[project @ 2002-12-05 23:49:43 by mthomas]
[ghc-hetmet.git] / ghc / compiler / stranal / WorkWrap.lhs
index d9ef03a..d587894 100644 (file)
@@ -1,58 +1,94 @@
 %
-% (c) The GRASP/AQUA Project, Glasgow University, 1993-1996
+% (c) The GRASP/AQUA Project, Glasgow University, 1993-1998
 %
 \section[WorkWrap]{Worker/wrapper-generating back-end of strictness analyser}
 
 \begin{code}
-#include "HsVersions.h"
-
-module WorkWrap ( workersAndWrappers ) where
+module WorkWrap ( wwTopBinds, mkWrapper ) where
 
-import Ubiq{-uitous-}
+#include "HsVersions.h"
 
 import CoreSyn
-import CoreUnfold      ( UnfoldingGuidance(..) )
-import CoreUtils       ( coreExprType )
-import Id              ( idWantsToBeINLINEd, getIdStrictness, mkWorkerId,
-                         getIdInfo
+import CoreUnfold      ( certainlyWillInline )
+import CoreLint                ( showPass, endPass )
+import CoreUtils       ( exprType, exprIsValue )
+import Id              ( Id, idType, isOneShotLambda, 
+                         setIdNewStrictness, mkWorkerId,
+                         setIdWorkerInfo, setInlinePragma,
+                         idInfo )
+import MkId            ( lazyIdKey, lazyIdUnfolding )
+import Type            ( Type )
+import IdInfo          ( WorkerInfo(..), arityInfo,
+                         newDemandInfo, newStrictnessInfo, unfoldingInfo, inlinePragInfo
                        )
-import IdInfo          ( noIdInfo, addInfo_UF, indicatesWorker,
-                         mkStrictnessInfo, StrictnessInfo(..)
+import NewDemand        ( Demand(..), StrictSig(..), DmdType(..), DmdResult(..), 
+                         Demands(..), mkTopDmdType, isBotRes, returnsCPR, topSig, isAbsent
                        )
-import SaLib
-import UniqSupply      ( returnUs, thenUs, mapUs, getUnique, UniqSM(..) )
+import UniqSupply      ( UniqSupply, initUs_, returnUs, thenUs, mapUs, getUniqueUs, UniqSM )
+import Unique          ( hasKey )
+import BasicTypes      ( RecFlag(..), isNonRec, Activation(..) )
+import VarEnv          ( isEmptyVarEnv )
+import Maybes          ( orElse )
+import CmdLineOpts
 import WwLib
-import Util            ( panic{-ToDo:rm-} )
-
-replaceIdInfo = panic "WorkWrap.replaceIdInfo (ToDo)"
-iWantToBeINLINEd = panic "WorkWrap.iWantToBeINLINEd (ToDo)"
+import Util            ( lengthIs, notNull )
+import Outputable
 \end{code}
 
-We take Core bindings whose binders have their strictness attached (by
-the front-end of the strictness analyser), and we return some
-``plain'' bindings which have been worker/wrapper-ified, meaning:
+We take Core bindings whose binders have:
+
 \begin{enumerate}
-\item
-Functions have been split into workers and wrappers where appropriate;
-\item
-Binders' @IdInfos@ have been updated to reflect the existence
-of these workers/wrappers (this is where we get STRICTNESS pragma
+
+\item Strictness attached (by the front-end of the strictness
+analyser), and / or
+
+\item Constructed Product Result information attached by the CPR
+analysis pass.
+
+\end{enumerate}
+
+and we return some ``plain'' bindings which have been
+worker/wrapper-ified, meaning: 
+
+\begin{enumerate} 
+
+\item Functions have been split into workers and wrappers where
+appropriate.  If a function has both strictness and CPR properties
+then only one worker/wrapper doing both transformations is produced;
+
+\item Binders' @IdInfos@ have been updated to reflect the existence of
+these workers/wrappers (this is where we get STRICTNESS and CPR pragma
 info for exported values).
 \end{enumerate}
 
 \begin{code}
-workersAndWrappers :: [CoreBinding] -> UniqSM [CoreBinding]
 
-workersAndWrappers top_binds
-  = mapUs (wwBind True{-top-level-}) top_binds `thenUs` \ top_binds2 ->
-    let
-       top_binds3 = map make_top_binding top_binds2
-    in
-    returnUs (concat top_binds3)
-  where
-    make_top_binding :: WwBinding -> [CoreBinding]
+wwTopBinds :: DynFlags 
+          -> UniqSupply
+          -> [CoreBind]
+          -> IO [CoreBind]
+
+wwTopBinds dflags us binds
+  = do {
+       showPass dflags "Worker Wrapper binds";
+
+       -- Create worker/wrappers, and mark binders with their
+       -- "strictness info" [which encodes their worker/wrapper-ness]
+       let { binds' = workersAndWrappers us binds };
+
+       endPass dflags "Worker Wrapper binds" 
+               Opt_D_dump_worker_wrapper binds'
+    }
+\end{code}
 
-    make_top_binding (WwLet binds) = binds
+
+\begin{code}
+workersAndWrappers :: UniqSupply -> [CoreBind] -> [CoreBind]
+
+workersAndWrappers us top_binds
+  = initUs_ us $
+    mapUs wwBind top_binds `thenUs` \ top_binds' ->
+    returnUs (concat top_binds')
 \end{code}
 
 %************************************************************************
@@ -65,42 +101,44 @@ workersAndWrappers top_binds
 turn.  Non-recursive case first, then recursive...
 
 \begin{code}
-wwBind :: Bool                 -- True <=> top-level binding
-       -> CoreBinding
-       -> UniqSM WwBinding     -- returns a WwBinding intermediate form;
+wwBind :: CoreBind
+       -> UniqSM [CoreBind]    -- returns a WwBinding intermediate form;
                                -- the caller will convert to Expr/Binding,
                                -- as appropriate.
 
-wwBind top_level (NonRec binder rhs)
-  = wwExpr rhs                 `thenUs` \ new_rhs ->
-    tryWW binder new_rhs       `thenUs` \ new_pairs ->
-    returnUs (WwLet [NonRec b e | (b,e) <- new_pairs])
+wwBind (NonRec binder rhs)
+  = wwExpr rhs                         `thenUs` \ new_rhs ->
+    tryWW NonRecursive binder new_rhs  `thenUs` \ new_pairs ->
+    returnUs [NonRec b e | (b,e) <- new_pairs]
       -- Generated bindings must be non-recursive
       -- because the original binding was.
 
-------------------------------
-
-wwBind top_level (Rec pairs)
+wwBind (Rec pairs)
   = mapUs do_one pairs         `thenUs` \ new_pairs ->
-    returnUs (WwLet [Rec (concat new_pairs)])
+    returnUs [Rec (concat new_pairs)]
   where
     do_one (binder, rhs) = wwExpr rhs  `thenUs` \ new_rhs ->
-                          tryWW binder new_rhs
+                          tryWW Recursive binder new_rhs
 \end{code}
 
 @wwExpr@ basically just walks the tree, looking for appropriate
 annotations that can be used. Remember it is @wwBind@ that does the
 matching by looking for strict arguments of the correct type.
 @wwExpr@ is a version that just returns the ``Plain'' Tree.
-???????????????? ToDo
 
 \begin{code}
 wwExpr :: CoreExpr -> UniqSM CoreExpr
 
-wwExpr e@(Var _)    = returnUs e
-wwExpr e@(Lit _)    = returnUs e
-wwExpr e@(Con  _ _) = returnUs e
-wwExpr e@(Prim _ _) = returnUs e
+wwExpr e@(Type _)            = returnUs e
+wwExpr e@(Lit _)             = returnUs e
+wwExpr e@(Note InlineMe expr) = returnUs e
+       -- Don't w/w inside InlineMe's
+
+wwExpr e@(Var v)
+  | v `hasKey` lazyIdKey = returnUs lazyIdUnfolding
+  | otherwise            = returnUs e
+       -- Inline 'lazy' after strictness analysis
+       -- (but not inside InlineMe's)
 
 wwExpr (Lam binder expr)
   = wwExpr expr                        `thenUs` \ new_expr ->
@@ -108,53 +146,26 @@ wwExpr (Lam binder expr)
 
 wwExpr (App f a)
   = wwExpr f                   `thenUs` \ new_f ->
-    returnUs (App new_f a)
+    wwExpr a                   `thenUs` \ new_a ->
+    returnUs (App new_f new_a)
 
-wwExpr (SCC cc expr)
+wwExpr (Note note expr)
   = wwExpr expr                        `thenUs` \ new_expr ->
-    returnUs (SCC cc new_expr)
-
-wwExpr (Coerce c ty expr)
-  = wwExpr expr                        `thenUs` \ new_expr ->
-    returnUs (Coerce c ty new_expr)
+    returnUs (Note note new_expr)
 
 wwExpr (Let bind expr)
-  = wwBind False{-not top-level-} bind `thenUs` \ intermediate_bind ->
-    wwExpr expr                                `thenUs` \ new_expr ->
-    returnUs (mash_ww_bind intermediate_bind new_expr)
-  where
-    mash_ww_bind (WwLet  binds)   body = mkCoLetsNoUnboxed binds body
-    mash_ww_bind (WwCase case_fn) body = case_fn body
+  = wwBind bind                        `thenUs` \ intermediate_bind ->
+    wwExpr expr                        `thenUs` \ new_expr ->
+    returnUs (mkLets intermediate_bind new_expr)
 
-wwExpr (Case expr alts)
+wwExpr (Case expr binder alts)
   = wwExpr expr                                `thenUs` \ new_expr ->
-    ww_alts alts                       `thenUs` \ new_alts ->
-    returnUs (Case new_expr new_alts)
+    mapUs ww_alt alts                  `thenUs` \ new_alts ->
+    returnUs (Case new_expr binder new_alts)
   where
-    ww_alts (AlgAlts alts deflt)
-      = mapUs ww_alg_alt alts          `thenUs` \ new_alts ->
-       ww_deflt deflt                  `thenUs` \ new_deflt ->
-       returnUs (AlgAlts new_alts new_deflt)
-
-    ww_alts (PrimAlts alts deflt)
-      = mapUs ww_prim_alt alts         `thenUs` \ new_alts ->
-       ww_deflt deflt                  `thenUs` \ new_deflt ->
-       returnUs (PrimAlts new_alts new_deflt)
-
-    ww_alg_alt (con, binders, rhs)
+    ww_alt (con, binders, rhs)
       =        wwExpr rhs                      `thenUs` \ new_rhs ->
        returnUs (con, binders, new_rhs)
-
-    ww_prim_alt (lit, rhs)
-      = wwExpr rhs                     `thenUs` \ new_rhs ->
-       returnUs (lit, new_rhs)
-
-    ww_deflt NoDefault
-      = returnUs NoDefault
-
-    ww_deflt (BindDefault binder rhs)
-      = wwExpr rhs                     `thenUs` \ new_rhs ->
-       returnUs (BindDefault binder new_rhs)
 \end{code}
 
 %************************************************************************
@@ -176,78 +187,218 @@ reason), then we don't w-w it.
 The only reason this is monadised is for the unique supply.
 
 \begin{code}
-tryWW  :: Id                           -- the fn binder
-       -> CoreExpr             -- the bound rhs; its innards
+tryWW  :: RecFlag
+       -> Id                           -- The fn binder
+       -> CoreExpr                     -- The bound rhs; its innards
                                        --   are already ww'd
        -> UniqSM [(Id, CoreExpr)]      -- either *one* or *two* pairs;
                                        -- if one, then no worker (only
                                        -- the orig "wrapper" lives on);
                                        -- if two, then a worker and a
                                        -- wrapper.
-tryWW fn_id rhs
-  | idWantsToBeINLINEd fn_id
-    -- No point in worker/wrappering something that is going to be
-    -- INLINEd wholesale anyway.  If the strictness analyser is run
-    -- twice, this test also prevents wrappers (which are INLINEd)
-    -- from being re-done.
-  = do_nothing
+tryWW is_rec fn_id rhs
+  |  isNonRec is_rec && certainlyWillInline unfolding
+       -- No point in worker/wrappering a function that is going to be
+       -- INLINEd wholesale anyway.  If the strictness analyser is run
+       -- twice, this test also prevents wrappers (which are INLINEd)
+       -- from being re-done.
+       --      
+       -- It's very important to refrain from w/w-ing an INLINE function
+       -- If we do so by mistake we transform
+       --      f = __inline (\x -> E)
+       -- into
+       --      f = __inline (\x -> case x of (a,b) -> fw E)
+       --      fw = \ab -> (__inline (\x -> E)) (a,b)
+       -- and the original __inline now vanishes, so E is no longer
+       -- inside its __inline wrapper.  Death!  Disaster!
+  = returnUs [ (new_fn_id, rhs) ]
+
+  | is_thunk && worthSplittingThunk maybe_fn_dmd res_info
+  = ASSERT2( isNonRec is_rec, ppr new_fn_id )  -- The thunk must be non-recursive
+    splitThunk new_fn_id rhs
+
+  | is_fun && worthSplittingFun wrap_dmds res_info
+  = splitFun new_fn_id fn_info wrap_dmds res_info inline_prag rhs
 
   | otherwise
-  = case (getIdStrictness fn_id) of
-
-      NoStrictnessInfo    -> do_nothing
-      BottomGuaranteed    -> do_nothing
-      StrictnessInfo [] _ -> do_nothing -- V weird (but possible?)
-
-      StrictnessInfo args_info _ ->
-       if not (indicatesWorker args_info) then
-           do_nothing
-       else
-
-       -- OK, it looks as if a worker is worth a try
-       let
-            (uvars, tyvars, args, body) = collectBinders rhs
-            body_ty                     = coreExprType body
-       in
-       mkWwBodies body_ty tyvars args args_info `thenUs` \ result ->
-       case result of
-
-         Nothing ->    -- Very peculiar. This can only happen if we hit an
-                       -- abstract type, which we shouldn't have since we've
-                       -- constructed the args_info in this module!
-
-                       -- False. We might hit the all-args-absent-and-the-
-                       -- body-is-unboxed case.  A Nothing is legit. (WDP 94/10)
-                       do_nothing
-
-         Just (wrapper_w_hole, worker_w_hole, worker_strictness, worker_ty_w_hole) ->
-
-               -- Terrific!  It worked!
-           getUnique           `thenUs` \ worker_uniq ->
-           let
-               worker_ty   = worker_ty_w_hole body_ty
-
-               worker_id   = mkWorkerId worker_uniq fn_id worker_ty
-                               (noIdInfo `addInfo` worker_strictness)
-
-               wrapper_rhs = wrapper_w_hole worker_id
-               worker_rhs  = worker_w_hole body
-
-               revised_strictness_info
-                 = -- We know the basic strictness info already, but
-                   -- we need to slam in the exact identity of the
-                   -- worker Id:
-                   mkStrictnessInfo args_info (Just worker_id)
-
-               wrapper_id  = fn_id `replaceIdInfo`
-                             (getIdInfo fn_id          `addInfo`
-                              revised_strictness_info  `addInfo_UF`
-                              iWantToBeINLINEd UnfoldAlways)
-               -- NB! the "iWantToBeINLINEd" part adds an INLINE pragma to
-               -- the wrapper, which is of course what we want.
-           in
-           returnUs [ (worker_id,  worker_rhs),   -- worker comes first
-                      (wrapper_id, wrapper_rhs) ] -- because wrapper mentions it
+  = returnUs [ (new_fn_id, rhs) ]
+
+  where
+    fn_info     = idInfo fn_id
+    maybe_fn_dmd = newDemandInfo fn_info
+    unfolding   = unfoldingInfo fn_info
+    inline_prag  = inlinePragInfo fn_info
+    maybe_sig    = newStrictnessInfo fn_info
+
+       -- In practice it always will have a strictness 
+       -- signature, even if it's a uninformative one
+    strict_sig  = newStrictnessInfo fn_info `orElse` topSig
+    StrictSig (DmdType env wrap_dmds res_info) = strict_sig
+
+       -- new_fn_id has the DmdEnv zapped.  
+       --      (a) it is never used again
+       --      (b) it wastes space
+       --      (c) it becomes incorrect as things are cloned, because
+       --          we don't push the substitution into it
+    new_fn_id | isEmptyVarEnv env = fn_id
+             | otherwise         = fn_id `setIdNewStrictness` 
+                                    StrictSig (mkTopDmdType wrap_dmds res_info)
+
+    is_fun    = notNull wrap_dmds
+    is_thunk  = not is_fun && not (exprIsValue rhs)
+
+---------------------
+splitFun fn_id fn_info wrap_dmds res_info inline_prag rhs
+  = WARN( not (wrap_dmds `lengthIs` arity), ppr fn_id <+> (ppr arity $$ ppr wrap_dmds $$ ppr res_info) )
+       -- The arity should match the signature
+    mkWwBodies fun_ty wrap_dmds res_info one_shots     `thenUs` \ (work_demands, wrap_fn, work_fn) ->
+    getUniqueUs                                                `thenUs` \ work_uniq ->
+    let
+       work_rhs = work_fn rhs
+       work_id  = mkWorkerId work_uniq fn_id (exprType work_rhs) 
+                       `setInlinePragma` inline_prag
+                       `setIdNewStrictness` StrictSig (mkTopDmdType work_demands work_res_info)
+                               -- Even though we may not be at top level, 
+                               -- it's ok to give it an empty DmdEnv
+
+       wrap_rhs = wrap_fn work_id
+       wrap_id  = fn_id `setIdWorkerInfo` HasWorker work_id arity
+                        `setInlinePragma` AlwaysActive -- Zap any inline pragma;
+                                                       -- Put it on the worker instead
+    in
+    returnUs ([(work_id, work_rhs), (wrap_id, wrap_rhs)])
+       -- Worker first, because wrapper mentions it
+       -- mkWwBodies has already built a wrap_rhs with an INLINE pragma wrapped around it
   where
-    do_nothing = returnUs [ (fn_id, rhs) ]
+    fun_ty = idType fn_id
+
+    arity  = arityInfo fn_info -- The arity is set by the simplifier using exprEtaExpandArity
+                               -- So it may be more than the number of top-level-visible lambdas
+
+    work_res_info | isBotRes res_info = BotRes -- Cpr stuff done by wrapper
+                 | otherwise         = TopRes
+
+    one_shots = get_one_shots rhs
+
+-- If the original function has one-shot arguments, it is important to
+-- make the wrapper and worker have corresponding one-shot arguments too.
+-- Otherwise we spuriously float stuff out of case-expression join points,
+-- which is very annoying.
+get_one_shots (Lam b e)
+  | isId b    = isOneShotLambda b : get_one_shots e
+  | otherwise = get_one_shots e
+get_one_shots (Note _ e) = get_one_shots e
+get_one_shots other     = noOneShotInfo
+\end{code}
+
+Thunk splitting
+~~~~~~~~~~~~~~~
+Suppose x is used strictly (never mind whether it has the CPR
+property).  
+
+      let
+       x* = x-rhs
+      in body
+
+splitThunk transforms like this:
+
+      let
+       x* = case x-rhs of { I# a -> I# a }
+      in body
+
+Now simplifier will transform to
+
+      case x-rhs of 
+       I# a -> let x* = I# b 
+               in body
+
+which is what we want. Now suppose x-rhs is itself a case:
+
+       x-rhs = case e of { T -> I# a; F -> I# b }
+
+The join point will abstract over a, rather than over (which is
+what would have happened before) which is fine.
+
+Notice that x certainly has the CPR property now!
+
+In fact, splitThunk uses the function argument w/w splitting 
+function, so that if x's demand is deeper (say U(U(L,L),L))
+then the splitting will go deeper too.
+
+\begin{code}
+-- splitThunk converts the *non-recursive* binding
+--     x = e
+-- into
+--     x = let x = e
+--         in case x of 
+--              I# y -> let x = I# y in x }
+-- See comments above. Is it not beautifully short?
+
+splitThunk fn_id rhs
+  = mkWWstr [fn_id]            `thenUs` \ (_, wrap_fn, work_fn) ->
+    returnUs [ (fn_id, Let (NonRec fn_id rhs) (wrap_fn (work_fn (Var fn_id)))) ]
+\end{code}
+
+
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+\subsection{Functions over Demands}
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
+
+\begin{code}
+worthSplittingFun :: [Demand] -> DmdResult -> Bool
+               -- True <=> the wrapper would not be an identity function
+worthSplittingFun ds res
+  = any worth_it ds || returnsCPR res
+       -- worthSplitting returns False for an empty list of demands,
+       -- and hence do_strict_ww is False if arity is zero and there is no CPR
+
+       -- We used not to split if the result is bottom.
+       -- [Justification:  there's no efficiency to be gained.]
+       -- But it's sometimes bad not to make a wrapper.  Consider
+       --      fw = \x# -> let x = I# x# in case e of
+       --                                      p1 -> error_fn x
+       --                                      p2 -> error_fn x
+       --                                      p3 -> the real stuff
+       -- The re-boxing code won't go away unless error_fn gets a wrapper too.
+       -- [We don't do reboxing now, but in general it's better to pass 
+       --  an unboxed thing to f, and have it reboxed in the error cases....]
+  where
+    worth_it Abs             = True    -- Absent arg
+    worth_it (Eval (Prod ds)) = True   -- Product arg to evaluate
+    worth_it other           = False
+
+worthSplittingThunk :: Maybe Demand    -- Demand on the thunk
+                   -> DmdResult        -- CPR info for the thunk
+                   -> Bool
+worthSplittingThunk maybe_dmd res
+  = worth_it maybe_dmd || returnsCPR res
+  where
+       -- Split if the thing is unpacked
+    worth_it (Just (Eval (Prod ds))) = not (all isAbsent ds)
+    worth_it other                  = False
+\end{code}
+
+
+
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+\subsection{The worker wrapper core}
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
+
+@mkWrapper@ is called when importing a function.  We have the type of 
+the function and the name of its worker, and we want to make its body (the wrapper).
+
+\begin{code}
+mkWrapper :: Type              -- Wrapper type
+         -> StrictSig          -- Wrapper strictness info
+         -> UniqSM (Id -> CoreExpr)    -- Wrapper body, missing worker Id
+
+mkWrapper fun_ty (StrictSig (DmdType _ demands res_info))
+  = mkWwBodies fun_ty demands res_info noOneShotInfo   `thenUs` \ (_, wrap_fn, _) ->
+    returnUs wrap_fn
+
+noOneShotInfo = repeat False
 \end{code}