[project @ 2001-02-20 15:44:26 by simonpj]
[ghc-hetmet.git] / ghc / compiler / coreSyn / CoreUtils.lhs
index 838a61f..f0649d1 100644 (file)
@@ -1,60 +1,74 @@
 %
-% (c) The GRASP/AQUA Project, Glasgow University, 1992-1996
+% (c) The GRASP/AQUA Project, Glasgow University, 1992-1998
 %
 \section[CoreUtils]{Utility functions on @Core@ syntax}
 
 \begin{code}
 module CoreUtils (
-       coreExprType, coreAltsType, coreExprCc,
-
-       mkCoreIfThenElse,
-       argToExpr,
-       unTagBinders, unTagBindersAlts,
-       
-       maybeErrorApp,
-       nonErrorRHSs,
-       squashableDictishCcExpr
+       -- Construction
+       mkNote, mkInlineMe, mkSCC, mkCoerce,
+       bindNonRec, mkIfThenElse, mkAltExpr,
+        mkPiType,
+
+       -- Properties of expressions
+       exprType, coreAltsType, 
+       exprIsBottom, exprIsDupable, exprIsTrivial, exprIsCheap, 
+       exprIsValue,exprOkForSpeculation, exprIsBig, 
+       exprIsConApp_maybe, exprIsAtom,
+       idAppIsBottom, idAppIsCheap,
+       exprArity,
+
+       -- Expr transformation
+       etaReduce, etaExpand,
+       exprArity, exprEtaExpandArity, 
+
+       -- Size
+       coreBindsSize,
+
+       -- Hashing
+       hashExpr,
+
+       -- Equality
+       cheapEqExpr, eqExpr, applyTypeToArgs
     ) where
 
 #include "HsVersions.h"
 
-import CoreSyn
 
-import CostCentre      ( isDictCC, CostCentre, noCostCentre )
-import MkId            ( mkSysLocal )
-import Id              ( idType, isBottomingId,
-                         mkIdWithNewUniq,
-                         dataConRepType,
-                         addOneToIdEnv, growIdEnvList, lookupIdEnv,
-                         isNullIdEnv, IdEnv, Id
-                       )
-import Literal         ( literalType, Literal(..) )
-import Maybes          ( catMaybes, maybeToBool )
-import PprCore
-import PrimOp          ( primOpType, PrimOp(..) )
-import SrcLoc          ( noSrcLoc )
-import TyVar           ( cloneTyVar,
-                         isEmptyTyVarEnv, addToTyVarEnv, TyVarEnv,
-                         TyVar, GenTyVar
-                       )
-import Type            ( mkFunTy, mkForAllTy, mkTyVarTy,
-                         splitFunTy_maybe, applyTys, isUnpointedType,
-                         splitSigmaTy, splitFunTys, instantiateTy,
-                         Type
+import GlaExts         -- For `xori` 
+
+import CoreSyn
+import CoreFVs         ( exprFreeVars )
+import PprCore         ( pprCoreExpr )
+import Var             ( Var, isId, isTyVar )
+import VarSet
+import VarEnv
+import Name            ( hashName )
+import Literal         ( hashLiteral, literalType, litIsDupable )
+import DataCon         ( DataCon, dataConRepArity )
+import PrimOp          ( primOpOkForSpeculation, primOpIsCheap, 
+                         primOpIsDupable )
+import Id              ( Id, idType, idFlavour, idStrictness, idLBVarInfo, 
+                         mkWildId, idArity, idName, idUnfolding, idInfo, 
+                         isDataConId_maybe, isPrimOpId_maybe, mkSysLocal, hasNoBinding
                        )
-import TysWiredIn      ( trueDataCon, falseDataCon )
-import Unique          ( Unique )
-import BasicTypes      ( Unused )
-import UniqSupply      ( returnUs, thenUs,
-                         mapUs, mapAndUnzipUs, getUnique,
-                         UniqSM, UniqSupply
+import IdInfo          ( LBVarInfo(..),  
+                         IdFlavour(..),
+                         megaSeqIdInfo )
+import Demand          ( appIsBottom )
+import Type            ( Type, mkFunTy, mkForAllTy, splitFunTy_maybe, 
+                         applyTys, isUnLiftedType, seqType, mkUTy, mkTyVarTy,
+                         splitForAllTy_maybe, splitNewType_maybe
                        )
-import Util            ( zipEqual )
+import TysWiredIn      ( boolTy, trueDataCon, falseDataCon )
+import CostCentre      ( CostCentre )
+import UniqSupply      ( UniqSupply, splitUniqSupply, uniqFromSupply )
+import Maybes          ( maybeToBool )
 import Outputable
-
-type TypeEnv = TyVarEnv Type
+import TysPrim         ( alphaTy )     -- Debugging only
 \end{code}
 
+
 %************************************************************************
 %*                                                                     *
 \subsection{Find the type of a Core atom/expression}
@@ -62,352 +76,787 @@ type TypeEnv = TyVarEnv Type
 %************************************************************************
 
 \begin{code}
-coreExprType :: CoreExpr -> Type
+exprType :: CoreExpr -> Type
+
+exprType (Var var)             = idType var
+exprType (Lit lit)             = literalType lit
+exprType (Let _ body)          = exprType body
+exprType (Case _ _ alts)        = coreAltsType alts
+exprType (Note (Coerce ty _) e) = ty  -- **! should take usage from e
+exprType (Note other_note e)    = exprType e
+exprType (Lam binder expr)      = mkPiType binder (exprType expr)
+exprType e@(App _ _)
+  = case collectArgs e of
+       (fun, args) -> applyTypeToArgs e (exprType fun) args
+
+exprType other = pprTrace "exprType" (pprCoreExpr other) alphaTy
+
+coreAltsType :: [CoreAlt] -> Type
+coreAltsType ((_,_,rhs) : _) = exprType rhs
+\end{code}
 
-coreExprType (Var var) = idType   var
-coreExprType (Lit lit) = literalType lit
+@mkPiType@ makes a (->) type or a forall type, depending on whether
+it is given a type variable or a term variable.  We cleverly use the
+lbvarinfo field to figure out the right annotation for the arrove in
+case of a term variable.
 
-coreExprType (Let _ body)      = coreExprType body
-coreExprType (Case _ alts)     = coreAltsType alts
+\begin{code}
+mkPiType :: Var -> Type -> Type                -- The more polymorphic version doesn't work...
+mkPiType v ty | isId v    = (case idLBVarInfo v of
+                               LBVarInfo u -> mkUTy u
+                               otherwise   -> id) $
+                            mkFunTy (idType v) ty
+             | isTyVar v = mkForAllTy v ty
+\end{code}
+
+\begin{code}
+-- The first argument is just for debugging
+applyTypeToArgs :: CoreExpr -> Type -> [CoreExpr] -> Type
+applyTypeToArgs e op_ty [] = op_ty
 
-coreExprType (Note (Coerce ty _) e) = ty
-coreExprType (Note other_note e)    = coreExprType e
+applyTypeToArgs e op_ty (Type ty : args)
+  =    -- Accumulate type arguments so we can instantiate all at once
+    applyTypeToArgs e (applyTys op_ty tys) rest_args
+  where
+    (tys, rest_args)        = go [ty] args
+    go tys (Type ty : args) = go (ty:tys) args
+    go tys rest_args       = (reverse tys, rest_args)
 
--- a Con is a fully-saturated application of a data constructor
--- a Prim is <ditto> of a PrimOp
+applyTypeToArgs e op_ty (other_arg : args)
+  = case (splitFunTy_maybe op_ty) of
+       Just (_, res_ty) -> applyTypeToArgs e res_ty args
+       Nothing -> pprPanic "applyTypeToArgs" (pprCoreExpr e)
+\end{code}
 
-coreExprType (Con con args) = 
---                           pprTrace "appTyArgs" (hsep [ppr con, semi, 
---                                                        ppr con_ty, semi,
---                                                        ppr args]) $
-                             applyTypeToArgs con_ty args
-                           where
-                               con_ty = dataConRepType con
 
-coreExprType (Prim op args) = applyTypeToArgs (primOpType op) args
 
-coreExprType (Lam (ValBinder binder) expr)
-  = idType binder `mkFunTy` coreExprType expr
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+\subsection{Attaching notes}
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
 
-coreExprType (Lam (TyBinder tyvar) expr)
-  = mkForAllTy tyvar (coreExprType expr)
+mkNote removes redundant coercions, and SCCs where possible
 
-coreExprType (App expr (TyArg ty))
-  =    -- Gather type args; more efficient to instantiate the type all at once
-    go expr [ty]
-  where
-    go (App expr (TyArg ty)) tys = go expr (ty:tys)
-    go expr                 tys = applyTys (coreExprType expr) tys
-
-coreExprType (App expr val_arg)
-  = ASSERT(isValArg val_arg)
-    let
-       fun_ty = coreExprType expr
-    in
-    case (splitFunTy_maybe fun_ty) of
-         Just (_, result_ty) -> result_ty
-#ifdef DEBUG
-         Nothing -> pprPanic "coreExprType:\n"
-                       (vcat [ppr fun_ty,  ppr (App expr val_arg)])
-#endif
+\begin{code}
+mkNote :: Note -> CoreExpr -> CoreExpr
+mkNote (Coerce to_ty from_ty) expr = mkCoerce to_ty from_ty expr
+mkNote (SCC cc)        expr               = mkSCC cc expr
+mkNote InlineMe expr              = mkInlineMe expr
+mkNote note     expr              = Note note expr
+
+-- Slide InlineCall in around the function
+--     No longer necessary I think (SLPJ Apr 99)
+-- mkNote InlineCall (App f a) = App (mkNote InlineCall f) a
+-- mkNote InlineCall (Var v)   = Note InlineCall (Var v)
+-- mkNote InlineCall expr      = expr
 \end{code}
 
+Drop trivial InlineMe's.  This is somewhat important, because if we have an unfolding
+that looks like        (Note InlineMe (Var v)), the InlineMe doesn't go away because it may
+not be *applied* to anything.
+
+We don't use exprIsTrivial here, though, because we sometimes generate worker/wrapper
+bindings like
+       fw = ...
+       f  = inline_me (coerce t fw)
+As usual, the inline_me prevents the worker from getting inlined back into the wrapper.
+We want the split, so that the coerces can cancel at the call site.  
+
+However, we can get left with tiresome type applications.  Notably, consider
+       f = /\ a -> let t = e in (t, w)
+Then lifting the let out of the big lambda gives
+       t' = /\a -> e
+       f = /\ a -> let t = inline_me (t' a) in (t, w)
+The inline_me is to stop the simplifier inlining t' right back
+into t's RHS.  In the next phase we'll substitute for t (since
+its rhs is trivial) and *then* we could get rid of the inline_me.
+But it hardly seems worth it, so I don't bother.
+
 \begin{code}
-coreAltsType :: CoreCaseAlts -> Type
+mkInlineMe (Var v) = Var v
+mkInlineMe e      = Note InlineMe e
+\end{code}
+
 
-coreAltsType (AlgAlts [] deflt)         = default_ty deflt
-coreAltsType (AlgAlts ((_,_,rhs1):_) _) = coreExprType rhs1
 
-coreAltsType (PrimAlts [] deflt)       = default_ty deflt
-coreAltsType (PrimAlts ((_,rhs1):_) _) = coreExprType rhs1
+\begin{code}
+mkCoerce :: Type -> Type -> CoreExpr -> CoreExpr
 
-default_ty NoDefault           = panic "coreExprType:Case:default_ty"
-default_ty (BindDefault _ rhs) = coreExprType rhs
+mkCoerce to_ty from_ty (Note (Coerce to_ty2 from_ty2) expr)
+  = ASSERT( from_ty == to_ty2 )
+    mkCoerce to_ty from_ty2 expr
+
+mkCoerce to_ty from_ty expr
+  | to_ty == from_ty = expr
+  | otherwise       = ASSERT( from_ty == exprType expr )
+                      Note (Coerce to_ty from_ty) expr
 \end{code}
 
 \begin{code}
-applyTypeToArgs op_ty (TyArg ty : args)
-  =    -- Accumulate type arguments so we can instantiate all at once
-    applyTypeToArgs (applyTys op_ty tys) rest_args
-  where
-    (tys, rest_args)         = go [ty] args
-    go tys (TyArg ty : args) = go (ty:tys) args
-    go tys rest_args        = (reverse tys, rest_args)
+mkSCC :: CostCentre -> Expr b -> Expr b
+       -- Note: Nested SCC's *are* preserved for the benefit of
+       --       cost centre stack profiling (Durham)
 
-applyTypeToArgs op_ty (val_or_lit_arg:args)
-  = case (splitFunTy_maybe op_ty) of
-       Just (_, res_ty) -> applyTypeToArgs res_ty args
-
-applyTypeToArgs op_ty [] = op_ty
+mkSCC cc (Lit lit) = Lit lit
+mkSCC cc (Lam x e) = Lam x (mkSCC cc e)        -- Move _scc_ inside lambda
+mkSCC cc expr     = Note (SCC cc) expr
 \end{code}
 
-coreExprCc gets the cost centre enclosing an expression, if any.
-It looks inside lambdas because (scc "foo" \x.e) = \x.scc "foo" e
+
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+\subsection{Other expression construction}
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
+
+\begin{code}
+bindNonRec :: Id -> CoreExpr -> CoreExpr -> CoreExpr
+-- (bindNonRec x r b) produces either
+--     let x = r in b
+-- or
+--     case r of x { _DEFAULT_ -> b }
+--
+-- depending on whether x is unlifted or not
+-- It's used by the desugarer to avoid building bindings
+-- that give Core Lint a heart attack.  Actually the simplifier
+-- deals with them perfectly well.
+bindNonRec bndr rhs body 
+  | isUnLiftedType (idType bndr) = Case rhs bndr [(DEFAULT,[],body)]
+  | otherwise                   = Let (NonRec bndr rhs) body
+\end{code}
 
 \begin{code}
-coreExprCc :: GenCoreExpr val_bdr val_occ flexi -> CostCentre
-coreExprCc (Note (SCC cc) e)   = cc
-coreExprCc (Note other_note e) = coreExprCc e
-coreExprCc (Lam _ e)           = coreExprCc e
-coreExprCc other               = noCostCentre
+mkAltExpr :: AltCon -> [CoreBndr] -> [Type] -> CoreExpr
+       -- This guy constructs the value that the scrutinee must have
+       -- when you are in one particular branch of a case
+mkAltExpr (DataAlt con) args inst_tys
+  = mkConApp con (map Type inst_tys ++ map varToCoreExpr args)
+mkAltExpr (LitAlt lit) [] []
+  = Lit lit
+
+mkIfThenElse :: CoreExpr -> CoreExpr -> CoreExpr -> CoreExpr
+mkIfThenElse guard then_expr else_expr
+  = Case guard (mkWildId boolTy) 
+        [ (DataAlt trueDataCon,  [], then_expr),
+          (DataAlt falseDataCon, [], else_expr) ]
 \end{code}
 
 %************************************************************************
 %*                                                                     *
-\subsection{Routines to manufacture bits of @CoreExpr@}
+\subsection{Figuring out things about expressions}
 %*                                                                     *
 %************************************************************************
 
+@exprIsTrivial@ is true of expressions we are unconditionally happy to
+               duplicate; simple variables and constants, and type
+               applications.  Note that primop Ids aren't considered
+               trivial unless 
+
+@exprIsBottom@ is true of expressions that are guaranteed to diverge
+
+
 \begin{code}
-mkCoreIfThenElse (Var bool) then_expr else_expr
-    | bool == trueDataCon   = then_expr
-    | bool == falseDataCon  = else_expr
-
-mkCoreIfThenElse guard then_expr else_expr
-  = Case guard
-      (AlgAlts [ (trueDataCon,  [], then_expr),
-                (falseDataCon, [], else_expr) ]
-       NoDefault )
+exprIsTrivial (Var v)
+  | hasNoBinding v                    = idArity v == 0
+       -- WAS: | Just op <- isPrimOpId_maybe v      = primOpIsDupable op
+       -- The idea here is that a constructor worker, like $wJust, is
+       -- really short for (\x -> $wJust x), becuase $wJust has no binding.
+       -- So it should be treated like a lambda.
+       -- Ditto unsaturated primops.
+       -- This came up when dealing with eta expansion/reduction for
+       --      x = $wJust
+       -- Here we want to eta-expand.  This looks like an optimisation,
+       -- but it's important (albeit tiresome) that CoreSat doesn't increase 
+       -- anything's arity
+  | otherwise                          = True
+exprIsTrivial (Type _)                = True
+exprIsTrivial (Lit lit)               = True
+exprIsTrivial (App e arg)             = isTypeArg arg && exprIsTrivial e
+exprIsTrivial (Note _ e)              = exprIsTrivial e
+exprIsTrivial (Lam b body) | isTyVar b = exprIsTrivial body
+exprIsTrivial other                   = False
+
+exprIsAtom :: CoreExpr -> Bool
+-- Used to decide whether to let-binding an STG argument
+-- when compiling to ILX => type applications are not allowed
+exprIsAtom (Var v)    = True   -- primOpIsDupable?
+exprIsAtom (Lit lit)  = True
+exprIsAtom (Type ty)  = True
+exprIsAtom (Note _ e) = exprIsAtom e
+exprIsAtom other      = False
 \end{code}
 
-For making @Apps@ and @Lets@, we must take appropriate evasive
-action if the thing being bound has unboxed type.  @mkCoApp@ requires
-a name supply to do its work.
 
-@mkCoApps@, @mkCoCon@ and @mkCoPrim@ also handle the
-arguments-must-be-atoms constraint.
+@exprIsDupable@        is true of expressions that can be duplicated at a modest
+               cost in code size.  This will only happen in different case
+               branches, so there's no issue about duplicating work.
+
+               That is, exprIsDupable returns True of (f x) even if
+               f is very very expensive to call.
+
+               Its only purpose is to avoid fruitless let-binding
+               and then inlining of case join points
+
 
 \begin{code}
-data CoreArgOrExpr
-  = AnArg   CoreArg
-  | AnExpr  CoreExpr
+exprIsDupable (Type _)      = True
+exprIsDupable (Var v)       = True
+exprIsDupable (Lit lit)      = litIsDupable lit
+exprIsDupable (Note _ e)     = exprIsDupable e
+exprIsDupable expr          
+  = go expr 0
+  where
+    go (Var v)   n_args = True
+    go (App f a) n_args =  n_args < dupAppSize
+                       && exprIsDupable a
+                       && go f (n_args+1)
+    go other n_args    = False
+
+dupAppSize :: Int
+dupAppSize = 4         -- Size of application we are prepared to duplicate
+\end{code}
 
-mkCoApps :: CoreExpr -> [CoreArgOrExpr] -> UniqSM CoreExpr
-mkCoCon  :: Id       -> [CoreArgOrExpr] -> UniqSM CoreExpr
-mkCoPrim :: PrimOp   -> [CoreArgOrExpr] -> UniqSM CoreExpr
+@exprIsCheap@ 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.
+[Note that that's not the same as exprIsDupable; an expression might be
+big, and hence not dupable, but still cheap.]
 
-mkCoApps fun args = co_thing (mkGenApp fun) args
-mkCoCon  con args = co_thing (Con  con)     args
-mkCoPrim  op args = co_thing (Prim op)      args 
+By ``cheap'' we mean a computation we're willing to:
+       push inside a lambda, or
+       inline at more than one place
+That might mean it gets evaluated more than once, instead of being
+shared.  The main examples of things which aren't WHNF but are
+``cheap'' are:
 
-co_thing :: ([CoreArg] -> CoreExpr)
-        -> [CoreArgOrExpr]
-        -> UniqSM CoreExpr
+  *    case e of
+         pi -> ei
+       (where e, and all the ei are cheap)
 
-co_thing thing arg_exprs
-  = mapAndUnzipUs expr_to_arg arg_exprs `thenUs` \ (args, maybe_binds) ->
-    returnUs (mkCoLetsUnboxedToCase (catMaybes maybe_binds) (thing args))
+  *    let x = e in b
+       (where e and b are cheap)
+
+  *    op x1 ... xn
+       (where op is a cheap primitive operator)
+
+  *    error "foo"
+       (because we are happy to substitute it inside a lambda)
+
+Notice that a variable is considered 'cheap': we can push it inside a lambda,
+because sharing will make sure it is only evaluated once.
+
+\begin{code}
+exprIsCheap :: CoreExpr -> Bool
+exprIsCheap (Lit lit)            = True
+exprIsCheap (Type _)             = True
+exprIsCheap (Var _)              = True
+exprIsCheap (Note _ e)           = exprIsCheap e
+exprIsCheap (Lam x e)            = if isId x then True else exprIsCheap e
+exprIsCheap (Case e _ alts)       = exprIsCheap e && 
+                                   and [exprIsCheap rhs | (_,_,rhs) <- alts]
+       -- Experimentally, treat (case x of ...) as cheap
+       -- (and case __coerce x etc.)
+       -- This improves arities of overloaded functions where
+       -- there is only dictionary selection (no construction) involved
+exprIsCheap (Let (NonRec x _) e)  
+      | isUnLiftedType (idType x) = exprIsCheap e
+      | otherwise                = False
+       -- strict lets always have cheap right hand sides, and
+       -- do no allocation.
+
+exprIsCheap other_expr 
+  = go other_expr 0 True
   where
-    expr_to_arg :: CoreArgOrExpr
-               -> UniqSM (CoreArg, Maybe CoreBinding)
-
-    expr_to_arg (AnArg  arg)     = returnUs (arg,      Nothing)
-    expr_to_arg (AnExpr (Var v)) = returnUs (VarArg v, Nothing)
-    expr_to_arg (AnExpr (Lit l)) = returnUs (LitArg l, Nothing)
-    expr_to_arg (AnExpr other_expr)
-      = let
-           e_ty = coreExprType other_expr
-       in
-       getUnique `thenUs` \ uniq ->
-       let
-           new_var  = mkSysLocal SLIT("a") uniq e_ty noSrcLoc
-       in
-       returnUs (VarArg new_var, Just (NonRec new_var other_expr))
+    go (Var f) n_args args_cheap 
+       = (idAppIsCheap f n_args && args_cheap)
+                       -- A constructor, cheap primop, or partial application
+
+         || idAppIsBottom f n_args 
+                       -- Application of a function which
+                       -- always gives bottom; we treat this as cheap
+                       -- because it certainly doesn't need to be shared!
+       
+    go (App f a) n_args args_cheap 
+       | isTypeArg a = go f n_args       args_cheap
+       | otherwise   = go f (n_args + 1) (exprIsCheap a && args_cheap)
+
+    go other   n_args args_cheap = False
+
+idAppIsCheap :: Id -> Int -> Bool
+idAppIsCheap id n_val_args 
+  | n_val_args == 0 = True     -- Just a type application of
+                               -- a variable (f t1 t2 t3)
+                               -- counts as WHNF
+  | otherwise = case idFlavour id of
+                 DataConId _   -> True                 
+                 RecordSelId _ -> True                 -- I'm experimenting with making record selection
+                                                       -- look cheap, so we will substitute it inside a
+                                                       -- lambda.  Particularly for dictionary field selection
+
+                 PrimOpId op   -> primOpIsCheap op     -- In principle we should worry about primops
+                                                       -- that return a type variable, since the result
+                                                       -- might be applied to something, but I'm not going
+                                                       -- to bother to check the number of args
+                 other       -> n_val_args < idArity id
 \end{code}
 
+exprOkForSpeculation returns True of an expression that it is
+
+       * safe to evaluate even if normal order eval might not 
+         evaluate the expression at all, or
+
+       * safe *not* to evaluate even if normal order would do so
+
+It returns True iff
+
+       the expression guarantees to terminate, 
+       soon, 
+       without raising an exception,
+       without causing a side effect (e.g. writing a mutable variable)
+
+E.G.
+       let x = case y# +# 1# of { r# -> I# r# }
+       in E
+==>
+       case y# +# 1# of { r# -> 
+       let x = I# r#
+       in E 
+       }
+
+We can only do this if the (y+1) is ok for speculation: it has no
+side effects, and can't diverge or raise an exception.
+
 \begin{code}
-argToExpr ::
-  GenCoreArg val_occ flexi -> GenCoreExpr val_bdr val_occ flexi
+exprOkForSpeculation :: CoreExpr -> Bool
+exprOkForSpeculation (Lit _)    = True
+exprOkForSpeculation (Var v)    = isUnLiftedType (idType v)
+exprOkForSpeculation (Note _ e) = exprOkForSpeculation e
+exprOkForSpeculation other_expr
+  = go other_expr 0 True
+  where
+    go (Var f) n_args args_ok 
+      = case idFlavour f of
+         DataConId _ -> True   -- The strictness of the constructor has already
+                               -- been expressed by its "wrapper", so we don't need
+                               -- to take the arguments into account
+
+         PrimOpId op -> primOpOkForSpeculation op && args_ok
+                               -- A bit conservative: we don't really need
+                               -- to care about lazy arguments, but this is easy
+
+         other -> False
+       
+    go (App f a) n_args args_ok 
+       | isTypeArg a = go f n_args       args_ok
+       | otherwise   = go f (n_args + 1) (exprOkForSpeculation a && args_ok)
 
-argToExpr (VarArg v)   = Var v
-argToExpr (LitArg lit) = Lit lit
+    go other n_args args_ok = False
 \end{code}
 
-All the following functions operate on binders, perform a uniform
-transformation on them; ie. the function @(\ x -> (x,False))@
-annotates all binders with False.
 
 \begin{code}
-unTagBinders :: GenCoreExpr (Id,tag) bdee flexi -> GenCoreExpr Id bdee flexi
-unTagBinders expr = bop_expr fst expr
+exprIsBottom :: CoreExpr -> Bool       -- True => definitely bottom
+exprIsBottom e = go 0 e
+              where
+               -- n is the number of args
+                go n (Note _ e)   = go n e
+                go n (Let _ e)    = go n e
+                go n (Case e _ _) = go 0 e     -- Just check the scrut
+                go n (App e _)    = go (n+1) e
+                go n (Var v)      = idAppIsBottom v n
+                go n (Lit _)      = False
+                go n (Lam _ _)    = False
+
+idAppIsBottom :: Id -> Int -> Bool
+idAppIsBottom id n_val_args = appIsBottom (idStrictness id) n_val_args
+\end{code}
+
+@exprIsValue@ returns true for expressions that are certainly *already* 
+evaluated to WHNF.  This is used to decide wether it's ok to change
+       case x of _ -> e   ===>   e
+
+and to decide whether it's safe to discard a `seq`
 
-unTagBindersAlts :: GenCoreCaseAlts (Id,tag) bdee flexi -> GenCoreCaseAlts Id bdee flexi
-unTagBindersAlts alts = bop_alts fst alts
+So, it does *not* treat variables as evaluated, unless they say they are
+
+\begin{code}
+exprIsValue :: CoreExpr -> Bool                -- True => Value-lambda, constructor, PAP
+exprIsValue (Type ty)    = True        -- Types are honorary Values; we don't mind
+                                       -- copying them
+exprIsValue (Lit l)      = True
+exprIsValue (Lam b e)            = isId b || exprIsValue e
+exprIsValue (Note _ e)           = exprIsValue e
+exprIsValue other_expr
+  = go other_expr 0
+  where
+    go (Var f) n_args = idAppIsValue f n_args
+       
+    go (App f a) n_args
+       | isTypeArg a = go f n_args
+       | otherwise   = go f (n_args + 1) 
+
+    go (Note _ f) n_args = go f n_args
+
+    go other n_args = False
+
+idAppIsValue :: Id -> Int -> Bool
+idAppIsValue id n_val_args 
+  = case idFlavour id of
+       DataConId _ -> True
+       PrimOpId _  -> n_val_args < idArity id
+       other | n_val_args == 0 -> isEvaldUnfolding (idUnfolding id)
+             | otherwise       -> n_val_args < idArity id
+       -- A worry: what if an Id's unfolding is just itself: 
+       -- then we could get an infinite loop...
 \end{code}
 
 \begin{code}
-bop_expr  :: (a -> b) -> GenCoreExpr a bdee flexi -> GenCoreExpr b bdee flexi
-
-bop_expr f (Var b)          = Var b
-bop_expr f (Lit lit)        = Lit lit
-bop_expr f (Con con args)    = Con con args
-bop_expr f (Prim op args)    = Prim op args
-bop_expr f (Lam binder expr) = Lam  (bop_binder f binder) (bop_expr f expr)
-bop_expr f (App expr arg)    = App  (bop_expr f expr) arg
-bop_expr f (Note note expr)  = Note note (bop_expr f expr)
-bop_expr f (Let bind expr)   = Let  (bop_bind f bind) (bop_expr f expr)
-bop_expr f (Case expr alts)  = Case (bop_expr f expr) (bop_alts f alts)
-
-bop_binder f (ValBinder   v) = ValBinder (f v)
-bop_binder f (TyBinder    t) = TyBinder    t
-
-bop_bind f (NonRec b e)        = NonRec (f b) (bop_expr f e)
-bop_bind f (Rec pairs) = Rec [(f b, bop_expr f e) | (b, e) <- pairs]
-
-bop_alts f (AlgAlts alts deflt)
-  = AlgAlts  [ (con, [f b | b <- binders], bop_expr f e)
-            | (con, binders, e) <- alts ]
-            (bop_deflt f deflt)
-
-bop_alts f (PrimAlts alts deflt)
-  = PrimAlts [ (lit, bop_expr f e) | (lit, e) <- alts ]
-            (bop_deflt f deflt)
-
-bop_deflt f (NoDefault)                 = NoDefault
-bop_deflt f (BindDefault b expr) = BindDefault (f b) (bop_expr f expr)
+exprIsConApp_maybe :: CoreExpr -> Maybe (DataCon, [CoreExpr])
+exprIsConApp_maybe expr
+  = analyse (collectArgs expr)
+  where
+    analyse (Var fun, args)
+       | maybeToBool maybe_con_app = maybe_con_app
+       where
+         maybe_con_app = case isDataConId_maybe fun of
+                               Just con | length args >= dataConRepArity con 
+                                       -- Might be > because the arity excludes type args
+                                        -> Just (con, args)
+                               other    -> Nothing
+
+    analyse (Var fun, [])
+       = case maybeUnfoldingTemplate (idUnfolding fun) of
+               Nothing  -> Nothing
+               Just unf -> exprIsConApp_maybe unf
+
+    analyse other = Nothing
 \end{code}
 
-OLD (but left here because of the nice example): @singleAlt@ checks
-whether a bunch of case alternatives is actually just one alternative.
-It specifically {\em ignores} alternatives which consist of just a
-call to @error@, because they won't result in any code duplication.
+The arity of an expression (in the code-generator sense, i.e. the
+number of lambdas at the beginning).
+
+\begin{code}
+exprArity :: CoreExpr -> Int
+exprArity (Lam x e)
+  | isTyVar x = exprArity e
+  | otherwise = 1 + exprArity e
+exprArity (Note _ e)
+  -- Ignore coercions.   Top level sccs are removed by the final 
+  -- profiling pass, so we ignore those too.
+  = exprArity e
+exprArity _ = 0
+\end{code}
 
-Example:
-\begin{verbatim}
-       case (case <something> of
-               True  -> <rhs>
-               False -> error "Foo") of
-       <alts>
 
-===>
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+\subsection{Eta reduction and expansion}
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
 
-       case <something> of
-          True ->  case <rhs> of
-                   <alts>
-          False -> case error "Foo" of
-                   <alts>
+@etaReduce@ trys an eta reduction at the top level of a Core Expr.
 
-===>
+e.g.   \ x y -> f x y  ===>  f
 
-       case <something> of
-          True ->  case <rhs> of
-                   <alts>
-          False -> error "Foo"
-\end{verbatim}
-Notice that the \tr{<alts>} don't get duplicated.
+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.
 
 \begin{code}
-nonErrorRHSs :: GenCoreCaseAlts a Id Unused -> [GenCoreExpr a Id Unused]
+etaReduce :: CoreExpr -> CoreExpr
+               -- ToDo: we should really check that we don't turn a non-bottom
+               -- lambda into a bottom variable.  Sigh
 
-nonErrorRHSs alts
-  = filter not_error_app (find_rhss alts)
+etaReduce expr@(Lam bndr body)
+  = check (reverse binders) body
   where
-    find_rhss (AlgAlts  as deflt) = [rhs | (_,_,rhs) <- as] ++ deflt_rhs deflt
-    find_rhss (PrimAlts as deflt) = [rhs | (_,rhs)   <- as] ++ deflt_rhs deflt
+    (binders, body) = collectBinders expr
 
-    deflt_rhs NoDefault           = []
-    deflt_rhs (BindDefault _ rhs) = [rhs]
+    check [] body
+       | not (any (`elemVarSet` body_fvs) binders)
+       = body                  -- Success!
+       where
+         body_fvs = exprFreeVars body
 
-    not_error_app rhs
-      = case (maybeErrorApp rhs Nothing) of
-         Just _  -> False
-         Nothing -> True
-\end{code}
+    check (b : bs) (App fun arg)
+       |  (varToCoreExpr b `cheapEqExpr` arg)
+       = check bs fun
 
-maybeErrorApp checks whether an expression is of the form
+    check _ _ = expr   -- Bale out
 
-       error ty args
+etaReduce expr = expr          -- The common case
+\end{code}
+       
 
-If so, it returns
+\begin{code}
+exprEtaExpandArity :: CoreExpr -> (Int, Bool)  
+-- The Int is number of value args the thing can be 
+--     applied to without doing much work
+-- The Bool is True iff there are enough explicit value lambdas
+--     at the top to make this arity apparent
+--     (but ignore it when arity==0)
+
+-- This is used when eta expanding
+--     e  ==>  \xy -> e x y
+--
+-- It returns 1 (or more) to:
+--     case x of p -> \s -> ...
+-- because for I/O ish things we really want to get that \s to the top.
+-- We are prepared to evaluate x each time round the loop in order to get that
+-- Hence "generous" arity
+
+exprEtaExpandArity e
+  = go 0 e
+  where
+    go ar (Lam x e)  | isId x          = go (ar+1) e
+                    | otherwise        = go ar e
+    go ar (Note n e) | ok_note n       = go ar e
+    go ar other                        = (ar + ar', ar' == 0)
+                                       where
+                                         ar' = go1 other `max` 0
+
+    go1 (Var v)                                = idArity v
+    go1 (Lam x e)  | isId x            = go1 e + 1
+                  | otherwise          = go1 e
+    go1 (Note n e) | ok_note n         = go1 e
+    go1 (App f (Type _))                       = go1 f
+    go1 (App f a)  | exprIsCheap a     = go1 f - 1
+    go1 (Case scrut _ alts)
+      | exprIsCheap scrut              = min_zero [go1 rhs | (_,_,rhs) <- alts]
+    go1 (Let b e)      
+      | all exprIsCheap (rhssOfBind b) = go1 e
+    
+    go1 other                          = 0
+    
+    ok_note (Coerce _ _) = True
+    ok_note InlineCall   = True
+    ok_note other        = False
+           -- Notice that we do not look through __inline_me__
+           -- This one is a bit more surprising, but consider
+           --  f = _inline_me (\x -> e)
+           -- We DO NOT want to eta expand this to
+           --  f = \x -> (_inline_me (\x -> e)) x
+           -- because the _inline_me gets dropped now it is applied, 
+           -- giving just
+           --  f = \x -> e
+           -- A Bad Idea
+
+min_zero :: [Int] -> Int       -- Find the minimum, but zero is the smallest
+min_zero (x:xs) = go x xs
+               where
+                 go 0   xs                 = 0         -- Nothing beats zero
+                 go min []                 = min
+                 go min (x:xs) | x < min   = go x xs
+                               | otherwise = go min xs 
 
-       Just (error ty' args)
+\end{code}
 
-where ty' is supplied as an argument to maybeErrorApp.
 
-Here's where it is useful:
+\begin{code}
+etaExpand :: Int               -- Add this number of value args
+         -> UniqSupply
+         -> CoreExpr -> Type   -- Expression and its type
+         -> CoreExpr
+-- (etaExpand n us e ty) returns an expression with 
+-- the same meaning as 'e', but with arity 'n'.  
+
+-- Given e' = etaExpand n us e ty
+-- We should have
+--     ty = exprType e = exprType e'
+--
+-- etaExpand deals with for-alls and coerces. For example:
+--             etaExpand 1 E
+-- where  E :: forall a. T
+--       newtype T = MkT (A -> B)
+--
+-- would return
+--     (/\b. coerce T (\y::A -> (coerce (A->B) (E b) y)
+
+-- (case x of { I# x -> /\ a -> coerce T E)
+
+etaExpand n us expr ty
+  | n == 0     -- Saturated, so nothing to do
+  = expr
+
+  | otherwise  -- An unsaturated constructor or primop; eta expand it
+  = case splitForAllTy_maybe ty of { 
+         Just (tv,ty') -> Lam tv (etaExpand n us (App expr (Type (mkTyVarTy tv))) ty')
+
+       ; Nothing ->
+  
+       case splitFunTy_maybe ty of {
+         Just (arg_ty, res_ty) -> Lam arg1 (etaExpand (n-1) us2 (App expr (Var arg1)) res_ty)
+                               where
+                                  arg1       = mkSysLocal SLIT("eta") uniq arg_ty
+                                  (us1, us2) = splitUniqSupply us
+                                  uniq       = uniqFromSupply us1 
+                                  
+       ; Nothing -> 
+  
+       case splitNewType_maybe ty of {
+         Just ty' -> mkCoerce ty ty' (etaExpand n us (mkCoerce ty' ty expr) ty') ;
+  
+         Nothing -> pprTrace "Bad eta expand" (ppr expr $$ ppr ty) expr
+       }}}
+\end{code}
 
-               case (error ty "Foo" e1 e2) of <alts>
- ===>
-               error ty' "Foo"
 
-where ty' is the type of any of the alternatives.  You might think
-this never occurs, but see the comments on the definition of
-@singleAlt@.
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+\subsection{Equality}
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
 
-Note: we *avoid* the case where ty' might end up as a primitive type:
-this is very uncool (totally wrong).
+@cheapEqExpr@ is a cheap equality test which bales out fast!
+       True  => definitely equal
+       False => may or may not be equal
 
-NOTICE: in the example above we threw away e1 and e2, but not the
-string "Foo".  How did we know to do that?
+\begin{code}
+cheapEqExpr :: Expr b -> Expr b -> Bool
 
-Answer: for now anyway, we only handle the case of a function whose
-type is of form
+cheapEqExpr (Var v1)   (Var v2)   = v1==v2
+cheapEqExpr (Lit lit1) (Lit lit2) = lit1 == lit2
+cheapEqExpr (Type t1)  (Type t2)  = t1 == t2
 
-       bottomingFn :: forall a. t1 -> ... -> tn -> a
-                             ^---------------------^ NB!
+cheapEqExpr (App f1 a1) (App f2 a2)
+  = f1 `cheapEqExpr` f2 && a1 `cheapEqExpr` a2
 
-Furthermore, we only count a bottomingApp if the function is applied
-to more than n args.  If so, we transform:
+cheapEqExpr _ _ = False
 
-       bottomingFn ty e1 ... en en+1 ... em
-to
-       bottomingFn ty' e1 ... en
+exprIsBig :: Expr b -> Bool
+-- Returns True of expressions that are too big to be compared by cheapEqExpr
+exprIsBig (Lit _)      = False
+exprIsBig (Var v)      = False
+exprIsBig (Type t)     = False
+exprIsBig (App f a)    = exprIsBig f || exprIsBig a
+exprIsBig other               = True
+\end{code}
 
-That is, we discard en+1 .. em
 
 \begin{code}
-maybeErrorApp
-       :: GenCoreExpr a Id Unused      -- Expr to look at
-       -> Maybe Type                   -- Just ty => a result type *already cloned*;
-                                       -- Nothing => don't know result ty; we
-                                       -- *pretend* that the result ty won't be
-                                       -- primitive -- somebody later must
-                                       -- ensure this.
-       -> Maybe (GenCoreExpr b Id Unused)
-
-maybeErrorApp expr result_ty_maybe
-  = case (collectArgs expr) of
-      (Var fun, [ty], other_args)
-       | isBottomingId fun
-       && maybeToBool result_ty_maybe -- we *know* the result type
-                                      -- (otherwise: live a fairy-tale existence...)
-       && not (isUnpointedType result_ty) ->
-
-       case (splitSigmaTy (idType fun)) of
-         ([tyvar], [], tau_ty) ->
-             case (splitFunTys tau_ty) of { (arg_tys, res_ty) ->
-             let
-                 n_args_to_keep = length arg_tys
-                 args_to_keep   = take n_args_to_keep other_args
-             in
-             if  (res_ty == mkTyVarTy tyvar)
-              && n_args_to_keep <= length other_args
-             then
-                   -- Phew!  We're in business
-                 Just (mkGenApp (Var fun) (TyArg result_ty : args_to_keep))
-             else
-                 Nothing
-             }
-
-         other -> Nothing  -- Function type wrong shape
-      other -> Nothing
+eqExpr :: CoreExpr -> CoreExpr -> Bool
+       -- Works ok at more general type, but only needed at CoreExpr
+eqExpr e1 e2
+  = eq emptyVarEnv e1 e2
   where
-    Just result_ty = result_ty_maybe
+  -- The "env" maps variables in e1 to variables in ty2
+  -- So when comparing lambdas etc, 
+  -- we in effect substitute v2 for v1 in e1 before continuing
+    eq env (Var v1) (Var v2) = case lookupVarEnv env v1 of
+                                 Just v1' -> v1' == v2
+                                 Nothing  -> v1  == v2
+
+    eq env (Lit lit1)   (Lit lit2)   = lit1 == lit2
+    eq env (App f1 a1)  (App f2 a2)  = eq env f1 f2 && eq env a1 a2
+    eq env (Lam v1 e1)  (Lam v2 e2)  = eq (extendVarEnv env v1 v2) e1 e2
+    eq env (Let (NonRec v1 r1) e1)
+          (Let (NonRec v2 r2) e2)   = eq env r1 r2 && eq (extendVarEnv env v1 v2) e1 e2
+    eq env (Let (Rec ps1) e1)
+          (Let (Rec ps2) e2)        = length ps1 == length ps2 &&
+                                      and (zipWith eq_rhs ps1 ps2) &&
+                                      eq env' e1 e2
+                                    where
+                                      env' = extendVarEnvList env [(v1,v2) | ((v1,_),(v2,_)) <- zip ps1 ps2]
+                                      eq_rhs (_,r1) (_,r2) = eq env' r1 r2
+    eq env (Case e1 v1 a1)
+          (Case e2 v2 a2)           = eq env e1 e2 &&
+                                      length a1 == length a2 &&
+                                      and (zipWith (eq_alt env') a1 a2)
+                                    where
+                                      env' = extendVarEnv env v1 v2
+
+    eq env (Note n1 e1) (Note n2 e2) = eq_note env n1 n2 && eq env e1 e2
+    eq env (Type t1)    (Type t2)    = t1 == t2
+    eq env e1          e2           = False
+                                        
+    eq_list env []      []       = True
+    eq_list env (e1:es1) (e2:es2) = eq env e1 e2 && eq_list env es1 es2
+    eq_list env es1      es2      = False
+    
+    eq_alt env (c1,vs1,r1) (c2,vs2,r2) = c1==c2 &&
+                                        eq (extendVarEnvList env (vs1 `zip` vs2)) r1 r2
+
+    eq_note env (SCC cc1)      (SCC cc2)      = cc1 == cc2
+    eq_note env (Coerce t1 f1) (Coerce t2 f2) = t1==t2 && f1==f2
+    eq_note env InlineCall     InlineCall     = True
+    eq_note env other1        other2         = False
 \end{code}
 
+
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+\subsection{The size of an expression}
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
+
 \begin{code}
-squashableDictishCcExpr :: CostCentre -> GenCoreExpr a b c -> Bool
+coreBindsSize :: [CoreBind] -> Int
+coreBindsSize bs = foldr ((+) . bindSize) 0 bs
+
+exprSize :: CoreExpr -> Int
+       -- A measure of the size of the expressions
+       -- It also forces the expression pretty drastically as a side effect
+exprSize (Var v)       = varSize v 
+exprSize (Lit lit)     = lit `seq` 1
+exprSize (App f a)     = exprSize f + exprSize a
+exprSize (Lam b e)     = varSize b + exprSize e
+exprSize (Let b e)     = bindSize b + exprSize e
+exprSize (Case e b as) = exprSize e + varSize b + foldr ((+) . altSize) 0 as
+exprSize (Note n e)    = noteSize n + exprSize e
+exprSize (Type t)      = seqType t `seq` 1
+
+noteSize (SCC cc)       = cc `seq` 1
+noteSize (Coerce t1 t2) = seqType t1 `seq` seqType t2 `seq` 1
+noteSize InlineCall     = 1
+noteSize InlineMe       = 1
+
+varSize :: Var -> Int
+varSize b  | isTyVar b = 1
+          | otherwise = seqType (idType b)             `seq`
+                        megaSeqIdInfo (idInfo b)       `seq`
+                        1
+
+varsSize = foldr ((+) . varSize) 0
+
+bindSize (NonRec b e) = varSize b + exprSize e
+bindSize (Rec prs)    = foldr ((+) . pairSize) 0 prs
+
+pairSize (b,e) = varSize b + exprSize e
+
+altSize (c,bs,e) = c `seq` varsSize bs + exprSize e
+\end{code}
 
-squashableDictishCcExpr cc expr
-  = if not (isDictCC cc) then
-       False -- that was easy...
-    else
-       squashable expr -- note: quite like the "atomic_rhs" stuff in simplifier
-  where
-    squashable (Var _)      = True
-    squashable (Con  _ _)   = True -- I think so... WDP 94/09
-    squashable (Prim _ _)   = True -- ditto
-    squashable (App f a)
-      | notValArg a        = squashable f
-    squashable other       = False
+
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+\subsection{Hashing}
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
+
+\begin{code}
+hashExpr :: CoreExpr -> Int
+hashExpr e | hash < 0  = 77    -- Just in case we hit -maxInt
+          | otherwise = hash
+          where
+            hash = abs (hash_expr e)   -- Negative numbers kill UniqFM
+
+hash_expr (Note _ e)                     = hash_expr e
+hash_expr (Let (NonRec b r) e)    = hashId b
+hash_expr (Let (Rec ((b,r):_)) e) = hashId b
+hash_expr (Case _ b _)           = hashId b
+hash_expr (App f e)              = hash_expr f * fast_hash_expr e
+hash_expr (Var v)                = hashId v
+hash_expr (Lit lit)              = hashLiteral lit
+hash_expr (Lam b _)              = hashId b
+hash_expr (Type t)               = trace "hash_expr: type" 1           -- Shouldn't happen
+
+fast_hash_expr (Var v)         = hashId v
+fast_hash_expr (Lit lit)       = hashLiteral lit
+fast_hash_expr (App f (Type _)) = fast_hash_expr f
+fast_hash_expr (App f a)        = fast_hash_expr a
+fast_hash_expr (Lam b _)        = hashId b
+fast_hash_expr other           = 1
+
+hashId :: Id -> Int
+hashId id = hashName (idName id)
 \end{code}