e007682c9553dd66d68e6aa4454e1089c2e323c6
[ghc-hetmet.git] / 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, mkImplicitUnfolding, 
22         mkUnfolding, mkCoreUnfolding,
23         mkTopUnfolding, mkSimpleUnfolding,
24         mkInlineUnfolding, mkInlinableUnfolding, mkWwInlineRule,
25         mkCompulsoryUnfolding, mkDFunUnfolding,
26
27         interestingArg, ArgSummary(..),
28
29         couldBeSmallEnoughToInline, 
30         certainlyWillInline, smallEnoughToInline,
31
32         callSiteInline, CallCtxt(..), 
33
34         exprIsConApp_maybe
35
36     ) where
37
38 #include "HsVersions.h"
39
40 import StaticFlags
41 import DynFlags
42 import CoreSyn
43 import PprCore          ()      -- Instances
44 import TcType           ( tcSplitSigmaTy, tcSplitDFunHead )
45 import OccurAnal
46 import CoreSubst hiding( substTy )
47 import CoreFVs         ( exprFreeVars )
48 import CoreArity       ( manifestArity, exprBotStrictness_maybe )
49 import CoreUtils
50 import Id
51 import DataCon
52 import TyCon
53 import Literal
54 import PrimOp
55 import IdInfo
56 import BasicTypes       ( Arity )
57 import TcType           ( tcSplitDFunTy )
58 import Type 
59 import Coercion
60 import PrelNames
61 import VarEnv           ( mkInScopeSet )
62 import Bag
63 import Util
64 import FastTypes
65 import FastString
66 import Outputable
67 import Data.Maybe
68 \end{code}
69
70
71 %************************************************************************
72 %*                                                                      *
73 \subsection{Making unfoldings}
74 %*                                                                      *
75 %************************************************************************
76
77 \begin{code}
78 mkTopUnfolding :: Bool -> CoreExpr -> Unfolding
79 mkTopUnfolding = mkUnfolding InlineRhs True {- Top level -}
80
81 mkImplicitUnfolding :: CoreExpr -> Unfolding
82 -- For implicit Ids, do a tiny bit of optimising first
83 mkImplicitUnfolding expr = mkTopUnfolding False (simpleOptExpr expr) 
84
85 -- Note [Top-level flag on inline rules]
86 -- ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
87 -- Slight hack: note that mk_inline_rules conservatively sets the
88 -- top-level flag to True.  It gets set more accurately by the simplifier
89 -- Simplify.simplUnfolding.
90
91 mkSimpleUnfolding :: CoreExpr -> Unfolding
92 mkSimpleUnfolding = mkUnfolding InlineRhs False False
93
94 mkDFunUnfolding :: Type -> [CoreExpr] -> Unfolding
95 mkDFunUnfolding dfun_ty ops 
96   = DFunUnfolding dfun_nargs data_con ops
97   where
98     (tvs, theta, head_ty) = tcSplitSigmaTy dfun_ty
99           -- NB: tcSplitSigmaTy: do not look through a newtype
100           --     when the dictionary type is a newtype
101     (cls, _)   = tcSplitDFunHead head_ty
102     dfun_nargs = length tvs + length theta
103     data_con   = classDataCon cls
104
105 mkWwInlineRule :: Id -> CoreExpr -> Arity -> Unfolding
106 mkWwInlineRule id expr arity
107   = mkCoreUnfolding (InlineWrapper id) True
108                    (simpleOptExpr expr) arity
109                    (UnfWhen unSaturatedOk boringCxtNotOk)
110
111 mkCompulsoryUnfolding :: CoreExpr -> Unfolding
112 mkCompulsoryUnfolding expr         -- Used for things that absolutely must be unfolded
113   = mkCoreUnfolding InlineCompulsory True
114                     expr 0    -- Arity of unfolding doesn't matter
115                     (UnfWhen unSaturatedOk boringCxtOk)
116
117 mkInlineUnfolding :: Maybe Arity -> CoreExpr -> Unfolding
118 mkInlineUnfolding mb_arity expr 
119   = mkCoreUnfolding InlineStable
120                     True         -- Note [Top-level flag on inline rules]
121                     expr' arity 
122                     (UnfWhen unsat_ok boring_ok)
123   where
124     expr' = simpleOptExpr expr
125     (unsat_ok, arity) = case mb_arity of
126                           Nothing -> (unSaturatedOk, manifestArity expr')
127                           Just ar -> (needSaturated, ar)
128               
129     boring_ok = case calcUnfoldingGuidance True    -- Treat as cheap
130                                            False   -- But not bottoming
131                                            (arity+1) expr' of
132                   (_, UnfWhen _ boring_ok) -> boring_ok
133                   _other                   -> boringCxtNotOk
134      -- See Note [INLINE for small functions]
135
136 mkInlinableUnfolding :: CoreExpr -> Unfolding
137 mkInlinableUnfolding expr
138   = mkUnfolding InlineStable True is_bot expr'
139   where
140     expr' = simpleOptExpr expr
141     is_bot = isJust (exprBotStrictness_maybe expr')
142 \end{code}
143
144 Internal functions
145
146 \begin{code}
147 mkCoreUnfolding :: UnfoldingSource -> Bool -> CoreExpr
148                 -> Arity -> UnfoldingGuidance -> Unfolding
149 -- Occurrence-analyses the expression before capturing it
150 mkCoreUnfolding src top_lvl expr arity guidance 
151   = CoreUnfolding { uf_tmpl       = occurAnalyseExpr expr,
152                     uf_src        = src,
153                     uf_arity      = arity,
154                     uf_is_top     = top_lvl,
155                     uf_is_value   = exprIsHNF        expr,
156                     uf_is_conlike = exprIsConLike    expr,
157                     uf_is_cheap   = exprIsCheap      expr,
158                     uf_expandable = exprIsExpandable expr,
159                     uf_guidance   = guidance }
160
161 mkUnfolding :: UnfoldingSource -> Bool -> Bool -> CoreExpr -> Unfolding
162 -- Calculates unfolding guidance
163 -- Occurrence-analyses the expression before capturing it
164 mkUnfolding src top_lvl is_bottoming expr
165   = CoreUnfolding { uf_tmpl       = occurAnalyseExpr expr,
166                     uf_src        = src,
167                     uf_arity      = arity,
168                     uf_is_top     = top_lvl,
169                     uf_is_value   = exprIsHNF        expr,
170                     uf_is_conlike = exprIsConLike    expr,
171                     uf_expandable = exprIsExpandable expr,
172                     uf_is_cheap   = is_cheap,
173                     uf_guidance   = guidance }
174   where
175     is_cheap = exprIsCheap expr
176     (arity, guidance) = calcUnfoldingGuidance is_cheap (top_lvl && is_bottoming) 
177                                               opt_UF_CreationThreshold expr
178         -- Sometimes during simplification, there's a large let-bound thing     
179         -- which has been substituted, and so is now dead; so 'expr' contains
180         -- two copies of the thing while the occurrence-analysed expression doesn't
181         -- Nevertheless, we *don't* occ-analyse before computing the size because the
182         -- size computation bales out after a while, whereas occurrence analysis does not.
183         --
184         -- This can occasionally mean that the guidance is very pessimistic;
185         -- it gets fixed up next round.  And it should be rare, because large
186         -- let-bound things that are dead are usually caught by preInlineUnconditionally
187 \end{code}
188
189 %************************************************************************
190 %*                                                                      *
191 \subsection{The UnfoldingGuidance type}
192 %*                                                                      *
193 %************************************************************************
194
195 \begin{code}
196 calcUnfoldingGuidance
197         :: Bool         -- True <=> the rhs is cheap, or we want to treat it
198                         --          as cheap (INLINE things)     
199         -> Bool         -- True <=> this is a top-level unfolding for a
200                         --          diverging function; don't inline this
201         -> Int          -- Bomb out if size gets bigger than this
202         -> CoreExpr     -- Expression to look at
203         -> (Arity, UnfoldingGuidance)
204 calcUnfoldingGuidance expr_is_cheap top_bot bOMB_OUT_SIZE expr
205   = case collectBinders expr of { (bndrs, body) ->
206     let
207         val_bndrs   = filter isId bndrs
208         n_val_bndrs = length val_bndrs
209
210         guidance 
211           = case (sizeExpr (iUnbox bOMB_OUT_SIZE) val_bndrs body) of
212               TooBig -> UnfNever
213               SizeIs size cased_bndrs scrut_discount
214                 | uncondInline n_val_bndrs (iBox size)
215                 , expr_is_cheap
216                 -> UnfWhen unSaturatedOk boringCxtOk   -- Note [INLINE for small functions]
217                 | top_bot  -- See Note [Do not inline top-level bottoming functions]
218                 -> UnfNever
219
220                 | otherwise
221                 -> UnfIfGoodArgs { ug_args  = map (discount cased_bndrs) val_bndrs
222                                  , ug_size  = iBox size
223                                  , ug_res   = iBox scrut_discount }
224
225         discount cbs bndr
226            = foldlBag (\acc (b',n) -> if bndr==b' then acc+n else acc) 
227                       0 cbs
228     in
229     (n_val_bndrs, guidance) }
230 \end{code}
231
232 Note [Computing the size of an expression]
233 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
234 The basic idea of sizeExpr is obvious enough: count nodes.  But getting the
235 heuristics right has taken a long time.  Here's the basic strategy:
236
237     * Variables, literals: 0
238       (Exception for string literals, see litSize.)
239
240     * Function applications (f e1 .. en): 1 + #value args
241
242     * Constructor applications: 1, regardless of #args
243
244     * Let(rec): 1 + size of components
245
246     * Note, cast: 0
247
248 Examples
249
250   Size  Term
251   --------------
252     0     42#
253     0     x
254     0     True
255     2     f x
256     1     Just x
257     4     f (g x)
258
259 Notice that 'x' counts 0, while (f x) counts 2.  That's deliberate: there's
260 a function call to account for.  Notice also that constructor applications 
261 are very cheap, because exposing them to a caller is so valuable.
262
263
264 Note [Do not inline top-level bottoming functions]
265 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
266 The FloatOut pass has gone to some trouble to float out calls to 'error' 
267 and similar friends.  See Note [Bottoming floats] in SetLevels.
268 Do not re-inline them!  But we *do* still inline if they are very small
269 (the uncondInline stuff).
270
271
272 Note [INLINE for small functions]
273 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
274 Consider        {-# INLINE f #-}
275                 f x = Just x
276                 g y = f y
277 Then f's RHS is no larger than its LHS, so we should inline it into
278 even the most boring context.  In general, f the function is
279 sufficiently small that its body is as small as the call itself, the
280 inline unconditionally, regardless of how boring the context is.
281
282 Things to note:
283
284  * We inline *unconditionally* if inlined thing is smaller (using sizeExpr)
285    than the thing it's replacing.  Notice that
286       (f x) --> (g 3)             -- YES, unconditionally
287       (f x) --> x : []            -- YES, *even though* there are two
288                                   --      arguments to the cons
289       x     --> g 3               -- NO
290       x     --> Just v            -- NO
291
292   It's very important not to unconditionally replace a variable by
293   a non-atomic term.
294
295 * We do this even if the thing isn't saturated, else we end up with the
296   silly situation that
297      f x y = x
298      ...map (f 3)...
299   doesn't inline.  Even in a boring context, inlining without being
300   saturated will give a lambda instead of a PAP, and will be more
301   efficient at runtime.
302
303 * However, when the function's arity > 0, we do insist that it 
304   has at least one value argument at the call site.  Otherwise we find this:
305        f = /\a \x:a. x
306        d = /\b. MkD (f b)
307   If we inline f here we get
308        d = /\b. MkD (\x:b. x)
309   and then prepareRhs floats out the argument, abstracting the type
310   variables, so we end up with the original again!
311
312
313 \begin{code}
314 uncondInline :: Arity -> Int -> Bool
315 -- Inline unconditionally if there no size increase
316 -- Size of call is arity (+1 for the function)
317 -- See Note [INLINE for small functions]
318 uncondInline arity size 
319   | arity == 0 = size == 0
320   | otherwise  = size <= arity + 1
321 \end{code}
322
323
324 \begin{code}
325 sizeExpr :: FastInt         -- Bomb out if it gets bigger than this
326          -> [Id]            -- Arguments; we're interested in which of these
327                             -- get case'd
328          -> CoreExpr
329          -> ExprSize
330
331 -- Note [Computing the size of an expression]
332
333 sizeExpr bOMB_OUT_SIZE top_args expr
334   = size_up expr
335   where
336     size_up (Cast e _) = size_up e
337     size_up (Note _ e) = size_up e
338     size_up (Type _)   = sizeZero           -- Types cost nothing
339     size_up (Lit lit)  = sizeN (litSize lit)
340     size_up (Var f)    = size_up_call f []  -- Make sure we get constructor
341                                             -- discounts even on nullary constructors
342
343     size_up (App fun (Type _)) = size_up fun
344     size_up (App fun arg)      = size_up arg  `addSizeNSD`
345                                  size_up_app fun [arg]
346
347     size_up (Lam b e) | isId b    = lamScrutDiscount (size_up e `addSizeN` 1)
348                       | otherwise = size_up e
349
350     size_up (Let (NonRec binder rhs) body)
351       = size_up rhs             `addSizeNSD`
352         size_up body            `addSizeN`
353         (if isUnLiftedType (idType binder) then 0 else 1)
354                 -- For the allocation
355                 -- If the binder has an unlifted type there is no allocation
356
357     size_up (Let (Rec pairs) body)
358       = foldr (addSizeNSD . size_up . snd) 
359               (size_up body `addSizeN` length pairs)    -- (length pairs) for the allocation
360               pairs
361
362     size_up (Case (Var v) _ _ alts) 
363         | v `elem` top_args             -- We are scrutinising an argument variable
364         = alts_size (foldr1 addAltSize alt_sizes)
365                     (foldr1 maxSize alt_sizes)
366                 -- Good to inline if an arg is scrutinised, because
367                 -- that may eliminate allocation in the caller
368                 -- And it eliminates the case itself
369         where
370           alt_sizes = map size_up_alt alts
371
372                 -- alts_size tries to compute a good discount for
373                 -- the case when we are scrutinising an argument variable
374           alts_size (SizeIs tot tot_disc tot_scrut)  -- Size of all alternatives
375                     (SizeIs max _        _)          -- Size of biggest alternative
376                 = SizeIs tot (unitBag (v, iBox (_ILIT(2) +# tot -# max)) `unionBags` tot_disc) tot_scrut
377                         -- If the variable is known, we produce a discount that
378                         -- will take us back to 'max', the size of the largest alternative
379                         -- The 1+ is a little discount for reduced allocation in the caller
380                         --
381                         -- Notice though, that we return tot_disc, the total discount from 
382                         -- all branches.  I think that's right.
383
384           alts_size tot_size _ = tot_size
385
386     size_up (Case e _ _ alts) = size_up e  `addSizeNSD` 
387                                 foldr (addAltSize . size_up_alt) sizeZero alts
388                 -- We don't charge for the case itself
389                 -- It's a strict thing, and the price of the call
390                 -- is paid by scrut.  Also consider
391                 --      case f x of DEFAULT -> e
392                 -- This is just ';'!  Don't charge for it.
393                 --
394                 -- Moreover, we charge one per alternative.
395
396     ------------ 
397     -- size_up_app is used when there's ONE OR MORE value args
398     size_up_app (App fun arg) args 
399         | isTypeArg arg            = size_up_app fun args
400         | otherwise                = size_up arg  `addSizeNSD`
401                                      size_up_app fun (arg:args)
402     size_up_app (Var fun)     args = size_up_call fun args
403     size_up_app other         args = size_up other `addSizeN` length args
404
405     ------------ 
406     size_up_call :: Id -> [CoreExpr] -> ExprSize
407     size_up_call fun val_args
408        = case idDetails fun of
409            FCallId _        -> sizeN opt_UF_DearOp
410            DataConWorkId dc -> conSize    dc (length val_args)
411            PrimOpId op      -> primOpSize op (length val_args)
412            ClassOpId _      -> classOpSize top_args val_args
413            _                -> funSize top_args fun (length val_args)
414
415     ------------ 
416     size_up_alt (_con, _bndrs, rhs) = size_up rhs `addSizeN` 1
417         -- Don't charge for args, so that wrappers look cheap
418         -- (See comments about wrappers with Case)
419         --
420         -- IMPORATANT: *do* charge 1 for the alternative, else we 
421         -- find that giant case nests are treated as practically free
422         -- A good example is Foreign.C.Error.errrnoToIOError
423
424     ------------
425         -- These addSize things have to be here because
426         -- I don't want to give them bOMB_OUT_SIZE as an argument
427     addSizeN TooBig          _  = TooBig
428     addSizeN (SizeIs n xs d) m  = mkSizeIs bOMB_OUT_SIZE (n +# iUnbox m) xs d
429     
430         -- addAltSize is used to add the sizes of case alternatives
431     addAltSize TooBig            _      = TooBig
432     addAltSize _                 TooBig = TooBig
433     addAltSize (SizeIs n1 xs d1) (SizeIs n2 ys d2) 
434         = mkSizeIs bOMB_OUT_SIZE (n1 +# n2) 
435                                  (xs `unionBags` ys) 
436                                  (d1 +# d2)   -- Note [addAltSize result discounts]
437
438         -- This variant ignores the result discount from its LEFT argument
439         -- It's used when the second argument isn't part of the result
440     addSizeNSD TooBig            _      = TooBig
441     addSizeNSD _                 TooBig = TooBig
442     addSizeNSD (SizeIs n1 xs _) (SizeIs n2 ys d2) 
443         = mkSizeIs bOMB_OUT_SIZE (n1 +# n2) 
444                                  (xs `unionBags` ys) 
445                                  d2  -- Ignore d1
446 \end{code}
447
448 \begin{code}
449 -- | Finds a nominal size of a string literal.
450 litSize :: Literal -> Int
451 -- Used by CoreUnfold.sizeExpr
452 litSize (MachStr str) = 1 + ((lengthFS str + 3) `div` 4)
453         -- If size could be 0 then @f "x"@ might be too small
454         -- [Sept03: make literal strings a bit bigger to avoid fruitless 
455         --  duplication of little strings]
456 litSize _other = 0    -- Must match size of nullary constructors
457                       -- Key point: if  x |-> 4, then x must inline unconditionally
458                       --            (eg via case binding)
459
460 classOpSize :: [Id] -> [CoreExpr] -> ExprSize
461 -- See Note [Conlike is interesting]
462 classOpSize _ [] 
463   = sizeZero
464 classOpSize top_args (arg1 : other_args)
465   = SizeIs (iUnbox size) arg_discount (_ILIT(0))
466   where
467     size = 2 + length other_args
468     -- If the class op is scrutinising a lambda bound dictionary then
469     -- give it a discount, to encourage the inlining of this function
470     -- The actual discount is rather arbitrarily chosen
471     arg_discount = case arg1 of
472                      Var dict | dict `elem` top_args 
473                               -> unitBag (dict, opt_UF_DictDiscount)
474                      _other   -> emptyBag
475                      
476 funSize :: [Id] -> Id -> Int -> ExprSize
477 -- Size for functions that are not constructors or primops
478 -- Note [Function applications]
479 funSize top_args fun n_val_args
480   | fun `hasKey` buildIdKey   = buildSize
481   | fun `hasKey` augmentIdKey = augmentSize
482   | otherwise = SizeIs (iUnbox size) arg_discount (iUnbox res_discount)
483   where
484     some_val_args = n_val_args > 0
485
486     arg_discount | some_val_args && fun `elem` top_args
487                  = unitBag (fun, opt_UF_FunAppDiscount)
488                  | otherwise = emptyBag
489         -- If the function is an argument and is applied
490         -- to some values, give it an arg-discount
491
492     res_discount | idArity fun > n_val_args = opt_UF_FunAppDiscount
493                  | otherwise                = 0
494         -- If the function is partially applied, show a result discount
495
496     size | some_val_args = 1 + n_val_args
497          | otherwise     = 0
498         -- The 1+ is for the function itself
499         -- Add 1 for each non-trivial arg;
500         -- the allocation cost, as in let(rec)
501   
502
503 conSize :: DataCon -> Int -> ExprSize
504 conSize dc n_val_args
505   | n_val_args == 0 = SizeIs (_ILIT(0)) emptyBag (_ILIT(1))     -- Like variables
506
507 -- See Note [Constructor size]
508   | isUnboxedTupleCon dc = SizeIs (_ILIT(0)) emptyBag (iUnbox n_val_args +# _ILIT(1))
509
510 -- See Note [Unboxed tuple result discount]
511 --  | isUnboxedTupleCon dc = SizeIs (_ILIT(0)) emptyBag (_ILIT(0))
512
513 -- See Note [Constructor size]
514   | otherwise = SizeIs (_ILIT(1)) emptyBag (iUnbox n_val_args +# _ILIT(1))
515 \end{code}
516
517 Note [Constructor size]
518 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
519 Treat a constructors application as size 1, regardless of how many
520 arguments it has; we are keen to expose them (and we charge separately
521 for their args).  We can't treat them as size zero, else we find that
522 (Just x) has size 0, which is the same as a lone variable; and hence
523 'v' will always be replaced by (Just x), where v is bound to Just x.
524
525 However, unboxed tuples count as size zero. I found occasions where we had 
526         f x y z = case op# x y z of { s -> (# s, () #) }
527 and f wasn't getting inlined.
528
529 Note [Unboxed tuple result discount]
530 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
531 I tried giving unboxed tuples a *result discount* of zero (see the
532 commented-out line).  Why?  When returned as a result they do not
533 allocate, so maybe we don't want to charge so much for them If you
534 have a non-zero discount here, we find that workers often get inlined
535 back into wrappers, because it look like
536     f x = case $wf x of (# a,b #) -> (a,b)
537 and we are keener because of the case.  However while this change
538 shrank binary sizes by 0.5% it also made spectral/boyer allocate 5%
539 more. All other changes were very small. So it's not a big deal but I
540 didn't adopt the idea.
541
542 \begin{code}
543 primOpSize :: PrimOp -> Int -> ExprSize
544 primOpSize op n_val_args
545  | not (primOpIsDupable op) = sizeN opt_UF_DearOp
546  | not (primOpOutOfLine op) = sizeN 1
547         -- Be very keen to inline simple primops.
548         -- We give a discount of 1 for each arg so that (op# x y z) costs 2.
549         -- We can't make it cost 1, else we'll inline let v = (op# x y z) 
550         -- at every use of v, which is excessive.
551         --
552         -- A good example is:
553         --      let x = +# p q in C {x}
554         -- Even though x get's an occurrence of 'many', its RHS looks cheap,
555         -- and there's a good chance it'll get inlined back into C's RHS. Urgh!
556
557  | otherwise = sizeN n_val_args
558
559
560 buildSize :: ExprSize
561 buildSize = SizeIs (_ILIT(0)) emptyBag (_ILIT(4))
562         -- We really want to inline applications of build
563         -- build t (\cn -> e) should cost only the cost of e (because build will be inlined later)
564         -- Indeed, we should add a result_discount becuause build is 
565         -- very like a constructor.  We don't bother to check that the
566         -- build is saturated (it usually is).  The "-2" discounts for the \c n, 
567         -- The "4" is rather arbitrary.
568
569 augmentSize :: ExprSize
570 augmentSize = SizeIs (_ILIT(0)) emptyBag (_ILIT(4))
571         -- Ditto (augment t (\cn -> e) ys) should cost only the cost of
572         -- e plus ys. The -2 accounts for the \cn 
573
574 -- When we return a lambda, give a discount if it's used (applied)
575 lamScrutDiscount :: ExprSize -> ExprSize
576 lamScrutDiscount (SizeIs n vs _) = SizeIs n vs (iUnbox opt_UF_FunAppDiscount)
577 lamScrutDiscount TooBig          = TooBig
578 \end{code}
579
580 Note [addAltSize result discounts]
581 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
582 When adding the size of alternatives, we *add* the result discounts
583 too, rather than take the *maximum*.  For a multi-branch case, this
584 gives a discount for each branch that returns a constructor, making us
585 keener to inline.  I did try using 'max' instead, but it makes nofib 
586 'rewrite' and 'puzzle' allocate significantly more, and didn't make
587 binary sizes shrink significantly either.
588
589 Note [Discounts and thresholds]
590 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
591 Constants for discounts and thesholds are defined in main/StaticFlags,
592 all of form opt_UF_xxxx.   They are:
593
594 opt_UF_CreationThreshold (45)
595      At a definition site, if the unfolding is bigger than this, we
596      may discard it altogether
597
598 opt_UF_UseThreshold (6)
599      At a call site, if the unfolding, less discounts, is smaller than
600      this, then it's small enough inline
601
602 opt_UF_KeennessFactor (1.5)
603      Factor by which the discounts are multiplied before 
604      subtracting from size
605
606 opt_UF_DictDiscount (1)
607      The discount for each occurrence of a dictionary argument
608      as an argument of a class method.  Should be pretty small
609      else big functions may get inlined
610
611 opt_UF_FunAppDiscount (6)
612      Discount for a function argument that is applied.  Quite
613      large, because if we inline we avoid the higher-order call.
614
615 opt_UF_DearOp (4)
616      The size of a foreign call or not-dupable PrimOp
617
618
619 Note [Function applications]
620 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
621 In a function application (f a b)
622
623   - If 'f' is an argument to the function being analysed, 
624     and there's at least one value arg, record a FunAppDiscount for f
625
626   - If the application if a PAP (arity > 2 in this example)
627     record a *result* discount (because inlining
628     with "extra" args in the call may mean that we now 
629     get a saturated application)
630
631 Code for manipulating sizes
632
633 \begin{code}
634 data ExprSize = TooBig
635               | SizeIs FastInt          -- Size found
636                        (Bag (Id,Int))   -- Arguments cased herein, and discount for each such
637                        FastInt          -- Size to subtract if result is scrutinised 
638                                         -- by a case expression
639
640 instance Outputable ExprSize where
641   ppr TooBig         = ptext (sLit "TooBig")
642   ppr (SizeIs a _ c) = brackets (int (iBox a) <+> int (iBox c))
643
644 -- subtract the discount before deciding whether to bale out. eg. we
645 -- want to inline a large constructor application into a selector:
646 --      tup = (a_1, ..., a_99)
647 --      x = case tup of ...
648 --
649 mkSizeIs :: FastInt -> FastInt -> Bag (Id, Int) -> FastInt -> ExprSize
650 mkSizeIs max n xs d | (n -# d) ># max = TooBig
651                     | otherwise       = SizeIs n xs d
652  
653 maxSize :: ExprSize -> ExprSize -> ExprSize
654 maxSize TooBig         _                                  = TooBig
655 maxSize _              TooBig                             = TooBig
656 maxSize s1@(SizeIs n1 _ _) s2@(SizeIs n2 _ _) | n1 ># n2  = s1
657                                               | otherwise = s2
658
659 sizeZero :: ExprSize
660 sizeN :: Int -> ExprSize
661
662 sizeZero = SizeIs (_ILIT(0))  emptyBag (_ILIT(0))
663 sizeN n  = SizeIs (iUnbox n) emptyBag (_ILIT(0))
664 \end{code}
665
666
667 %************************************************************************
668 %*                                                                      *
669 \subsection[considerUnfolding]{Given all the info, do (not) do the unfolding}
670 %*                                                                      *
671 %************************************************************************
672
673 We use 'couldBeSmallEnoughToInline' to avoid exporting inlinings that
674 we ``couldn't possibly use'' on the other side.  Can be overridden w/
675 flaggery.  Just the same as smallEnoughToInline, except that it has no
676 actual arguments.
677
678 \begin{code}
679 couldBeSmallEnoughToInline :: Int -> CoreExpr -> Bool
680 couldBeSmallEnoughToInline threshold rhs 
681   = case sizeExpr (iUnbox threshold) [] body of
682        TooBig -> False
683        _      -> True
684   where
685     (_, body) = collectBinders rhs
686
687 ----------------
688 smallEnoughToInline :: Unfolding -> Bool
689 smallEnoughToInline (CoreUnfolding {uf_guidance = UnfIfGoodArgs {ug_size = size}})
690   = size <= opt_UF_UseThreshold
691 smallEnoughToInline _
692   = False
693
694 ----------------
695 certainlyWillInline :: Unfolding -> Bool
696   -- Sees if the unfolding is pretty certain to inline  
697 certainlyWillInline (CoreUnfolding { uf_is_cheap = is_cheap, uf_arity = n_vals, uf_guidance = guidance })
698   = case guidance of
699       UnfNever      -> False
700       UnfWhen {}    -> True
701       UnfIfGoodArgs { ug_size = size} 
702                     -> is_cheap && size - (n_vals +1) <= opt_UF_UseThreshold
703
704 certainlyWillInline _
705   = False
706 \end{code}
707
708 %************************************************************************
709 %*                                                                      *
710 \subsection{callSiteInline}
711 %*                                                                      *
712 %************************************************************************
713
714 This is the key function.  It decides whether to inline a variable at a call site
715
716 callSiteInline is used at call sites, so it is a bit more generous.
717 It's a very important function that embodies lots of heuristics.
718 A non-WHNF can be inlined if it doesn't occur inside a lambda,
719 and occurs exactly once or 
720     occurs once in each branch of a case and is small
721
722 If the thing is in WHNF, there's no danger of duplicating work, 
723 so we can inline if it occurs once, or is small
724
725 NOTE: we don't want to inline top-level functions that always diverge.
726 It just makes the code bigger.  Tt turns out that the convenient way to prevent
727 them inlining is to give them a NOINLINE pragma, which we do in 
728 StrictAnal.addStrictnessInfoToTopId
729
730 \begin{code}
731 callSiteInline :: DynFlags
732                -> Id                    -- The Id
733                -> Unfolding             -- Its unfolding (if active)
734                -> Bool                  -- True if there are are no arguments at all (incl type args)
735                -> [ArgSummary]          -- One for each value arg; True if it is interesting
736                -> CallCtxt              -- True <=> continuation is interesting
737                -> Maybe CoreExpr        -- Unfolding, if any
738
739
740 instance Outputable ArgSummary where
741   ppr TrivArg    = ptext (sLit "TrivArg")
742   ppr NonTrivArg = ptext (sLit "NonTrivArg")
743   ppr ValueArg   = ptext (sLit "ValueArg")
744
745 data CallCtxt = BoringCtxt
746
747               | ArgCtxt         -- We are somewhere in the argument of a function
748                         Bool    -- True  <=> we're somewhere in the RHS of function with rules
749                                 -- False <=> we *are* the argument of a function with non-zero
750                                 --           arg discount
751                                 --        OR 
752                                 --           we *are* the RHS of a let  Note [RHS of lets]
753                                 -- In both cases, be a little keener to inline
754
755               | ValAppCtxt      -- We're applied to at least one value arg
756                                 -- This arises when we have ((f x |> co) y)
757                                 -- Then the (f x) has argument 'x' but in a ValAppCtxt
758
759               | CaseCtxt        -- We're the scrutinee of a case
760                                 -- that decomposes its scrutinee
761
762 instance Outputable CallCtxt where
763   ppr BoringCtxt      = ptext (sLit "BoringCtxt")
764   ppr (ArgCtxt rules) = ptext (sLit "ArgCtxt") <+> ppr rules
765   ppr CaseCtxt        = ptext (sLit "CaseCtxt")
766   ppr ValAppCtxt      = ptext (sLit "ValAppCtxt")
767
768 callSiteInline dflags id unfolding lone_variable arg_infos cont_info
769   = case unfolding of {
770         NoUnfolding      -> Nothing ;
771         OtherCon _       -> Nothing ;
772         DFunUnfolding {} -> Nothing ;   -- Never unfold a DFun
773         CoreUnfolding { uf_tmpl = unf_template, uf_is_top = is_top, 
774                         uf_is_cheap = is_cheap, uf_arity = uf_arity, uf_guidance = guidance } ->
775                         -- uf_arity will typically be equal to (idArity id), 
776                         -- but may be less for InlineRules
777     let
778         n_val_args = length arg_infos
779         saturated  = n_val_args >= uf_arity
780
781         result | yes_or_no = Just unf_template
782                | otherwise = Nothing
783
784         interesting_args = any nonTriv arg_infos 
785                 -- NB: (any nonTriv arg_infos) looks at the
786                 -- over-saturated args too which is "wrong"; 
787                 -- but if over-saturated we inline anyway.
788
789                -- some_benefit is used when the RHS is small enough
790                -- and the call has enough (or too many) value
791                -- arguments (ie n_val_args >= arity). But there must
792                -- be *something* interesting about some argument, or the
793                -- result context, to make it worth inlining
794         some_benefit 
795            | not saturated = interesting_args   -- Under-saturated
796                                                 -- Note [Unsaturated applications]
797            | n_val_args > uf_arity = True       -- Over-saturated
798            | otherwise = interesting_args       -- Saturated
799                       || interesting_saturated_call 
800
801         interesting_saturated_call 
802           = case cont_info of
803               BoringCtxt -> not is_top && uf_arity > 0        -- Note [Nested functions]
804               CaseCtxt   -> not (lone_variable && is_cheap)   -- Note [Lone variables]
805               ArgCtxt {} -> uf_arity > 0                      -- Note [Inlining in ArgCtxt]
806               ValAppCtxt -> True                              -- Note [Cast then apply]
807
808         (yes_or_no, extra_doc)
809           = case guidance of
810               UnfNever -> (False, empty)
811
812               UnfWhen unsat_ok boring_ok 
813                  -> (enough_args && (boring_ok || some_benefit), empty )
814                  where      -- See Note [INLINE for small functions]
815                    enough_args = saturated || (unsat_ok && n_val_args > 0)
816
817               UnfIfGoodArgs { ug_args = arg_discounts, ug_res = res_discount, ug_size = size }
818                  -> ( is_cheap && some_benefit && small_enough
819                     , (text "discounted size =" <+> int discounted_size) )
820                  where
821                    discounted_size = size - discount
822                    small_enough = discounted_size <= opt_UF_UseThreshold
823                    discount = computeDiscount uf_arity arg_discounts 
824                                               res_discount arg_infos cont_info
825                 
826     in    
827     if (dopt Opt_D_dump_inlinings dflags && dopt Opt_D_verbose_core2core dflags) then
828         pprTrace ("Considering inlining: " ++ showSDoc (ppr id))
829                  (vcat [text "arg infos" <+> ppr arg_infos,
830                         text "uf arity" <+> ppr uf_arity,
831                         text "interesting continuation" <+> ppr cont_info,
832                         text "some_benefit" <+> ppr some_benefit,
833                         text "is cheap:" <+> ppr is_cheap,
834                         text "guidance" <+> ppr guidance,
835                         extra_doc,
836                         text "ANSWER =" <+> if yes_or_no then text "YES" else text "NO"])
837                   result
838     else
839     result
840     }
841 \end{code}
842
843 Note [RHS of lets]
844 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~
845 Be a tiny bit keener to inline in the RHS of a let, because that might
846 lead to good thing later
847      f y = (y,y,y)
848      g y = let x = f y in ...(case x of (a,b,c) -> ...) ...
849 We'd inline 'f' if the call was in a case context, and it kind-of-is,
850 only we can't see it.  So we treat the RHS of a let as not-totally-boring.
851     
852 Note [Unsaturated applications]
853 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
854 When a call is not saturated, we *still* inline if one of the
855 arguments has interesting structure.  That's sometimes very important.
856 A good example is the Ord instance for Bool in Base:
857
858  Rec {
859     $fOrdBool =GHC.Classes.D:Ord
860                  @ Bool
861                  ...
862                  $cmin_ajX
863
864     $cmin_ajX [Occ=LoopBreaker] :: Bool -> Bool -> Bool
865     $cmin_ajX = GHC.Classes.$dmmin @ Bool $fOrdBool
866   }
867
868 But the defn of GHC.Classes.$dmmin is:
869
870   $dmmin :: forall a. GHC.Classes.Ord a => a -> a -> a
871     {- Arity: 3, HasNoCafRefs, Strictness: SLL,
872        Unfolding: (\ @ a $dOrd :: GHC.Classes.Ord a x :: a y :: a ->
873                    case @ a GHC.Classes.<= @ a $dOrd x y of wild {
874                      GHC.Types.False -> y GHC.Types.True -> x }) -}
875
876 We *really* want to inline $dmmin, even though it has arity 3, in
877 order to unravel the recursion.
878
879
880 Note [Things to watch]
881 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
882 *   { y = I# 3; x = y `cast` co; ...case (x `cast` co) of ... }
883     Assume x is exported, so not inlined unconditionally.
884     Then we want x to inline unconditionally; no reason for it 
885     not to, and doing so avoids an indirection.
886
887 *   { x = I# 3; ....f x.... }
888     Make sure that x does not inline unconditionally!  
889     Lest we get extra allocation.
890
891 Note [Inlining an InlineRule]
892 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
893 An InlineRules is used for
894   (a) programmer INLINE pragmas
895   (b) inlinings from worker/wrapper
896
897 For (a) the RHS may be large, and our contract is that we *only* inline
898 when the function is applied to all the arguments on the LHS of the
899 source-code defn.  (The uf_arity in the rule.)
900
901 However for worker/wrapper it may be worth inlining even if the 
902 arity is not satisfied (as we do in the CoreUnfolding case) so we don't
903 require saturation.
904
905
906 Note [Nested functions]
907 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
908 If a function has a nested defn we also record some-benefit, on the
909 grounds that we are often able to eliminate the binding, and hence the
910 allocation, for the function altogether; this is good for join points.
911 But this only makes sense for *functions*; inlining a constructor
912 doesn't help allocation unless the result is scrutinised.  UNLESS the
913 constructor occurs just once, albeit possibly in multiple case
914 branches.  Then inlining it doesn't increase allocation, but it does
915 increase the chance that the constructor won't be allocated at all in
916 the branches that don't use it.
917
918 Note [Cast then apply]
919 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
920 Consider
921    myIndex = __inline_me ( (/\a. <blah>) |> co )
922    co :: (forall a. a -> a) ~ (forall a. T a)
923      ... /\a.\x. case ((myIndex a) |> sym co) x of { ... } ...
924
925 We need to inline myIndex to unravel this; but the actual call (myIndex a) has
926 no value arguments.  The ValAppCtxt gives it enough incentive to inline.
927
928 Note [Inlining in ArgCtxt]
929 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
930 The condition (arity > 0) here is very important, because otherwise
931 we end up inlining top-level stuff into useless places; eg
932    x = I# 3#
933    f = \y.  g x
934 This can make a very big difference: it adds 16% to nofib 'integer' allocs,
935 and 20% to 'power'.
936
937 At one stage I replaced this condition by 'True' (leading to the above 
938 slow-down).  The motivation was test eyeball/inline1.hs; but that seems
939 to work ok now.
940
941 NOTE: arguably, we should inline in ArgCtxt only if the result of the
942 call is at least CONLIKE.  At least for the cases where we use ArgCtxt
943 for the RHS of a 'let', we only profit from the inlining if we get a 
944 CONLIKE thing (modulo lets).
945
946 Note [Lone variables]   See also Note [Interaction of exprIsCheap and lone variables]
947 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~   which appears below
948 The "lone-variable" case is important.  I spent ages messing about
949 with unsatisfactory varaints, but this is nice.  The idea is that if a
950 variable appears all alone
951
952         as an arg of lazy fn, or rhs    BoringCtxt
953         as scrutinee of a case          CaseCtxt
954         as arg of a fn                  ArgCtxt
955 AND
956         it is bound to a cheap expression
957
958 then we should not inline it (unless there is some other reason,
959 e.g. is is the sole occurrence).  That is what is happening at 
960 the use of 'lone_variable' in 'interesting_saturated_call'.
961
962 Why?  At least in the case-scrutinee situation, turning
963         let x = (a,b) in case x of y -> ...
964 into
965         let x = (a,b) in case (a,b) of y -> ...
966 and thence to 
967         let x = (a,b) in let y = (a,b) in ...
968 is bad if the binding for x will remain.
969
970 Another example: I discovered that strings
971 were getting inlined straight back into applications of 'error'
972 because the latter is strict.
973         s = "foo"
974         f = \x -> ...(error s)...
975
976 Fundamentally such contexts should not encourage inlining because the
977 context can ``see'' the unfolding of the variable (e.g. case or a
978 RULE) so there's no gain.  If the thing is bound to a value.
979
980 However, watch out:
981
982  * Consider this:
983         foo = _inline_ (\n. [n])
984         bar = _inline_ (foo 20)
985         baz = \n. case bar of { (m:_) -> m + n }
986    Here we really want to inline 'bar' so that we can inline 'foo'
987    and the whole thing unravels as it should obviously do.  This is 
988    important: in the NDP project, 'bar' generates a closure data
989    structure rather than a list. 
990
991    So the non-inlining of lone_variables should only apply if the
992    unfolding is regarded as cheap; because that is when exprIsConApp_maybe
993    looks through the unfolding.  Hence the "&& is_cheap" in the
994    InlineRule branch.
995
996  * Even a type application or coercion isn't a lone variable.
997    Consider
998         case $fMonadST @ RealWorld of { :DMonad a b c -> c }
999    We had better inline that sucker!  The case won't see through it.
1000
1001    For now, I'm treating treating a variable applied to types 
1002    in a *lazy* context "lone". The motivating example was
1003         f = /\a. \x. BIG
1004         g = /\a. \y.  h (f a)
1005    There's no advantage in inlining f here, and perhaps
1006    a significant disadvantage.  Hence some_val_args in the Stop case
1007
1008 Note [Interaction of exprIsCheap and lone variables]
1009 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1010 The lone-variable test says "don't inline if a case expression
1011 scrutines a lone variable whose unfolding is cheap".  It's very 
1012 important that, under these circumstances, exprIsConApp_maybe
1013 can spot a constructor application. So, for example, we don't
1014 consider
1015         let x = e in (x,x)
1016 to be cheap, and that's good because exprIsConApp_maybe doesn't
1017 think that expression is a constructor application.
1018
1019 I used to test is_value rather than is_cheap, which was utterly
1020 wrong, because the above expression responds True to exprIsHNF.
1021
1022 This kind of thing can occur if you have
1023
1024         {-# INLINE foo #-}
1025         foo = let x = e in (x,x)
1026
1027 which Roman did.
1028
1029 \begin{code}
1030 computeDiscount :: Int -> [Int] -> Int -> [ArgSummary] -> CallCtxt -> Int
1031 computeDiscount n_vals_wanted arg_discounts res_discount arg_infos cont_info
1032         -- We multiple the raw discounts (args_discount and result_discount)
1033         -- ty opt_UnfoldingKeenessFactor because the former have to do with
1034         --  *size* whereas the discounts imply that there's some extra 
1035         --  *efficiency* to be gained (e.g. beta reductions, case reductions) 
1036         -- by inlining.
1037
1038   = 1           -- Discount of 1 because the result replaces the call
1039                 -- so we count 1 for the function itself
1040
1041     + length (take n_vals_wanted arg_infos)
1042                -- Discount of (un-scaled) 1 for each arg supplied, 
1043                -- because the result replaces the call
1044
1045     + round (opt_UF_KeenessFactor * 
1046              fromIntegral (arg_discount + res_discount'))
1047   where
1048     arg_discount = sum (zipWith mk_arg_discount arg_discounts arg_infos)
1049
1050     mk_arg_discount _        TrivArg    = 0 
1051     mk_arg_discount _        NonTrivArg = 1   
1052     mk_arg_discount discount ValueArg   = discount 
1053
1054     res_discount' = case cont_info of
1055                         BoringCtxt  -> 0
1056                         CaseCtxt    -> res_discount
1057                         _other      -> 4 `min` res_discount
1058                 -- res_discount can be very large when a function returns
1059                 -- constructors; but we only want to invoke that large discount
1060                 -- when there's a case continuation.
1061                 -- Otherwise we, rather arbitrarily, threshold it.  Yuk.
1062                 -- But we want to aovid inlining large functions that return 
1063                 -- constructors into contexts that are simply "interesting"
1064 \end{code}
1065
1066 %************************************************************************
1067 %*                                                                      *
1068         Interesting arguments
1069 %*                                                                      *
1070 %************************************************************************
1071
1072 Note [Interesting arguments]
1073 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1074 An argument is interesting if it deserves a discount for unfoldings
1075 with a discount in that argument position.  The idea is to avoid
1076 unfolding a function that is applied only to variables that have no
1077 unfolding (i.e. they are probably lambda bound): f x y z There is
1078 little point in inlining f here.
1079
1080 Generally, *values* (like (C a b) and (\x.e)) deserve discounts.  But
1081 we must look through lets, eg (let x = e in C a b), because the let will
1082 float, exposing the value, if we inline.  That makes it different to
1083 exprIsHNF.
1084
1085 Before 2009 we said it was interesting if the argument had *any* structure
1086 at all; i.e. (hasSomeUnfolding v).  But does too much inlining; see Trac #3016.
1087
1088 But we don't regard (f x y) as interesting, unless f is unsaturated.
1089 If it's saturated and f hasn't inlined, then it's probably not going
1090 to now!
1091
1092 Note [Conlike is interesting]
1093 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1094 Consider
1095         f d = ...((*) d x y)...
1096         ... f (df d')...
1097 where df is con-like. Then we'd really like to inline 'f' so that the
1098 rule for (*) (df d) can fire.  To do this 
1099   a) we give a discount for being an argument of a class-op (eg (*) d)
1100   b) we say that a con-like argument (eg (df d)) is interesting
1101
1102 \begin{code}
1103 data ArgSummary = TrivArg       -- Nothing interesting
1104                 | NonTrivArg    -- Arg has structure
1105                 | ValueArg      -- Arg is a con-app or PAP
1106                                 -- ..or con-like. Note [Conlike is interesting]
1107
1108 interestingArg :: CoreExpr -> ArgSummary
1109 -- See Note [Interesting arguments]
1110 interestingArg e = go e 0
1111   where
1112     -- n is # value args to which the expression is applied
1113     go (Lit {}) _          = ValueArg
1114     go (Var v)  n
1115        | isConLikeId v     = ValueArg   -- Experimenting with 'conlike' rather that
1116                                         --    data constructors here
1117        | idArity v > n     = ValueArg   -- Catches (eg) primops with arity but no unfolding
1118        | n > 0             = NonTrivArg -- Saturated or unknown call
1119        | conlike_unfolding = ValueArg   -- n==0; look for an interesting unfolding
1120                                         -- See Note [Conlike is interesting]
1121        | otherwise         = TrivArg    -- n==0, no useful unfolding
1122        where
1123          conlike_unfolding = isConLikeUnfolding (idUnfolding v)
1124
1125     go (Type _)          _ = TrivArg
1126     go (App fn (Type _)) n = go fn n    
1127     go (App fn _)        n = go fn (n+1)
1128     go (Note _ a)        n = go a n
1129     go (Cast e _)        n = go e n
1130     go (Lam v e)         n 
1131        | isTyCoVar v       = go e n
1132        | n>0               = go e (n-1)
1133        | otherwise         = ValueArg
1134     go (Let _ e)         n = case go e n of { ValueArg -> ValueArg; _ -> NonTrivArg }
1135     go (Case {})         _ = NonTrivArg
1136
1137 nonTriv ::  ArgSummary -> Bool
1138 nonTriv TrivArg = False
1139 nonTriv _       = True
1140 \end{code}
1141
1142 %************************************************************************
1143 %*                                                                      *
1144          exprIsConApp_maybe
1145 %*                                                                      *
1146 %************************************************************************
1147
1148 Note [exprIsConApp_maybe]
1149 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1150 exprIsConApp_maybe is a very important function.  There are two principal
1151 uses:
1152   * case e of { .... }
1153   * cls_op e, where cls_op is a class operation
1154
1155 In both cases you want to know if e is of form (C e1..en) where C is
1156 a data constructor.
1157
1158 However e might not *look* as if 
1159
1160 \begin{code}
1161 -- | Returns @Just (dc, [t1..tk], [x1..xn])@ if the argument expression is 
1162 -- a *saturated* constructor application of the form @dc t1..tk x1 .. xn@,
1163 -- where t1..tk are the *universally-qantified* type args of 'dc'
1164 exprIsConApp_maybe :: IdUnfoldingFun -> CoreExpr -> Maybe (DataCon, [Type], [CoreExpr])
1165
1166 exprIsConApp_maybe id_unf (Note _ expr)
1167   = exprIsConApp_maybe id_unf expr
1168         -- We ignore all notes.  For example,
1169         --      case _scc_ "foo" (C a b) of
1170         --                      C a b -> e
1171         -- should be optimised away, but it will be only if we look
1172         -- through the SCC note.
1173
1174 exprIsConApp_maybe id_unf (Cast expr co)
1175   =     -- Here we do the KPush reduction rule as described in the FC paper
1176         -- The transformation applies iff we have
1177         --      (C e1 ... en) `cast` co
1178         -- where co :: (T t1 .. tn) ~ to_ty
1179         -- The left-hand one must be a T, because exprIsConApp returned True
1180         -- but the right-hand one might not be.  (Though it usually will.)
1181
1182     case exprIsConApp_maybe id_unf expr of {
1183         Nothing                          -> Nothing ;
1184         Just (dc, _dc_univ_args, dc_args) -> 
1185
1186     let (_from_ty, to_ty) = coercionKind co
1187         dc_tc = dataConTyCon dc
1188     in
1189     case splitTyConApp_maybe to_ty of {
1190         Nothing -> Nothing ;
1191         Just (to_tc, to_tc_arg_tys) 
1192                 | dc_tc /= to_tc -> Nothing
1193                 -- These two Nothing cases are possible; we might see 
1194                 --      (C x y) `cast` (g :: T a ~ S [a]),
1195                 -- where S is a type function.  In fact, exprIsConApp
1196                 -- will probably not be called in such circumstances,
1197                 -- but there't nothing wrong with it 
1198
1199                 | otherwise  ->
1200     let
1201         tc_arity       = tyConArity dc_tc
1202         dc_univ_tyvars = dataConUnivTyVars dc
1203         dc_ex_tyvars   = dataConExTyVars dc
1204         arg_tys        = dataConRepArgTys dc
1205
1206         dc_eqs :: [(Type,Type)]   -- All equalities from the DataCon
1207         dc_eqs = [(mkTyVarTy tv, ty)   | (tv,ty) <- dataConEqSpec dc] ++
1208                  [getEqPredTys eq_pred | eq_pred <- dataConEqTheta dc]
1209
1210         (ex_args, rest1)    = splitAtList dc_ex_tyvars dc_args
1211         (co_args, val_args) = splitAtList dc_eqs rest1
1212
1213         -- Make the "theta" from Fig 3 of the paper
1214         gammas = decomposeCo tc_arity co
1215         theta  = zipOpenTvSubst (dc_univ_tyvars ++ dc_ex_tyvars)
1216                                 (gammas         ++ stripTypeArgs ex_args)
1217
1218           -- Cast the existential coercion arguments
1219         cast_co (ty1, ty2) (Type co) 
1220           = Type $ mkSymCoercion (substTy theta ty1)
1221                    `mkTransCoercion` co
1222                    `mkTransCoercion` (substTy theta ty2)
1223         cast_co _ other_arg = pprPanic "cast_co" (ppr other_arg)
1224         new_co_args = zipWith cast_co dc_eqs co_args
1225   
1226           -- Cast the value arguments (which include dictionaries)
1227         new_val_args = zipWith cast_arg arg_tys val_args
1228         cast_arg arg_ty arg = mkCoerce (substTy theta arg_ty) arg
1229     in
1230 #ifdef DEBUG
1231     let dump_doc = vcat [ppr dc,      ppr dc_univ_tyvars, ppr dc_ex_tyvars,
1232                          ppr arg_tys, ppr dc_args,        ppr _dc_univ_args,
1233                          ppr ex_args, ppr val_args]
1234     in
1235     ASSERT2( coreEqType _from_ty (mkTyConApp dc_tc _dc_univ_args), dump_doc )
1236     ASSERT2( all isTypeArg (ex_args ++ co_args), dump_doc )
1237     ASSERT2( equalLength val_args arg_tys, dump_doc )
1238 #endif
1239
1240     Just (dc, to_tc_arg_tys, ex_args ++ new_co_args ++ new_val_args)
1241     }}
1242
1243 exprIsConApp_maybe id_unf expr 
1244   = analyse expr [] 
1245   where
1246     analyse (App fun arg) args = analyse fun (arg:args)
1247     analyse fun@(Lam {})  args = beta fun [] args 
1248
1249     analyse (Var fun) args
1250         | Just con <- isDataConWorkId_maybe fun
1251         , count isValArg args == idArity fun
1252         , let (univ_ty_args, rest_args) = splitAtList (dataConUnivTyVars con) args
1253         = Just (con, stripTypeArgs univ_ty_args, rest_args)
1254
1255         -- Look through dictionary functions; see Note [Unfolding DFuns]
1256         | DFunUnfolding dfun_nargs con ops <- unfolding
1257         , let sat = length args == dfun_nargs    -- See Note [DFun arity check]
1258           in if sat then True else 
1259              pprTrace "Unsaturated dfun" (ppr fun <+> int dfun_nargs $$ ppr args) False   
1260         , let (dfun_tvs, _cls, dfun_res_tys) = tcSplitDFunTy (idType fun)
1261               subst = zipOpenTvSubst dfun_tvs (stripTypeArgs (takeList dfun_tvs args))
1262         = Just (con, substTys subst dfun_res_tys, 
1263                      [mkApps op args | op <- ops])
1264
1265         -- Look through unfoldings, but only cheap ones, because
1266         -- we are effectively duplicating the unfolding
1267         | Just rhs <- expandUnfolding_maybe unfolding
1268         = -- pprTrace "expanding" (ppr fun $$ ppr rhs) $
1269           analyse rhs args
1270         where
1271           unfolding = id_unf fun
1272
1273     analyse _ _ = Nothing
1274
1275     -----------
1276     beta (Lam v body) pairs (arg : args) 
1277         | isTypeArg arg
1278         = beta body ((v,arg):pairs) args 
1279
1280     beta (Lam {}) _ _    -- Un-saturated, or not a type lambda
1281         = Nothing
1282
1283     beta fun pairs args
1284         = analyse (substExpr (text "subst-expr-is-con-app") subst fun) args
1285         where
1286           subst = mkOpenSubst (mkInScopeSet (exprFreeVars fun)) pairs
1287           -- doc = vcat [ppr fun, ppr expr, ppr pairs, ppr args]
1288
1289
1290 stripTypeArgs :: [CoreExpr] -> [Type]
1291 stripTypeArgs args = ASSERT2( all isTypeArg args, ppr args )
1292                      [ty | Type ty <- args]
1293 \end{code}
1294
1295 Note [Unfolding DFuns]
1296 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1297 DFuns look like
1298
1299   df :: forall a b. (Eq a, Eq b) -> Eq (a,b)
1300   df a b d_a d_b = MkEqD (a,b) ($c1 a b d_a d_b)
1301                                ($c2 a b d_a d_b)
1302
1303 So to split it up we just need to apply the ops $c1, $c2 etc
1304 to the very same args as the dfun.  It takes a little more work
1305 to compute the type arguments to the dictionary constructor.
1306
1307 Note [DFun arity check]
1308 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1309 Here we check that the total number of supplied arguments (inclding 
1310 type args) matches what the dfun is expecting.  This may be *less*
1311 than the ordinary arity of the dfun: see Note [DFun unfoldings] in CoreSyn