- NB: rewriteEqEvidence executes a swap, if any, so we're
+                       -- NotSwapped now.
+                 ; canEqTyVarHomo new_ev eq_rel NotSwapped tv1 ps_ty1 new_rhs ps_rhs }
+         else
+    do { let sym_k1_co = mkTcSymCo k1_co  -- :: kind(xi1) ~N flat_k1
+             sym_k2_co = mkTcSymCo k2_co  -- :: kind(xi2) ~N flat_k2
+
+             new_lhs = xi1 `mkCastTy` sym_k1_co  -- :: flat_k1
+             new_rhs = xi2 `mkCastTy` sym_k2_co  -- :: flat_k2
+             ps_rhs  = ps_xi2 `mkCastTy` sym_k2_co
+
+             lhs_co = mkTcGReflLeftCo role xi1 sym_k1_co
+             rhs_co = mkTcGReflLeftCo role xi2 sym_k2_co
+               -- lhs_co :: (xi1 |> sym k1_co) ~ xi1
+               -- rhs_co :: (xi2 |> sym k2_co) ~ xi2
+
+       ; new_ev <- rewriteEqEvidence ev swapped new_lhs new_rhs lhs_co rhs_co
+         -- no longer swapped, due to rewriteEqEvidence
+       ; canEqTyVarHetero new_ev eq_rel tv1 sym_k1_co flat_k1 ps_ty1
+                                        new_rhs flat_k2 ps_rhs } }
+  where
+    xi1 = mkTyVarTy tv1
+
+    k1 = tyVarKind tv1
+    k2 = tcTypeKind xi2
+
+    loc  = ctEvLoc ev
+    flav = ctEvFlavour ev
+
+canEqTyVarHetero :: CtEvidence   -- :: (tv1 |> co1 :: ki1) ~ (xi2 :: ki2)
+                 -> EqRel
+                 -> TcTyVar -> TcCoercionN -> TcKind  -- tv1 |> co1 :: ki1
+                 -> TcType            -- pretty tv1 (*without* the coercion)
+                 -> TcType -> TcKind  -- xi2 :: ki2
+                 -> TcType            -- pretty xi2
+                 -> TcS (StopOrContinue Ct)
+canEqTyVarHetero ev eq_rel tv1 co1 ki1 ps_tv1 xi2 ki2 ps_xi2
+  -- See Note [Equalities with incompatible kinds]
+  | CtGiven { ctev_evar = evar } <- ev
+    -- unswapped: tm :: (lhs :: ki1) ~ (rhs :: ki2)
+    -- swapped  : tm :: (rhs :: ki2) ~ (lhs :: ki1)
+  = do { let kind_co = mkTcKindCo (mkTcCoVarCo evar)
+       ; kind_ev <- newGivenEvVar kind_loc (kind_pty, evCoercion kind_co)
+       ; let  -- kind_ev :: (ki1 :: *) ~ (ki2 :: *)   (whether swapped or not)
+              -- co1     :: kind(tv1) ~N ki1
+              -- homo_co :: ki2 ~N kind(tv1)
+             homo_co = mkTcSymCo (ctEvCoercion kind_ev) `mkTcTransCo` mkTcSymCo co1
+             rhs'    = mkCastTy xi2 homo_co     -- :: kind(tv1)
+             ps_rhs' = mkCastTy ps_xi2 homo_co  -- :: kind(tv1)
+             rhs_co  = mkTcGReflLeftCo role xi2 homo_co
+               -- rhs_co :: (xi2 |> homo_co :: kind(tv1)) ~ xi2
+
+             lhs'   = mkTyVarTy tv1       -- :: kind(tv1)
+             lhs_co = mkTcGReflRightCo role lhs' co1
+               -- lhs_co :: (tv1 :: kind(tv1)) ~ (tv1 |> co1 :: ki1)
+
+       ; traceTcS "Hetero equality gives rise to given kind equality"
+           (ppr kind_ev <+> dcolon <+> ppr kind_pty)
+       ; emitWorkNC [kind_ev]
+       ; type_ev <- rewriteEqEvidence ev NotSwapped lhs' rhs' lhs_co rhs_co
+       ; canEqTyVarHomo type_ev eq_rel NotSwapped tv1 ps_tv1 rhs' ps_rhs' }
+
+  -- See Note [Equalities with incompatible kinds]
+  | otherwise   -- Wanted and Derived
+                -- NB: all kind equalities are Nominal
+  = do { emitNewDerivedEq kind_loc Nominal ki1 ki2
+             -- kind_ev :: (ki1 :: *) ~ (ki2 :: *)
+       ; traceTcS "Hetero equality gives rise to derived kind equality" $
+           ppr ev
+       ; continueWith (mkIrredCt ev) }
 
-  | swapOverTyVars tv1 tv2
-  = do { traceTcS "canEqTyVar" (ppr tv1 $$ ppr tv2 $$ ppr swapped)
+  where
+    kind_pty = mkHeteroPrimEqPred liftedTypeKind liftedTypeKind ki1 ki2
+    kind_loc = mkKindLoc (mkTyVarTy tv1 `mkCastTy` co1) xi2 loc
+
+    loc  = ctev_loc ev
+    role = eqRelRole eq_rel
+
+-- guaranteed that tcTypeKind lhs == tcTypeKind rhs
+canEqTyVarHomo :: CtEvidence
+               -> EqRel -> SwapFlag
+               -> TcTyVar                -- lhs: tv1
+               -> TcType                 -- pretty lhs
+               -> TcType -> TcType       -- rhs (might not be flat)
+               -> TcS (StopOrContinue Ct)
+canEqTyVarHomo ev eq_rel swapped tv1 ps_ty1 ty2 _
+  | Just (tv2, _) <- tcGetCastedTyVar_maybe ty2
+  , tv1 == tv2
+  = canEqReflexive ev eq_rel (mkTyVarTy tv1)
+    -- we don't need to check co because it must be reflexive
+
+  | Just (tv2, co2) <- tcGetCastedTyVar_maybe ty2
+  , swapOverTyVars tv1 tv2
+  = do { traceTcS "canEqTyVar swapOver" (ppr tv1 $$ ppr tv2 $$ ppr swapped)
          -- FM_Avoid commented out: see Note [Lazy flattening] in TcFlatten
          -- let fmode = FE { fe_ev = ev, fe_mode = FM_Avoid tv1' True }
          -- Flatten the RHS less vigorously, to avoid gratuitous flattening
          -- True <=> xi2 should not itself be a type-function application
+
+       ; let role    = eqRelRole eq_rel
+             sym_co2 = mkTcSymCo co2
+             ty1     = mkTyVarTy tv1
+             new_lhs = ty1 `mkCastTy` sym_co2
+             lhs_co  = mkTcGReflLeftCo role ty1 sym_co2
+
+             new_rhs = mkTyVarTy tv2
+             rhs_co  = mkTcGReflRightCo role new_rhs co2
+
+       ; new_ev <- rewriteEqEvidence ev swapped new_lhs new_rhs lhs_co rhs_co
+
        ; dflags <- getDynFlags
-       ; canEqTyVar2 dflags ev eq_rel (flipSwap swapped) tv2 ps_ty1 }
+       ; canEqTyVar2 dflags new_ev eq_rel IsSwapped tv2 (ps_ty1 `mkCastTy` sym_co2) }
 
-canEqTyVar ev eq_rel swapped tv1 _ _ ps_ty2
+canEqTyVarHomo ev eq_rel swapped tv1 _ _ ps_ty2
   = do { dflags <- getDynFlags
        ; canEqTyVar2 dflags ev eq_rel swapped tv1 ps_ty2 }
 
+-- The RHS here is either not a casted tyvar, or it's a tyvar but we want
+-- to rewrite the LHS to the RHS (as per swapOverTyVars)
 canEqTyVar2 :: DynFlags
             -> CtEvidence   -- lhs ~ rhs (or, if swapped, orhs ~ olhs)
             -> EqRel
             -> SwapFlag
-            -> TcTyVar      -- lhs, flat
-            -> TcType       -- rhs, flat
+            -> TcTyVar                  -- lhs = tv, flat
+            -> TcType                   -- rhs
             -> TcS (StopOrContinue Ct)
 -- LHS is an inert type variable,
 -- and RHS is fully rewritten, but with type synonyms
 -- preserved as much as possible
-
-canEqTyVar2 dflags ev eq_rel swapped tv1 xi2
-  | Just xi2' <- metaTyVarUpdateOK dflags tv1 xi2  -- No occurs check
+canEqTyVar2 dflags ev eq_rel swapped tv1 rhs
+  | Just rhs' <- metaTyVarUpdateOK dflags tv1 rhs  -- No occurs check
      -- Must do the occurs check even on tyvar/tyvar
      -- equalities, in case have  x ~ (y :: ..x...)
      -- Trac #12593
-  = rewriteEqEvidence ev swapped xi1 xi2' co1 co2
-    `andWhenContinue` \ new_ev ->
-    homogeniseRhsKind new_ev eq_rel xi1 xi2' $ \new_new_ev xi2'' ->
-    CTyEqCan { cc_ev = new_new_ev, cc_tyvar = tv1
-             , cc_rhs = xi2'', cc_eq_rel = eq_rel }
+  = do { new_ev <- rewriteEqEvidence ev swapped lhs rhs' rewrite_co1 rewrite_co2
+       ; continueWith (CTyEqCan { cc_ev = new_ev, cc_tyvar = tv1
+                                , cc_rhs = rhs', cc_eq_rel = eq_rel }) }
 
   | otherwise  -- For some reason (occurs check, or forall) we can't unify
                -- We must not use it for further rewriting!
-  = do { traceTcS "canEqTyVar2 can't unify" (ppr tv1 $$ ppr xi2)
-       ; rewriteEqEvidence ev swapped xi1 xi2 co1 co2
-         `andWhenContinue` \ new_ev ->
-         if isInsolubleOccursCheck eq_rel tv1 xi2
-         then do { emitInsoluble (mkNonCanonical new_ev)
+  = do { traceTcS "canEqTyVar2 can't unify" (ppr tv1 $$ ppr rhs)
+       ; new_ev <- rewriteEqEvidence ev swapped lhs rhs rewrite_co1 rewrite_co2
+       ; if isInsolubleOccursCheck eq_rel tv1 rhs
+         then continueWith (mkInsolubleCt new_ev)
              -- If we have a ~ [a], it is not canonical, and in particular
              -- we don't want to rewrite existing inerts with it, otherwise
              -- we'd risk divergence in the constraint solver
-                 ; stopWith new_ev "Occurs check" }
 
+         else continueWith (mkIrredCt new_ev) }
              -- A representational equality with an occurs-check problem isn't
              -- insoluble! For example:
              --   a ~R b a
              -- We might learn that b is the newtype Id.
              -- But, the occurs-check certainly prevents the equality from being
              -- canonical, and we might loop if we were to use it in rewriting.
-         else do { traceTcS "Possibly-soluble occurs check"
-                           (ppr xi1 $$ ppr xi2)
-                 ; continueWith (CIrredEvCan { cc_ev = new_ev }) } }
   where
     role = eqRelRole eq_rel
-    xi1  = mkTyVarTy tv1
-    co1  = mkTcReflCo role xi1
-    co2  = mkTcReflCo role xi2
+
+    lhs = mkTyVarTy tv1
+
+    rewrite_co1  = mkTcReflCo role lhs
+    rewrite_co2  = mkTcReflCo role rhs
 
 -- | Solve a reflexive equality constraint
 canEqReflexive :: CtEvidence    -- ty ~ ty
@@ -1410,79 +2040,10 @@ canEqReflexive :: CtEvidence    -- ty ~ ty
                -> TcType        -- ty
                -> TcS (StopOrContinue Ct)   -- always Stop
 canEqReflexive ev eq_rel ty
-  = do { setEvBindIfWanted ev (EvCoercion $
+  = do { setEvBindIfWanted ev (evCoercion $
                                mkTcReflCo (eqRelRole eq_rel) ty)
        ; stopWith ev "Solved by reflexivity" }
 
--- See Note [Equalities with incompatible kinds]
-homogeniseRhsKind :: CtEvidence -- ^ the evidence to homogenise
-                  -> EqRel
-                  -> TcType              -- ^ original LHS
-                  -> Xi                  -- ^ original RHS
-                  -> (CtEvidence -> Xi -> Ct)
-                           -- ^ how to build the homogenised constraint;
-                           -- the 'Xi' is the new RHS
-                  -> TcS (StopOrContinue Ct)
-homogeniseRhsKind ev eq_rel lhs rhs build_ct
-  | k1 `tcEqType` k2
-  = continueWith (build_ct ev rhs)
-
-  | CtGiven { ctev_evar = evar } <- ev
-    -- tm :: (lhs :: k1) ~ (rhs :: k2)
-  = do { kind_ev_id <- newBoundEvVarId kind_pty
-                                       (EvCoercion $
-                                        mkTcKindCo $ mkTcCoVarCo evar)
-           -- kind_ev_id :: (k1 :: *) ~# (k2 :: *)
-       ; let kind_ev = CtGiven { ctev_pred = kind_pty
-                               , ctev_evar = kind_ev_id
-                               , ctev_loc  = kind_loc }
-             homo_co = mkSymCo $ mkCoVarCo kind_ev_id
-             rhs'    = mkCastTy rhs homo_co
-       ; traceTcS "Hetero equality gives rise to given kind equality"
-           (ppr kind_ev_id <+> dcolon <+> ppr kind_pty)
-       ; emitWorkNC [kind_ev]
-       ; type_ev <- newGivenEvVar loc
-                      ( mkTcEqPredLikeEv ev lhs rhs'
-                      , EvCoercion $
-                        mkTcCoherenceRightCo (mkTcCoVarCo evar) homo_co )
-          -- type_ev :: (lhs :: k1) ~ ((rhs |> sym kind_ev_id) :: k1)
-       ; continueWith (build_ct type_ev rhs') }
-
-  | otherwise   -- Wanted and Derived. See Note [No derived kind equalities]
-    -- evar :: (lhs :: k1) ~ (rhs :: k2)
-  = do { kind_co <- emitNewWantedEq kind_loc Nominal k1 k2
-             -- kind_ev :: (k1 :: *) ~ (k2 :: *)
-       ; traceTcS "Hetero equality gives rise to wanted kind equality" $
-           ppr (kind_co)
-       ; let homo_co   = mkSymCo kind_co
-           -- homo_co :: k2 ~ k1
-             rhs'      = mkCastTy rhs homo_co
-       ; case ev of
-           CtGiven {} -> panic "homogeniseRhsKind"
-           CtDerived {} -> continueWith (build_ct (ev { ctev_pred = homo_pred })
-                                                  rhs')
-             where homo_pred = mkTcEqPredLikeEv ev lhs rhs'
-           CtWanted { ctev_dest = dest } -> do
-             { (type_ev, hole_co) <- newWantedEq loc role lhs rhs'
-                  -- type_ev :: (lhs :: k1) ~ (rhs |> sym kind_co :: k1)
-             ; setWantedEq dest
-                           (hole_co `mkTransCo`
-                            (mkReflCo role rhs
-                             `mkCoherenceLeftCo` homo_co))
-
-                -- dest := hole ; <rhs> |> homo_co :: (lhs :: k1) ~ (rhs :: k2)
-             ; continueWith (build_ct type_ev rhs') }}
-
-  where
-    k1 = typeKind lhs
-    k2 = typeKind rhs
-
-    kind_pty = mkHeteroPrimEqPred liftedTypeKind liftedTypeKind k1 k2
-    kind_loc = mkKindLoc lhs rhs loc
-
-    loc  = ctev_loc ev
-    role = eqRelRole eq_rel
-
 {-
 Note [Canonical orientation for tyvar/tyvar equality constraints]
 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
@@ -1499,66 +2060,85 @@ canEqTyVarTyVar, are these
    number) on the left, so there is the best chance of unifying it
         alpha[3] ~ beta[2]
 
- * If both are meta-tyvars and both at the same level, put a SigTv
+ * If both are meta-tyvars and both at the same level, put a TyVarTv
    on the right if possible
         alpha[2] ~ beta[2](sig-tv)
-   That way, when we unify alpha := beta, we don't lose the SigTv flag.
+   That way, when we unify alpha := beta, we don't lose the TyVarTv flag.
 
  * Put a meta-tv with a System Name on the left if possible so it
    gets eliminated (improves error messages)
 
  * If one is a flatten-skolem, put it on the left so that it is
-   substituted out  Note [Elminate flat-skols]
+   substituted out  Note [Eliminate flat-skols] in TcUinfy
         fsk ~ a
 
-Note [Avoid unnecessary swaps]
-~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
-If we swap without actually improving matters, we can get an infnite loop.
-Consider
-    work item:  a ~ b
-   inert item:  b ~ c
-We canonicalise the work-time to (a ~ c).  If we then swap it before
-aeding to the inert set, we'll add (c ~ a), and therefore kick out the
-inert guy, so we get
-   new work item:  b ~ c
-   inert item:     c ~ a
-And now the cycle just repeats
-
-Note [Eliminate flat-skols]
-~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
-Suppose we have  [G] Num (F [a])
-then we flatten to
-     [G] Num fsk
-     [G] F [a] ~ fsk
-where fsk is a flatten-skolem (FlatSkol). Suppose we have
-      type instance F [a] = a
-then we'll reduce the second constraint to
-     [G] a ~ fsk
-and then replace all uses of 'a' with fsk.  That's bad because
-in error messages intead of saying 'a' we'll say (F [a]).  In all
-places, including those where the programmer wrote 'a' in the first
-place.  Very confusing!  See Trac #7862.
-
-Solution: re-orient a~fsk to fsk~a, so that we preferentially eliminate
-the fsk.
-
 Note [Equalities with incompatible kinds]
 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
-canEqLeaf is about to make a CTyEqCan or CFunEqCan; but both have the
-invariant that LHS and RHS satisfy the kind invariants for CTyEqCan,
-CFunEqCan.  What if we try to unify two things with incompatible
-kinds?
+What do we do when we have an equality
+
+  (tv :: k1) ~ (rhs :: k2)
+
+where k1 and k2 differ? This Note explores this treacherous area.
+
+First off, the question above is slightly the wrong question. Flattening
+a tyvar will flatten its kind (Note [Flattening] in TcFlatten); flattening
+the kind might introduce a cast. So we might have a casted tyvar on the
+left. We thus revise our test case to
 
-eg    a ~ b  where a::*, b::*->*
-or    a ~ b  where a::*, b::k, k is a kind variable
+  (tv |> co :: k1) ~ (rhs :: k2)
 
-The CTyEqCan compatKind invariant is important.  If we make a CTyEqCan
-for a~b, then we might well *substitute* 'b' for 'a', and that might make
-a well-kinded type ill-kinded; and that is bad (eg typeKind can crash, see
-Trac #7696).
+We must proceed differently here depending on whether we have a Wanted
+or a Given. Consider this:
 
-So instead for these ill-kinded equalities we homogenise the RHS of the
-equality, emitting new constraints as necessary.
+ [W] w :: (alpha :: k) ~ (Int :: Type)
+
+where k is a skolem. One possible way forward is this:
+
+ [W] co :: k ~ Type
+ [W] w :: (alpha :: k) ~ (Int |> sym co :: k)
+
+The next step will be to unify
+
+  alpha := Int |> sym co
+
+Now, consider what error we'll report if we can't solve the "co"
+wanted. Its CtOrigin is the w wanted... which now reads (after zonking)
+Int ~ Int. The user thus sees that GHC can't solve Int ~ Int, which
+is embarrassing. See #11198 for more tales of destruction.
+
+The reason for this odd behavior is much the same as
+Note [Wanteds do not rewrite Wanteds] in TcRnTypes: note that the
+new `co` is a Wanted.
+
+   The solution is then not to use `co` to "rewrite" -- that is, cast
+   -- `w`, but instead to keep `w` heterogeneous and
+   irreducible. Given that we're not using `co`, there is no reason to
+   collect evidence for it, so `co` is born a Derived, with a CtOrigin
+   of KindEqOrigin.
+
+When the Derived is solved (by unification), the original wanted (`w`)
+will get kicked out.
+
+Note that, if we had [G] co1 :: k ~ Type available, then none of this code would
+trigger, because flattening would have rewritten k to Type. That is,
+`w` would look like [W] (alpha |> co1 :: Type) ~ (Int :: Type), and the tyvar
+case will trigger, correctly rewriting alpha to (Int |> sym co1).
+
+Successive canonicalizations of the same Wanted may produce
+duplicate Deriveds. Similar duplications can happen with fundeps, and there
+seems to be no easy way to avoid. I expect this case to be rare.
+
+For Givens, this problem doesn't bite, so a heterogeneous Given gives
+rise to a Given kind equality. No Deriveds here. We thus homogenise
+the Given (see the "homo_co" in the Given case in canEqTyVar) and
+carry on with a homogeneous equality constraint.
+
+Separately, I (Richard E) spent some time pondering what to do in the case
+that we have [W] (tv |> co1 :: k1) ~ (tv |> co2 :: k2) where k1 and k2
+differ. Note that the tv is the same. (This case is handled as the first
+case in canEqTyVarHomo.) At one point, I thought we could solve this limited
+form of heterogeneous Wanted, but I then reconsidered and now treat this case
+just like any other heterogeneous Wanted.
 
 Note [Type synonyms and canonicalization]
 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
@@ -1688,7 +2268,7 @@ rewriteEvidence old_ev@(CtDerived {}) new_pred _co
     -- rewriteEvidence to put the isTcReflCo test first!
     -- Why?  Because for *Derived* constraints, c, the coercion, which
     -- was produced by flattening, may contain suspended calls to
-    -- (ctEvTerm c), which fails for Derived constraints.
+    -- (ctEvExpr c), which fails for Derived constraints.
     -- (Getting this wrong caused Trac #7384.)
     continueWith (old_ev { ctev_pred = new_pred })
 
@@ -1696,12 +2276,12 @@ rewriteEvidence old_ev new_pred co
   | isTcReflCo co -- See Note [Rewriting with Refl]
   = continueWith (old_ev { ctev_pred = new_pred })
 
-rewriteEvidence ev@(CtGiven { ctev_evar = old_evar , ctev_loc = loc }) new_pred co
+rewriteEvidence ev@(CtGiven { ctev_evar = old_evar, ctev_loc = loc }) new_pred co
   = do { new_ev <- newGivenEvVar loc (new_pred, new_tm)
        ; continueWith new_ev }
   where
     -- mkEvCast optimises ReflCo
-    new_tm = mkEvCast (EvId old_evar) (tcDowngradeRole Representational
+    new_tm = mkEvCast (evId old_evar) (tcDowngradeRole Representational
                                                        (ctEvRole ev)
                                                        (mkTcSymCo co))
 
@@ -1710,8 +2290,8 @@ rewriteEvidence ev@(CtWanted { ctev_dest = dest
   = do { mb_new_ev <- newWanted loc new_pred
        ; MASSERT( tcCoercionRole co == ctEvRole ev )
        ; setWantedEvTerm dest
-                   (mkEvCast (getEvTerm mb_new_ev)
-                             (tcDowngradeRole Representational (ctEvRole ev) co))
+            (mkEvCast (getEvExpr mb_new_ev)
+                      (tcDowngradeRole Representational (ctEvRole ev) co))
        ; case mb_new_ev of
             Fresh  new_ev -> continueWith new_ev
             Cached _      -> stopWith ev "Cached wanted" }
@@ -1721,10 +2301,10 @@ rewriteEqEvidence :: CtEvidence         -- Old evidence :: olhs ~ orhs (not swap
                                         --              or orhs ~ olhs (swapped)
                   -> SwapFlag
                   -> TcType -> TcType   -- New predicate  nlhs ~ nrhs
-                                        -- Should be zonked, because we use typeKind on nlhs/nrhs
+                                        -- Should be zonked, because we use tcTypeKind on nlhs/nrhs
                   -> TcCoercion         -- lhs_co, of type :: nlhs ~ olhs
                   -> TcCoercion         -- rhs_co, of type :: nrhs ~ orhs
-                  -> TcS (StopOrContinue CtEvidence)  -- Of type nlhs ~ nrhs
+                  -> TcS CtEvidence     -- Of type nlhs ~ nrhs
 -- For (rewriteEqEvidence (Given g olhs orhs) False nlhs nrhs lhs_co rhs_co)
 -- we generate
 -- If not swapped
@@ -1742,19 +2322,18 @@ rewriteEqEvidence :: CtEvidence         -- Old evidence :: olhs ~ orhs (not swap
 -- It's all a form of rewwriteEvidence, specialised for equalities
 rewriteEqEvidence old_ev swapped nlhs nrhs lhs_co rhs_co
   | CtDerived {} <- old_ev  -- Don't force the evidence for a Derived
-  = continueWith (old_ev { ctev_pred = new_pred })
+  = return (old_ev { ctev_pred = new_pred })
 
   | NotSwapped <- swapped
   , isTcReflCo lhs_co      -- See Note [Rewriting with Refl]
   , isTcReflCo rhs_co
-  = continueWith (old_ev { ctev_pred = new_pred })
+  = return (old_ev { ctev_pred = new_pred })
 
   | CtGiven { ctev_evar = old_evar } <- old_ev
-  = do { let new_tm = EvCoercion (lhs_co
+  = do { let new_tm = evCoercion (lhs_co
                                   `mkTcTransCo` maybeSym swapped (mkTcCoVarCo old_evar)
                                   `mkTcTransCo` mkTcSymCo rhs_co)
-       ; new_ev <- newGivenEvVar loc' (new_pred, new_tm)
-       ; continueWith new_ev }
+       ; newGivenEvVar loc' (new_pred, new_tm) }
 
   | CtWanted { ctev_dest = dest } <- old_ev
   = do { (new_ev, hole_co) <- newWantedEq loc' (ctEvRole old_ev) nlhs nrhs
@@ -1764,7 +2343,7 @@ rewriteEqEvidence old_ev swapped nlhs nrhs lhs_co rhs_co
                   `mkTransCo` rhs_co
        ; setWantedEq dest co
        ; traceTcS "rewriteEqEvidence" (vcat [ppr old_ev, ppr nlhs, ppr nrhs, ppr co])
-       ; continueWith new_ev }
+       ; return new_ev }
 
   | otherwise
   = panic "rewriteEvidence"
@@ -1784,7 +2363,7 @@ When decomposing equalities we often create new wanted constraints for
 Similar remarks apply for Derived.
 
 Rather than making an equality test (which traverses the structure of the
-type, perhaps fruitlessly, unifyWanted traverses the common structure, and
+type, perhaps fruitlessly), unifyWanted traverses the common structure, and
 bales out when it finds a difference by creating a new Wanted constraint.
 But where it succeeds in finding common structure, it just builds a coercion
 to reflect it.
@@ -1798,7 +2377,7 @@ unifyWanted :: CtLoc -> Role
 -- See Note [unifyWanted and unifyDerived]
 -- The returned coercion's role matches the input parameter
 unifyWanted loc Phantom ty1 ty2
-  = do { kind_co <- unifyWanted loc Nominal (typeKind ty1) (typeKind ty2)
+  = do { kind_co <- unifyWanted loc Nominal (tcTypeKind ty1) (tcTypeKind ty2)
        ; return (mkPhantomCo kind_co ty1 ty2) }
 
 unifyWanted loc role orig_ty1 orig_ty2