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[ghc-hetmet.git] / compiler / simplCore / OccurAnal.lhs
index 26d5112..ae5c291 100644 (file)
@@ -22,6 +22,8 @@ import CoreFVs
 import CoreUtils        ( exprIsTrivial, isDefaultAlt )
 import Coercion                ( mkSymCoercion )
 import Id
+import Name            ( localiseName )
+import IdInfo
 import BasicTypes
 
 import VarSet
@@ -365,8 +367,9 @@ occAnalRec (CyclicSCC nodes) (body_usage, binds)
 
        ----------------------------
        -- Now reconstruct the cycle
-    pairs | no_rules  = reOrderCycle tagged_nodes
-         | otherwise = concatMap reOrderRec (stronglyConnCompFromEdgedVerticesR loop_breaker_edges)
+    pairs | no_rules  = reOrderCycle 0 tagged_nodes []
+         | otherwise = foldr (reOrderRec 0) [] $
+                       stronglyConnCompFromEdgedVerticesR loop_breaker_edges
 
        -- See Note [Choosing loop breakers] for looop_breaker_edges
     loop_breaker_edges = map mk_node tagged_nodes
@@ -398,6 +401,11 @@ occAnalRec (CyclicSCC nodes) (body_usage, binds)
                 where
                   new_fvs = extendFvs env emptyVarSet fvs
 
+idRuleRhsVars :: Id -> VarSet
+-- Just the variables free on the *rhs* of a rule
+-- See Note [Choosing loop breakers]
+idRuleRhsVars id = foldr (unionVarSet . ruleRhsFreeVars) emptyVarSet (idCoreRules id)
+
 extendFvs :: IdEnv IdSet -> IdSet -> IdSet -> IdSet
 -- (extendFVs env fvs s) returns (fvs `union` env(s))
 extendFvs env fvs id_set
@@ -452,49 +460,62 @@ data Details = ND Id              -- Binder
                  IdSet         -- Other binders from this Rec group mentioned on RHS
                                -- (derivable from UsageDetails but cached here)
 
-reOrderRec :: SCC (Node Details)
-           -> [(Id,CoreExpr)]
+reOrderRec :: Int -> SCC (Node Details)
+           -> [(Id,CoreExpr)] -> [(Id,CoreExpr)]
 -- Sorted into a plausible order.  Enough of the Ids have
 --      IAmALoopBreaker pragmas that there are no loops left.
-reOrderRec (AcyclicSCC (ND bndr rhs _ _, _, _)) = [(bndr, rhs)]
-reOrderRec (CyclicSCC cycle)                   = reOrderCycle cycle
+reOrderRec _ (AcyclicSCC (ND bndr rhs _ _, _, _)) pairs = (bndr, rhs) : pairs
+reOrderRec depth (CyclicSCC cycle)               pairs = reOrderCycle depth cycle pairs
 
-reOrderCycle :: [Node Details] -> [(Id,CoreExpr)]
-reOrderCycle []
+reOrderCycle :: Int -> [Node Details] -> [(Id,CoreExpr)] -> [(Id,CoreExpr)]
+reOrderCycle _ [] _
   = panic "reOrderCycle"
-reOrderCycle [bind]     -- Common case of simple self-recursion
-  = [(makeLoopBreaker False bndr, rhs)]
+reOrderCycle _ [bind] pairs    -- Common case of simple self-recursion
+  = (makeLoopBreaker False bndr, rhs) : pairs
   where
     (ND bndr rhs _ _, _, _) = bind
 
-reOrderCycle (bind : binds)
+reOrderCycle depth (bind : binds) pairs
   =     -- Choose a loop breaker, mark it no-inline,
         -- do SCC analysis on the rest, and recursively sort them out
-    concatMap reOrderRec (stronglyConnCompFromEdgedVerticesR unchosen) ++
-    [(makeLoopBreaker False bndr, rhs)]
-
+--    pprTrace "reOrderCycle" (ppr [b | (ND b _ _ _, _, _) <- bind:binds]) $
+    foldr (reOrderRec new_depth)
+          ([ (makeLoopBreaker False bndr, rhs) 
+           | (ND bndr rhs _ _, _, _) <- chosen_binds] ++ pairs)
+         (stronglyConnCompFromEdgedVerticesR unchosen) 
   where
-    (chosen_bind, unchosen) = choose_loop_breaker bind (score bind) [] binds
-    ND bndr rhs _ _ = chosen_bind
+    (chosen_binds, unchosen) = choose_loop_breaker [bind] (score bind) [] binds
+
+    approximate_loop_breaker = depth >= 2
+    new_depth | approximate_loop_breaker = 0
+             | otherwise                = depth+1
+       -- After two iterations (d=0, d=1) give up
+       -- and approximate, returning to d=0
 
         -- This loop looks for the bind with the lowest score
         -- to pick as the loop  breaker.  The rest accumulate in
-    choose_loop_breaker (details,_,_) _loop_sc acc []
-        = (details, acc)        -- Done
+    choose_loop_breaker loop_binds _loop_sc acc []
+        = (loop_binds, acc)        -- Done
 
-    choose_loop_breaker loop_bind loop_sc acc (bind : binds)
+       -- If approximate_loop_breaker is True, we pick *all*
+       -- nodes with lowest score, else just one
+       -- See Note [Complexity of loop breaking]
+    choose_loop_breaker loop_binds loop_sc acc (bind : binds)
         | sc < loop_sc  -- Lower score so pick this new one
-        = choose_loop_breaker bind sc (loop_bind : acc) binds
+        = choose_loop_breaker [bind] sc (loop_binds ++ acc) binds
 
-        | otherwise     -- No lower so don't pick it
-        = choose_loop_breaker loop_bind loop_sc (bind : acc) binds
+       | approximate_loop_breaker && sc == loop_sc
+       = choose_loop_breaker (bind : loop_binds) loop_sc acc binds
+       
+        | otherwise     -- Higher score so don't pick it
+        = choose_loop_breaker loop_binds loop_sc (bind : acc) binds
         where
           sc = score bind
 
     score :: Node Details -> Int        -- Higher score => less likely to be picked as loop breaker
     score (ND bndr rhs _ _, _, _)
-        | isInlineRule (idUnfolding bndr) = 10
-                -- Note [INLINE pragmas]
+        | workerExists (idWorkerInfo bndr)      = 10
+                -- Note [Worker inline loop]
 
         | exprIsTrivial rhs        = 5  -- Practically certain to be inlined
                 -- Used to have also: && not (isExportedId bndr)
@@ -512,14 +533,34 @@ reOrderCycle (bind : binds)
 -- so it probably isn't worth the time to test on every binder
 --     | isNeverActive (idInlinePragma bndr) = -10
 
-        | isOneOcc (idOccInfo bndr) = 1  -- Likely to be inlined
+        | inlineCandidate bndr rhs = 2  -- Likely to be inlined
+                -- Note [Inline candidates]
 
-        | canUnfold (idUnfolding bndr) = 1
+        | not (neverUnfold (idUnfolding bndr)) = 1
                 -- the Id has some kind of unfolding
 
         | otherwise = 0
 
-       -- Checking for a constructor application
+    inlineCandidate :: Id -> CoreExpr -> Bool
+    inlineCandidate _  (Note InlineMe _) = True
+    inlineCandidate id _                 = isOneOcc (idOccInfo id)
+
+        -- Note [conapp]
+        --
+        -- It's really really important to inline dictionaries.  Real
+        -- example (the Enum Ordering instance from GHC.Base):
+        --
+        --      rec     f = \ x -> case d of (p,q,r) -> p x
+        --              g = \ x -> case d of (p,q,r) -> q x
+        --              d = (v, f, g)
+        --
+        -- Here, f and g occur just once; but we can't inline them into d.
+        -- On the other hand we *could* simplify those case expressions if
+        -- we didn't stupidly choose d as the loop breaker.
+        -- But we won't because constructor args are marked "Many".
+        -- Inlining dictionaries is really essential to unravelling
+        -- the loops in static numeric dictionaries, see GHC.Float.
+
         -- Cheap and cheerful; the simplifer moves casts out of the way
         -- The lambda case is important to spot x = /\a. C (f a)
         -- which comes up when C is a dictionary constructor and
@@ -539,6 +580,41 @@ makeLoopBreaker :: Bool -> Id -> Id
 makeLoopBreaker weak bndr = setIdOccInfo bndr (IAmALoopBreaker weak)
 \end{code}
 
+Note [Complexity of loop breaking]
+~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+The loop-breaking algorithm knocks out one binder at a time, and 
+performs a new SCC analysis on the remaining binders.  That can
+behave very badly in tightly-coupled groups of bindings; in the
+worst case it can be (N**2)*log N, because it does a full SCC
+on N, then N-1, then N-2 and so on.
+
+To avoid this, we switch plans after 2 (or whatever) attempts:
+  Plan A: pick one binder with the lowest score, make it
+         a loop breaker, and try again
+  Plan B: pick *all* binders with the lowest score, make them
+         all loop breakers, and try again 
+Since there are only a small finite number of scores, this will
+terminate in a constant number of iterations, rather than O(N)
+iterations.
+
+You might thing that it's very unlikely, but RULES make it much
+more likely.  Here's a real example from Trac #1969:
+  Rec { $dm = \d.\x. op d
+       {-# RULES forall d. $dm Int d  = $s$dm1
+                 forall d. $dm Bool d = $s$dm2 #-}
+       
+       dInt = MkD .... opInt ...
+       dInt = MkD .... opBool ...
+       opInt  = $dm dInt
+       opBool = $dm dBool
+
+       $s$dm1 = \x. op dInt
+       $s$dm2 = \x. op dBool }
+The RULES stuff means that we can't choose $dm as a loop breaker
+(Note [Choosing loop breakers]), so we must choose at least (say)
+opInt *and* opBool, and so on.  The number of loop breakders is
+linear in the number of instance declarations.
+
 Note [INLINE pragmas]
 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
 Never choose a function with an INLINE pramga as the loop breaker!  
@@ -698,6 +774,11 @@ occAnal _   expr@(Lit _) = (emptyDetails, expr)
 \end{code}
 
 \begin{code}
+occAnal env (Note InlineMe body)
+  = case occAnal env body of { (usage, body') ->
+    (mapVarEnv markMany usage, Note InlineMe body')
+    }
+
 occAnal env (Note note@(SCC _) body)
   = case occAnal env body of { (usage, body') ->
     (mapVarEnv markInsideSCC usage, Note note body')
@@ -833,7 +914,7 @@ occAnalApp env (Var fun, args)
   where
     fun_uniq = idUnique fun
     fun_uds  = mkOneOcc env fun (valArgCount args > 0)
-    is_pap = isDataConWorkId fun || valArgCount args < idArity fun
+    is_pap = isConLikeId fun || valArgCount args < idArity fun
 
                 -- Hack for build, fold, runST
     args_stuff  | fun_uniq == buildIdKey    = appSpecial env 2 [True,True]  args
@@ -949,6 +1030,16 @@ us to adjust the OccInfo for 'x' and 'b' as we go.
 The Maybe (Id,CoreExpr) passed to occAnalAlt is the extra let-binding
 {x=b}; it's Nothing if the binder-swap doesn't happen.
 
+There is a danger though.  Consider
+      let v = x +# y
+      in case (f v) of w -> ...v...v...
+And suppose that (f v) expands to just v.  Then we'd like to
+use 'w' instead of 'v' in the alternative.  But it may be too
+late; we may have substituted the (cheap) x+#y for v in the 
+same simplifier pass that reduced (f v) to v.
+
+I think this is just too bad.  CSE will recover some of it.
+
 Note [Binder swap on GlobalId scrutinees]
 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
 When the scrutinee is a GlobalId we must take care in two ways
@@ -962,6 +1053,67 @@ When the scrutinee is a GlobalId we must take care in two ways
      has an External Name. See, for example, SimplEnv Note [Global Ids in
      the substitution].
 
+Historical note [no-case-of-case]
+~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+We *used* to suppress the binder-swap in case expressoins when 
+-fno-case-of-case is on.  Old remarks:
+    "This happens in the first simplifier pass,
+    and enhances full laziness.  Here's the bad case:
+            f = \ y -> ...(case x of I# v -> ...(case x of ...) ... )
+    If we eliminate the inner case, we trap it inside the I# v -> arm,
+    which might prevent some full laziness happening.  I've seen this
+    in action in spectral/cichelli/Prog.hs:
+             [(m,n) | m <- [1..max], n <- [1..max]]
+    Hence the check for NoCaseOfCase."
+However, now the full-laziness pass itself reverses the binder-swap, so this
+check is no longer necessary.
+
+Historical note [Suppressing the case binder-swap]
+~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+This old note describes a problem that is also fixed by doing the
+binder-swap in OccAnal:
+
+    There is another situation when it might make sense to suppress the
+    case-expression binde-swap. If we have
+
+        case x of w1 { DEFAULT -> case x of w2 { A -> e1; B -> e2 }
+                       ...other cases .... }
+
+    We'll perform the binder-swap for the outer case, giving
+
+        case x of w1 { DEFAULT -> case w1 of w2 { A -> e1; B -> e2 }
+                       ...other cases .... }
+
+    But there is no point in doing it for the inner case, because w1 can't
+    be inlined anyway.  Furthermore, doing the case-swapping involves
+    zapping w2's occurrence info (see paragraphs that follow), and that
+    forces us to bind w2 when doing case merging.  So we get
+
+        case x of w1 { A -> let w2 = w1 in e1
+                       B -> let w2 = w1 in e2
+                       ...other cases .... }
+
+    This is plain silly in the common case where w2 is dead.
+
+    Even so, I can't see a good way to implement this idea.  I tried
+    not doing the binder-swap if the scrutinee was already evaluated
+    but that failed big-time:
+
+            data T = MkT !Int
+
+            case v of w  { MkT x ->
+            case x of x1 { I# y1 ->
+            case x of x2 { I# y2 -> ...
+
+    Notice that because MkT is strict, x is marked "evaluated".  But to
+    eliminate the last case, we must either make sure that x (as well as
+    x1) has unfolding MkT y1.  THe straightforward thing to do is to do
+    the binder-swap.  So this whole note is a no-op.
+
+It's fixed by doing the binder-swap in OccAnal because we can do the
+binder-swap unconditionally and still get occurrence analysis
+information right.
+
 Note [Case of cast]
 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
 Consider        case (x `cast` co) of b { I# ->
@@ -1002,12 +1154,15 @@ occAnalAlt env case_bndr mb_scrut_var (con, bndrs, rhs)
          , not (any shadowing bndrs)           -- (b) 
          -> (addOneOcc usg_wo_scrut case_bndr NoOccInfo,
                        -- See Note [Case binder usage] for the NoOccInfo
-             (con, bndrs', Let (NonRec scrut_var' scrut_rhs) rhs'))
+             (con, bndrs', Let (NonRec scrut_var2 scrut_rhs) rhs'))
          where
-          (usg_wo_scrut, scrut_var') = tagBinder alt_usg (localiseId scrut_var)
-                       -- Note the localiseId; we're making a new binding
-                       -- for it, and it might have an External Name, or
+          scrut_var1 = mkLocalId (localiseName (idName scrut_var)) (idType scrut_var)
+                       -- Localise the scrut_var before shadowing it; we're making a 
+                       -- new binding for it, and it might have an External Name, or
                        -- even be a GlobalId; Note [Binder swap on GlobalId scrutinees]
+                       -- Also we don't want any INLILNE or NOINLINE pragmas!
+
+          (usg_wo_scrut, scrut_var2) = tagBinder alt_usg scrut_var1
           shadowing bndr = bndr `elemVarSet` rhs_fvs
           rhs_fvs = exprFreeVars scrut_rhs