ghc/compiler/simplCore/Simplify.lhs

   1
   2 % (c) The AQUA Project, Glasgow University, 1993-1998
   3 %
   4 \section[Simplify]{The main module of the simplifier}
   5
   6 \begin{code}
   7 module Simplify ( simplTopBinds, simplExpr ) where
   8
   9 #include "HsVersions.h"
  10
  11 import CmdLineOpts      ( intSwitchSet,
  12                           opt_SccProfilingOn, opt_PprStyle_Debug, opt_SimplDoEtaReduction,
  13                           opt_SimplNoPreInlining, opt_DictsStrict, opt_SimplPedanticBottoms,
  14                           opt_SimplDoCaseElim,
  15                           SimplifierSwitch(..)
  16                         )
  17 import SimplMonad
  18 import SimplUtils       ( mkCase, transformRhs, findAlt,
  19                           simplBinder, simplBinders, simplIds, findDefault, mkCoerce
  20                         )
  21 import Var              ( TyVar, mkSysTyVar, tyVarKind, maybeModifyIdInfo )
  22 import VarEnv
  23 import VarSet
  24 import Id               ( Id, idType, idInfo, idUnique,
  25                           getIdUnfolding, setIdUnfolding, isExportedId,
  26                           getIdSpecialisation, setIdSpecialisation,
  27                           getIdDemandInfo, setIdDemandInfo,
  28                           getIdArity, setIdArity,
  29                           getIdStrictness,
  30                           setInlinePragma, getInlinePragma, idMustBeINLINEd
  31                         )
  32 import IdInfo           ( InlinePragInfo(..), OccInfo(..), StrictnessInfo(..),
  33                           ArityInfo(..), atLeastArity, arityLowerBound, unknownArity,
  34                           specInfo, inlinePragInfo, zapLamIdInfo
  35                         )
  36 import Demand           ( Demand, isStrict, wwLazy )
  37 import Const            ( isWHNFCon, conOkForAlt )
  38 import ConFold          ( tryPrimOp )
  39 import PrimOp           ( PrimOp, primOpStrictness, primOpType )
  40 import DataCon          ( DataCon, dataConNumInstArgs, dataConRepStrictness, dataConSig, dataConArgTys )
  41 import Const            ( Con(..) )
  42 import Name             ( isLocallyDefined )
  43 import CoreSyn
  44 import CoreFVs          ( exprFreeVars )
  45 import CoreUnfold       ( Unfolding(..), mkUnfolding, callSiteInline,
  46                           isEvaldUnfolding, blackListed )
  47 import CoreUtils        ( cheapEqExpr, exprIsDupable, exprIsWHNF, exprIsTrivial,
  48                           coreExprType, coreAltsType, exprIsCheap, exprArity,
  49                           exprOkForSpeculation,
  50                           FormSummary(..), mkFormSummary, whnfOrBottom
  51                         )
  52 import Rules            ( lookupRule )
  53 import CostCentre       ( isSubsumedCCS, currentCCS, isEmptyCC )
  54 import Type             ( Type, mkTyVarTy, mkTyVarTys, isUnLiftedType,
  55                           mkFunTy, splitFunTys, splitTyConApp_maybe, splitFunTy_maybe,
  56                           funResultTy, isDictTy, isDataType, applyTy, applyTys, mkFunTys
  57                         )
  58 import Subst            ( Subst, mkSubst, emptySubst, substExpr, substTy,
  59                           substEnv, lookupInScope, lookupSubst, substRules
  60                         )
  61 import TyCon            ( isDataTyCon, tyConDataCons, tyConClass_maybe, tyConArity, isDataTyCon )
  62 import TysPrim          ( realWorldStatePrimTy )
  63 import PrelInfo         ( realWorldPrimId )
  64 import BasicTypes       ( TopLevelFlag(..), isTopLevel )
  65 import Maybes           ( maybeToBool )
  66 import Util             ( zipWithEqual, stretchZipEqual, lengthExceeds )
  67 import PprCore
  68 import Outputable
  69 \end{code}
  70
  71
  72 The guts of the simplifier is in this module, but the driver
  73 loop for the simplifier is in SimplCore.lhs.
  74
  75
  76 %************************************************************************
  77 %*                                                                      *
  78 \subsection{Bindings}
  79 %*                                                                      *
  80 %************************************************************************
  81
  82 \begin{code}
  83 simplTopBinds :: [InBind] -> SimplM [OutBind]
  84
  85 simplTopBinds binds
  86   =     -- Put all the top-level binders into scope at the start
  87         -- so that if a transformation rule has unexpectedly brought
  88         -- anything into scope, then we don't get a complaint about that.
  89         -- It's rather as if the top-level binders were imported.
  90     extendInScopes top_binders  $
  91     simpl_binds binds           `thenSmpl` \ (binds', _) ->
  92     freeTick SimplifierDone     `thenSmpl_`
  93     returnSmpl binds'
  94   where
  95     top_binders = bindersOfBinds binds
  96
  97     simpl_binds []                        = returnSmpl ([], panic "simplTopBinds corner")
  98     simpl_binds (NonRec bndr rhs : binds) = simplLazyBind TopLevel bndr  bndr rhs        (simpl_binds binds)
  99     simpl_binds (Rec pairs       : binds) = simplRecBind  TopLevel pairs (map fst pairs) (simpl_binds binds)
 100
 101
 102 simplRecBind :: TopLevelFlag -> [(InId, InExpr)] -> [OutId]
 103              -> SimplM (OutStuff a) -> SimplM (OutStuff a)
 104 simplRecBind top_lvl pairs bndrs' thing_inside
 105   = go pairs bndrs'             `thenSmpl` \ (binds', stuff) ->
 106     returnSmpl (addBind (Rec (flattenBinds binds')) stuff)
 107   where
 108     go [] _ = thing_inside      `thenSmpl` \ stuff ->
 109               returnSmpl ([], stuff)
 110
 111     go ((bndr, rhs) : pairs) (bndr' : bndrs')
 112         = simplLazyBind top_lvl bndr bndr' rhs (go pairs bndrs')
 113                 -- Don't float unboxed bindings out,
 114                 -- because we can't "rec" them
 115 \end{code}
 116
 117
 118 %************************************************************************
 119 %*                                                                      *
 120 \subsection[Simplify-simplExpr]{The main function: simplExpr}
 121 %*                                                                      *
 122 %************************************************************************
 123
 124 \begin{code}
 125 addBind :: CoreBind -> OutStuff a -> OutStuff a
 126 addBind bind    (binds,  res) = (bind:binds,     res)
 127
 128 addBinds :: [CoreBind] -> OutStuff a -> OutStuff a
 129 addBinds []     stuff         = stuff
 130 addBinds binds1 (binds2, res) = (binds1++binds2, res)
 131 \end{code}
 132
 133 The reason for this OutExprStuff stuff is that we want to float *after*
 134 simplifying a RHS, not before.  If we do so naively we get quadratic
 135 behaviour as things float out.
 136
 137 To see why it's important to do it after, consider this (real) example:
 138
 139         let t = f x
 140         in fst t
 141 ==>
 142         let t = let a = e1
 143                     b = e2
 144                 in (a,b)
 145         in fst t
 146 ==>
 147         let a = e1
 148             b = e2
 149             t = (a,b)
 150         in
 151         a       -- Can't inline a this round, cos it appears twice
 152 ==>
 153         e1
 154
 155 Each of the ==> steps is a round of simplification.  We'd save a
 156 whole round if we float first.  This can cascade.  Consider
 157
 158         let f = g d
 159         in \x -> ...f...
 160 ==>
 161         let f = let d1 = ..d.. in \y -> e
 162         in \x -> ...f...
 163 ==>
 164         let d1 = ..d..
 165         in \x -> ...(\y ->e)...
 166
 167 Only in this second round can the \y be applied, and it
 168 might do the same again.
 169
 170
 171 \begin{code}
 172 simplExpr :: CoreExpr -> SimplM CoreExpr
 173 simplExpr expr = getSubst       `thenSmpl` \ subst ->
 174                  simplExprC expr (Stop (substTy subst (coreExprType expr)))
 175         -- The type in the Stop continuation is usually not used
 176         -- It's only needed when discarding continuations after finding
 177         -- a function that returns bottom
 178
 179 simplExprC :: CoreExpr -> SimplCont -> SimplM CoreExpr
 180         -- Simplify an expression, given a continuation
 181
 182 simplExprC expr cont = simplExprF expr cont     `thenSmpl` \ (floats, (_, body)) ->
 183                        returnSmpl (mkLets floats body)
 184
 185 simplExprF :: InExpr -> SimplCont -> SimplM OutExprStuff
 186         -- Simplify an expression, returning floated binds
 187
 188 simplExprF (Var v) cont
 189   = simplVar v cont
 190
 191 simplExprF expr@(Con (PrimOp op) args) cont
 192   = getSubstEnv                         `thenSmpl` \ se ->
 193     prepareArgs (ppr op)
 194                 (primOpType op)
 195                 (primOpStrictness op)
 196                 (pushArgs se args cont) $ \ args1 cont1 ->
 197
 198     let
 199         -- Boring... we may have too many arguments now, so we push them back
 200         n_args = length args
 201         args2 = ASSERT( length args1 >= n_args )
 202                  take n_args args1
 203         cont2 = pushArgs emptySubstEnv (drop n_args args1) cont1
 204     in
 205         --      Try the prim op simplification
 206         -- It's really worth trying simplExpr again if it succeeds,
 207         -- because you can find
 208         --      case (eqChar# x 'a') of ...
 209         -- ==>
 210         --      case (case x of 'a' -> True; other -> False) of ...
 211      case tryPrimOp op args2 of
 212           Just e' -> zapSubstEnv (simplExprF e' cont2)
 213           Nothing -> rebuild (Con (PrimOp op) args2) cont2
 214
 215 simplExprF (Con con@(DataCon _) args) cont
 216   = freeTick LeafVisit                  `thenSmpl_`
 217     simplConArgs args           ( \ args' ->
 218     rebuild (Con con args') cont)
 219
 220 simplExprF expr@(Con con@(Literal _) args) cont
 221   = ASSERT( null args )
 222     freeTick LeafVisit                  `thenSmpl_`
 223     rebuild expr cont
 224
 225 simplExprF (App fun arg) cont
 226   = getSubstEnv         `thenSmpl` \ se ->
 227     simplExprF fun (ApplyTo NoDup arg se cont)
 228
 229 simplExprF (Case scrut bndr alts) cont
 230   = getSubstEnv         `thenSmpl` \ se ->
 231     simplExprF scrut (Select NoDup bndr alts se cont)
 232
 233
 234 simplExprF (Let (Rec pairs) body) cont
 235   = simplIds (map fst pairs)            $ \ bndrs' ->
 236         -- NB: bndrs' don't have unfoldings or spec-envs
 237         -- We add them as we go down, using simplPrags
 238
 239     simplRecBind NotTopLevel pairs bndrs' (simplExprF body cont)
 240
 241 simplExprF expr@(Lam _ _) cont = simplLam expr cont
 242 simplExprF (Type ty) cont
 243   = ASSERT( case cont of { Stop _ -> True; ArgOf _ _ _ -> True; other -> False } )
 244     simplType ty        `thenSmpl` \ ty' ->
 245     rebuild (Type ty') cont
 246
 247 simplExprF (Note (Coerce to from) e) cont
 248   | to == from = simplExprF e cont
 249   | otherwise  = getSubst               `thenSmpl` \ subst ->
 250                  simplExprF e (CoerceIt (substTy subst to) cont)
 251
 252 -- hack: we only distinguish subsumed cost centre stacks for the purposes of
 253 -- inlining.  All other CCCSs are mapped to currentCCS.
 254 simplExprF (Note (SCC cc) e) cont
 255   = setEnclosingCC currentCCS $
 256     simplExpr e         `thenSmpl` \ e ->
 257     rebuild (mkNote (SCC cc) e) cont
 258
 259 simplExprF (Note InlineCall e) cont
 260   = simplExprF e (InlinePlease cont)
 261
 262 -- Comments about the InlineMe case
 263 -- ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
 264 -- Don't inline in the RHS of something that has an
 265 -- inline pragma.  But be careful that the InScopeEnv that
 266 -- we return does still have inlinings on!
 267 --
 268 -- It really is important to switch off inlinings.  This function
 269 -- may be inlinined in other modules, so we don't want to remove
 270 -- (by inlining) calls to functions that have specialisations, or
 271 -- that may have transformation rules in an importing scope.
 272 -- E.g.         {-# INLINE f #-}
 273 --              f x = ...g...
 274 -- and suppose that g is strict *and* has specialisations.
 275 -- If we inline g's wrapper, we deny f the chance of getting
 276 -- the specialised version of g when f is inlined at some call site
 277 -- (perhaps in some other module).
 278
 279 simplExprF (Note InlineMe e) cont
 280   = case cont of
 281         Stop _ ->       -- Totally boring continuation
 282                         -- Don't inline inside an INLINE expression
 283                   switchOffInlining (simplExpr e)       `thenSmpl` \ e' ->
 284                   rebuild (mkNote InlineMe e') cont
 285
 286         other  ->       -- Dissolve the InlineMe note if there's
 287                         -- an interesting context of any kind to combine with
 288                         -- (even a type application -- anything except Stop)
 289                   simplExprF e cont
 290
 291 -- A non-recursive let is dealt with by simplBeta
 292 simplExprF (Let (NonRec bndr rhs) body) cont
 293   = getSubstEnv                 `thenSmpl` \ se ->
 294     simplBeta bndr rhs se (contResultType cont) $
 295     simplExprF body cont
 296 \end{code}
 297
 298
 299 ---------------------------------
 300
 301 \begin{code}
 302 simplLam fun cont
 303   = go fun cont
 304   where
 305     zap_it = mkLamBndrZapper fun (countArgs cont)
 306     cont_ty = contResultType cont
 307
 308         -- Type-beta reduction
 309     go (Lam bndr body) (ApplyTo _ (Type ty_arg) arg_se body_cont)
 310       = ASSERT( isTyVar bndr )
 311         tick (BetaReduction bndr)               `thenSmpl_`
 312         getInScope                              `thenSmpl` \ in_scope ->
 313         let
 314                 ty' = substTy (mkSubst in_scope arg_se) ty_arg
 315         in
 316         extendSubst bndr (DoneTy ty')
 317         (go body body_cont)
 318
 319         -- Ordinary beta reduction
 320     go (Lam bndr body) cont@(ApplyTo _ arg arg_se body_cont)
 321       = tick (BetaReduction bndr)                       `thenSmpl_`
 322         simplBeta zapped_bndr arg arg_se cont_ty
 323         (go body body_cont)
 324       where
 325         zapped_bndr = zap_it bndr
 326
 327         -- Not enough args
 328     go lam@(Lam _ _) cont = completeLam [] lam cont
 329
 330         -- Exactly enough args
 331     go expr cont = simplExprF expr cont
 332
 333
 334 -- completeLam deals with the case where a lambda doesn't have an ApplyTo
 335 -- continuation.  Try for eta reduction, but *only* if we get all
 336 -- the way to an exprIsTrivial expression.
 337 -- 'acc' holds the simplified binders, in reverse order
 338
 339 completeLam acc (Lam bndr body) cont
 340   = simplBinder bndr                    $ \ bndr' ->
 341     completeLam (bndr':acc) body cont
 342
 343 completeLam acc body cont
 344   = simplExpr body                      `thenSmpl` \ body' ->
 345
 346     case (opt_SimplDoEtaReduction, check_eta acc body') of
 347         (True, Just body'')     -- Eta reduce!
 348                 -> tick (EtaReduction (head acc))       `thenSmpl_`
 349                    rebuild body'' cont
 350
 351         other   ->      -- No eta reduction
 352                    rebuild (foldl (flip Lam) body' acc) cont
 353                         -- Remember, acc is the reversed binders
 354   where
 355         -- NB: the binders are reversed
 356     check_eta (b : bs) (App fun arg)
 357         |  (varToCoreExpr b `cheapEqExpr` arg)
 358         = check_eta bs fun
 359
 360     check_eta [] body
 361         | exprIsTrivial body &&                 -- ONLY if the body is trivial
 362           not (any (`elemVarSet` body_fvs) acc)
 363         = Just body             -- Success!
 364         where
 365           body_fvs = exprFreeVars body
 366
 367     check_eta _ _ = Nothing     -- Bale out
 368
 369 mkLamBndrZapper :: CoreExpr     -- Function
 370                 -> Int          -- Number of args
 371                 -> Id -> Id     -- Use this to zap the binders
 372 mkLamBndrZapper fun n_args
 373   | saturated fun n_args = \b -> b
 374   | otherwise            = \b -> maybeModifyIdInfo zapLamIdInfo b
 375   where
 376     saturated (Lam b e) 0 = False
 377     saturated (Lam b e) n = saturated e (n-1)
 378     saturated e         n = True
 379 \end{code}
 380
 381
 382 ---------------------------------
 383 simplConArgs makes sure that the arguments all end up being atomic.
 384 That means it may generate some Lets, hence the strange type
 385
 386 \begin{code}
 387 simplConArgs :: [InArg] -> ([OutArg] -> SimplM OutExprStuff) -> SimplM OutExprStuff
 388 simplConArgs [] thing_inside
 389   = thing_inside []
 390
 391 simplConArgs (arg:args) thing_inside
 392   = switchOffInlining (simplExpr arg)   `thenSmpl` \ arg' ->
 393         -- Simplify the RHS with inlining switched off, so that
 394         -- only absolutely essential things will happen.
 395
 396     simplConArgs args                           $ \ args' ->
 397
 398         -- If the argument ain't trivial, then let-bind it
 399     if exprIsTrivial arg' then
 400         thing_inside (arg' : args')
 401     else
 402         newId (coreExprType arg')               $ \ arg_id ->
 403         thing_inside (Var arg_id : args')       `thenSmpl` \ res ->
 404         returnSmpl (addBind (NonRec arg_id arg') res)
 405 \end{code}
 406
 407
 408 ---------------------------------
 409 \begin{code}
 410 simplType :: InType -> SimplM OutType
 411 simplType ty
 412   = getSubst    `thenSmpl` \ subst ->
 413     returnSmpl (substTy subst ty)
 414 \end{code}
 415
 416
 417 %************************************************************************
 418 %*                                                                      *
 419 \subsection{Binding}
 420 %*                                                                      *
 421 %************************************************************************
 422
 423 @simplBeta@ is used for non-recursive lets in expressions,
 424 as well as true beta reduction.
 425
 426 Very similar to @simplLazyBind@, but not quite the same.
 427
 428 \begin{code}
 429 simplBeta :: InId                       -- Binder
 430           -> InExpr -> SubstEnv         -- Arg, with its subst-env
 431           -> OutType                    -- Type of thing computed by the context
 432           -> SimplM OutExprStuff        -- The body
 433           -> SimplM OutExprStuff
 434 #ifdef DEBUG
 435 simplBeta bndr rhs rhs_se cont_ty thing_inside
 436   | isTyVar bndr
 437   = pprPanic "simplBeta" (ppr bndr <+> ppr rhs)
 438 #endif
 439
 440 simplBeta bndr rhs rhs_se cont_ty thing_inside
 441   | preInlineUnconditionally bndr && not opt_SimplNoPreInlining
 442   = tick (PreInlineUnconditionally bndr)                `thenSmpl_`
 443     extendSubst bndr (ContEx rhs_se rhs) thing_inside
 444
 445   | otherwise
 446   =     -- Simplify the RHS
 447     simplBinder bndr                                    $ \ bndr' ->
 448     simplArg (idType bndr') (getIdDemandInfo bndr)
 449              rhs rhs_se cont_ty                         $ \ rhs' ->
 450
 451         -- Now complete the binding and simplify the body
 452     completeBeta bndr bndr' rhs' thing_inside
 453
 454 completeBeta bndr bndr' rhs' thing_inside
 455   | isUnLiftedType (idType bndr') && not (exprOkForSpeculation rhs')
 456         -- Make a case expression instead of a let
 457         -- These can arise either from the desugarer,
 458         -- or from beta reductions: (\x.e) (x +# y)
 459   = getInScope                  `thenSmpl` \ in_scope ->
 460     thing_inside                `thenSmpl` \ (floats, (_, body)) ->
 461     returnSmpl ([], (in_scope, Case rhs' bndr' [(DEFAULT, [], mkLets floats body)]))
 462
 463   | otherwise
 464   = completeBinding bndr bndr' rhs' thing_inside
 465 \end{code}
 466
 467
 468 \begin{code}
 469 simplArg :: OutType -> Demand
 470          -> InExpr -> SubstEnv
 471          -> OutType             -- Type of thing computed by the context
 472          -> (OutExpr -> SimplM OutExprStuff)
 473          -> SimplM OutExprStuff
 474 simplArg arg_ty demand arg arg_se cont_ty thing_inside
 475   | isStrict demand ||
 476     isUnLiftedType arg_ty ||
 477     (opt_DictsStrict && isDictTy arg_ty && isDataType arg_ty)
 478         -- Return true only for dictionary types where the dictionary
 479         -- has more than one component (else we risk poking on the component
 480         -- of a newtype dictionary)
 481   = getSubstEnv                                 `thenSmpl` \ body_se ->
 482     transformRhs arg                            `thenSmpl` \ t_arg ->
 483     setSubstEnv arg_se (simplExprF t_arg (ArgOf NoDup cont_ty $ \ arg' ->
 484     setSubstEnv body_se (thing_inside arg')
 485     ))  -- NB: we must restore body_se before carrying on with thing_inside!!
 486
 487   | otherwise
 488   = simplRhs NotTopLevel True arg_ty arg arg_se thing_inside
 489 \end{code}
 490
 491
 492 completeBinding
 493         - deals only with Ids, not TyVars
 494         - take an already-simplified RHS
 495
 496 It does *not* attempt to do let-to-case.  Why?  Because they are used for
 497
 498         - top-level bindings
 499                 (when let-to-case is impossible)
 500
 501         - many situations where the "rhs" is known to be a WHNF
 502                 (so let-to-case is inappropriate).
 503
 504 \begin{code}
 505 completeBinding :: InId                 -- Binder
 506                 -> OutId                -- New binder
 507                 -> OutExpr              -- Simplified RHS
 508                 -> SimplM (OutStuff a)  -- Thing inside
 509                 -> SimplM (OutStuff a)
 510
 511 completeBinding old_bndr new_bndr new_rhs thing_inside
 512   |  isDeadBinder old_bndr      -- This happens; for example, the case_bndr during case of
 513                                 -- known constructor:  case (a,b) of x { (p,q) -> ... }
 514                                 -- Here x isn't mentioned in the RHS, so we don't want to
 515                                 -- create the (dead) let-binding  let x = (a,b) in ...
 516   =  thing_inside
 517
 518   |  postInlineUnconditionally old_bndr new_rhs
 519         -- Maybe we don't need a let-binding!  Maybe we can just
 520         -- inline it right away.  Unlike the preInlineUnconditionally case
 521         -- we are allowed to look at the RHS.
 522         --
 523         -- NB: a loop breaker never has postInlineUnconditionally True
 524         -- and non-loop-breakers only have *forward* references
 525         -- Hence, it's safe to discard the binding
 526   =  tick (PostInlineUnconditionally old_bndr)  `thenSmpl_`
 527      extendSubst old_bndr (DoneEx new_rhs)
 528      thing_inside
 529
 530   |  otherwise
 531   =  getSubst                   `thenSmpl` \ subst ->
 532      let
 533         bndr_info = idInfo old_bndr
 534         old_rules = specInfo bndr_info
 535         new_rules = substRules subst old_rules
 536
 537         -- The new binding site Id needs its specialisations re-attached
 538         bndr_w_arity = new_bndr `setIdArity` ArityAtLeast (exprArity new_rhs)
 539
 540         binding_site_id
 541           | isEmptyCoreRules old_rules = bndr_w_arity
 542           | otherwise                  = bndr_w_arity `setIdSpecialisation` new_rules
 543
 544         -- At the occurrence sites we want to know the unfolding,
 545         -- and the occurrence info of the original
 546         -- (simplBinder cleaned up the inline prag of the original
 547         --  to eliminate un-stable info, in case this expression is
 548         --  simplified a second time; hence the need to reattach it)
 549         occ_site_id = binding_site_id
 550                       `setIdUnfolding` mkUnfolding new_rhs
 551                       `setInlinePragma` inlinePragInfo bndr_info
 552      in
 553      modifyInScope occ_site_id thing_inside     `thenSmpl` \ stuff ->
 554      returnSmpl (addBind (NonRec binding_site_id new_rhs) stuff)
 555 \end{code}
 556
 557
 558 %************************************************************************
 559 %*                                                                      *
 560 \subsection{simplLazyBind}
 561 %*                                                                      *
 562 %************************************************************************
 563
 564 simplLazyBind basically just simplifies the RHS of a let(rec).
 565 It does two important optimisations though:
 566
 567         * It floats let(rec)s out of the RHS, even if they
 568           are hidden by big lambdas
 569
 570         * It does eta expansion
 571
 572 \begin{code}
 573 simplLazyBind :: TopLevelFlag
 574               -> InId -> OutId
 575               -> InExpr                 -- The RHS
 576               -> SimplM (OutStuff a)    -- The body of the binding
 577               -> SimplM (OutStuff a)
 578 -- When called, the subst env is correct for the entire let-binding
 579 -- and hence right for the RHS.
 580 -- Also the binder has already been simplified, and hence is in scope
 581
 582 simplLazyBind top_lvl bndr bndr' rhs thing_inside
 583   | preInlineUnconditionally bndr && not opt_SimplNoPreInlining
 584   = tick (PreInlineUnconditionally bndr)                `thenSmpl_`
 585     getSubstEnv                                         `thenSmpl` \ rhs_se ->
 586     (extendSubst bndr (ContEx rhs_se rhs) thing_inside)
 587
 588   | otherwise
 589   =     -- Simplify the RHS
 590     getSubstEnv                                         `thenSmpl` \ rhs_se ->
 591
 592     simplRhs top_lvl False {- Not ok to float unboxed -}
 593              (idType bndr')
 594              rhs rhs_se                                 $ \ rhs' ->
 595
 596         -- Now compete the binding and simplify the body
 597     completeBinding bndr bndr' rhs' thing_inside
 598 \end{code}
 599
 600
 601
 602 \begin{code}
 603 simplRhs :: TopLevelFlag
 604          -> Bool                -- True <=> OK to float unboxed (speculative) bindings
 605          -> OutType -> InExpr -> SubstEnv
 606          -> (OutExpr -> SimplM (OutStuff a))
 607          -> SimplM (OutStuff a)
 608 simplRhs top_lvl float_ubx rhs_ty rhs rhs_se thing_inside
 609   =     -- Swizzle the inner lets past the big lambda (if any)
 610         -- and try eta expansion
 611     transformRhs rhs                                    `thenSmpl` \ t_rhs ->
 612
 613         -- Simplify it
 614     setSubstEnv rhs_se (simplExprF t_rhs (Stop rhs_ty)) `thenSmpl` \ (floats, (in_scope', rhs')) ->
 615
 616         -- Float lets out of RHS
 617     let
 618         (floats_out, rhs'') | float_ubx = (floats, rhs')
 619                             | otherwise = splitFloats floats rhs'
 620     in
 621     if (isTopLevel top_lvl || exprIsWHNF rhs') &&       -- Float lets if (a) we're at the top level
 622         not (null floats_out)                           -- or            (b) it exposes a HNF
 623     then
 624         tickLetFloat floats_out                         `thenSmpl_`
 625                 -- Do the float
 626                 --
 627                 -- There's a subtlety here.  There may be a binding (x* = e) in the
 628                 -- floats, where the '*' means 'will be demanded'.  So is it safe
 629                 -- to float it out?  Answer no, but it won't matter because
 630                 -- we only float if arg' is a WHNF,
 631                 -- and so there can't be any 'will be demanded' bindings in the floats.
 632                 -- Hence the assert
 633         WARN( any demanded_float floats_out, ppr floats_out )
 634         setInScope in_scope' (thing_inside rhs'')       `thenSmpl` \ stuff ->
 635                 -- in_scope' may be excessive, but that's OK;
 636                 -- it's a superset of what's in scope
 637         returnSmpl (addBinds floats_out stuff)
 638     else
 639                 -- Don't do the float
 640         thing_inside (mkLets floats rhs')
 641
 642 -- In a let-from-let float, we just tick once, arbitrarily
 643 -- choosing the first floated binder to identify it
 644 tickLetFloat (NonRec b r      : fs) = tick (LetFloatFromLet b)
 645 tickLetFloat (Rec ((b,r):prs) : fs) = tick (LetFloatFromLet b)
 646
 647 demanded_float (NonRec b r) = isStrict (getIdDemandInfo b) && not (isUnLiftedType (idType b))
 648                 -- Unlifted-type (cheap-eagerness) lets may well have a demanded flag on them
 649 demanded_float (Rec _)      = False
 650
 651 -- Don't float any unlifted bindings out, because the context
 652 -- is either a Rec group, or the top level, neither of which
 653 -- can tolerate them.
 654 splitFloats floats rhs
 655   = go floats
 656   where
 657     go []                   = ([], rhs)
 658     go (f:fs) | must_stay f = ([], mkLets (f:fs) rhs)
 659               | otherwise   = case go fs of
 660                                    (out, rhs') -> (f:out, rhs')
 661
 662     must_stay (Rec prs)    = False      -- No unlifted bindings in here
 663     must_stay (NonRec b r) = isUnLiftedType (idType b)
 664 \end{code}
 665
 666
 667
 668 %************************************************************************
 669 %*                                                                      *
 670 \subsection{Variables}
 671 %*                                                                      *
 672 %************************************************************************
 673
 674 \begin{code}
 675 simplVar var cont
 676   = freeTick LeafVisit  `thenSmpl_`
 677     getSubst            `thenSmpl` \ subst ->
 678     case lookupSubst subst var of
 679         Just (DoneEx (Var v)) -> zapSubstEnv (simplVar v cont)
 680         Just (DoneEx e)       -> zapSubstEnv (simplExprF e cont)
 681         Just (ContEx env' e)  -> setSubstEnv env' (simplExprF e cont)
 682
 683         Nothing -> let
 684                         var' = case lookupInScope subst var of
 685                                  Just v' -> v'
 686                                  Nothing ->
 687 #ifdef DEBUG
 688                                             if isLocallyDefined var && not (idMustBeINLINEd var)
 689                                                 -- The idMustBeINLINEd test accouunts for the fact
 690                                                 -- that class method selectors don't have top level
 691                                                 -- bindings and hence aren't in scope.
 692                                             then
 693                                                 -- Not in scope
 694                                                 pprTrace "simplVar:" (ppr var) var
 695                                             else
 696 #endif
 697                                             var
 698                    in
 699                    getBlackList         `thenSmpl` \ black_list ->
 700                    getInScope           `thenSmpl` \ in_scope ->
 701
 702                    prepareArgs (ppr var') (idType var') (get_str var') cont     $ \ args' cont' ->
 703                    completeCall black_list in_scope var' args' cont'
 704   where
 705     get_str var = case getIdStrictness var of
 706                         NoStrictnessInfo                  -> (repeat wwLazy, False)
 707                         StrictnessInfo demands result_bot -> (demands, result_bot)
 708
 709
 710 ---------------------------------------------------------
 711 --      Preparing arguments for a call
 712
 713 prepareArgs :: SDoc     -- Error message info
 714             -> OutType -> ([Demand],Bool) -> SimplCont
 715             -> ([OutExpr] -> SimplCont -> SimplM OutExprStuff)
 716             -> SimplM OutExprStuff
 717
 718 prepareArgs pp_fun orig_fun_ty (fun_demands, result_bot) orig_cont thing_inside
 719   = go [] demands orig_fun_ty orig_cont
 720   where
 721     not_enough_args = fun_demands `lengthExceeds` countValArgs orig_cont
 722         -- "No strictness info" is signalled by an infinite list of wwLazy
 723
 724     demands | not_enough_args = repeat wwLazy                   -- Not enough args, or no strictness
 725             | result_bot      = fun_demands                     -- Enough args, and function returns bottom
 726             | otherwise       = fun_demands ++ repeat wwLazy    -- Enough args and function does not return bottom
 727         -- NB: demands is finite iff enough args and result_bot is True
 728
 729         -- Main game plan: loop through the arguments, simplifying
 730         -- each of them in turn.  We carry with us a list of demands,
 731         -- and the type of the function-applied-to-earlier-args
 732
 733         -- Type argument
 734     go acc ds fun_ty (ApplyTo _ arg@(Type ty_arg) se cont)
 735         = getInScope            `thenSmpl` \ in_scope ->
 736           let
 737                 ty_arg' = substTy (mkSubst in_scope se) ty_arg
 738                 res_ty  = applyTy fun_ty ty_arg'
 739           in
 740           go (Type ty_arg' : acc) ds res_ty cont
 741
 742         -- Value argument
 743     go acc (d:ds) fun_ty (ApplyTo _ val_arg se cont)
 744         = case splitFunTy_maybe fun_ty of {
 745                 Nothing -> pprTrace "prepareArgs" (pp_fun $$ ppr orig_fun_ty $$ ppr orig_cont)
 746                            (thing_inside (reverse acc) cont) ;
 747                 Just (arg_ty, res_ty) ->
 748           simplArg arg_ty d val_arg se (contResultType cont)    $ \ arg' ->
 749           go (arg':acc) ds res_ty cont }
 750
 751         -- We've run out of demands, which only happens for functions
 752         -- we *know* now return bottom
 753         -- This deals with
 754         --      * case (error "hello") of { ... }
 755         --      * (error "Hello") arg
 756         --      * f (error "Hello") where f is strict
 757         --      etc
 758     go acc [] fun_ty cont = tick_case_of_error cont             `thenSmpl_`
 759                             thing_inside (reverse acc) (discardCont cont)
 760
 761         -- We're run out of arguments
 762     go acc ds fun_ty cont = thing_inside (reverse acc) cont
 763
 764 -- Boring: we must only record a tick if there was an interesting
 765 --         continuation to discard.  If not, we tick forever.
 766 tick_case_of_error (Stop _)              = returnSmpl ()
 767 tick_case_of_error (CoerceIt _ (Stop _)) = returnSmpl ()
 768 tick_case_of_error other                 = tick BottomFound
 769
 770 ---------------------------------------------------------
 771 --      Dealing with a call
 772
 773 completeCall black_list_fn in_scope var args cont
 774         -- Look for rules or specialisations that match
 775         -- Do this *before* trying inlining because some functions
 776         -- have specialisations *and* are strict; we don't want to
 777         -- inline the wrapper of the non-specialised thing... better
 778         -- to call the specialised thing instead.
 779   | maybeToBool maybe_rule_match
 780   = tick (RuleFired rule_name)                  `thenSmpl_`
 781     zapSubstEnv (completeApp rule_rhs rule_args cont)
 782         -- See note below about zapping the substitution here
 783
 784         -- Look for an unfolding. There's a binding for the
 785         -- thing, but perhaps we want to inline it anyway
 786   | maybeToBool maybe_inline
 787   = tick (UnfoldingDone var)            `thenSmpl_`
 788     zapSubstEnv (completeInlining var unf_template args (discardInlineCont cont))
 789                 -- The template is already simplified, so don't re-substitute.
 790                 -- This is VITAL.  Consider
 791                 --      let x = e in
 792                 --      let y = \z -> ...x... in
 793                 --      \ x -> ...y...
 794                 -- We'll clone the inner \x, adding x->x' in the id_subst
 795                 -- Then when we inline y, we must *not* replace x by x' in
 796                 -- the inlined copy!!
 797
 798   | otherwise           -- Neither rule nor inlining
 799   = rebuild (mkApps (Var var) args) cont
 800
 801   where
 802         ---------- Unfolding stuff
 803     maybe_inline  = callSiteInline black_listed inline_call
 804                                    var args interesting_cont
 805     Just unf_template = maybe_inline
 806     interesting_cont  = contIsInteresting cont
 807     inline_call       = contIsInline cont
 808     black_listed      = black_list_fn var
 809
 810         ---------- Specialisation stuff
 811     maybe_rule_match           = lookupRule in_scope var args
 812     Just (rule_name, rule_rhs, rule_args) = maybe_rule_match
 813
 814
 815 -- First a special case
 816 -- Don't actually inline the scrutinee when we see
 817 --      case x of y { .... }
 818 -- and x has unfolding (C a b).  Why not?  Because
 819 -- we get a silly binding y = C a b.  If we don't
 820 -- inline knownCon can directly substitute x for y instead.
 821 completeInlining var (Con con con_args) args (Select _ bndr alts se cont)
 822   | conOkForAlt con
 823   = ASSERT( null args )
 824     knownCon (Var var) con con_args bndr alts se cont
 825
 826 -- Now the normal case
 827 completeInlining var unfolding args cont
 828   = completeApp unfolding args cont
 829
 830 -- completeApp applies a new InExpr (from an unfolding or rule)
 831 -- to an *already simplified* set of arguments
 832 completeApp :: InExpr                   -- (\xs. body)
 833             -> [OutExpr]                -- Args; already simplified
 834             -> SimplCont                -- What to do with result of applicatoin
 835             -> SimplM OutExprStuff
 836 completeApp fun args cont
 837   = go fun args
 838   where
 839     zap_it = mkLamBndrZapper fun (length args)
 840     cont_ty = contResultType cont
 841
 842     -- These equations are very similar to simplLam and simplBeta combined,
 843     -- except that they deal with already-simplified arguments
 844
 845         -- Type argument
 846     go (Lam bndr fun) (Type ty:args) = tick (BetaReduction bndr)        `thenSmpl_`
 847                                        extendSubst bndr (DoneTy ty)
 848                                        (go fun args)
 849
 850         -- Value argument
 851     go (Lam bndr fun) (arg:args)
 852           | preInlineUnconditionally bndr && not opt_SimplNoPreInlining
 853           = tick (BetaReduction bndr)                   `thenSmpl_`
 854             tick (PreInlineUnconditionally bndr)        `thenSmpl_`
 855             extendSubst bndr (DoneEx arg)
 856             (go fun args)
 857           | otherwise
 858           = tick (BetaReduction bndr)                   `thenSmpl_`
 859             simplBinder zapped_bndr                     ( \ bndr' ->
 860             completeBeta zapped_bndr bndr' arg          $
 861             go fun args
 862             )
 863          where
 864            zapped_bndr = zap_it bndr
 865
 866         -- Consumed all the lambda binders or args
 867     go fun args = simplExprF fun (pushArgs emptySubstEnv args cont)
 868
 869
 870 ----------- costCentreOk
 871 -- costCentreOk checks that it's ok to inline this thing
 872 -- The time it *isn't* is this:
 873 --
 874 --      f x = let y = E in
 875 --            scc "foo" (...y...)
 876 --
 877 -- Here y has a "current cost centre", and we can't inline it inside "foo",
 878 -- regardless of whether E is a WHNF or not.
 879
 880 costCentreOk ccs_encl cc_rhs
 881   =  not opt_SccProfilingOn
 882   || isSubsumedCCS ccs_encl       -- can unfold anything into a subsumed scope
 883   || not (isEmptyCC cc_rhs)       -- otherwise need a cc on the unfolding
 884 \end{code}
 885
 886
 887 %************************************************************************
 888 %*                                                                      *
 889 \subsection{Decisions about inlining}
 890 %*                                                                      *
 891 %************************************************************************
 892
 893 \begin{code}
 894 preInlineUnconditionally :: InId -> Bool
 895         -- Examines a bndr to see if it is used just once in a
 896         -- completely safe way, so that it is safe to discard the binding
 897         -- inline its RHS at the (unique) usage site, REGARDLESS of how
 898         -- big the RHS might be.  If this is the case we don't simplify
 899         -- the RHS first, but just inline it un-simplified.
 900         --
 901         -- This is much better than first simplifying a perhaps-huge RHS
 902         -- and then inlining and re-simplifying it.
 903         --
 904         -- NB: we don't even look at the RHS to see if it's trivial
 905         -- We might have
 906         --                      x = y
 907         -- where x is used many times, but this is the unique occurrence
 908         -- of y.  We should NOT inline x at all its uses, because then
 909         -- we'd do the same for y -- aargh!  So we must base this
 910         -- pre-rhs-simplification decision solely on x's occurrences, not
 911         -- on its rhs.
 912         --
 913         -- Evne RHSs labelled InlineMe aren't caught here, because
 914         -- there might be no benefit from inlining at the call site.
 915         -- But things labelled 'IMustBeINLINEd' *are* caught.  We use this
 916         -- for the trivial bindings introduced by SimplUtils.mkRhsTyLam
 917 preInlineUnconditionally bndr
 918   = case getInlinePragma bndr of
 919         IMustBeINLINEd                      -> True
 920         ICanSafelyBeINLINEd InsideLam  _    -> False
 921         ICanSafelyBeINLINEd not_in_lam True -> True     -- Not inside a lambda,
 922                                                         -- one occurrence ==> safe!
 923         other -> False
 924
 925
 926 postInlineUnconditionally :: InId -> OutExpr -> Bool
 927         -- Examines a (bndr = rhs) binding, AFTER the rhs has been simplified
 928         -- It returns True if it's ok to discard the binding and inline the
 929         -- RHS at every use site.
 930
 931         -- NOTE: This isn't our last opportunity to inline.
 932         -- We're at the binding site right now, and
 933         -- we'll get another opportunity when we get to the ocurrence(s)
 934
 935 postInlineUnconditionally bndr rhs
 936   | isExportedId bndr
 937   = False
 938   | otherwise
 939   = case getInlinePragma bndr of
 940         IAmALoopBreaker                           -> False
 941
 942         ICanSafelyBeINLINEd InsideLam one_branch  -> exprIsTrivial rhs
 943                 -- Don't inline even WHNFs inside lambdas; doing so may
 944                 -- simply increase allocation when the function is called
 945                 -- This isn't the last chance; see NOTE above.
 946
 947         ICanSafelyBeINLINEd not_in_lam one_branch -> one_branch || exprIsTrivial rhs
 948                 -- Was 'exprIsDupable' instead of 'exprIsTrivial' but the
 949                 -- decision about duplicating code is best left to callSiteInline
 950
 951         other                                     -> exprIsTrivial rhs  -- Duplicating is *free*
 952                 -- NB: Even InlineMe and IMustBeINLINEd are ignored here
 953                 -- Why?  Because we don't even want to inline them into the
 954                 -- RHS of constructor arguments. See NOTE above
 955                 -- NB: Even IMustBeINLINEd is ignored here: if the rhs is trivial
 956                 -- it's best to inline it anyway.  We often get a=E; b=a
 957                 -- from desugaring, with both a and b marked NOINLINE.
 958 \end{code}
 959
 960 \begin{code}
 961 inlineCase bndr scrut
 962     =  exprIsTrivial scrut                      -- Duplication is free
 963    && (  isUnLiftedType (idType bndr)
 964       || scrut_is_evald_var                     -- So dropping the case won't change termination
 965       || isStrict (getIdDemandInfo bndr)        -- It's going to get evaluated later, so again
 966                                                 -- termination doesn't change
 967       || not opt_SimplPedanticBottoms)          -- Or we don't care!
 968   where
 969         -- Check whether or not scrut is known to be evaluted
 970         -- It's not going to be a visible value (else the previous
 971         -- blob would apply) so we just check the variable case
 972     scrut_is_evald_var = case scrut of
 973                                 Var v -> isEvaldUnfolding (getIdUnfolding v)
 974                                 other -> False
 975 \end{code}
 976
 977
 978
 979 %************************************************************************
 980 %*                                                                      *
 981 \subsection{The main rebuilder}
 982 %*                                                                      *
 983 %************************************************************************
 984
 985 \begin{code}
 986 -------------------------------------------------------------------
 987 -- Finish rebuilding
 988 rebuild_done expr
 989   = getInScope                  `thenSmpl` \ in_scope ->
 990     returnSmpl ([], (in_scope, expr))
 991
 992 ---------------------------------------------------------
 993 rebuild :: OutExpr -> SimplCont -> SimplM OutExprStuff
 994
 995 --      Stop continuation
 996 rebuild expr (Stop _) = rebuild_done expr
 997
 998 --      ArgOf continuation
 999 rebuild expr (ArgOf _ _ cont_fn) = cont_fn expr
1000
1001 --      ApplyTo continuation
1002 rebuild expr cont@(ApplyTo _ arg se cont')
1003   = setSubstEnv se (simplExpr arg)      `thenSmpl` \ arg' ->
1004     rebuild (App expr arg') cont'
1005
1006 --      Coerce continuation
1007 rebuild expr (CoerceIt to_ty cont)
1008   = rebuild (mkCoerce to_ty expr) cont
1009
1010 --      Inline continuation
1011 rebuild expr (InlinePlease cont)
1012   = rebuild (Note InlineCall expr) cont
1013
1014 --      Case of known constructor or literal
1015 rebuild expr@(Con con args) (Select _ bndr alts se cont)
1016   | conOkForAlt con     -- Knocks out PrimOps and NoRepLits
1017   = knownCon expr con args bndr alts se cont
1018
1019 --      Case of other value (e.g. a partial application or lambda)
1020 --      Turn it back into a let
1021 rebuild scrut (Select _ bndr ((DEFAULT, bs, rhs):alts) se cont)
1022   |  isUnLiftedType (idType bndr) && exprOkForSpeculation scrut
1023   || exprIsWHNF scrut
1024   = ASSERT( null bs && null alts )
1025     setSubstEnv se                      $
1026     simplBinder bndr                    $ \ bndr' ->
1027     completeBinding bndr bndr' scrut    $
1028     simplExprF rhs cont
1029
1030
1031 ---------------------------------------------------------
1032 --      The other Select cases
1033
1034 rebuild scrut (Select _ bndr alts se cont)
1035   | all (cheapEqExpr rhs1) other_rhss
1036     && inlineCase bndr scrut
1037     && all binders_unused alts
1038     && opt_SimplDoCaseElim
1039   =     -- Get rid of the case altogether
1040         -- See the extensive notes on case-elimination below
1041         -- Remember to bind the binder though!
1042             tick (CaseElim bndr)                `thenSmpl_`
1043             setSubstEnv se                      (
1044             extendSubst bndr (DoneEx scrut)     $
1045             simplExprF rhs1 cont
1046             )
1047   | otherwise
1048   = rebuild_case scrut bndr alts se cont
1049   where
1050     (rhs1:other_rhss)            = [rhs | (_,_,rhs) <- alts]
1051     binders_unused (_, bndrs, _) = all isDeadBinder bndrs
1052 \end{code}
1053
1054 Case elimination [see the code above]
1055 ~~~~~~~~~~~~~~~~
1056 Start with a simple situation:
1057
1058         case x# of      ===>   e[x#/y#]
1059           y# -> e
1060
1061 (when x#, y# are of primitive type, of course).  We can't (in general)
1062 do this for algebraic cases, because we might turn bottom into
1063 non-bottom!
1064
1065 Actually, we generalise this idea to look for a case where we're
1066 scrutinising a variable, and we know that only the default case can
1067 match.  For example:
1068 \begin{verbatim}
1069         case x of
1070           0#    -> ...
1071           other -> ...(case x of
1072                          0#    -> ...
1073                          other -> ...) ...
1074 \end{code}
1075 Here the inner case can be eliminated.  This really only shows up in
1076 eliminating error-checking code.
1077
1078 We also make sure that we deal with this very common case:
1079
1080         case e of
1081           x -> ...x...
1082
1083 Here we are using the case as a strict let; if x is used only once
1084 then we want to inline it.  We have to be careful that this doesn't
1085 make the program terminate when it would have diverged before, so we
1086 check that
1087         - x is used strictly, or
1088         - e is already evaluated (it may so if e is a variable)
1089
1090 Lastly, we generalise the transformation to handle this:
1091
1092         case e of       ===> r
1093            True  -> r
1094            False -> r
1095
1096 We only do this for very cheaply compared r's (constructors, literals
1097 and variables).  If pedantic bottoms is on, we only do it when the
1098 scrutinee is a PrimOp which can't fail.
1099
1100 We do it *here*, looking at un-simplified alternatives, because we
1101 have to check that r doesn't mention the variables bound by the
1102 pattern in each alternative, so the binder-info is rather useful.
1103
1104 So the case-elimination algorithm is:
1105
1106         1. Eliminate alternatives which can't match
1107
1108         2. Check whether all the remaining alternatives
1109                 (a) do not mention in their rhs any of the variables bound in their pattern
1110            and  (b) have equal rhss
1111
1112         3. Check we can safely ditch the case:
1113                    * PedanticBottoms is off,
1114                 or * the scrutinee is an already-evaluated variable
1115                 or * the scrutinee is a primop which is ok for speculation
1116                         -- ie we want to preserve divide-by-zero errors, and
1117                         -- calls to error itself!
1118
1119                 or * [Prim cases] the scrutinee is a primitive variable
1120
1121                 or * [Alg cases] the scrutinee is a variable and
1122                      either * the rhs is the same variable
1123                         (eg case x of C a b -> x  ===>   x)
1124                      or     * there is only one alternative, the default alternative,
1125                                 and the binder is used strictly in its scope.
1126                                 [NB this is helped by the "use default binder where
1127                                  possible" transformation; see below.]
1128
1129
1130 If so, then we can replace the case with one of the rhss.
1131
1132
1133 Blob of helper functions for the "case-of-something-else" situation.
1134
1135 \begin{code}
1136 ---------------------------------------------------------
1137 --      Case of something else
1138
1139 rebuild_case scrut case_bndr alts se cont
1140   =     -- Prepare case alternatives
1141     prepareCaseAlts case_bndr (splitTyConApp_maybe (idType case_bndr))
1142                     scrut_cons alts             `thenSmpl` \ better_alts ->
1143
1144         -- Set the new subst-env in place (before dealing with the case binder)
1145     setSubstEnv se                              $
1146
1147         -- Deal with the case binder, and prepare the continuation;
1148         -- The new subst_env is in place
1149     simplBinder case_bndr                       $ \ case_bndr' ->
1150     prepareCaseCont better_alts cont            $ \ cont' ->
1151
1152
1153         -- Deal with variable scrutinee
1154     substForVarScrut scrut case_bndr'           $ \ zap_occ_info ->
1155     let
1156         case_bndr'' = zap_occ_info case_bndr'
1157     in
1158
1159         -- Deal with the case alternaatives
1160     simplAlts zap_occ_info scrut_cons
1161               case_bndr'' better_alts cont'     `thenSmpl` \ alts' ->
1162
1163     mkCase scrut case_bndr'' alts'              `thenSmpl` \ case_expr ->
1164     rebuild_done case_expr
1165   where
1166         -- scrut_cons tells what constructors the scrutinee can't possibly match
1167     scrut_cons = case scrut of
1168                    Var v -> case getIdUnfolding v of
1169                                 OtherCon cons -> cons
1170                                 other         -> []
1171                    other -> []
1172
1173
1174 knownCon expr con args bndr alts se cont
1175   = tick (KnownBranch bndr)     `thenSmpl_`
1176     setSubstEnv se              (
1177     simplBinder bndr            $ \ bndr' ->
1178     case findAlt con alts of
1179         (DEFAULT, bs, rhs)     -> ASSERT( null bs )
1180                                   completeBinding bndr bndr' expr $
1181                                         -- Don't use completeBeta here.  The expr might be
1182                                         -- an unboxed literal, like 3, or a variable
1183                                         -- whose unfolding is an unboxed literal... and
1184                                         -- completeBeta will just construct another case
1185                                         -- expression!
1186                                   simplExprF rhs cont
1187
1188         (Literal lit, bs, rhs) -> ASSERT( null bs )
1189                                   extendSubst bndr (DoneEx expr)        $
1190                                         -- Unconditionally substitute, because expr must
1191                                         -- be a variable or a literal.  It can't be a
1192                                         -- NoRep literal because they don't occur in
1193                                         -- case patterns.
1194                                   simplExprF rhs cont
1195
1196         (DataCon dc, bs, rhs)  -> ASSERT( length bs == length real_args )
1197                                   completeBinding bndr bndr' expr       $
1198                                         -- See note above
1199                                   extendSubstList bs (map mk real_args) $
1200                                   simplExprF rhs cont
1201                                where
1202                                   real_args    = drop (dataConNumInstArgs dc) args
1203                                   mk (Type ty) = DoneTy ty
1204                                   mk other     = DoneEx other
1205     )
1206 \end{code}
1207
1208 \begin{code}
1209 prepareCaseCont :: [InAlt] -> SimplCont
1210                 -> (SimplCont -> SimplM (OutStuff a))
1211                 -> SimplM (OutStuff a)
1212         -- Polymorphic recursion here!
1213
1214 prepareCaseCont [alt] cont thing_inside = thing_inside cont
1215 prepareCaseCont alts  cont thing_inside = mkDupableCont (coreAltsType alts) cont thing_inside
1216 \end{code}
1217
1218 substForVarScrut checks whether the scrutinee is a variable, v.
1219 If so, try to eliminate uses of v in the RHSs in favour of case_bndr;
1220 that way, there's a chance that v will now only be used once, and hence inlined.
1221
1222 If we do this, then we have to nuke any occurrence info (eg IAmDead)
1223 in the case binder, because the case-binder now effectively occurs
1224 whenever v does.  AND we have to do the same for the pattern-bound
1225 variables!  Example:
1226
1227         (case x of { (a,b) -> a }) (case x of { (p,q) -> q })
1228
1229 Here, b and p are dead.  But when we move the argment inside the first
1230 case RHS, and eliminate the second case, we get
1231
1232         case x or { (a,b) -> a b }
1233
1234 Urk! b is alive!  Reason: the scrutinee was a variable, and case elimination
1235 happened.  Hence the zap_occ_info function returned by substForVarScrut
1236
1237 \begin{code}
1238 substForVarScrut (Var v) case_bndr' thing_inside
1239   | isLocallyDefined v          -- No point for imported things
1240   = modifyInScope (v `setIdUnfolding` mkUnfolding (Var case_bndr')
1241                      `setInlinePragma` IMustBeINLINEd)                  $
1242         -- We could extend the substitution instead, but it would be
1243         -- a hack because then the substitution wouldn't be idempotent
1244         -- any more.
1245     thing_inside (\ bndr ->  bndr `setInlinePragma` NoInlinePragInfo)
1246
1247 substForVarScrut other_scrut case_bndr' thing_inside
1248   = thing_inside (\ bndr -> bndr)       -- NoOp on bndr
1249 \end{code}
1250
1251 prepareCaseAlts does two things:
1252
1253 1.  Remove impossible alternatives
1254
1255 2.  If the DEFAULT alternative can match only one possible constructor,
1256     then make that constructor explicit.
1257     e.g.
1258         case e of x { DEFAULT -> rhs }
1259      ===>
1260         case e of x { (a,b) -> rhs }
1261     where the type is a single constructor type.  This gives better code
1262     when rhs also scrutinises x or e.
1263
1264 \begin{code}
1265 prepareCaseAlts bndr (Just (tycon, inst_tys)) scrut_cons alts
1266   | isDataTyCon tycon
1267   = case (findDefault filtered_alts, missing_cons) of
1268
1269         ((alts_no_deflt, Just rhs), [data_con])         -- Just one missing constructor!
1270                 -> tick (FillInCaseDefault bndr)        `thenSmpl_`
1271                    let
1272                         (_,_,ex_tyvars,_,_,_) = dataConSig data_con
1273                    in
1274                    getUniquesSmpl (length ex_tyvars)                            `thenSmpl` \ tv_uniqs ->
1275                    let
1276                         ex_tyvars' = zipWithEqual "simpl_alt" mk tv_uniqs ex_tyvars
1277                         mk uniq tv = mkSysTyVar uniq (tyVarKind tv)
1278                    in
1279                    newIds (dataConArgTys
1280                                 data_con
1281                                 (inst_tys ++ mkTyVarTys ex_tyvars'))            $ \ bndrs ->
1282                    returnSmpl ((DataCon data_con, ex_tyvars' ++ bndrs, rhs) : alts_no_deflt)
1283
1284         other -> returnSmpl filtered_alts
1285   where
1286         -- Filter out alternatives that can't possibly match
1287     filtered_alts = case scrut_cons of
1288                         []    -> alts
1289                         other -> [alt | alt@(con,_,_) <- alts, not (con `elem` scrut_cons)]
1290
1291     missing_cons = [data_con | data_con <- tyConDataCons tycon,
1292                                not (data_con `elem` handled_data_cons)]
1293     handled_data_cons = [data_con | DataCon data_con         <- scrut_cons] ++
1294                         [data_con | (DataCon data_con, _, _) <- filtered_alts]
1295
1296 -- The default case
1297 prepareCaseAlts _ _ scrut_cons alts
1298   = returnSmpl alts                     -- Functions
1299
1300
1301 ----------------------
1302 simplAlts zap_occ_info scrut_cons case_bndr'' alts cont'
1303   = mapSmpl simpl_alt alts
1304   where
1305     inst_tys' = case splitTyConApp_maybe (idType case_bndr'') of
1306                         Just (tycon, inst_tys) -> inst_tys
1307
1308         -- handled_cons is all the constructors that are dealt
1309         -- with, either by being impossible, or by there being an alternative
1310     handled_cons = scrut_cons ++ [con | (con,_,_) <- alts, con /= DEFAULT]
1311
1312     simpl_alt (DEFAULT, _, rhs)
1313         =       -- In the default case we record the constructors that the
1314                 -- case-binder *can't* be.
1315                 -- We take advantage of any OtherCon info in the case scrutinee
1316           modifyInScope (case_bndr'' `setIdUnfolding` OtherCon handled_cons)    $
1317           simplExprC rhs cont'                                                  `thenSmpl` \ rhs' ->
1318           returnSmpl (DEFAULT, [], rhs')
1319
1320     simpl_alt (con, vs, rhs)
1321         =       -- Deal with the pattern-bound variables
1322                 -- Mark the ones that are in ! positions in the data constructor
1323                 -- as certainly-evaluated
1324           simplBinders (add_evals con vs)       $ \ vs' ->
1325
1326                 -- Bind the case-binder to (Con args)
1327           let
1328                 con_app = Con con (map Type inst_tys' ++ map varToCoreExpr vs')
1329           in
1330           modifyInScope (case_bndr'' `setIdUnfolding` mkUnfolding con_app)      $
1331           simplExprC rhs cont'          `thenSmpl` \ rhs' ->
1332           returnSmpl (con, vs', rhs')
1333
1334
1335         -- add_evals records the evaluated-ness of the bound variables of
1336         -- a case pattern.  This is *important*.  Consider
1337         --      data T = T !Int !Int
1338         --
1339         --      case x of { T a b -> T (a+1) b }
1340         --
1341         -- We really must record that b is already evaluated so that we don't
1342         -- go and re-evaluate it when constructing the result.
1343
1344     add_evals (DataCon dc) vs = cat_evals vs (dataConRepStrictness dc)
1345     add_evals other_con    vs = vs
1346
1347     cat_evals [] [] = []
1348     cat_evals (v:vs) (str:strs)
1349         | isTyVar v    = v                                 : cat_evals vs (str:strs)
1350         | isStrict str = (v' `setIdUnfolding` OtherCon []) : cat_evals vs strs
1351         | otherwise    = v'                                : cat_evals vs strs
1352         where
1353           v' = zap_occ_info v
1354 \end{code}
1355
1356
1357 %************************************************************************
1358 %*                                                                      *
1359 \subsection{Duplicating continuations}
1360 %*                                                                      *
1361 %************************************************************************
1362
1363 \begin{code}
1364 mkDupableCont :: InType         -- Type of the thing to be given to the continuation
1365               -> SimplCont
1366               -> (SimplCont -> SimplM (OutStuff a))
1367               -> SimplM (OutStuff a)
1368 mkDupableCont ty cont thing_inside
1369   | contIsDupable cont
1370   = thing_inside cont
1371
1372 mkDupableCont _ (CoerceIt ty cont) thing_inside
1373   = mkDupableCont ty cont               $ \ cont' ->
1374     thing_inside (CoerceIt ty cont')
1375
1376 mkDupableCont ty (InlinePlease cont) thing_inside
1377   = mkDupableCont ty cont               $ \ cont' ->
1378     thing_inside (InlinePlease cont')
1379
1380 mkDupableCont join_arg_ty (ArgOf _ cont_ty cont_fn) thing_inside
1381   =     -- Build the RHS of the join point
1382     simplType join_arg_ty                               `thenSmpl` \ join_arg_ty' ->
1383     newId join_arg_ty'                                  ( \ arg_id ->
1384         getSwitchChecker                                `thenSmpl` \ chkr ->
1385         cont_fn (Var arg_id)                            `thenSmpl` \ (binds, (_, rhs)) ->
1386         returnSmpl (Lam arg_id (mkLets binds rhs))
1387     )                                                   `thenSmpl` \ join_rhs ->
1388
1389         -- Build the join Id and continuation
1390     newId (coreExprType join_rhs)               $ \ join_id ->
1391     let
1392         new_cont = ArgOf OkToDup cont_ty
1393                          (\arg' -> rebuild_done (App (Var join_id) arg'))
1394     in
1395
1396         -- Do the thing inside
1397     thing_inside new_cont               `thenSmpl` \ res ->
1398     returnSmpl (addBind (NonRec join_id join_rhs) res)
1399
1400 mkDupableCont ty (ApplyTo _ arg se cont) thing_inside
1401   = mkDupableCont (funResultTy ty) cont                 $ \ cont' ->
1402     setSubstEnv se (simplExpr arg)                      `thenSmpl` \ arg' ->
1403     if exprIsDupable arg' then
1404         thing_inside (ApplyTo OkToDup arg' emptySubstEnv cont')
1405     else
1406     newId (coreExprType arg')                                           $ \ bndr ->
1407     thing_inside (ApplyTo OkToDup (Var bndr) emptySubstEnv cont')       `thenSmpl` \ res ->
1408     returnSmpl (addBind (NonRec bndr arg') res)
1409
1410 mkDupableCont ty (Select _ case_bndr alts se cont) thing_inside
1411   = tick (CaseOfCase case_bndr)                                         `thenSmpl_`
1412     setSubstEnv se (
1413         simplBinder case_bndr                                           $ \ case_bndr' ->
1414         prepareCaseCont alts cont                                       $ \ cont' ->
1415         mapAndUnzipSmpl (mkDupableAlt case_bndr case_bndr' cont') alts  `thenSmpl` \ (alt_binds_s, alts') ->
1416         returnSmpl (concat alt_binds_s, alts')
1417     )                                   `thenSmpl` \ (alt_binds, alts') ->
1418
1419     extendInScopes [b | NonRec b _ <- alt_binds]                $
1420
1421         -- NB that the new alternatives, alts', are still InAlts, using the original
1422         -- binders.  That means we can keep the case_bndr intact. This is important
1423         -- because another case-of-case might strike, and so we want to keep the
1424         -- info that the case_bndr is dead (if it is, which is often the case).
1425         -- This is VITAL when the type of case_bndr is an unboxed pair (often the
1426         -- case in I/O rich code.  We aren't allowed a lambda bound
1427         -- arg of unboxed tuple type, and indeed such a case_bndr is always dead
1428     thing_inside (Select OkToDup case_bndr alts' se (Stop (contResultType cont)))       `thenSmpl` \ res ->
1429
1430     returnSmpl (addBinds alt_binds res)
1431
1432
1433 mkDupableAlt :: InId -> OutId -> SimplCont -> InAlt -> SimplM (OutStuff InAlt)
1434 mkDupableAlt case_bndr case_bndr' cont alt@(con, bndrs, rhs)
1435   =     -- Not worth checking whether the rhs is small; the
1436         -- inliner will inline it if so.
1437     simplBinders bndrs                                  $ \ bndrs' ->
1438     simplExprC rhs cont                                 `thenSmpl` \ rhs' ->
1439     let
1440         rhs_ty' = coreExprType rhs'
1441         (used_bndrs, used_bndrs')
1442            = unzip [pr | pr@(bndr,bndr') <- zip (case_bndr  : bndrs)
1443                                                 (case_bndr' : bndrs'),
1444                          not (isDeadBinder bndr)]
1445                 -- The new binders have lost their occurrence info,
1446                 -- so we have to extract it from the old ones
1447     in
1448     ( if null used_bndrs'
1449         -- If we try to lift a primitive-typed something out
1450         -- for let-binding-purposes, we will *caseify* it (!),
1451         -- with potentially-disastrous strictness results.  So
1452         -- instead we turn it into a function: \v -> e
1453         -- where v::State# RealWorld#.  The value passed to this function
1454         -- is realworld#, which generates (almost) no code.
1455
1456         -- There's a slight infelicity here: we pass the overall
1457         -- case_bndr to all the join points if it's used in *any* RHS,
1458         -- because we don't know its usage in each RHS separately
1459
1460         -- We used to say "&& isUnLiftedType rhs_ty'" here, but now
1461         -- we make the join point into a function whenever used_bndrs'
1462         -- is empty.  This makes the join-point more CPR friendly.
1463         -- Consider:    let j = if .. then I# 3 else I# 4
1464         --              in case .. of { A -> j; B -> j; C -> ... }
1465         --
1466         -- Now CPR should not w/w j because it's a thunk, so
1467         -- that means that the enclosing function can't w/w either,
1468         -- which is a BIG LOSE.  This actually happens in practice
1469         then newId realWorldStatePrimTy  $ \ rw_id ->
1470              returnSmpl ([rw_id], [Var realWorldPrimId])
1471         else
1472              returnSmpl (used_bndrs', map varToCoreExpr used_bndrs)
1473     )
1474         `thenSmpl` \ (final_bndrs', final_args) ->
1475
1476     newId (foldr (mkFunTy . idType) rhs_ty' final_bndrs')       $ \ join_bndr ->
1477     returnSmpl ([NonRec join_bndr (mkLams final_bndrs' rhs')],
1478                 (con, bndrs, mkApps (Var join_bndr) final_args))
1479 \end{code}