Extend the GHC API with breakpoints and breakpoint handlers
[ghc-hetmet.git] / compiler / specialise / SpecConstr.lhs
index abf5360..92e4131 100644 (file)
@@ -115,7 +115,7 @@ This happens if
 
 Hence the "OR" part of Note [Good arguments] below.
 
 
 Hence the "OR" part of Note [Good arguments] below.
 
-ALTERNATIVE: pass both boxed and unboxed versions.  This no longer saves
+ALTERNATIVE 2: pass both boxed and unboxed versions.  This no longer saves
 allocation, but does perhaps save evals. In the RULE we'd have
 something like
 
 allocation, but does perhaps save evals. In the RULE we'd have
 something like
 
@@ -125,6 +125,25 @@ If at the call site the (I# x) was an unfolding, then we'd have to
 rely on CSE to eliminate the duplicate allocation.... This alternative
 doesn't look attractive enough to pursue.
 
 rely on CSE to eliminate the duplicate allocation.... This alternative
 doesn't look attractive enough to pursue.
 
+ALTERNATIVE 3: ignore the reboxing problem.  The trouble is that 
+the conservative reboxing story prevents many useful functions from being
+specialised.  Example:
+       foo :: Maybe Int -> Int -> Int
+       foo   (Just m) 0 = 0
+       foo x@(Just m) n = foo x (n-m)
+Here the use of 'x' will clearly not require boxing in the specialised function.
+
+The strictness analyser has the same problem, in fact.  Example:
+       f p@(a,b) = ...
+If we pass just 'a' and 'b' to the worker, it might need to rebox the
+pair to create (a,b).  A more sophisticated analysis might figure out
+precisely the cases in which this could happen, but the strictness
+analyser does no such analysis; it just passes 'a' and 'b', and hopes
+for the best.
+
+So my current choice is to make SpecConstr similarly aggressive, and
+ignore the bad potential of reboxing.
+
 
 Note [Good arguments]
 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
 
 Note [Good arguments]
 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
@@ -466,7 +485,13 @@ instance Outputable HowBound where
 
 lookupScopeEnv env v = lookupVarEnv (scope env) v
 
 
 lookupScopeEnv env v = lookupVarEnv (scope env) v
 
-extendBndrs env bndrs = env { scope = extendVarEnvList (scope env) [(b,Other) | b <- bndrs] }
+
+extendBndrsWith :: HowBound -> ScEnv -> [Var] -> ScEnv
+extendBndrsWith how_bound env bndrs 
+  =  env { scope = scope env `extendVarEnvList` 
+                       [(bndr,how_bound) | bndr <- bndrs] }
+
+extendBndrs env bndrs = extendBndrsWith Other env bndrs
 extendBndr  env bndr  = env { scope = extendVarEnv (scope env) bndr Other }
 
     -- When we encounter
 extendBndr  env bndr  = env { scope = extendVarEnv (scope env) bndr Other }
 
     -- When we encounter
@@ -478,11 +503,12 @@ extendCaseBndrs env case_bndr scrut con alt_bndrs
   = case con of
        DEFAULT    -> env1
        LitAlt lit -> extendCons env1 scrut case_bndr (CV con [])
   = case con of
        DEFAULT    -> env1
        LitAlt lit -> extendCons env1 scrut case_bndr (CV con [])
-       DataAlt dc -> extend_data_con dc
+       DataAlt dc -> extendCons env1 scrut case_bndr (CV con vanilla_args)
+             where
+               vanilla_args = map Type (tyConAppArgs (idType case_bndr)) ++
+                              varsToCoreExprs alt_bndrs
   where
   where
-    cur_scope = scope env
-    env1 = env { scope = extendVarEnvList cur_scope 
-                               [(b,how_bound) | b <- case_bndr:alt_bndrs] }
+    env1 = extendBndrsWith (get_how scrut) env (case_bndr:alt_bndrs)
 
        -- Record RecArg for the components iff the scrutinee is RecArg
        -- I think the only reason for this is to keep the usage envt small
 
        -- Record RecArg for the components iff the scrutinee is RecArg
        -- I think the only reason for this is to keep the usage envt small
@@ -492,18 +518,10 @@ extendCaseBndrs env case_bndr scrut con alt_bndrs
        --           now in the branch of a case, and we don't want to
        --           record a non-scrutinee use of v if we have
        --              case v of { (a,b) -> ...(f v)... }" ]
        --           now in the branch of a case, and we don't want to
        --           record a non-scrutinee use of v if we have
        --              case v of { (a,b) -> ...(f v)... }" ]
-    how_bound = get_how scrut
-       where
-           get_how (Var v)    = lookupVarEnv cur_scope v `orElse` Other
-           get_how (Cast e _) = get_how e
-           get_how (Note _ e) = get_how e
-           get_how other      = Other
-
-    extend_data_con data_con = 
-      extendCons env1 scrut case_bndr (CV con vanilla_args)
-       where
-           vanilla_args = map Type (tyConAppArgs (idType case_bndr)) ++
-                          varsToCoreExprs alt_bndrs
+    get_how (Var v)    = lookupVarEnv (scope env) v `orElse` Other
+    get_how (Cast e _) = get_how e
+    get_how (Note _ e) = get_how e
+    get_how other      = Other
 
 extendCons :: ScEnv -> CoreExpr -> Id -> ConValue -> ScEnv
 extendCons env scrut case_bndr val
 
 extendCons :: ScEnv -> CoreExpr -> Id -> ConValue -> ScEnv
 extendCons env scrut case_bndr val
@@ -512,14 +530,6 @@ extendCons env scrut case_bndr val
        other -> env { cons = cons1 }
   where
     cons1 = extendVarEnv (cons env) case_bndr val
        other -> env { cons = cons1 }
   where
     cons1 = extendVarEnv (cons env) case_bndr val
-
-    -- When we encounter a recursive function binding
-    -- f = \x y -> ...
-    -- we want to extend the scope env with bindings 
-    -- that record that f is a RecFn and x,y are RecArgs
-extendRecBndr env fn bndrs
-  =  env { scope = scope env `extendVarEnvList` 
-                  ((fn,RecFun): [(bndr,RecArg) | bndr <- bndrs]) }
 \end{code}
 
 
 \end{code}
 
 
@@ -532,7 +542,7 @@ extendRecBndr env fn bndrs
 \begin{code}
 data ScUsage
    = SCU {
 \begin{code}
 data ScUsage
    = SCU {
-       calls :: !(IdEnv ([Call])),     -- Calls
+       calls :: !(IdEnv [Call]),       -- Calls
                                        -- The functions are a subset of the 
                                        --      RecFuns in the ScEnv
 
                                        -- The functions are a subset of the 
                                        --      RecFuns in the ScEnv
 
@@ -593,9 +603,15 @@ instance Outputable ArgOcc where
   ppr BothOcc      = ptext SLIT("both-occ")
   ppr NoOcc                = ptext SLIT("no-occ")
 
   ppr BothOcc      = ptext SLIT("both-occ")
   ppr NoOcc                = ptext SLIT("no-occ")
 
+-- Experimentally, this vesion of combineOcc makes ScrutOcc "win", so
+-- that if the thing is scrutinised anywhere then we get to see that
+-- in the overall result, even if it's also used in a boxed way
+-- This might be too agressive; see Note [Reboxing] Alternative 3
 combineOcc NoOcc        occ           = occ
 combineOcc occ                  NoOcc         = occ
 combineOcc (ScrutOcc xs) (ScrutOcc ys) = ScrutOcc (plusUFM_C combineOccs xs ys)
 combineOcc NoOcc        occ           = occ
 combineOcc occ                  NoOcc         = occ
 combineOcc (ScrutOcc xs) (ScrutOcc ys) = ScrutOcc (plusUFM_C combineOccs xs ys)
+combineOcc occ           (ScrutOcc ys) = ScrutOcc ys
+combineOcc (ScrutOcc xs) occ          = ScrutOcc xs
 combineOcc UnkOcc        UnkOcc        = UnkOcc
 combineOcc _       _                  = BothOcc
 
 combineOcc UnkOcc        UnkOcc        = UnkOcc
 combineOcc _       _                  = BothOcc
 
@@ -677,6 +693,7 @@ scExpr env e@(App _ _)
        ; (arg_usgs, args') <- mapAndUnzipUs (scExpr env) args
        ; let call_usg = case fn of
                           Var f | Just RecFun <- lookupScopeEnv env f
        ; (arg_usgs, args') <- mapAndUnzipUs (scExpr env) args
        ; let call_usg = case fn of
                           Var f | Just RecFun <- lookupScopeEnv env f
+                                , not (null args)      -- Not a proper call!
                                 -> SCU { calls = unitVarEnv f [(cons env, args)], 
                                          occs  = emptyVarEnv }
                           other -> nullUsage
                                 -> SCU { calls = unitVarEnv f [(cons env, args)], 
                                          occs  = emptyVarEnv }
                           other -> nullUsage
@@ -698,36 +715,38 @@ scScrut env e             occ = scExpr env e
 
 ----------------------
 scBind :: ScEnv -> CoreBind -> UniqSM (ScEnv, ScUsage, CoreBind)
 
 ----------------------
 scBind :: ScEnv -> CoreBind -> UniqSM (ScEnv, ScUsage, CoreBind)
-scBind env (Rec [(fn,rhs)])
-  | notNull val_bndrs
-  = scExpr env_fn_body body            `thenUs` \ (usg, body') ->
-    specialise env fn bndrs body' usg  `thenUs` \ (rules, spec_prs) ->
-       -- Note body': the specialised copies should be based on the 
-       --             optimised version of the body, in case there were
-       --             nested functions inside.
-    let
-       SCU { calls = calls, occs = occs } = usg
-    in
-    returnUs (extendBndr env fn,       -- For the body of the letrec, just
-                                       -- extend the env with Other to record 
-                                       -- that it's in scope; no funny RecFun business
-             SCU { calls = calls `delVarEnv` fn, occs = occs `delVarEnvList` val_bndrs},
-             Rec ((fn `addIdSpecialisations` rules, mkLams bndrs body') : spec_prs))
-  where
-    (bndrs,body) = collectBinders rhs
-    val_bndrs    = filter isId bndrs
-    env_fn_body         = extendRecBndr env fn bndrs
-
 scBind env (Rec prs)
 scBind env (Rec prs)
-  = mapAndUnzipUs do_one prs   `thenUs` \ (usgs, prs') ->
-    returnUs (extendBndrs env (map fst prs), combineUsages usgs, Rec prs')
-  where
-    do_one (bndr,rhs) = scExpr env rhs `thenUs` \ (usg, rhs') ->
-                       returnUs (usg, (bndr,rhs'))
+  = do { let bndrs = map fst prs
+             rhs_env = extendBndrsWith RecFun env bndrs
+
+       ; (rhs_usgs, prs_w_occs) <- mapAndUnzipUs (scRecRhs rhs_env) prs
+       ; let rhs_usg   = combineUsages rhs_usgs
+             rhs_calls = calls rhs_usg
+
+       ; prs_s <- mapUs (specialise env rhs_calls) prs_w_occs
+       ; return (extendBndrs env bndrs, 
+                               -- For the body of the letrec, just
+                               -- extend the env with Other to record 
+                               -- that it's in scope; no funny RecFun business
+                   rhs_usg { calls = calls rhs_usg `delVarEnvList` bndrs },
+                   Rec (concat prs_s)) }
 
 scBind env (NonRec bndr rhs)
 
 scBind env (NonRec bndr rhs)
-  = scExpr env rhs     `thenUs` \ (usg, rhs') ->
-    returnUs (extendBndr env bndr, usg, NonRec bndr rhs')
+  = do { (usg, rhs') <- scExpr env rhs
+       ; return (extendBndr env bndr, usg, NonRec bndr rhs') }
+
+----------------------
+scRecRhs :: ScEnv -> (Id,CoreExpr)
+        -> UniqSM (ScUsage, (Id, CoreExpr, [ArgOcc]))
+-- The returned [ArgOcc] says how the visible,
+-- lambda-bound binders of the RHS are used
+-- (including the TyVar binders)
+scRecRhs env (bndr,rhs)
+  = do { let (arg_bndrs,body) = collectBinders rhs
+             body_env = extendBndrsWith RecArg env arg_bndrs
+       ; (body_usg, body') <- scExpr body_env body
+       ; let (rhs_usg, arg_occs) = lookupOccs body_usg arg_bndrs
+       ; return (rhs_usg, (bndr, mkLams arg_bndrs body', arg_occs)) }
 
 ----------------------
 varUsage env v use 
 
 ----------------------
 varUsage env v use 
@@ -744,31 +763,45 @@ varUsage env v use
 %************************************************************************
 
 \begin{code}
 %************************************************************************
 
 \begin{code}
-specialise :: ScEnv
-          -> Id                        -- Functionn
-          -> [CoreBndr] -> CoreExpr    -- Its RHS
-          -> ScUsage                   -- Info on usage
-          -> UniqSM ([CoreRule],       -- Rules
-                     [(Id,CoreExpr)])  -- Bindings
-
-specialise env fn bndrs body body_usg
-  = do { let (_, bndr_occs) = lookupOccs body_usg bndrs
-
-       ; mb_calls <- -- pprTrace "specialise" (ppr fn <+> ppr bndrs <+> ppr bndr_occs) $
-                     mapM (callToPats (scope env) bndr_occs)
-                          (lookupVarEnv (calls body_usg) fn `orElse` [])
-
-       ; let good_calls :: [([Var], [CoreArg])]
-             good_calls = catMaybes mb_calls
+specialise 
+   :: ScEnv
+   -> IdEnv [Call]             -- Info on usage
+   -> (Id, CoreExpr, [ArgOcc]) -- Original binding, plus info on how the rhs's
+                               -- lambda-binders are used (includes TyVar bndrs)
+   -> UniqSM [(Id,CoreExpr)]   -- Original binding (decorated with rules)
+                               -- plus specialised bindings
+
+-- Note: the rhs here is the optimised version of the original rhs
+-- So when we make a specialised copy of the RHS, we're starting
+-- from an RHS whose nested functions have been optimised already.
+
+specialise env calls (fn, rhs, arg_occs)
+  | notNull arg_occs,  -- Only specialise functions
+    Just all_calls <- lookupVarEnv calls fn
+  = do { mb_pats <- mapM (callToPats (scope env) arg_occs) all_calls
+
+       ; let good_pats :: [([Var], [CoreArg])]
+             good_pats = catMaybes mb_pats
              in_scope = mkInScopeSet $ unionVarSets $
                         [ exprsFreeVars pats `delVarSetList` vs 
              in_scope = mkInScopeSet $ unionVarSets $
                         [ exprsFreeVars pats `delVarSetList` vs 
-                        | (vs,pats) <- good_calls ]
-             uniq_calls = nubBy (same_call in_scope) good_calls
-       ; mapAndUnzipUs (spec_one env fn (mkLams bndrs body)) 
-                       (uniq_calls `zip` [1..]) }
+                        | (vs,pats) <- good_pats ]
+             uniq_pats = nubBy (same_pat in_scope) good_pats
+--     ; pprTrace "specialise" (vcat [ppr fn <+> ppr arg_occs,
+--                                     text "calls" <+> ppr all_calls,
+--                                     text "good pats" <+> ppr good_pats,
+--                             text "uniq pats" <+> ppr uniq_pats])  $
+--       return ()
+
+       ; (rules, spec_prs) <- mapAndUnzipUs (spec_one fn rhs) 
+                                            (uniq_pats `zip` [1..])
+
+       ; return ((fn `addIdSpecialisations` rules, rhs) : spec_prs) }
+
+  | otherwise
+  = return [(fn,rhs)]  -- The boring case
   where
   where
-       -- Two calls are the same if they match both ways
-    same_call in_scope (vs1,as1)(vs2,as2)
+       -- Two pats are the same if they match both ways
+    same_pat in_scope (vs1,as1)(vs2,as2)
         =  isJust (matchN in_scope vs1 as1 as2)
         && isJust (matchN in_scope vs2 as2 as1)
 
         =  isJust (matchN in_scope vs1 as1 as2)
         && isJust (matchN in_scope vs2 as2 as1)
 
@@ -793,8 +826,7 @@ callToPats in_scope bndr_occs (con_env, args)
          else return Nothing }
 
 ---------------------
          else return Nothing }
 
 ---------------------
-spec_one :: ScEnv
-        -> Id                                  -- Function
+spec_one :: Id                                 -- Function
         -> CoreExpr                            -- Rhs of the original function
         -> (([Var], [CoreArg]), Int)
         -> UniqSM (CoreRule, (Id,CoreExpr))    -- Rule and binding
         -> CoreExpr                            -- Rhs of the original function
         -> (([Var], [CoreArg]), Int)
         -> UniqSM (CoreRule, (Id,CoreExpr))    -- Rule and binding
@@ -820,7 +852,7 @@ spec_one :: ScEnv
            f (b,c) ((:) (a,(b,c)) (x,v) hw) = f_spec b c v hw
 -}
 
            f (b,c) ((:) (a,(b,c)) (x,v) hw) = f_spec b c v hw
 -}
 
-spec_one env fn rhs ((vars_to_bind, pats), rule_number)
+spec_one fn rhs ((vars_to_bind, pats), rule_number)
   = getUniqueUs                `thenUs` \ spec_uniq ->
     let 
        fn_name      = idName fn
   = getUniqueUs                `thenUs` \ spec_uniq ->
     let 
        fn_name      = idName fn
@@ -893,18 +925,6 @@ argToPat :: InScopeEnv                     -- What's in scope at the fn defn site
 argToPat in_scope con_env arg@(Type ty) arg_occ
   = return (False, arg)
 
 argToPat in_scope con_env arg@(Type ty) arg_occ
   = return (False, arg)
 
-argToPat in_scope con_env (Var v) arg_occ
-  | not (isLocalId v) || v `elemVarEnv` in_scope
-  =    -- The recursive call passes a variable that 
-       -- is in scope at the function definition site
-       -- It's worth specialising on this if
-       --      (a) it's used in an interesting way in the body
-       --      (b) we know what its value is
-    if    (case arg_occ of { UnkOcc -> False; other -> True }) -- (a)
-       && isValueUnfolding (idUnfolding v)                     -- (b)
-    then return (True, Var v)
-    else wildCardPat (idType v)
-
 argToPat in_scope con_env (Let _ arg) arg_occ
   = argToPat in_scope con_env arg arg_occ
        -- Look through let expressions
 argToPat in_scope con_env (Let _ arg) arg_occ
   = argToPat in_scope con_env arg arg_occ
        -- Look through let expressions
@@ -928,26 +948,40 @@ argToPat in_scope con_env arg arg_occ
        | otherwise = is_value_lam e
     is_value_lam other = False
 
        | otherwise = is_value_lam e
     is_value_lam other = False
 
+  -- Check for a constructor application
+  -- NB: this *precedes* the Var case, so that we catch nullary constrs
 argToPat in_scope con_env arg arg_occ
   | Just (CV dc args) <- is_con_app_maybe con_env arg
   , case arg_occ of
        ScrutOcc _ -> True              -- Used only by case scrutinee
 argToPat in_scope con_env arg arg_occ
   | Just (CV dc args) <- is_con_app_maybe con_env arg
   , case arg_occ of
        ScrutOcc _ -> True              -- Used only by case scrutinee
-       BothOcc    -> case arg of       -- Used by case scrut
-                       App {} -> True  -- ...and elsewhere...
+       BothOcc    -> case arg of       -- Used elsewhere
+                       App {} -> True  --     see Note [Reboxing]
                        other  -> False
        other      -> False     -- No point; the arg is not decomposed
   = do { args' <- argsToPats in_scope con_env (args `zip` conArgOccs arg_occ dc)
        ; return (True, mk_con_app dc (map snd args')) }
 
                        other  -> False
        other      -> False     -- No point; the arg is not decomposed
   = do { args' <- argsToPats in_scope con_env (args `zip` conArgOccs arg_occ dc)
        ; return (True, mk_con_app dc (map snd args')) }
 
+  -- Check if the argument is a variable that 
+  -- is in scope at the function definition site
+  -- It's worth specialising on this if
+  --   (a) it's used in an interesting way in the body
+  --   (b) we know what its value is
 argToPat in_scope con_env (Var v) arg_occ
 argToPat in_scope con_env (Var v) arg_occ
-  =    -- A variable bound inside the function. 
-       -- Don't make a wild-card, because we may usefully share
-       --      e.g.  f a = let x = ... in f (x,x)
-       -- NB: this case follows the lambda and con-app cases!!
-    return (False, Var v)
+  | not (isLocalId v) || v `elemVarEnv` in_scope,
+    case arg_occ of { UnkOcc -> False; other -> True },        -- (a)
+    isValueUnfolding (idUnfolding v)                   -- (b)
+  = return (True, Var v)
+
+  -- Check for a variable bound inside the function. 
+  -- Don't make a wild-card, because we may usefully share
+  --   e.g.  f a = let x = ... in f (x,x)
+  -- NB: this case follows the lambda and con-app cases!!
+argToPat in_scope con_env (Var v) arg_occ
+  = return (False, Var v)
 
 
--- The default case: make a wild-card
-argToPat in_scope con_env arg arg_occ = wildCardPat (exprType arg)
+  -- The default case: make a wild-card
+argToPat in_scope con_env arg arg_occ
+  = wildCardPat (exprType arg)
 
 wildCardPat :: Type -> UniqSM (Bool, CoreArg)
 wildCardPat ty = do { uniq <- getUniqueUs
 
 wildCardPat :: Type -> UniqSM (Bool, CoreArg)
 wildCardPat ty = do { uniq <- getUniqueUs
@@ -966,33 +1000,30 @@ argsToPats in_scope con_env args
 
 \begin{code}
 is_con_app_maybe :: ConstrEnv -> CoreExpr -> Maybe ConValue
 
 \begin{code}
 is_con_app_maybe :: ConstrEnv -> CoreExpr -> Maybe ConValue
+is_con_app_maybe env (Lit lit)
+  = Just (CV (LitAlt lit) [])
+
+is_con_app_maybe env expr      -- Maybe it's a constructor application
+  | (Var fun, args) <- collectArgs expr,
+    Just con <- isDataConWorkId_maybe fun,
+    args `lengthAtLeast` dataConRepArity con
+       -- Might be > because the arity excludes type args
+  = Just (CV (DataAlt con) args)
+
 is_con_app_maybe env (Var v)
 is_con_app_maybe env (Var v)
-  = case lookupVarEnv env v of
-       Just stuff -> Just stuff
-               -- You might think we could look in the idUnfolding here
+  | Just stuff <- lookupVarEnv env v
+  = Just stuff -- You might think we could look in the idUnfolding here
                -- but that doesn't take account of which branch of a 
                -- case we are in, which is the whole point
 
                -- but that doesn't take account of which branch of a 
                -- case we are in, which is the whole point
 
-       Nothing | isCheapUnfolding unf
-               -> is_con_app_maybe env (unfoldingTemplate unf)
-               where
-                 unf = idUnfolding v
-               -- However we do want to consult the unfolding 
-               -- as well, for let-bound constructors!
-
-       other  -> Nothing
-
-is_con_app_maybe env (Lit lit)
-  = Just (CV (LitAlt lit) [])
-
-is_con_app_maybe env expr
-  = case collectArgs expr of
-       (Var fun, args) | Just con <- isDataConWorkId_maybe fun,
-                         args `lengthAtLeast` dataConRepArity con
-               -- Might be > because the arity excludes type args
-                       -> Just (CV (DataAlt con) args)
+  | isCheapUnfolding unf
+  = is_con_app_maybe env (unfoldingTemplate unf)
+  where
+    unf = idUnfolding v
+       -- However we do want to consult the unfolding 
+       -- as well, for let-bound constructors!
 
 
-       other -> Nothing
+is_con_app_maybe env expr = Nothing
 
 mk_con_app :: AltCon -> [CoreArg] -> CoreExpr
 mk_con_app (LitAlt lit)  []   = Lit lit
 
 mk_con_app :: AltCon -> [CoreArg] -> CoreExpr
 mk_con_app (LitAlt lit)  []   = Lit lit