[project @ 2004-11-10 04:17:50 by wolfgang]
[ghc-hetmet.git] / ghc / compiler / coreSyn / Subst.lhs
index 1866956..36b5de8 100644 (file)
 
 \begin{code}
 module Subst (
-       -- In-scope set
-       InScopeSet, emptyInScopeSet, mkInScopeSet,
-       extendInScopeSet, extendInScopeSetList,
-       lookupInScope, elemInScopeSet, uniqAway,
-
-
        -- Substitution stuff
-       Subst, TyVarSubst, IdSubst,
-       emptySubst, mkSubst, substEnv, substInScope,
-       lookupSubst, lookupIdSubst, isEmptySubst, extendSubst, extendSubstList,
+       Subst, SubstResult(..),
+       emptySubst, mkSubst, substInScope, substTy,
+       lookupIdSubst, lookupTvSubst, isEmptySubst, 
+       extendIdSubst, extendIdSubstList, extendTvSubst, extendTvSubstList,
        zapSubstEnv, setSubstEnv, 
-       setInScope, 
-       extendInScope, extendInScopeList, extendNewInScope, extendNewInScopeList, 
-       isInScope, modifyInScope,
+       getTvSubst, getTvSubstEnv, setTvSubstEnv, 
 
        bindSubst, unBindSubst, bindSubstList, unBindSubstList,
 
        -- Binders
-       substBndr, substBndrs, substTyVar, substId, substIds,
-       substAndCloneId, substAndCloneIds,
+       simplBndr, simplBndrs, simplLetId, simplLamBndr, simplIdInfo,
+       substAndCloneId, substAndCloneIds, substAndCloneRecIds,
 
-       -- Type stuff
-       mkTyVarSubst, mkTopTyVarSubst, 
-       substTy, substClasses, substTheta,
+       setInScope, setInScopeSet, 
+       extendInScope, extendInScopeIds,
+       isInScope, modifyInScope,
 
        -- Expression stuff
-       substExpr, substIdInfo
+       substExpr, substRules, substId
     ) where
 
 #include "HsVersions.h"
 
-import CmdLineOpts     ( opt_PprStyle_Debug )
 import CoreSyn         ( Expr(..), Bind(..), Note(..), CoreExpr,
                          CoreRules(..), CoreRule(..), 
-                         isEmptyCoreRules, seqRules
-                       )
-import CoreFVs         ( exprFreeVars, mustHaveLocalBinding )
-import TypeRep         ( Type(..), TyNote(..) )  -- friend
-import Type            ( ThetaType, PredType(..), ClassContext,
-                         tyVarsOfType, tyVarsOfTypes, mkAppTy, mkUTy, isUTy
+                         isEmptyCoreRules, seqRules, hasUnfolding, noUnfolding, hasSomeUnfolding,
+                         Unfolding(..)
                        )
+import CoreFVs         ( exprFreeVars )
+import CoreUtils       ( exprIsTrivial )
+
+import qualified Type  ( substTy )
+import Type            ( Type, tyVarsOfType, mkTyVarTy,
+                         TvSubstEnv, TvSubst(..), substTyVar )
 import VarSet
 import VarEnv
-import Var             ( setVarUnique, isId )
-import Id              ( idType, setIdType, idOccInfo, zapFragileIdInfo, maybeModifyIdInfo )
-import IdInfo          ( IdInfo, isFragileOcc,
+import Var             ( setVarUnique, isId, mustHaveLocalBinding )
+import Id              ( idType, idInfo, setIdInfo, setIdType, 
+                         idUnfolding, setIdUnfolding,
+                         idOccInfo, maybeModifyIdInfo )
+import IdInfo          ( IdInfo, vanillaIdInfo,
+                         occInfo, isFragileOcc, setOccInfo, 
                          specInfo, setSpecInfo, 
-                         WorkerInfo(..), workerExists, workerInfo, setWorkerInfo, WorkerInfo,
-                          lbvarInfo, LBVarInfo(..), setLBVarInfo
+                         setArityInfo, unknownArity, arityInfo,
+                         unfoldingInfo, setUnfoldingInfo,
+                         WorkerInfo(..), workerExists, workerInfo, setWorkerInfo, WorkerInfo
                        )
-import Unique          ( Uniquable(..), deriveUnique )
-import UniqSet         ( elemUniqSet_Directly )
-import UniqSupply      ( UniqSupply, uniqFromSupply, splitUniqSupply )
+import BasicTypes      ( OccInfo(..) )
+import Unique          ( Unique )
+import UniqSupply      ( UniqSupply, uniqFromSupply, uniqsFromSupply )
 import Var             ( Var, Id, TyVar, isTyVar )
 import Outputable
 import PprCore         ()              -- Instances
-import UniqFM          ( ufmToList )   -- Yuk (add a new op to VarEnv)
-import Util            ( mapAccumL, foldl2, seqList, ($!) )
+import Util            ( mapAccumL, foldl2 )
 import FastTypes
 \end{code}
 
 
 %************************************************************************
 %*                                                                     *
-\subsection{The in-scope set}
-%*                                                                     *
-%************************************************************************
-
-\begin{code}
-data InScopeSet = InScope (VarEnv Var) FastInt
-       -- The Int# is a kind of hash-value used by uniqAway
-       -- For example, it might be the size of the set
-       -- INVARIANT: it's not zero; we use it as a multiplier in uniqAway
-
-emptyInScopeSet :: InScopeSet
-emptyInScopeSet = InScope emptyVarSet 1#
-
-mkInScopeSet :: VarEnv Var -> InScopeSet
-mkInScopeSet in_scope = InScope in_scope 1#
-
-extendInScopeSet :: InScopeSet -> Var -> InScopeSet
-extendInScopeSet (InScope in_scope n) v = InScope (extendVarEnv in_scope v v) (n +# 1#)
-
-extendInScopeSetList :: InScopeSet -> [Var] -> InScopeSet
-extendInScopeSetList (InScope in_scope n) vs
-   = InScope (foldl (\s v -> extendVarEnv s v v) in_scope vs)
-                   (n +# iUnbox (length vs))
-
-modifyInScopeSet :: InScopeSet -> Var -> Var -> InScopeSet
--- Exploit the fact that the in-scope "set" is really a map
---     Make old_v map to new_v
-modifyInScopeSet (InScope in_scope n) old_v new_v = InScope (extendVarEnv in_scope old_v new_v) (n +# 1#)
-
-delInScopeSet :: InScopeSet -> Var -> InScopeSet
-delInScopeSet (InScope in_scope n) v = InScope (in_scope `delVarEnv` v) n
-
-elemInScopeSet :: Var -> InScopeSet -> Bool
-elemInScopeSet v (InScope in_scope n) = v `elemVarEnv` in_scope
-
-lookupInScope :: InScopeSet -> Var -> Var
--- It's important to look for a fixed point
--- When we see (case x of y { I# v -> ... })
--- we add  [x -> y] to the in-scope set (Simplify.simplCaseBinder).
--- When we lookup up an occurrence of x, we map to y, but then
--- we want to look up y in case it has acquired more evaluation information by now.
-lookupInScope (InScope in_scope n) v 
-  = go v
-  where
-    go v = case lookupVarEnv in_scope v of
-               Just v' | v == v'   -> v'       -- Reached a fixed point
-                       | otherwise -> go v'
-               Nothing             -> WARN( mustHaveLocalBinding v, ppr v )
-                                      v
-\end{code}
-
-\begin{code}
-uniqAway :: InScopeSet -> Var -> Var
--- (uniqAway in_scope v) finds a unique that is not used in the
--- in-scope set, and gives that to v.  It starts with v's current unique, of course,
--- in the hope that it won't have to change it, nad thereafter uses a combination
--- of that and the hash-code found in the in-scope set
-uniqAway (InScope set n) var
-  | not (var `elemVarSet` set) = var                           -- Nothing to do
-  | otherwise                 = try 1#
-  where
-    orig_unique = getUnique var
-    try k 
-#ifdef DEBUG
-         | k ># 1000#
-         = pprPanic "uniqAway loop:" (ppr (iBox k) <+> text "tries" <+> ppr var <+> int (iBox n)) 
-#endif                     
-         | uniq `elemUniqSet_Directly` set = try (k +# 1#)
-#ifdef DEBUG
-         | opt_PprStyle_Debug && k ># 3#
-         = pprTrace "uniqAway:" (ppr (iBox k) <+> text "tries" <+> ppr var <+> int (iBox n)) 
-           setVarUnique var uniq
-#endif                     
-         | otherwise = setVarUnique var uniq
-         where
-           uniq = deriveUnique orig_unique (iBox (n *# k))
-\end{code}
-
-
-%************************************************************************
-%*                                                                     *
 \subsection{Substitutions}
 %*                                                                     *
 %************************************************************************
 
 \begin{code}
-data Subst = Subst InScopeSet          -- In scope
-                  SubstEnv             -- Substitution itself
+data Subst 
+  = Subst InScopeSet   -- Variables in in scope (both Ids and TyVars)
+         IdSubstEnv    -- Substitution for Ids
+         TvSubstEnv    -- Substitution for TyVars
+
        -- INVARIANT 1: The (domain of the) in-scope set is a superset
        --              of the free vars of the range of the substitution
        --              that might possibly clash with locally-bound variables
@@ -183,15 +102,20 @@ data Subst = Subst InScopeSet             -- In scope
        --       other is an out-Id. So the substitution is idempotent in the sense
        --       that we *must not* repeatedly apply it.]
 
-type IdSubst    = Subst
+
+type IdSubstEnv = IdEnv SubstResult
+
+data SubstResult
+  = DoneEx CoreExpr            -- Completed term
+  | DoneId Id OccInfo          -- Completed term variable, with occurrence info;
+                               -- only used by the simplifier
+  | ContEx Subst CoreExpr      -- A suspended substitution
 \end{code}
 
 The general plan about the substitution and in-scope set for Ids is as follows
 
 * substId always adds new_id to the in-scope set.
-  new_id has a correctly-substituted type, but all its fragile IdInfo has been zapped.
-  That is added back in later.  So new_id is the minimal thing it's 
-  correct to substitute.
+  new_id has a correctly-substituted type, occ info
 
 * substId adds a binding (DoneId new_id occ) to the substitution if 
        EITHER the Id's unique has changed
@@ -227,91 +151,90 @@ The general plan about the substitution and in-scope set for Ids is as follows
 
 \begin{code}
 isEmptySubst :: Subst -> Bool
-isEmptySubst (Subst _ env) = isEmptySubstEnv env
+isEmptySubst (Subst _ id_env tv_env) = isEmptyVarEnv id_env && isEmptyVarEnv tv_env
 
 emptySubst :: Subst
-emptySubst = Subst emptyInScopeSet emptySubstEnv
+emptySubst = Subst emptyInScopeSet emptyVarEnv emptyVarEnv
+
+mkSubst :: InScopeSet -> Subst
+mkSubst in_scope = Subst in_scope emptyVarEnv emptyVarEnv
+
+getTvSubst :: Subst -> TvSubst
+getTvSubst (Subst in_scope _ tv_env) = TvSubst in_scope tv_env
+
+getTvSubstEnv :: Subst -> TvSubstEnv
+getTvSubstEnv (Subst _ _ tv_env) = tv_env
+
+setTvSubstEnv :: Subst -> TvSubstEnv -> Subst
+setTvSubstEnv (Subst in_scope ids _) tvs = Subst in_scope ids tvs
 
-mkSubst :: InScopeSet -> SubstEnv -> Subst
-mkSubst in_scope env = Subst in_scope env
 
-substEnv :: Subst -> SubstEnv
-substEnv (Subst _ env) = env
 
 substInScope :: Subst -> InScopeSet
-substInScope (Subst in_scope _) = in_scope
+substInScope (Subst in_scope _ _) = in_scope
 
 zapSubstEnv :: Subst -> Subst
-zapSubstEnv (Subst in_scope env) = Subst in_scope emptySubstEnv
-
-extendSubst :: Subst -> Var -> SubstResult -> Subst
-extendSubst (Subst in_scope env) v r = UASSERT( case r of { DoneTy ty -> not (isUTy ty) ; _ -> True } )
-                                       Subst in_scope (extendSubstEnv env v r)
-
-extendSubstList :: Subst -> [Var] -> [SubstResult] -> Subst
-extendSubstList (Subst in_scope env) v r = UASSERT( all (\ r1 -> case r1 of { DoneTy ty -> not (isUTy ty) ; _ -> True }) r )
-                                           Subst in_scope (extendSubstEnvList env v r)
-
-lookupSubst :: Subst -> Var -> Maybe SubstResult
-lookupSubst (Subst _ env) v = lookupSubstEnv env v
-
-lookupIdSubst :: Subst -> Id -> SubstResult
--- Does the lookup in the in-scope set too
-lookupIdSubst (Subst in_scope env) v
-  = case lookupSubstEnv env v of
-       Just (DoneId v' occ) -> DoneId (lookupInScope in_scope v') occ
-       Just res             -> res
-       Nothing              -> DoneId v' (idOccInfo v')
-                               -- We don't use DoneId for LoopBreakers, so the idOccInfo is
-                               -- very important!  If isFragileOcc returned True for
-                               -- loop breakers we could avoid this call, but at the expense
-                               -- of adding more to the substitution, and building new Ids
-                               -- in substId a bit more often than really necessary
-                            where
-                                   v' = lookupInScope in_scope v
+zapSubstEnv (Subst in_scope _ _) = Subst in_scope emptyVarEnv emptyVarEnv
+
+-- ToDo: add an ASSERT that fvs(subst-result) is already in the in-scope set
+extendIdSubst :: Subst -> Id -> SubstResult -> Subst
+extendIdSubst (Subst in_scope ids tvs) v r = Subst in_scope (extendVarEnv ids v r) tvs
+
+extendIdSubstList :: Subst -> [(Id, SubstResult)] -> Subst
+extendIdSubstList (Subst in_scope ids tvs) prs = Subst in_scope (extendVarEnvList ids prs) tvs
+
+extendTvSubst :: Subst -> TyVar -> Type -> Subst
+extendTvSubst (Subst in_scope ids tvs) v r = Subst in_scope ids (extendVarEnv tvs v r) 
+
+extendTvSubstList :: Subst -> [(TyVar,Type)] -> Subst
+extendTvSubstList (Subst in_scope ids tvs) prs = Subst in_scope ids (extendVarEnvList tvs prs)
+
+lookupIdSubst :: Subst -> Id -> Maybe SubstResult
+lookupIdSubst (Subst in_scope ids tvs) v = lookupVarEnv ids v
+
+lookupTvSubst :: Subst -> TyVar -> Maybe Type
+lookupTvSubst (Subst _ ids tvs) v = lookupVarEnv tvs v
 
+------------------------------
 isInScope :: Var -> Subst -> Bool
-isInScope v (Subst in_scope _) = v `elemInScopeSet` in_scope
+isInScope v (Subst in_scope _ _) = v `elemInScopeSet` in_scope
 
 modifyInScope :: Subst -> Var -> Var -> Subst
-modifyInScope (Subst in_scope env) old_v new_v = Subst (modifyInScopeSet in_scope old_v new_v) env
+modifyInScope (Subst in_scope ids tvs) old_v new_v 
+  = Subst (modifyInScopeSet in_scope old_v new_v) ids tvs
        -- make old_v map to new_v
 
 extendInScope :: Subst -> Var -> Subst
-       -- Add a new variable as in-scope
-       -- Remember to delete any existing binding in the substitution!
-extendInScope (Subst in_scope env) v = Subst (in_scope `extendInScopeSet` v)
-                                            (env `delSubstEnv` v)
+extendInScope (Subst in_scope ids tvs) v
+  = Subst (in_scope `extendInScopeSet` v) 
+         (ids `delVarEnv` v) (tvs `delVarEnv` v)
 
-extendInScopeList :: Subst -> [Var] -> Subst
-extendInScopeList (Subst in_scope env) vs = Subst (extendInScopeSetList in_scope vs)
-                                                 (delSubstEnvList env vs)
-
--- The "New" variants are guaranteed to be adding freshly-allocated variables
--- It's not clear that the gain (not needing to delete it from the substitution)
--- is worth the extra proof obligation
-extendNewInScope :: Subst -> Var -> Subst
-extendNewInScope (Subst in_scope env) v = Subst (in_scope `extendInScopeSet` v) env
-
-extendNewInScopeList :: Subst -> [Var] -> Subst
-extendNewInScopeList (Subst in_scope env) vs = Subst (in_scope `extendInScopeSetList` vs) env
+extendInScopeIds :: Subst -> [Id] -> Subst
+extendInScopeIds (Subst in_scope ids tvs) vs 
+  = Subst (in_scope `extendInScopeSetList` vs) 
+         (ids `delVarEnvList` vs) tvs
 
 -------------------------------
 bindSubst :: Subst -> Var -> Var -> Subst
 -- Extend with a substitution, v1 -> Var v2
 -- and extend the in-scopes with v2
-bindSubst (Subst in_scope env) old_bndr new_bndr
+bindSubst (Subst in_scope ids tvs) old_bndr new_bndr
+  | isId old_bndr
   = Subst (in_scope `extendInScopeSet` new_bndr)
-         (extendSubstEnv env old_bndr subst_result)
-  where
-    subst_result | isId old_bndr = DoneEx (Var new_bndr)
-                | otherwise     = DoneTy (TyVarTy new_bndr)
+         (extendVarEnv ids old_bndr (DoneEx (Var new_bndr)))
+         tvs
+  | otherwise
+  = Subst (in_scope `extendInScopeSet` new_bndr)
+         ids
+         (extendVarEnv tvs old_bndr (mkTyVarTy new_bndr))
 
 unBindSubst :: Subst -> Var -> Var -> Subst
 -- Reverse the effect of bindSubst
 -- If old_bndr was already in the substitution, this doesn't quite work
-unBindSubst (Subst in_scope env) old_bndr new_bndr
-  = Subst (in_scope `delInScopeSet` new_bndr) (delSubstEnv env old_bndr)
+unBindSubst (Subst in_scope ids tvs) old_bndr new_bndr
+  = Subst (in_scope `delInScopeSet` new_bndr)
+         (delVarEnv ids old_bndr) 
+         (delVarEnv tvs old_bndr)
 
 -- And the "List" forms
 bindSubstList :: Subst -> [Var] -> [Var] -> Subst
@@ -324,16 +247,20 @@ unBindSubstList subst old_bndrs new_bndrs
 
 
 -------------------------------
+setInScopeSet :: Subst -> InScopeSet -> Subst
+setInScopeSet (Subst _ ids tvs) in_scope
+  = Subst in_scope ids tvs 
+
 setInScope :: Subst    -- Take env part from here
-          -> InScopeSet
+          -> Subst     -- Take in-scope part from here
           -> Subst
-setInScope (Subst in_scope1 env1) in_scope2
-  = Subst in_scope2 env1
+setInScope (Subst _ ids tvs) (Subst in_scope _ _)
+  = Subst in_scope ids tvs 
 
-setSubstEnv :: Subst           -- Take in-scope part from here
-           -> SubstEnv         -- ... and env part from here
+setSubstEnv :: Subst   -- Take in-scope part from here
+           -> Subst    -- ... and env part from here
            -> Subst
-setSubstEnv (Subst in_scope1 _) env2 = Subst in_scope1 env2
+setSubstEnv s1 s2 = setInScope s2 s1
 \end{code}
 
 Pretty printing, for debugging only
@@ -343,118 +270,13 @@ instance Outputable SubstResult where
   ppr (DoneEx e)   = ptext SLIT("DoneEx") <+> ppr e
   ppr (DoneId v _) = ptext SLIT("DoneId") <+> ppr v
   ppr (ContEx _ e) = ptext SLIT("ContEx") <+> ppr e
-  ppr (DoneTy t)   = ptext SLIT("DoneTy") <+> ppr t
-
-instance Outputable SubstEnv where
-  ppr se = brackets (fsep (punctuate comma (map ppr_elt (ufmToList (substEnvEnv se)))))
-       where
-          ppr_elt (uniq,sr) = ppr uniq <+> ptext SLIT("->") <+> ppr sr
 
 instance Outputable Subst where
-  ppr (Subst (InScope in_scope _) se) 
-       =  ptext SLIT("<InScope =") <+> braces   (fsep (map ppr (rngVarEnv in_scope)))
-       $$ ptext SLIT(" Subst   =") <+> ppr se <> char '>'
-\end{code}
-
-%************************************************************************
-%*                                                                     *
-\subsection{Type substitution}
-%*                                                                     *
-%************************************************************************
-
-\begin{code}
-type TyVarSubst = Subst        -- TyVarSubst are expected to have range elements
-       -- (We could have a variant of Subst, but it doesn't seem worth it.)
-
--- mkTyVarSubst generates the in-scope set from
--- the types given; but it's just a thunk so with a bit of luck
--- it'll never be evaluated
-mkTyVarSubst :: [TyVar] -> [Type] -> Subst
-mkTyVarSubst tyvars tys = Subst (mkInScopeSet (tyVarsOfTypes tys)) (zip_ty_env tyvars tys emptySubstEnv)
-
--- mkTopTyVarSubst is called when doing top-level substitutions.
--- Here we expect that the free vars of the range of the
--- substitution will be empty.
-mkTopTyVarSubst :: [TyVar] -> [Type] -> Subst
-mkTopTyVarSubst tyvars tys = Subst emptyInScopeSet (zip_ty_env tyvars tys emptySubstEnv)
-
-zip_ty_env []       []       env = env
-zip_ty_env (tv:tvs) (ty:tys) env = UASSERT( not (isUTy ty) )
-                                   zip_ty_env tvs tys (extendSubstEnv env tv (DoneTy ty))
-\end{code}
-
-substTy works with general Substs, so that it can be called from substExpr too.
-
-\begin{code}
-substTy :: Subst -> Type  -> Type
-substTy subst ty | isEmptySubst subst = ty
-                | otherwise          = subst_ty subst ty
-
-substClasses :: TyVarSubst -> ClassContext -> ClassContext
-substClasses subst theta
-  | isEmptySubst subst = theta
-  | otherwise         = [(clas, map (subst_ty subst) tys) | (clas, tys) <- theta]
-
-substTheta :: TyVarSubst -> ThetaType -> ThetaType
-substTheta subst theta
-  | isEmptySubst subst = theta
-  | otherwise         = map (substPred subst) theta
-
-substPred :: TyVarSubst -> PredType -> PredType
-substPred subst (Class clas tys) = Class clas (map (subst_ty subst) tys)
-substPred subst (IParam n ty)    = IParam n (subst_ty subst ty)
-
-subst_ty subst ty
-   = go ty
-  where
-    go (TyConApp tc tys)          = let args = map go tys
-                                    in  args `seqList` TyConApp tc args
-
-    go (PredTy p)                 = PredTy $! (substPred subst p)
-
-    go (NoteTy (SynNote ty1) ty2)  = NoteTy (SynNote $! (go ty1)) $! (go ty2)
-    go (NoteTy (FTVNote _) ty2)    = go ty2            -- Discard the free tyvar note
-
-    go (FunTy arg res)            = (FunTy $! (go arg)) $! (go res)
-    go (AppTy fun arg)            = mkAppTy (go fun) $! (go arg)
-    go ty@(TyVarTy tv)            = case (lookupSubst subst tv) of
-                                       Nothing            -> ty
-                                               Just (DoneTy ty')  -> ty'
-                                       
-    go (ForAllTy tv ty)                   = case substTyVar subst tv of
-                                       (subst', tv') -> ForAllTy tv' $! (subst_ty subst' ty)
-
-    go (UsageTy u ty)              = mkUTy (go u) $! (go ty)
-\end{code}
-
-Here is where we invent a new binder if necessary.
-
-\begin{code}
-substTyVar :: Subst -> TyVar -> (Subst, TyVar) 
-substTyVar subst@(Subst in_scope env) old_var
-  | old_var == new_var -- No need to clone
-                       -- But we *must* zap any current substitution for the variable.
-                       --  For example:
-                       --      (\x.e) with id_subst = [x |-> e']
-                       -- Here we must simply zap the substitution for x
-                       --
-                       -- The new_id isn't cloned, but it may have a different type
-                       -- etc, so we must return it, not the old id
-  = (Subst (in_scope `extendInScopeSet` new_var)
-          (delSubstEnv env old_var),
-     new_var)
-
-  | otherwise  -- The new binder is in scope so
-               -- we'd better rename it away from the in-scope variables
-               -- Extending the substitution to do this renaming also
-               -- has the (correct) effect of discarding any existing
-               -- substitution for that variable
-  = (Subst (in_scope `extendInScopeSet` new_var) 
-          (extendSubstEnv env old_var (DoneTy (TyVarTy new_var))),
-     new_var)
-  where
-    new_var = uniqAway in_scope old_var
-       -- The uniqAway part makes sure the new variable is not already in scope
+  ppr (Subst in_scope ids tvs) 
+       =  ptext SLIT("<InScope =") <+> braces (fsep (map ppr (varEnvElts (getInScopeVars in_scope))))
+       $$ ptext SLIT(" IdSubst   =") <+> ppr ids
+       $$ ptext SLIT(" TvSubst   =") <+> ppr tvs
+        <> char '>'
 \end{code}
 
 
@@ -486,9 +308,7 @@ substExpr subst expr
 
   = go expr
   where
-    go (Var v) = -- See the notes at the top, with the Subst data type declaration
-                case lookupIdSubst subst v of
-       
+    go (Var v) = case substId subst v of
                    ContEx env' e' -> substExpr (setSubstEnv subst env') e'
                    DoneId v _     -> Var v
                    DoneEx e'      -> e'
@@ -508,13 +328,12 @@ substExpr subst expr
 
     go (Let (Rec pairs) body) = Let (Rec pairs') (substExpr subst' body)
                              where
-                               (subst', bndrs') = substBndrs subst (map fst pairs)
+                               (subst', bndrs') = substRecBndrs subst (map fst pairs)
                                pairs'  = bndrs' `zip` rhss'
                                rhss'   = map (substExpr subst' . snd) pairs
-
-    go (Case scrut bndr alts) = Case (go scrut) bndr' (map (go_alt subst') alts)
-                             where
-                               (subst', bndr') = substBndr subst bndr
+    go (Case scrut bndr ty alts) = Case (go scrut) bndr' (go_ty ty) (map (go_alt subst') alts)
+                                where
+                                (subst', bndr') = substBndr subst bndr
 
     go_alt subst (con, bndrs, rhs) = (con, bndrs', substExpr subst' rhs)
                                 where
@@ -525,89 +344,209 @@ substExpr subst expr
 
     go_ty ty = substTy subst ty
 
+substId :: Subst -> Id -> SubstResult
+substId (Subst in_scope ids tvs) v 
+  = case lookupVarEnv ids v of
+       Just (DoneId v occ) -> DoneId (lookup v) occ
+       Just res            -> res
+       Nothing             -> let v' = lookup v
+                              in DoneId v' (idOccInfo v')
+               -- Note [idOccInfo] 
+               -- We don't use DoneId for LoopBreakers, so the idOccInfo is
+               -- very important!  If isFragileOcc returned True for
+               -- loop breakers we could avoid this call, but at the expense
+               -- of adding more to the substitution, and building new Ids
+               -- in substId a bit more often than really necessary
+  where
+       -- Get the most up-to-date thing from the in-scope set
+       -- Even though it isn't in the substitution, it may be in
+       -- the in-scope set with a different type (we only use the
+       -- substitution if the unique changes).
+    lookup v = case lookupInScope in_scope v of
+                Just v' -> v'
+                Nothing -> WARN( mustHaveLocalBinding v, ppr v ) v
+
+
+substTy :: Subst -> Type -> Type 
+substTy subst ty = Type.substTy (getTvSubst subst) ty
 \end{code}
 
-Substituting in binders is a rather tricky part of the whole compiler.
 
-When we hit a binder we may need to
-  (a) apply the the type envt (if non-empty) to its type
-  (c) give it a new unique to avoid name clashes
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+\section{Substituting an Id binder}
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
 
 \begin{code}
+-- simplBndr and simplLetId are used by the simplifier
+
+simplBndr :: Subst -> Var -> (Subst, Var)
+-- Used for lambda and case-bound variables
+-- Clone Id if necessary, substitute type
+-- Return with IdInfo already substituted, but (fragile) occurrence info zapped
+-- The substitution is extended only if the variable is cloned, because
+-- we *don't* need to use it to track occurrence info.
+simplBndr subst bndr
+  | isTyVar bndr  = subst_tv subst bndr
+  | otherwise     = subst_id False subst subst bndr
+
+simplBndrs :: Subst -> [Var] -> (Subst, [Var])
+simplBndrs subst bndrs = mapAccumL simplBndr subst bndrs
+
+simplLamBndr :: Subst -> Var -> (Subst, Var)
+-- Used for lambda binders.  These sometimes have unfoldings added by
+-- the worker/wrapper pass that must be preserved, becuase they can't
+-- be reconstructed from context.  For example:
+--     f x = case x of (a,b) -> fw a b x
+--     fw a b x{=(a,b)} = ...
+-- The "{=(a,b)}" is an unfolding we can't reconstruct otherwise.
+simplLamBndr subst bndr
+  | not (isId bndr && hasSomeUnfolding old_unf)
+  = simplBndr subst bndr       -- Normal case
+  | otherwise
+  = (subst', bndr' `setIdUnfolding` substUnfolding subst old_unf)
+  where
+    old_unf = idUnfolding bndr
+    (subst', bndr') = subst_id False subst subst bndr
+               
+
+simplLetId :: Subst -> Id -> (Subst, Id)
+-- Clone Id if necessary
+-- Substitute its type
+-- Return an Id with completely zapped IdInfo
+--     [A subsequent substIdInfo will restore its IdInfo]
+-- Augment the subtitution 
+--     if the unique changed, *or* 
+--     if there's interesting occurrence info
+
+simplLetId subst@(Subst in_scope env tvs) old_id
+  = (Subst (in_scope `extendInScopeSet` new_id) new_env tvs, new_id)
+  where
+    old_info = idInfo old_id
+    id1            = uniqAway in_scope old_id
+    id2     = substIdType subst id1
+    new_id  = setIdInfo id2 vanillaIdInfo
+
+       -- Extend the substitution if the unique has changed,
+       -- or there's some useful occurrence information
+       -- See the notes with substTyVar for the delSubstEnv
+    occ_info = occInfo old_info
+    new_env | new_id /= old_id || isFragileOcc occ_info
+           = extendVarEnv env old_id (DoneId new_id occ_info)
+           | otherwise 
+           = delVarEnv env old_id
+
+simplIdInfo :: Subst -> IdInfo -> IdInfo
+  -- Used by the simplifier to compute new IdInfo for a let(rec) binder,
+  -- subsequent to simplLetId having zapped its IdInfo
+simplIdInfo subst old_info
+  = case substIdInfo False subst old_info of 
+       Just new_info -> new_info
+       Nothing       -> old_info
+\end{code}
+
+\begin{code}
+-- substBndr and friends are used when doing expression substitution only
+-- In this case we can *preserve* occurrence information, and indeed we *want*
+-- to do so else lose useful occ info in rules. 
+
 substBndr :: Subst -> Var -> (Subst, Var)
 substBndr subst bndr
-  | isTyVar bndr  = substTyVar subst bndr
-  | otherwise     = substId    subst bndr
+  | isTyVar bndr  = subst_tv subst bndr
+  | otherwise     = subst_id True {- keep fragile info -} subst subst bndr
 
 substBndrs :: Subst -> [Var] -> (Subst, [Var])
 substBndrs subst bndrs = mapAccumL substBndr subst bndrs
 
+substRecBndrs :: Subst -> [Id] -> (Subst, [Id])
+-- Substitute a mutually recursive group
+substRecBndrs subst bndrs 
+  = (new_subst, new_bndrs)
+  where
+       -- Here's the reason we need to pass rec_subst to subst_id
+    (new_subst, new_bndrs) = mapAccumL (subst_id True {- keep fragile info -} new_subst) 
+                                      subst bndrs
+\end{code}
 
-substIds :: Subst -> [Id] -> (Subst, [Id])
-substIds subst bndrs = mapAccumL substId subst bndrs
-
-substId :: Subst -> Id -> (Subst, Id)
-       -- Returns an Id with empty IdInfo
-       -- See the notes with the Subst data type decl at the
-       -- top of this module
 
-substId subst@(Subst in_scope env) old_id
-  = (Subst (in_scope `extendInScopeSet` new_id) new_env, new_id)
+\begin{code}
+subst_tv :: Subst -> TyVar -> (Subst, TyVar)
+-- Unpackage and re-package for substTyVar
+subst_tv (Subst in_scope id_env tv_env) tv
+  = case substTyVar (TvSubst in_scope tv_env) tv of
+       (TvSubst in_scope' tv_env', tv') 
+          -> (Subst in_scope' id_env tv_env', tv')
+
+subst_id :: Bool               -- True <=> keep fragile info
+        -> Subst               -- Substitution to use for the IdInfo
+        -> Subst -> Id         -- Substitition and Id to transform
+        -> (Subst, Id)         -- Transformed pair
+
+-- Returns with:
+--     * Unique changed if necessary
+--     * Type substituted
+--     * Unfolding zapped
+--     * Rules, worker, lbvar info all substituted 
+--     * Occurrence info zapped if is_fragile_occ returns True
+--     * The in-scope set extended with the returned Id
+--     * The substitution extended with a DoneId if unique changed
+--       In this case, the var in the DoneId is the same as the
+--       var returned
+
+subst_id keep_fragile rec_subst subst@(Subst in_scope env tvs) old_id
+  = (Subst (in_scope `extendInScopeSet` new_id) new_env tvs, new_id)
   where
-    id_ty    = idType old_id
-    occ_info = idOccInfo old_id
-
-       -- id1 has its type zapped
-    id1 |  noTypeSubst env
-       || isEmptyVarSet (tyVarsOfType id_ty) = old_id
-                       -- The tyVarsOfType is cheaper than it looks
-                       -- because we cache the free tyvars of the type
-                       -- in a Note in the id's type itself
-        | otherwise  = setIdType old_id (substTy subst id_ty)
-
-       -- id2 has its IdInfo zapped
-    id2 = zapFragileIdInfo id1
-
-        -- id3 has its LBVarInfo zapped
-    id3 = maybeModifyIdInfo (\ info -> go info (lbvarInfo info)) id2
-            where go info (LBVarInfo u@(TyVarTy _)) = Just $ setLBVarInfo info $
-                                                      LBVarInfo (subst_ty subst u)
-                  go info _                         = Nothing
-
-       -- new_id is cloned if necessary
-    new_id = uniqAway in_scope id3
-       -- Extend the substitution if the unique has changed,
-       -- or there's some useful occurrence information
+       -- id1 is cloned if necessary
+    id1 = uniqAway in_scope old_id
+
+       -- id2 has its type zapped
+    id2 = substIdType subst id1
+
+       -- new_id has the right IdInfo
+       -- The lazy-set is because we're in a loop here, with 
+       -- rec_subst, when dealing with a mutually-recursive group
+    new_id = maybeModifyIdInfo (substIdInfo keep_fragile rec_subst) id2
+
+       -- Extend the substitution if the unique has changed
        -- See the notes with substTyVar for the delSubstEnv
-    new_env | new_id /= old_id || isFragileOcc occ_info 
-           = extendSubstEnv env old_id (DoneId new_id occ_info)
+    new_env | new_id /= old_id
+           = extendVarEnv env old_id (DoneId new_id (idOccInfo old_id))
            | otherwise 
-           = delSubstEnv env old_id
+           = delVarEnv env old_id
 \end{code}
 
 Now a variant that unconditionally allocates a new unique.
+It also unconditionally zaps the OccInfo.
 
 \begin{code}
-substAndCloneIds :: Subst -> UniqSupply -> [Id] -> (Subst, UniqSupply, [Id])
-substAndCloneIds subst us [] = (subst, us, [])
-substAndCloneIds subst us (b:bs) = case substAndCloneId  subst  us  b  of { (subst1, us1, b') ->
-                                  case substAndCloneIds subst1 us1 bs of { (subst2, us2, bs') ->
-                                  (subst2, us2, (b':bs')) }}
-                                       
-substAndCloneId :: Subst -> UniqSupply -> Id -> (Subst, UniqSupply, Id)
-substAndCloneId subst@(Subst in_scope env) us old_id
-  = (Subst (in_scope `extendInScopeSet` new_id) 
-          (extendSubstEnv env old_id (DoneEx (Var new_id))),
-     new_us,
-     new_id)
+subst_clone_id :: Subst                        -- Substitution to use (lazily) for the rules and worker
+              -> Subst -> (Id, Unique) -- Substitition and Id to transform
+              -> (Subst, Id)           -- Transformed pair
+
+subst_clone_id rec_subst subst@(Subst in_scope env tvs) (old_id, uniq)
+  = (Subst (in_scope `extendInScopeSet` new_id) new_env tvs, new_id)
+  where
+    id1         = setVarUnique old_id uniq
+    id2  = substIdType subst id1
+
+    new_id  = maybeModifyIdInfo (substIdInfo False rec_subst) id2
+    new_env = extendVarEnv env old_id (DoneId new_id NoOccInfo)
+
+substAndCloneIds :: Subst -> UniqSupply -> [Id] -> (Subst, [Id])
+substAndCloneIds subst us ids
+  = mapAccumL (subst_clone_id subst) subst (ids `zip` uniqsFromSupply us)
+
+substAndCloneRecIds :: Subst -> UniqSupply -> [Id] -> (Subst, [Id])
+substAndCloneRecIds subst us ids
+  = (subst', ids')
   where
-    id_ty    = idType old_id
-    id1 | noTypeSubst env || isEmptyVarSet (tyVarsOfType id_ty) = old_id
-        | otherwise                                            = setIdType old_id (substTy subst id_ty)
+    (subst', ids') = mapAccumL (subst_clone_id subst') subst
+                              (ids `zip` uniqsFromSupply us)
 
-    id2         = zapFragileIdInfo id1
-    new_id      = setVarUnique id2 (uniqFromSupply us1)
-    (us1,new_us) = splitUniqSupply us
+substAndCloneId :: Subst -> UniqSupply -> Id -> (Subst, Id)
+substAndCloneId subst us old_id
+  = subst_clone_id subst subst (old_id, uniqFromSupply us)
 \end{code}
 
 
@@ -618,31 +557,62 @@ substAndCloneId subst@(Subst in_scope env) us old_id
 %************************************************************************
 
 \begin{code}
-substIdInfo :: Subst 
-           -> IdInfo           -- Get un-substituted ones from here
-           -> IdInfo           -- Substitute it and add it to here
-           -> IdInfo           -- To give this
-       -- Seq'ing on the returned IdInfo is enough to cause all the 
-       -- substitutions to happen completely
-
-substIdInfo subst old_info new_info
-  = info2
-  where 
-    info1 | isEmptyCoreRules old_rules = new_info
-         | otherwise                  = new_info `setSpecInfo` new_rules
+substIdInfo :: Bool    -- True <=> keep even fragile info
+           -> Subst 
+           -> IdInfo
+           -> Maybe IdInfo
+-- The keep_fragile flag is True when we are running a simple expression
+-- substitution that preserves all structure, so that arity and occurrence
+-- info are unaffected.  The False state is used more often.
+--
+-- Substitute the 
+--     rules
+--     worker info
+-- Zap the unfolding 
+-- If keep_fragile then
+--     keep OccInfo
+--     keep Arity
+-- else
+--     keep only 'robust' OccInfo
+--     zap Arity
+-- 
+-- Seq'ing on the returned IdInfo is enough to cause all the 
+-- substitutions to happen completely
+
+substIdInfo keep_fragile subst info
+  | nothing_to_do = Nothing
+  | otherwise     = Just (info `setOccInfo`              (if keep_occ then old_occ else NoOccInfo)
+                              `setArityInfo`     (if keep_arity then old_arity else unknownArity)
+                              `setSpecInfo`      substRules  subst old_rules
+                              `setWorkerInfo`    substWorker subst old_wrkr
+                              `setUnfoldingInfo` noUnfolding)
                        -- setSpecInfo does a seq
-         where
-           new_rules = substRules subst old_rules
-    info2 | not (workerExists old_wrkr) = info1
-         | otherwise                   = info1 `setWorkerInfo` new_wrkr
                        -- setWorkerInfo does a seq
-         where
-           new_wrkr = substWorker subst old_wrkr
-
-    old_rules = specInfo   old_info
-    old_wrkr  = workerInfo old_info
+  where
+    nothing_to_do = keep_occ && keep_arity &&
+                   isEmptyCoreRules old_rules &&
+                   not (workerExists old_wrkr) &&
+                   not (hasUnfolding (unfoldingInfo info))
+    
+    keep_occ   = keep_fragile || not (isFragileOcc old_occ)
+    keep_arity = keep_fragile || old_arity == unknownArity
+    old_arity = arityInfo info
+    old_occ   = occInfo info
+    old_rules = specInfo info
+    old_wrkr  = workerInfo info
+
+------------------
+substIdType :: Subst -> Id -> Id
+substIdType subst@(Subst in_scope id_env tv_env) id
+  | isEmptyVarEnv tv_env || isEmptyVarSet (tyVarsOfType old_ty) = id
+  | otherwise  = setIdType id (Type.substTy (TvSubst in_scope tv_env) old_ty)
+               -- The tyVarsOfType is cheaper than it looks
+               -- because we cache the free tyvars of the type
+               -- in a Note in the id's type itself
+  where
+    old_ty = idType id
 
+------------------
 substWorker :: Subst -> WorkerInfo -> WorkerInfo
        -- Seq'ing on the returned WorkerInfo is enough to cause all the 
        -- substitutions to happen completely
@@ -650,14 +620,23 @@ substWorker :: Subst -> WorkerInfo -> WorkerInfo
 substWorker subst NoWorker
   = NoWorker
 substWorker subst (HasWorker w a)
-  = case lookupIdSubst subst w of
-       (DoneId w1 _)     -> HasWorker w1 a
-       (DoneEx (Var w1)) -> HasWorker w1 a
-       (DoneEx other)    -> WARN( True, text "substWorker: DoneEx" <+> ppr w )
-                                 NoWorker      -- Worker has got substituted away altogether
-       (ContEx se1 e)    -> WARN( True, text "substWorker: ContEx" <+> ppr w <+> ppr e)
-                                 NoWorker      -- Ditto
+  = case substId subst w of
+       DoneId w1 _     -> HasWorker w1 a
+       DoneEx (Var w1) -> HasWorker w1 a
+       DoneEx other    -> WARN( not (exprIsTrivial other), text "substWorker: DoneEx" <+> ppr w )
+                          NoWorker     -- Worker has got substituted away altogether
+                                               -- This can happen if it's trivial, 
+                                               -- via postInlineUnconditionally
+       ContEx se1 e    -> WARN( True, text "substWorker: ContEx" <+> ppr w <+> ppr e)
+                          NoWorker     -- Ditto
                        
+------------------
+substUnfolding subst NoUnfolding                = NoUnfolding
+substUnfolding subst (OtherCon cons)            = OtherCon cons
+substUnfolding subst (CompulsoryUnfolding rhs)   = CompulsoryUnfolding (substExpr subst rhs)
+substUnfolding subst (CoreUnfolding rhs t v w g) = CoreUnfolding (substExpr subst rhs) t v w g
+
+------------------
 substRules :: Subst -> CoreRules -> CoreRules
        -- Seq'ing on the returned CoreRules is enough to cause all the 
        -- substitutions to happen completely
@@ -670,20 +649,24 @@ substRules subst (Rules rules rhs_fvs)
   where
     new_rules = Rules (map do_subst rules) (substVarSet subst rhs_fvs)
 
-    do_subst rule@(BuiltinRule _) = rule
-    do_subst (Rule name tpl_vars lhs_args rhs)
-       = Rule name tpl_vars' 
+    do_subst rule@(BuiltinRule _ _) = rule
+    do_subst (Rule name act tpl_vars lhs_args rhs)
+       = Rule name act tpl_vars' 
               (map (substExpr subst') lhs_args)
               (substExpr subst' rhs)
        where
          (subst', tpl_vars') = substBndrs subst tpl_vars
 
+------------------
 substVarSet subst fvs 
   = foldVarSet (unionVarSet . subst_fv subst) emptyVarSet fvs
   where
-    subst_fv subst fv = case lookupIdSubst subst fv of
-                           DoneId fv' _    -> unitVarSet fv'
-                           DoneEx expr     -> exprFreeVars expr
-                           DoneTy ty       -> tyVarsOfType ty 
-                           ContEx se' expr -> substVarSet (setSubstEnv subst se') (exprFreeVars expr)
+    subst_fv subst fv 
+       | isId fv = case substId subst fv of
+                       DoneId fv' _    -> unitVarSet fv'
+                       DoneEx expr     -> exprFreeVars expr
+                       ContEx se' expr -> substVarSet (setSubstEnv subst se') (exprFreeVars expr)
+       | otherwise = case lookupTvSubst subst fv of
+                           Nothing -> unitVarSet fv
+                           Just ty -> substVarSet subst (tyVarsOfType ty)
 \end{code}