ffbdb50422760f73e770f16f7bf1df8ce70dcc58
[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 exprIsConApp_maybe (Note _ expr)
804   = exprIsConApp_maybe expr
805     -- We ignore InlineMe notes in case we have
806     --  x = __inline_me__ (a,b)
807     -- All part of making sure that INLINE pragmas never hurt
808     -- Marcin tripped on this one when making dictionaries more inlinable
809     --
810     -- In fact, we ignore all notes.  For example,
811     --          case _scc_ "foo" (C a b) of
812     --                  C a b -> e
813     -- should be optimised away, but it will be only if we look
814     -- through the SCC note.
815
816 exprIsConApp_maybe expr = analyse (collectArgs expr)
817   where
818     analyse (Var fun, args)
819         | Just con <- isDataConWorkId_maybe fun,
820           args `lengthAtLeast` dataConRepArity con
821                 -- Might be > because the arity excludes type args
822         = Just (con,args)
823
824         -- Look through unfoldings, but only cheap ones, because
825         -- we are effectively duplicating the unfolding
826     analyse (Var fun, [])
827         | let unf = idUnfolding fun,
828           isCheapUnfolding unf
829         = exprIsConApp_maybe (unfoldingTemplate unf)
830
831     analyse other = Nothing
832 \end{code}
833
834
835
836 %************************************************************************
837 %*                                                                      *
838 \subsection{Eta reduction and expansion}
839 %*                                                                      *
840 %************************************************************************
841
842 \begin{code}
843 exprEtaExpandArity :: DynFlags -> CoreExpr -> Arity
844 {- The Arity returned is the number of value args the 
845    thing can be applied to without doing much work
846
847 exprEtaExpandArity is used when eta expanding
848         e  ==>  \xy -> e x y
849
850 It returns 1 (or more) to:
851         case x of p -> \s -> ...
852 because for I/O ish things we really want to get that \s to the top.
853 We are prepared to evaluate x each time round the loop in order to get that
854
855 It's all a bit more subtle than it looks:
856
857 1.  One-shot lambdas
858
859 Consider one-shot lambdas
860                 let x = expensive in \y z -> E
861 We want this to have arity 2 if the \y-abstraction is a 1-shot lambda
862 Hence the ArityType returned by arityType
863
864 2.  The state-transformer hack
865
866 The one-shot lambda special cause is particularly important/useful for
867 IO state transformers, where we often get
868         let x = E in \ s -> ...
869
870 and the \s is a real-world state token abstraction.  Such abstractions
871 are almost invariably 1-shot, so we want to pull the \s out, past the
872 let x=E, even if E is expensive.  So we treat state-token lambdas as 
873 one-shot even if they aren't really.  The hack is in Id.isOneShotBndr.
874
875 3.  Dealing with bottom
876
877 Consider also 
878         f = \x -> error "foo"
879 Here, arity 1 is fine.  But if it is
880         f = \x -> case x of 
881                         True  -> error "foo"
882                         False -> \y -> x+y
883 then we want to get arity 2.  Tecnically, this isn't quite right, because
884         (f True) `seq` 1
885 should diverge, but it'll converge if we eta-expand f.  Nevertheless, we
886 do so; it improves some programs significantly, and increasing convergence
887 isn't a bad thing.  Hence the ABot/ATop in ArityType.
888
889 Actually, the situation is worse.  Consider
890         f = \x -> case x of
891                         True  -> \y -> x+y
892                         False -> \y -> x-y
893 Can we eta-expand here?  At first the answer looks like "yes of course", but
894 consider
895         (f bot) `seq` 1
896 This should diverge!  But if we eta-expand, it won't.   Again, we ignore this
897 "problem", because being scrupulous would lose an important transformation for
898 many programs.
899
900
901 4. Newtypes
902
903 Non-recursive newtypes are transparent, and should not get in the way.
904 We do (currently) eta-expand recursive newtypes too.  So if we have, say
905
906         newtype T = MkT ([T] -> Int)
907
908 Suppose we have
909         e = coerce T f
910 where f has arity 1.  Then: etaExpandArity e = 1; 
911 that is, etaExpandArity looks through the coerce.
912
913 When we eta-expand e to arity 1: eta_expand 1 e T
914 we want to get:                  coerce T (\x::[T] -> (coerce ([T]->Int) e) x)
915
916 HOWEVER, note that if you use coerce bogusly you can ge
917         coerce Int negate
918 And since negate has arity 2, you might try to eta expand.  But you can't
919 decopose Int to a function type.   Hence the final case in eta_expand.
920 -}
921
922
923 exprEtaExpandArity dflags e = arityDepth (arityType dflags e)
924
925 -- A limited sort of function type
926 data ArityType = AFun Bool ArityType    -- True <=> one-shot
927                | ATop                   -- Know nothing
928                | ABot                   -- Diverges
929
930 arityDepth :: ArityType -> Arity
931 arityDepth (AFun _ ty) = 1 + arityDepth ty
932 arityDepth ty          = 0
933
934 andArityType ABot           at2           = at2
935 andArityType ATop           at2           = ATop
936 andArityType (AFun t1 at1)  (AFun t2 at2) = AFun (t1 && t2) (andArityType at1 at2)
937 andArityType at1            at2           = andArityType at2 at1
938
939 arityType :: DynFlags -> CoreExpr -> ArityType
940         -- (go1 e) = [b1,..,bn]
941         -- means expression can be rewritten \x_b1 -> ... \x_bn -> body
942         -- where bi is True <=> the lambda is one-shot
943
944 arityType dflags (Note n e) = arityType dflags e
945 --      Not needed any more: etaExpand is cleverer
946 --  | ok_note n = arityType dflags e
947 --  | otherwise = ATop
948
949 arityType dflags (Cast e co) = arityType dflags e
950
951 arityType dflags (Var v) 
952   = mk (idArity v) (arg_tys (idType v))
953   where
954     mk :: Arity -> [Type] -> ArityType
955         -- The argument types are only to steer the "state hack"
956         -- Consider case x of
957         --              True  -> foo
958         --              False -> \(s:RealWorld) -> e
959         -- where foo has arity 1.  Then we want the state hack to
960         -- apply to foo too, so we can eta expand the case.
961     mk 0 tys | isBottomingId v                     = ABot
962              | (ty:tys) <- tys, isStateHackType ty = AFun True ATop
963              | otherwise                           = ATop
964     mk n (ty:tys) = AFun (isStateHackType ty) (mk (n-1) tys)
965     mk n []       = AFun False                (mk (n-1) [])
966
967     arg_tys :: Type -> [Type]   -- Ignore for-alls
968     arg_tys ty 
969         | Just (_, ty')  <- splitForAllTy_maybe ty = arg_tys ty'
970         | Just (arg,res) <- splitFunTy_maybe ty    = arg : arg_tys res
971         | otherwise                                = []
972
973         -- Lambdas; increase arity
974 arityType dflags (Lam x e)
975   | isId x    = AFun (isOneShotBndr x) (arityType dflags e)
976   | otherwise = arityType dflags e
977
978         -- Applications; decrease arity
979 arityType dflags (App f (Type _)) = arityType dflags f
980 arityType dflags (App f a)        = case arityType dflags f of
981                                         AFun one_shot xs | exprIsCheap a -> xs
982                                         other                            -> ATop
983                                                            
984         -- Case/Let; keep arity if either the expression is cheap
985         -- or it's a 1-shot lambda
986         -- The former is not really right for Haskell
987         --      f x = case x of { (a,b) -> \y. e }
988         --  ===>
989         --      f x y = case x of { (a,b) -> e }
990         -- The difference is observable using 'seq'
991 arityType dflags (Case scrut _ _ alts)
992   = case foldr1 andArityType [arityType dflags rhs | (_,_,rhs) <- alts] of
993         xs | exprIsCheap scrut          -> xs
994         xs@(AFun one_shot _) | one_shot -> AFun True ATop
995         other                           -> ATop
996
997 arityType dflags (Let b e) 
998   = case arityType dflags e of
999         xs                   | cheap_bind b -> xs
1000         xs@(AFun one_shot _) | one_shot     -> AFun True ATop
1001         other                               -> ATop
1002   where
1003     cheap_bind (NonRec b e) = is_cheap (b,e)
1004     cheap_bind (Rec prs)    = all is_cheap prs
1005     is_cheap (b,e) = (dopt Opt_DictsCheap dflags && isDictId b)
1006                    || exprIsCheap e
1007         -- If the experimental -fdicts-cheap flag is on, we eta-expand through
1008         -- dictionary bindings.  This improves arities. Thereby, it also
1009         -- means that full laziness is less prone to floating out the
1010         -- application of a function to its dictionary arguments, which
1011         -- can thereby lose opportunities for fusion.  Example:
1012         --      foo :: Ord a => a -> ...
1013         --      foo = /\a \(d:Ord a). let d' = ...d... in \(x:a). ....
1014         --              -- So foo has arity 1
1015         --
1016         --      f = \x. foo dInt $ bar x
1017         --
1018         -- The (foo DInt) is floated out, and makes ineffective a RULE 
1019         --      foo (bar x) = ...
1020         --
1021         -- One could go further and make exprIsCheap reply True to any
1022         -- dictionary-typed expression, but that's more work.
1023
1024 arityType dflags other = ATop
1025
1026 {- NOT NEEDED ANY MORE: etaExpand is cleverer
1027 ok_note InlineMe = False
1028 ok_note other    = True
1029     -- Notice that we do not look through __inline_me__
1030     -- This may seem surprising, but consider
1031     --          f = _inline_me (\x -> e)
1032     -- We DO NOT want to eta expand this to
1033     --          f = \x -> (_inline_me (\x -> e)) x
1034     -- because the _inline_me gets dropped now it is applied, 
1035     -- giving just
1036     --          f = \x -> e
1037     -- A Bad Idea
1038 -}
1039 \end{code}
1040
1041
1042 \begin{code}
1043 etaExpand :: Arity              -- Result should have this number of value args
1044           -> [Unique]
1045           -> CoreExpr -> Type   -- Expression and its type
1046           -> CoreExpr
1047 -- (etaExpand n us e ty) returns an expression with 
1048 -- the same meaning as 'e', but with arity 'n'.  
1049 --
1050 -- Given e' = etaExpand n us e ty
1051 -- We should have
1052 --      ty = exprType e = exprType e'
1053 --
1054 -- Note that SCCs are not treated specially.  If we have
1055 --      etaExpand 2 (\x -> scc "foo" e)
1056 --      = (\xy -> (scc "foo" e) y)
1057 -- So the costs of evaluating 'e' (not 'e y') are attributed to "foo"
1058
1059 etaExpand n us expr ty
1060   | manifestArity expr >= n = expr              -- The no-op case
1061   | otherwise               
1062   = eta_expand n us expr ty
1063   where
1064
1065 -- manifestArity sees how many leading value lambdas there are
1066 manifestArity :: CoreExpr -> Arity
1067 manifestArity (Lam v e) | isId v    = 1 + manifestArity e
1068                         | otherwise = manifestArity e
1069 manifestArity (Note _ e)            = manifestArity e
1070 manifestArity (Cast e _)            = manifestArity e
1071 manifestArity e                     = 0
1072
1073 -- etaExpand deals with for-alls. For example:
1074 --              etaExpand 1 E
1075 -- where  E :: forall a. a -> a
1076 -- would return
1077 --      (/\b. \y::a -> E b y)
1078 --
1079 -- It deals with coerces too, though they are now rare
1080 -- so perhaps the extra code isn't worth it
1081
1082 eta_expand n us expr ty
1083   | n == 0 && 
1084     -- The ILX code generator requires eta expansion for type arguments
1085     -- too, but alas the 'n' doesn't tell us how many of them there 
1086     -- may be.  So we eagerly eta expand any big lambdas, and just
1087     -- cross our fingers about possible loss of sharing in the ILX case. 
1088     -- The Right Thing is probably to make 'arity' include
1089     -- type variables throughout the compiler.  (ToDo.)
1090     not (isForAllTy ty) 
1091     -- Saturated, so nothing to do
1092   = expr
1093
1094         -- Short cut for the case where there already
1095         -- is a lambda; no point in gratuitously adding more
1096 eta_expand n us (Lam v body) ty
1097   | isTyVar v
1098   = Lam v (eta_expand n us body (applyTy ty (mkTyVarTy v)))
1099
1100   | otherwise
1101   = Lam v (eta_expand (n-1) us body (funResultTy ty))
1102
1103 -- We used to have a special case that stepped inside Coerces here,
1104 -- thus:  eta_expand n us (Note note@(Coerce _ ty) e) _  
1105 --              = Note note (eta_expand n us e ty)
1106 -- BUT this led to an infinite loop
1107 -- Example:     newtype T = MkT (Int -> Int)
1108 --      eta_expand 1 (coerce (Int->Int) e)
1109 --      --> coerce (Int->Int) (eta_expand 1 T e)
1110 --              by the bogus eqn
1111 --      --> coerce (Int->Int) (coerce T 
1112 --              (\x::Int -> eta_expand 1 (coerce (Int->Int) e)))
1113 --              by the splitNewType_maybe case below
1114 --      and round we go
1115
1116 eta_expand n us expr ty
1117   = ASSERT2 (exprType expr `coreEqType` ty, ppr (exprType expr) $$ ppr ty)
1118     case splitForAllTy_maybe ty of { 
1119           Just (tv,ty') -> 
1120
1121               Lam lam_tv (eta_expand n us2 (App expr (Type (mkTyVarTy lam_tv))) (substTyWith [tv] [mkTyVarTy lam_tv] ty'))
1122                   where 
1123                     lam_tv = setVarName tv (mkSysTvName uniq FSLIT("etaT"))
1124                         -- Using tv as a base retains its tyvar/covar-ness
1125                     (uniq:us2) = us 
1126         ; Nothing ->
1127   
1128         case splitFunTy_maybe ty of {
1129           Just (arg_ty, res_ty) -> Lam arg1 (eta_expand (n-1) us2 (App expr (Var arg1)) res_ty)
1130                                 where
1131                                    arg1       = mkSysLocal FSLIT("eta") uniq arg_ty
1132                                    (uniq:us2) = us
1133                                    
1134         ; Nothing ->
1135
1136                 -- Given this:
1137                 --      newtype T = MkT ([T] -> Int)
1138                 -- Consider eta-expanding this
1139                 --      eta_expand 1 e T
1140                 -- We want to get
1141                 --      coerce T (\x::[T] -> (coerce ([T]->Int) e) x)
1142
1143         case splitNewTypeRepCo_maybe ty of {
1144           Just(ty1,co) -> 
1145               mkCoerce (mkSymCoercion co) (eta_expand n us (mkCoerce co expr) ty1) ;
1146           Nothing  -> 
1147
1148         -- We have an expression of arity > 0, but its type isn't a function
1149         -- This *can* legitmately happen: e.g.  coerce Int (\x. x)
1150         -- Essentially the programmer is playing fast and loose with types
1151         -- (Happy does this a lot).  So we simply decline to eta-expand.
1152         expr
1153         }}}
1154 \end{code}
1155
1156 exprArity is a cheap-and-cheerful version of exprEtaExpandArity.
1157 It tells how many things the expression can be applied to before doing
1158 any work.  It doesn't look inside cases, lets, etc.  The idea is that
1159 exprEtaExpandArity will do the hard work, leaving something that's easy
1160 for exprArity to grapple with.  In particular, Simplify uses exprArity to
1161 compute the ArityInfo for the Id. 
1162
1163 Originally I thought that it was enough just to look for top-level lambdas, but
1164 it isn't.  I've seen this
1165
1166         foo = PrelBase.timesInt
1167
1168 We want foo to get arity 2 even though the eta-expander will leave it
1169 unchanged, in the expectation that it'll be inlined.  But occasionally it
1170 isn't, because foo is blacklisted (used in a rule).  
1171
1172 Similarly, see the ok_note check in exprEtaExpandArity.  So 
1173         f = __inline_me (\x -> e)
1174 won't be eta-expanded.
1175
1176 And in any case it seems more robust to have exprArity be a bit more intelligent.
1177 But note that   (\x y z -> f x y z)
1178 should have arity 3, regardless of f's arity.
1179
1180 \begin{code}
1181 exprArity :: CoreExpr -> Arity
1182 exprArity e = go e
1183             where
1184               go (Var v)                   = idArity v
1185               go (Lam x e) | isId x        = go e + 1
1186                            | otherwise     = go e
1187               go (Note n e)                = go e
1188               go (Cast e _)                = go e
1189               go (App e (Type t))          = go e
1190               go (App f a) | exprIsCheap a = (go f - 1) `max` 0
1191                 -- NB: exprIsCheap a!  
1192                 --      f (fac x) does not have arity 2, 
1193                 --      even if f has arity 3!
1194                 -- NB: `max 0`!  (\x y -> f x) has arity 2, even if f is
1195                 --               unknown, hence arity 0
1196               go _                         = 0
1197 \end{code}
1198
1199 %************************************************************************
1200 %*                                                                      *
1201 \subsection{Equality}
1202 %*                                                                      *
1203 %************************************************************************
1204
1205 @cheapEqExpr@ is a cheap equality test which bales out fast!
1206         True  => definitely equal
1207         False => may or may not be equal
1208
1209 \begin{code}
1210 cheapEqExpr :: Expr b -> Expr b -> Bool
1211
1212 cheapEqExpr (Var v1)   (Var v2)   = v1==v2
1213 cheapEqExpr (Lit lit1) (Lit lit2) = lit1 == lit2
1214 cheapEqExpr (Type t1)  (Type t2)  = t1 `coreEqType` t2
1215
1216 cheapEqExpr (App f1 a1) (App f2 a2)
1217   = f1 `cheapEqExpr` f2 && a1 `cheapEqExpr` a2
1218
1219 cheapEqExpr _ _ = False
1220
1221 exprIsBig :: Expr b -> Bool
1222 -- Returns True of expressions that are too big to be compared by cheapEqExpr
1223 exprIsBig (Lit _)      = False
1224 exprIsBig (Var v)      = False
1225 exprIsBig (Type t)     = False
1226 exprIsBig (App f a)    = exprIsBig f || exprIsBig a
1227 exprIsBig (Cast e _)   = exprIsBig e    -- Hopefully coercions are not too big!
1228 exprIsBig other        = True
1229 \end{code}
1230
1231
1232 \begin{code}
1233 tcEqExpr :: CoreExpr -> CoreExpr -> Bool
1234 -- Used in rule matching, so does *not* look through 
1235 -- newtypes, predicate types; hence tcEqExpr
1236
1237 tcEqExpr e1 e2 = tcEqExprX rn_env e1 e2
1238   where
1239     rn_env = mkRnEnv2 (mkInScopeSet (exprFreeVars e1 `unionVarSet` exprFreeVars e2))
1240
1241 tcEqExprX :: RnEnv2 -> CoreExpr -> CoreExpr -> Bool
1242 tcEqExprX env (Var v1)     (Var v2)     = rnOccL env v1 == rnOccR env v2
1243 tcEqExprX env (Lit lit1)   (Lit lit2)   = lit1 == lit2
1244 tcEqExprX env (App f1 a1)  (App f2 a2)  = tcEqExprX env f1 f2 && tcEqExprX env a1 a2
1245 tcEqExprX env (Lam v1 e1)  (Lam v2 e2)  = tcEqExprX (rnBndr2 env v1 v2) e1 e2
1246 tcEqExprX env (Let (NonRec v1 r1) e1)
1247               (Let (NonRec v2 r2) e2)   = tcEqExprX env r1 r2 
1248                                        && tcEqExprX (rnBndr2 env v1 v2) e1 e2
1249 tcEqExprX env (Let (Rec ps1) e1)
1250               (Let (Rec ps2) e2)        =  equalLength ps1 ps2
1251                                         && and (zipWith eq_rhs ps1 ps2)
1252                                         && tcEqExprX env' e1 e2
1253                                      where
1254                                        env' = foldl2 rn_bndr2 env ps2 ps2
1255                                        rn_bndr2 env (b1,_) (b2,_) = rnBndr2 env b1 b2
1256                                        eq_rhs       (_,r1) (_,r2) = tcEqExprX env' r1 r2
1257 tcEqExprX env (Case e1 v1 t1 a1)
1258               (Case e2 v2 t2 a2)     =  tcEqExprX env e1 e2
1259                                      && tcEqTypeX env t1 t2                      
1260                                      && equalLength a1 a2
1261                                      && and (zipWith (eq_alt env') a1 a2)
1262                                      where
1263                                        env' = rnBndr2 env v1 v2
1264
1265 tcEqExprX env (Note n1 e1) (Note n2 e2) = eq_note env n1 n2 && tcEqExprX env e1 e2
1266 tcEqExprX env (Cast e1 co1) (Cast e2 co2) = tcEqTypeX env co1 co2 && tcEqExprX env e1 e2
1267 tcEqExprX env (Type t1)    (Type t2)    = tcEqTypeX env t1 t2
1268 tcEqExprX env e1                e2      = False
1269                                          
1270 eq_alt env (c1,vs1,r1) (c2,vs2,r2) = c1==c2 && tcEqExprX (rnBndrs2 env vs1  vs2) r1 r2
1271
1272 eq_note env (SCC cc1)      (SCC cc2)      = cc1 == cc2
1273 eq_note env (CoreNote s1)  (CoreNote s2)  = s1 == s2
1274 eq_note env other1             other2     = False
1275 \end{code}
1276
1277
1278 %************************************************************************
1279 %*                                                                      *
1280 \subsection{The size of an expression}
1281 %*                                                                      *
1282 %************************************************************************
1283
1284 \begin{code}
1285 coreBindsSize :: [CoreBind] -> Int
1286 coreBindsSize bs = foldr ((+) . bindSize) 0 bs
1287
1288 exprSize :: CoreExpr -> Int
1289         -- A measure of the size of the expressions
1290         -- It also forces the expression pretty drastically as a side effect
1291 exprSize (Var v)         = v `seq` 1
1292 exprSize (Lit lit)       = lit `seq` 1
1293 exprSize (App f a)       = exprSize f + exprSize a
1294 exprSize (Lam b e)       = varSize b + exprSize e
1295 exprSize (Let b e)       = bindSize b + exprSize e
1296 exprSize (Case e b t as) = seqType t `seq` exprSize e + varSize b + 1 + foldr ((+) . altSize) 0 as
1297 exprSize (Cast e co)     = (seqType co `seq` 1) + exprSize e
1298 exprSize (Note n e)      = noteSize n + exprSize e
1299 exprSize (Type t)        = seqType t `seq` 1
1300
1301 noteSize (SCC cc)       = cc `seq` 1
1302 noteSize InlineMe       = 1
1303 noteSize (CoreNote s)   = s `seq` 1  -- hdaume: core annotations
1304
1305 varSize :: Var -> Int
1306 varSize b  | isTyVar b = 1
1307            | otherwise = seqType (idType b)             `seq`
1308                          megaSeqIdInfo (idInfo b)       `seq`
1309                          1
1310
1311 varsSize = foldr ((+) . varSize) 0
1312
1313 bindSize (NonRec b e) = varSize b + exprSize e
1314 bindSize (Rec prs)    = foldr ((+) . pairSize) 0 prs
1315
1316 pairSize (b,e) = varSize b + exprSize e
1317
1318 altSize (c,bs,e) = c `seq` varsSize bs + exprSize e
1319 \end{code}
1320
1321
1322 %************************************************************************
1323 %*                                                                      *
1324 \subsection{Hashing}
1325 %*                                                                      *
1326 %************************************************************************
1327
1328 \begin{code}
1329 hashExpr :: CoreExpr -> Int
1330 -- Two expressions that hash to the same Int may be equal (but may not be)
1331 -- Two expressions that hash to the different Ints are definitely unequal
1332 -- 
1333 -- But "unequal" here means "not identical"; two alpha-equivalent 
1334 -- expressions may hash to the different Ints
1335 --
1336 -- The emphasis is on a crude, fast hash, rather than on high precision
1337
1338 hashExpr e | hash < 0  = 77     -- Just in case we hit -maxInt
1339            | otherwise = hash
1340            where
1341              hash = abs (hash_expr e)   -- Negative numbers kill UniqFM
1342
1343 hash_expr (Note _ e)              = hash_expr e
1344 hash_expr (Cast e co)             = hash_expr e
1345 hash_expr (Let (NonRec b r) e)    = hashId b
1346 hash_expr (Let (Rec ((b,r):_)) e) = hashId b
1347 hash_expr (Case _ b _ _)          = hashId b
1348 hash_expr (App f e)               = hash_expr f * fast_hash_expr e
1349 hash_expr (Var v)                 = hashId v
1350 hash_expr (Lit lit)               = hashLiteral lit
1351 hash_expr (Lam b _)               = hashId b
1352 hash_expr (Type t)                = trace "hash_expr: type" 1           -- Shouldn't happen
1353
1354 fast_hash_expr (Var v)          = hashId v
1355 fast_hash_expr (Lit lit)        = hashLiteral lit
1356 fast_hash_expr (App f (Type _)) = fast_hash_expr f
1357 fast_hash_expr (App f a)        = fast_hash_expr a
1358 fast_hash_expr (Lam b _)        = hashId b
1359 fast_hash_expr other            = 1
1360
1361 hashId :: Id -> Int
1362 hashId id = hashName (idName id)
1363 \end{code}
1364
1365 %************************************************************************
1366 %*                                                                      *
1367 \subsection{Determining non-updatable right-hand-sides}
1368 %*                                                                      *
1369 %************************************************************************
1370
1371 Top-level constructor applications can usually be allocated
1372 statically, but they can't if the constructor, or any of the
1373 arguments, come from another DLL (because we can't refer to static
1374 labels in other DLLs).
1375
1376 If this happens we simply make the RHS into an updatable thunk, 
1377 and 'exectute' it rather than allocating it statically.
1378
1379 \begin{code}
1380 rhsIsStatic :: PackageId -> CoreExpr -> Bool
1381 -- This function is called only on *top-level* right-hand sides
1382 -- Returns True if the RHS can be allocated statically, with
1383 -- no thunks involved at all.
1384 --
1385 -- It's called (i) in TidyPgm.hasCafRefs to decide if the rhs is, or
1386 -- refers to, CAFs; and (ii) in CoreToStg to decide whether to put an
1387 -- update flag on it.
1388 --
1389 -- The basic idea is that rhsIsStatic returns True only if the RHS is
1390 --      (a) a value lambda
1391 --      (b) a saturated constructor application with static args
1392 --
1393 -- BUT watch out for
1394 --  (i) Any cross-DLL references kill static-ness completely
1395 --      because they must be 'executed' not statically allocated
1396 --      ("DLL" here really only refers to Windows DLLs, on other platforms,
1397 --      this is not necessary)
1398 --
1399 -- (ii) We treat partial applications as redexes, because in fact we 
1400 --      make a thunk for them that runs and builds a PAP
1401 --      at run-time.  The only appliations that are treated as 
1402 --      static are *saturated* applications of constructors.
1403
1404 -- We used to try to be clever with nested structures like this:
1405 --              ys = (:) w ((:) w [])
1406 -- on the grounds that CorePrep will flatten ANF-ise it later.
1407 -- But supporting this special case made the function much more 
1408 -- complicated, because the special case only applies if there are no 
1409 -- enclosing type lambdas:
1410 --              ys = /\ a -> Foo (Baz ([] a))
1411 -- Here the nested (Baz []) won't float out to top level in CorePrep.
1412 --
1413 -- But in fact, even without -O, nested structures at top level are 
1414 -- flattened by the simplifier, so we don't need to be super-clever here.
1415 --
1416 -- Examples
1417 --
1418 --      f = \x::Int. x+7        TRUE
1419 --      p = (True,False)        TRUE
1420 --
1421 --      d = (fst p, False)      FALSE because there's a redex inside
1422 --                              (this particular one doesn't happen but...)
1423 --
1424 --      h = D# (1.0## /## 2.0##)        FALSE (redex again)
1425 --      n = /\a. Nil a                  TRUE
1426 --
1427 --      t = /\a. (:) (case w a of ...) (Nil a)  FALSE (redex)
1428 --
1429 --
1430 -- This is a bit like CoreUtils.exprIsHNF, with the following differences:
1431 --    a) scc "foo" (\x -> ...) is updatable (so we catch the right SCC)
1432 --
1433 --    b) (C x xs), where C is a contructors is updatable if the application is
1434 --         dynamic
1435 -- 
1436 --    c) don't look through unfolding of f in (f x).
1437 --
1438 -- When opt_RuntimeTypes is on, we keep type lambdas and treat
1439 -- them as making the RHS re-entrant (non-updatable).
1440
1441 rhsIsStatic this_pkg rhs = is_static False rhs
1442   where
1443   is_static :: Bool     -- True <=> in a constructor argument; must be atomic
1444           -> CoreExpr -> Bool
1445   
1446   is_static False (Lam b e) = isRuntimeVar b || is_static False e
1447   
1448   is_static in_arg (Note (SCC _) e) = False
1449   is_static in_arg (Note _ e)       = is_static in_arg e
1450   is_static in_arg (Cast e co)      = is_static in_arg e
1451   
1452   is_static in_arg (Lit lit)
1453     = case lit of
1454         MachLabel _ _ -> False
1455         other         -> True
1456         -- A MachLabel (foreign import "&foo") in an argument
1457         -- prevents a constructor application from being static.  The
1458         -- reason is that it might give rise to unresolvable symbols
1459         -- in the object file: under Linux, references to "weak"
1460         -- symbols from the data segment give rise to "unresolvable
1461         -- relocation" errors at link time This might be due to a bug
1462         -- in the linker, but we'll work around it here anyway. 
1463         -- SDM 24/2/2004
1464   
1465   is_static in_arg other_expr = go other_expr 0
1466    where
1467     go (Var f) n_val_args
1468 #if mingw32_TARGET_OS
1469         | not (isDllName this_pkg (idName f))
1470 #endif
1471         =  saturated_data_con f n_val_args
1472         || (in_arg && n_val_args == 0)  
1473                 -- A naked un-applied variable is *not* deemed a static RHS
1474                 -- E.g.         f = g
1475                 -- Reason: better to update so that the indirection gets shorted
1476                 --         out, and the true value will be seen
1477                 -- NB: if you change this, you'll break the invariant that THUNK_STATICs
1478                 --     are always updatable.  If you do so, make sure that non-updatable
1479                 --     ones have enough space for their static link field!
1480
1481     go (App f a) n_val_args
1482         | isTypeArg a                    = go f n_val_args
1483         | not in_arg && is_static True a = go f (n_val_args + 1)
1484         -- The (not in_arg) checks that we aren't in a constructor argument;
1485         -- if we are, we don't allow (value) applications of any sort
1486         -- 
1487         -- NB. In case you wonder, args are sometimes not atomic.  eg.
1488         --   x = D# (1.0## /## 2.0##)
1489         -- can't float because /## can fail.
1490
1491     go (Note (SCC _) f) n_val_args = False
1492     go (Note _ f) n_val_args       = go f n_val_args
1493     go (Cast e co) n_val_args      = go e n_val_args
1494
1495     go other n_val_args = False
1496
1497     saturated_data_con f n_val_args
1498         = case isDataConWorkId_maybe f of
1499             Just dc -> n_val_args == dataConRepArity dc
1500             Nothing -> False
1501 \end{code}