c691f62676f45216a3c563d4a102a610dec196a6
[ghc-hetmet.git] / compiler / basicTypes / MkId.lhs
1 %
2 % (c) The University of Glasgow 2006
3 % (c) The AQUA Project, Glasgow University, 1998
4 %
5
6 This module contains definitions for the IdInfo for things that
7 have a standard form, namely:
8
9 - data constructors
10 - record selectors
11 - method and superclass selectors
12 - primitive operations
13
14 \begin{code}
15 module MkId (
16         mkDictFunId, mkDictFunTy, mkDictSelId,
17
18         mkDataConIds,
19         mkPrimOpId, mkFCallId, mkTickBoxOpId, mkBreakPointOpId,
20
21         mkReboxingAlt, wrapNewTypeBody, unwrapNewTypeBody,
22         wrapFamInstBody, unwrapFamInstScrut,
23         mkUnpackCase, mkProductBox,
24
25         -- And some particular Ids; see below for why they are wired in
26         wiredInIds, ghcPrimIds,
27         unsafeCoerceName, unsafeCoerceId, realWorldPrimId, 
28         voidArgId, nullAddrId, seqId, lazyId, lazyIdKey,
29         coercionTokenId,
30
31         -- Re-export error Ids
32         module PrelRules
33     ) where
34
35 #include "HsVersions.h"
36
37 import Rules
38 import TysPrim
39 import TysWiredIn       ( unitTy )
40 import PrelRules
41 import Type
42 import Coercion
43 import TcType
44 import MkCore
45 import CoreUtils        ( exprType, mkCoerce )
46 import CoreUnfold
47 import Literal
48 import TyCon
49 import Class
50 import VarSet
51 import Name
52 import PrimOp
53 import ForeignCall
54 import DataCon
55 import Id
56 import Var              ( mkExportedLocalVar )
57 import IdInfo
58 import Demand
59 import CoreSyn
60 import Unique
61 import PrelNames
62 import BasicTypes       hiding ( SuccessFlag(..) )
63 import Util
64 import Pair
65 import Outputable
66 import FastString
67 import ListSetOps
68 import Module
69 \end{code}
70
71 %************************************************************************
72 %*                                                                      *
73 \subsection{Wired in Ids}
74 %*                                                                      *
75 %************************************************************************
76
77 Note [Wired-in Ids]
78 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
79 There are several reasons why an Id might appear in the wiredInIds:
80
81 (1) The ghcPrimIds are wired in because they can't be defined in
82     Haskell at all, although the can be defined in Core.  They have
83     compulsory unfoldings, so they are always inlined and they  have
84     no definition site.  Their home module is GHC.Prim, so they
85     also have a description in primops.txt.pp, where they are called
86     'pseudoops'.
87
88 (2) The 'error' function, eRROR_ID, is wired in because we don't yet have
89     a way to express in an interface file that the result type variable
90     is 'open'; that is can be unified with an unboxed type
91
92     [The interface file format now carry such information, but there's
93     no way yet of expressing at the definition site for these 
94     error-reporting functions that they have an 'open' 
95     result type. -- sof 1/99]
96
97 (3) Other error functions (rUNTIME_ERROR_ID) are wired in (a) because
98     the desugarer generates code that mentiones them directly, and
99     (b) for the same reason as eRROR_ID
100
101 (4) lazyId is wired in because the wired-in version overrides the
102     strictness of the version defined in GHC.Base
103
104 In cases (2-4), the function has a definition in a library module, and
105 can be called; but the wired-in version means that the details are 
106 never read from that module's interface file; instead, the full definition
107 is right here.
108
109 \begin{code}
110 wiredInIds :: [Id]
111 wiredInIds
112   =  [lazyId]
113   ++ errorIds           -- Defined in MkCore
114   ++ ghcPrimIds
115
116 -- These Ids are exported from GHC.Prim
117 ghcPrimIds :: [Id]
118 ghcPrimIds
119   = [   -- These can't be defined in Haskell, but they have
120         -- perfectly reasonable unfoldings in Core
121     realWorldPrimId,
122     unsafeCoerceId,
123     nullAddrId,
124     seqId
125     ]
126 \end{code}
127
128 %************************************************************************
129 %*                                                                      *
130 \subsection{Data constructors}
131 %*                                                                      *
132 %************************************************************************
133
134 The wrapper for a constructor is an ordinary top-level binding that evaluates
135 any strict args, unboxes any args that are going to be flattened, and calls
136 the worker.
137
138 We're going to build a constructor that looks like:
139
140         data (Data a, C b) =>  T a b = T1 !a !Int b
141
142         T1 = /\ a b -> 
143              \d1::Data a, d2::C b ->
144              \p q r -> case p of { p ->
145                        case q of { q ->
146                        Con T1 [a,b] [p,q,r]}}
147
148 Notice that
149
150 * d2 is thrown away --- a context in a data decl is used to make sure
151   one *could* construct dictionaries at the site the constructor
152   is used, but the dictionary isn't actually used.
153
154 * We have to check that we can construct Data dictionaries for
155   the types a and Int.  Once we've done that we can throw d1 away too.
156
157 * We use (case p of q -> ...) to evaluate p, rather than "seq" because
158   all that matters is that the arguments are evaluated.  "seq" is 
159   very careful to preserve evaluation order, which we don't need
160   to be here.
161
162   You might think that we could simply give constructors some strictness
163   info, like PrimOps, and let CoreToStg do the let-to-case transformation.
164   But we don't do that because in the case of primops and functions strictness
165   is a *property* not a *requirement*.  In the case of constructors we need to
166   do something active to evaluate the argument.
167
168   Making an explicit case expression allows the simplifier to eliminate
169   it in the (common) case where the constructor arg is already evaluated.
170
171 Note [Wrappers for data instance tycons]
172 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
173 In the case of data instances, the wrapper also applies the coercion turning
174 the representation type into the family instance type to cast the result of
175 the wrapper.  For example, consider the declarations
176
177   data family Map k :: * -> *
178   data instance Map (a, b) v = MapPair (Map a (Pair b v))
179
180 The tycon to which the datacon MapPair belongs gets a unique internal
181 name of the form :R123Map, and we call it the representation tycon.
182 In contrast, Map is the family tycon (accessible via
183 tyConFamInst_maybe). A coercion allows you to move between
184 representation and family type.  It is accessible from :R123Map via
185 tyConFamilyCoercion_maybe and has kind
186
187   Co123Map a b v :: {Map (a, b) v ~ :R123Map a b v}
188
189 The wrapper and worker of MapPair get the types
190
191         -- Wrapper
192   $WMapPair :: forall a b v. Map a (Map a b v) -> Map (a, b) v
193   $WMapPair a b v = MapPair a b v `cast` sym (Co123Map a b v)
194
195         -- Worker
196   MapPair :: forall a b v. Map a (Map a b v) -> :R123Map a b v
197
198 This coercion is conditionally applied by wrapFamInstBody.
199
200 It's a bit more complicated if the data instance is a GADT as well!
201
202    data instance T [a] where
203         T1 :: forall b. b -> T [Maybe b]
204
205 Hence we translate to
206
207         -- Wrapper
208   $WT1 :: forall b. b -> T [Maybe b]
209   $WT1 b v = T1 (Maybe b) b (Maybe b) v
210                         `cast` sym (Co7T (Maybe b))
211
212         -- Worker
213   T1 :: forall c b. (c ~ Maybe b) => b -> :R7T c
214
215         -- Coercion from family type to representation type
216   Co7T a :: T [a] ~ :R7T a
217
218 \begin{code}
219 mkDataConIds :: Name -> Name -> DataCon -> DataConIds
220 mkDataConIds wrap_name wkr_name data_con
221   | isNewTyCon tycon                    -- Newtype, only has a worker
222   = DCIds Nothing nt_work_id                 
223
224   | any isBanged all_strict_marks      -- Algebraic, needs wrapper
225     || not (null eq_spec)              -- NB: LoadIface.ifaceDeclSubBndrs
226     || isFamInstTyCon tycon            --     depends on this test
227   = DCIds (Just alg_wrap_id) wrk_id
228
229   | otherwise                                -- Algebraic, no wrapper
230   = DCIds Nothing wrk_id
231   where
232     (univ_tvs, ex_tvs, eq_spec, 
233      other_theta, orig_arg_tys, res_ty) = dataConFullSig data_con
234     tycon = dataConTyCon data_con       -- The representation TyCon (not family)
235
236         ----------- Worker (algebraic data types only) --------------
237         -- The *worker* for the data constructor is the function that
238         -- takes the representation arguments and builds the constructor.
239     wrk_id = mkGlobalId (DataConWorkId data_con) wkr_name
240                         (dataConRepType data_con) wkr_info
241
242     wkr_arity = dataConRepArity data_con
243     wkr_info  = noCafIdInfo
244                 `setArityInfo`       wkr_arity
245                 `setStrictnessInfo`  Just wkr_sig
246                 `setUnfoldingInfo`   evaldUnfolding  -- Record that it's evaluated,
247                                                         -- even if arity = 0
248
249     wkr_sig = mkStrictSig (mkTopDmdType (replicate wkr_arity topDmd) cpr_info)
250         --      Note [Data-con worker strictness]
251         -- Notice that we do *not* say the worker is strict
252         -- even if the data constructor is declared strict
253         --      e.g.    data T = MkT !(Int,Int)
254         -- Why?  Because the *wrapper* is strict (and its unfolding has case
255         -- expresssions that do the evals) but the *worker* itself is not.
256         -- If we pretend it is strict then when we see
257         --      case x of y -> $wMkT y
258         -- the simplifier thinks that y is "sure to be evaluated" (because
259         --  $wMkT is strict) and drops the case.  No, $wMkT is not strict.
260         --
261         -- When the simplifer sees a pattern 
262         --      case e of MkT x -> ...
263         -- it uses the dataConRepStrictness of MkT to mark x as evaluated;
264         -- but that's fine... dataConRepStrictness comes from the data con
265         -- not from the worker Id.
266
267     cpr_info | isProductTyCon tycon && 
268                isDataTyCon tycon    &&
269                wkr_arity > 0        &&
270                wkr_arity <= mAX_CPR_SIZE        = retCPR
271              | otherwise                        = TopRes
272         -- RetCPR is only true for products that are real data types;
273         -- that is, not unboxed tuples or [non-recursive] newtypes
274
275         ----------- Workers for newtypes --------------
276     nt_work_id   = mkGlobalId (DataConWrapId data_con) wkr_name wrap_ty nt_work_info
277     nt_work_info = noCafIdInfo          -- The NoCaf-ness is set by noCafIdInfo
278                   `setArityInfo` 1      -- Arity 1
279                   `setInlinePragInfo`    alwaysInlinePragma
280                   `setUnfoldingInfo`     newtype_unf
281     id_arg1      = mkTemplateLocal 1 (head orig_arg_tys)
282     newtype_unf  = ASSERT2( isVanillaDataCon data_con &&
283                             isSingleton orig_arg_tys, ppr data_con  )
284                               -- Note [Newtype datacons]
285                    mkCompulsoryUnfolding $ 
286                    mkLams wrap_tvs $ Lam id_arg1 $ 
287                    wrapNewTypeBody tycon res_ty_args (Var id_arg1)
288
289
290         ----------- Wrapper --------------
291         -- We used to include the stupid theta in the wrapper's args
292         -- but now we don't.  Instead the type checker just injects these
293         -- extra constraints where necessary.
294     wrap_tvs    = (univ_tvs `minusList` map fst eq_spec) ++ ex_tvs
295     res_ty_args = substTyVars (mkTopTvSubst eq_spec) univ_tvs
296     ev_tys      = mkPredTys other_theta
297     wrap_ty     = mkForAllTys wrap_tvs $ 
298                   mkFunTys ev_tys $
299                   mkFunTys orig_arg_tys $ res_ty
300
301         ----------- Wrappers for algebraic data types -------------- 
302     alg_wrap_id = mkGlobalId (DataConWrapId data_con) wrap_name wrap_ty alg_wrap_info
303     alg_wrap_info = noCafIdInfo         -- The NoCaf-ness is set by noCafIdInfo
304                     `setArityInfo`         wrap_arity
305                         -- It's important to specify the arity, so that partial
306                         -- applications are treated as values
307                     `setInlinePragInfo`    alwaysInlinePragma
308                     `setUnfoldingInfo`     wrap_unf
309                     `setStrictnessInfo` Just wrap_sig
310
311     all_strict_marks = dataConExStricts data_con ++ dataConStrictMarks data_con
312     wrap_sig = mkStrictSig (mkTopDmdType wrap_arg_dmds cpr_info)
313     wrap_stricts = dropList eq_spec all_strict_marks
314     wrap_arg_dmds = map mk_dmd wrap_stricts
315     mk_dmd str | isBanged str = evalDmd
316                | otherwise    = lazyDmd
317         -- The Cpr info can be important inside INLINE rhss, where the
318         -- wrapper constructor isn't inlined.
319         -- And the argument strictness can be important too; we
320         -- may not inline a contructor when it is partially applied.
321         -- For example:
322         --      data W = C !Int !Int !Int
323         --      ...(let w = C x in ...(w p q)...)...
324         -- we want to see that w is strict in its two arguments
325
326     wrap_unf = mkInlineUnfolding (Just (length ev_args + length id_args)) wrap_rhs
327     wrap_rhs = mkLams wrap_tvs $ 
328                mkLams ev_args $
329                mkLams id_args $
330                foldr mk_case con_app 
331                      (zip (ev_args ++ id_args) wrap_stricts)
332                      i3 []
333              -- The ev_args is the evidence arguments *other than* the eq_spec
334              -- Because we are going to apply the eq_spec args manually in the
335              -- wrapper
336
337     con_app _ rep_ids = wrapFamInstBody tycon res_ty_args $
338                           Var wrk_id `mkTyApps`  res_ty_args
339                                      `mkVarApps` ex_tvs                 
340                                      `mkCoApps`  map (mkReflCo . snd) eq_spec
341                                      `mkVarApps` reverse rep_ids
342
343     (ev_args,i2) = mkLocals 1  ev_tys
344     (id_args,i3) = mkLocals i2 orig_arg_tys
345     wrap_arity   = i3-1
346
347     mk_case 
348            :: (Id, HsBang)      -- Arg, strictness
349            -> (Int -> [Id] -> CoreExpr) -- Body
350            -> Int                       -- Next rep arg id
351            -> [Id]                      -- Rep args so far, reversed
352            -> CoreExpr
353     mk_case (arg,strict) body i rep_args
354           = case strict of
355                 HsNoBang -> body i (arg:rep_args)
356                 HsUnpack -> unboxProduct i (Var arg) (idType arg) the_body 
357                       where
358                         the_body i con_args = body i (reverse con_args ++ rep_args)
359                 _other  -- HsUnpackFailed and HsStrict
360                    | isUnLiftedType (idType arg) -> body i (arg:rep_args)
361                    | otherwise -> Case (Var arg) arg res_ty 
362                                        [(DEFAULT,[], body i (arg:rep_args))]
363
364 mAX_CPR_SIZE :: Arity
365 mAX_CPR_SIZE = 10
366 -- We do not treat very big tuples as CPR-ish:
367 --      a) for a start we get into trouble because there aren't 
368 --         "enough" unboxed tuple types (a tiresome restriction, 
369 --         but hard to fix), 
370 --      b) more importantly, big unboxed tuples get returned mainly
371 --         on the stack, and are often then allocated in the heap
372 --         by the caller.  So doing CPR for them may in fact make
373 --         things worse.
374
375 mkLocals :: Int -> [Type] -> ([Id], Int)
376 mkLocals i tys = (zipWith mkTemplateLocal [i..i+n-1] tys, i+n)
377                where
378                  n = length tys
379 \end{code}
380
381 Note [Newtype datacons]
382 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
383 The "data constructor" for a newtype should always be vanilla.  At one
384 point this wasn't true, because the newtype arising from
385      class C a => D a
386 looked like
387        newtype T:D a = D:D (C a)
388 so the data constructor for T:C had a single argument, namely the
389 predicate (C a).  But now we treat that as an ordinary argument, not
390 part of the theta-type, so all is well.
391
392
393 %************************************************************************
394 %*                                                                      *
395 \subsection{Dictionary selectors}
396 %*                                                                      *
397 %************************************************************************
398
399 Selecting a field for a dictionary.  If there is just one field, then
400 there's nothing to do.  
401
402 Dictionary selectors may get nested forall-types.  Thus:
403
404         class Foo a where
405           op :: forall b. Ord b => a -> b -> b
406
407 Then the top-level type for op is
408
409         op :: forall a. Foo a => 
410               forall b. Ord b => 
411               a -> b -> b
412
413 This is unlike ordinary record selectors, which have all the for-alls
414 at the outside.  When dealing with classes it's very convenient to
415 recover the original type signature from the class op selector.
416
417 \begin{code}
418 mkDictSelId :: Bool          -- True <=> don't include the unfolding
419                              -- Little point on imports without -O, because the
420                              -- dictionary itself won't be visible
421             -> Name          -- Name of one of the *value* selectors 
422                              -- (dictionary superclass or method)
423             -> Class -> Id
424 mkDictSelId no_unf name clas
425   = mkGlobalId (ClassOpId clas) name sel_ty info
426   where
427     sel_ty = mkForAllTys tyvars (mkFunTy (idType dict_id) (idType the_arg_id))
428         -- We can't just say (exprType rhs), because that would give a type
429         --      C a -> C a
430         -- for a single-op class (after all, the selector is the identity)
431         -- But it's type must expose the representation of the dictionary
432         -- to get (say)         C a -> (a -> a)
433
434     base_info = noCafIdInfo
435                 `setArityInfo`      1
436                 `setStrictnessInfo` Just strict_sig
437                 `setUnfoldingInfo`  (if no_unf then noUnfolding
438                                      else mkImplicitUnfolding rhs)
439                    -- In module where class op is defined, we must add
440                    -- the unfolding, even though it'll never be inlined
441                    -- becuase we use that to generate a top-level binding
442                    -- for the ClassOp
443
444     info | new_tycon = base_info `setInlinePragInfo` alwaysInlinePragma
445                    -- See Note [Single-method classes] for why alwaysInlinePragma
446          | otherwise = base_info  `setSpecInfo`       mkSpecInfo [rule]
447                                   `setInlinePragInfo` neverInlinePragma
448                    -- Add a magic BuiltinRule, and never inline it
449                    -- so that the rule is always available to fire.
450                    -- See Note [ClassOp/DFun selection] in TcInstDcls
451
452     n_ty_args = length tyvars
453
454     -- This is the built-in rule that goes
455     --      op (dfT d1 d2) --->  opT d1 d2
456     rule = BuiltinRule { ru_name = fsLit "Class op " `appendFS` 
457                                      occNameFS (getOccName name)
458                        , ru_fn    = name
459                        , ru_nargs = n_ty_args + 1
460                        , ru_try   = dictSelRule val_index n_ty_args }
461
462         -- The strictness signature is of the form U(AAAVAAAA) -> T
463         -- where the V depends on which item we are selecting
464         -- It's worth giving one, so that absence info etc is generated
465         -- even if the selector isn't inlined
466     strict_sig = mkStrictSig (mkTopDmdType [arg_dmd] TopRes)
467     arg_dmd | new_tycon = evalDmd
468             | otherwise = Eval (Prod [ if the_arg_id == id then evalDmd else Abs
469                                      | id <- arg_ids ])
470
471     tycon          = classTyCon clas
472     new_tycon      = isNewTyCon tycon
473     [data_con]     = tyConDataCons tycon
474     tyvars         = dataConUnivTyVars data_con
475     arg_tys        = dataConRepArgTys data_con  -- Includes the dictionary superclasses
476
477     -- 'index' is a 0-index into the *value* arguments of the dictionary
478     val_index      = assoc "MkId.mkDictSelId" sel_index_prs name
479     sel_index_prs  = map idName (classAllSelIds clas) `zip` [0..]
480
481     the_arg_id     = arg_ids !! val_index
482     pred           = mkClassPred clas (mkTyVarTys tyvars)
483     dict_id        = mkTemplateLocal 1 $ mkPredTy pred
484     arg_ids        = mkTemplateLocalsNum 2 arg_tys
485
486     rhs = mkLams tyvars  (Lam dict_id   rhs_body)
487     rhs_body | new_tycon = unwrapNewTypeBody tycon (map mkTyVarTy tyvars) (Var dict_id)
488              | otherwise = Case (Var dict_id) dict_id (idType the_arg_id)
489                                 [(DataAlt data_con, arg_ids, Var the_arg_id)]
490
491 dictSelRule :: Int -> Arity 
492             -> IdUnfoldingFun -> [CoreExpr] -> Maybe CoreExpr
493 -- Tries to persuade the argument to look like a constructor
494 -- application, using exprIsConApp_maybe, and then selects
495 -- from it
496 --       sel_i t1..tk (D t1..tk op1 ... opm) = opi
497 --
498 dictSelRule val_index n_ty_args id_unf args
499   | (dict_arg : _) <- drop n_ty_args args
500   , Just (_, _, con_args) <- exprIsConApp_maybe id_unf dict_arg
501   = Just (con_args !! val_index)
502   | otherwise
503   = Nothing
504 \end{code}
505
506
507 %************************************************************************
508 %*                                                                      *
509         Boxing and unboxing
510 %*                                                                      *
511 %************************************************************************
512
513 \begin{code}
514 -- unbox a product type...
515 -- we will recurse into newtypes, casting along the way, and unbox at the
516 -- first product data constructor we find. e.g.
517 --  
518 --   data PairInt = PairInt Int Int
519 --   newtype S = MkS PairInt
520 --   newtype T = MkT S
521 --
522 -- If we have e = MkT (MkS (PairInt 0 1)) and some body expecting a list of
523 -- ids, we get (modulo int passing)
524 --
525 --   case (e `cast` CoT) `cast` CoS of
526 --     PairInt a b -> body [a,b]
527 --
528 -- The Ints passed around are just for creating fresh locals
529 unboxProduct :: Int -> CoreExpr -> Type -> (Int -> [Id] -> CoreExpr) -> CoreExpr
530 unboxProduct i arg arg_ty body
531   = result
532   where 
533     result = mkUnpackCase the_id arg con_args boxing_con rhs
534     (_tycon, _tycon_args, boxing_con, tys) = deepSplitProductType "unboxProduct" arg_ty
535     ([the_id], i') = mkLocals i [arg_ty]
536     (con_args, i'') = mkLocals i' tys
537     rhs = body i'' con_args
538
539 mkUnpackCase ::  Id -> CoreExpr -> [Id] -> DataCon -> CoreExpr -> CoreExpr
540 -- (mkUnpackCase x e args Con body)
541 --      returns
542 -- case (e `cast` ...) of bndr { Con args -> body }
543 -- 
544 -- the type of the bndr passed in is irrelevent
545 mkUnpackCase bndr arg unpk_args boxing_con body
546   = Case cast_arg (setIdType bndr bndr_ty) (exprType body) [(DataAlt boxing_con, unpk_args, body)]
547   where
548   (cast_arg, bndr_ty) = go (idType bndr) arg
549   go ty arg 
550     | (tycon, tycon_args, _, _)  <- splitProductType "mkUnpackCase" ty
551     , isNewTyCon tycon && not (isRecursiveTyCon tycon)
552     = go (newTyConInstRhs tycon tycon_args) 
553          (unwrapNewTypeBody tycon tycon_args arg)
554     | otherwise = (arg, ty)
555
556 -- ...and the dual
557 reboxProduct :: [Unique]     -- uniques to create new local binders
558              -> Type         -- type of product to box
559              -> ([Unique],   -- remaining uniques
560                  CoreExpr,   -- boxed product
561                  [Id])       -- Ids being boxed into product
562 reboxProduct us ty
563   = let 
564         (_tycon, _tycon_args, _pack_con, con_arg_tys) = deepSplitProductType "reboxProduct" ty
565  
566         us' = dropList con_arg_tys us
567
568         arg_ids  = zipWith (mkSysLocal (fsLit "rb")) us con_arg_tys
569
570         bind_rhs = mkProductBox arg_ids ty
571
572     in
573       (us', bind_rhs, arg_ids)
574
575 mkProductBox :: [Id] -> Type -> CoreExpr
576 mkProductBox arg_ids ty 
577   = result_expr
578   where 
579     (tycon, tycon_args, pack_con, _con_arg_tys) = splitProductType "mkProductBox" ty
580
581     result_expr
582       | isNewTyCon tycon && not (isRecursiveTyCon tycon) 
583       = wrap (mkProductBox arg_ids (newTyConInstRhs tycon tycon_args))
584       | otherwise = mkConApp pack_con (map Type tycon_args ++ map Var arg_ids)
585
586     wrap expr = wrapNewTypeBody tycon tycon_args expr
587
588
589 -- (mkReboxingAlt us con xs rhs) basically constructs the case
590 -- alternative (con, xs, rhs)
591 -- but it does the reboxing necessary to construct the *source* 
592 -- arguments, xs, from the representation arguments ys.
593 -- For example:
594 --      data T = MkT !(Int,Int) Bool
595 --
596 -- mkReboxingAlt MkT [x,b] r 
597 --      = (DataAlt MkT, [y::Int,z::Int,b], let x = (y,z) in r)
598 --
599 -- mkDataAlt should really be in DataCon, but it can't because
600 -- it manipulates CoreSyn.
601
602 mkReboxingAlt
603   :: [Unique] -- Uniques for the new Ids
604   -> DataCon
605   -> [Var]    -- Source-level args, *including* all evidence vars 
606   -> CoreExpr -- RHS
607   -> CoreAlt
608
609 mkReboxingAlt us con args rhs
610   | not (any isMarkedUnboxed stricts)
611   = (DataAlt con, args, rhs)
612
613   | otherwise
614   = let
615         (binds, args') = go args stricts us
616     in
617     (DataAlt con, args', mkLets binds rhs)
618
619   where
620     stricts = dataConExStricts con ++ dataConStrictMarks con
621
622     go [] _stricts _us = ([], [])
623
624     -- Type variable case
625     go (arg:args) stricts us 
626       | isTyVar arg
627       = let (binds, args') = go args stricts us
628         in  (binds, arg:args')
629
630         -- Term variable case
631     go (arg:args) (str:stricts) us
632       | isMarkedUnboxed str
633       = let (binds, unpacked_args')        = go args stricts us'
634             (us', bind_rhs, unpacked_args) = reboxProduct us (idType arg)
635         in
636             (NonRec arg bind_rhs : binds, unpacked_args ++ unpacked_args')
637       | otherwise
638       = let (binds, args') = go args stricts us
639         in  (binds, arg:args')
640     go (_ : _) [] _ = panic "mkReboxingAlt"
641 \end{code}
642
643
644 %************************************************************************
645 %*                                                                      *
646         Wrapping and unwrapping newtypes and type families
647 %*                                                                      *
648 %************************************************************************
649
650 \begin{code}
651 wrapNewTypeBody :: TyCon -> [Type] -> CoreExpr -> CoreExpr
652 -- The wrapper for the data constructor for a newtype looks like this:
653 --      newtype T a = MkT (a,Int)
654 --      MkT :: forall a. (a,Int) -> T a
655 --      MkT = /\a. \(x:(a,Int)). x `cast` sym (CoT a)
656 -- where CoT is the coercion TyCon assoicated with the newtype
657 --
658 -- The call (wrapNewTypeBody T [a] e) returns the
659 -- body of the wrapper, namely
660 --      e `cast` (CoT [a])
661 --
662 -- If a coercion constructor is provided in the newtype, then we use
663 -- it, otherwise the wrap/unwrap are both no-ops 
664 --
665 -- If the we are dealing with a newtype *instance*, we have a second coercion
666 -- identifying the family instance with the constructor of the newtype
667 -- instance.  This coercion is applied in any case (ie, composed with the
668 -- coercion constructor of the newtype or applied by itself).
669
670 wrapNewTypeBody tycon args result_expr
671   = ASSERT( isNewTyCon tycon )
672     wrapFamInstBody tycon args $
673     mkCoerce (mkSymCo co) result_expr
674   where
675     co = mkAxInstCo (newTyConCo tycon) args
676
677 -- When unwrapping, we do *not* apply any family coercion, because this will
678 -- be done via a CoPat by the type checker.  We have to do it this way as
679 -- computing the right type arguments for the coercion requires more than just
680 -- a spliting operation (cf, TcPat.tcConPat).
681
682 unwrapNewTypeBody :: TyCon -> [Type] -> CoreExpr -> CoreExpr
683 unwrapNewTypeBody tycon args result_expr
684   = ASSERT( isNewTyCon tycon )
685     mkCoerce (mkAxInstCo (newTyConCo tycon) args) result_expr
686
687 -- If the type constructor is a representation type of a data instance, wrap
688 -- the expression into a cast adjusting the expression type, which is an
689 -- instance of the representation type, to the corresponding instance of the
690 -- family instance type.
691 -- See Note [Wrappers for data instance tycons]
692 wrapFamInstBody :: TyCon -> [Type] -> CoreExpr -> CoreExpr
693 wrapFamInstBody tycon args body
694   | Just co_con <- tyConFamilyCoercion_maybe tycon
695   = mkCoerce (mkSymCo (mkAxInstCo co_con args)) body
696   | otherwise
697   = body
698
699 unwrapFamInstScrut :: TyCon -> [Type] -> CoreExpr -> CoreExpr
700 unwrapFamInstScrut tycon args scrut
701   | Just co_con <- tyConFamilyCoercion_maybe tycon
702   = mkCoerce (mkAxInstCo co_con args) scrut
703   | otherwise
704   = scrut
705 \end{code}
706
707
708 %************************************************************************
709 %*                                                                      *
710 \subsection{Primitive operations}
711 %*                                                                      *
712 %************************************************************************
713
714 \begin{code}
715 mkPrimOpId :: PrimOp -> Id
716 mkPrimOpId prim_op 
717   = id
718   where
719     (tyvars,arg_tys,res_ty, arity, strict_sig) = primOpSig prim_op
720     ty   = mkForAllTys tyvars (mkFunTys arg_tys res_ty)
721     name = mkWiredInName gHC_PRIM (primOpOcc prim_op) 
722                          (mkPrimOpIdUnique (primOpTag prim_op))
723                          (AnId id) UserSyntax
724     id   = mkGlobalId (PrimOpId prim_op) name ty info
725                 
726     info = noCafIdInfo
727            `setSpecInfo`          mkSpecInfo (primOpRules prim_op name)
728            `setArityInfo`         arity
729            `setStrictnessInfo` Just strict_sig
730
731 -- For each ccall we manufacture a separate CCallOpId, giving it
732 -- a fresh unique, a type that is correct for this particular ccall,
733 -- and a CCall structure that gives the correct details about calling
734 -- convention etc.  
735 --
736 -- The *name* of this Id is a local name whose OccName gives the full
737 -- details of the ccall, type and all.  This means that the interface 
738 -- file reader can reconstruct a suitable Id
739
740 mkFCallId :: Unique -> ForeignCall -> Type -> Id
741 mkFCallId uniq fcall ty
742   = ASSERT( isEmptyVarSet (tyVarsOfType ty) )
743     -- A CCallOpId should have no free type variables; 
744     -- when doing substitutions won't substitute over it
745     mkGlobalId (FCallId fcall) name ty info
746   where
747     occ_str = showSDoc (braces (ppr fcall <+> ppr ty))
748     -- The "occurrence name" of a ccall is the full info about the
749     -- ccall; it is encoded, but may have embedded spaces etc!
750
751     name = mkFCallName uniq occ_str
752
753     info = noCafIdInfo
754            `setArityInfo`         arity
755            `setStrictnessInfo` Just strict_sig
756
757     (_, tau)     = tcSplitForAllTys ty
758     (arg_tys, _) = tcSplitFunTys tau
759     arity        = length arg_tys
760     strict_sig   = mkStrictSig (mkTopDmdType (replicate arity evalDmd) TopRes)
761
762 -- Tick boxes and breakpoints are both represented as TickBoxOpIds,
763 -- except for the type:
764 --
765 --    a plain HPC tick box has type (State# RealWorld)
766 --    a breakpoint Id has type forall a.a
767 --
768 -- The breakpoint Id will be applied to a list of arbitrary free variables,
769 -- which is why it needs a polymorphic type.
770
771 mkTickBoxOpId :: Unique -> Module -> TickBoxId -> Id
772 mkTickBoxOpId uniq mod ix = mkTickBox' uniq mod ix realWorldStatePrimTy
773
774 mkBreakPointOpId :: Unique -> Module -> TickBoxId -> Id
775 mkBreakPointOpId uniq mod ix = mkTickBox' uniq mod ix ty
776  where ty = mkSigmaTy [openAlphaTyVar] [] openAlphaTy
777
778 mkTickBox' :: Unique -> Module -> TickBoxId -> Type -> Id
779 mkTickBox' uniq mod ix ty = mkGlobalId (TickBoxOpId tickbox) name ty info    
780   where
781     tickbox = TickBox mod ix
782     occ_str = showSDoc (braces (ppr tickbox))
783     name    = mkTickBoxOpName uniq occ_str
784     info    = noCafIdInfo
785 \end{code}
786
787
788 %************************************************************************
789 %*                                                                      *
790 \subsection{DictFuns and default methods}
791 %*                                                                      *
792 %************************************************************************
793
794 Important notes about dict funs and default methods
795 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
796 Dict funs and default methods are *not* ImplicitIds.  Their definition
797 involves user-written code, so we can't figure out their strictness etc
798 based on fixed info, as we can for constructors and record selectors (say).
799
800 We build them as LocalIds, but with External Names.  This ensures that
801 they are taken to account by free-variable finding and dependency
802 analysis (e.g. CoreFVs.exprFreeVars).
803
804 Why shouldn't they be bound as GlobalIds?  Because, in particular, if
805 they are globals, the specialiser floats dict uses above their defns,
806 which prevents good simplifications happening.  Also the strictness
807 analyser treats a occurrence of a GlobalId as imported and assumes it
808 contains strictness in its IdInfo, which isn't true if the thing is
809 bound in the same module as the occurrence.
810
811 It's OK for dfuns to be LocalIds, because we form the instance-env to
812 pass on to the next module (md_insts) in CoreTidy, afer tidying
813 and globalising the top-level Ids.
814
815 BUT make sure they are *exported* LocalIds (mkExportedLocalId) so 
816 that they aren't discarded by the occurrence analyser.
817
818 \begin{code}
819 mkDictFunId :: Name      -- Name to use for the dict fun;
820             -> [TyVar]
821             -> ThetaType
822             -> Class 
823             -> [Type]
824             -> Id
825 -- Implements the DFun Superclass Invariant (see TcInstDcls)
826
827 mkDictFunId dfun_name tvs theta clas tys
828   = mkExportedLocalVar (DFunId n_silent is_nt)
829                        dfun_name
830                        dfun_ty
831                        vanillaIdInfo
832   where
833     is_nt = isNewTyCon (classTyCon clas)
834     (n_silent, dfun_ty) = mkDictFunTy tvs theta clas tys
835
836 mkDictFunTy :: [TyVar] -> ThetaType -> Class -> [Type] -> (Int, Type)
837 mkDictFunTy tvs theta clas tys
838   = (length silent_theta, dfun_ty)
839   where
840     dfun_ty = mkSigmaTy tvs (silent_theta ++ theta) (mkDictTy clas tys)
841     silent_theta = filterOut discard $
842                    substTheta (zipTopTvSubst (classTyVars clas) tys)
843                               (classSCTheta clas)
844                    -- See Note [Silent Superclass Arguments]
845     discard pred = isEmptyVarSet (tyVarsOfPred pred)
846                  || any (`eqPred` pred) theta
847                  -- See the DFun Superclass Invariant in TcInstDcls
848 \end{code}
849
850
851 %************************************************************************
852 %*                                                                      *
853 \subsection{Un-definable}
854 %*                                                                      *
855 %************************************************************************
856
857 These Ids can't be defined in Haskell.  They could be defined in
858 unfoldings in the wired-in GHC.Prim interface file, but we'd have to
859 ensure that they were definitely, definitely inlined, because there is
860 no curried identifier for them.  That's what mkCompulsoryUnfolding
861 does.  If we had a way to get a compulsory unfolding from an interface
862 file, we could do that, but we don't right now.
863
864 unsafeCoerce# isn't so much a PrimOp as a phantom identifier, that
865 just gets expanded into a type coercion wherever it occurs.  Hence we
866 add it as a built-in Id with an unfolding here.
867
868 The type variables we use here are "open" type variables: this means
869 they can unify with both unlifted and lifted types.  Hence we provide
870 another gun with which to shoot yourself in the foot.
871
872 \begin{code}
873 lazyIdName, unsafeCoerceName, nullAddrName, seqName, realWorldName, coercionTokenName :: Name
874 unsafeCoerceName  = mkWiredInIdName gHC_PRIM (fsLit "unsafeCoerce#") unsafeCoerceIdKey  unsafeCoerceId
875 nullAddrName      = mkWiredInIdName gHC_PRIM (fsLit "nullAddr#")     nullAddrIdKey      nullAddrId
876 seqName           = mkWiredInIdName gHC_PRIM (fsLit "seq")           seqIdKey           seqId
877 realWorldName     = mkWiredInIdName gHC_PRIM (fsLit "realWorld#")    realWorldPrimIdKey realWorldPrimId
878 lazyIdName        = mkWiredInIdName gHC_BASE (fsLit "lazy")         lazyIdKey           lazyId
879 coercionTokenName = mkWiredInIdName gHC_PRIM (fsLit "coercionToken#") coercionTokenIdKey coercionTokenId
880 \end{code}
881
882 \begin{code}
883 ------------------------------------------------
884 -- unsafeCoerce# :: forall a b. a -> b
885 unsafeCoerceId :: Id
886 unsafeCoerceId
887   = pcMiscPrelId unsafeCoerceName ty info
888   where
889     info = noCafIdInfo `setInlinePragInfo` alwaysInlinePragma
890                        `setUnfoldingInfo`  mkCompulsoryUnfolding rhs
891            
892
893     ty  = mkForAllTys [argAlphaTyVar,openBetaTyVar]
894                       (mkFunTy argAlphaTy openBetaTy)
895     [x] = mkTemplateLocals [argAlphaTy]
896     rhs = mkLams [argAlphaTyVar,openBetaTyVar,x] $
897           Cast (Var x) (mkUnsafeCo argAlphaTy openBetaTy)
898
899 ------------------------------------------------
900 nullAddrId :: Id
901 -- nullAddr# :: Addr#
902 -- The reason is is here is because we don't provide 
903 -- a way to write this literal in Haskell.
904 nullAddrId = pcMiscPrelId nullAddrName addrPrimTy info
905   where
906     info = noCafIdInfo `setInlinePragInfo` alwaysInlinePragma
907                        `setUnfoldingInfo`  mkCompulsoryUnfolding (Lit nullAddrLit)
908
909 ------------------------------------------------
910 seqId :: Id     -- See Note [seqId magic]
911 seqId = pcMiscPrelId seqName ty info
912   where
913     info = noCafIdInfo `setInlinePragInfo` alwaysInlinePragma
914                        `setUnfoldingInfo`  mkCompulsoryUnfolding rhs
915                        `setSpecInfo`       mkSpecInfo [seq_cast_rule]
916            
917
918     ty  = mkForAllTys [alphaTyVar,argBetaTyVar]
919                       (mkFunTy alphaTy (mkFunTy argBetaTy argBetaTy))
920     [x,y] = mkTemplateLocals [alphaTy, argBetaTy]
921     rhs = mkLams [alphaTyVar,argBetaTyVar,x,y] (Case (Var x) x argBetaTy [(DEFAULT, [], Var y)])
922
923     -- See Note [Built-in RULES for seq]
924     seq_cast_rule = BuiltinRule { ru_name  = fsLit "seq of cast"
925                                 , ru_fn    = seqName
926                                 , ru_nargs = 4
927                                 , ru_try   = match_seq_of_cast
928                                 }
929
930 match_seq_of_cast :: IdUnfoldingFun -> [CoreExpr] -> Maybe CoreExpr
931     -- See Note [Built-in RULES for seq]
932 match_seq_of_cast _ [Type _, Type res_ty, Cast scrut co, expr]
933   = Just (Var seqId `mkApps` [Type (pFst (coercionKind co)), Type res_ty,
934                               scrut, expr])
935 match_seq_of_cast _ _ = Nothing
936
937 ------------------------------------------------
938 lazyId :: Id    -- See Note [lazyId magic]
939 lazyId = pcMiscPrelId lazyIdName ty info
940   where
941     info = noCafIdInfo
942     ty  = mkForAllTys [alphaTyVar] (mkFunTy alphaTy alphaTy)
943 \end{code}
944
945 Note [seqId magic]
946 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~
947 'GHC.Prim.seq' is special in several ways. 
948
949 a) Its second arg can have an unboxed type
950       x `seq` (v +# w)
951
952 b) Its fixity is set in LoadIface.ghcPrimIface
953
954 c) It has quite a bit of desugaring magic. 
955    See DsUtils.lhs Note [Desugaring seq (1)] and (2) and (3)
956
957 d) There is some special rule handing: Note [User-defined RULES for seq]
958
959 e) See Note [Typing rule for seq] in TcExpr.
960
961 Note [User-defined RULES for seq]
962 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
963 Roman found situations where he had
964       case (f n) of _ -> e
965 where he knew that f (which was strict in n) would terminate if n did.
966 Notice that the result of (f n) is discarded. So it makes sense to
967 transform to
968       case n of _ -> e
969
970 Rather than attempt some general analysis to support this, I've added
971 enough support that you can do this using a rewrite rule:
972
973   RULE "f/seq" forall n.  seq (f n) e = seq n e
974
975 You write that rule.  When GHC sees a case expression that discards
976 its result, it mentally transforms it to a call to 'seq' and looks for
977 a RULE.  (This is done in Simplify.rebuildCase.)  As usual, the
978 correctness of the rule is up to you.
979
980 To make this work, we need to be careful that the magical desugaring
981 done in Note [seqId magic] item (c) is *not* done on the LHS of a rule.
982 Or rather, we arrange to un-do it, in DsBinds.decomposeRuleLhs.
983
984 Note [Built-in RULES for seq]
985 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
986 We also have the following built-in rule for seq
987
988   seq (x `cast` co) y = seq x y
989
990 This eliminates unnecessary casts and also allows other seq rules to
991 match more often.  Notably,     
992
993    seq (f x `cast` co) y  -->  seq (f x) y
994   
995 and now a user-defined rule for seq (see Note [User-defined RULES for seq])
996 may fire.
997
998
999 Note [lazyId magic]
1000 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1001     lazy :: forall a?. a? -> a?   (i.e. works for unboxed types too)
1002
1003 Used to lazify pseq:   pseq a b = a `seq` lazy b
1004
1005 Also, no strictness: by being a built-in Id, all the info about lazyId comes from here,
1006 not from GHC.Base.hi.   This is important, because the strictness
1007 analyser will spot it as strict!
1008
1009 Also no unfolding in lazyId: it gets "inlined" by a HACK in CorePrep.
1010 It's very important to do this inlining *after* unfoldings are exposed 
1011 in the interface file.  Otherwise, the unfolding for (say) pseq in the
1012 interface file will not mention 'lazy', so if we inline 'pseq' we'll totally
1013 miss the very thing that 'lazy' was there for in the first place.
1014 See Trac #3259 for a real world example.
1015
1016 lazyId is defined in GHC.Base, so we don't *have* to inline it.  If it
1017 appears un-applied, we'll end up just calling it.
1018
1019 -------------------------------------------------------------
1020 @realWorld#@ used to be a magic literal, \tr{void#}.  If things get
1021 nasty as-is, change it back to a literal (@Literal@).
1022
1023 voidArgId is a Local Id used simply as an argument in functions
1024 where we just want an arg to avoid having a thunk of unlifted type.
1025 E.g.
1026         x = \ void :: State# RealWorld -> (# p, q #)
1027
1028 This comes up in strictness analysis
1029
1030 \begin{code}
1031 realWorldPrimId :: Id
1032 realWorldPrimId -- :: State# RealWorld
1033   = pcMiscPrelId realWorldName realWorldStatePrimTy
1034                  (noCafIdInfo `setUnfoldingInfo` evaldUnfolding)
1035         -- The evaldUnfolding makes it look that realWorld# is evaluated
1036         -- which in turn makes Simplify.interestingArg return True,
1037         -- which in turn makes INLINE things applied to realWorld# likely
1038         -- to be inlined
1039
1040 voidArgId :: Id
1041 voidArgId       -- :: State# RealWorld
1042   = mkSysLocal (fsLit "void") voidArgIdKey realWorldStatePrimTy
1043
1044 coercionTokenId :: Id         -- :: () ~ ()
1045 coercionTokenId -- Used to replace Coercion terms when we go to STG
1046   = pcMiscPrelId coercionTokenName 
1047                  (mkTyConApp eqPredPrimTyCon [unitTy, unitTy])
1048                  noCafIdInfo
1049 \end{code}
1050
1051
1052 \begin{code}
1053 pcMiscPrelId :: Name -> Type -> IdInfo -> Id
1054 pcMiscPrelId name ty info
1055   = mkVanillaGlobalWithInfo name ty info
1056     -- We lie and say the thing is imported; otherwise, we get into
1057     -- a mess with dependency analysis; e.g., core2stg may heave in
1058     -- random calls to GHCbase.unpackPS__.  If GHCbase is the module
1059     -- being compiled, then it's just a matter of luck if the definition
1060     -- will be in "the right place" to be in scope.
1061 \end{code}