compiler/coreSyn/CoreUnfold.lhs

   1 %
   2 % (c) The University of Glasgow 2006
   3 % (c) The AQUA Project, Glasgow University, 1994-1998
   4 %
   5
   6 Core-syntax unfoldings
   7
   8 Unfoldings (which can travel across module boundaries) are in Core
   9 syntax (namely @CoreExpr@s).
  10
  11 The type @Unfolding@ sits ``above'' simply-Core-expressions
  12 unfoldings, capturing ``higher-level'' things we know about a binding,
  13 usually things that the simplifier found out (e.g., ``it's a
  14 literal'').  In the corner of a @CoreUnfolding@ unfolding, you will
  15 find, unsurprisingly, a Core expression.
  16
  17 \begin{code}
  18 module CoreUnfold (
  19         Unfolding, UnfoldingGuidance,   -- Abstract types
  20
  21         noUnfolding, mkTopUnfolding, mkImplicitUnfolding, mkUnfolding,
  22         mkCompulsoryUnfolding, seqUnfolding,
  23         evaldUnfolding, mkOtherCon, otherCons,
  24         unfoldingTemplate, maybeUnfoldingTemplate,
  25         isEvaldUnfolding, isValueUnfolding, isCheapUnfolding, isCompulsoryUnfolding,
  26         hasUnfolding, hasSomeUnfolding, neverUnfold,
  27
  28         couldBeSmallEnoughToInline,
  29         certainlyWillInline, smallEnoughToInline,
  30
  31         callSiteInline, CallCtxt(..)
  32
  33     ) where
  34
  35 import StaticFlags
  36 import DynFlags
  37 import CoreSyn
  38 import PprCore          ()      -- Instances
  39 import OccurAnal
  40 import CoreSubst        ( Subst, emptySubst, substTy, extendIdSubst, extendTvSubst
  41                         , lookupIdSubst, substBndr, substBndrs, substRecBndrs )
  42 import CoreUtils
  43 import Id
  44 import DataCon
  45 import Literal
  46 import PrimOp
  47 import IdInfo
  48 import Type hiding( substTy, extendTvSubst )
  49 import PrelNames
  50 import Bag
  51 import FastTypes
  52 import FastString
  53 import Outputable
  54
  55 \end{code}
  56
  57
  58 %************************************************************************
  59 %*                                                                      *
  60 \subsection{Making unfoldings}
  61 %*                                                                      *
  62 %************************************************************************
  63
  64 \begin{code}
  65 mkTopUnfolding :: CoreExpr -> Unfolding
  66 mkTopUnfolding expr = mkUnfolding True {- Top level -} expr
  67
  68 mkImplicitUnfolding :: CoreExpr -> Unfolding
  69 -- For implicit Ids, do a tiny bit of optimising first
  70 mkImplicitUnfolding expr
  71   = CoreUnfolding (simpleOptExpr emptySubst expr)
  72                   True
  73                   (exprIsHNF expr)
  74                   (exprIsCheap expr)
  75                   (calcUnfoldingGuidance opt_UF_CreationThreshold expr)
  76
  77 mkUnfolding :: Bool -> CoreExpr -> Unfolding
  78 mkUnfolding top_lvl expr
  79   = CoreUnfolding (occurAnalyseExpr expr)
  80                   top_lvl
  81
  82                   (exprIsHNF expr)
  83                         -- Already evaluated
  84
  85                   (exprIsCheap expr)
  86                         -- OK to inline inside a lambda
  87
  88                   (calcUnfoldingGuidance opt_UF_CreationThreshold expr)
  89         -- Sometimes during simplification, there's a large let-bound thing
  90         -- which has been substituted, and so is now dead; so 'expr' contains
  91         -- two copies of the thing while the occurrence-analysed expression doesn't
  92         -- Nevertheless, we don't occ-analyse before computing the size because the
  93         -- size computation bales out after a while, whereas occurrence analysis does not.
  94         --
  95         -- This can occasionally mean that the guidance is very pessimistic;
  96         -- it gets fixed up next round
  97
  98 instance Outputable Unfolding where
  99   ppr NoUnfolding = ptext (sLit "No unfolding")
 100   ppr (OtherCon cs) = ptext (sLit "OtherCon") <+> ppr cs
 101   ppr (CompulsoryUnfolding e) = ptext (sLit "Compulsory") <+> ppr e
 102   ppr (CoreUnfolding e top hnf cheap g)
 103         = ptext (sLit "Unf") <+> sep [ppr top <+> ppr hnf <+> ppr cheap <+> ppr g,
 104                                      ppr e]
 105
 106 mkCompulsoryUnfolding :: CoreExpr -> Unfolding
 107 mkCompulsoryUnfolding expr      -- Used for things that absolutely must be unfolded
 108   = CompulsoryUnfolding (occurAnalyseExpr expr)
 109 \end{code}
 110
 111
 112 %************************************************************************
 113 %*                                                                      *
 114 \subsection{The UnfoldingGuidance type}
 115 %*                                                                      *
 116 %************************************************************************
 117
 118 \begin{code}
 119 instance Outputable UnfoldingGuidance where
 120     ppr UnfoldNever     = ptext (sLit "NEVER")
 121     ppr (UnfoldIfGoodArgs v cs size discount)
 122       = hsep [ ptext (sLit "IF_ARGS"), int v,
 123                brackets (hsep (map int cs)),
 124                int size,
 125                int discount ]
 126 \end{code}
 127
 128
 129 \begin{code}
 130 calcUnfoldingGuidance
 131         :: Int                  -- bomb out if size gets bigger than this
 132         -> CoreExpr             -- expression to look at
 133         -> UnfoldingGuidance
 134 calcUnfoldingGuidance bOMB_OUT_SIZE expr
 135   = case collect_val_bndrs expr of { (inline, val_binders, body) ->
 136     let
 137         n_val_binders = length val_binders
 138
 139         max_inline_size = n_val_binders+2
 140         -- The idea is that if there is an INLINE pragma (inline is True)
 141         -- and there's a big body, we give a size of n_val_binders+2.  This
 142         -- This is just enough to fail the no-size-increase test in callSiteInline,
 143         --   so that INLINE things don't get inlined into entirely boring contexts,
 144         --   but no more.
 145
 146     in
 147     case (sizeExpr (iUnbox bOMB_OUT_SIZE) val_binders body) of
 148
 149       TooBig
 150         | not inline -> UnfoldNever
 151                 -- A big function with an INLINE pragma must
 152                 -- have an UnfoldIfGoodArgs guidance
 153         | otherwise  -> UnfoldIfGoodArgs n_val_binders
 154                                          (map (const 0) val_binders)
 155                                          max_inline_size 0
 156
 157       SizeIs size cased_args scrut_discount
 158         -> UnfoldIfGoodArgs
 159                         n_val_binders
 160                         (map discount_for val_binders)
 161                         final_size
 162                         (iBox scrut_discount)
 163         where
 164             boxed_size    = iBox size
 165
 166             final_size | inline     = boxed_size `min` max_inline_size
 167                        | otherwise  = boxed_size
 168
 169                 -- Sometimes an INLINE thing is smaller than n_val_binders+2.
 170                 -- A particular case in point is a constructor, which has size 1.
 171                 -- We want to inline this regardless, hence the `min`
 172
 173             discount_for b = foldlBag (\acc (b',n) -> if b==b' then acc+n else acc)
 174                                       0 cased_args
 175         }
 176   where
 177     collect_val_bndrs e = go False [] e
 178         -- We need to be a bit careful about how we collect the
 179         -- value binders.  In ptic, if we see
 180         --      __inline_me (\x y -> e)
 181         -- We want to say "2 value binders".  Why?  So that
 182         -- we take account of information given for the arguments
 183
 184     go _      rev_vbs (Note InlineMe e)     = go True   rev_vbs     e
 185     go inline rev_vbs (Lam b e) | isId b    = go inline (b:rev_vbs) e
 186                                 | otherwise = go inline rev_vbs     e
 187     go inline rev_vbs e                     = (inline, reverse rev_vbs, e)
 188 \end{code}
 189
 190 \begin{code}
 191 sizeExpr :: FastInt         -- Bomb out if it gets bigger than this
 192          -> [Id]            -- Arguments; we're interested in which of these
 193                             -- get case'd
 194          -> CoreExpr
 195          -> ExprSize
 196
 197 sizeExpr bOMB_OUT_SIZE top_args expr
 198   = size_up expr
 199   where
 200     size_up (Type _)           = sizeZero        -- Types cost nothing
 201     size_up (Var _)            = sizeOne
 202
 203     size_up (Note InlineMe _)  = sizeOne         -- Inline notes make it look very small
 204         -- This can be important.  If you have an instance decl like this:
 205         --      instance Foo a => Foo [a] where
 206         --         {-# INLINE op1, op2 #-}
 207         --         op1 = ...
 208         --         op2 = ...
 209         -- then we'll get a dfun which is a pair of two INLINE lambdas
 210
 211     size_up (Note _      body) = size_up body  -- Other notes cost nothing
 212
 213     size_up (Cast e _)         = size_up e
 214
 215     size_up (App fun (Type _)) = size_up fun
 216     size_up (App fun arg)      = size_up_app fun [arg]
 217
 218     size_up (Lit lit)          = sizeN (litSize lit)
 219
 220     size_up (Lam b e) | isId b    = lamScrutDiscount (size_up e `addSizeN` 1)
 221                       | otherwise = size_up e
 222
 223     size_up (Let (NonRec binder rhs) body)
 224       = nukeScrutDiscount (size_up rhs)         `addSize`
 225         size_up body                            `addSizeN`
 226         (if isUnLiftedType (idType binder) then 0 else 1)
 227                 -- For the allocation
 228                 -- If the binder has an unlifted type there is no allocation
 229
 230     size_up (Let (Rec pairs) body)
 231       = nukeScrutDiscount rhs_size              `addSize`
 232         size_up body                            `addSizeN`
 233         length pairs            -- For the allocation
 234       where
 235         rhs_size = foldr (addSize . size_up . snd) sizeZero pairs
 236
 237     size_up (Case (Var v) _ _ alts)
 238         | v `elem` top_args             -- We are scrutinising an argument variable
 239         =
 240 {-      I'm nuking this special case; BUT see the comment with case alternatives.
 241
 242         (a) It's too eager.  We don't want to inline a wrapper into a
 243             context with no benefit.
 244             E.g.  \ x. f (x+x)          no point in inlining (+) here!
 245
 246         (b) It's ineffective. Once g's wrapper is inlined, its case-expressions
 247             aren't scrutinising arguments any more
 248
 249             case alts of
 250
 251                 [alt] -> size_up_alt alt `addSize` SizeIs (_ILIT(0)) (unitBag (v, 1)) (_ILIT(0))
 252                 -- We want to make wrapper-style evaluation look cheap, so that
 253                 -- when we inline a wrapper it doesn't make call site (much) bigger
 254                 -- Otherwise we get nasty phase ordering stuff:
 255                 --      f x = g x x
 256                 --      h y = ...(f e)...
 257                 -- If we inline g's wrapper, f looks big, and doesn't get inlined
 258                 -- into h; if we inline f first, while it looks small, then g's
 259                 -- wrapper will get inlined later anyway.  To avoid this nasty
 260                 -- ordering difference, we make (case a of (x,y) -> ...),
 261                 --  *where a is one of the arguments* look free.
 262
 263                 other ->
 264 -}
 265                          alts_size (foldr addSize sizeOne alt_sizes)    -- The 1 is for the scrutinee
 266                                    (foldr1 maxSize alt_sizes)
 267
 268                 -- Good to inline if an arg is scrutinised, because
 269                 -- that may eliminate allocation in the caller
 270                 -- And it eliminates the case itself
 271
 272         where
 273           alt_sizes = map size_up_alt alts
 274
 275                 -- alts_size tries to compute a good discount for
 276                 -- the case when we are scrutinising an argument variable
 277           alts_size (SizeIs tot _tot_disc _tot_scrut)           -- Size of all alternatives
 278                     (SizeIs max  max_disc  max_scrut)           -- Size of biggest alternative
 279                 = SizeIs tot (unitBag (v, iBox (_ILIT(1) +# tot -# max)) `unionBags` max_disc) max_scrut
 280                         -- If the variable is known, we produce a discount that
 281                         -- will take us back to 'max', the size of rh largest alternative
 282                         -- The 1+ is a little discount for reduced allocation in the caller
 283           alts_size tot_size _ = tot_size
 284
 285     size_up (Case e _ _ alts) = nukeScrutDiscount (size_up e) `addSize`
 286                                  foldr (addSize . size_up_alt) sizeZero alts
 287                 -- We don't charge for the case itself
 288                 -- It's a strict thing, and the price of the call
 289                 -- is paid by scrut.  Also consider
 290                 --      case f x of DEFAULT -> e
 291                 -- This is just ';'!  Don't charge for it.
 292
 293     ------------
 294     size_up_app (App fun arg) args
 295         | isTypeArg arg              = size_up_app fun args
 296         | otherwise                  = size_up_app fun (arg:args)
 297     size_up_app fun           args   = foldr (addSize . nukeScrutDiscount . size_up)
 298                                              (size_up_fun fun args)
 299                                              args
 300
 301         -- A function application with at least one value argument
 302         -- so if the function is an argument give it an arg-discount
 303         --
 304         -- Also behave specially if the function is a build
 305         --
 306         -- Also if the function is a constant Id (constr or primop)
 307         -- compute discounts specially
 308     size_up_fun (Var fun) args
 309       | fun `hasKey` buildIdKey   = buildSize
 310       | fun `hasKey` augmentIdKey = augmentSize
 311       | otherwise
 312       = case idDetails fun of
 313           DataConWorkId dc -> conSizeN dc (valArgCount args)
 314
 315           FCallId _    -> sizeN opt_UF_DearOp
 316           PrimOpId op  -> primOpSize op (valArgCount args)
 317                           -- foldr addSize (primOpSize op) (map arg_discount args)
 318                           -- At one time I tried giving an arg-discount if a primop
 319                           -- is applied to one of the function's arguments, but it's
 320                           -- not good.  At the moment, any unlifted-type arg gets a
 321                           -- 'True' for 'yes I'm evald', so we collect the discount even
 322                           -- if we know nothing about it.  And just having it in a primop
 323                           -- doesn't help at all if we don't know something more.
 324
 325           _            -> fun_discount fun `addSizeN`
 326                           (1 + length (filter (not . exprIsTrivial) args))
 327                                 -- The 1+ is for the function itself
 328                                 -- Add 1 for each non-trivial arg;
 329                                 -- the allocation cost, as in let(rec)
 330                                 -- Slight hack here: for constructors the args are almost always
 331                                 --      trivial; and for primops they are almost always prim typed
 332                                 --      We should really only count for non-prim-typed args in the
 333                                 --      general case, but that seems too much like hard work
 334
 335     size_up_fun other _ = size_up other
 336
 337     ------------
 338     size_up_alt (_con, _bndrs, rhs) = size_up rhs
 339         -- Don't charge for args, so that wrappers look cheap
 340         -- (See comments about wrappers with Case)
 341
 342     ------------
 343         -- We want to record if we're case'ing, or applying, an argument
 344     fun_discount v | v `elem` top_args = SizeIs (_ILIT(0)) (unitBag (v, opt_UF_FunAppDiscount)) (_ILIT(0))
 345     fun_discount _                     = sizeZero
 346
 347     ------------
 348         -- These addSize things have to be here because
 349         -- I don't want to give them bOMB_OUT_SIZE as an argument
 350
 351     addSizeN TooBig          _  = TooBig
 352     addSizeN (SizeIs n xs d) m  = mkSizeIs bOMB_OUT_SIZE (n +# iUnbox m) xs d
 353
 354     addSize TooBig            _                 = TooBig
 355     addSize _                 TooBig            = TooBig
 356     addSize (SizeIs n1 xs d1) (SizeIs n2 ys d2)
 357         = mkSizeIs bOMB_OUT_SIZE (n1 +# n2) (xs `unionBags` ys) (d1 +# d2)
 358 \end{code}
 359
 360 Code for manipulating sizes
 361
 362 \begin{code}
 363 data ExprSize = TooBig
 364               | SizeIs FastInt          -- Size found
 365                        (Bag (Id,Int))   -- Arguments cased herein, and discount for each such
 366                        FastInt          -- Size to subtract if result is scrutinised
 367                                         -- by a case expression
 368
 369 -- subtract the discount before deciding whether to bale out. eg. we
 370 -- want to inline a large constructor application into a selector:
 371 --      tup = (a_1, ..., a_99)
 372 --      x = case tup of ...
 373 --
 374 mkSizeIs :: FastInt -> FastInt -> Bag (Id, Int) -> FastInt -> ExprSize
 375 mkSizeIs max n xs d | (n -# d) ># max = TooBig
 376                     | otherwise       = SizeIs n xs d
 377
 378 maxSize :: ExprSize -> ExprSize -> ExprSize
 379 maxSize TooBig         _                                  = TooBig
 380 maxSize _              TooBig                             = TooBig
 381 maxSize s1@(SizeIs n1 _ _) s2@(SizeIs n2 _ _) | n1 ># n2  = s1
 382                                               | otherwise = s2
 383
 384 sizeZero, sizeOne :: ExprSize
 385 sizeN :: Int -> ExprSize
 386 conSizeN :: DataCon ->Int -> ExprSize
 387
 388 sizeZero        = SizeIs (_ILIT(0))  emptyBag (_ILIT(0))
 389 sizeOne         = SizeIs (_ILIT(1))  emptyBag (_ILIT(0))
 390 sizeN n         = SizeIs (iUnbox n) emptyBag (_ILIT(0))
 391 conSizeN dc n
 392   | isUnboxedTupleCon dc = SizeIs (_ILIT(0)) emptyBag (iUnbox n +# _ILIT(1))
 393   | otherwise            = SizeIs (_ILIT(1)) emptyBag (iUnbox n +# _ILIT(1))
 394         -- Treat constructors as size 1; we are keen to expose them
 395         -- (and we charge separately for their args).  We can't treat
 396         -- them as size zero, else we find that (iBox x) has size 1,
 397         -- which is the same as a lone variable; and hence 'v' will
 398         -- always be replaced by (iBox x), where v is bound to iBox x.
 399         --
 400         -- However, unboxed tuples count as size zero
 401         -- I found occasions where we had
 402         --      f x y z = case op# x y z of { s -> (# s, () #) }
 403         -- and f wasn't getting inlined
 404
 405 primOpSize :: PrimOp -> Int -> ExprSize
 406 primOpSize op n_args
 407  | not (primOpIsDupable op) = sizeN opt_UF_DearOp
 408  | not (primOpOutOfLine op) = sizeN (2 - n_args)
 409         -- Be very keen to inline simple primops.
 410         -- We give a discount of 1 for each arg so that (op# x y z) costs 2.
 411         -- We can't make it cost 1, else we'll inline let v = (op# x y z)
 412         -- at every use of v, which is excessive.
 413         --
 414         -- A good example is:
 415         --      let x = +# p q in C {x}
 416         -- Even though x get's an occurrence of 'many', its RHS looks cheap,
 417         -- and there's a good chance it'll get inlined back into C's RHS. Urgh!
 418  | otherwise                = sizeOne
 419
 420 buildSize :: ExprSize
 421 buildSize = SizeIs (_ILIT(-2)) emptyBag (_ILIT(4))
 422         -- We really want to inline applications of build
 423         -- build t (\cn -> e) should cost only the cost of e (because build will be inlined later)
 424         -- Indeed, we should add a result_discount becuause build is
 425         -- very like a constructor.  We don't bother to check that the
 426         -- build is saturated (it usually is).  The "-2" discounts for the \c n,
 427         -- The "4" is rather arbitrary.
 428
 429 augmentSize :: ExprSize
 430 augmentSize = SizeIs (_ILIT(-2)) emptyBag (_ILIT(4))
 431         -- Ditto (augment t (\cn -> e) ys) should cost only the cost of
 432         -- e plus ys. The -2 accounts for the \cn
 433
 434 nukeScrutDiscount :: ExprSize -> ExprSize
 435 nukeScrutDiscount (SizeIs n vs _) = SizeIs n vs (_ILIT(0))
 436 nukeScrutDiscount TooBig          = TooBig
 437
 438 -- When we return a lambda, give a discount if it's used (applied)
 439 lamScrutDiscount :: ExprSize -> ExprSize
 440 lamScrutDiscount (SizeIs n vs _) = case opt_UF_FunAppDiscount of { d -> SizeIs n vs (iUnbox d) }
 441 lamScrutDiscount TooBig          = TooBig
 442 \end{code}
 443
 444
 445 %************************************************************************
 446 %*                                                                      *
 447 \subsection[considerUnfolding]{Given all the info, do (not) do the unfolding}
 448 %*                                                                      *
 449 %************************************************************************
 450
 451 We have very limited information about an unfolding expression: (1)~so
 452 many type arguments and so many value arguments expected---for our
 453 purposes here, we assume we've got those.  (2)~A ``size'' or ``cost,''
 454 a single integer.  (3)~An ``argument info'' vector.  For this, what we
 455 have at the moment is a Boolean per argument position that says, ``I
 456 will look with great favour on an explicit constructor in this
 457 position.'' (4)~The ``discount'' to subtract if the expression
 458 is being scrutinised.
 459
 460 Assuming we have enough type- and value arguments (if not, we give up
 461 immediately), then we see if the ``discounted size'' is below some
 462 (semi-arbitrary) threshold.  It works like this: for every argument
 463 position where we're looking for a constructor AND WE HAVE ONE in our
 464 hands, we get a (again, semi-arbitrary) discount [proportion to the
 465 number of constructors in the type being scrutinized].
 466
 467 If we're in the context of a scrutinee ( \tr{(case <expr > of A .. -> ...;.. )})
 468 and the expression in question will evaluate to a constructor, we use
 469 the computed discount size *for the result only* rather than
 470 computing the argument discounts. Since we know the result of
 471 the expression is going to be taken apart, discounting its size
 472 is more accurate (see @sizeExpr@ above for how this discount size
 473 is computed).
 474
 475 We use this one to avoid exporting inlinings that we ``couldn't possibly
 476 use'' on the other side.  Can be overridden w/ flaggery.
 477 Just the same as smallEnoughToInline, except that it has no actual arguments.
 478
 479 \begin{code}
 480 couldBeSmallEnoughToInline :: Int -> CoreExpr -> Bool
 481 couldBeSmallEnoughToInline threshold rhs = case calcUnfoldingGuidance threshold rhs of
 482                                                 UnfoldNever -> False
 483                                                 _           -> True
 484
 485 certainlyWillInline :: Unfolding -> Bool
 486   -- Sees if the unfolding is pretty certain to inline
 487 certainlyWillInline (CoreUnfolding _ _ _ is_cheap (UnfoldIfGoodArgs n_vals _ size _))
 488   = is_cheap && size - (n_vals +1) <= opt_UF_UseThreshold
 489 certainlyWillInline _
 490   = False
 491
 492 smallEnoughToInline :: Unfolding -> Bool
 493 smallEnoughToInline (CoreUnfolding _ _ _ _ (UnfoldIfGoodArgs _ _ size _))
 494   = size <= opt_UF_UseThreshold
 495 smallEnoughToInline _
 496   = False
 497 \end{code}
 498
 499 %************************************************************************
 500 %*                                                                      *
 501 \subsection{callSiteInline}
 502 %*                                                                      *
 503 %************************************************************************
 504
 505 This is the key function.  It decides whether to inline a variable at a call site
 506
 507 callSiteInline is used at call sites, so it is a bit more generous.
 508 It's a very important function that embodies lots of heuristics.
 509 A non-WHNF can be inlined if it doesn't occur inside a lambda,
 510 and occurs exactly once or
 511     occurs once in each branch of a case and is small
 512
 513 If the thing is in WHNF, there's no danger of duplicating work,
 514 so we can inline if it occurs once, or is small
 515
 516 NOTE: we don't want to inline top-level functions that always diverge.
 517 It just makes the code bigger.  Tt turns out that the convenient way to prevent
 518 them inlining is to give them a NOINLINE pragma, which we do in
 519 StrictAnal.addStrictnessInfoToTopId
 520
 521 \begin{code}
 522 callSiteInline :: DynFlags
 523                -> Bool                  -- True <=> the Id can be inlined
 524                -> Id                    -- The Id
 525                -> Bool                  -- True if there are are no arguments at all (incl type args)
 526                -> [Bool]                -- One for each value arg; True if it is interesting
 527                -> CallCtxt              -- True <=> continuation is interesting
 528                -> Maybe CoreExpr        -- Unfolding, if any
 529
 530
 531 data CallCtxt = BoringCtxt
 532
 533               | ArgCtxt Bool    -- We're somewhere in the RHS of function with rules
 534                                 --      => be keener to inline
 535                         Int     -- We *are* the argument of a function with this arg discount
 536                                 --      => be keener to inline
 537                 -- INVARIANT: ArgCtxt False 0 ==> BoringCtxt
 538
 539               | ValAppCtxt      -- We're applied to at least one value arg
 540                                 -- This arises when we have ((f x |> co) y)
 541                                 -- Then the (f x) has argument 'x' but in a ValAppCtxt
 542
 543               | CaseCtxt        -- We're the scrutinee of a case
 544                                 -- that decomposes its scrutinee
 545
 546 instance Outputable CallCtxt where
 547   ppr BoringCtxt    = ptext (sLit "BoringCtxt")
 548   ppr (ArgCtxt _ _) = ptext (sLit "ArgCtxt")
 549   ppr CaseCtxt      = ptext (sLit "CaseCtxt")
 550   ppr ValAppCtxt    = ptext (sLit "ValAppCtxt")
 551
 552 callSiteInline dflags active_inline id lone_variable arg_infos cont_info
 553   = case idUnfolding id of {
 554         NoUnfolding -> Nothing ;
 555         OtherCon _  -> Nothing ;
 556
 557         CompulsoryUnfolding unf_template -> Just unf_template ;
 558                 -- CompulsoryUnfolding => there is no top-level binding
 559                 -- for these things, so we must inline it.
 560                 -- Only a couple of primop-like things have
 561                 -- compulsory unfoldings (see MkId.lhs).
 562                 -- We don't allow them to be inactive
 563
 564         CoreUnfolding unf_template is_top is_value is_cheap guidance ->
 565
 566     let
 567         result | yes_or_no = Just unf_template
 568                | otherwise = Nothing
 569
 570         n_val_args  = length arg_infos
 571
 572         yes_or_no = active_inline && is_cheap && consider_safe
 573                 -- We consider even the once-in-one-branch
 574                 -- occurrences, because they won't all have been
 575                 -- caught by preInlineUnconditionally.  In particular,
 576                 -- if the occurrence is once inside a lambda, and the
 577                 -- rhs is cheap but not a manifest lambda, then
 578                 -- pre-inline will not have inlined it for fear of
 579                 -- invalidating the occurrence info in the rhs.
 580
 581         consider_safe
 582                 -- consider_safe decides whether it's a good idea to
 583                 -- inline something, given that there's no
 584                 -- work-duplication issue (the caller checks that).
 585           = case guidance of
 586               UnfoldNever  -> False
 587               UnfoldIfGoodArgs n_vals_wanted arg_discounts size res_discount
 588                   | enough_args && size <= (n_vals_wanted + 1)
 589                         -- Inline unconditionally if there no size increase
 590                         -- Size of call is n_vals_wanted (+1 for the function)
 591                   -> True
 592
 593                   | otherwise
 594                   -> some_benefit && small_enough && inline_enough_args
 595
 596                   where
 597                     enough_args = n_val_args >= n_vals_wanted
 598                     inline_enough_args =
 599                       not (dopt Opt_InlineIfEnoughArgs dflags) || enough_args
 600
 601
 602                     some_benefit = or arg_infos || really_interesting_cont
 603                                 -- There must be something interesting
 604                                 -- about some argument, or the result
 605                                 -- context, to make it worth inlining
 606
 607                     really_interesting_cont
 608                         | n_val_args <  n_vals_wanted = False   -- Too few args
 609                         | n_val_args == n_vals_wanted = interesting_saturated_call
 610                         | otherwise                   = True    -- Extra args
 611                         -- really_interesting_cont tells if the result of the
 612                         -- call is in an interesting context.
 613
 614                     interesting_saturated_call
 615                         = case cont_info of
 616                             BoringCtxt -> not is_top && n_vals_wanted > 0       -- Note [Nested functions]
 617                             CaseCtxt   -> not lone_variable || not is_value     -- Note [Lone variables]
 618                             ArgCtxt {} -> n_vals_wanted > 0                     -- Note [Inlining in ArgCtxt]
 619                             ValAppCtxt -> True                                  -- Note [Cast then apply]
 620
 621                     small_enough = (size - discount) <= opt_UF_UseThreshold
 622                     discount = computeDiscount n_vals_wanted arg_discounts
 623                                                res_discount' arg_infos
 624                     res_discount' = case cont_info of
 625                                         BoringCtxt  -> 0
 626                                         CaseCtxt    -> res_discount
 627                                         _other      -> 4 `min` res_discount
 628                         -- res_discount can be very large when a function returns
 629                         -- construtors; but we only want to invoke that large discount
 630                         -- when there's a case continuation.
 631                         -- Otherwise we, rather arbitrarily, threshold it.  Yuk.
 632                         -- But we want to aovid inlining large functions that return
 633                         -- constructors into contexts that are simply "interesting"
 634
 635     in
 636     if dopt Opt_D_dump_inlinings dflags then
 637         pprTrace "Considering inlining"
 638                  (ppr id <+> vcat [text "active:" <+> ppr active_inline,
 639                                    text "arg infos" <+> ppr arg_infos,
 640                                    text "interesting continuation" <+> ppr cont_info,
 641                                    text "is value:" <+> ppr is_value,
 642                                    text "is cheap:" <+> ppr is_cheap,
 643                                    text "guidance" <+> ppr guidance,
 644                                    text "ANSWER =" <+> if yes_or_no then text "YES" else text "NO"])
 645                   result
 646     else
 647     result
 648     }
 649 \end{code}
 650
 651 Note [Nested functions]
 652 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
 653 If a function has a nested defn we also record some-benefit, on the
 654 grounds that we are often able to eliminate the binding, and hence the
 655 allocation, for the function altogether; this is good for join points.
 656 But this only makes sense for *functions*; inlining a constructor
 657 doesn't help allocation unless the result is scrutinised.  UNLESS the
 658 constructor occurs just once, albeit possibly in multiple case
 659 branches.  Then inlining it doesn't increase allocation, but it does
 660 increase the chance that the constructor won't be allocated at all in
 661 the branches that don't use it.
 662
 663 Note [Cast then apply]
 664 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
 665 Consider
 666    myIndex = __inline_me ( (/\a. <blah>) |> co )
 667    co :: (forall a. a -> a) ~ (forall a. T a)
 668      ... /\a.\x. case ((myIndex a) |> sym co) x of { ... } ...
 669
 670 We need to inline myIndex to unravel this; but the actual call (myIndex a) has
 671 no value arguments.  The ValAppCtxt gives it enough incentive to inline.
 672
 673 Note [Inlining in ArgCtxt]
 674 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
 675 The condition (n_vals_wanted > 0) here is very important, because otherwise
 676 we end up inlining top-level stuff into useless places; eg
 677    x = I# 3#
 678    f = \y.  g x
 679 This can make a very big difference: it adds 16% to nofib 'integer' allocs,
 680 and 20% to 'power'.
 681
 682 At one stage I replaced this condition by 'True' (leading to the above
 683 slow-down).  The motivation was test eyeball/inline1.hs; but that seems
 684 to work ok now.
 685
 686 Note [Lone variables]
 687 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
 688 The "lone-variable" case is important.  I spent ages messing about
 689 with unsatisfactory varaints, but this is nice.  The idea is that if a
 690 variable appears all alone
 691         as an arg of lazy fn, or rhs    Stop
 692         as scrutinee of a case          Select
 693         as arg of a strict fn           ArgOf
 694 AND
 695         it is bound to a value
 696 then we should not inline it (unless there is some other reason,
 697 e.g. is is the sole occurrence).  That is what is happening at
 698 the use of 'lone_variable' in 'interesting_saturated_call'.
 699
 700 Why?  At least in the case-scrutinee situation, turning
 701         let x = (a,b) in case x of y -> ...
 702 into
 703         let x = (a,b) in case (a,b) of y -> ...
 704 and thence to
 705         let x = (a,b) in let y = (a,b) in ...
 706 is bad if the binding for x will remain.
 707
 708 Another example: I discovered that strings
 709 were getting inlined straight back into applications of 'error'
 710 because the latter is strict.
 711         s = "foo"
 712         f = \x -> ...(error s)...
 713
 714 Fundamentally such contexts should not encourage inlining because the
 715 context can ``see'' the unfolding of the variable (e.g. case or a
 716 RULE) so there's no gain.  If the thing is bound to a value.
 717
 718 However, watch out:
 719
 720  * Consider this:
 721         foo = _inline_ (\n. [n])
 722         bar = _inline_ (foo 20)
 723         baz = \n. case bar of { (m:_) -> m + n }
 724    Here we really want to inline 'bar' so that we can inline 'foo'
 725    and the whole thing unravels as it should obviously do.  This is
 726    important: in the NDP project, 'bar' generates a closure data
 727    structure rather than a list.
 728
 729  * Even a type application or coercion isn't a lone variable.
 730    Consider
 731         case $fMonadST @ RealWorld of { :DMonad a b c -> c }
 732    We had better inline that sucker!  The case won't see through it.
 733
 734    For now, I'm treating treating a variable applied to types
 735    in a *lazy* context "lone". The motivating example was
 736         f = /\a. \x. BIG
 737         g = /\a. \y.  h (f a)
 738    There's no advantage in inlining f here, and perhaps
 739    a significant disadvantage.  Hence some_val_args in the Stop case
 740
 741 \begin{code}
 742 computeDiscount :: Int -> [Int] -> Int -> [Bool] -> Int
 743 computeDiscount n_vals_wanted arg_discounts result_discount arg_infos
 744         -- We multiple the raw discounts (args_discount and result_discount)
 745         -- ty opt_UnfoldingKeenessFactor because the former have to do with
 746         --  *size* whereas the discounts imply that there's some extra
 747         --  *efficiency* to be gained (e.g. beta reductions, case reductions)
 748         -- by inlining.
 749
 750         -- we also discount 1 for each argument passed, because these will
 751         -- reduce with the lambdas in the function (we count 1 for a lambda
 752         -- in size_up).
 753   = 1 +                 -- Discount of 1 because the result replaces the call
 754                         -- so we count 1 for the function itself
 755     length (take n_vals_wanted arg_infos) +
 756                         -- Discount of 1 for each arg supplied, because the
 757                         -- result replaces the call
 758     round (opt_UF_KeenessFactor *
 759            fromIntegral (arg_discount + result_discount))
 760   where
 761     arg_discount = sum (zipWith mk_arg_discount arg_discounts arg_infos)
 762
 763     mk_arg_discount discount is_evald | is_evald  = discount
 764                                       | otherwise = 0
 765 \end{code}
 766
 767 %************************************************************************
 768 %*                                                                      *
 769         The Very Simple Optimiser
 770 %*                                                                      *
 771 %************************************************************************
 772
 773
 774 \begin{code}
 775 simpleOptExpr :: Subst -> CoreExpr -> CoreExpr
 776 -- Return an occur-analysed and slightly optimised expression
 777 -- The optimisation is very straightforward: just
 778 -- inline non-recursive bindings that are used only once,
 779 -- or wheere the RHS is trivial
 780
 781 simpleOptExpr subst expr
 782   = go subst (occurAnalyseExpr expr)
 783   where
 784     go subst (Var v)          = lookupIdSubst subst v
 785     go subst (App e1 e2)      = App (go subst e1) (go subst e2)
 786     go subst (Type ty)        = Type (substTy subst ty)
 787     go _     (Lit lit)        = Lit lit
 788     go subst (Note note e)    = Note note (go subst e)
 789     go subst (Cast e co)      = Cast (go subst e) (substTy subst co)
 790     go subst (Let bind body)  = go_bind subst bind body
 791     go subst (Lam bndr body)  = Lam bndr' (go subst' body)
 792                               where
 793                                 (subst', bndr') = substBndr subst bndr
 794
 795     go subst (Case e b ty as) = Case (go subst e) b'
 796                                      (substTy subst ty)
 797                                      (map (go_alt subst') as)
 798                               where
 799                                  (subst', b') = substBndr subst b
 800
 801
 802     ----------------------
 803     go_alt subst (con, bndrs, rhs) = (con, bndrs', go subst' rhs)
 804                                  where
 805                                    (subst', bndrs') = substBndrs subst bndrs
 806
 807     ----------------------
 808     go_bind subst (Rec prs) body = Let (Rec (bndrs' `zip` rhss'))
 809                                        (go subst' body)
 810                             where
 811                               (bndrs, rhss)    = unzip prs
 812                               (subst', bndrs') = substRecBndrs subst bndrs
 813                               rhss'            = map (go subst') rhss
 814
 815     go_bind subst (NonRec b r) body = go_nonrec subst b (go subst r) body
 816
 817     ----------------------
 818     go_nonrec subst b (Type ty') body
 819       | isTyVar b = go (extendTvSubst subst b ty') body
 820         -- let a::* = TYPE ty in <body>
 821     go_nonrec subst b r' body
 822       | isId b  -- let x = e in <body>
 823       , exprIsTrivial r' || safe_to_inline (idOccInfo b)
 824       = go (extendIdSubst subst b r') body
 825     go_nonrec subst b r' body
 826       = Let (NonRec b' r') (go subst' body)
 827       where
 828         (subst', b') = substBndr subst b
 829
 830     ----------------------
 831         -- Unconditionally safe to inline
 832     safe_to_inline :: OccInfo -> Bool
 833     safe_to_inline IAmDead                  = True
 834     safe_to_inline (OneOcc in_lam one_br _) = not in_lam && one_br
 835     safe_to_inline (IAmALoopBreaker {})     = False
 836     safe_to_inline NoOccInfo                = False
 837 \end{code}