[project @ 2002-11-21 14:59:51 by simonpj]
[ghc-hetmet.git] / ghc / compiler / simplCore / SimplUtils.lhs
index 1dd3ea1..f6e4b66 100644 (file)
@@ -5,9 +5,9 @@
 
 \begin{code}
 module SimplUtils (
-       simplBinder, simplBinders, simplRecBndrs, simplLetBndr, 
-       simplLamBndrs, simplTopBndrs,
-       newId, mkLam, mkCase,
+       simplBinder, simplBinders, simplRecBndrs, 
+       simplLetBndr, simplLamBndrs, 
+       newId, mkLam, prepareAlts, mkCase,
 
        -- The continuation type
        SimplCont(..), DupFlag(..), LetRhsFlag(..), 
@@ -25,25 +25,27 @@ import CmdLineOpts  ( SimplifierSwitch(..),
                          opt_SimplCaseMerge, opt_UF_UpdateInPlace
                        )
 import CoreSyn
-import CoreUtils       ( cheapEqExpr, exprType, 
-                         etaExpand, exprEtaExpandArity, bindNonRec, mkCoerce,
+import CoreFVs         ( exprFreeVars )
+import CoreUtils       ( cheapEqExpr, exprType, exprIsTrivial,
+                         etaExpand, exprEtaExpandArity, bindNonRec, mkCoerce2,
                          findDefault, exprOkForSpeculation, exprIsValue
                        )
 import qualified Subst ( simplBndrs, simplBndr, simplLetId, simplLamBndr )
-import Id              ( Id, idType, idInfo, isLocalId,
-                         mkSysLocal, hasNoBinding, isDeadBinder, idNewDemandInfo,
+import Id              ( Id, idType, idInfo, isDataConId,
+                         mkSysLocal, isDeadBinder, idNewDemandInfo,
                          idUnfolding, idNewStrictness
                        )
 import NewDemand       ( isStrictDmd, isBotRes, splitStrictSig )
 import SimplMonad
-import Type            ( Type, seqType, 
-                         splitTyConApp_maybe, tyConAppArgs, mkTyVarTys,
-                         splitRepFunTys, isStrictType
+import Type            ( Type, seqType, splitFunTys, dropForAlls, isStrictType,
+                         splitTyConApp_maybe, tyConAppArgs, mkTyVarTys
                        )
-import OccName         ( UserFS )
-import TyCon           ( tyConDataConsIfAvailable, isAlgTyCon, isNewTyCon )
-import DataCon         ( dataConRepArity, dataConSig, dataConArgTys )
+import TcType          ( isDictTy )
+import OccName         ( EncodedFS )
+import TyCon           ( tyConDataCons_maybe, isAlgTyCon, isNewTyCon )
+import DataCon         ( dataConRepArity, dataConExistentialTyVars, dataConArgTys )
 import Var             ( mkSysTyVar, tyVarKind )
+import VarSet
 import Util            ( lengthExceeds, mapAccumL )
 import Outputable
 \end{code}
@@ -77,14 +79,16 @@ data SimplCont              -- Strict contexts
             InId [InAlt] SimplEnv      -- The case binder, alts, and subst-env
             SimplCont
 
-  | ArgOf    DupFlag           -- An arbitrary strict context: the argument 
+  | ArgOf    LetRhsFlag                -- An arbitrary strict context: the argument 
                                --      of a strict function, or a primitive-arg fn
                                --      or a PrimOp
-            LetRhsFlag
+                               -- No DupFlag because we never duplicate it
+            OutType            -- arg_ty: type of the argument itself
             OutType            -- cont_ty: 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.
+
             (SimplEnv -> OutExpr -> SimplM FloatsWithExpr)     -- What to do with the result
                                -- The result expression in the OutExprStuff has type cont_ty
 
@@ -98,7 +102,7 @@ instance Outputable LetRhsFlag where
 instance Outputable SimplCont where
   ppr (Stop _ is_rhs _)             = ptext SLIT("Stop") <> brackets (ppr is_rhs)
   ppr (ApplyTo dup arg se cont)      = (ptext SLIT("ApplyTo") <+> ppr dup <+> ppr arg) $$ ppr cont
-  ppr (ArgOf   dup _ _ _)           = ptext SLIT("ArgOf...") <+> ppr dup
+  ppr (ArgOf _ _ _ _)               = ptext SLIT("ArgOf...")
   ppr (Select dup bndr alts se cont) = (ptext SLIT("Select") <+> ppr dup <+> ppr bndr) $$ 
                                       (nest 4 (ppr alts)) $$ ppr cont
   ppr (CoerceIt ty cont)            = (ptext SLIT("CoerceIt") <+> ppr ty) $$ ppr cont
@@ -120,7 +124,7 @@ mkStop ty is_rhs = Stop ty is_rhs (canUpdateInPlace ty)
 
 contIsRhs :: SimplCont -> Bool
 contIsRhs (Stop _ AnRhs _)    = True
-contIsRhs (ArgOf _ AnRhs _ _) = True
+contIsRhs (ArgOf AnRhs _ _ _) = True
 contIsRhs other                      = False
 
 contIsRhsOrArg (Stop _ _ _)    = True
@@ -131,7 +135,6 @@ contIsRhsOrArg other               = False
 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
@@ -231,14 +234,14 @@ getContArgs chkr fun orig_cont
     computed_stricts = zipWith (||) fun_stricts arg_stricts
 
     ----------------------------
-    (val_arg_tys, _) = splitRepFunTys (idType fun)
+    (val_arg_tys, _) = splitFunTys (dropForAlls (idType fun))
     arg_stricts      = map isStrictType val_arg_tys ++ repeat False
        -- These argument types are used as a cheap and cheerful way to find
        -- unboxed arguments, which must be strict.  But it's an InType
        -- and so there might be a type variable where we expect a function
        -- type (the substitution hasn't happened yet).  And we don't bother
        -- doing the type applications for a polymorphic function.
-       -- Hence the split*Rep*FunTys
+       -- Hence the splitFunTys*IgnoringForAlls*
 
     ----------------------------
        -- If fun_stricts is finite, it means the function returns bottom
@@ -272,6 +275,9 @@ interestingArg :: OutExpr -> Bool
 interestingArg (Var v)          = hasSomeUnfolding (idUnfolding v)
                                        -- Was: isValueUnfolding (idUnfolding v')
                                        -- But that seems over-pessimistic
+                                || isDataConId v
+                                       -- This accounts for an argument like
+                                       -- () or [], which is definitely interesting
 interestingArg (Type _)                 = False
 interestingArg (App fn (Type _)) = interestingArg fn
 interestingArg (Note _ a)       = interestingArg a
@@ -404,10 +410,10 @@ canUpdateInPlace ty
   | otherwise
   = case splitTyConApp_maybe ty of 
        Nothing         -> False 
-       Just (tycon, _) -> case tyConDataConsIfAvailable tycon of
-                               [dc]  -> arity == 1 || arity == 2
-                                     where
-                                        arity = dataConRepArity dc
+       Just (tycon, _) -> case tyConDataCons_maybe tycon of
+                               Just [dc]  -> arity == 1 || arity == 2
+                                          where
+                                             arity = dataConRepArity dc
                                other -> False
 \end{code}
 
@@ -447,26 +453,11 @@ simplLetBndr env id
     seqBndr id'                `seq`
     returnSmpl (setSubst env subst', id')
 
-simplTopBndrs, simplLamBndrs, simplRecBndrs 
+simplLamBndrs, simplRecBndrs 
        :: SimplEnv -> [InBinder] -> SimplM (SimplEnv, [OutBinder])
-simplTopBndrs = simplBndrs simplTopBinder
 simplRecBndrs = simplBndrs Subst.simplLetId
 simplLamBndrs = simplBndrs Subst.simplLamBndr
 
--- For top-level binders, don't use simplLetId for GlobalIds. 
--- There are some of these, notably consructor wrappers, and we don't
--- want to clone them or fiddle with them at all.  
--- Rather tiresomely, the specialiser may float a use of a constructor
--- wrapper to before its definition (which shouldn't really matter)
--- because it doesn't see the constructor wrapper as free in the binding
--- it is floating (because it's a GlobalId).
--- Then the simplifier brings all top level Ids into scope at the
--- beginning, and we don't want to lose the IdInfo on the constructor
--- wrappers.  It would also be Bad to clone it!
-simplTopBinder subst bndr
-  | isLocalId bndr = Subst.simplLetId subst bndr
-  | otherwise     = (subst, bndr)
-
 simplBndrs simpl_bndr env bndrs
   = let
        (subst', bndrs') = mapAccumL simpl_bndr (getSubst env) bndrs
@@ -485,7 +476,7 @@ seqBndr b | isTyVar b = b `seq` ()
 
 
 \begin{code}
-newId :: UserFS -> Type -> SimplM Id
+newId :: EncodedFS -> Type -> SimplM Id
 newId fs ty = getUniqueSmpl    `thenSmpl` \ uniq ->
              returnSmpl (mkSysLocal fs uniq ty)
 \end{code}
@@ -554,16 +545,27 @@ tryEtaReduce bndrs body
        -- efficient here:
        --  (a) we already have the binders
        --  (b) we can do the triviality test before computing the free vars
-       --      [in fact I take the simple path and look for just a variable]
   = go (reverse bndrs) body
   where
     go (b : bs) (App fun arg) | ok_arg b arg = go bs fun       -- Loop round
-    go []       (Var fun)     | ok_fun fun   = Just (Var fun)  -- Success!
+    go []       fun           | ok_fun fun   = Just fun                -- Success!
     go _        _                           = Nothing          -- Failure!
 
-    ok_fun fun   = not (fun `elem` bndrs) && not (hasNoBinding fun)
-                       -- Note the awkward "hasNoBinding" test
-                       -- Details with exprIsTrivial
+    ok_fun fun =  exprIsTrivial fun
+              && not (any (`elemVarSet` (exprFreeVars fun)) bndrs)
+              && (exprIsValue fun || all ok_lam bndrs)
+    ok_lam v = isTyVar v || isDictTy (idType v)
+       -- The exprIsValue is because eta reduction is not 
+       -- valid in general:  \x. bot  /=  bot
+       -- So we need to be sure that the "fun" is a value.
+       --
+       -- However, we always want to reduce (/\a -> f a) to f
+       -- This came up in a RULE: foldr (build (/\a -> g a))
+       --      did not match      foldr (build (/\b -> ...something complex...))
+       -- The type checker can insert these eta-expanded versions,
+       -- with both type and dictionary lambdas; hence the slightly 
+       -- ad-hoc isDictTy
+
     ok_arg b arg = varToCoreExpr b `cheapEqExpr` arg
 \end{code}
 
@@ -781,6 +783,132 @@ tryRhsTyLam env tyvars body               -- Only does something if there's a let
 -}
 \end{code}
 
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+\subsection{Case alternative filtering
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
+
+prepareAlts does two things:
+
+1.  Eliminate alternatives that cannot match, including the
+    DEFAULT alternative.
+
+2.  If the DEFAULT alternative can match only one possible constructor,
+    then make that constructor explicit.
+    e.g.
+       case e of x { DEFAULT -> rhs }
+     ===>
+       case e of x { (a,b) -> rhs }
+    where the type is a single constructor type.  This gives better code
+    when rhs also scrutinises x or e.
+
+It's a good idea do do this stuff before simplifying the alternatives, to
+avoid simplifying alternatives we know can't happen, and to come up with
+the list of constructors that are handled, to put into the IdInfo of the
+case binder, for use when simplifying the alternatives.
+
+Eliminating the default alternative in (1) isn't so obvious, but it can
+happen:
+
+data Colour = Red | Green | Blue
+
+f x = case x of
+       Red -> ..
+       Green -> ..
+       DEFAULT -> h x
+
+h y = case y of
+       Blue -> ..
+       DEFAULT -> [ case y of ... ]
+
+If we inline h into f, the default case of the inlined h can't happen.
+If we don't notice this, we may end up filtering out *all* the cases
+of the inner case y, which give us nowhere to go!
+
+
+\begin{code}
+prepareAlts :: OutExpr                 -- Scrutinee
+           -> InId             -- Case binder
+           -> [InAlt]
+           -> SimplM ([InAlt],         -- Better alternatives
+                       [AltCon])       -- These cases are handled
+
+prepareAlts scrut case_bndr alts
+  = let
+       (alts_wo_default, maybe_deflt) = findDefault alts
+
+        impossible_cons = case scrut of
+                           Var v -> otherCons (idUnfolding v)
+                           other -> []
+
+       -- Filter out alternatives that can't possibly match
+       better_alts | null impossible_cons = alts_wo_default
+                   | otherwise            = [alt | alt@(con,_,_) <- alts_wo_default, 
+                                                   not (con `elem` impossible_cons)]
+
+       -- "handled_cons" are handled either by the context, 
+       -- or by a branch in this case expression
+       -- (Don't add DEFAULT to the handled_cons!!)
+       handled_cons = impossible_cons ++ [con | (con,_,_) <- better_alts]
+    in
+       -- Filter out the default, if it can't happen,
+       -- or replace it with "proper" alternative if there
+       -- is only one constructor left
+    prepareDefault case_bndr handled_cons maybe_deflt  `thenSmpl` \ deflt_alt ->
+
+    returnSmpl (deflt_alt ++ better_alts, handled_cons)
+
+prepareDefault case_bndr handled_cons (Just rhs)
+  | Just (tycon, inst_tys) <- splitTyConApp_maybe (idType case_bndr),
+    isAlgTyCon tycon,          -- It's a data type, tuple, or unboxed tuples.  
+    not (isNewTyCon tycon),    -- We can have a newtype, if we are just doing an eval:
+                               --      case x of { DEFAULT -> e }
+                               -- and we don't want to fill in a default for them!
+    Just all_cons <- tyConDataCons_maybe tycon,
+    not (null all_cons),       -- This is a tricky corner case.  If the data type has no constructors,
+                               -- which GHC allows, then the case expression will have at most a default
+                               -- alternative.  We don't want to eliminate that alternative, because the
+                               -- invariant is that there's always one alternative.  It's more convenient
+                               -- to leave     
+                               --      case x of { DEFAULT -> e }     
+                               -- as it is, rather than transform it to
+                               --      error "case cant match"
+                               -- which would be quite legitmate.  But it's a really obscure corner, and
+                               -- not worth wasting code on.
+    let handled_data_cons = [data_con | DataAlt data_con <- handled_cons],
+    let missing_cons      = [con | con <- all_cons, 
+                                  not (con `elem` handled_data_cons)]
+  = case missing_cons of
+       []          -> returnSmpl []    -- Eliminate the default alternative
+                                       -- if it can't match
+
+       [con]       ->  -- It matches exactly one constructor, so fill it in
+                      tick (FillInCaseDefault case_bndr)       `thenSmpl_`
+                      mk_args con inst_tys                     `thenSmpl` \ args ->
+                      returnSmpl [(DataAlt con, args, rhs)]
+
+       two_or_more -> returnSmpl [(DEFAULT, [], rhs)]
+
+  | otherwise
+  = returnSmpl [(DEFAULT, [], rhs)]
+
+prepareDefault case_bndr handled_cons Nothing
+  = returnSmpl []
+
+mk_args missing_con inst_tys
+  = getUniquesSmpl             `thenSmpl` \ tv_uniqs ->
+    getUniquesSmpl             `thenSmpl` \ id_uniqs ->
+    let
+       ex_tyvars   = dataConExistentialTyVars missing_con
+       ex_tyvars'  = zipWith mk tv_uniqs ex_tyvars
+       mk uniq tv  = mkSysTyVar uniq (tyVarKind tv)
+       arg_tys     = dataConArgTys missing_con (inst_tys ++ mkTyVarTys ex_tyvars')
+       arg_ids     = zipWith (mkSysLocal FSLIT("a")) id_uniqs arg_tys
+    in 
+    returnSmpl (ex_tyvars' ++ arg_ids)
+\end{code}
+
 
 %************************************************************************
 %*                                                                     *
@@ -817,16 +945,7 @@ mkAlts tries these things:
        a) all branches equal
        b) some branches equal to the DEFAULT (which occurs first)
 
-2.  If the DEFAULT alternative can match only one possible constructor,
-    then make that constructor explicit.
-    e.g.
-       case e of x { DEFAULT -> rhs }
-     ===>
-       case e of x { (a,b) -> rhs }
-    where the type is a single constructor type.  This gives better code
-    when rhs also scrutinises x or e.
-
-3.  Case merging:
+2.  Case merging:
        case e of b {             ==>   case e of b {
         p1 -> rhs1                      p1 -> rhs1
         ...                             ...
@@ -881,42 +1000,7 @@ mkAlts scrut case_bndr alts@((con1,bndrs1,rhs1) : con_alts)
 
 
 --------------------------------------------------
---     2. Fill in missing constructor
---------------------------------------------------
-
-mkAlts scrut case_bndr alts
-  | (alts_no_deflt, Just rhs) <- findDefault alts,
-                       -- There is a DEFAULT case
-
-    Just (tycon, inst_tys) <- splitTyConApp_maybe (idType case_bndr),
-    isAlgTyCon tycon,          -- It's a data type, tuple, or unboxed tuples.  
-    not (isNewTyCon tycon),    -- We can have a newtype, if we are just doing an eval:
-                               --      case x of { DEFAULT -> e }
-                               -- and we don't want to fill in a default for them!
-
-    [missing_con] <- filter is_missing (tyConDataConsIfAvailable tycon)
-                       -- There is just one missing constructor!
-
-  = tick (FillInCaseDefault case_bndr) `thenSmpl_`
-    getUniquesSmpl                     `thenSmpl` \ tv_uniqs ->
-    getUniquesSmpl                     `thenSmpl` \ id_uniqs ->
-    let
-       (_,_,ex_tyvars,_,_,_) = dataConSig missing_con
-       ex_tyvars'  = zipWith mk tv_uniqs ex_tyvars
-       mk uniq tv  = mkSysTyVar uniq (tyVarKind tv)
-       arg_ids     = zipWith (mkSysLocal SLIT("a")) id_uniqs arg_tys
-       arg_tys     = dataConArgTys missing_con (inst_tys ++ mkTyVarTys ex_tyvars')
-       better_alts = (DataAlt missing_con, ex_tyvars' ++ arg_ids, rhs) : alts_no_deflt
-    in
-    returnSmpl better_alts
-  where
-    impossible_cons   = otherCons (idUnfolding case_bndr)
-    handled_data_cons = [data_con | DataAlt data_con         <- impossible_cons] ++
-                       [data_con | (DataAlt data_con, _, _) <- alts]
-    is_missing con    = not (con `elem` handled_data_cons)
-
---------------------------------------------------
---     3.  Merge nested cases
+--     2.  Merge nested cases
 --------------------------------------------------
 
 mkAlts scrut outer_bndr outer_alts
@@ -1059,9 +1143,58 @@ So the case-elimination algorithm is:
 
 If so, then we can replace the case with one of the rhss.
 
+Further notes about case elimination
+~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+Consider:      test :: Integer -> IO ()
+               test = print
+
+Turns out that this compiles to:
+    Print.test
+      = \ eta :: Integer
+         eta1 :: State# RealWorld ->
+         case PrelNum.< eta PrelNum.zeroInteger of wild { __DEFAULT ->
+         case hPutStr stdout
+                (PrelNum.jtos eta ($w[] @ Char))
+                eta1
+         of wild1 { (# new_s, a4 #) -> PrelIO.lvl23 new_s  }}
+
+Notice the strange '<' which has no effect at all. This is a funny one.  
+It started like this:
+
+f x y = if x < 0 then jtos x
+          else if y==0 then "" else jtos x
+
+At a particular call site we have (f v 1).  So we inline to get
+
+       if v < 0 then jtos x 
+       else if 1==0 then "" else jtos x
+
+Now simplify the 1==0 conditional:
+
+       if v<0 then jtos v else jtos v
+
+Now common-up the two branches of the case:
+
+       case (v<0) of DEFAULT -> jtos v
+
+Why don't we drop the case?  Because it's strict in v.  It's technically
+wrong to drop even unnecessary evaluations, and in practice they
+may be a result of 'seq' so we *definitely* don't want to drop those.
+I don't really know how to improve this situation.
+
 
 \begin{code}
 --------------------------------------------------
+--     0. Check for empty alternatives
+--------------------------------------------------
+
+#ifdef DEBUG
+mkCase1 scrut case_bndr []
+  = pprTrace "mkCase1: null alts" (ppr case_bndr <+> ppr scrut) $
+    returnSmpl scrut
+#endif
+
+--------------------------------------------------
 --     1. Eliminate the case altogether if poss
 --------------------------------------------------
 
@@ -1092,6 +1225,7 @@ mkCase1 scrut case_bndr [(con,bndrs,rhs)]
 --     Here we must *not* discard the case, because dataToTag# just fetches the tag from
 --     the info pointer.  So we'll be pedantic all the time, and see if that gives any
 --     other problems
+--     Also we don't want to discard 'seq's
   = tick (CaseElim case_bndr)                  `thenSmpl_` 
     returnSmpl (bindCaseBndr case_bndr scrut rhs)
 
@@ -1129,7 +1263,7 @@ mkCase1 scrut case_bndr alts      -- Identity case
 
        -- re_note wraps a coerce if it might be necessary
     re_note scrut = case head alts of
-                       (_,_,rhs1@(Note _ _)) -> mkCoerce (exprType rhs1) (idType case_bndr) scrut
+                       (_,_,rhs1@(Note _ _)) -> mkCoerce2 (exprType rhs1) (idType case_bndr) scrut
                        other                 -> scrut