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