[project @ 2003-01-13 14:12:31 by simonpj]
[ghc-hetmet.git] / ghc / compiler / simplCore / SimplUtils.lhs
index 4bd662b..f6e4b66 100644 (file)
 %
 %
-% (c) The AQUA Project, Glasgow University, 1993-1996
+% (c) The AQUA Project, Glasgow University, 1993-1998
 %
 \section[SimplUtils]{The simplifier utilities}
 
 \begin{code}
 module SimplUtils (
 %
 \section[SimplUtils]{The simplifier utilities}
 
 \begin{code}
 module SimplUtils (
+       simplBinder, simplBinders, simplRecBndrs, 
+       simplLetBndr, simplLamBndrs, 
+       newId, mkLam, prepareAlts, mkCase,
 
 
-       newId, newIds,
+       -- The continuation type
+       SimplCont(..), DupFlag(..), LetRhsFlag(..), 
+       contIsDupable, contResultType,
+       countValArgs, countArgs, pushContArgs,
+       mkBoringStop, mkStop, contIsRhs, contIsRhsOrArg,
+       getContArgs, interestingCallContext, interestingArg, isStrictType
 
 
-       floatExposesHNF,
-
-       etaCoreExpr, mkRhsTyLam,
-
-       etaExpandCount,
-
-       simplIdWantsToBeINLINEd,
-
-       singleConstructorType, typeOkForCase,
-
-       substSpecEnvRhs
     ) where
 
 #include "HsVersions.h"
 
     ) where
 
 #include "HsVersions.h"
 
-import BinderInfo
-import CmdLineOpts     ( opt_DoEtaReduction, SimplifierSwitch(..) )
+import CmdLineOpts     ( SimplifierSwitch(..),
+                         opt_SimplDoLambdaEtaExpansion, opt_SimplDoEtaReduction,
+                         opt_SimplCaseMerge, opt_UF_UpdateInPlace
+                       )
 import CoreSyn
 import CoreSyn
-import CoreUnfold      ( mkFormSummary, exprIsTrivial, FormSummary(..) )
-import MkId            ( mkSysLocal )
-import Id              ( idType, isBottomingId, getIdArity,
-                         addInlinePragma, addIdDemandInfo,
-                         idWantsToBeINLINEd, dataConArgTys, Id,
-                         lookupIdEnv, delOneFromIdEnv
+import CoreFVs         ( exprFreeVars )
+import CoreUtils       ( cheapEqExpr, exprType, exprIsTrivial,
+                         etaExpand, exprEtaExpandArity, bindNonRec, mkCoerce2,
+                         findDefault, exprOkForSpeculation, exprIsValue
+                       )
+import qualified Subst ( simplBndrs, simplBndr, simplLetId, simplLamBndr )
+import Id              ( Id, idType, idInfo, isDataConId,
+                         mkSysLocal, isDeadBinder, idNewDemandInfo,
+                         idUnfolding, idNewStrictness
                        )
                        )
-import IdInfo          ( ArityInfo(..), DemandInfo )
-import Maybes          ( maybeToBool )
-import PrelVals                ( augmentId, buildId )
-import PrimOp          ( primOpIsCheap )
-import SimplEnv
+import NewDemand       ( isStrictDmd, isBotRes, splitStrictSig )
 import SimplMonad
 import SimplMonad
-import Type            ( tyVarsOfType, mkForAllTys, mkTyVarTys, getTyVar_maybe,
-                         splitAlgTyConApp_maybe, instantiateTy, Type
+import Type            ( Type, seqType, splitFunTys, dropForAlls, isStrictType,
+                         splitTyConApp_maybe, tyConAppArgs, mkTyVarTys
                        )
                        )
-import TyCon           ( isDataTyCon )
-import TyVar           ( elementOfTyVarSet, delFromTyVarEnv )
-import SrcLoc          ( noSrcLoc )
-import Util            ( isIn, zipWithEqual, panic, assertPanic )
-
+import TcType          ( isDictTy )
+import OccName         ( EncodedFS )
+import TyCon           ( tyConDataCons_maybe, isAlgTyCon, isNewTyCon )
+import DataCon         ( dataConRepArity, dataConExistentialTyVars, dataConArgTys )
+import Var             ( mkSysTyVar, tyVarKind )
+import VarSet
+import Util            ( lengthExceeds, mapAccumL )
+import Outputable
 \end{code}
 
 
 %************************************************************************
 %*                                                                     *
 \end{code}
 
 
 %************************************************************************
 %*                                                                     *
-\subsection{New ids}
+\subsection{The continuation data type}
 %*                                                                     *
 %************************************************************************
 
 \begin{code}
 %*                                                                     *
 %************************************************************************
 
 \begin{code}
-newId :: Type -> SmplM Id
-newId ty
-  = getUniqueSmpl     `thenSmpl`  \ uniq ->
-    returnSmpl (mkSysLocal SLIT("s") uniq ty noSrcLoc)
-
-newIds :: [Type] -> SmplM [Id]
-newIds tys
-  = getUniquesSmpl (length tys)    `thenSmpl`  \ uniqs ->
-    returnSmpl (zipWithEqual "newIds" mk_id tys uniqs)
+data SimplCont         -- Strict contexts
+  = Stop     OutType           -- Type of the result
+            LetRhsFlag
+            Bool               -- True <=> This is the RHS of a thunk whose type suggests
+                               --          that update-in-place would be possible
+                               --          (This makes the inliner a little keener.)
+
+  | CoerceIt OutType                   -- The To-type, simplified
+            SimplCont
+
+  | InlinePlease                       -- This continuation makes a function very
+            SimplCont                  -- keen to inline itelf
+
+  | ApplyTo  DupFlag 
+            InExpr SimplEnv            -- The argument, as yet unsimplified, 
+            SimplCont                  -- and its environment
+
+  | Select   DupFlag 
+            InId [InAlt] SimplEnv      -- The case binder, alts, and subst-env
+            SimplCont
+
+  | ArgOf    LetRhsFlag                -- An arbitrary strict context: the argument 
+                               --      of a strict function, or a primitive-arg fn
+                               --      or a PrimOp
+                               -- No DupFlag because we never duplicate it
+            OutType            -- arg_ty: type of the argument itself
+            OutType            -- cont_ty: the type of the expression being sought by the context
+                               --      f (error "foo") ==> coerce t (error "foo")
+                               -- when f is strict
+                               -- We need to know the type t, to which to coerce.
+
+            (SimplEnv -> OutExpr -> SimplM FloatsWithExpr)     -- What to do with the result
+                               -- The result expression in the OutExprStuff has type cont_ty
+
+data LetRhsFlag = AnArg                -- It's just an argument not a let RHS
+               | AnRhs         -- It's the RHS of a let (so please float lets out of big lambdas)
+
+instance Outputable LetRhsFlag where
+  ppr AnArg = ptext SLIT("arg")
+  ppr AnRhs = ptext SLIT("rhs")
+
+instance Outputable SimplCont where
+  ppr (Stop _ is_rhs _)             = ptext SLIT("Stop") <> brackets (ppr is_rhs)
+  ppr (ApplyTo dup arg se cont)      = (ptext SLIT("ApplyTo") <+> ppr dup <+> ppr arg) $$ ppr cont
+  ppr (ArgOf _ _ _ _)               = ptext SLIT("ArgOf...")
+  ppr (Select dup bndr alts se cont) = (ptext SLIT("Select") <+> ppr dup <+> ppr bndr) $$ 
+                                      (nest 4 (ppr alts)) $$ ppr cont
+  ppr (CoerceIt ty cont)            = (ptext SLIT("CoerceIt") <+> ppr ty) $$ ppr cont
+  ppr (InlinePlease cont)           = ptext SLIT("InlinePlease") $$ ppr cont
+
+data DupFlag = OkToDup | NoDup
+
+instance Outputable DupFlag where
+  ppr OkToDup = ptext SLIT("ok")
+  ppr NoDup   = ptext SLIT("nodup")
+
+
+-------------------
+mkBoringStop :: OutType -> SimplCont
+mkBoringStop ty = Stop ty AnArg (canUpdateInPlace ty)
+
+mkStop :: OutType -> LetRhsFlag -> SimplCont
+mkStop ty is_rhs = Stop ty is_rhs (canUpdateInPlace ty)
+
+contIsRhs :: SimplCont -> Bool
+contIsRhs (Stop _ AnRhs _)    = True
+contIsRhs (ArgOf AnRhs _ _ _) = True
+contIsRhs other                      = False
+
+contIsRhsOrArg (Stop _ _ _)    = True
+contIsRhsOrArg (ArgOf _ _ _ _) = True
+contIsRhsOrArg other          = False
+
+-------------------
+contIsDupable :: SimplCont -> Bool
+contIsDupable (Stop _ _ _)                      = True
+contIsDupable (ApplyTo  OkToDup _ _ _)   = True
+contIsDupable (Select   OkToDup _ _ _ _) = True
+contIsDupable (CoerceIt _ cont)          = contIsDupable cont
+contIsDupable (InlinePlease cont)       = contIsDupable cont
+contIsDupable other                     = False
+
+-------------------
+discardableCont :: SimplCont -> Bool
+discardableCont (Stop _ _ _)       = False
+discardableCont (CoerceIt _ cont)   = discardableCont cont
+discardableCont (InlinePlease cont) = discardableCont cont
+discardableCont other              = True
+
+discardCont :: SimplCont       -- A continuation, expecting
+           -> SimplCont        -- Replace the continuation with a suitable coerce
+discardCont cont = case cont of
+                    Stop to_ty is_rhs _ -> cont
+                    other               -> CoerceIt to_ty (mkBoringStop to_ty)
+                where
+                  to_ty = contResultType cont
+
+-------------------
+contResultType :: SimplCont -> OutType
+contResultType (Stop to_ty _ _)             = to_ty
+contResultType (ArgOf _ _ to_ty _)   = to_ty
+contResultType (ApplyTo _ _ _ cont)  = contResultType cont
+contResultType (CoerceIt _ cont)     = contResultType cont
+contResultType (InlinePlease cont)   = contResultType cont
+contResultType (Select _ _ _ _ cont) = contResultType cont
+
+-------------------
+countValArgs :: SimplCont -> Int
+countValArgs (ApplyTo _ (Type ty) se cont) = countValArgs cont
+countValArgs (ApplyTo _ val_arg   se cont) = 1 + countValArgs cont
+countValArgs other                        = 0
+
+countArgs :: SimplCont -> Int
+countArgs (ApplyTo _ arg se cont) = 1 + countArgs cont
+countArgs other                          = 0
+
+-------------------
+pushContArgs :: SimplEnv -> [OutArg] -> SimplCont -> SimplCont
+-- Pushes args with the specified environment
+pushContArgs env []           cont = cont
+pushContArgs env (arg : args) cont = ApplyTo NoDup arg env (pushContArgs env args cont)
+\end{code}
+
+
+\begin{code}
+getContArgs :: SwitchChecker
+           -> OutId -> SimplCont 
+           -> ([(InExpr, SimplEnv, Bool)],     -- Arguments; the Bool is true for strict args
+               SimplCont,                      -- Remaining continuation
+               Bool)                           -- Whether we came across an InlineCall
+-- getContArgs id k = (args, k', inl)
+--     args are the leading ApplyTo items in k
+--     (i.e. outermost comes first)
+--     augmented with demand info from the functionn
+getContArgs chkr fun orig_cont
+  = let
+               -- Ignore strictness info if the no-case-of-case
+               -- flag is on.  Strictness changes evaluation order
+               -- and that can change full laziness
+       stricts | switchIsOn chkr NoCaseOfCase = vanilla_stricts
+               | otherwise                    = computed_stricts
+    in
+    go [] stricts False orig_cont
+  where
+    ----------------------------
+
+       -- Type argument
+    go acc ss inl (ApplyTo _ arg@(Type _) se cont)
+       = go ((arg,se,False) : acc) ss inl cont
+               -- NB: don't bother to instantiate the function type
+
+       -- Value argument
+    go acc (s:ss) inl (ApplyTo _ arg se cont)
+       = go ((arg,se,s) : acc) ss inl cont
+
+       -- An Inline continuation
+    go acc ss inl (InlinePlease cont)
+       = go acc ss True cont
+
+       -- We're run out of arguments, or else we've run out of demands
+       -- The latter only happens if the result is guaranteed bottom
+       -- This is the case for
+       --      * case (error "hello") of { ... }
+       --      * (error "Hello") arg
+       --      * f (error "Hello") where f is strict
+       --      etc
+    go acc ss inl cont 
+       | null ss && discardableCont cont = (reverse acc, discardCont cont, inl)
+       | otherwise                       = (reverse acc, cont,             inl)
+
+    ----------------------------
+    vanilla_stricts, computed_stricts :: [Bool]
+    vanilla_stricts  = repeat False
+    computed_stricts = zipWith (||) fun_stricts arg_stricts
+
+    ----------------------------
+    (val_arg_tys, _) = splitFunTys (dropForAlls (idType fun))
+    arg_stricts      = map isStrictType val_arg_tys ++ repeat False
+       -- These argument types are used as a cheap and cheerful way to find
+       -- unboxed arguments, which must be strict.  But it's an InType
+       -- and so there might be a type variable where we expect a function
+       -- type (the substitution hasn't happened yet).  And we don't bother
+       -- doing the type applications for a polymorphic function.
+       -- Hence the splitFunTys*IgnoringForAlls*
+
+    ----------------------------
+       -- If fun_stricts is finite, it means the function returns bottom
+       -- after that number of value args have been consumed
+       -- Otherwise it's infinite, extended with False
+    fun_stricts
+      = case splitStrictSig (idNewStrictness fun) of
+         (demands, result_info)
+               | not (demands `lengthExceeds` countValArgs orig_cont)
+               ->      -- Enough args, use the strictness given.
+                       -- For bottoming functions we used to pretend that the arg
+                       -- is lazy, so that we don't treat the arg as an
+                       -- interesting context.  This avoids substituting
+                       -- top-level bindings for (say) strings into 
+                       -- calls to error.  But now we are more careful about
+                       -- inlining lone variables, so its ok (see SimplUtils.analyseCont)
+                  if isBotRes result_info then
+                       map isStrictDmd demands         -- Finite => result is bottom
+                  else
+                       map isStrictDmd demands ++ vanilla_stricts
+
+         other -> vanilla_stricts      -- Not enough args, or no strictness
+
+-------------------
+interestingArg :: OutExpr -> Bool
+       -- An argument is interesting if it has *some* structure
+       -- We are here trying to avoid unfolding a function that
+       -- is applied only to variables that have no unfolding
+       -- (i.e. they are probably lambda bound): f x y z
+       -- There is little point in inlining f here.
+interestingArg (Var v)          = hasSomeUnfolding (idUnfolding v)
+                                       -- Was: isValueUnfolding (idUnfolding v')
+                                       -- But that seems over-pessimistic
+                                || isDataConId v
+                                       -- This accounts for an argument like
+                                       -- () or [], which is definitely interesting
+interestingArg (Type _)                 = False
+interestingArg (App fn (Type _)) = interestingArg fn
+interestingArg (Note _ a)       = interestingArg a
+interestingArg other            = True
+       -- Consider     let x = 3 in f x
+       -- The substitution will contain (x -> ContEx 3), and we want to
+       -- to say that x is an interesting argument.
+       -- But consider also (\x. f x y) y
+       -- The substitution will contain (x -> ContEx y), and we want to say
+       -- that x is not interesting (assuming y has no unfolding)
+\end{code}
+
+Comment about interestingCallContext
+~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+We want to avoid inlining an expression where there can't possibly be
+any gain, such as in an argument position.  Hence, if the continuation
+is interesting (eg. a case scrutinee, application etc.) then we
+inline, otherwise we don't.  
+
+Previously some_benefit used to return True only if the variable was
+applied to some value arguments.  This didn't work:
+
+       let x = _coerce_ (T Int) Int (I# 3) in
+       case _coerce_ Int (T Int) x of
+               I# y -> ....
+
+we want to inline x, but can't see that it's a constructor in a case
+scrutinee position, and some_benefit is False.
+
+Another example:
+
+dMonadST = _/\_ t -> :Monad (g1 _@_ t, g2 _@_ t, g3 _@_ t)
+
+....  case dMonadST _@_ x0 of (a,b,c) -> ....
+
+we'd really like to inline dMonadST here, but we *don't* want to
+inline if the case expression is just
+
+       case x of y { DEFAULT -> ... }
+
+since we can just eliminate this case instead (x is in WHNF).  Similar
+applies when x is bound to a lambda expression.  Hence
+contIsInteresting looks for case expressions with just a single
+default case.
+
+\begin{code}
+interestingCallContext :: Bool                 -- False <=> no args at all
+                      -> Bool          -- False <=> no value args
+                      -> SimplCont -> Bool
+       -- The "lone-variable" case is important.  I spent ages
+       -- messing about with unsatisfactory varaints, but this is nice.
+       -- The idea is that if a variable appear all alone
+       --      as an arg of lazy fn, or rhs    Stop
+       --      as scrutinee of a case          Select
+       --      as arg of a strict fn           ArgOf
+       -- then we should not inline it (unless there is some other reason,
+       -- e.g. is is the sole occurrence).  We achieve this by making
+       -- interestingCallContext return False for a lone variable.
+       --
+       -- Why?  At least in the case-scrutinee situation, turning
+       --      let x = (a,b) in case x of y -> ...
+       -- into
+       --      let x = (a,b) in case (a,b) of y -> ...
+       -- and thence to 
+       --      let x = (a,b) in let y = (a,b) in ...
+       -- is bad if the binding for x will remain.
+       --
+       -- Another example: I discovered that strings
+       -- were getting inlined straight back into applications of 'error'
+       -- because the latter is strict.
+       --      s = "foo"
+       --      f = \x -> ...(error s)...
+
+       -- Fundamentally such contexts should not ecourage inlining because
+       -- the context can ``see'' the unfolding of the variable (e.g. case or a RULE)
+       -- so there's no gain.
+       --
+       -- However, even a type application or coercion isn't a lone variable.
+       -- Consider
+       --      case $fMonadST @ RealWorld of { :DMonad a b c -> c }
+       -- We had better inline that sucker!  The case won't see through it.
+       --
+       -- For now, I'm treating treating a variable applied to types 
+       -- in a *lazy* context "lone". The motivating example was
+       --      f = /\a. \x. BIG
+       --      g = /\a. \y.  h (f a)
+       -- There's no advantage in inlining f here, and perhaps
+       -- a significant disadvantage.  Hence some_val_args in the Stop case
+
+interestingCallContext some_args some_val_args cont
+  = interesting cont
   where
   where
-    mk_id ty uniq = mkSysLocal SLIT("s") uniq ty noSrcLoc
+    interesting (InlinePlease _)       = True
+    interesting (Select _ _ _ _ _)     = some_args
+    interesting (ApplyTo _ _ _ _)      = True  -- Can happen if we have (coerce t (f x)) y
+                                               -- Perhaps True is a bit over-keen, but I've
+                                               -- seen (coerce f) x, where f has an INLINE prag,
+                                               -- So we have to give some motivaiton for inlining it
+    interesting (ArgOf _ _ _ _)                 = some_val_args
+    interesting (Stop ty _ upd_in_place) = some_val_args && upd_in_place
+    interesting (CoerceIt _ cont)        = interesting cont
+       -- If this call is the arg of a strict function, the context
+       -- is a bit interesting.  If we inline here, we may get useful
+       -- evaluation information to avoid repeated evals: e.g.
+       --      x + (y * z)
+       -- Here the contIsInteresting makes the '*' keener to inline,
+       -- which in turn exposes a constructor which makes the '+' inline.
+       -- Assuming that +,* aren't small enough to inline regardless.
+       --
+       -- It's also very important to inline in a strict context for things
+       -- like
+       --              foldr k z (f x)
+       -- Here, the context of (f x) is strict, and if f's unfolding is
+       -- a build it's *great* to inline it here.  So we must ensure that
+       -- the context for (f x) is not totally uninteresting.
+
+
+-------------------
+canUpdateInPlace :: Type -> Bool
+-- Consider   let x = <wurble> in ...
+-- If <wurble> returns an explicit constructor, we might be able
+-- to do update in place.  So we treat even a thunk RHS context
+-- as interesting if update in place is possible.  We approximate
+-- this by seeing if the type has a single constructor with a
+-- small arity.  But arity zero isn't good -- we share the single copy
+-- for that case, so no point in sharing.
+
+canUpdateInPlace ty 
+  | not opt_UF_UpdateInPlace = False
+  | otherwise
+  = case splitTyConApp_maybe ty of 
+       Nothing         -> False 
+       Just (tycon, _) -> case tyConDataCons_maybe tycon of
+                               Just [dc]  -> arity == 1 || arity == 2
+                                          where
+                                             arity = dataConRepArity dc
+                               other -> False
 \end{code}
 
 
 \end{code}
 
 
+
 %************************************************************************
 %*                                                                     *
 %************************************************************************
 %*                                                                     *
-\subsection{Floating}
+\section{Dealing with a single binder}
 %*                                                                     *
 %************************************************************************
 
 %*                                                                     *
 %************************************************************************
 
-The function @floatExposesHNF@ tells whether let/case floating will
-expose a head normal form.  It is passed booleans indicating the
-desired strategy.
+These functions are in the monad only so that they can be made strict via seq.
+
+\begin{code}
+simplBinders :: SimplEnv -> [InBinder] -> SimplM (SimplEnv, [OutBinder])
+simplBinders env bndrs
+  = let
+       (subst', bndrs') = Subst.simplBndrs (getSubst env) bndrs
+    in
+    seqBndrs bndrs'    `seq`
+    returnSmpl (setSubst env subst', bndrs')
+
+simplBinder :: SimplEnv -> InBinder -> SimplM (SimplEnv, OutBinder)
+simplBinder env bndr
+  = let
+       (subst', bndr') = Subst.simplBndr (getSubst env) bndr
+    in
+    seqBndr bndr'      `seq`
+    returnSmpl (setSubst env subst', bndr')
+
+
+simplLetBndr :: SimplEnv -> InBinder -> SimplM (SimplEnv, OutBinder)
+simplLetBndr env id
+  = let
+       (subst', id') = Subst.simplLetId (getSubst env) id
+    in
+    seqBndr id'                `seq`
+    returnSmpl (setSubst env subst', id')
+
+simplLamBndrs, simplRecBndrs 
+       :: SimplEnv -> [InBinder] -> SimplM (SimplEnv, [OutBinder])
+simplRecBndrs = simplBndrs Subst.simplLetId
+simplLamBndrs = simplBndrs Subst.simplLamBndr
+
+simplBndrs simpl_bndr env bndrs
+  = let
+       (subst', bndrs') = mapAccumL simpl_bndr (getSubst env) bndrs
+    in
+    seqBndrs bndrs'    `seq`
+    returnSmpl (setSubst env subst', bndrs')
+
+seqBndrs [] = ()
+seqBndrs (b:bs) = seqBndr b `seq` seqBndrs bs
+
+seqBndr b | isTyVar b = b `seq` ()
+         | otherwise = seqType (idType b)      `seq`
+                       idInfo b                `seq`
+                       ()
+\end{code}
+
 
 \begin{code}
 
 \begin{code}
-floatExposesHNF
-       :: Bool                 -- Float let(rec)s out of rhs
-       -> Bool                 -- Float cheap primops out of rhs
-       -> GenCoreExpr bdr Id flexi
-       -> Bool
-
-floatExposesHNF float_lets float_primops rhs
-  = try rhs
+newId :: EncodedFS -> Type -> SimplM Id
+newId fs ty = getUniqueSmpl    `thenSmpl` \ uniq ->
+             returnSmpl (mkSysLocal fs uniq ty)
+\end{code}
+
+
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+\subsection{Rebuilding a lambda}
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
+
+\begin{code}
+mkLam :: SimplEnv -> [OutBinder] -> OutExpr -> SimplCont -> SimplM FloatsWithExpr
+\end{code}
+
+Try three things
+       a) eta reduction, if that gives a trivial expression
+       b) eta expansion [only if there are some value lambdas]
+       c) floating lets out through big lambdas 
+               [only if all tyvar lambdas, and only if this lambda
+                is the RHS of a let]
+
+\begin{code}
+mkLam env bndrs body cont
+ | opt_SimplDoEtaReduction,
+   Just etad_lam <- tryEtaReduce bndrs body
+ = tick (EtaReduction (head bndrs))    `thenSmpl_`
+   returnSmpl (emptyFloats env, etad_lam)
+
+ | opt_SimplDoLambdaEtaExpansion,
+   any isRuntimeVar bndrs
+ = tryEtaExpansion body                `thenSmpl` \ body' ->
+   returnSmpl (emptyFloats env, mkLams bndrs body')
+
+{-     Sept 01: I'm experimenting with getting the
+       full laziness pass to float out past big lambdsa
+ | all isTyVar bndrs,  -- Only for big lambdas
+   contIsRhs cont      -- Only try the rhs type-lambda floating
+                       -- if this is indeed a right-hand side; otherwise
+                       -- we end up floating the thing out, only for float-in
+                       -- to float it right back in again!
+ = tryRhsTyLam env bndrs body          `thenSmpl` \ (floats, body') ->
+   returnSmpl (floats, mkLams bndrs body')
+-}
+
+ | otherwise 
+ = returnSmpl (emptyFloats env, mkLams bndrs body)
+\end{code}
+
+
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+\subsection{Eta expansion and reduction}
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
+
+We try for eta reduction here, but *only* if we get all the 
+way to an exprIsTrivial expression.    
+We don't want to remove extra lambdas unless we are going 
+to avoid allocating this thing altogether
+
+\begin{code}
+tryEtaReduce :: [OutBinder] -> OutExpr -> Maybe OutExpr
+tryEtaReduce bndrs body 
+       -- We don't use CoreUtils.etaReduce, because we can be more
+       -- efficient here:
+       --  (a) we already have the binders
+       --  (b) we can do the triviality test before computing the free vars
+  = go (reverse bndrs) body
+  where
+    go (b : bs) (App fun arg) | ok_arg b arg = go bs fun       -- Loop round
+    go []       fun           | ok_fun fun   = Just fun                -- Success!
+    go _        _                           = Nothing          -- Failure!
+
+    ok_fun fun =  exprIsTrivial fun
+              && not (any (`elemVarSet` (exprFreeVars fun)) bndrs)
+              && (exprIsValue fun || all ok_lam bndrs)
+    ok_lam v = isTyVar v || isDictTy (idType v)
+       -- The exprIsValue is because eta reduction is not 
+       -- valid in general:  \x. bot  /=  bot
+       -- So we need to be sure that the "fun" is a value.
+       --
+       -- However, we always want to reduce (/\a -> f a) to f
+       -- This came up in a RULE: foldr (build (/\a -> g a))
+       --      did not match      foldr (build (/\b -> ...something complex...))
+       -- The type checker can insert these eta-expanded versions,
+       -- with both type and dictionary lambdas; hence the slightly 
+       -- ad-hoc isDictTy
+
+    ok_arg b arg = varToCoreExpr b `cheapEqExpr` arg
+\end{code}
+
+
+       Try eta expansion for RHSs
+
+We go for:
+   f = \x1..xn -> N  ==>   f = \x1..xn y1..ym -> N y1..ym
+                                (n >= 0)
+
+where (in both cases) 
+
+       * The xi can include type variables
+
+       * The yi are all value variables
+
+       * N is a NORMAL FORM (i.e. no redexes anywhere)
+         wanting a suitable number of extra args.
+
+We may have to sandwich some coerces between the lambdas
+to make the types work.   exprEtaExpandArity looks through coerces
+when computing arity; and etaExpand adds the coerces as necessary when
+actually computing the expansion.
+
+\begin{code}
+tryEtaExpansion :: OutExpr -> SimplM OutExpr
+-- There is at least one runtime binder in the binders
+tryEtaExpansion body
+  = getUniquesSmpl                     `thenSmpl` \ us ->
+    returnSmpl (etaExpand fun_arity us body (exprType body))
   where
   where
-    try (Case (Prim _ _) (PrimAlts alts deflt) )
-      | float_primops && null alts
-      = or (try_deflt deflt : map try_alt alts)
-
-    try (Let bind body) | float_lets = try body
-
-    --    `build g'
-    -- is like a HNF,
-    -- because it *will* become one.
-    -- likewise for `augment g h'
-    --
-    try (App (App (Var bld) _) _)        | bld == buildId   = True
-    try (App (App (App (Var aug) _) _) _) | aug == augmentId = True
-
-    try other = case mkFormSummary other of
-                       VarForm   -> True
-                       ValueForm -> True
-                       other     -> False
-       {- but *not* necessarily "BottomForm"...
-
-          We may want to float a let out of a let to expose WHNFs,
-           but to do that to expose a "bottom" is a Bad Idea:
-           let x = let y = ...
-                   in ...error ...y... --  manifestly bottom using y
-           in ...
-           =/=>
-           let y = ...
-           in let x = ...error ...y...
-              in ...
-
-           as y is only used in case of an error, we do not want
-           to allocate it eagerly as that's a waste.
-       -}
-
-    try_alt (lit,rhs) = try rhs
-
-    try_deflt NoDefault           = False
-    try_deflt (BindDefault _ rhs) = try rhs
+    fun_arity = exprEtaExpandArity body
 \end{code}
 
 
 \end{code}
 
 
-Local tyvar-lifting
-~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
-mkRhsTyLam tries this transformation, when the big lambda appears as
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+\subsection{Floating lets out of big lambdas}
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
+
+tryRhsTyLam tries this transformation, when the big lambda appears as
 the RHS of a let(rec) binding:
 
        /\abc -> let(rec) x = e in b
 the RHS of a let(rec) binding:
 
        /\abc -> let(rec) x = e in b
@@ -149,7 +622,7 @@ This is good because it can turn things like:
 into
        letrec g' = /\a -> ... g' a ...
        in
 into
        letrec g' = /\a -> ... g' a ...
        in
-       let f = /\ a -> f a
+       let f = /\ a -> g' a
 
 which is better.  In effect, it means that big lambdas don't impede
 let-floating.
 
 which is better.  In effect, it means that big lambdas don't impede
 let-floating.
@@ -157,7 +630,7 @@ let-floating.
 This optimisation is CRUCIAL in eliminating the junk introduced by
 desugaring mutually recursive definitions.  Don't eliminate it lightly!
 
 This optimisation is CRUCIAL in eliminating the junk introduced by
 desugaring mutually recursive definitions.  Don't eliminate it lightly!
 
-So far as the implemtation is concerned:
+So far as the implementation is concerned:
 
        Invariant: go F e = /\tvs -> F e
        
 
        Invariant: go F e = /\tvs -> F e
        
@@ -176,356 +649,637 @@ So far as the implemtation is concerned:
                where
                  G = F . Let {xi = xi' tvs}
 
                where
                  G = F . Let {xi = xi' tvs}
 
+[May 1999]  If we do this transformation *regardless* then we can
+end up with some pretty silly stuff.  For example, 
+
+       let 
+           st = /\ s -> let { x1=r1 ; x2=r2 } in ...
+       in ..
+becomes
+       let y1 = /\s -> r1
+           y2 = /\s -> r2
+           st = /\s -> ...[y1 s/x1, y2 s/x2]
+       in ..
+
+Unless the "..." is a WHNF there is really no point in doing this.
+Indeed it can make things worse.  Suppose x1 is used strictly,
+and is of the form
+
+       x1* = case f y of { (a,b) -> e }
+
+If we abstract this wrt the tyvar we then can't do the case inline
+as we would normally do.
+
+
 \begin{code}
 \begin{code}
-mkRhsTyLam [] body = returnSmpl body
+{-     Trying to do this in full laziness
 
 
-mkRhsTyLam tyvars body
-  = go (\x -> x) body
-  where
-    tyvar_tys = mkTyVarTys tyvars
+tryRhsTyLam :: SimplEnv -> [OutTyVar] -> OutExpr -> SimplM FloatsWithExpr
+-- Call ensures that all the binders are type variables
 
 
-    go fn (Let bind@(NonRec var rhs) body) | exprIsTrivial rhs
-      = go (fn . Let bind) body
+tryRhsTyLam env tyvars body            -- Only does something if there's a let
+  |  not (all isTyVar tyvars)
+  || not (worth_it body)               -- inside a type lambda, 
+  = returnSmpl (emptyFloats env, body) -- and a WHNF inside that
 
 
-    go fn (Let bind@(NonRec var rhs) body)
-      = mk_poly var                            `thenSmpl` \ (var', rhs') ->
-       go (fn . Let (mk_silly_bind var rhs')) body     `thenSmpl` \ body' ->
-       returnSmpl (Let (NonRec var' (mkTyLam tyvars (fn rhs))) body')
+  | otherwise
+  = go env (\x -> x) body
 
 
-    go fn (Let (Rec prs) body)
-       = mapAndUnzipSmpl mk_poly vars          `thenSmpl` \ (vars', rhss') ->
+  where
+    worth_it e@(Let _ _) = whnf_in_middle e
+    worth_it e          = False
+
+    whnf_in_middle (Let (NonRec x rhs) e) | isUnLiftedType (idType x) = False
+    whnf_in_middle (Let _ e) = whnf_in_middle e
+    whnf_in_middle e        = exprIsCheap e
+
+    main_tyvar_set = mkVarSet tyvars
+
+    go env fn (Let bind@(NonRec var rhs) body)
+      | exprIsTrivial rhs
+      = go env (fn . Let bind) body
+
+    go env fn (Let (NonRec var rhs) body)
+      = mk_poly tyvars_here var                                                        `thenSmpl` \ (var', rhs') ->
+       addAuxiliaryBind env (NonRec var' (mkLams tyvars_here (fn rhs)))        $ \ env -> 
+       go env (fn . Let (mk_silly_bind var rhs')) body
+
+      where
+
+       tyvars_here = varSetElems (main_tyvar_set `intersectVarSet` exprSomeFreeVars isTyVar rhs)
+               -- Abstract only over the type variables free in the rhs
+               -- wrt which the new binding is abstracted.  But the naive
+               -- approach of abstract wrt the tyvars free in the Id's type
+               -- fails. Consider:
+               --      /\ a b -> let t :: (a,b) = (e1, e2)
+               --                    x :: a     = fst t
+               --                in ...
+               -- Here, b isn't free in x's type, but we must nevertheless
+               -- abstract wrt b as well, because t's type mentions b.
+               -- Since t is floated too, we'd end up with the bogus:
+               --      poly_t = /\ a b -> (e1, e2)
+               --      poly_x = /\ a   -> fst (poly_t a *b*)
+               -- So for now we adopt the even more naive approach of
+               -- abstracting wrt *all* the tyvars.  We'll see if that
+               -- gives rise to problems.   SLPJ June 98
+
+    go env fn (Let (Rec prs) body)
+       = mapAndUnzipSmpl (mk_poly tyvars_here) vars    `thenSmpl` \ (vars', rhss') ->
         let
         let
-           gn body = fn $ foldr Let body (zipWith mk_silly_bind vars rhss')
+           gn body = fn (foldr Let body (zipWith mk_silly_bind vars rhss'))
+           pairs   = vars' `zip` [mkLams tyvars_here (gn rhs) | rhs <- rhss]
         in
         in
-        go gn body                             `thenSmpl` \ body' ->
-        returnSmpl (Let (Rec (vars' `zip` [mkTyLam tyvars (gn rhs) | rhs <- rhss])) body')
+        addAuxiliaryBind env (Rec pairs)               $ \ env ->
+        go env gn body 
        where
         (vars,rhss) = unzip prs
        where
         (vars,rhss) = unzip prs
+        tyvars_here = varSetElems (main_tyvar_set `intersectVarSet` exprsSomeFreeVars isTyVar (map snd prs))
+               -- See notes with tyvars_here above
+
+    go env fn body = returnSmpl (emptyFloats env, fn body)
+
+    mk_poly tyvars_here var
+      = getUniqueSmpl          `thenSmpl` \ uniq ->
+       let
+           poly_name = setNameUnique (idName var) uniq         -- Keep same name
+           poly_ty   = mkForAllTys tyvars_here (idType var)    -- But new type of course
+           poly_id   = mkLocalId poly_name poly_ty 
+
+               -- In the olden days, it was crucial to copy the occInfo of the original var, 
+               -- because we were looking at occurrence-analysed but as yet unsimplified code!
+               -- In particular, we mustn't lose the loop breakers.  BUT NOW we are looking
+               -- at already simplified code, so it doesn't matter
+               -- 
+               -- It's even right to retain single-occurrence or dead-var info:
+               -- Suppose we started with  /\a -> let x = E in B
+               -- where x occurs once in B. Then we transform to:
+               --      let x' = /\a -> E in /\a -> let x* = x' a in B
+               -- where x* has an INLINE prag on it.  Now, once x* is inlined,
+               -- the occurrences of x' will be just the occurrences originally
+               -- pinned on x.
+       in
+       returnSmpl (poly_id, mkTyApps (Var poly_id) (mkTyVarTys tyvars_here))
 
 
-    go fn body = returnSmpl (mkTyLam tyvars (fn body))
-
-    mk_poly var
-      = newId (mkForAllTys tyvars (idType var))        `thenSmpl` \ poly_id ->
-       returnSmpl (poly_id, mkTyApp (Var poly_id) tyvar_tys)
-
-    mk_silly_bind var rhs = NonRec (addInlinePragma var) rhs
-               -- The addInlinePragma is really important!  If we don't say 
-               -- INLINE on these silly little bindings then look what happens!
+    mk_silly_bind var rhs = NonRec var (Note InlineMe rhs)
                -- Suppose we start with:
                --
                -- Suppose we start with:
                --
-               --      x = let g = /\a -> \x -> f x x
-               --          in 
-               --          /\ b -> let g* = g b in E
+               --      x = /\ a -> let g = G in E
+               --
+               -- Then we'll float to get
+               --
+               --      x = let poly_g = /\ a -> G
+               --          in /\ a -> let g = poly_g a in E
                --
                --
-               -- Then:        * the binding for g gets floated out
-               --              * but then it gets inlined into the rhs of g*
-               --              * then the binding for g* is floated out of the /\b
-               --              * so we're back to square one
-               -- The silly binding for g* must be INLINE, so that no inlining
-               -- will happen in its RHS.
+               -- But now the occurrence analyser will see just one occurrence
+               -- of poly_g, not inside a lambda, so the simplifier will
+               -- PreInlineUnconditionally poly_g back into g!  Badk to square 1!
+               -- (I used to think that the "don't inline lone occurrences" stuff
+               --  would stop this happening, but since it's the *only* occurrence,
+               --  PreInlineUnconditionally kicks in first!)
+               --
+               -- Solution: put an INLINE note on g's RHS, so that poly_g seems
+               --           to appear many times.  (NB: mkInlineMe eliminates
+               --           such notes on trivial RHSs, so do it manually.)
+-}
 \end{code}
 
 \end{code}
 
-Eta reduction
-~~~~~~~~~~~~~
-@etaCoreExpr@ trys an eta reduction at the top level of a Core Expr.
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+\subsection{Case alternative filtering
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
 
 
-e.g.   \ x y -> f x y  ===>  f
+prepareAlts does two things:
 
 
-It is used
-       a) Before constructing an Unfolding, to 
-          try to make the unfolding smaller;
-       b) In tidyCoreExpr, which is done just before converting to STG.
+1.  Eliminate alternatives that cannot match, including the
+    DEFAULT alternative.
 
 
-But we only do this if it gets rid of a whole lambda, not part.
-The idea is that lambdas are often quite helpful: they indicate
-head normal forms, so we don't want to chuck them away lightly.
-But if they expose a simple variable then we definitely win.  Even
-if they expose a type application we win.  So we check for this special
-case.
+2.  If the DEFAULT alternative can match only one possible constructor,
+    then make that constructor explicit.
+    e.g.
+       case e of x { DEFAULT -> rhs }
+     ===>
+       case e of x { (a,b) -> rhs }
+    where the type is a single constructor type.  This gives better code
+    when rhs also scrutinises x or e.
 
 
-It does arise:
+It's a good idea do do this stuff before simplifying the alternatives, to
+avoid simplifying alternatives we know can't happen, and to come up with
+the list of constructors that are handled, to put into the IdInfo of the
+case binder, for use when simplifying the alternatives.
 
 
-       f xs = [y | (y,_) <- xs]
+Eliminating the default alternative in (1) isn't so obvious, but it can
+happen:
 
 
-gives rise to a recursive function for the list comprehension, and
-f turns out to be just a single call to this recursive function.
+data Colour = Red | Green | Blue
 
 
-Doing eta on type lambdas is useful too:
+f x = case x of
+       Red -> ..
+       Green -> ..
+       DEFAULT -> h x
 
 
-       /\a -> <expr> a    ===>     <expr>
+h y = case y of
+       Blue -> ..
+       DEFAULT -> [ case y of ... ]
 
 
-where <expr> doesn't mention a.
-This is sometimes quite useful, because we can get the sequence:
+If we inline h into f, the default case of the inlined h can't happen.
+If we don't notice this, we may end up filtering out *all* the cases
+of the inner case y, which give us nowhere to go!
 
 
-       f ab d = let d1 = ...d... in
-                letrec f' b x = ...d...(f' b)... in
-                f' b
-specialise ==>
 
 
-       f.Int b = letrec f' b x = ...dInt...(f' b)... in
-                 f' b
+\begin{code}
+prepareAlts :: OutExpr                 -- Scrutinee
+           -> InId             -- Case binder
+           -> [InAlt]
+           -> SimplM ([InAlt],         -- Better alternatives
+                       [AltCon])       -- These cases are handled
+
+prepareAlts scrut case_bndr alts
+  = let
+       (alts_wo_default, maybe_deflt) = findDefault alts
+
+        impossible_cons = case scrut of
+                           Var v -> otherCons (idUnfolding v)
+                           other -> []
+
+       -- Filter out alternatives that can't possibly match
+       better_alts | null impossible_cons = alts_wo_default
+                   | otherwise            = [alt | alt@(con,_,_) <- alts_wo_default, 
+                                                   not (con `elem` impossible_cons)]
+
+       -- "handled_cons" are handled either by the context, 
+       -- or by a branch in this case expression
+       -- (Don't add DEFAULT to the handled_cons!!)
+       handled_cons = impossible_cons ++ [con | (con,_,_) <- better_alts]
+    in
+       -- Filter out the default, if it can't happen,
+       -- or replace it with "proper" alternative if there
+       -- is only one constructor left
+    prepareDefault case_bndr handled_cons maybe_deflt  `thenSmpl` \ deflt_alt ->
+
+    returnSmpl (deflt_alt ++ better_alts, handled_cons)
+
+prepareDefault case_bndr handled_cons (Just rhs)
+  | Just (tycon, inst_tys) <- splitTyConApp_maybe (idType case_bndr),
+    isAlgTyCon tycon,          -- It's a data type, tuple, or unboxed tuples.  
+    not (isNewTyCon tycon),    -- We can have a newtype, if we are just doing an eval:
+                               --      case x of { DEFAULT -> e }
+                               -- and we don't want to fill in a default for them!
+    Just all_cons <- tyConDataCons_maybe tycon,
+    not (null all_cons),       -- This is a tricky corner case.  If the data type has no constructors,
+                               -- which GHC allows, then the case expression will have at most a default
+                               -- alternative.  We don't want to eliminate that alternative, because the
+                               -- invariant is that there's always one alternative.  It's more convenient
+                               -- to leave     
+                               --      case x of { DEFAULT -> e }     
+                               -- as it is, rather than transform it to
+                               --      error "case cant match"
+                               -- which would be quite legitmate.  But it's a really obscure corner, and
+                               -- not worth wasting code on.
+    let handled_data_cons = [data_con | DataAlt data_con <- handled_cons],
+    let missing_cons      = [con | con <- all_cons, 
+                                  not (con `elem` handled_data_cons)]
+  = case missing_cons of
+       []          -> returnSmpl []    -- Eliminate the default alternative
+                                       -- if it can't match
+
+       [con]       ->  -- It matches exactly one constructor, so fill it in
+                      tick (FillInCaseDefault case_bndr)       `thenSmpl_`
+                      mk_args con inst_tys                     `thenSmpl` \ args ->
+                      returnSmpl [(DataAlt con, args, rhs)]
+
+       two_or_more -> returnSmpl [(DEFAULT, [], rhs)]
+
+  | otherwise
+  = returnSmpl [(DEFAULT, [], rhs)]
+
+prepareDefault case_bndr handled_cons Nothing
+  = returnSmpl []
+
+mk_args missing_con inst_tys
+  = getUniquesSmpl             `thenSmpl` \ tv_uniqs ->
+    getUniquesSmpl             `thenSmpl` \ id_uniqs ->
+    let
+       ex_tyvars   = dataConExistentialTyVars missing_con
+       ex_tyvars'  = zipWith mk tv_uniqs ex_tyvars
+       mk uniq tv  = mkSysTyVar uniq (tyVarKind tv)
+       arg_tys     = dataConArgTys missing_con (inst_tys ++ mkTyVarTys ex_tyvars')
+       arg_ids     = zipWith (mkSysLocal FSLIT("a")) id_uniqs arg_tys
+    in 
+    returnSmpl (ex_tyvars' ++ arg_ids)
+\end{code}
 
 
-float ==>
 
 
-       f' b x = ...dInt...(f' b)...
-       f.Int b = f' b
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+\subsection{Case absorption and identity-case elimination}
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
+
+mkCase puts a case expression back together, trying various transformations first.
+
+\begin{code}
+mkCase :: OutExpr -> OutId -> [OutAlt] -> SimplM OutExpr
 
 
-Now we really want to simplify to
+mkCase scrut case_bndr alts
+  = mkAlts scrut case_bndr alts        `thenSmpl` \ better_alts ->
+    mkCase1 scrut case_bndr better_alts
+\end{code}
 
 
-       f.Int = f'
 
 
-and then replace all the f's with f.Ints.
+mkAlts tries these things:
+
+1.  If several alternatives are identical, merge them into
+    a single DEFAULT alternative.  I've occasionally seen this 
+    making a big difference:
+
+       case e of               =====>     case e of
+         C _ -> f x                         D v -> ....v....
+         D v -> ....v....                   DEFAULT -> f x
+         DEFAULT -> f x
+
+   The point is that we merge common RHSs, at least for the DEFAULT case.
+   [One could do something more elaborate but I've never seen it needed.]
+   To avoid an expensive test, we just merge branches equal to the *first*
+   alternative; this picks up the common cases
+       a) all branches equal
+       b) some branches equal to the DEFAULT (which occurs first)
+
+2.  Case merging:
+       case e of b {             ==>   case e of b {
+        p1 -> rhs1                      p1 -> rhs1
+        ...                             ...
+        pm -> rhsm                      pm -> rhsm
+        _  -> case b of b' {            pn -> let b'=b in rhsn
+                    pn -> rhsn          ...
+                    ...                 po -> let b'=b in rhso
+                    po -> rhso          _  -> let b'=b in rhsd
+                    _  -> rhsd
+       }  
+    
+    which merges two cases in one case when -- the default alternative of
+    the outer case scrutises the same variable as the outer case This
+    transformation is called Case Merging.  It avoids that the same
+    variable is scrutinised multiple times.
+
+
+The case where transformation (1) showed up was like this (lib/std/PrelCError.lhs):
+
+       x | p `is` 1 -> e1
+         | p `is` 2 -> e2
+       ...etc...
+
+where @is@ was something like
+       
+       p `is` n = p /= (-1) && p == n
 
 
-N.B. We are careful not to partially eta-reduce a sequence of type
-applications since this breaks the specialiser:
+This gave rise to a horrible sequence of cases
 
 
-       /\ a -> f Char# a       =NO=> f Char#
+       case p of
+         (-1) -> $j p
+         1    -> e1
+         DEFAULT -> $j p
 
 
-\begin{code}
-etaCoreExpr :: CoreExpr -> CoreExpr
+and similarly in cascade for all the join points!
 
 
 
 
-etaCoreExpr expr@(Lam bndr body)
-  | opt_DoEtaReduction
-  = case etaCoreExpr body of
-       App fun arg | eta_match bndr arg &&
-                     residual_ok fun
-                   -> fun                      -- Eta
-       other       -> expr                     -- Can't eliminate it, so do nothing at all
+
+\begin{code}
+--------------------------------------------------
+--     1. Merge identical branches
+--------------------------------------------------
+mkAlts scrut case_bndr alts@((con1,bndrs1,rhs1) : con_alts)
+  | all isDeadBinder bndrs1,                   -- Remember the default 
+    length filtered_alts < length con_alts     -- alternative comes first
+  = tick (AltMerge case_bndr)                  `thenSmpl_`
+    returnSmpl better_alts
   where
   where
-    eta_match (ValBinder v) (VarArg v') = v == v'
-    eta_match (TyBinder tv) (TyArg  ty) = case getTyVar_maybe ty of
-                                               Nothing  -> False
-                                               Just tv' -> tv == tv'
-    eta_match bndr         arg         = False
-
-    residual_ok :: CoreExpr -> Bool    -- Checks for type application
-                                       -- and function not one of the
-                                       -- bound vars
-
-    (VarArg v) `mentions` (ValBinder v') = v == v'
-    (TyArg ty) `mentions` (TyBinder tv)  = tv `elementOfTyVarSet` tyVarsOfType ty
-    bndr       `mentions` arg           = False
-
-    residual_ok (Var v)
-       = not (VarArg v `mentions` bndr)
-    residual_ok (App fun arg)
-       | arg `mentions` bndr = False
-       | otherwise           = residual_ok fun
-    residual_ok (Note (Coerce to_ty from_ty) body)
-       |  TyArg to_ty   `mentions` bndr 
-       || TyArg from_ty `mentions` bndr = False
-       | otherwise                      = residual_ok body
-
-    residual_ok other       = False            -- Safe answer
-       -- This last clause may seem conservative, but consider:
-       --      primops, constructors, and literals, are impossible here
-       --      let and case are unlikely (the argument would have been floated inside)
-       --      SCCs we probably want to be conservative about (not sure, but it's safe to be)
-       
-etaCoreExpr expr = expr                -- The common case
-\end{code}
-       
+    filtered_alts       = filter keep con_alts
+    keep (con,bndrs,rhs) = not (all isDeadBinder bndrs && rhs `cheapEqExpr` rhs1)
+    better_alts                 = (DEFAULT, [], rhs1) : filtered_alts
+
+
+--------------------------------------------------
+--     2.  Merge nested cases
+--------------------------------------------------
+
+mkAlts scrut outer_bndr outer_alts
+  | opt_SimplCaseMerge,
+    (outer_alts_without_deflt, maybe_outer_deflt)   <- findDefault outer_alts,
+    Just (Case (Var scrut_var) inner_bndr inner_alts) <- maybe_outer_deflt,
+    scruting_same_var scrut_var
+
+  = let            --  Eliminate any inner alts which are shadowed by the outer ones
+       outer_cons = [con | (con,_,_) <- outer_alts_without_deflt]
+    
+       munged_inner_alts = [ (con, args, munge_rhs rhs) 
+                           | (con, args, rhs) <- inner_alts, 
+                              not (con `elem` outer_cons)      -- Eliminate shadowed inner alts
+                           ]
+       munge_rhs rhs = bindCaseBndr inner_bndr (Var outer_bndr) rhs
+    
+       (inner_con_alts, maybe_inner_default) = findDefault munged_inner_alts
+
+       new_alts = add_default maybe_inner_default
+                              (outer_alts_without_deflt ++ inner_con_alts)
+    in
+    tick (CaseMerge outer_bndr)                                `thenSmpl_`
+    returnSmpl new_alts
+       -- Warning: don't call mkAlts recursively!
+       -- Firstly, there's no point, because inner alts have already had
+       -- mkCase applied to them, so they won't have a case in their default
+       -- Secondly, if you do, you get an infinite loop, because the bindCaseBndr
+       -- in munge_rhs may put a case into the DEFAULT branch!
+  where
+       -- We are scrutinising the same variable if it's
+       -- the outer case-binder, or if the outer case scrutinises a variable
+       -- (and it's the same).  Testing both allows us not to replace the
+       -- outer scrut-var with the outer case-binder (Simplify.simplCaseBinder).
+    scruting_same_var = case scrut of
+                         Var outer_scrut -> \ v -> v == outer_bndr || v == outer_scrut
+                         other           -> \ v -> v == outer_bndr
+
+    add_default (Just rhs) alts = (DEFAULT,[],rhs) : alts
+    add_default Nothing    alts = alts
 
 
-Eta expansion
-~~~~~~~~~~~~~
-@etaExpandCount@ takes an expression, E, and returns an integer n,
-such that
 
 
-       E  ===>   (\x1::t1 x1::t2 ... xn::tn -> E x1 x2 ... xn)
+--------------------------------------------------
+--     Catch-all
+--------------------------------------------------
 
 
-is a safe transformation.  In particular, the transformation should
-not cause work to be duplicated, unless it is ``cheap'' (see
-@manifestlyCheap@ below).
+mkAlts scrut case_bndr other_alts = returnSmpl other_alts
+\end{code}
 
 
-@etaExpandCount@ errs on the conservative side.  It is always safe to
-return 0.
 
 
-An application of @error@ is special, because it can absorb as many
-arguments as you care to give it.  For this special case we return
-100, to represent "infinity", which is a bit of a hack.
 
 
-\begin{code}
-etaExpandCount :: GenCoreExpr bdr Id flexi
-              -> Int   -- Number of extra args you can safely abstract
+=================================================================================
 
 
-etaExpandCount (Lam (ValBinder _) body)
-  = 1 + etaExpandCount body
+mkCase1 tries these things
 
 
-etaExpandCount (Let bind body)
-  | all manifestlyCheap (rhssOfBind bind)
-  = etaExpandCount body
+1.  Eliminate the case altogether if possible
 
 
-etaExpandCount (Case scrut alts)
-  | manifestlyCheap scrut
-  = minimum [etaExpandCount rhs | rhs <- rhssOfAlts alts]
+2.  Case-identity:
 
 
-etaExpandCount fun@(Var _)     = eta_fun fun
-etaExpandCount (App fun arg)
-  | notValArg arg = eta_fun fun
-  | otherwise     = case etaExpandCount fun of
-                     0 -> 0
-                     n -> n-1  -- Knock off one
+       case e of               ===> e
+               True  -> True;
+               False -> False
 
 
-etaExpandCount other = 0    -- Give up
-       -- Lit, Con, Prim,
-       -- non-val Lam,
-       -- Scc (pessimistic; ToDo),
-       -- Let with non-whnf rhs(s),
-       -- Case with non-whnf scrutinee
+    and similar friends.
 
 
------------------------------
-eta_fun :: GenCoreExpr bdr Id flexi -- The function
-       -> Int                      -- How many args it can safely be applied to
 
 
-eta_fun (App fun arg) | notValArg arg = eta_fun fun
+Start with a simple situation:
 
 
-eta_fun expr@(Var v)
-  | isBottomingId v            -- Bottoming ids have "infinite arity"
-  = 10000                      -- Blargh.  Infinite enough!
+       case x# of      ===>   e[x#/y#]
+         y# -> e
 
 
-eta_fun expr@(Var v) = idMinArity v
+(when x#, y# are of primitive type, of course).  We can't (in general)
+do this for algebraic cases, because we might turn bottom into
+non-bottom!
 
 
-eta_fun other = 0              -- Give up
+Actually, we generalise this idea to look for a case where we're
+scrutinising a variable, and we know that only the default case can
+match.  For example:
+\begin{verbatim}
+       case x of
+         0#    -> ...
+         other -> ...(case x of
+                        0#    -> ...
+                        other -> ...) ...
 \end{code}
 \end{code}
+Here the inner case can be eliminated.  This really only shows up in
+eliminating error-checking code.
 
 
-@manifestlyCheap@ looks at a Core expression and returns \tr{True} if
-it is obviously in weak head normal form, or is cheap to get to WHNF.
-By ``cheap'' we mean a computation we're willing to duplicate in order
-to bring a couple of lambdas together.  The main examples of things
-which aren't WHNF but are ``cheap'' are:
+We also make sure that we deal with this very common case:
 
 
-  *    case e of
-         pi -> ei
+       case e of 
+         x -> ...x...
 
 
-       where e, and all the ei are cheap; and
+Here we are using the case as a strict let; if x is used only once
+then we want to inline it.  We have to be careful that this doesn't 
+make the program terminate when it would have diverged before, so we
+check that 
+       - x is used strictly, or
+       - e is already evaluated (it may so if e is a variable)
 
 
-  *    let x = e
-       in b
+Lastly, we generalise the transformation to handle this:
 
 
-       where e and b are cheap; and
+       case e of       ===> r
+          True  -> r
+          False -> r
 
 
-  *    op x1 ... xn
+We only do this for very cheaply compared r's (constructors, literals
+and variables).  If pedantic bottoms is on, we only do it when the
+scrutinee is a PrimOp which can't fail.
 
 
-       where op is a cheap primitive operator
+We do it *here*, looking at un-simplified alternatives, because we
+have to check that r doesn't mention the variables bound by the
+pattern in each alternative, so the binder-info is rather useful.
 
 
-\begin{code}
-manifestlyCheap :: GenCoreExpr bndr Id flexi -> Bool
+So the case-elimination algorithm is:
 
 
-manifestlyCheap (Var _)      = True
-manifestlyCheap (Lit _)      = True
-manifestlyCheap (Con _ _)    = True
-manifestlyCheap (Note _ e)   = manifestlyCheap e
-manifestlyCheap (Lam x e)    = if isValBinder x then True else manifestlyCheap e
-manifestlyCheap (Prim op _)  = primOpIsCheap op
+       1. Eliminate alternatives which can't match
 
 
-manifestlyCheap (Let bind body)
-  = manifestlyCheap body && all manifestlyCheap (rhssOfBind bind)
+       2. Check whether all the remaining alternatives
+               (a) do not mention in their rhs any of the variables bound in their pattern
+          and  (b) have equal rhss
 
 
-manifestlyCheap (Case scrut alts)
-  = manifestlyCheap scrut && all manifestlyCheap (rhssOfAlts alts)
+       3. Check we can safely ditch the case:
+                  * PedanticBottoms is off,
+               or * the scrutinee is an already-evaluated variable
+               or * the scrutinee is a primop which is ok for speculation
+                       -- ie we want to preserve divide-by-zero errors, and
+                       -- calls to error itself!
 
 
-manifestlyCheap other_expr   -- look for manifest partial application
-  = case (collectArgs other_expr) of { (fun, _, vargs) ->
-    case fun of
+               or * [Prim cases] the scrutinee is a primitive variable
 
 
-      Var f | isBottomingId f -> True  -- Application of a function which
-                                       -- always gives bottom; we treat this as
-                                       -- a WHNF, because it certainly doesn't
-                                       -- need to be shared!
+               or * [Alg cases] the scrutinee is a variable and
+                    either * the rhs is the same variable
+                       (eg case x of C a b -> x  ===>   x)
+                    or     * there is only one alternative, the default alternative,
+                               and the binder is used strictly in its scope.
+                               [NB this is helped by the "use default binder where
+                                possible" transformation; see below.]
 
 
-      Var f -> let
-                   num_val_args = length vargs
-              in
-              num_val_args == 0 ||     -- Just a type application of
-                                       -- a variable (f t1 t2 t3)
-                                       -- counts as WHNF
-              num_val_args < idMinArity f
 
 
-      _ -> False
-    }
+If so, then we can replace the case with one of the rhss.
 
 
-\end{code}
+Further notes about case elimination
+~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+Consider:      test :: Integer -> IO ()
+               test = print
 
 
+Turns out that this compiles to:
+    Print.test
+      = \ eta :: Integer
+         eta1 :: State# RealWorld ->
+         case PrelNum.< eta PrelNum.zeroInteger of wild { __DEFAULT ->
+         case hPutStr stdout
+                (PrelNum.jtos eta ($w[] @ Char))
+                eta1
+         of wild1 { (# new_s, a4 #) -> PrelIO.lvl23 new_s  }}
 
 
-\begin{code}
-simplIdWantsToBeINLINEd :: Id -> SimplEnv -> Bool
+Notice the strange '<' which has no effect at all. This is a funny one.  
+It started like this:
 
 
-simplIdWantsToBeINLINEd id env
-  = {- We used to arrange that in the final simplification pass we'd switch
-       off all INLINE pragmas, so that we'd inline workers back into the
-       body of their wrapper if the wrapper hadn't itself been inlined by then.
-       This occurred especially for methods in dictionaries.
+f x y = if x < 0 then jtos x
+          else if y==0 then "" else jtos x
 
 
-       We no longer do this:
-               a) there's a good chance that the exported wrapper will get
-               inlined in some importing scope, in which case we don't 
-               want to lose the w/w idea.
+At a particular call site we have (f v 1).  So we inline to get
 
 
-               b) The occurrence analyser must agree about what has an
-               INLINE pragma.  Not hard, but delicate.
-       
-               c) if the worker gets inlined we have to tell the wrapepr
-               that it's no longer a wrapper, else the interface file stuff
-               asks for a worker that no longer exists.
-                 
-    if switchIsSet env IgnoreINLINEPragma
-    then False
-    else 
-    -}
-
-    idWantsToBeINLINEd id
-
-idMinArity id = case getIdArity id of
-                       UnknownArity   -> 0
-                       ArityAtLeast n -> n
-                       ArityExactly n -> n
-
-singleConstructorType :: Type -> Bool
-singleConstructorType ty
-  = case (splitAlgTyConApp_maybe ty) of
-      Just (tycon, ty_args, [con]) | isDataTyCon tycon -> True
-      other                                           -> False
-
-typeOkForCase :: Type -> Bool
-typeOkForCase ty
-  = case (splitAlgTyConApp_maybe ty) of
-      Just (tycon, ty_args, [])                                    -> False
-      Just (tycon, ty_args, non_null_data_cons) | isDataTyCon tycon -> True
-      other                                                        -> False
-      -- Null data cons => type is abstract, which code gen can't 
-      -- currently handle.  (ToDo: when return-in-heap is universal we
-      -- don't need to worry about this.)
-\end{code}
+       if v < 0 then jtos x 
+       else if 1==0 then "" else jtos x
+
+Now simplify the 1==0 conditional:
+
+       if v<0 then jtos v else jtos v
+
+Now common-up the two branches of the case:
 
 
+       case (v<0) of DEFAULT -> jtos v
 
 
+Why don't we drop the case?  Because it's strict in v.  It's technically
+wrong to drop even unnecessary evaluations, and in practice they
+may be a result of 'seq' so we *definitely* don't want to drop those.
+I don't really know how to improve this situation.
 
 
-substSpecEnvRhs applies a substitution to the RHS's of a SpecEnv
-It exploits the known structure of a SpecEnv's RHS to have fewer
-equations.
 
 \begin{code}
 
 \begin{code}
-substSpecEnvRhs te ve rhs
-  = go te ve rhs
+--------------------------------------------------
+--     0. Check for empty alternatives
+--------------------------------------------------
+
+#ifdef DEBUG
+mkCase1 scrut case_bndr []
+  = pprTrace "mkCase1: null alts" (ppr case_bndr <+> ppr scrut) $
+    returnSmpl scrut
+#endif
+
+--------------------------------------------------
+--     1. Eliminate the case altogether if poss
+--------------------------------------------------
+
+mkCase1 scrut case_bndr [(con,bndrs,rhs)]
+  -- See if we can get rid of the case altogether
+  -- See the extensive notes on case-elimination above
+  -- mkCase made sure that if all the alternatives are equal, 
+  -- then there is now only one (DEFAULT) rhs
+ |  all isDeadBinder bndrs,
+
+       -- Check that the scrutinee can be let-bound instead of case-bound
+    exprOkForSpeculation scrut
+               -- OK not to evaluate it
+               -- This includes things like (==# a# b#)::Bool
+               -- so that we simplify 
+               --      case ==# a# b# of { True -> x; False -> x }
+               -- to just
+               --      x
+               -- This particular example shows up in default methods for
+               -- comparision operations (e.g. in (>=) for Int.Int32)
+       || exprIsValue scrut                    -- It's already evaluated
+       || var_demanded_later scrut             -- It'll be demanded later
+
+--      || not opt_SimplPedanticBottoms)       -- Or we don't care!
+--     We used to allow improving termination by discarding cases, unless -fpedantic-bottoms was on,
+--     but that breaks badly for the dataToTag# primop, which relies on a case to evaluate
+--     its argument:  case x of { y -> dataToTag# y }
+--     Here we must *not* discard the case, because dataToTag# just fetches the tag from
+--     the info pointer.  So we'll be pedantic all the time, and see if that gives any
+--     other problems
+--     Also we don't want to discard 'seq's
+  = tick (CaseElim case_bndr)                  `thenSmpl_` 
+    returnSmpl (bindCaseBndr case_bndr scrut rhs)
+
+  where
+       -- The case binder is going to be evaluated later, 
+       -- and the scrutinee is a simple variable
+    var_demanded_later (Var v) = isStrictDmd (idNewDemandInfo case_bndr)
+    var_demanded_later other   = False
+
+
+--------------------------------------------------
+--     2. Identity case
+--------------------------------------------------
+
+mkCase1 scrut case_bndr alts   -- Identity case
+  | all identity_alt alts
+  = tick (CaseIdentity case_bndr)              `thenSmpl_`
+    returnSmpl (re_note scrut)
   where
   where
-    go te ve (App f (TyArg ty)) = App (go te ve f) (TyArg (instantiateTy te ty))
-    go te ve (App f (VarArg v)) = App (go te ve f) (case lookupIdEnv ve v of
-                                                       Just (SubstVar v') -> VarArg v'
-                                                       Just (SubstLit l)  -> LitArg l
-                                                       Nothing            -> VarArg v)
-    go te ve (Var v)             = case lookupIdEnv ve v of
-                                               Just (SubstVar v') -> Var v'
-                                               Just (SubstLit l)  -> Lit l
-                                               Nothing            -> Var v
-
-       -- These equations are a bit half baked, because
-       -- they don't deal properly wih capture.
-       -- But I'm sure it'll never matter... sigh.
-    go te ve (Lam b@(TyBinder tyvar) e) = Lam b (go te' ve e)
-                                       where
-                                         te' = delFromTyVarEnv te tyvar
-
-    go te ve (Lam b@(ValBinder v) e) = Lam b (go te ve' e)
-                                    where
-                                      ve' = delOneFromIdEnv ve v
+    identity_alt (con, args, rhs) = de_note rhs `cheapEqExpr` identity_rhs con args
+
+    identity_rhs (DataAlt con) args = mkConApp con (arg_tys ++ map varToCoreExpr args)
+    identity_rhs (LitAlt lit)  _    = Lit lit
+    identity_rhs DEFAULT       _    = Var case_bndr
+
+    arg_tys = map Type (tyConAppArgs (idType case_bndr))
+
+       -- We've seen this:
+       --      case coerce T e of x { _ -> coerce T' x }
+       -- And we definitely want to eliminate this case!
+       -- So we throw away notes from the RHS, and reconstruct
+       -- (at least an approximation) at the other end
+    de_note (Note _ e) = de_note e
+    de_note e         = e
+
+       -- re_note wraps a coerce if it might be necessary
+    re_note scrut = case head alts of
+                       (_,_,rhs1@(Note _ _)) -> mkCoerce2 (exprType rhs1) (idType case_bndr) scrut
+                       other                 -> scrut
+
+
+--------------------------------------------------
+--     Catch-all
+--------------------------------------------------
+mkCase1 scrut bndr alts = returnSmpl (Case scrut bndr alts)
+\end{code}
+
+
+When adding auxiliary bindings for the case binder, it's worth checking if
+its dead, because it often is, and occasionally these mkCase transformations
+cascade rather nicely.
+
+\begin{code}
+bindCaseBndr bndr rhs body
+  | isDeadBinder bndr = body
+  | otherwise        = bindNonRec bndr rhs body
 \end{code}
 \end{code}