[project @ 2000-03-24 17:49:29 by simonpj]
[ghc-hetmet.git] / ghc / compiler / simplCore / SimplUtils.lhs
index 7ce7e27..3fee836 100644 (file)
@@ -7,9 +7,13 @@
 module SimplUtils (
        simplBinder, simplBinders, simplIds,
        transformRhs,
-       etaCoreExpr, 
        mkCase, findAlt, findDefault,
-       mkCoerce
+
+       -- The continuation type
+       SimplCont(..), DupFlag(..), contIsDupable, contResultType,
+       pushArgs, discardCont, countValArgs, countArgs,
+       analyseCont, discardInline
+
     ) where
 
 #include "HsVersions.h"
@@ -17,24 +21,26 @@ module SimplUtils (
 import BinderInfo
 import CmdLineOpts     ( opt_SimplDoLambdaEtaExpansion, opt_SimplCaseMerge )
 import CoreSyn
+import CoreUnfold      ( isValueUnfolding )
 import CoreFVs         ( exprFreeVars )
-import CoreUtils       ( exprIsTrivial, cheapEqExpr, coreExprType, exprIsCheap, exprGenerousArity )
-import Subst           ( substBndrs, substBndr, substIds )
-import Id              ( Id, idType, getIdArity, isId, idName,
-                         getInlinePragma, setInlinePragma,
-                         getIdDemandInfo, mkId
+import CoreUtils       ( exprIsTrivial, cheapEqExpr, exprType, exprIsCheap, exprEtaExpandArity )
+import Subst           ( InScopeSet, mkSubst, substBndrs, substBndr, substIds, lookupIdSubst )
+import Id              ( Id, idType, isId, idName, 
+                         idOccInfo, idUnfolding,
+                         idDemandInfo, mkId, idInfo
                        )
-import IdInfo          ( arityLowerBound, InlinePragInfo(..), setInlinePragInfo, vanillaIdInfo )
+import IdInfo          ( arityLowerBound, setOccInfo, vanillaIdInfo )
 import Maybes          ( maybeToBool, catMaybes )
-import Const           ( Con(..) )
 import Name            ( isLocalName, setNameUnique )
 import SimplMonad
-import Type            ( Type, tyVarsOfType, tyVarsOfTypes, mkForAllTys,
-                         splitTyConApp_maybe, mkTyVarTys, applyTys, splitFunTys, mkFunTys
+import Type            ( Type, tyVarsOfType, tyVarsOfTypes, mkForAllTys, seqType,
+                         splitTyConApp_maybe, splitAlgTyConApp_maybe, mkTyVarTys, applyTys, splitFunTys, mkFunTys
                        )
+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
@@ -43,6 +49,252 @@ import Outputable
 
 %************************************************************************
 %*                                                                     *
+\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.
+
+canUpdateInPlace ty = case splitAlgTyConApp_maybe ty of
+                       Just (_, _, [dc]) -> arity == 1 || arity == 2
+                                         where
+                                            arity = dataConRepArity dc
+                       other -> False
+\end{code}
+
+
+
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
 \section{Dealing with a single binder}
 %*                                                                     *
 %************************************************************************
@@ -54,8 +306,8 @@ simplBinders bndrs thing_inside
     let
        (subst', bndrs') = substBndrs subst bndrs
     in
-    setSubst subst'    $
-    thing_inside bndrs'
+    seqBndrs bndrs'    `seq`
+    setSubst subst' (thing_inside bndrs')
 
 simplBinder :: InBinder -> (OutBinder -> SimplM a) -> SimplM a
 simplBinder bndr thing_inside
@@ -63,8 +315,8 @@ simplBinder bndr thing_inside
     let
        (subst', bndr') = substBndr subst bndr
     in
-    setSubst subst'    $
-    thing_inside bndr'
+    seqBndr bndr'      `seq`
+    setSubst subst' (thing_inside bndr')
 
 
 -- Same semantics as simplBinders, but a little less 
@@ -76,8 +328,16 @@ simplIds ids thing_inside
     let
        (subst', bndrs') = substIds subst ids
     in
-    setSubst subst'    $
-    thing_inside bndrs'
+    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}
 
 
@@ -235,7 +495,7 @@ mkRhsTyLam tyvars body                      -- Only does something if there's a 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 inline-prag of the original var, because
+               -- 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.
                -- 
@@ -246,14 +506,14 @@ mkRhsTyLam tyvars body                    -- Only does something if there's a let
                -- 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 `setInlinePragInfo` getInlinePragma var
+           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))
 
-    mk_silly_bind var rhs = NonRec (setInlinePragma var IMustBeINLINEd) 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:
                --
@@ -265,7 +525,7 @@ mkRhsTyLam tyvars body                      -- Only does something if there's a let
                --              * 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 IMustBeINLINEs, so that
+               -- The silly binding for g* must be INLINEd, so that
                -- we simply substitute for g* throughout.
 \end{code}
 
@@ -314,20 +574,20 @@ tryEtaExpansion rhs
     (x_bndrs, body) = collectValBinders rhs
     (fun, args)            = collectArgs body
     trivial_args    = map exprIsTrivial args
-    fun_arity      = exprGenerousArity fun
+    fun_arity      = exprEtaExpandArity fun
 
     bind_z_arg (arg, trivial_arg) 
        | trivial_arg = returnSmpl (Nothing, arg)
-        | otherwise   = newId (coreExprType arg)       $ \ z ->
+        | otherwise   = newId (exprType arg)   $ \ z ->
                        returnSmpl (Just (NonRec z arg), Var z)
 
-       -- Note: I used to try to avoid the coreExprType call by using
+       -- 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 (coreExprType body)
+    (potential_extra_arg_tys, inner_ty) = splitFunTys (exprType body)
        
     y_tys :: [InType]
     y_tys  = take no_extras_wanted potential_extra_arg_tys
@@ -349,7 +609,7 @@ tryEtaExpansion rhs
        -- See if the body could obviously do with more args
        (fun_arity - valArgCount args)
 
--- This case is now deal with by exprGenerousArity
+-- 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,
@@ -369,57 +629,6 @@ tryEtaExpansion rhs
 
 %************************************************************************
 %*                                                                     *
-\subsection{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
--- OLD
---     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 
-       i) 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.
-
--- OLD: in core2stg we want to do this even if the result isn't trivial
---     ii) It exposes a simple variable or a type application; in short
---         it exposes a "trivial" expression. (exprIsTrivial)
-
-\begin{code}
-etaCoreExpr :: CoreExpr -> CoreExpr
-               -- ToDo: we should really check that we don't turn a non-bottom
-               -- lambda into a bottom variable.  Sigh
-
-etaCoreExpr expr@(Lam bndr body)
-  = check (reverse binders) body
-  where
-    (binders, body) = collectBinders expr
-
-    check [] body
-       | not (any (`elemVarSet` body_fvs) binders)
-       = body                  -- Success!
-       where
-         body_fvs = exprFreeVars body
-
-    check (b : bs) (App fun arg)
-       |  (varToCoreExpr b `cheapEqExpr` arg)
-       = check bs fun
-
-    check _ _ = expr   -- Bale out
-
-etaCoreExpr expr = expr                -- The common case
-\end{code}
-       
-
-%************************************************************************
-%*                                                                     *
 \subsection{Case absorption and identity-case elimination}
 %*                                                                     *
 %************************************************************************
@@ -495,13 +704,10 @@ mkCase scrut case_bndr alts
   = tick (CaseIdentity case_bndr)              `thenSmpl_`
     returnSmpl scrut
   where
-    identity_alt (DEFAULT, [], Var v)       = v == case_bndr
-    identity_alt (con, args, Con con' args') = con == con' && 
-                                              and (zipWithEqual "mkCase" 
-                                                       cheapEqExpr 
-                                                       (map Type arg_tys ++ map varToCoreExpr args)
-                                                       args')
-    identity_alt other                      = False
+    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
@@ -523,7 +729,7 @@ findDefault ((DEFAULT,args,rhs) : alts) = ASSERT( null alts && null args )
 findDefault (alt : alts)               = case findDefault alts of 
                                            (alts', deflt) -> (alt : alts', deflt)
 
-findAlt :: Con -> [CoreAlt] -> CoreAlt
+findAlt :: AltCon -> [CoreAlt] -> CoreAlt
 findAlt con alts
   = go alts
   where
@@ -533,11 +739,4 @@ findAlt con alts
 
     matches (DEFAULT, _, _) = True
     matches (con1, _, _)    = con == con1
-
-
-mkCoerce to_ty (Note (Coerce _ from_ty) expr) 
-  | to_ty == from_ty = expr
-  | otherwise       = Note (Coerce to_ty from_ty) expr
-mkCoerce to_ty expr
-  = Note (Coerce to_ty (coreExprType expr)) expr
 \end{code}