[project @ 2000-05-25 12:41:14 by simonpj]
[ghc-hetmet.git] / ghc / compiler / simplCore / SimplUtils.lhs
index 7997378..34ee7d6 100644 (file)
 %
-% (c) The AQUA Project, Glasgow University, 1993-1996
+% (c) The AQUA Project, Glasgow University, 1993-1998
 %
 \section[SimplUtils]{The simplifier utilities}
 
 \begin{code}
-#include "HsVersions.h"
-
 module SimplUtils (
+       simplBinder, simplBinders, simplIds,
+       transformRhs,
+       mkCase, findAlt, findDefault,
 
-       floatExposesHNF,
-
-       etaCoreExpr, mkRhsTyLam,
+       -- The continuation type
+       SimplCont(..), DupFlag(..), contIsDupable, contResultType,
+       pushArgs, discardCont, countValArgs, countArgs,
+       analyseCont, discardInline
 
-       etaExpandCount,
-
-       simplIdWantsToBeINLINEd,
-
-       singleConstructorType, typeOkForCase
     ) where
 
-IMP_Ubiq(){-uitous-}
-#if defined(__GLASGOW_HASKELL__) && __GLASGOW_HASKELL__ <= 201
-IMPORT_DELOOPER(SmplLoop)              -- paranoia checking
-#endif
+#include "HsVersions.h"
 
 import BinderInfo
-import CmdLineOpts     ( opt_DoEtaReduction, SimplifierSwitch(..) )
+import CmdLineOpts     ( opt_SimplDoLambdaEtaExpansion, opt_SimplCaseMerge )
 import CoreSyn
-import CoreUnfold      ( SimpleUnfolding, mkFormSummary, exprIsTrivial, FormSummary(..) )
-import Id              ( idType, isBottomingId, addInlinePragma, addIdDemandInfo,
-                         idWantsToBeINLINEd, dataConArgTys, SYN_IE(Id),
-                         getIdArity, GenId{-instance Eq-}
+import PprCore         ( {- instance Outputable Expr -} )
+import CoreUnfold      ( isValueUnfolding )
+import CoreFVs         ( exprFreeVars )
+import CoreUtils       ( exprIsTrivial, cheapEqExpr, exprType, exprIsCheap, exprEtaExpandArity, bindNonRec )
+import Subst           ( InScopeSet, mkSubst, substBndrs, substBndr, substIds, lookupIdSubst )
+import Id              ( Id, idType, isId, idName, 
+                         idOccInfo, idUnfolding,
+                         mkId, idInfo
                        )
-import IdInfo          ( ArityInfo(..), DemandInfo )
-import Maybes          ( maybeToBool )
-import PrelVals                ( augmentId, buildId )
-import PrimOp          ( primOpIsCheap )
-import SimplEnv
+import IdInfo          ( arityLowerBound, setOccInfo, vanillaIdInfo )
+import Maybes          ( maybeToBool, catMaybes )
+import Name            ( isLocalName, setNameUnique )
 import SimplMonad
-import Type            ( tyVarsOfType, mkForAllTys, mkTyVarTys, isPrimType, getTyVar_maybe,
-                         maybeAppDataTyConExpandingDicts, SYN_IE(Type)
+import Type            ( Type, tyVarsOfType, tyVarsOfTypes, mkForAllTys, seqType, repType,
+                         splitTyConApp_maybe, mkTyVarTys, applyTys, splitFunTys, mkFunTys
                        )
-import TyCon           ( isDataTyCon )
-import TyVar           ( elementOfTyVarSet,
-                         GenTyVar{-instance Eq-} )
-import Util            ( isIn, panic, assertPanic )
+import TyCon           ( tyConDataConsIfAvailable )
+import PprType         ( {- instance Outputable Type -} )
+import DataCon         ( dataConRepArity )
+import TysPrim         ( statePrimTyCon )
+import Var             ( setVarUnique )
+import VarSet
+import VarEnv          ( SubstEnv, SubstResult(..) )
+import UniqSupply      ( splitUniqSupply, uniqFromSupply )
+import Util            ( zipWithEqual, mapAccumL )
+import Outputable
+\end{code}
+
+
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+\subsection{The continuation data type}
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
+
+\begin{code}
+data SimplCont         -- Strict contexts
+  = Stop OutType               -- Type of the result
+
+  | CoerceIt OutType                   -- The To-type, simplified
+            SimplCont
+
+  | InlinePlease                       -- This continuation makes a function very
+            SimplCont                  -- keen to inline itelf
+
+  | ApplyTo  DupFlag 
+            InExpr SubstEnv            -- The argument, as yet unsimplified, 
+            SimplCont                  -- and its subst-env
+
+  | Select   DupFlag 
+            InId [InAlt] SubstEnv      -- The case binder, alts, and subst-env
+            SimplCont
+
+  | ArgOf    DupFlag           -- An arbitrary strict context: the argument 
+                               --      of a strict function, or a primitive-arg fn
+                               --      or a PrimOp
+            OutType            -- The type of the expression being sought by the context
+                               --      f (error "foo") ==> coerce t (error "foo")
+                               -- when f is strict
+                               -- We need to know the type t, to which to coerce.
+            (OutExpr -> SimplM OutExprStuff)   -- What to do with the result
+
+instance Outputable SimplCont where
+  ppr (Stop _)                      = ptext SLIT("Stop")
+  ppr (ApplyTo dup arg se cont)      = (ptext SLIT("ApplyTo") <+> ppr dup <+> ppr arg) $$ ppr cont
+  ppr (ArgOf   dup _ _)             = ptext SLIT("ArgOf...") <+> ppr dup
+  ppr (Select dup bndr alts se cont) = (ptext SLIT("Select") <+> ppr dup <+> ppr bndr) $$ 
+                                      (nest 4 (ppr alts)) $$ ppr cont
+  ppr (CoerceIt ty cont)            = (ptext SLIT("CoerceIt") <+> ppr ty) $$ ppr cont
+  ppr (InlinePlease cont)           = ptext SLIT("InlinePlease") $$ ppr cont
+
+data DupFlag = OkToDup | NoDup
+
+instance Outputable DupFlag where
+  ppr OkToDup = ptext SLIT("ok")
+  ppr NoDup   = ptext SLIT("nodup")
+
+contIsDupable :: SimplCont -> Bool
+contIsDupable (Stop _)                  = True
+contIsDupable (ApplyTo  OkToDup _ _ _)   = True
+contIsDupable (ArgOf    OkToDup _ _)     = True
+contIsDupable (Select   OkToDup _ _ _ _) = True
+contIsDupable (CoerceIt _ cont)          = contIsDupable cont
+contIsDupable (InlinePlease cont)       = contIsDupable cont
+contIsDupable other                     = False
+
+pushArgs :: SubstEnv -> [InExpr] -> SimplCont -> SimplCont
+pushArgs se []         cont = cont
+pushArgs se (arg:args) cont = ApplyTo NoDup arg se (pushArgs se args cont)
+
+discardCont :: SimplCont       -- A continuation, expecting
+           -> SimplCont        -- Replace the continuation with a suitable coerce
+discardCont (Stop to_ty) = Stop to_ty
+discardCont cont        = CoerceIt to_ty (Stop to_ty)
+                        where
+                          to_ty = contResultType cont
+
+contResultType :: SimplCont -> OutType
+contResultType (Stop to_ty)         = to_ty
+contResultType (ArgOf _ to_ty _)     = to_ty
+contResultType (ApplyTo _ _ _ cont)  = contResultType cont
+contResultType (CoerceIt _ cont)     = contResultType cont
+contResultType (InlinePlease cont)   = contResultType cont
+contResultType (Select _ _ _ _ cont) = contResultType cont
+
+countValArgs :: SimplCont -> Int
+countValArgs (ApplyTo _ (Type ty) se cont) = countValArgs cont
+countValArgs (ApplyTo _ val_arg   se cont) = 1 + countValArgs cont
+countValArgs other                        = 0
+
+countArgs :: SimplCont -> Int
+countArgs (ApplyTo _ arg se cont) = 1 + countArgs cont
+countArgs other                          = 0
+\end{code}
+
+
+Comment about analyseCont
+~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+We want to avoid inlining an expression where there can't possibly be
+any gain, such as in an argument position.  Hence, if the continuation
+is interesting (eg. a case scrutinee, application etc.) then we
+inline, otherwise we don't.  
+
+Previously some_benefit used to return True only if the variable was
+applied to some value arguments.  This didn't work:
+
+       let x = _coerce_ (T Int) Int (I# 3) in
+       case _coerce_ Int (T Int) x of
+               I# y -> ....
+
+we want to inline x, but can't see that it's a constructor in a case
+scrutinee position, and some_benefit is False.
+
+Another example:
+
+dMonadST = _/\_ t -> :Monad (g1 _@_ t, g2 _@_ t, g3 _@_ t)
+
+....  case dMonadST _@_ x0 of (a,b,c) -> ....
+
+we'd really like to inline dMonadST here, but we *don't* want to
+inline if the case expression is just
 
+       case x of y { DEFAULT -> ... }
+
+since we can just eliminate this case instead (x is in WHNF).  Similar
+applies when x is bound to a lambda expression.  Hence
+contIsInteresting looks for case expressions with just a single
+default case.
+
+\begin{code}
+analyseCont :: InScopeSet -> SimplCont
+           -> ([Bool],         -- Arg-info flags; one for each value argument
+               Bool,           -- Context of the result of the call is interesting
+               Bool)           -- There was an InlinePlease 
+
+analyseCont in_scope cont 
+  = case cont of
+       -- The "lone-variable" case is important.  I spent ages
+       -- messing about with unsatisfactory varaints, but this is nice.
+       -- The idea is that if a variable appear all alone
+       --      as an arg of lazy fn, or rhs    Stop
+       --      as scrutinee of a case          Select
+       --      as arg of a strict fn           ArgOf
+       -- then we should not inline it (unless there is some other reason,
+       -- e.g. is is the sole occurrence).  
+       -- Why not?  At least in the case-scrutinee situation, turning
+       --      case x of y -> ...
+       -- into
+       --      let y = (a,b) in ...
+       -- is bad if the binding for x will remain.
+       --
+       -- Another example: I discovered that strings
+       -- were getting inlined straight back into applications of 'error'
+       -- because the latter is strict.
+       --      s = "foo"
+       --      f = \x -> ...(error s)...
+
+       -- Fundamentally such contexts should not ecourage inlining becuase
+       -- the context can ``see'' the unfolding of the variable (e.g. case or a RULE)
+       -- so there's no gain.
+       --
+       -- However, even a type application isn't a lone variable.  Consider
+       --      case $fMonadST @ RealWorld of { :DMonad a b c -> c }
+       -- We had better inline that sucker!  The case won't see through it.
+
+      (Stop _)                   -> boring_result              -- Don't inline a lone variable
+      (Select _ _ _ _ _)         -> boring_result              -- Ditto
+      (ArgOf _ _ _)              -> boring_result              -- Ditto
+      (ApplyTo _ (Type _) _ cont) -> analyse_ty_app cont
+      other                      -> analyse_app cont
+  where
+    boring_result = ([], False, False)
+
+               -- For now, I'm treating not treating a variable applied to types as
+               -- "lone". The motivating example was
+               --      f = /\a. \x. BIG
+               --      g = /\a. \y.  h (f a)
+               -- There's no advantage in inlining f here, and perhaps
+               -- a significant disadvantage.
+    analyse_ty_app (Stop _)                    = boring_result
+    analyse_ty_app (ArgOf _ _ _)               = boring_result
+    analyse_ty_app (Select _ _ _ _ _)          = ([], True, False)     -- See the $fMonadST example above
+    analyse_ty_app (ApplyTo _ (Type _) _ cont) = analyse_ty_app cont
+    analyse_ty_app cont                                = analyse_app cont
+
+    analyse_app (InlinePlease cont)  
+       = case analyse_app cont of
+                (infos, icont, inline) -> (infos, icont, True)
+
+    analyse_app (ApplyTo _ arg subst cont) 
+       | isValArg arg = case analyse_app cont of
+                          (infos, icont, inline) -> (analyse_arg subst arg : infos, icont, inline)
+       | otherwise    = analyse_app cont
+
+    analyse_app cont = ([], interesting_call_context cont, False)
+
+       -- An argument is interesting if it has *some* structure
+       -- We are here trying to avoid unfolding a function that
+       -- is applied only to variables that have no unfolding
+       -- (i.e. they are probably lambda bound): f x y z
+       -- There is little point in inlining f here.
+    analyse_arg :: SubstEnv -> InExpr -> Bool
+    analyse_arg subst (Var v)          = case lookupIdSubst (mkSubst in_scope subst) v of
+                                               DoneId v' _ -> isValueUnfolding (idUnfolding v')
+                                               other       -> False
+    analyse_arg subst (Type _)         = False
+    analyse_arg subst (App fn (Type _)) = analyse_arg subst fn
+    analyse_arg subst (Note _ a)       = analyse_arg subst a
+    analyse_arg subst other            = True
+
+    interesting_call_context (Stop ty)                  = canUpdateInPlace ty
+    interesting_call_context (InlinePlease _)           = True
+    interesting_call_context (Select _ _ _ _ _)          = True
+    interesting_call_context (CoerceIt _ cont)           = interesting_call_context cont
+    interesting_call_context (ApplyTo _ (Type _) _ cont) = interesting_call_context cont
+    interesting_call_context (ApplyTo _ _       _ _)    = True
+    interesting_call_context (ArgOf _ _ _)              = True
+       -- If this call is the arg of a strict function, the context
+       -- is a bit interesting.  If we inline here, we may get useful
+       -- evaluation information to avoid repeated evals: e.g.
+       --      x + (y * z)
+       -- Here the contIsInteresting makes the '*' keener to inline,
+       -- which in turn exposes a constructor which makes the '+' inline.
+       -- Assuming that +,* aren't small enough to inline regardless.
+       --
+       -- It's also very important to inline in a strict context for things
+       -- like
+       --              foldr k z (f x)
+       -- Here, the context of (f x) is strict, and if f's unfolding is
+       -- a build it's *great* to inline it here.  So we must ensure that
+       -- the context for (f x) is not totally uninteresting.
+
+
+discardInline :: SimplCont -> SimplCont
+discardInline (InlinePlease cont)  = cont
+discardInline (ApplyTo d e s cont) = ApplyTo d e s (discardInline cont)
+discardInline cont                = cont
+
+-- Consider   let x = <wurble> in ...
+-- If <wurble> returns an explicit constructor, we might be able
+-- to do update in place.  So we treat even a thunk RHS context
+-- as interesting if update in place is possible.  We approximate
+-- this by seeing if the type has a single constructor with a
+-- small arity.  But arity zero isn't good -- we share the single copy
+-- for that case, so no point in sharing.
+
+-- Note the repType: we want to look through newtypes for this purpose
+
+canUpdateInPlace ty = case splitTyConApp_maybe (repType ty) of {
+                       Nothing         -> False ;
+                       Just (tycon, _) -> 
+
+                     case tyConDataConsIfAvailable tycon of
+                       [dc]  -> arity == 1 || arity == 2
+                             where
+                                arity = dataConRepArity dc
+                       other -> False
+                     }
 \end{code}
 
 
-Floating
-~~~~~~~~
-The function @floatExposesHNF@ tells whether let/case floating will
-expose a head normal form.  It is passed booleans indicating the
-desired strategy.
+
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+\section{Dealing with a single binder}
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
+
+\begin{code}
+simplBinders :: [InBinder] -> ([OutBinder] -> SimplM a) -> SimplM a
+simplBinders bndrs thing_inside
+  = getSubst           `thenSmpl` \ subst ->
+    let
+       (subst', bndrs') = substBndrs subst bndrs
+    in
+    seqBndrs bndrs'    `seq`
+    setSubst subst' (thing_inside bndrs')
+
+simplBinder :: InBinder -> (OutBinder -> SimplM a) -> SimplM a
+simplBinder bndr thing_inside
+  = getSubst           `thenSmpl` \ subst ->
+    let
+       (subst', bndr') = substBndr subst bndr
+    in
+    seqBndr bndr'      `seq`
+    setSubst subst' (thing_inside bndr')
+
+
+-- Same semantics as simplBinders, but a little less 
+-- plumbing and hence a little more efficient.
+-- Maybe not worth the candle?
+simplIds :: [InBinder] -> ([OutBinder] -> SimplM a) -> SimplM a
+simplIds ids thing_inside
+  = getSubst           `thenSmpl` \ subst ->
+    let
+       (subst', bndrs') = substIds subst ids
+    in
+    seqBndrs bndrs'    `seq`
+    setSubst subst' (thing_inside bndrs')
+
+seqBndrs [] = ()
+seqBndrs (b:bs) = seqBndr b `seq` seqBndrs bs
+
+seqBndr b | isTyVar b = b `seq` ()
+         | otherwise = seqType (idType b)      `seq`
+                       idInfo b                `seq`
+                       ()
+\end{code}
+
+
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+\subsection{Transform a RHS}
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
+
+Try (a) eta expansion
+    (b) type-lambda swizzling
 
 \begin{code}
-floatExposesHNF
-       :: Bool                 -- Float let(rec)s out of rhs
-       -> Bool                 -- Float cheap primops out of rhs
-       -> Bool                 -- OK to duplicate code
-       -> GenCoreExpr bdr Id tyvar uvar
-       -> Bool
-
-floatExposesHNF float_lets float_primops ok_to_dup rhs
-  = try rhs
+transformRhs :: InExpr -> SimplM InExpr
+transformRhs rhs 
+  = tryEtaExpansion body               `thenSmpl` \ body' ->
+    mkRhsTyLam tyvars body'
   where
-    try (Case (Prim _ _) (PrimAlts alts deflt) )
-      | float_primops && (null alts || ok_to_dup)
-      = or (try_deflt deflt : map try_alt alts)
-
-    try (Let bind body) | float_lets = try body
-
-    --    `build g'
-    -- is like a HNF,
-    -- because it *will* become one.
-    -- likewise for `augment g h'
-    --
-    try (App (App (Var bld) _) _)        | bld == buildId   = True
-    try (App (App (App (Var aug) _) _) _) | aug == augmentId = True
-
-    try other = case mkFormSummary other of
-                       VarForm   -> True
-                       ValueForm -> True
-                       other     -> False
-       {- but *not* necessarily "BottomForm"...
-
-          We may want to float a let out of a let to expose WHNFs,
-           but to do that to expose a "bottom" is a Bad Idea:
-           let x = let y = ...
-                   in ...error ...y... --  manifestly bottom using y
-           in ...
-           =/=>
-           let y = ...
-           in let x = ...error ...y...
-              in ...
-
-           as y is only used in case of an error, we do not want
-           to allocate it eagerly as that's a waste.
-       -}
-
-    try_alt (lit,rhs) = try rhs
-
-    try_deflt NoDefault           = False
-    try_deflt (BindDefault _ rhs) = try rhs
+    (tyvars, body) = collectTyBinders rhs
 \end{code}
 
 
-Local tyvar-lifting
-~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+\subsection{Local tyvar-lifting}
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
+
 mkRhsTyLam tries this transformation, when the big lambda appears as
 the RHS of a let(rec) binding:
 
@@ -124,7 +391,7 @@ This is good because it can turn things like:
 into
        letrec g' = /\a -> ... g' a ...
        in
-       let f = /\ a -> f a
+       let f = /\ a -> g' a
 
 which is better.  In effect, it means that big lambdas don't impede
 let-floating.
@@ -151,40 +418,112 @@ So far as the implemtation is concerned:
                where
                  G = F . Let {xi = xi' tvs}
 
-\begin{code}
-mkRhsTyLam [] body = returnSmpl body
+[May 1999]  If we do this transformation *regardless* then we can
+end up with some pretty silly stuff.  For example, 
+
+       let 
+           st = /\ s -> let { x1=r1 ; x2=r2 } in ...
+       in ..
+becomes
+       let y1 = /\s -> r1
+           y2 = /\s -> r2
+           st = /\s -> ...[y1 s/x1, y2 s/x2]
+       in ..
+
+Unless the "..." is a WHNF there is really no point in doing this.
+Indeed it can make things worse.  Suppose x1 is used strictly,
+and is of the form
+
+       x1* = case f y of { (a,b) -> e }
 
-mkRhsTyLam tyvars body
+If we abstract this wrt the tyvar we then can't do the case inline
+as we would normally do.
+
+
+\begin{code}
+mkRhsTyLam tyvars body                 -- Only does something if there's a let
+  | null tyvars || not (worth_it body) -- inside a type lambda, and a WHNF inside that
+  = returnSmpl (mkLams tyvars body)
+  | otherwise
   = go (\x -> x) body
   where
-    tyvar_tys = mkTyVarTys tyvars
+    worth_it (Let _ e)      = whnf_in_middle e
+    worth_it other                  = False
+    whnf_in_middle (Let _ e) = whnf_in_middle e
+    whnf_in_middle e        = exprIsCheap e
+
+    main_tyvar_set = mkVarSet tyvars
 
     go fn (Let bind@(NonRec var rhs) body) | exprIsTrivial rhs
       = go (fn . Let bind) body
 
     go fn (Let bind@(NonRec var rhs) body)
-      = mk_poly var                            `thenSmpl` \ (var', rhs') ->
+      = mk_poly tyvars_here var                                `thenSmpl` \ (var', rhs') ->
        go (fn . Let (mk_silly_bind var rhs')) body     `thenSmpl` \ body' ->
-       returnSmpl (Let (NonRec var' (mkTyLam tyvars (fn rhs))) body')
+       returnSmpl (Let (NonRec var' (mkLams tyvars_here (fn rhs))) body')
+      where
+       tyvars_here = tyvars
+               -- varSetElems (main_tyvar_set `intersectVarSet` tyVarsOfType var_ty)
+               -- tyvars_here was an attempt to reduce the number of tyvars
+               -- wrt which the new binding is abstracted.  But the naive
+               -- approach of abstract wrt the tyvars free in the Id's type
+               -- fails. Consider:
+               --      /\ a b -> let t :: (a,b) = (e1, e2)
+               --                    x :: a     = fst t
+               --                in ...
+               -- Here, b isn't free in x's type, but we must nevertheless
+               -- abstract wrt b as well, because t's type mentions b.
+               -- Since t is floated too, we'd end up with the bogus:
+               --      poly_t = /\ a b -> (e1, e2)
+               --      poly_x = /\ a   -> fst (poly_t a *b*)
+               -- So for now we adopt the even more naive approach of
+               -- abstracting wrt *all* the tyvars.  We'll see if that
+               -- gives rise to problems.   SLPJ June 98
+
+       var_ty = idType var
 
     go fn (Let (Rec prs) body)
-       = mapAndUnzipSmpl mk_poly vars          `thenSmpl` \ (vars', rhss') ->
+       = mapAndUnzipSmpl (mk_poly tyvars_here) vars    `thenSmpl` \ (vars', rhss') ->
         let
            gn body = fn $ foldr Let body (zipWith mk_silly_bind vars rhss')
         in
         go gn body                             `thenSmpl` \ body' ->
-        returnSmpl (Let (Rec (vars' `zip` [mkTyLam tyvars (gn rhs) | rhs <- rhss])) body')
+        returnSmpl (Let (Rec (vars' `zip` [mkLams tyvars_here (gn rhs) | rhs <- rhss])) body')
        where
         (vars,rhss) = unzip prs
+        tyvars_here = tyvars
+               -- varSetElems (main_tyvar_set `intersectVarSet` tyVarsOfTypes var_tys)
+               -- See notes with tyvars_here above
+
+        var_tys     = map idType vars
+
+    go fn body = returnSmpl (mkLams tyvars (fn body))
+
+    mk_poly tyvars_here var
+      = getUniqueSmpl          `thenSmpl` \ uniq ->
+       let
+           poly_name = setNameUnique (idName var) uniq         -- Keep same name
+           poly_ty   = mkForAllTys tyvars_here (idType var)    -- But new type of course
+
+               -- It's crucial to copy the occInfo of the original var, because
+               -- we're looking at occurrence-analysed but as yet unsimplified code!
+               -- In particular, we mustn't lose the loop breakers.
+               -- 
+               -- It's even right to retain single-occurrence or dead-var info:
+               -- Suppose we started with  /\a -> let x = E in B
+               -- where x occurs once in E. Then we transform to:
+               --      let x' = /\a -> E in /\a -> let x* = x' a in B
+               -- where x* has an INLINE prag on it.  Now, once x* is inlined,
+               -- the occurrences of x' will be just the occurrences originaly
+               -- pinned on x.
+           poly_info = vanillaIdInfo `setOccInfo` idOccInfo var
+
+           poly_id   = mkId poly_name poly_ty poly_info
+       in
+       returnSmpl (poly_id, mkTyApps (Var poly_id) (mkTyVarTys tyvars_here))
 
-    go fn body = returnSmpl (mkTyLam tyvars (fn body))
-
-    mk_poly var
-      = newId (mkForAllTys tyvars (idType var))        `thenSmpl` \ poly_id ->
-       returnSmpl (poly_id, mkTyApp (Var poly_id) tyvar_tys)
-
-    mk_silly_bind var rhs = NonRec (addInlinePragma var) rhs
-               -- The addInlinePragma is really important!  If we don't say 
+    mk_silly_bind var rhs = NonRec var rhs
+               -- The Inline note is really important!  If we don't say 
                -- INLINE on these silly little bindings then look what happens!
                -- Suppose we start with:
                --
@@ -196,279 +535,218 @@ mkRhsTyLam tyvars body
                --              * but then it gets inlined into the rhs of g*
                --              * then the binding for g* is floated out of the /\b
                --              * so we're back to square one
-               -- The silly binding for g* must be INLINE, so that no inlining
-               -- will happen in its RHS.
+               -- The silly binding for g* must be INLINEd, so that
+               -- we simply substitute for g* throughout.
 \end{code}
 
-Eta reduction
-~~~~~~~~~~~~~
-@etaCoreExpr@ trys an eta reduction at the top level of a Core Expr.
-
-e.g.   \ x y -> f x y  ===>  f
-
-It is used
-       a) Before constructing an Unfolding, to 
-          try to make the unfolding smaller;
-       b) In tidyCoreExpr, which is done just before converting to STG.
-
-But we only do this if it gets rid of a whole lambda, not part.
-The idea is that lambdas are often quite helpful: they indicate
-head normal forms, so we don't want to chuck them away lightly.
-But if they expose a simple variable then we definitely win.  Even
-if they expose a type application we win.  So we check for this special
-case.
-
-It does arise:
-
-       f xs = [y | (y,_) <- xs]
-
-gives rise to a recursive function for the list comprehension, and
-f turns out to be just a single call to this recursive function.
-
-Doing eta on type lambdas is useful too:
-
-       /\a -> <expr> a    ===>     <expr>
-
-where <expr> doesn't mention a.
-This is sometimes quite useful, because we can get the sequence:
 
-       f ab d = let d1 = ...d... in
-                letrec f' b x = ...d...(f' b)... in
-                f' b
-specialise ==>
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+\subsection{Eta expansion}
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
 
-       f.Int b = letrec f' b x = ...dInt...(f' b)... in
-                 f' b
+       Try eta expansion for RHSs
 
-float ==>
+We go for:
+               \x1..xn -> N    ==>   \x1..xn y1..ym -> N y1..ym
+       AND             
+               N E1..En        ==>   let z1=E1 .. zn=En in \y1..ym -> N z1..zn y1..ym
 
-       f' b x = ...dInt...(f' b)...
-       f.Int b = f' b
+where (in both cases) N is a NORMAL FORM (i.e. no redexes anywhere)
+wanting a suitable number of extra args.
 
-Now we really want to simplify to
+NB: the Ei may have unlifted type, but the simplifier (which is applied
+to the result) deals OK with this.
 
-       f.Int = f'
-
-and then replace all the f's with f.Ints.
-
-N.B. We are careful not to partially eta-reduce a sequence of type
-applications since this breaks the specialiser:
-
-       /\ a -> f Char# a       =NO=> f Char#
+There is no point in looking for a combination of the two, 
+because that would leave use with some lets sandwiched between lambdas;
+that's what the final test in the first equation is for.
 
 \begin{code}
-etaCoreExpr :: CoreExpr -> CoreExpr
-
-
-etaCoreExpr expr@(Lam bndr body)
-  | opt_DoEtaReduction
-  = case etaCoreExpr body of
-       App fun arg | eta_match bndr arg &&
-                     residual_ok fun
-                   -> fun                      -- Eta
-       other       -> expr                     -- Can't eliminate it, so do nothing at all
+tryEtaExpansion :: InExpr -> SimplM InExpr
+tryEtaExpansion rhs
+  |  not opt_SimplDoLambdaEtaExpansion
+  || exprIsTrivial rhs                         -- Don't eta-expand a trival RHS
+  || null y_tys                                        -- No useful expansion
+  || not (null x_bndrs || and trivial_args)    -- Not (no x-binders or no z-binds)
+  = returnSmpl rhs
+
+  | otherwise  -- Consider eta expansion
+  = newIds SLIT("y") y_tys                                     $ ( \ y_bndrs ->
+    tick (EtaExpansion (head y_bndrs))                         `thenSmpl_`
+    mapAndUnzipSmpl bind_z_arg (args `zip` trivial_args)       `thenSmpl` (\ (maybe_z_binds, z_args) ->
+    returnSmpl (mkLams x_bndrs                         $ 
+               mkLets (catMaybes maybe_z_binds)        $
+               mkLams y_bndrs                          $
+               mkApps (mkApps fun z_args) (map Var y_bndrs))))
   where
-    eta_match (ValBinder v) (VarArg v') = v == v'
-    eta_match (TyBinder tv) (TyArg  ty) = case getTyVar_maybe ty of
-                                               Nothing  -> False
-                                               Just tv' -> tv == tv'
-    eta_match bndr         arg         = False
-
-    residual_ok :: CoreExpr -> Bool    -- Checks for type application
-                                       -- and function not one of the
-                                       -- bound vars
-
-    (VarArg v) `mentions` (ValBinder v') = v == v'
-    (TyArg ty) `mentions` (TyBinder tv)  = tv `elementOfTyVarSet` tyVarsOfType ty
-    bndr       `mentions` arg           = False
-
-    residual_ok (Var v)
-       = not (VarArg v `mentions` bndr)
-    residual_ok (App fun arg)
-       | arg `mentions` bndr = False
-       | otherwise           = residual_ok fun
-    residual_ok (Coerce coercion ty body)
-       | TyArg ty `mentions` bndr = False
-       | otherwise                = residual_ok body
-
-    residual_ok other       = False            -- Safe answer
-       -- This last clause may seem conservative, but consider:
-       --      primops, constructors, and literals, are impossible here
-       --      let and case are unlikely (the argument would have been floated inside)
-       --      SCCs we probably want to be conservative about (not sure, but it's safe to be)
+    (x_bndrs, body) = collectValBinders rhs
+    (fun, args)            = collectArgs body
+    trivial_args    = map exprIsTrivial args
+    fun_arity      = exprEtaExpandArity fun
+
+    bind_z_arg (arg, trivial_arg) 
+       | trivial_arg = returnSmpl (Nothing, arg)
+        | otherwise   = newId SLIT("z") (exprType arg) $ \ z ->
+                       returnSmpl (Just (NonRec z arg), Var z)
+
+       -- Note: I used to try to avoid the exprType call by using
+       -- the type of the binder.  But this type doesn't necessarily
+       -- belong to the same substitution environment as this rhs;
+       -- and we are going to make extra term binders (y_bndrs) from the type
+       -- which will be processed with the rhs substitution environment.
+       -- This only went wrong in a mind bendingly complicated case.
+    (potential_extra_arg_tys, inner_ty) = splitFunTys (exprType body)
        
-etaCoreExpr expr = expr                -- The common case
-\end{code}
+    y_tys :: [InType]
+    y_tys  = take no_extras_wanted potential_extra_arg_tys
        
+    no_extras_wanted :: Int
+    no_extras_wanted = 0 `max`
+
+       -- We used to expand the arity to the previous arity fo the
+       -- function; but this is pretty dangerous.  Consdier
+       --      f = \xy -> e
+       -- so that f has arity 2.  Now float something into f's RHS:
+       --      f = let z = BIG in \xy -> e
+       -- The last thing we want to do now is to put some lambdas
+       -- outside, to get
+       --      f = \xy -> let z = BIG in e
+       --
+       -- (bndr_arity - no_of_xs)              `max`
+
+       -- See if the body could obviously do with more args
+       (fun_arity - valArgCount args)
+
+-- This case is now deal with by exprEtaExpandArity
+       -- Finally, see if it's a state transformer, and xs is non-null
+       -- (so it's also a function not a thunk) in which
+       -- case we eta-expand on principle! This can waste work,
+       -- but usually doesn't.
+       -- I originally checked for a singleton type [ty] in this case
+       -- but then I found a situation in which I had
+       --      \ x -> let {..} in \ s -> f (...) s
+       -- AND f RETURNED A FUNCTION.  That is, 's' wasn't the only
+       -- potential extra arg.
+--     case (x_bndrs, potential_extra_arg_tys) of
+--         (_:_, ty:_)  -> case splitTyConApp_maybe ty of
+--                               Just (tycon,_) | tycon == statePrimTyCon -> 1
+--                               other                                    -> 0
+--         other -> 0
+\end{code}
 
-Eta expansion
-~~~~~~~~~~~~~
-@etaExpandCount@ takes an expression, E, and returns an integer n,
-such that
-
-       E  ===>   (\x1::t1 x1::t2 ... xn::tn -> E x1 x2 ... xn)
-
-is a safe transformation.  In particular, the transformation should
-not cause work to be duplicated, unless it is ``cheap'' (see
-@manifestlyCheap@ below).
-
-@etaExpandCount@ errs on the conservative side.  It is always safe to
-return 0.
 
-An application of @error@ is special, because it can absorb as many
-arguments as you care to give it.  For this special case we return
-100, to represent "infinity", which is a bit of a hack.
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+\subsection{Case absorption and identity-case elimination}
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
 
 \begin{code}
-etaExpandCount :: GenCoreExpr bdr Id tyvar uvar
-              -> Int   -- Number of extra args you can safely abstract
-
-etaExpandCount (Lam (ValBinder _) body)
-  = 1 + etaExpandCount body
-
-etaExpandCount (Let bind body)
-  | all manifestlyCheap (rhssOfBind bind)
-  = etaExpandCount body
-
-etaExpandCount (Case scrut alts)
-  | manifestlyCheap scrut
-  = minimum [etaExpandCount rhs | rhs <- rhssOfAlts alts]
-
-etaExpandCount fun@(Var _)     = eta_fun fun
-etaExpandCount (App fun arg)
-  | notValArg arg = eta_fun fun
-  | otherwise     = case etaExpandCount fun of
-                     0 -> 0
-                     n -> n-1  -- Knock off one
-
-etaExpandCount other = 0    -- Give up
-       -- Lit, Con, Prim,
-       -- non-val Lam,
-       -- Scc (pessimistic; ToDo),
-       -- Let with non-whnf rhs(s),
-       -- Case with non-whnf scrutinee
-
------------------------------
-eta_fun :: GenCoreExpr bdr Id tv uv -- The function
-       -> Int                      -- How many args it can safely be applied to
-
-eta_fun (App fun arg) | notValArg arg = eta_fun fun
-
-eta_fun expr@(Var v)
-  | isBottomingId v            -- Bottoming ids have "infinite arity"
-  = 10000                      -- Blargh.  Infinite enough!
-
-eta_fun expr@(Var v) = idMinArity v
-
-eta_fun other = 0              -- Give up
+mkCase :: OutExpr -> OutId -> [OutAlt] -> SimplM OutExpr
 \end{code}
 
-@manifestlyCheap@ looks at a Core expression and returns \tr{True} if
-it is obviously in weak head normal form, or is cheap to get to WHNF.
-By ``cheap'' we mean a computation we're willing to duplicate in order
-to bring a couple of lambdas together.  The main examples of things
-which aren't WHNF but are ``cheap'' are:
+@mkCase@ tries the following transformation (if possible):
+
+case e of b {             ==>   case e of b {
+  p1 -> rhs1                     p1 -> rhs1
+  ...                            ...
+  pm -> rhsm                      pm -> rhsm
+  _  -> case b of b' {            pn -> rhsn[b/b'] {or (alg)  let b=b' in rhsn}
+                                                  {or (prim) case b of b' { _ -> rhsn}}
+             pn -> rhsn          ...
+             ...                 po -> rhso[b/b']
+             po -> rhso          _  -> rhsd[b/b'] {or let b'=b in rhsd}
+             _  -> rhsd
+}
+
+which merges two cases in one case when -- the default alternative of
+the outer case scrutises the same variable as the outer case This
+transformation is called Case Merging.  It avoids that the same
+variable is scrutinised multiple times.
 
-  *    case e of
-         pi -> ei
-
-       where e, and all the ei are cheap; and
-
-  *    let x = e
-       in b
+\begin{code}
+mkCase scrut outer_bndr outer_alts
+  |  opt_SimplCaseMerge
+  && maybeToBool maybe_case_in_default
+     
+  = tick (CaseMerge outer_bndr)                `thenSmpl_`
+    returnSmpl (Case scrut outer_bndr new_alts)
+       -- Warning: don't call mkCase recursively!
+       -- Firstly, there's no point, because inner alts have already had
+       -- mkCase applied to them, so they won't have a case in their default
+       -- Secondly, if you do, you get an infinite loop, because the bindNonRec
+       -- in munge_rhs puts a case into the DEFAULT branch!
+  where
+    new_alts = outer_alts_without_deflt ++ munged_inner_alts
+    maybe_case_in_default = case findDefault outer_alts of
+                               (outer_alts_without_default,
+                                Just (Case (Var scrut_var) inner_bndr inner_alts))
+                                
+                                  | outer_bndr == scrut_var
+                                  -> Just (outer_alts_without_default, inner_bndr, inner_alts)
+                               other -> Nothing
+
+    Just (outer_alts_without_deflt, inner_bndr, inner_alts) = maybe_case_in_default
+
+               --  Eliminate any inner alts which are shadowed by the outer ones
+    outer_cons = [con | (con,_,_) <- outer_alts_without_deflt]
+
+    munged_inner_alts = [ (con, args, munge_rhs rhs) 
+                       | (con, args, rhs) <- inner_alts, 
+                          not (con `elem` outer_cons)  -- Eliminate shadowed inner alts
+                       ]
+    munge_rhs rhs = bindNonRec inner_bndr (Var outer_bndr) rhs
+\end{code}
 
-       where e and b are cheap; and
+Now the identity-case transformation:
 
-  *    op x1 ... xn
+       case e of               ===> e
+               True -> True;
+               False -> False
 
-       where op is a cheap primitive operator
+and similar friends.
 
 \begin{code}
-manifestlyCheap :: GenCoreExpr bndr Id tv uv -> Bool
-
-manifestlyCheap (Var _)        = True
-manifestlyCheap (Lit _)        = True
-manifestlyCheap (Con _ _)      = True
-manifestlyCheap (SCC _ e)      = manifestlyCheap e
-manifestlyCheap (Coerce _ _ e) = manifestlyCheap e
-manifestlyCheap (Lam x e)      = if isValBinder x then True else manifestlyCheap e
-manifestlyCheap (Prim op _)    = primOpIsCheap op
-
-manifestlyCheap (Let bind body)
-  = manifestlyCheap body && all manifestlyCheap (rhssOfBind bind)
-
-manifestlyCheap (Case scrut alts)
-  = manifestlyCheap scrut && all manifestlyCheap (rhssOfAlts alts)
-
-manifestlyCheap other_expr   -- look for manifest partial application
-  = case (collectArgs other_expr) of { (fun, _, _, vargs) ->
-    case fun of
-
-      Var f | isBottomingId f -> True  -- Application of a function which
-                                       -- always gives bottom; we treat this as
-                                       -- a WHNF, because it certainly doesn't
-                                       -- need to be shared!
-
-      Var f -> let
-                   num_val_args = length vargs
-              in
-              num_val_args == 0 ||     -- Just a type application of
-                                       -- a variable (f t1 t2 t3)
-                                       -- counts as WHNF
-              num_val_args < idMinArity f
-
-      _ -> False
-    }
+mkCase scrut case_bndr alts
+  | all identity_alt alts
+  = tick (CaseIdentity case_bndr)              `thenSmpl_`
+    returnSmpl scrut
+  where
+    identity_alt (DEFAULT, [], Var v)     = v == case_bndr
+    identity_alt (DataAlt con, args, rhs) = cheapEqExpr rhs
+                                                       (mkConApp con (map Type arg_tys ++ map varToCoreExpr args))
+    identity_alt other                   = False
 
+    arg_tys = case splitTyConApp_maybe (idType case_bndr) of
+               Just (tycon, arg_tys) -> arg_tys
 \end{code}
 
+The catch-all case
 
 \begin{code}
-simplIdWantsToBeINLINEd :: Id -> SimplEnv -> Bool
+mkCase other_scrut case_bndr other_alts
+  = returnSmpl (Case other_scrut case_bndr other_alts)
+\end{code}
 
-simplIdWantsToBeINLINEd id env
-  = {- We used to arrange that in the final simplification pass we'd switch
-       off all INLINE pragmas, so that we'd inline workers back into the
-       body of their wrapper if the wrapper hadn't itself been inlined by then.
-       This occurred especially for methods in dictionaries.
 
-       We no longer do this:
-               a) there's a good chance that the exported wrapper will get
-               inlined in some importing scope, in which case we don't 
-               want to lose the w/w idea.
+\begin{code}
+findDefault :: [CoreAlt] -> ([CoreAlt], Maybe CoreExpr)
+findDefault []                         = ([], Nothing)
+findDefault ((DEFAULT,args,rhs) : alts) = ASSERT( null alts && null args ) 
+                                         ([], Just rhs)
+findDefault (alt : alts)               = case findDefault alts of 
+                                           (alts', deflt) -> (alt : alts', deflt)
+
+findAlt :: AltCon -> [CoreAlt] -> CoreAlt
+findAlt con alts
+  = go alts
+  where
+    go []          = pprPanic "Missing alternative" (ppr con $$ vcat (map ppr alts))
+    go (alt : alts) | matches alt = alt
+                   | otherwise   = go alts
 
-               b) The occurrence analyser must agree about what has an
-               INLINE pragma.  Not hard, but delicate.
-       
-               c) if the worker gets inlined we have to tell the wrapepr
-               that it's no longer a wrapper, else the interface file stuff
-               asks for a worker that no longer exists.
-                 
-    if switchIsSet env IgnoreINLINEPragma
-    then False
-    else 
-    -}
-
-    idWantsToBeINLINEd id
-
-idMinArity id = case getIdArity id of
-                       UnknownArity   -> 0
-                       ArityAtLeast n -> n
-                       ArityExactly n -> n
-
-singleConstructorType :: Type -> Bool
-singleConstructorType ty
-  = case (maybeAppDataTyConExpandingDicts ty) of
-      Just (tycon, ty_args, [con]) | isDataTyCon tycon -> True
-      other                                           -> False
-
-typeOkForCase :: Type -> Bool
-typeOkForCase ty
-  = case (maybeAppDataTyConExpandingDicts ty) of
-      Just (tycon, ty_args, [])                                    -> False
-      Just (tycon, ty_args, non_null_data_cons) | isDataTyCon tycon -> True
-      other                                                        -> False
-      -- Null data cons => type is abstract, which code gen can't 
-      -- currently handle.  (ToDo: when return-in-heap is universal we
-      -- don't need to worry about this.)
+    matches (DEFAULT, _, _) = True
+    matches (con1, _, _)    = con == con1
 \end{code}