Haskell Program Coverage
[ghc-hetmet.git] / compiler / coreSyn / CoreUtils.lhs
1 %
2 % (c) The University of Glasgow 2006
3 % (c) The GRASP/AQUA Project, Glasgow University, 1992-1998
4 %
5
6 Utility functions on @Core@ syntax
7
8 \begin{code}
9 module CoreUtils (
10         -- Construction
11         mkInlineMe, mkSCC, mkCoerce, 
12         bindNonRec, needsCaseBinding,
13         mkIfThenElse, mkAltExpr, mkPiType, mkPiTypes,
14
15         -- Taking expressions apart
16         findDefault, findAlt, isDefaultAlt, mergeAlts,
17
18         -- Properties of expressions
19         exprType, coreAltType,
20         exprIsDupable, exprIsTrivial, exprIsCheap, 
21         exprIsHNF,exprOkForSpeculation, exprIsBig, 
22         exprIsConApp_maybe, exprIsBottom,
23         rhsIsStatic,
24
25         -- Arity and eta expansion
26         manifestArity, exprArity, 
27         exprEtaExpandArity, etaExpand, 
28
29         -- Size
30         coreBindsSize,
31
32         -- Hashing
33         hashExpr,
34
35         -- Equality
36         cheapEqExpr, tcEqExpr, tcEqExprX, applyTypeToArgs, applyTypeToArg,
37
38         dataConOrigInstPat, dataConRepInstPat, dataConRepFSInstPat
39     ) where
40
41 #include "HsVersions.h"
42
43 import CoreSyn
44 import CoreFVs
45 import PprCore
46 import Var
47 import SrcLoc
48 import VarSet
49 import VarEnv
50 import Name
51 #if mingw32_TARGET_OS
52 import Packages
53 #endif
54 import Literal
55 import DataCon
56 import PrimOp
57 import Id
58 import IdInfo
59 import NewDemand
60 import Type
61 import Coercion
62 import TyCon
63 import TysWiredIn
64 import CostCentre
65 import BasicTypes
66 import PackageConfig
67 import Unique
68 import Outputable
69 import DynFlags
70 import TysPrim
71 import FastString
72 import Util
73
74 import GHC.Exts         -- For `xori` 
75 \end{code}
76
77
78 %************************************************************************
79 %*                                                                      *
80 \subsection{Find the type of a Core atom/expression}
81 %*                                                                      *
82 %************************************************************************
83
84 \begin{code}
85 exprType :: CoreExpr -> Type
86
87 exprType (Var var)              = idType var
88 exprType (Lit lit)              = literalType lit
89 exprType (Let _ body)           = exprType body
90 exprType (Case _ _ ty alts)     = ty
91 exprType (Cast e co) 
92   = let (_, ty) = coercionKind co in ty
93 exprType (Note other_note e)    = exprType e
94 exprType (Lam binder expr)      = mkPiType binder (exprType expr)
95 exprType e@(App _ _)
96   = case collectArgs e of
97         (fun, args) -> applyTypeToArgs e (exprType fun) args
98
99 exprType other = pprTrace "exprType" (pprCoreExpr other) alphaTy
100
101 coreAltType :: CoreAlt -> Type
102 coreAltType (_,_,rhs) = exprType rhs
103 \end{code}
104
105 @mkPiType@ makes a (->) type or a forall type, depending on whether
106 it is given a type variable or a term variable.  We cleverly use the
107 lbvarinfo field to figure out the right annotation for the arrove in
108 case of a term variable.
109
110 \begin{code}
111 mkPiType  :: Var   -> Type -> Type      -- The more polymorphic version
112 mkPiTypes :: [Var] -> Type -> Type      --    doesn't work...
113
114 mkPiTypes vs ty = foldr mkPiType ty vs
115
116 mkPiType v ty
117    | isId v    = mkFunTy (idType v) ty
118    | otherwise = mkForAllTy v ty
119 \end{code}
120
121 \begin{code}
122 applyTypeToArg :: Type -> CoreExpr -> Type
123 applyTypeToArg fun_ty (Type arg_ty) = applyTy fun_ty arg_ty
124 applyTypeToArg fun_ty other_arg     = funResultTy fun_ty
125
126 applyTypeToArgs :: CoreExpr -> Type -> [CoreExpr] -> Type
127 -- A more efficient version of applyTypeToArg 
128 -- when we have several args
129 -- The first argument is just for debugging
130 applyTypeToArgs e op_ty [] = op_ty
131
132 applyTypeToArgs e op_ty (Type ty : args)
133   =     -- Accumulate type arguments so we can instantiate all at once
134     go [ty] args
135   where
136     go rev_tys (Type ty : args) = go (ty:rev_tys) args
137     go rev_tys rest_args        = applyTypeToArgs e op_ty' rest_args
138                                 where
139                                   op_ty' = applyTys op_ty (reverse rev_tys)
140
141 applyTypeToArgs e op_ty (other_arg : args)
142   = case (splitFunTy_maybe op_ty) of
143         Just (_, res_ty) -> applyTypeToArgs e res_ty args
144         Nothing -> pprPanic "applyTypeToArgs" (pprCoreExpr e $$ ppr op_ty)
145 \end{code}
146
147
148
149 %************************************************************************
150 %*                                                                      *
151 \subsection{Attaching notes}
152 %*                                                                      *
153 %************************************************************************
154
155 mkNote removes redundant coercions, and SCCs where possible
156
157 \begin{code}
158 #ifdef UNUSED
159 mkNote :: Note -> CoreExpr -> CoreExpr
160 mkNote (SCC cc) expr               = mkSCC cc expr
161 mkNote InlineMe expr               = mkInlineMe expr
162 mkNote note     expr               = Note note expr
163 #endif
164 \end{code}
165
166 Drop trivial InlineMe's.  This is somewhat important, because if we have an unfolding
167 that looks like (Note InlineMe (Var v)), the InlineMe doesn't go away because it may
168 not be *applied* to anything.
169
170 We don't use exprIsTrivial here, though, because we sometimes generate worker/wrapper
171 bindings like
172         fw = ...
173         f  = inline_me (coerce t fw)
174 As usual, the inline_me prevents the worker from getting inlined back into the wrapper.
175 We want the split, so that the coerces can cancel at the call site.  
176
177 However, we can get left with tiresome type applications.  Notably, consider
178         f = /\ a -> let t = e in (t, w)
179 Then lifting the let out of the big lambda gives
180         t' = /\a -> e
181         f = /\ a -> let t = inline_me (t' a) in (t, w)
182 The inline_me is to stop the simplifier inlining t' right back
183 into t's RHS.  In the next phase we'll substitute for t (since
184 its rhs is trivial) and *then* we could get rid of the inline_me.
185 But it hardly seems worth it, so I don't bother.
186
187 \begin{code}
188 mkInlineMe (Var v) = Var v
189 mkInlineMe e       = Note InlineMe e
190 \end{code}
191
192
193
194 \begin{code}
195 mkCoerce :: Coercion -> CoreExpr -> CoreExpr
196 mkCoerce co (Cast expr co2)
197   = ASSERT(let { (from_ty, _to_ty) = coercionKind co; 
198                  (_from_ty2, to_ty2) = coercionKind co2} in
199            from_ty `coreEqType` to_ty2 )
200     mkCoerce (mkTransCoercion co2 co) expr
201
202 mkCoerce co expr 
203   = let (from_ty, to_ty) = coercionKind co in
204 --    if to_ty `coreEqType` from_ty
205 --    then expr
206 --    else 
207         ASSERT2(from_ty `coreEqType` (exprType expr), text "Trying to coerce" <+> text "(" <> ppr expr $$ text "::" <+> ppr (exprType expr) <> text ")" $$ ppr co $$ ppr (coercionKindPredTy co))
208          (Cast expr co)
209 \end{code}
210
211 \begin{code}
212 mkSCC :: CostCentre -> Expr b -> Expr b
213         -- Note: Nested SCC's *are* preserved for the benefit of
214         --       cost centre stack profiling
215 mkSCC cc (Lit lit)          = Lit lit
216 mkSCC cc (Lam x e)          = Lam x (mkSCC cc e)  -- Move _scc_ inside lambda
217 mkSCC cc (Note (SCC cc') e) = Note (SCC cc) (Note (SCC cc') e)
218 mkSCC cc (Note n e)         = Note n (mkSCC cc e) -- Move _scc_ inside notes
219 mkSCC cc (Cast e co)        = Cast (mkSCC cc e) co -- Move _scc_ inside cast
220 mkSCC cc expr               = Note (SCC cc) expr
221 \end{code}
222
223
224 %************************************************************************
225 %*                                                                      *
226 \subsection{Other expression construction}
227 %*                                                                      *
228 %************************************************************************
229
230 \begin{code}
231 bindNonRec :: Id -> CoreExpr -> CoreExpr -> CoreExpr
232 -- (bindNonRec x r b) produces either
233 --      let x = r in b
234 -- or
235 --      case r of x { _DEFAULT_ -> b }
236 --
237 -- depending on whether x is unlifted or not
238 -- It's used by the desugarer to avoid building bindings
239 -- that give Core Lint a heart attack.  Actually the simplifier
240 -- deals with them perfectly well.
241
242 bindNonRec bndr rhs body 
243   | needsCaseBinding (idType bndr) rhs = Case rhs bndr (exprType body) [(DEFAULT,[],body)]
244   | otherwise                          = Let (NonRec bndr rhs) body
245
246 needsCaseBinding ty rhs = isUnLiftedType ty && not (exprOkForSpeculation rhs)
247         -- Make a case expression instead of a let
248         -- These can arise either from the desugarer,
249         -- or from beta reductions: (\x.e) (x +# y)
250 \end{code}
251
252 \begin{code}
253 mkAltExpr :: AltCon -> [CoreBndr] -> [Type] -> CoreExpr
254         -- This guy constructs the value that the scrutinee must have
255         -- when you are in one particular branch of a case
256 mkAltExpr (DataAlt con) args inst_tys
257   = mkConApp con (map Type inst_tys ++ varsToCoreExprs args)
258 mkAltExpr (LitAlt lit) [] []
259   = Lit lit
260
261 mkIfThenElse :: CoreExpr -> CoreExpr -> CoreExpr -> CoreExpr
262 mkIfThenElse guard then_expr else_expr
263 -- Not going to be refining, so okay to take the type of the "then" clause
264   = Case guard (mkWildId boolTy) (exprType then_expr) 
265          [ (DataAlt falseDataCon, [], else_expr),       -- Increasing order of tag!
266            (DataAlt trueDataCon,  [], then_expr) ]
267 \end{code}
268
269
270 %************************************************************************
271 %*                                                                      *
272 \subsection{Taking expressions apart}
273 %*                                                                      *
274 %************************************************************************
275
276 The default alternative must be first, if it exists at all.
277 This makes it easy to find, though it makes matching marginally harder.
278
279 \begin{code}
280 findDefault :: [CoreAlt] -> ([CoreAlt], Maybe CoreExpr)
281 findDefault ((DEFAULT,args,rhs) : alts) = ASSERT( null args ) (alts, Just rhs)
282 findDefault alts                        =                     (alts, Nothing)
283
284 findAlt :: AltCon -> [CoreAlt] -> CoreAlt
285 findAlt con alts
286   = case alts of
287         (deflt@(DEFAULT,_,_):alts) -> go alts deflt
288         other                      -> go alts panic_deflt
289   where
290     panic_deflt = pprPanic "Missing alternative" (ppr con $$ vcat (map ppr alts))
291
292     go []                      deflt = deflt
293     go (alt@(con1,_,_) : alts) deflt
294       = case con `cmpAltCon` con1 of
295           LT -> deflt   -- Missed it already; the alts are in increasing order
296           EQ -> alt
297           GT -> ASSERT( not (con1 == DEFAULT) ) go alts deflt
298
299 isDefaultAlt :: CoreAlt -> Bool
300 isDefaultAlt (DEFAULT, _, _) = True
301 isDefaultAlt other           = False
302
303 ---------------------------------
304 mergeAlts :: [CoreAlt] -> [CoreAlt] -> [CoreAlt]
305 -- Merge preserving order; alternatives in the first arg
306 -- shadow ones in the second
307 mergeAlts [] as2 = as2
308 mergeAlts as1 [] = as1
309 mergeAlts (a1:as1) (a2:as2)
310   = case a1 `cmpAlt` a2 of
311         LT -> a1 : mergeAlts as1      (a2:as2)
312         EQ -> a1 : mergeAlts as1      as2       -- Discard a2
313         GT -> a2 : mergeAlts (a1:as1) as2
314 \end{code}
315
316
317 %************************************************************************
318 %*                                                                      *
319 \subsection{Figuring out things about expressions}
320 %*                                                                      *
321 %************************************************************************
322
323 @exprIsTrivial@ is true of expressions we are unconditionally happy to
324                 duplicate; simple variables and constants, and type
325                 applications.  Note that primop Ids aren't considered
326                 trivial unless 
327
328 @exprIsBottom@  is true of expressions that are guaranteed to diverge
329
330
331 There used to be a gruesome test for (hasNoBinding v) in the
332 Var case:
333         exprIsTrivial (Var v) | hasNoBinding v = idArity v == 0
334 The idea here is that a constructor worker, like $wJust, is
335 really short for (\x -> $wJust x), becuase $wJust has no binding.
336 So it should be treated like a lambda.  Ditto unsaturated primops.
337 But now constructor workers are not "have-no-binding" Ids.  And
338 completely un-applied primops and foreign-call Ids are sufficiently
339 rare that I plan to allow them to be duplicated and put up with
340 saturating them.
341
342 SCC notes.  We do not treat (_scc_ "foo" x) as trivial, because 
343   a) it really generates code, (and a heap object when it's 
344      a function arg) to capture the cost centre
345   b) see the note [SCC-and-exprIsTrivial] in Simplify.simplLazyBind
346
347 \begin{code}
348 exprIsTrivial (Var v)      = True       -- See notes above
349 exprIsTrivial (Type _)     = True
350 exprIsTrivial (Lit lit)    = litIsTrivial lit
351 exprIsTrivial (App e arg)  = not (isRuntimeArg arg) && exprIsTrivial e
352 exprIsTrivial (Note (SCC _) e) = False          -- See notes above
353 exprIsTrivial (Note _       e) = exprIsTrivial e
354 exprIsTrivial (Cast e co)  = exprIsTrivial e
355 exprIsTrivial (Lam b body) = not (isRuntimeVar b) && exprIsTrivial body
356 exprIsTrivial other        = False
357 \end{code}
358
359
360 @exprIsDupable@ is true of expressions that can be duplicated at a modest
361                 cost in code size.  This will only happen in different case
362                 branches, so there's no issue about duplicating work.
363
364                 That is, exprIsDupable returns True of (f x) even if
365                 f is very very expensive to call.
366
367                 Its only purpose is to avoid fruitless let-binding
368                 and then inlining of case join points
369
370
371 \begin{code}
372 exprIsDupable (Type _)          = True
373 exprIsDupable (Var v)           = True
374 exprIsDupable (Lit lit)         = litIsDupable lit
375 exprIsDupable (Note InlineMe e) = True
376 exprIsDupable (Note _ e)        = exprIsDupable e
377 exprIsDupable (Cast e co)       = exprIsDupable e
378 exprIsDupable expr           
379   = go expr 0
380   where
381     go (Var v)   n_args = True
382     go (App f a) n_args =  n_args < dupAppSize
383                         && exprIsDupable a
384                         && go f (n_args+1)
385     go other n_args     = False
386
387 dupAppSize :: Int
388 dupAppSize = 4          -- Size of application we are prepared to duplicate
389 \end{code}
390
391 @exprIsCheap@ looks at a Core expression and returns \tr{True} if
392 it is obviously in weak head normal form, or is cheap to get to WHNF.
393 [Note that that's not the same as exprIsDupable; an expression might be
394 big, and hence not dupable, but still cheap.]
395
396 By ``cheap'' we mean a computation we're willing to:
397         push inside a lambda, or
398         inline at more than one place
399 That might mean it gets evaluated more than once, instead of being
400 shared.  The main examples of things which aren't WHNF but are
401 ``cheap'' are:
402
403   *     case e of
404           pi -> ei
405         (where e, and all the ei are cheap)
406
407   *     let x = e in b
408         (where e and b are cheap)
409
410   *     op x1 ... xn
411         (where op is a cheap primitive operator)
412
413   *     error "foo"
414         (because we are happy to substitute it inside a lambda)
415
416 Notice that a variable is considered 'cheap': we can push it inside a lambda,
417 because sharing will make sure it is only evaluated once.
418
419 \begin{code}
420 exprIsCheap :: CoreExpr -> Bool
421 exprIsCheap (Lit lit)         = True
422 exprIsCheap (Type _)          = True
423 exprIsCheap (Var _)           = True
424 exprIsCheap (Note InlineMe e) = True
425 exprIsCheap (Note _ e)        = exprIsCheap e
426 exprIsCheap (Cast e co)       = exprIsCheap e
427 exprIsCheap (Lam x e)         = isRuntimeVar x || exprIsCheap e
428 exprIsCheap (Case e _ _ alts) = exprIsCheap e && 
429                                 and [exprIsCheap rhs | (_,_,rhs) <- alts]
430         -- Experimentally, treat (case x of ...) as cheap
431         -- (and case __coerce x etc.)
432         -- This improves arities of overloaded functions where
433         -- there is only dictionary selection (no construction) involved
434 exprIsCheap (Let (NonRec x _) e)  
435       | isUnLiftedType (idType x) = exprIsCheap e
436       | otherwise                 = False
437         -- strict lets always have cheap right hand sides,
438         -- and do no allocation.
439
440 exprIsCheap other_expr  -- Applications and variables
441   = go other_expr []
442   where
443         -- Accumulate value arguments, then decide
444     go (App f a) val_args | isRuntimeArg a = go f (a:val_args)
445                           | otherwise      = go f val_args
446
447     go (Var f) [] = True        -- Just a type application of a variable
448                                 -- (f t1 t2 t3) counts as WHNF
449     go (Var f) args
450         = case globalIdDetails f of
451                 RecordSelId {} -> go_sel args
452                 ClassOpId _    -> go_sel args
453                 PrimOpId op    -> go_primop op args
454
455                 DataConWorkId _ -> go_pap args
456                 other | length args < idArity f -> go_pap args
457
458                 other -> isBottomingId f
459                         -- Application of a function which
460                         -- always gives bottom; we treat this as cheap
461                         -- because it certainly doesn't need to be shared!
462         
463     go other args = False
464  
465     --------------
466     go_pap args = all exprIsTrivial args
467         -- For constructor applications and primops, check that all
468         -- the args are trivial.  We don't want to treat as cheap, say,
469         --      (1:2:3:4:5:[])
470         -- We'll put up with one constructor application, but not dozens
471         
472     --------------
473     go_primop op args = primOpIsCheap op && all exprIsCheap args
474         -- In principle we should worry about primops
475         -- that return a type variable, since the result
476         -- might be applied to something, but I'm not going
477         -- to bother to check the number of args
478  
479     --------------
480     go_sel [arg] = exprIsCheap arg      -- I'm experimenting with making record selection
481     go_sel other = False                -- look cheap, so we will substitute it inside a
482                                         -- lambda.  Particularly for dictionary field selection.
483                 -- BUT: Take care with (sel d x)!  The (sel d) might be cheap, but
484                 --      there's no guarantee that (sel d x) will be too.  Hence (n_val_args == 1)
485 \end{code}
486
487 exprOkForSpeculation returns True of an expression that it is
488
489         * safe to evaluate even if normal order eval might not 
490           evaluate the expression at all, or
491
492         * safe *not* to evaluate even if normal order would do so
493
494 It returns True iff
495
496         the expression guarantees to terminate, 
497         soon, 
498         without raising an exception,
499         without causing a side effect (e.g. writing a mutable variable)
500
501 NB: if exprIsHNF e, then exprOkForSpecuation e
502
503 E.G.
504         let x = case y# +# 1# of { r# -> I# r# }
505         in E
506 ==>
507         case y# +# 1# of { r# -> 
508         let x = I# r#
509         in E 
510         }
511
512 We can only do this if the (y+1) is ok for speculation: it has no
513 side effects, and can't diverge or raise an exception.
514
515 \begin{code}
516 exprOkForSpeculation :: CoreExpr -> Bool
517 exprOkForSpeculation (Lit _)     = True
518 exprOkForSpeculation (Type _)    = True
519 exprOkForSpeculation (Var v)     = isUnLiftedType (idType v)
520 exprOkForSpeculation (Note _ e)  = exprOkForSpeculation e
521 exprOkForSpeculation (Cast e co) = exprOkForSpeculation e
522 exprOkForSpeculation other_expr
523   = case collectArgs other_expr of
524         (Var f, args) -> spec_ok (globalIdDetails f) args
525         other         -> False
526  
527   where
528     spec_ok (DataConWorkId _) args
529       = True    -- The strictness of the constructor has already
530                 -- been expressed by its "wrapper", so we don't need
531                 -- to take the arguments into account
532
533     spec_ok (PrimOpId op) args
534       | isDivOp op,             -- Special case for dividing operations that fail
535         [arg1, Lit lit] <- args -- only if the divisor is zero
536       = not (isZeroLit lit) && exprOkForSpeculation arg1
537                 -- Often there is a literal divisor, and this 
538                 -- can get rid of a thunk in an inner looop
539
540       | otherwise
541       = primOpOkForSpeculation op && 
542         all exprOkForSpeculation args
543                                 -- A bit conservative: we don't really need
544                                 -- to care about lazy arguments, but this is easy
545
546     spec_ok other args = False
547
548 isDivOp :: PrimOp -> Bool
549 -- True of dyadic operators that can fail 
550 -- only if the second arg is zero
551 -- This function probably belongs in PrimOp, or even in 
552 -- an automagically generated file.. but it's such a 
553 -- special case I thought I'd leave it here for now.
554 isDivOp IntQuotOp        = True
555 isDivOp IntRemOp         = True
556 isDivOp WordQuotOp       = True
557 isDivOp WordRemOp        = True
558 isDivOp IntegerQuotRemOp = True
559 isDivOp IntegerDivModOp  = True
560 isDivOp FloatDivOp       = True
561 isDivOp DoubleDivOp      = True
562 isDivOp other            = False
563 \end{code}
564
565
566 \begin{code}
567 exprIsBottom :: CoreExpr -> Bool        -- True => definitely bottom
568 exprIsBottom e = go 0 e
569                where
570                 -- n is the number of args
571                  go n (Note _ e)     = go n e
572                  go n (Cast e co)    = go n e
573                  go n (Let _ e)      = go n e
574                  go n (Case e _ _ _) = go 0 e   -- Just check the scrut
575                  go n (App e _)      = go (n+1) e
576                  go n (Var v)        = idAppIsBottom v n
577                  go n (Lit _)        = False
578                  go n (Lam _ _)      = False
579                  go n (Type _)       = False
580
581 idAppIsBottom :: Id -> Int -> Bool
582 idAppIsBottom id n_val_args = appIsBottom (idNewStrictness id) n_val_args
583 \end{code}
584
585 @exprIsHNF@ returns true for expressions that are certainly *already* 
586 evaluated to *head* normal form.  This is used to decide whether it's ok 
587 to change
588
589         case x of _ -> e   ===>   e
590
591 and to decide whether it's safe to discard a `seq`
592
593 So, it does *not* treat variables as evaluated, unless they say they are.
594
595 But it *does* treat partial applications and constructor applications
596 as values, even if their arguments are non-trivial, provided the argument
597 type is lifted; 
598         e.g.  (:) (f x) (map f xs)      is a value
599               map (...redex...)         is a value
600 Because `seq` on such things completes immediately
601
602 For unlifted argument types, we have to be careful:
603                 C (f x :: Int#)
604 Suppose (f x) diverges; then C (f x) is not a value.  True, but
605 this form is illegal (see the invariants in CoreSyn).  Args of unboxed
606 type must be ok-for-speculation (or trivial).
607
608 \begin{code}
609 exprIsHNF :: CoreExpr -> Bool           -- True => Value-lambda, constructor, PAP
610 exprIsHNF (Var v)       -- NB: There are no value args at this point
611   =  isDataConWorkId v  -- Catches nullary constructors, 
612                         --      so that [] and () are values, for example
613   || idArity v > 0      -- Catches (e.g.) primops that don't have unfoldings
614   || isEvaldUnfolding (idUnfolding v)
615         -- Check the thing's unfolding; it might be bound to a value
616         -- A worry: what if an Id's unfolding is just itself: 
617         -- then we could get an infinite loop...
618
619 exprIsHNF (Lit l)          = True
620 exprIsHNF (Type ty)        = True       -- Types are honorary Values; 
621                                         -- we don't mind copying them
622 exprIsHNF (Lam b e)        = isRuntimeVar b || exprIsHNF e
623 exprIsHNF (Note _ e)       = exprIsHNF e
624 exprIsHNF (Cast e co)      = exprIsHNF e
625 exprIsHNF (App e (Type _)) = exprIsHNF e
626 exprIsHNF (App e a)        = app_is_value e [a]
627 exprIsHNF other            = False
628
629 -- There is at least one value argument
630 app_is_value (Var fun) args
631   |  isDataConWorkId fun                -- Constructor apps are values
632   || idArity fun > valArgCount args     -- Under-applied function
633   = check_args (idType fun) args
634 app_is_value (App f a) as = app_is_value f (a:as)
635 app_is_value other     as = False
636
637         -- 'check_args' checks that unlifted-type args
638         -- are in fact guaranteed non-divergent
639 check_args fun_ty []              = True
640 check_args fun_ty (Type _ : args) = case splitForAllTy_maybe fun_ty of
641                                       Just (_, ty) -> check_args ty args
642 check_args fun_ty (arg : args)
643   | isUnLiftedType arg_ty = exprOkForSpeculation arg
644   | otherwise             = check_args res_ty args
645   where
646     (arg_ty, res_ty) = splitFunTy fun_ty
647 \end{code}
648
649 \begin{code}
650 -- These InstPat functions go here to avoid circularity between DataCon and Id
651 dataConRepInstPat   = dataConInstPat dataConRepArgTys (repeat (FSLIT("ipv")))
652 dataConRepFSInstPat = dataConInstPat dataConRepArgTys
653 dataConOrigInstPat  = dataConInstPat dc_arg_tys       (repeat (FSLIT("ipv")))
654   where 
655     dc_arg_tys dc = map mkPredTy (dataConTheta dc) ++ dataConOrigArgTys dc
656         -- Remember to include the existential dictionaries
657
658 dataConInstPat :: (DataCon -> [Type])      -- function used to find arg tys
659                   -> [FastString]          -- A long enough list of FSs to use for names
660                   -> [Unique]              -- An equally long list of uniques, at least one for each binder
661                   -> DataCon
662                   -> [Type]                -- Types to instantiate the universally quantified tyvars
663                -> ([TyVar], [CoVar], [Id]) -- Return instantiated variables
664 -- dataConInstPat arg_fun fss us con inst_tys returns a triple 
665 -- (ex_tvs, co_tvs, arg_ids),
666 --
667 --   ex_tvs are intended to be used as binders for existential type args
668 --
669 --   co_tvs are intended to be used as binders for coercion args and the kinds
670 --     of these vars have been instantiated by the inst_tys and the ex_tys
671 --
672 --   arg_ids are indended to be used as binders for value arguments, including
673 --     dicts, and their types have been instantiated with inst_tys and ex_tys
674 --
675 -- Example.
676 --  The following constructor T1
677 --
678 --  data T a where
679 --    T1 :: forall b. Int -> b -> T(a,b)
680 --    ...
681 --
682 --  has representation type 
683 --   forall a. forall a1. forall b. (a :=: (a1,b)) => 
684 --     Int -> b -> T a
685 --
686 --  dataConInstPat fss us T1 (a1',b') will return
687 --
688 --  ([a1'', b''], [c :: (a1', b'):=:(a1'', b'')], [x :: Int, y :: b''])
689 --
690 --  where the double-primed variables are created with the FastStrings and
691 --  Uniques given as fss and us
692 dataConInstPat arg_fun fss uniqs con inst_tys 
693   = (ex_bndrs, co_bndrs, id_bndrs)
694   where 
695     univ_tvs = dataConUnivTyVars con
696     ex_tvs   = dataConExTyVars con
697     arg_tys  = arg_fun con
698     eq_spec  = dataConEqSpec con
699     eq_preds = eqSpecPreds eq_spec
700
701     n_ex = length ex_tvs
702     n_co = length eq_spec
703
704       -- split the Uniques and FastStrings
705     (ex_uniqs, uniqs')   = splitAt n_ex uniqs
706     (co_uniqs, id_uniqs) = splitAt n_co uniqs'
707
708     (ex_fss, fss')     = splitAt n_ex fss
709     (co_fss, id_fss)   = splitAt n_co fss'
710
711       -- Make existential type variables
712     ex_bndrs = zipWith3 mk_ex_var ex_uniqs ex_fss ex_tvs
713     mk_ex_var uniq fs var = mkTyVar new_name kind
714       where
715         new_name = mkSysTvName uniq fs
716         kind     = tyVarKind var
717
718       -- Make the instantiating substitution
719     subst = zipOpenTvSubst (univ_tvs ++ ex_tvs) (inst_tys ++ map mkTyVarTy ex_bndrs)
720
721       -- Make new coercion vars, instantiating kind
722     co_bndrs = zipWith3 mk_co_var co_uniqs co_fss eq_preds
723     mk_co_var uniq fs eq_pred = mkCoVar new_name co_kind
724        where
725          new_name = mkSysTvName uniq fs
726          co_kind  = substTy subst (mkPredTy eq_pred)
727
728       -- make value vars, instantiating types
729     mk_id_var uniq fs ty = mkUserLocal (mkVarOccFS fs) uniq (substTy subst ty) noSrcLoc
730     id_bndrs = zipWith3 mk_id_var id_uniqs id_fss arg_tys
731
732 exprIsConApp_maybe :: CoreExpr -> Maybe (DataCon, [CoreExpr])
733 -- Returns (Just (dc, [x1..xn])) if the argument expression is 
734 -- a constructor application of the form (dc x1 .. xn)
735 exprIsConApp_maybe (Cast expr co)
736   =     -- Here we do the PushC reduction rule as described in the FC paper
737     case exprIsConApp_maybe expr of {
738         Nothing            -> Nothing ;
739         Just (dc, dc_args) -> 
740
741         -- The transformation applies iff we have
742         --      (C e1 ... en) `cast` co
743         -- where co :: (T t1 .. tn) :=: (T s1 ..sn)
744         -- That is, with a T at the top of both sides
745         -- The left-hand one must be a T, because exprIsConApp returned True
746         -- but the right-hand one might not be.  (Though it usually will.)
747
748     let (from_ty, to_ty)           = coercionKind co
749         (from_tc, from_tc_arg_tys) = splitTyConApp from_ty
750                 -- The inner one must be a TyConApp
751     in
752     case splitTyConApp_maybe to_ty of {
753         Nothing -> Nothing ;
754         Just (to_tc, to_tc_arg_tys) 
755                 | from_tc /= to_tc -> Nothing
756                 -- These two Nothing cases are possible; we might see 
757                 --      (C x y) `cast` (g :: T a ~ S [a]),
758                 -- where S is a type function.  In fact, exprIsConApp
759                 -- will probably not be called in such circumstances,
760                 -- but there't nothing wrong with it 
761
762                 | otherwise  ->
763     let
764         tc_arity = tyConArity from_tc
765
766         (univ_args, rest1)  = splitAt tc_arity dc_args
767         (ex_args, rest2)    = splitAt n_ex_tvs rest1
768         (co_args, val_args) = splitAt n_cos rest2
769
770         arg_tys             = dataConRepArgTys dc
771         dc_univ_tyvars      = dataConUnivTyVars dc
772         dc_ex_tyvars        = dataConExTyVars dc
773         dc_eq_spec          = dataConEqSpec dc
774         dc_tyvars           = dc_univ_tyvars ++ dc_ex_tyvars
775         n_ex_tvs            = length dc_ex_tyvars
776         n_cos               = length dc_eq_spec
777
778         -- Make the "theta" from Fig 3 of the paper
779         gammas              = decomposeCo tc_arity co
780         new_tys             = gammas ++ map (\ (Type t) -> t) ex_args
781         theta               = zipOpenTvSubst dc_tyvars new_tys
782
783           -- First we cast the existential coercion arguments
784         cast_co (tv,ty) (Type co) = Type $ mkSymCoercion (substTyVar theta tv)
785                                            `mkTransCoercion` co
786                                            `mkTransCoercion` (substTy theta ty)
787         new_co_args = zipWith cast_co dc_eq_spec co_args
788   
789           -- ...and now value arguments
790         new_val_args = zipWith cast_arg arg_tys val_args
791         cast_arg arg_ty arg = mkCoerce (substTy theta arg_ty) arg
792
793     in
794     ASSERT( length univ_args == tc_arity )
795     ASSERT( from_tc == dataConTyCon dc )
796     ASSERT( and (zipWith coreEqType [t | Type t <- univ_args] from_tc_arg_tys) )
797     ASSERT( all isTypeArg (univ_args ++ ex_args) )
798     ASSERT2( equalLength val_args arg_tys, ppr dc $$ ppr dc_tyvars $$ ppr dc_ex_tyvars $$ ppr arg_tys $$ ppr dc_args $$ ppr univ_args $$ ppr ex_args $$ ppr val_args $$ ppr arg_tys  )
799
800     Just (dc, map Type to_tc_arg_tys ++ ex_args ++ new_co_args ++ new_val_args)
801     }}
802
803 -- We do not want to tell the world that we have a
804 -- Cons, to *stop* Case of Known Cons, which removes
805 -- the TickBox.
806 exprIsConApp_maybe (Note (TickBox {}) expr)
807   = Nothing
808 exprIsConApp_maybe (Note (BinaryTickBox {}) expr)
809   = Nothing
810
811 exprIsConApp_maybe (Note _ expr)
812   = exprIsConApp_maybe expr
813     -- We ignore InlineMe notes in case we have
814     --  x = __inline_me__ (a,b)
815     -- All part of making sure that INLINE pragmas never hurt
816     -- Marcin tripped on this one when making dictionaries more inlinable
817     --
818     -- In fact, we ignore all notes.  For example,
819     --          case _scc_ "foo" (C a b) of
820     --                  C a b -> e
821     -- should be optimised away, but it will be only if we look
822     -- through the SCC note.
823
824 exprIsConApp_maybe expr = analyse (collectArgs expr)
825   where
826     analyse (Var fun, args)
827         | Just con <- isDataConWorkId_maybe fun,
828           args `lengthAtLeast` dataConRepArity con
829                 -- Might be > because the arity excludes type args
830         = Just (con,args)
831
832         -- Look through unfoldings, but only cheap ones, because
833         -- we are effectively duplicating the unfolding
834     analyse (Var fun, [])
835         | let unf = idUnfolding fun,
836           isCheapUnfolding unf
837         = exprIsConApp_maybe (unfoldingTemplate unf)
838
839     analyse other = Nothing
840 \end{code}
841
842
843
844 %************************************************************************
845 %*                                                                      *
846 \subsection{Eta reduction and expansion}
847 %*                                                                      *
848 %************************************************************************
849
850 \begin{code}
851 exprEtaExpandArity :: DynFlags -> CoreExpr -> Arity
852 {- The Arity returned is the number of value args the 
853    thing can be applied to without doing much work
854
855 exprEtaExpandArity is used when eta expanding
856         e  ==>  \xy -> e x y
857
858 It returns 1 (or more) to:
859         case x of p -> \s -> ...
860 because for I/O ish things we really want to get that \s to the top.
861 We are prepared to evaluate x each time round the loop in order to get that
862
863 It's all a bit more subtle than it looks:
864
865 1.  One-shot lambdas
866
867 Consider one-shot lambdas
868                 let x = expensive in \y z -> E
869 We want this to have arity 2 if the \y-abstraction is a 1-shot lambda
870 Hence the ArityType returned by arityType
871
872 2.  The state-transformer hack
873
874 The one-shot lambda special cause is particularly important/useful for
875 IO state transformers, where we often get
876         let x = E in \ s -> ...
877
878 and the \s is a real-world state token abstraction.  Such abstractions
879 are almost invariably 1-shot, so we want to pull the \s out, past the
880 let x=E, even if E is expensive.  So we treat state-token lambdas as 
881 one-shot even if they aren't really.  The hack is in Id.isOneShotBndr.
882
883 3.  Dealing with bottom
884
885 Consider also 
886         f = \x -> error "foo"
887 Here, arity 1 is fine.  But if it is
888         f = \x -> case x of 
889                         True  -> error "foo"
890                         False -> \y -> x+y
891 then we want to get arity 2.  Tecnically, this isn't quite right, because
892         (f True) `seq` 1
893 should diverge, but it'll converge if we eta-expand f.  Nevertheless, we
894 do so; it improves some programs significantly, and increasing convergence
895 isn't a bad thing.  Hence the ABot/ATop in ArityType.
896
897 Actually, the situation is worse.  Consider
898         f = \x -> case x of
899                         True  -> \y -> x+y
900                         False -> \y -> x-y
901 Can we eta-expand here?  At first the answer looks like "yes of course", but
902 consider
903         (f bot) `seq` 1
904 This should diverge!  But if we eta-expand, it won't.   Again, we ignore this
905 "problem", because being scrupulous would lose an important transformation for
906 many programs.
907
908
909 4. Newtypes
910
911 Non-recursive newtypes are transparent, and should not get in the way.
912 We do (currently) eta-expand recursive newtypes too.  So if we have, say
913
914         newtype T = MkT ([T] -> Int)
915
916 Suppose we have
917         e = coerce T f
918 where f has arity 1.  Then: etaExpandArity e = 1; 
919 that is, etaExpandArity looks through the coerce.
920
921 When we eta-expand e to arity 1: eta_expand 1 e T
922 we want to get:                  coerce T (\x::[T] -> (coerce ([T]->Int) e) x)
923
924 HOWEVER, note that if you use coerce bogusly you can ge
925         coerce Int negate
926 And since negate has arity 2, you might try to eta expand.  But you can't
927 decopose Int to a function type.   Hence the final case in eta_expand.
928 -}
929
930
931 exprEtaExpandArity dflags e = arityDepth (arityType dflags e)
932
933 -- A limited sort of function type
934 data ArityType = AFun Bool ArityType    -- True <=> one-shot
935                | ATop                   -- Know nothing
936                | ABot                   -- Diverges
937
938 arityDepth :: ArityType -> Arity
939 arityDepth (AFun _ ty) = 1 + arityDepth ty
940 arityDepth ty          = 0
941
942 andArityType ABot           at2           = at2
943 andArityType ATop           at2           = ATop
944 andArityType (AFun t1 at1)  (AFun t2 at2) = AFun (t1 && t2) (andArityType at1 at2)
945 andArityType at1            at2           = andArityType at2 at1
946
947 arityType :: DynFlags -> CoreExpr -> ArityType
948         -- (go1 e) = [b1,..,bn]
949         -- means expression can be rewritten \x_b1 -> ... \x_bn -> body
950         -- where bi is True <=> the lambda is one-shot
951
952 arityType dflags (Note n e) = arityType dflags e
953 --      Not needed any more: etaExpand is cleverer
954 --  | ok_note n = arityType dflags e
955 --  | otherwise = ATop
956
957 arityType dflags (Cast e co) = arityType dflags e
958
959 arityType dflags (Var v) 
960   = mk (idArity v) (arg_tys (idType v))
961   where
962     mk :: Arity -> [Type] -> ArityType
963         -- The argument types are only to steer the "state hack"
964         -- Consider case x of
965         --              True  -> foo
966         --              False -> \(s:RealWorld) -> e
967         -- where foo has arity 1.  Then we want the state hack to
968         -- apply to foo too, so we can eta expand the case.
969     mk 0 tys | isBottomingId v                     = ABot
970              | (ty:tys) <- tys, isStateHackType ty = AFun True ATop
971              | otherwise                           = ATop
972     mk n (ty:tys) = AFun (isStateHackType ty) (mk (n-1) tys)
973     mk n []       = AFun False                (mk (n-1) [])
974
975     arg_tys :: Type -> [Type]   -- Ignore for-alls
976     arg_tys ty 
977         | Just (_, ty')  <- splitForAllTy_maybe ty = arg_tys ty'
978         | Just (arg,res) <- splitFunTy_maybe ty    = arg : arg_tys res
979         | otherwise                                = []
980
981         -- Lambdas; increase arity
982 arityType dflags (Lam x e)
983   | isId x    = AFun (isOneShotBndr x) (arityType dflags e)
984   | otherwise = arityType dflags e
985
986         -- Applications; decrease arity
987 arityType dflags (App f (Type _)) = arityType dflags f
988 arityType dflags (App f a)        = case arityType dflags f of
989                                         AFun one_shot xs | exprIsCheap a -> xs
990                                         other                            -> ATop
991                                                            
992         -- Case/Let; keep arity if either the expression is cheap
993         -- or it's a 1-shot lambda
994         -- The former is not really right for Haskell
995         --      f x = case x of { (a,b) -> \y. e }
996         --  ===>
997         --      f x y = case x of { (a,b) -> e }
998         -- The difference is observable using 'seq'
999 arityType dflags (Case scrut _ _ alts)
1000   = case foldr1 andArityType [arityType dflags rhs | (_,_,rhs) <- alts] of
1001         xs | exprIsCheap scrut          -> xs
1002         xs@(AFun one_shot _) | one_shot -> AFun True ATop
1003         other                           -> ATop
1004
1005 arityType dflags (Let b e) 
1006   = case arityType dflags e of
1007         xs                   | cheap_bind b -> xs
1008         xs@(AFun one_shot _) | one_shot     -> AFun True ATop
1009         other                               -> ATop
1010   where
1011     cheap_bind (NonRec b e) = is_cheap (b,e)
1012     cheap_bind (Rec prs)    = all is_cheap prs
1013     is_cheap (b,e) = (dopt Opt_DictsCheap dflags && isDictId b)
1014                    || exprIsCheap e
1015         -- If the experimental -fdicts-cheap flag is on, we eta-expand through
1016         -- dictionary bindings.  This improves arities. Thereby, it also
1017         -- means that full laziness is less prone to floating out the
1018         -- application of a function to its dictionary arguments, which
1019         -- can thereby lose opportunities for fusion.  Example:
1020         --      foo :: Ord a => a -> ...
1021         --      foo = /\a \(d:Ord a). let d' = ...d... in \(x:a). ....
1022         --              -- So foo has arity 1
1023         --
1024         --      f = \x. foo dInt $ bar x
1025         --
1026         -- The (foo DInt) is floated out, and makes ineffective a RULE 
1027         --      foo (bar x) = ...
1028         --
1029         -- One could go further and make exprIsCheap reply True to any
1030         -- dictionary-typed expression, but that's more work.
1031
1032 arityType dflags other = ATop
1033
1034 {- NOT NEEDED ANY MORE: etaExpand is cleverer
1035 ok_note InlineMe = False
1036 ok_note other    = True
1037     -- Notice that we do not look through __inline_me__
1038     -- This may seem surprising, but consider
1039     --          f = _inline_me (\x -> e)
1040     -- We DO NOT want to eta expand this to
1041     --          f = \x -> (_inline_me (\x -> e)) x
1042     -- because the _inline_me gets dropped now it is applied, 
1043     -- giving just
1044     --          f = \x -> e
1045     -- A Bad Idea
1046 -}
1047 \end{code}
1048
1049
1050 \begin{code}
1051 etaExpand :: Arity              -- Result should have this number of value args
1052           -> [Unique]
1053           -> CoreExpr -> Type   -- Expression and its type
1054           -> CoreExpr
1055 -- (etaExpand n us e ty) returns an expression with 
1056 -- the same meaning as 'e', but with arity 'n'.  
1057 --
1058 -- Given e' = etaExpand n us e ty
1059 -- We should have
1060 --      ty = exprType e = exprType e'
1061 --
1062 -- Note that SCCs are not treated specially.  If we have
1063 --      etaExpand 2 (\x -> scc "foo" e)
1064 --      = (\xy -> (scc "foo" e) y)
1065 -- So the costs of evaluating 'e' (not 'e y') are attributed to "foo"
1066
1067 etaExpand n us expr ty
1068   | manifestArity expr >= n = expr              -- The no-op case
1069   | otherwise               
1070   = eta_expand n us expr ty
1071   where
1072
1073 -- manifestArity sees how many leading value lambdas there are
1074 manifestArity :: CoreExpr -> Arity
1075 manifestArity (Lam v e) | isId v    = 1 + manifestArity e
1076                         | otherwise = manifestArity e
1077 manifestArity (Note _ e)            = manifestArity e
1078 manifestArity (Cast e _)            = manifestArity e
1079 manifestArity e                     = 0
1080
1081 -- etaExpand deals with for-alls. For example:
1082 --              etaExpand 1 E
1083 -- where  E :: forall a. a -> a
1084 -- would return
1085 --      (/\b. \y::a -> E b y)
1086 --
1087 -- It deals with coerces too, though they are now rare
1088 -- so perhaps the extra code isn't worth it
1089
1090 eta_expand n us expr ty
1091   | n == 0 && 
1092     -- The ILX code generator requires eta expansion for type arguments
1093     -- too, but alas the 'n' doesn't tell us how many of them there 
1094     -- may be.  So we eagerly eta expand any big lambdas, and just
1095     -- cross our fingers about possible loss of sharing in the ILX case. 
1096     -- The Right Thing is probably to make 'arity' include
1097     -- type variables throughout the compiler.  (ToDo.)
1098     not (isForAllTy ty) 
1099     -- Saturated, so nothing to do
1100   = expr
1101
1102         -- Short cut for the case where there already
1103         -- is a lambda; no point in gratuitously adding more
1104 eta_expand n us (Lam v body) ty
1105   | isTyVar v
1106   = Lam v (eta_expand n us body (applyTy ty (mkTyVarTy v)))
1107
1108   | otherwise
1109   = Lam v (eta_expand (n-1) us body (funResultTy ty))
1110
1111 -- We used to have a special case that stepped inside Coerces here,
1112 -- thus:  eta_expand n us (Note note@(Coerce _ ty) e) _  
1113 --              = Note note (eta_expand n us e ty)
1114 -- BUT this led to an infinite loop
1115 -- Example:     newtype T = MkT (Int -> Int)
1116 --      eta_expand 1 (coerce (Int->Int) e)
1117 --      --> coerce (Int->Int) (eta_expand 1 T e)
1118 --              by the bogus eqn
1119 --      --> coerce (Int->Int) (coerce T 
1120 --              (\x::Int -> eta_expand 1 (coerce (Int->Int) e)))
1121 --              by the splitNewType_maybe case below
1122 --      and round we go
1123
1124 eta_expand n us expr ty
1125   = ASSERT2 (exprType expr `coreEqType` ty, ppr (exprType expr) $$ ppr ty)
1126     case splitForAllTy_maybe ty of { 
1127           Just (tv,ty') -> 
1128
1129               Lam lam_tv (eta_expand n us2 (App expr (Type (mkTyVarTy lam_tv))) (substTyWith [tv] [mkTyVarTy lam_tv] ty'))
1130                   where 
1131                     lam_tv = setVarName tv (mkSysTvName uniq FSLIT("etaT"))
1132                         -- Using tv as a base retains its tyvar/covar-ness
1133                     (uniq:us2) = us 
1134         ; Nothing ->
1135   
1136         case splitFunTy_maybe ty of {
1137           Just (arg_ty, res_ty) -> Lam arg1 (eta_expand (n-1) us2 (App expr (Var arg1)) res_ty)
1138                                 where
1139                                    arg1       = mkSysLocal FSLIT("eta") uniq arg_ty
1140                                    (uniq:us2) = us
1141                                    
1142         ; Nothing ->
1143
1144                 -- Given this:
1145                 --      newtype T = MkT ([T] -> Int)
1146                 -- Consider eta-expanding this
1147                 --      eta_expand 1 e T
1148                 -- We want to get
1149                 --      coerce T (\x::[T] -> (coerce ([T]->Int) e) x)
1150
1151         case splitNewTypeRepCo_maybe ty of {
1152           Just(ty1,co) -> 
1153               mkCoerce (mkSymCoercion co) (eta_expand n us (mkCoerce co expr) ty1) ;
1154           Nothing  -> 
1155
1156         -- We have an expression of arity > 0, but its type isn't a function
1157         -- This *can* legitmately happen: e.g.  coerce Int (\x. x)
1158         -- Essentially the programmer is playing fast and loose with types
1159         -- (Happy does this a lot).  So we simply decline to eta-expand.
1160         expr
1161         }}}
1162 \end{code}
1163
1164 exprArity is a cheap-and-cheerful version of exprEtaExpandArity.
1165 It tells how many things the expression can be applied to before doing
1166 any work.  It doesn't look inside cases, lets, etc.  The idea is that
1167 exprEtaExpandArity will do the hard work, leaving something that's easy
1168 for exprArity to grapple with.  In particular, Simplify uses exprArity to
1169 compute the ArityInfo for the Id. 
1170
1171 Originally I thought that it was enough just to look for top-level lambdas, but
1172 it isn't.  I've seen this
1173
1174         foo = PrelBase.timesInt
1175
1176 We want foo to get arity 2 even though the eta-expander will leave it
1177 unchanged, in the expectation that it'll be inlined.  But occasionally it
1178 isn't, because foo is blacklisted (used in a rule).  
1179
1180 Similarly, see the ok_note check in exprEtaExpandArity.  So 
1181         f = __inline_me (\x -> e)
1182 won't be eta-expanded.
1183
1184 And in any case it seems more robust to have exprArity be a bit more intelligent.
1185 But note that   (\x y z -> f x y z)
1186 should have arity 3, regardless of f's arity.
1187
1188 \begin{code}
1189 exprArity :: CoreExpr -> Arity
1190 exprArity e = go e
1191             where
1192               go (Var v)                   = idArity v
1193               go (Lam x e) | isId x        = go e + 1
1194                            | otherwise     = go e
1195               go (Note (TickBox {}) _)     = 0
1196               go (Note (BinaryTickBox {}) _) 
1197                                            = 0
1198               go (Note n e)                = go e
1199               go (Cast e _)                = go e
1200               go (App e (Type t))          = go e
1201               go (App f a) | exprIsCheap a = (go f - 1) `max` 0
1202                 -- NB: exprIsCheap a!  
1203                 --      f (fac x) does not have arity 2, 
1204                 --      even if f has arity 3!
1205                 -- NB: `max 0`!  (\x y -> f x) has arity 2, even if f is
1206                 --               unknown, hence arity 0
1207               go _                         = 0
1208 \end{code}
1209
1210 %************************************************************************
1211 %*                                                                      *
1212 \subsection{Equality}
1213 %*                                                                      *
1214 %************************************************************************
1215
1216 @cheapEqExpr@ is a cheap equality test which bales out fast!
1217         True  => definitely equal
1218         False => may or may not be equal
1219
1220 \begin{code}
1221 cheapEqExpr :: Expr b -> Expr b -> Bool
1222
1223 cheapEqExpr (Var v1)   (Var v2)   = v1==v2
1224 cheapEqExpr (Lit lit1) (Lit lit2) = lit1 == lit2
1225 cheapEqExpr (Type t1)  (Type t2)  = t1 `coreEqType` t2
1226
1227 cheapEqExpr (App f1 a1) (App f2 a2)
1228   = f1 `cheapEqExpr` f2 && a1 `cheapEqExpr` a2
1229
1230 cheapEqExpr _ _ = False
1231
1232 exprIsBig :: Expr b -> Bool
1233 -- Returns True of expressions that are too big to be compared by cheapEqExpr
1234 exprIsBig (Lit _)      = False
1235 exprIsBig (Var v)      = False
1236 exprIsBig (Type t)     = False
1237 exprIsBig (App f a)    = exprIsBig f || exprIsBig a
1238 exprIsBig (Cast e _)   = exprIsBig e    -- Hopefully coercions are not too big!
1239 exprIsBig other        = True
1240 \end{code}
1241
1242
1243 \begin{code}
1244 tcEqExpr :: CoreExpr -> CoreExpr -> Bool
1245 -- Used in rule matching, so does *not* look through 
1246 -- newtypes, predicate types; hence tcEqExpr
1247
1248 tcEqExpr e1 e2 = tcEqExprX rn_env e1 e2
1249   where
1250     rn_env = mkRnEnv2 (mkInScopeSet (exprFreeVars e1 `unionVarSet` exprFreeVars e2))
1251
1252 tcEqExprX :: RnEnv2 -> CoreExpr -> CoreExpr -> Bool
1253 tcEqExprX env (Var v1)     (Var v2)     = rnOccL env v1 == rnOccR env v2
1254 tcEqExprX env (Lit lit1)   (Lit lit2)   = lit1 == lit2
1255 tcEqExprX env (App f1 a1)  (App f2 a2)  = tcEqExprX env f1 f2 && tcEqExprX env a1 a2
1256 tcEqExprX env (Lam v1 e1)  (Lam v2 e2)  = tcEqExprX (rnBndr2 env v1 v2) e1 e2
1257 tcEqExprX env (Let (NonRec v1 r1) e1)
1258               (Let (NonRec v2 r2) e2)   = tcEqExprX env r1 r2 
1259                                        && tcEqExprX (rnBndr2 env v1 v2) e1 e2
1260 tcEqExprX env (Let (Rec ps1) e1)
1261               (Let (Rec ps2) e2)        =  equalLength ps1 ps2
1262                                         && and (zipWith eq_rhs ps1 ps2)
1263                                         && tcEqExprX env' e1 e2
1264                                      where
1265                                        env' = foldl2 rn_bndr2 env ps2 ps2
1266                                        rn_bndr2 env (b1,_) (b2,_) = rnBndr2 env b1 b2
1267                                        eq_rhs       (_,r1) (_,r2) = tcEqExprX env' r1 r2
1268 tcEqExprX env (Case e1 v1 t1 a1)
1269               (Case e2 v2 t2 a2)     =  tcEqExprX env e1 e2
1270                                      && tcEqTypeX env t1 t2                      
1271                                      && equalLength a1 a2
1272                                      && and (zipWith (eq_alt env') a1 a2)
1273                                      where
1274                                        env' = rnBndr2 env v1 v2
1275
1276 tcEqExprX env (Note n1 e1) (Note n2 e2) = eq_note env n1 n2 && tcEqExprX env e1 e2
1277 tcEqExprX env (Cast e1 co1) (Cast e2 co2) = tcEqTypeX env co1 co2 && tcEqExprX env e1 e2
1278 tcEqExprX env (Type t1)    (Type t2)    = tcEqTypeX env t1 t2
1279 tcEqExprX env e1                e2      = False
1280                                          
1281 eq_alt env (c1,vs1,r1) (c2,vs2,r2) = c1==c2 && tcEqExprX (rnBndrs2 env vs1  vs2) r1 r2
1282
1283 eq_note env (SCC cc1)      (SCC cc2)      = cc1 == cc2
1284 eq_note env (CoreNote s1)  (CoreNote s2)  = s1 == s2
1285 eq_note env other1             other2     = False
1286 \end{code}
1287
1288
1289 %************************************************************************
1290 %*                                                                      *
1291 \subsection{The size of an expression}
1292 %*                                                                      *
1293 %************************************************************************
1294
1295 \begin{code}
1296 coreBindsSize :: [CoreBind] -> Int
1297 coreBindsSize bs = foldr ((+) . bindSize) 0 bs
1298
1299 exprSize :: CoreExpr -> Int
1300         -- A measure of the size of the expressions
1301         -- It also forces the expression pretty drastically as a side effect
1302 exprSize (Var v)         = v `seq` 1
1303 exprSize (Lit lit)       = lit `seq` 1
1304 exprSize (App f a)       = exprSize f + exprSize a
1305 exprSize (Lam b e)       = varSize b + exprSize e
1306 exprSize (Let b e)       = bindSize b + exprSize e
1307 exprSize (Case e b t as) = seqType t `seq` exprSize e + varSize b + 1 + foldr ((+) . altSize) 0 as
1308 exprSize (Cast e co)     = (seqType co `seq` 1) + exprSize e
1309 exprSize (Note n e)      = noteSize n + exprSize e
1310 exprSize (Type t)        = seqType t `seq` 1
1311
1312 noteSize (SCC cc)       = cc `seq` 1
1313 noteSize InlineMe       = 1
1314 noteSize (CoreNote s)   = s `seq` 1  -- hdaume: core annotations
1315 noteSize (TickBox m n)    = m `seq` n `seq` 1 
1316 noteSize (BinaryTickBox m t e)  = m `seq` t `seq` e `seq` 1 
1317
1318 varSize :: Var -> Int
1319 varSize b  | isTyVar b = 1
1320            | otherwise = seqType (idType b)             `seq`
1321                          megaSeqIdInfo (idInfo b)       `seq`
1322                          1
1323
1324 varsSize = foldr ((+) . varSize) 0
1325
1326 bindSize (NonRec b e) = varSize b + exprSize e
1327 bindSize (Rec prs)    = foldr ((+) . pairSize) 0 prs
1328
1329 pairSize (b,e) = varSize b + exprSize e
1330
1331 altSize (c,bs,e) = c `seq` varsSize bs + exprSize e
1332 \end{code}
1333
1334
1335 %************************************************************************
1336 %*                                                                      *
1337 \subsection{Hashing}
1338 %*                                                                      *
1339 %************************************************************************
1340
1341 \begin{code}
1342 hashExpr :: CoreExpr -> Int
1343 -- Two expressions that hash to the same Int may be equal (but may not be)
1344 -- Two expressions that hash to the different Ints are definitely unequal
1345 -- 
1346 -- But "unequal" here means "not identical"; two alpha-equivalent 
1347 -- expressions may hash to the different Ints
1348 --
1349 -- The emphasis is on a crude, fast hash, rather than on high precision
1350
1351 hashExpr e | hash < 0  = 77     -- Just in case we hit -maxInt
1352            | otherwise = hash
1353            where
1354              hash = abs (hash_expr e)   -- Negative numbers kill UniqFM
1355
1356 hash_expr (Note _ e)              = hash_expr e
1357 hash_expr (Cast e co)             = hash_expr e
1358 hash_expr (Let (NonRec b r) e)    = hashId b
1359 hash_expr (Let (Rec ((b,r):_)) e) = hashId b
1360 hash_expr (Case _ b _ _)          = hashId b
1361 hash_expr (App f e)               = hash_expr f * fast_hash_expr e
1362 hash_expr (Var v)                 = hashId v
1363 hash_expr (Lit lit)               = hashLiteral lit
1364 hash_expr (Lam b _)               = hashId b
1365 hash_expr (Type t)                = trace "hash_expr: type" 1           -- Shouldn't happen
1366
1367 fast_hash_expr (Var v)          = hashId v
1368 fast_hash_expr (Lit lit)        = hashLiteral lit
1369 fast_hash_expr (App f (Type _)) = fast_hash_expr f
1370 fast_hash_expr (App f a)        = fast_hash_expr a
1371 fast_hash_expr (Lam b _)        = hashId b
1372 fast_hash_expr other            = 1
1373
1374 hashId :: Id -> Int
1375 hashId id = hashName (idName id)
1376 \end{code}
1377
1378 %************************************************************************
1379 %*                                                                      *
1380 \subsection{Determining non-updatable right-hand-sides}
1381 %*                                                                      *
1382 %************************************************************************
1383
1384 Top-level constructor applications can usually be allocated
1385 statically, but they can't if the constructor, or any of the
1386 arguments, come from another DLL (because we can't refer to static
1387 labels in other DLLs).
1388
1389 If this happens we simply make the RHS into an updatable thunk, 
1390 and 'exectute' it rather than allocating it statically.
1391
1392 \begin{code}
1393 rhsIsStatic :: PackageId -> CoreExpr -> Bool
1394 -- This function is called only on *top-level* right-hand sides
1395 -- Returns True if the RHS can be allocated statically, with
1396 -- no thunks involved at all.
1397 --
1398 -- It's called (i) in TidyPgm.hasCafRefs to decide if the rhs is, or
1399 -- refers to, CAFs; and (ii) in CoreToStg to decide whether to put an
1400 -- update flag on it.
1401 --
1402 -- The basic idea is that rhsIsStatic returns True only if the RHS is
1403 --      (a) a value lambda
1404 --      (b) a saturated constructor application with static args
1405 --
1406 -- BUT watch out for
1407 --  (i) Any cross-DLL references kill static-ness completely
1408 --      because they must be 'executed' not statically allocated
1409 --      ("DLL" here really only refers to Windows DLLs, on other platforms,
1410 --      this is not necessary)
1411 --
1412 -- (ii) We treat partial applications as redexes, because in fact we 
1413 --      make a thunk for them that runs and builds a PAP
1414 --      at run-time.  The only appliations that are treated as 
1415 --      static are *saturated* applications of constructors.
1416
1417 -- We used to try to be clever with nested structures like this:
1418 --              ys = (:) w ((:) w [])
1419 -- on the grounds that CorePrep will flatten ANF-ise it later.
1420 -- But supporting this special case made the function much more 
1421 -- complicated, because the special case only applies if there are no 
1422 -- enclosing type lambdas:
1423 --              ys = /\ a -> Foo (Baz ([] a))
1424 -- Here the nested (Baz []) won't float out to top level in CorePrep.
1425 --
1426 -- But in fact, even without -O, nested structures at top level are 
1427 -- flattened by the simplifier, so we don't need to be super-clever here.
1428 --
1429 -- Examples
1430 --
1431 --      f = \x::Int. x+7        TRUE
1432 --      p = (True,False)        TRUE
1433 --
1434 --      d = (fst p, False)      FALSE because there's a redex inside
1435 --                              (this particular one doesn't happen but...)
1436 --
1437 --      h = D# (1.0## /## 2.0##)        FALSE (redex again)
1438 --      n = /\a. Nil a                  TRUE
1439 --
1440 --      t = /\a. (:) (case w a of ...) (Nil a)  FALSE (redex)
1441 --
1442 --
1443 -- This is a bit like CoreUtils.exprIsHNF, with the following differences:
1444 --    a) scc "foo" (\x -> ...) is updatable (so we catch the right SCC)
1445 --
1446 --    b) (C x xs), where C is a contructors is updatable if the application is
1447 --         dynamic
1448 -- 
1449 --    c) don't look through unfolding of f in (f x).
1450 --
1451 -- When opt_RuntimeTypes is on, we keep type lambdas and treat
1452 -- them as making the RHS re-entrant (non-updatable).
1453
1454 rhsIsStatic this_pkg rhs = is_static False rhs
1455   where
1456   is_static :: Bool     -- True <=> in a constructor argument; must be atomic
1457           -> CoreExpr -> Bool
1458   
1459   is_static False (Lam b e) = isRuntimeVar b || is_static False e
1460   
1461   is_static in_arg (Note (SCC _) e) = False
1462   is_static in_arg (Note (TickBox {}) e) = False
1463   is_static in_arg (Note (BinaryTickBox {}) e) = False
1464   is_static in_arg (Note _ e)       = is_static in_arg e
1465   is_static in_arg (Cast e co)      = is_static in_arg e
1466   
1467   is_static in_arg (Lit lit)
1468     = case lit of
1469         MachLabel _ _ -> False
1470         other         -> True
1471         -- A MachLabel (foreign import "&foo") in an argument
1472         -- prevents a constructor application from being static.  The
1473         -- reason is that it might give rise to unresolvable symbols
1474         -- in the object file: under Linux, references to "weak"
1475         -- symbols from the data segment give rise to "unresolvable
1476         -- relocation" errors at link time This might be due to a bug
1477         -- in the linker, but we'll work around it here anyway. 
1478         -- SDM 24/2/2004
1479   
1480   is_static in_arg other_expr = go other_expr 0
1481    where
1482     go (Var f) n_val_args
1483 #if mingw32_TARGET_OS
1484         | not (isDllName this_pkg (idName f))
1485 #endif
1486         =  saturated_data_con f n_val_args
1487         || (in_arg && n_val_args == 0)  
1488                 -- A naked un-applied variable is *not* deemed a static RHS
1489                 -- E.g.         f = g
1490                 -- Reason: better to update so that the indirection gets shorted
1491                 --         out, and the true value will be seen
1492                 -- NB: if you change this, you'll break the invariant that THUNK_STATICs
1493                 --     are always updatable.  If you do so, make sure that non-updatable
1494                 --     ones have enough space for their static link field!
1495
1496     go (App f a) n_val_args
1497         | isTypeArg a                    = go f n_val_args
1498         | not in_arg && is_static True a = go f (n_val_args + 1)
1499         -- The (not in_arg) checks that we aren't in a constructor argument;
1500         -- if we are, we don't allow (value) applications of any sort
1501         -- 
1502         -- NB. In case you wonder, args are sometimes not atomic.  eg.
1503         --   x = D# (1.0## /## 2.0##)
1504         -- can't float because /## can fail.
1505
1506     go (Note (SCC _) f) n_val_args = False
1507     go (Note _ f) n_val_args       = go f n_val_args
1508     go (Cast e co) n_val_args      = go e n_val_args
1509
1510     go other n_val_args = False
1511
1512     saturated_data_con f n_val_args
1513         = case isDataConWorkId_maybe f of
1514             Just dc -> n_val_args == dataConRepArity dc
1515             Nothing -> False
1516 \end{code}