ghc/compiler/codeGen/CgExpr.lhs

   1 %
   2 % (c) The GRASP/AQUA Project, Glasgow University, 1992-1998
   3 %
   4 % $Id: CgExpr.lhs,v 1.40 2000/11/24 09:51:38 simonpj Exp $
   5 %
   6 %********************************************************
   7 %*                                                      *
   8 \section[CgExpr]{Converting @StgExpr@s}
   9 %*                                                      *
  10 %********************************************************
  11
  12 \begin{code}
  13 module CgExpr ( cgExpr ) where
  14
  15 #include "HsVersions.h"
  16
  17 import Constants        ( mAX_SPEC_SELECTEE_SIZE, mAX_SPEC_AP_SIZE )
  18 import StgSyn
  19 import CgMonad
  20 import AbsCSyn
  21 import AbsCUtils        ( mkAbstractCs )
  22 import CLabel           ( mkClosureTblLabel )
  23
  24 import SMRep            ( fixedHdrSize )
  25 import CgBindery        ( getArgAmodes, getArgAmode, CgIdInfo,
  26                           nukeDeadBindings, addBindC, addBindsC )
  27 import CgCase           ( cgCase, saveVolatileVarsAndRegs,
  28                           restoreCurrentCostCentre )
  29 import CgClosure        ( cgRhsClosure, cgStdRhsClosure )
  30 import CgCon            ( buildDynCon, cgReturnDataCon )
  31 import CgLetNoEscape    ( cgLetNoEscapeClosure )
  32 import CgRetConv        ( dataReturnConvPrim )
  33 import CgTailCall       ( cgTailCall, performReturn, performPrimReturn,
  34                           mkDynamicAlgReturnCode, mkPrimReturnCode,
  35                           tailCallPrimOp, returnUnboxedTuple
  36                         )
  37 import ClosureInfo      ( mkClosureLFInfo, mkSelectorLFInfo,
  38                           mkApLFInfo, layOutDynCon )
  39 import CostCentre       ( sccAbleCostCentre, isSccCountCostCentre )
  40 import Id               ( idPrimRep, idType, Id )
  41 import VarSet
  42 import PrimOp           ( primOpOutOfLine, getPrimOpResultInfo, PrimOp(..), PrimOpResultInfo(..) )
  43 import PrimRep          ( PrimRep(..), isFollowableRep )
  44 import TyCon            ( maybeTyConSingleCon,
  45                           isUnboxedTupleTyCon, isEnumerationTyCon )
  46 import Type             ( Type, typePrimRep, tyConAppArgs, tyConAppTyCon, repType )
  47 import Maybes           ( maybeToBool )
  48 import ListSetOps       ( assocMaybe )
  49 import Unique           ( mkBuiltinUnique )
  50 import BasicTypes       ( TopLevelFlag(..), RecFlag(..) )
  51 import Outputable
  52 \end{code}
  53
  54 This module provides the support code for @StgToAbstractC@ to deal
  55 with STG {\em expressions}.  See also @CgClosure@, which deals
  56 with closures, and @CgCon@, which deals with constructors.
  57
  58 \begin{code}
  59 cgExpr  :: StgExpr              -- input
  60         -> Code                 -- output
  61 \end{code}
  62
  63 %********************************************************
  64 %*                                                      *
  65 %*              Tail calls                              *
  66 %*                                                      *
  67 %********************************************************
  68
  69 ``Applications'' mean {\em tail calls}, a service provided by module
  70 @CgTailCall@.  This includes literals, which show up as
  71 @(STGApp (StgLitArg 42) [])@.
  72
  73 \begin{code}
  74 cgExpr (StgApp fun args) = cgTailCall fun args
  75 \end{code}
  76
  77 %********************************************************
  78 %*                                                      *
  79 %*              STG ConApps  (for inline versions)      *
  80 %*                                                      *
  81 %********************************************************
  82
  83 \begin{code}
  84 cgExpr (StgConApp con args)
  85   = getArgAmodes args `thenFC` \ amodes ->
  86     cgReturnDataCon con amodes
  87 \end{code}
  88
  89 Literals are similar to constructors; they return by putting
  90 themselves in an appropriate register and returning to the address on
  91 top of the stack.
  92
  93 \begin{code}
  94 cgExpr (StgLit lit)
  95   = performPrimReturn (text "literal" <+> ppr lit) (CLit lit)
  96 \end{code}
  97
  98
  99 %********************************************************
 100 %*                                                      *
 101 %*              STG PrimApps  (unboxed primitive ops)   *
 102 %*                                                      *
 103 %********************************************************
 104
 105 Here is where we insert real live machine instructions.
 106
 107 NOTE about _ccall_GC_:
 108
 109 A _ccall_GC_ is treated as an out-of-line primop (returns True
 110 for primOpOutOfLine) so that when we see the call in case context
 111         case (ccall ...) of { ... }
 112 we get a proper stack frame on the stack when we perform it.  When we
 113 get in a tail-call position, however, we need to actually perform the
 114 call, so we treat it as an inline primop.
 115
 116 \begin{code}
 117 cgExpr (StgPrimApp op@(CCallOp ccall) args res_ty)
 118   = primRetUnboxedTuple op args res_ty
 119
 120 -- tagToEnum# is special: we need to pull the constructor out of the table,
 121 -- and perform an appropriate return.
 122
 123 cgExpr (StgPrimApp TagToEnumOp [arg] res_ty)
 124   = ASSERT(isEnumerationTyCon tycon)
 125     getArgAmode arg `thenFC` \amode ->
 126         -- save the tag in a temporary in case amode overlaps
 127         -- with node.
 128     absC (CAssign dyn_tag amode)        `thenC`
 129     performReturn (
 130                 CAssign (CReg node)
 131                         (CVal (CIndex
 132                           (CLbl (mkClosureTblLabel tycon) PtrRep)
 133                           dyn_tag PtrRep) PtrRep))
 134             (\ sequel -> mkDynamicAlgReturnCode tycon dyn_tag sequel)
 135    where
 136         dyn_tag = CTemp (mkBuiltinUnique 0) IntRep
 137           --
 138           -- if you're reading this code in the attempt to figure
 139           -- out why the compiler panic'ed here, it is probably because
 140           -- you used tagToEnum# in a non-monomorphic setting, e.g.,
 141           --         intToTg :: Enum a => Int -> a ; intToTg (I# x#) = tagToEnum# x#
 142           --
 143           -- That won't work.
 144           --
 145         tycon = tyConAppTyCon res_ty
 146
 147
 148 cgExpr x@(StgPrimApp op args res_ty)
 149   | primOpOutOfLine op = tailCallPrimOp op args
 150   | otherwise
 151   = ASSERT(op /= SeqOp) -- can't handle SeqOp
 152
 153     getArgAmodes args   `thenFC` \ arg_amodes ->
 154
 155     case (getPrimOpResultInfo op) of
 156
 157         ReturnsPrim kind ->
 158             let result_amode = CReg (dataReturnConvPrim kind) in
 159             performReturn
 160               (COpStmt [result_amode] op arg_amodes [{-no vol_regs-}])
 161               (mkPrimReturnCode (text "primapp)" <+> ppr x))
 162
 163         -- otherwise, must be returning an enumerated type (eg. Bool).
 164         -- we've only got the tag in R2, so we have to load the constructor
 165         -- itself into R1.
 166
 167         ReturnsAlg tycon
 168             | isUnboxedTupleTyCon tycon -> primRetUnboxedTuple op args res_ty
 169
 170             | isEnumerationTyCon  tycon ->
 171                 performReturn
 172                      (COpStmt [dyn_tag] op arg_amodes [{-no vol_regs-}])
 173                           (\ sequel ->
 174                           absC (CAssign (CReg node) closure_lbl) `thenC`
 175                           mkDynamicAlgReturnCode tycon dyn_tag sequel)
 176
 177             where
 178                -- Pull a unique out of thin air to put the tag in.
 179                -- It shouldn't matter if this overlaps with anything - we're
 180                -- about to return anyway.
 181                dyn_tag = CTemp (mkBuiltinUnique 0) IntRep
 182
 183                closure_lbl = CVal (CIndex
 184                                (CLbl (mkClosureTblLabel tycon) PtrRep)
 185                                dyn_tag PtrRep) PtrRep
 186
 187 \end{code}
 188
 189 %********************************************************
 190 %*                                                      *
 191 %*              Case expressions                        *
 192 %*                                                      *
 193 %********************************************************
 194 Case-expression conversion is complicated enough to have its own
 195 module, @CgCase@.
 196 \begin{code}
 197
 198 cgExpr (StgCase expr live_vars save_vars bndr srt alts)
 199   = cgCase expr live_vars save_vars bndr srt alts
 200 \end{code}
 201
 202
 203 %********************************************************
 204 %*                                                      *
 205 %*              Let and letrec                          *
 206 %*                                                      *
 207 %********************************************************
 208 \subsection[let-and-letrec-codegen]{Converting @StgLet@ and @StgLetrec@}
 209
 210 \begin{code}
 211 cgExpr (StgLet (StgNonRec name rhs) expr)
 212   = cgRhs name rhs      `thenFC` \ (name, info) ->
 213     addBindC name info  `thenC`
 214     cgExpr expr
 215
 216 cgExpr (StgLet (StgRec pairs) expr)
 217   = fixC (\ new_bindings -> addBindsC new_bindings `thenC`
 218                             listFCs [ cgRhs b e | (b,e) <- pairs ]
 219     ) `thenFC` \ new_bindings ->
 220
 221     addBindsC new_bindings `thenC`
 222     cgExpr expr
 223 \end{code}
 224
 225 \begin{code}
 226 cgExpr (StgLetNoEscape live_in_whole_let live_in_rhss bindings body)
 227   =     -- Figure out what volatile variables to save
 228     nukeDeadBindings live_in_whole_let  `thenC`
 229     saveVolatileVarsAndRegs live_in_rhss
 230             `thenFC` \ (save_assts, rhs_eob_info, maybe_cc_slot) ->
 231     -- ToDo: cost centre???
 232     restoreCurrentCostCentre maybe_cc_slot `thenFC` \ restore_cc ->
 233
 234         -- Save those variables right now!
 235     absC save_assts                             `thenC`
 236
 237         -- Produce code for the rhss
 238         -- and add suitable bindings to the environment
 239     cgLetNoEscapeBindings live_in_rhss rhs_eob_info maybe_cc_slot bindings `thenC`
 240
 241         -- Do the body
 242     setEndOfBlockInfo rhs_eob_info (cgExpr body)
 243 \end{code}
 244
 245
 246 %********************************************************
 247 %*                                                      *
 248 %*              SCC Expressions                         *
 249 %*                                                      *
 250 %********************************************************
 251
 252 SCC expressions are treated specially. They set the current cost
 253 centre.
 254 \begin{code}
 255 cgExpr (StgSCC cc expr)
 256   = ASSERT(sccAbleCostCentre cc)
 257     costCentresC
 258         SLIT("SET_CCC")
 259         [mkCCostCentre cc, mkIntCLit (if isSccCountCostCentre cc then 1 else 0)]
 260     `thenC`
 261     cgExpr expr
 262 \end{code}
 263
 264 ToDo: counting of dict sccs ...
 265
 266 %********************************************************
 267 %*                                                      *
 268 %*              Non-top-level bindings                  *
 269 %*                                                      *
 270 %********************************************************
 271 \subsection[non-top-level-bindings]{Converting non-top-level bindings}
 272
 273 We rely on the support code in @CgCon@ (to do constructors) and
 274 in @CgClosure@ (to do closures).
 275
 276 \begin{code}
 277 cgRhs :: Id -> StgRhs -> FCode (Id, CgIdInfo)
 278         -- the Id is passed along so a binding can be set up
 279
 280 cgRhs name (StgRhsCon maybe_cc con args)
 281   = getArgAmodes args                           `thenFC` \ amodes ->
 282     buildDynCon name maybe_cc con amodes        `thenFC` \ idinfo ->
 283     returnFC (name, idinfo)
 284
 285 cgRhs name (StgRhsClosure cc bi srt@(NoSRT) fvs upd_flag args body)
 286   = mkRhsClosure name cc bi srt fvs upd_flag args body
 287 cgRhs name (StgRhsClosure cc bi srt@(SRT _ _) fvs upd_flag args body)
 288   = mkRhsClosure name cc bi srt fvs upd_flag args body
 289 \end{code}
 290
 291 mkRhsClosure looks for two special forms of the right-hand side:
 292         a) selector thunks.
 293         b) AP thunks
 294
 295 If neither happens, it just calls mkClosureLFInfo.  You might think
 296 that mkClosureLFInfo should do all this, but it seems wrong for the
 297 latter to look at the structure of an expression
 298
 299 Selectors
 300 ~~~~~~~~~
 301 We look at the body of the closure to see if it's a selector---turgid,
 302 but nothing deep.  We are looking for a closure of {\em exactly} the
 303 form:
 304
 305 ...  = [the_fv] \ u [] ->
 306          case the_fv of
 307            con a_1 ... a_n -> a_i
 308
 309
 310 \begin{code}
 311 mkRhsClosure    bndr cc bi srt
 312                 [the_fv]                -- Just one free var
 313                 upd_flag                -- Updatable thunk
 314                 []                      -- A thunk
 315                 body@(StgCase (StgApp scrutinee [{-no args-}])
 316                       _ _ _ _   -- ignore uniq, etc.
 317                       (StgAlgAlts (Just tycon)
 318                          [(con, params, use_mask,
 319                             (StgApp selectee [{-no args-}]))]
 320                          StgNoDefault))
 321   |  the_fv == scrutinee                        -- Scrutinee is the only free variable
 322   && maybeToBool maybe_offset                   -- Selectee is a component of the tuple
 323   && offset_into_int <= mAX_SPEC_SELECTEE_SIZE  -- Offset is small enough
 324   = ASSERT(is_single_constructor)
 325     cgStdRhsClosure bndr cc bi [the_fv] [] body lf_info [StgVarArg the_fv]
 326   where
 327     lf_info               = mkSelectorLFInfo (idType bndr) offset_into_int
 328                                 (isUpdatable upd_flag)
 329     (_, params_w_offsets) = layOutDynCon con idPrimRep params
 330     maybe_offset          = assocMaybe params_w_offsets selectee
 331     Just the_offset       = maybe_offset
 332     offset_into_int       = the_offset - fixedHdrSize
 333     is_single_constructor = maybeToBool (maybeTyConSingleCon tycon)
 334 \end{code}
 335
 336
 337 Ap thunks
 338 ~~~~~~~~~
 339
 340 A more generic AP thunk of the form
 341
 342         x = [ x_1...x_n ] \.. [] -> x_1 ... x_n
 343
 344 A set of these is compiled statically into the RTS, so we just use
 345 those.  We could extend the idea to thunks where some of the x_i are
 346 global ids (and hence not free variables), but this would entail
 347 generating a larger thunk.  It might be an option for non-optimising
 348 compilation, though.
 349
 350 We only generate an Ap thunk if all the free variables are pointers,
 351 for semi-obvious reasons.
 352
 353 \begin{code}
 354 mkRhsClosure    bndr cc bi srt
 355                 fvs
 356                 upd_flag
 357                 []                      -- No args; a thunk
 358                 body@(StgApp fun_id args)
 359
 360   | length args + 1 == arity
 361         && all isFollowableRep (map idPrimRep fvs)
 362         && isUpdatable upd_flag
 363         && arity <= mAX_SPEC_AP_SIZE
 364
 365                    -- Ha! an Ap thunk
 366         = cgStdRhsClosure bndr cc bi fvs [] body lf_info payload
 367
 368    where
 369         lf_info = mkApLFInfo (idType bndr) upd_flag arity
 370         -- the payload has to be in the correct order, hence we can't
 371         -- just use the fvs.
 372         payload    = StgVarArg fun_id : args
 373         arity      = length fvs
 374 \end{code}
 375
 376 The default case
 377 ~~~~~~~~~~~~~~~~
 378 \begin{code}
 379 mkRhsClosure bndr cc bi srt fvs upd_flag args body
 380   = getSRTLabel         `thenFC` \ srt_label ->
 381     let lf_info =
 382           mkClosureLFInfo bndr NotTopLevel fvs upd_flag args srt_label srt
 383     in
 384     cgRhsClosure bndr cc bi fvs args body lf_info
 385 \end{code}
 386
 387
 388 %********************************************************
 389 %*                                                      *
 390 %*              Let-no-escape bindings
 391 %*                                                      *
 392 %********************************************************
 393 \begin{code}
 394 cgLetNoEscapeBindings live_in_rhss rhs_eob_info maybe_cc_slot (StgNonRec binder rhs)
 395   = cgLetNoEscapeRhs live_in_rhss rhs_eob_info maybe_cc_slot
 396                         NonRecursive binder rhs
 397                                 `thenFC` \ (binder, info) ->
 398     addBindC binder info
 399
 400 cgLetNoEscapeBindings live_in_rhss rhs_eob_info maybe_cc_slot (StgRec pairs)
 401   = fixC (\ new_bindings ->
 402                 addBindsC new_bindings  `thenC`
 403                 listFCs [ cgLetNoEscapeRhs full_live_in_rhss
 404                                 rhs_eob_info maybe_cc_slot Recursive b e
 405                         | (b,e) <- pairs ]
 406     ) `thenFC` \ new_bindings ->
 407
 408     addBindsC new_bindings
 409   where
 410     -- We add the binders to the live-in-rhss set so that we don't
 411     -- delete the bindings for the binder from the environment!
 412     full_live_in_rhss = live_in_rhss `unionVarSet` (mkVarSet [b | (b,r) <- pairs])
 413
 414 cgLetNoEscapeRhs
 415     :: StgLiveVars      -- Live in rhss
 416     -> EndOfBlockInfo
 417     -> Maybe VirtualSpOffset
 418     -> RecFlag
 419     -> Id
 420     -> StgRhs
 421     -> FCode (Id, CgIdInfo)
 422
 423 cgLetNoEscapeRhs full_live_in_rhss rhs_eob_info maybe_cc_slot rec binder
 424                  (StgRhsClosure cc bi srt _ upd_flag args body)
 425   = -- We could check the update flag, but currently we don't switch it off
 426     -- for let-no-escaped things, so we omit the check too!
 427     -- case upd_flag of
 428     --     Updatable -> panic "cgLetNoEscapeRhs"        -- Nothing to update!
 429     --     other     -> cgLetNoEscapeClosure binder cc bi live_in_whole_let live_in_rhss args body
 430     cgLetNoEscapeClosure binder cc bi srt full_live_in_rhss rhs_eob_info maybe_cc_slot rec args body
 431
 432 -- For a constructor RHS we want to generate a single chunk of code which
 433 -- can be jumped to from many places, which will return the constructor.
 434 -- It's easy; just behave as if it was an StgRhsClosure with a ConApp inside!
 435 cgLetNoEscapeRhs full_live_in_rhss rhs_eob_info maybe_cc_slot rec binder
 436                  (StgRhsCon cc con args)
 437   = cgLetNoEscapeClosure binder cc stgArgOcc{-safe-} NoSRT full_live_in_rhss rhs_eob_info maybe_cc_slot rec
 438         []      --No args; the binder is data structure, not a function
 439         (StgConApp con args)
 440 \end{code}
 441
 442 Little helper for primitives that return unboxed tuples.
 443
 444
 445 \begin{code}
 446 primRetUnboxedTuple :: PrimOp -> [StgArg] -> Type -> Code
 447 primRetUnboxedTuple op args res_ty
 448   = getArgAmodes args       `thenFC` \ arg_amodes ->
 449     {-
 450       put all the arguments in temporaries so they don't get stomped when
 451       we push the return address.
 452     -}
 453     let
 454       n_args              = length args
 455       arg_uniqs           = map mkBuiltinUnique [0 .. n_args-1]
 456       arg_reps            = map getArgPrimRep args
 457       arg_temps           = zipWith CTemp arg_uniqs arg_reps
 458     in
 459     absC (mkAbstractCs (zipWith CAssign arg_temps arg_amodes)) `thenC`
 460     {-
 461       allocate some temporaries for the return values.
 462     -}
 463     let
 464       ty_args     = tyConAppArgs (repType res_ty)
 465       prim_reps   = map typePrimRep ty_args
 466       temp_uniqs  = map mkBuiltinUnique [ n_args .. n_args + length ty_args - 1]
 467       temp_amodes = zipWith CTemp temp_uniqs prim_reps
 468     in
 469     returnUnboxedTuple temp_amodes (absC (COpStmt temp_amodes op arg_temps []))
 470 \end{code}