86e13ab38342543fb0c3d49f7ab4de75aa10f1a5
[ghc-hetmet.git] / compiler / codeGen / CgClosure.lhs
1 %
2 % (c) The University of Glasgow 2006
3 % (c) The GRASP/AQUA Project, Glasgow University, 1992-1998
4 %
5 \section[CgClosure]{Code generation for closures}
6
7 This module provides the support code for @StgToAbstractC@ to deal
8 with {\em closures} on the RHSs of let(rec)s.  See also
9 @CgCon@, which deals with constructors.
10
11 \begin{code}
12 module CgClosure ( cgTopRhsClosure, 
13                    cgStdRhsClosure, 
14                    cgRhsClosure,
15                    emitBlackHoleCode,
16                    ) where
17
18 #include "HsVersions.h"
19
20 import {-# SOURCE #-} CgExpr ( cgExpr )
21
22 import CgMonad
23 import CgBindery
24 import CgHeapery
25 import CgStackery
26 import CgProf
27 import CgTicky
28 import CgParallel
29 import CgInfoTbls
30 import CgCallConv
31 import CgUtils
32 import ClosureInfo
33 import SMRep
34 import MachOp
35 import Cmm
36 import CmmUtils
37 import CLabel
38 import StgSyn
39 import CostCentre       
40 import Id
41 import Name
42 import Module
43 import ListSetOps
44 import Util
45 import BasicTypes
46 import Constants
47 import Outputable
48 import FastString
49
50 import Data.List
51 \end{code}
52
53 %********************************************************
54 %*                                                      *
55 \subsection[closures-no-free-vars]{Top-level closures}
56 %*                                                      *
57 %********************************************************
58
59 For closures bound at top level, allocate in static space.
60 They should have no free variables.
61
62 \begin{code}
63 cgTopRhsClosure :: Id
64                 -> CostCentreStack      -- Optional cost centre annotation
65                 -> StgBinderInfo
66                 -> UpdateFlag
67                 -> [Id]         -- Args
68                 -> StgExpr
69                 -> FCode (Id, CgIdInfo)
70
71 cgTopRhsClosure id ccs binder_info upd_flag args body = do
72   {     -- LAY OUT THE OBJECT
73     let name = idName id
74   ; lf_info  <- mkClosureLFInfo id TopLevel [] upd_flag args
75   ; srt_info <- getSRTInfo
76   ; mod_name <- getModuleName
77   ; let descr         = closureDescription mod_name name
78         closure_info  = mkClosureInfo True id lf_info 0 0 srt_info descr
79         closure_label = mkLocalClosureLabel name
80         cg_id_info    = stableIdInfo id (mkLblExpr closure_label) lf_info
81         closure_rep   = mkStaticClosureFields closure_info ccs True []
82
83          -- BUILD THE OBJECT, AND GENERATE INFO TABLE (IF NECESSARY)
84   ; emitDataLits closure_label closure_rep
85   ; forkClosureBody (closureCodeBody binder_info closure_info
86                                      ccs args body)
87
88   ; returnFC (id, cg_id_info) }
89 \end{code}
90
91 %********************************************************
92 %*                                                      *
93 \subsection[non-top-level-closures]{Non top-level closures}
94 %*                                                      *
95 %********************************************************
96
97 For closures with free vars, allocate in heap.
98
99 \begin{code}
100 cgStdRhsClosure
101         :: Id
102         -> CostCentreStack      -- Optional cost centre annotation
103         -> StgBinderInfo
104         -> [Id]                 -- Free vars
105         -> [Id]                 -- Args
106         -> StgExpr
107         -> LambdaFormInfo
108         -> [StgArg]             -- payload
109         -> FCode (Id, CgIdInfo)
110
111 cgStdRhsClosure bndr cc bndr_info fvs args body lf_info payload 
112   = do  -- AHA!  A STANDARD-FORM THUNK
113   {     -- LAY OUT THE OBJECT
114     amodes <- getArgAmodes payload
115   ; mod_name <- getModuleName
116   ; let (tot_wds, ptr_wds, amodes_w_offsets) 
117             = mkVirtHeapOffsets (isLFThunk lf_info) amodes
118
119         descr        = closureDescription mod_name (idName bndr)
120         closure_info = mkClosureInfo False      -- Not static
121                                      bndr lf_info tot_wds ptr_wds 
122                                      NoC_SRT    -- No SRT for a std-form closure
123                                      descr
124                 
125   ; (use_cc, blame_cc) <- chooseDynCostCentres cc args body
126
127         -- BUILD THE OBJECT
128   ; heap_offset <- allocDynClosure closure_info use_cc blame_cc amodes_w_offsets
129
130         -- RETURN
131   ; returnFC (bndr, heapIdInfo bndr heap_offset lf_info) }
132 \end{code}
133
134 Here's the general case.
135
136 \begin{code}
137 cgRhsClosure    :: Id
138                 -> CostCentreStack      -- Optional cost centre annotation
139                 -> StgBinderInfo
140                 -> [Id]                 -- Free vars
141                 -> UpdateFlag
142                 -> [Id]                 -- Args
143                 -> StgExpr
144                 -> FCode (Id, CgIdInfo)
145
146 cgRhsClosure bndr cc bndr_info fvs upd_flag args body = do
147   {     -- LAY OUT THE OBJECT
148         -- If the binder is itself a free variable, then don't store
149         -- it in the closure.  Instead, just bind it to Node on entry.
150         -- NB we can be sure that Node will point to it, because we
151         -- havn't told mkClosureLFInfo about this; so if the binder
152         -- _was_ a free var of its RHS, mkClosureLFInfo thinks it *is*
153         -- stored in the closure itself, so it will make sure that
154         -- Node points to it...
155     let
156         name         = idName bndr
157         is_elem      = isIn "cgRhsClosure"
158         bndr_is_a_fv = bndr `is_elem` fvs
159         reduced_fvs | bndr_is_a_fv = fvs `minusList` [bndr]
160                     | otherwise    = fvs
161
162   ; lf_info <- mkClosureLFInfo bndr NotTopLevel fvs upd_flag args
163   ; fv_infos <- mapFCs getCgIdInfo reduced_fvs
164   ; srt_info <- getSRTInfo
165   ; mod_name <- getModuleName
166   ; let bind_details :: [(CgIdInfo, VirtualHpOffset)]
167         (tot_wds, ptr_wds, bind_details) 
168            = mkVirtHeapOffsets (isLFThunk lf_info) (map add_rep fv_infos)
169
170         add_rep info = (cgIdInfoArgRep info, info)
171
172         descr        = closureDescription mod_name name
173         closure_info = mkClosureInfo False      -- Not static
174                                      bndr lf_info tot_wds ptr_wds
175                                      srt_info descr
176
177         -- BUILD ITS INFO TABLE AND CODE
178   ; forkClosureBody (do
179         {       -- Bind the fvs
180           let 
181               -- A function closure pointer may be tagged, so we
182               -- must take it into account when accessing the free variables.
183               mbtag       = tagForArity (length args)
184               bind_fv (info, offset)
185                 | Just tag <- mbtag
186                 = bindNewToUntagNode (cgIdInfoId info) offset (cgIdInfoLF info) tag
187                 | otherwise
188                 = bindNewToNode (cgIdInfoId info) offset (cgIdInfoLF info)
189         ; mapCs bind_fv bind_details
190
191                 -- Bind the binder itself, if it is a free var
192         ; whenC bndr_is_a_fv (bindNewToReg bndr nodeReg lf_info)
193         
194                 -- Compile the body
195         ; closureCodeBody bndr_info closure_info cc args body })
196
197         -- BUILD THE OBJECT
198   ; let
199         to_amode (info, offset) = do { amode <- idInfoToAmode info
200                                      ; return (amode, offset) }
201   ; (use_cc, blame_cc) <- chooseDynCostCentres cc args body
202   ; amodes_w_offsets <- mapFCs to_amode bind_details
203   ; heap_offset <- allocDynClosure closure_info use_cc blame_cc amodes_w_offsets
204
205         -- RETURN
206   ; returnFC (bndr, heapIdInfo bndr heap_offset lf_info) }
207
208
209 mkClosureLFInfo :: Id           -- The binder
210                 -> TopLevelFlag -- True of top level
211                 -> [Id]         -- Free vars
212                 -> UpdateFlag   -- Update flag
213                 -> [Id]         -- Args
214                 -> FCode LambdaFormInfo
215 mkClosureLFInfo bndr top fvs upd_flag args
216   | null args = return (mkLFThunk (idType bndr) top fvs upd_flag)
217   | otherwise = do { arg_descr <- mkArgDescr (idName bndr) args
218                    ; return (mkLFReEntrant top fvs args arg_descr) }
219 \end{code}
220
221
222 %************************************************************************
223 %*                                                                      *
224 \subsection[code-for-closures]{The code for closures}
225 %*                                                                      *
226 %************************************************************************
227
228 \begin{code}
229 closureCodeBody :: StgBinderInfo
230                 -> ClosureInfo     -- Lots of information about this closure
231                 -> CostCentreStack -- Optional cost centre attached to closure
232                 -> [Id]
233                 -> StgExpr
234                 -> Code
235 \end{code}
236
237 There are two main cases for the code for closures.  If there are {\em
238 no arguments}, then the closure is a thunk, and not in normal form.
239 So it should set up an update frame (if it is shared).
240 NB: Thunks cannot have a primitive type!
241
242 \begin{code}
243 closureCodeBody binder_info cl_info cc [{- No args i.e. thunk -}] body = do
244   { body_absC <- getCgStmts $ do
245         { tickyEnterThunk cl_info
246         ; ldvEnterClosure cl_info  -- NB: Node always points when profiling
247         ; thunkWrapper cl_info $ do
248                 -- We only enter cc after setting up update so
249                 -- that cc of enclosing scope will be recorded
250                 -- in update frame CAF/DICT functions will be
251                 -- subsumed by this enclosing cc
252             { enterCostCentre cl_info cc body
253             ; cgExpr body }
254         }
255     
256   ; emitClosureCodeAndInfoTable cl_info [] body_absC }
257 \end{code}
258
259 If there is /at least one argument/, then this closure is in
260 normal form, so there is no need to set up an update frame.
261
262 The Macros for GrAnSim are produced at the beginning of the
263 argSatisfactionCheck (by calling fetchAndReschedule).  There info if
264 Node points to closure is available. -- HWL
265
266 \begin{code}
267 closureCodeBody binder_info cl_info cc args body 
268   = ASSERT( length args > 0 )
269   do {  -- Get the current virtual Sp (it might not be zero, 
270         -- eg. if we're compiling a let-no-escape).
271     vSp <- getVirtSp
272   ; let (reg_args, other_args) = assignCallRegs (addIdReps args)
273         (sp_top, stk_args)     = mkVirtStkOffsets vSp other_args
274
275         -- Allocate the global ticky counter
276   ; let ticky_ctr_lbl = mkRednCountsLabel (closureName cl_info)
277   ; emitTickyCounter cl_info args sp_top
278
279         -- ...and establish the ticky-counter 
280         -- label for this block
281   ; setTickyCtrLabel ticky_ctr_lbl $ do
282
283         -- Emit the slow-entry code
284   { reg_save_code <- mkSlowEntryCode cl_info reg_args
285
286         -- Emit the main entry code
287   ; blks <- forkProc $
288             mkFunEntryCode cl_info cc reg_args stk_args
289                            sp_top reg_save_code body
290   ; emitClosureCodeAndInfoTable cl_info [] blks
291   }}
292
293
294
295 mkFunEntryCode :: ClosureInfo
296                -> CostCentreStack
297                -> [(Id,GlobalReg)]        -- Args in regs
298                -> [(Id,VirtualSpOffset)]  -- Args on stack
299                -> VirtualSpOffset         -- Last allocated word on stack
300                -> CmmStmts                -- Register-save code in case of GC
301                -> StgExpr
302                -> Code
303 -- The main entry code for the closure
304 mkFunEntryCode cl_info cc reg_args stk_args sp_top reg_save_code body = do
305   {     -- Bind args to regs/stack as appropriate,
306         -- and record expected position of sps
307   ; bindArgsToRegs  reg_args
308   ; bindArgsToStack stk_args
309   ; setRealAndVirtualSp sp_top
310
311         -- Enter the cost-centre, if required
312         -- ToDo: It's not clear why this is outside the funWrapper,
313         --       but the tickyEnterFun is inside. Perhaps we can put
314         --       them together?
315   ; enterCostCentre cl_info cc body
316
317         -- Do the business
318   ; funWrapper cl_info reg_args reg_save_code $ do
319         { tickyEnterFun cl_info
320         ; cgExpr body }
321   }
322 \end{code}
323
324 The "slow entry" code for a function.  This entry point takes its
325 arguments on the stack.  It loads the arguments into registers
326 according to the calling convention, and jumps to the function's
327 normal entry point.  The function's closure is assumed to be in
328 R1/node.
329
330 The slow entry point is used in two places:
331
332  (a) unknown calls: eg. stg_PAP_entry 
333  (b) returning from a heap-check failure
334
335 \begin{code}
336 mkSlowEntryCode :: ClosureInfo -> [(Id,GlobalReg)] -> FCode CmmStmts
337 -- If this function doesn't have a specialised ArgDescr, we need
338 -- to generate the function's arg bitmap, slow-entry code, and
339 -- register-save code for the heap-check failure
340 -- Here, we emit the slow-entry code, and 
341 -- return the register-save assignments
342 mkSlowEntryCode cl_info reg_args
343   | Just (_, ArgGen _) <- closureFunInfo cl_info
344   = do  { emitSimpleProc slow_lbl (emitStmts load_stmts)
345         ; return save_stmts }
346   | otherwise = return noStmts
347   where
348      name = closureName cl_info
349      slow_lbl = mkSlowEntryLabel name
350
351      load_stmts = mkStmts load_assts `plusStmts` mkStmts [stk_adj_pop, jump_to_entry]
352      save_stmts = oneStmt stk_adj_push `plusStmts`  mkStmts save_assts
353
354      reps_w_regs :: [(CgRep,GlobalReg)]
355      reps_w_regs = [(idCgRep id, reg) | (id,reg) <- reverse reg_args]
356      (final_stk_offset, stk_offsets)
357         = mapAccumL (\off (rep,_) -> (off + cgRepSizeW rep, off))
358                     0 reps_w_regs
359
360      load_assts = zipWithEqual "mk_load" mk_load reps_w_regs stk_offsets
361      mk_load (rep,reg) offset = CmmAssign (CmmGlobal reg) 
362                                           (CmmLoad (cmmRegOffW spReg offset)
363                                                    (argMachRep rep))
364
365      save_assts = zipWithEqual "mk_save" mk_save reps_w_regs stk_offsets
366      mk_save (rep,reg) offset = ASSERT( argMachRep rep == globalRegRep reg )
367                                 CmmStore (cmmRegOffW spReg offset) 
368                                          (CmmReg (CmmGlobal reg))
369
370      stk_adj_pop   = CmmAssign spReg (cmmRegOffW spReg final_stk_offset)
371      stk_adj_push  = CmmAssign spReg (cmmRegOffW spReg (- final_stk_offset))
372      jump_to_entry = CmmJump (mkLblExpr (enterLocalIdLabel name)) []
373 \end{code}
374
375
376 %************************************************************************
377 %*                                                                      *
378 \subsubsection[closure-code-wrappers]{Wrappers around closure code}
379 %*                                                                      *
380 %************************************************************************
381
382 \begin{code}
383 thunkWrapper:: ClosureInfo -> Code -> Code
384 thunkWrapper closure_info thunk_code = do
385   { let node_points = nodeMustPointToIt (closureLFInfo closure_info)
386
387     -- HWL: insert macros for GrAnSim; 2 versions depending on liveness of node
388     -- (we prefer fetchAndReschedule-style context switches to yield ones)
389   ; if node_points 
390     then granFetchAndReschedule [] node_points 
391     else granYield              [] node_points
392
393         -- Stack and/or heap checks
394   ; thunkEntryChecks closure_info $ do
395         {       -- Overwrite with black hole if necessary
396           whenC (blackHoleOnEntry closure_info && node_points)
397                 (blackHoleIt closure_info)
398         ; setupUpdate closure_info thunk_code }
399                 -- setupUpdate *encloses* the thunk_code
400   }
401
402 funWrapper :: ClosureInfo       -- Closure whose code body this is
403            -> [(Id,GlobalReg)]  -- List of argument registers (if any)
404            -> CmmStmts          -- reg saves for the heap check failure
405            -> Code              -- Body of function being compiled
406            -> Code
407 funWrapper closure_info arg_regs reg_save_code fun_body = do
408   { let node_points = nodeMustPointToIt (closureLFInfo closure_info)
409
410   {-
411         -- Debugging: check that R1 has the correct tag
412   ; let tag = funTag closure_info
413   ; whenC (tag /= 0 && node_points) $ do
414         l <- newLabelC
415         stmtC (CmmCondBranch (CmmMachOp mo_wordEq [cmmGetTag (CmmReg nodeReg),
416                                                    CmmLit (mkIntCLit tag)]) l)
417         stmtC (CmmStore (CmmLit (mkWordCLit 0)) (CmmLit (mkWordCLit 0)))
418         labelC l
419   -}
420
421         -- Enter for Ldv profiling
422   ; whenC node_points (ldvEnterClosure closure_info)
423
424         -- GranSim yeild poin
425   ; granYield arg_regs node_points
426
427         -- Heap and/or stack checks wrap the function body
428   ; funEntryChecks closure_info reg_save_code 
429                    fun_body
430   }
431 \end{code}
432
433
434 %************************************************************************
435 %*                                                                      *
436 \subsubsubsection[update-and-BHs]{Update and black-hole wrappers}
437 %*                                                                      *
438 %************************************************************************
439
440
441 \begin{code}
442 blackHoleIt :: ClosureInfo -> Code
443 -- Only called for closures with no args
444 -- Node points to the closure
445 blackHoleIt closure_info = emitBlackHoleCode (closureSingleEntry closure_info)
446
447 emitBlackHoleCode :: Bool -> Code
448 emitBlackHoleCode is_single_entry 
449   | eager_blackholing = do 
450         tickyBlackHole (not is_single_entry)
451         stmtC (CmmStore (CmmReg nodeReg) (CmmLit (CmmLabel bh_lbl)))
452   | otherwise = 
453         nopC
454   where
455     bh_lbl | is_single_entry = mkRtsDataLabel SLIT("stg_SE_BLACKHOLE_info")
456            | otherwise       = mkRtsDataLabel SLIT("stg_BLACKHOLE_info")
457
458         -- If we wanted to do eager blackholing with slop filling,
459         -- we'd need to do it at the *end* of a basic block, otherwise
460         -- we overwrite the free variables in the thunk that we still
461         -- need.  We have a patch for this from Andy Cheadle, but not
462         -- incorporated yet. --SDM [6/2004]
463         --
464         -- Profiling needs slop filling (to support LDV profiling), so
465         -- currently eager blackholing doesn't work with profiling.
466         --
467         -- Previously, eager blackholing was enabled when ticky-ticky
468         -- was on. But it didn't work, and it wasn't strictly necessary 
469         -- to bring back minimal ticky-ticky, so now EAGER_BLACKHOLING 
470         -- is unconditionally disabled. -- krc 1/2007
471
472     eager_blackholing = False 
473 \end{code}
474
475 \begin{code}
476 setupUpdate :: ClosureInfo -> Code -> Code      -- Only called for closures with no args
477         -- Nota Bene: this function does not change Node (even if it's a CAF),
478         -- so that the cost centre in the original closure can still be
479         -- extracted by a subsequent enterCostCentre
480 setupUpdate closure_info code
481   | closureReEntrant closure_info
482   = code
483
484   | not (isStaticClosure closure_info)
485   = if closureUpdReqd closure_info
486     then do { tickyPushUpdateFrame;  pushUpdateFrame (CmmReg nodeReg) code }
487     else do { tickyUpdateFrameOmitted; code }
488  
489   | otherwise   -- A static closure
490   = do  { tickyUpdateBhCaf closure_info
491
492         ; if closureUpdReqd closure_info
493           then do       -- Blackhole the (updatable) CAF:
494                 { upd_closure <- link_caf closure_info True
495                 ; pushUpdateFrame upd_closure code }
496           else do
497                 { -- krc: removed some ticky-related code here.
498                 ; tickyUpdateFrameOmitted
499                 ; code }
500     }
501
502
503 -----------------------------------------------------------------------------
504 -- Entering a CAF
505 --
506 -- When a CAF is first entered, it creates a black hole in the heap,
507 -- and updates itself with an indirection to this new black hole.
508 --
509 -- We update the CAF with an indirection to a newly-allocated black
510 -- hole in the heap.  We also set the blocking queue on the newly
511 -- allocated black hole to be empty.
512 --
513 -- Why do we make a black hole in the heap when we enter a CAF?
514 --    
515 --     - for a  generational garbage collector, which needs a fast
516 --       test for whether an updatee is in an old generation or not
517 --
518 --     - for the parallel system, which can implement updates more
519 --       easily if the updatee is always in the heap. (allegedly).
520 --
521 -- When debugging, we maintain a separate CAF list so we can tell when
522 -- a CAF has been garbage collected.
523
524 -- newCAF must be called before the itbl ptr is overwritten, since
525 -- newCAF records the old itbl ptr in order to do CAF reverting
526 -- (which Hugs needs to do in order that combined mode works right.)
527 --
528
529 -- ToDo [Feb 04]  This entire link_caf nonsense could all be moved
530 -- into the "newCAF" RTS procedure, which we call anyway, including
531 -- the allocation of the black-hole indirection closure.
532 -- That way, code size would fall, the CAF-handling code would 
533 -- be closer together, and the compiler wouldn't need to know
534 -- about off_indirectee etc.
535
536 link_caf :: ClosureInfo
537          -> Bool                -- True <=> updatable, False <=> single-entry
538          -> FCode CmmExpr       -- Returns amode for closure to be updated
539 -- To update a CAF we must allocate a black hole, link the CAF onto the
540 -- CAF list, then update the CAF to point to the fresh black hole.
541 -- This function returns the address of the black hole, so it can be
542 -- updated with the new value when available.  The reason for all of this
543 -- is that we only want to update dynamic heap objects, not static ones,
544 -- so that generational GC is easier.
545 link_caf cl_info is_upd = do
546   {     -- Alloc black hole specifying CC_HDR(Node) as the cost centre
547   ; let use_cc   = costCentreFrom (CmmReg nodeReg)
548         blame_cc = use_cc
549   ; hp_offset <- allocDynClosure bh_cl_info use_cc blame_cc []
550   ; hp_rel    <- getHpRelOffset hp_offset
551
552         -- Call the RTS function newCAF to add the CAF to the CafList
553         -- so that the garbage collector can find them
554         -- This must be done *before* the info table pointer is overwritten, 
555         -- because the old info table ptr is needed for reversion
556   ; emitRtsCallWithVols SLIT("newCAF") [(CmmReg nodeReg,PtrHint)] [node] False
557         -- node is live, so save it.
558
559         -- Overwrite the closure with a (static) indirection 
560         -- to the newly-allocated black hole
561   ; stmtsC [ CmmStore (cmmRegOffW nodeReg off_indirectee) hp_rel
562            , CmmStore (CmmReg nodeReg) ind_static_info ]
563
564   ; returnFC hp_rel }
565   where
566     bh_cl_info :: ClosureInfo
567     bh_cl_info | is_upd    = cafBlackHoleClosureInfo   cl_info
568                | otherwise = seCafBlackHoleClosureInfo cl_info
569
570     ind_static_info :: CmmExpr
571     ind_static_info = mkLblExpr mkIndStaticInfoLabel
572
573     off_indirectee :: WordOff
574     off_indirectee = fixedHdrSize + oFFSET_StgInd_indirectee*wORD_SIZE
575 \end{code}
576
577
578 %************************************************************************
579 %*                                                                      *
580 \subsection[CgClosure-Description]{Profiling Closure Description.}
581 %*                                                                      *
582 %************************************************************************
583
584 For "global" data constructors the description is simply occurrence
585 name of the data constructor itself.  Otherwise it is determined by
586 @closureDescription@ from the let binding information.
587
588 \begin{code}
589 closureDescription :: Module            -- Module
590                    -> Name              -- Id of closure binding
591                    -> String
592         -- Not called for StgRhsCon which have global info tables built in
593         -- CgConTbls.lhs with a description generated from the data constructor
594 closureDescription mod_name name
595   = showSDocDump (char '<' <>
596                     (if isExternalName name
597                       then ppr name -- ppr will include the module name prefix
598                       else pprModule mod_name <> char '.' <> ppr name) <>
599                     char '>')
600    -- showSDocDump, because we want to see the unique on the Name.
601 \end{code}
602