Missing imports in CoreUtils
[ghc-hetmet.git] / compiler / coreSyn / CoreUtils.lhs
1 %
2 % (c) The GRASP/AQUA Project, Glasgow University, 1992-1998
3 %
4 \section[CoreUtils]{Utility functions on @Core@ syntax}
5
6 \begin{code}
7 module CoreUtils (
8         -- Construction
9         mkInlineMe, mkSCC, mkCoerce, 
10         bindNonRec, needsCaseBinding,
11         mkIfThenElse, mkAltExpr, mkPiType, mkPiTypes,
12
13         -- Taking expressions apart
14         findDefault, findAlt, isDefaultAlt, mergeAlts,
15
16         -- Properties of expressions
17         exprType, coreAltType,
18         exprIsDupable, exprIsTrivial, exprIsCheap, 
19         exprIsHNF,exprOkForSpeculation, exprIsBig, 
20         exprIsConApp_maybe, exprIsBottom,
21         rhsIsStatic,
22
23         -- Arity and eta expansion
24         manifestArity, exprArity, 
25         exprEtaExpandArity, etaExpand, 
26
27         -- Size
28         coreBindsSize,
29
30         -- Hashing
31         hashExpr,
32
33         -- Equality
34         cheapEqExpr, tcEqExpr, tcEqExprX, applyTypeToArgs, applyTypeToArg,
35
36         dataConOrigInstPat, dataConRepInstPat, dataConRepFSInstPat
37     ) where
38
39 #include "HsVersions.h"
40
41
42 import GLAEXTS          -- For `xori` 
43
44 import CoreSyn
45 import CoreFVs          ( exprFreeVars )
46 import PprCore          ( pprCoreExpr )
47 import Var              ( Var, TyVar, CoVar, isCoVar, tyVarKind, mkCoVar, mkTyVar )
48 import OccName          ( mkVarOccFS )
49 import SrcLoc           ( noSrcLoc )
50 import VarSet           ( unionVarSet )
51 import VarEnv
52 import Name             ( hashName, mkSysTvName )
53 #if mingw32_TARGET_OS
54 import Packages         ( isDllName )
55 #endif
56 import Literal          ( hashLiteral, literalType, litIsDupable, 
57                           litIsTrivial, isZeroLit, Literal( MachLabel ) )
58 import DataCon          ( DataCon, dataConRepArity, eqSpecPreds, 
59                           dataConTyCon, dataConRepArgTys,
60                           dataConUnivTyVars, dataConExTyVars, dataConEqSpec,
61                           dataConOrigArgTys, dataConTheta )
62 import PrimOp           ( PrimOp(..), primOpOkForSpeculation, primOpIsCheap )
63 import Id               ( Id, idType, globalIdDetails, idNewStrictness, 
64                           mkWildId, idArity, idName, idUnfolding, idInfo,
65                           isOneShotBndr, isStateHackType, 
66                           isDataConWorkId_maybe, mkSysLocal, mkUserLocal,
67                           isDataConWorkId, isBottomingId, isDictId
68                         )
69 import IdInfo           ( GlobalIdDetails(..), megaSeqIdInfo )
70 import NewDemand        ( appIsBottom )
71 import Type             ( Type, mkFunTy, mkForAllTy, splitFunTy_maybe,
72                           splitFunTy, tcEqTypeX,
73                           applyTys, isUnLiftedType, seqType, mkTyVarTy,
74                           splitForAllTy_maybe, isForAllTy, 
75                           splitTyConApp_maybe, coreEqType, funResultTy, applyTy,
76                           substTyWith, mkPredTy
77                         )
78 import Coercion         ( Coercion, mkTransCoercion, coercionKind,
79                           splitNewTypeRepCo_maybe, mkSymCoercion,
80                           decomposeCo, coercionKindPredTy,
81                           splitCoercionKind )
82 import TyCon            ( tyConArity )
83 import TysWiredIn       ( boolTy, trueDataCon, falseDataCon )
84 import CostCentre       ( CostCentre )
85 import BasicTypes       ( Arity )
86 import PackageConfig    ( PackageId )
87 import Unique           ( Unique )
88 import Outputable
89 import DynFlags         ( DynFlags, DynFlag(Opt_DictsCheap), dopt )
90 import TysPrim          ( alphaTy )     -- Debugging only
91 import Util             ( equalLength, lengthAtLeast, foldl2 )
92 import FastString       ( FastString )
93 \end{code}
94
95
96 %************************************************************************
97 %*                                                                      *
98 \subsection{Find the type of a Core atom/expression}
99 %*                                                                      *
100 %************************************************************************
101
102 \begin{code}
103 exprType :: CoreExpr -> Type
104
105 exprType (Var var)              = idType var
106 exprType (Lit lit)              = literalType lit
107 exprType (Let _ body)           = exprType body
108 exprType (Case _ _ ty alts)     = ty
109 exprType (Cast e co) 
110   = let (_, ty) = coercionKind co in ty
111 exprType (Note other_note e)    = exprType e
112 exprType (Lam binder expr)      = mkPiType binder (exprType expr)
113 exprType e@(App _ _)
114   = case collectArgs e of
115         (fun, args) -> applyTypeToArgs e (exprType fun) args
116
117 exprType other = pprTrace "exprType" (pprCoreExpr other) alphaTy
118
119 coreAltType :: CoreAlt -> Type
120 coreAltType (_,_,rhs) = exprType rhs
121 \end{code}
122
123 @mkPiType@ makes a (->) type or a forall type, depending on whether
124 it is given a type variable or a term variable.  We cleverly use the
125 lbvarinfo field to figure out the right annotation for the arrove in
126 case of a term variable.
127
128 \begin{code}
129 mkPiType  :: Var   -> Type -> Type      -- The more polymorphic version
130 mkPiTypes :: [Var] -> Type -> Type      --    doesn't work...
131
132 mkPiTypes vs ty = foldr mkPiType ty vs
133
134 mkPiType v ty
135    | isId v    = mkFunTy (idType v) ty
136    | otherwise = mkForAllTy v ty
137 \end{code}
138
139 \begin{code}
140 applyTypeToArg :: Type -> CoreExpr -> Type
141 applyTypeToArg fun_ty (Type arg_ty) = applyTy fun_ty arg_ty
142 applyTypeToArg fun_ty other_arg     = funResultTy fun_ty
143
144 applyTypeToArgs :: CoreExpr -> Type -> [CoreExpr] -> Type
145 -- A more efficient version of applyTypeToArg 
146 -- when we have several args
147 -- The first argument is just for debugging
148 applyTypeToArgs e op_ty [] = op_ty
149
150 applyTypeToArgs e op_ty (Type ty : args)
151   =     -- Accumulate type arguments so we can instantiate all at once
152     go [ty] args
153   where
154     go rev_tys (Type ty : args) = go (ty:rev_tys) args
155     go rev_tys rest_args        = applyTypeToArgs e op_ty' rest_args
156                                 where
157                                   op_ty' = applyTys op_ty (reverse rev_tys)
158
159 applyTypeToArgs e op_ty (other_arg : args)
160   = case (splitFunTy_maybe op_ty) of
161         Just (_, res_ty) -> applyTypeToArgs e res_ty args
162         Nothing -> pprPanic "applyTypeToArgs" (pprCoreExpr e $$ ppr op_ty)
163 \end{code}
164
165
166
167 %************************************************************************
168 %*                                                                      *
169 \subsection{Attaching notes}
170 %*                                                                      *
171 %************************************************************************
172
173 mkNote removes redundant coercions, and SCCs where possible
174
175 \begin{code}
176 #ifdef UNUSED
177 mkNote :: Note -> CoreExpr -> CoreExpr
178 mkNote (SCC cc) expr               = mkSCC cc expr
179 mkNote InlineMe expr               = mkInlineMe expr
180 mkNote note     expr               = Note note expr
181 #endif
182 \end{code}
183
184 Drop trivial InlineMe's.  This is somewhat important, because if we have an unfolding
185 that looks like (Note InlineMe (Var v)), the InlineMe doesn't go away because it may
186 not be *applied* to anything.
187
188 We don't use exprIsTrivial here, though, because we sometimes generate worker/wrapper
189 bindings like
190         fw = ...
191         f  = inline_me (coerce t fw)
192 As usual, the inline_me prevents the worker from getting inlined back into the wrapper.
193 We want the split, so that the coerces can cancel at the call site.  
194
195 However, we can get left with tiresome type applications.  Notably, consider
196         f = /\ a -> let t = e in (t, w)
197 Then lifting the let out of the big lambda gives
198         t' = /\a -> e
199         f = /\ a -> let t = inline_me (t' a) in (t, w)
200 The inline_me is to stop the simplifier inlining t' right back
201 into t's RHS.  In the next phase we'll substitute for t (since
202 its rhs is trivial) and *then* we could get rid of the inline_me.
203 But it hardly seems worth it, so I don't bother.
204
205 \begin{code}
206 mkInlineMe (Var v) = Var v
207 mkInlineMe e       = Note InlineMe e
208 \end{code}
209
210
211
212 \begin{code}
213 mkCoerce :: Coercion -> CoreExpr -> CoreExpr
214 mkCoerce co (Cast expr co2)
215   = ASSERT(let { (from_ty, _to_ty) = coercionKind co; 
216                  (_from_ty2, to_ty2) = coercionKind co2} in
217            from_ty `coreEqType` to_ty2 )
218     mkCoerce (mkTransCoercion co2 co) expr
219
220 mkCoerce co expr 
221   = let (from_ty, to_ty) = coercionKind co in
222 --    if to_ty `coreEqType` from_ty
223 --    then expr
224 --    else 
225         ASSERT2(from_ty `coreEqType` (exprType expr), text "Trying to coerce" <+> text "(" <> ppr expr $$ text "::" <+> ppr (exprType expr) <> text ")" $$ ppr co $$ ppr (coercionKindPredTy co))
226          (Cast expr co)
227 \end{code}
228
229 \begin{code}
230 mkSCC :: CostCentre -> Expr b -> Expr b
231         -- Note: Nested SCC's *are* preserved for the benefit of
232         --       cost centre stack profiling
233 mkSCC cc (Lit lit)          = Lit lit
234 mkSCC cc (Lam x e)          = Lam x (mkSCC cc e)  -- Move _scc_ inside lambda
235 mkSCC cc (Note (SCC cc') e) = Note (SCC cc) (Note (SCC cc') e)
236 mkSCC cc (Note n e)         = Note n (mkSCC cc e) -- Move _scc_ inside notes
237 mkSCC cc (Cast e co)        = Cast (mkSCC cc e) co -- Move _scc_ inside cast
238 mkSCC cc expr               = Note (SCC cc) expr
239 \end{code}
240
241
242 %************************************************************************
243 %*                                                                      *
244 \subsection{Other expression construction}
245 %*                                                                      *
246 %************************************************************************
247
248 \begin{code}
249 bindNonRec :: Id -> CoreExpr -> CoreExpr -> CoreExpr
250 -- (bindNonRec x r b) produces either
251 --      let x = r in b
252 -- or
253 --      case r of x { _DEFAULT_ -> b }
254 --
255 -- depending on whether x is unlifted or not
256 -- It's used by the desugarer to avoid building bindings
257 -- that give Core Lint a heart attack.  Actually the simplifier
258 -- deals with them perfectly well.
259
260 bindNonRec bndr rhs body 
261   | needsCaseBinding (idType bndr) rhs = Case rhs bndr (exprType body) [(DEFAULT,[],body)]
262   | otherwise                          = Let (NonRec bndr rhs) body
263
264 needsCaseBinding ty rhs = isUnLiftedType ty && not (exprOkForSpeculation rhs)
265         -- Make a case expression instead of a let
266         -- These can arise either from the desugarer,
267         -- or from beta reductions: (\x.e) (x +# y)
268 \end{code}
269
270 \begin{code}
271 mkAltExpr :: AltCon -> [CoreBndr] -> [Type] -> CoreExpr
272         -- This guy constructs the value that the scrutinee must have
273         -- when you are in one particular branch of a case
274 mkAltExpr (DataAlt con) args inst_tys
275   = mkConApp con (map Type inst_tys ++ varsToCoreExprs args)
276 mkAltExpr (LitAlt lit) [] []
277   = Lit lit
278
279 mkIfThenElse :: CoreExpr -> CoreExpr -> CoreExpr -> CoreExpr
280 mkIfThenElse guard then_expr else_expr
281 -- Not going to be refining, so okay to take the type of the "then" clause
282   = Case guard (mkWildId boolTy) (exprType then_expr) 
283          [ (DataAlt falseDataCon, [], else_expr),       -- Increasing order of tag!
284            (DataAlt trueDataCon,  [], then_expr) ]
285 \end{code}
286
287
288 %************************************************************************
289 %*                                                                      *
290 \subsection{Taking expressions apart}
291 %*                                                                      *
292 %************************************************************************
293
294 The default alternative must be first, if it exists at all.
295 This makes it easy to find, though it makes matching marginally harder.
296
297 \begin{code}
298 findDefault :: [CoreAlt] -> ([CoreAlt], Maybe CoreExpr)
299 findDefault ((DEFAULT,args,rhs) : alts) = ASSERT( null args ) (alts, Just rhs)
300 findDefault alts                        =                     (alts, Nothing)
301
302 findAlt :: AltCon -> [CoreAlt] -> CoreAlt
303 findAlt con alts
304   = case alts of
305         (deflt@(DEFAULT,_,_):alts) -> go alts deflt
306         other                      -> go alts panic_deflt
307   where
308     panic_deflt = pprPanic "Missing alternative" (ppr con $$ vcat (map ppr alts))
309
310     go []                      deflt = deflt
311     go (alt@(con1,_,_) : alts) deflt
312       = case con `cmpAltCon` con1 of
313           LT -> deflt   -- Missed it already; the alts are in increasing order
314           EQ -> alt
315           GT -> ASSERT( not (con1 == DEFAULT) ) go alts deflt
316
317 isDefaultAlt :: CoreAlt -> Bool
318 isDefaultAlt (DEFAULT, _, _) = True
319 isDefaultAlt other           = False
320
321 ---------------------------------
322 mergeAlts :: [CoreAlt] -> [CoreAlt] -> [CoreAlt]
323 -- Merge preserving order; alternatives in the first arg
324 -- shadow ones in the second
325 mergeAlts [] as2 = as2
326 mergeAlts as1 [] = as1
327 mergeAlts (a1:as1) (a2:as2)
328   = case a1 `cmpAlt` a2 of
329         LT -> a1 : mergeAlts as1      (a2:as2)
330         EQ -> a1 : mergeAlts as1      as2       -- Discard a2
331         GT -> a2 : mergeAlts (a1:as1) as2
332 \end{code}
333
334
335 %************************************************************************
336 %*                                                                      *
337 \subsection{Figuring out things about expressions}
338 %*                                                                      *
339 %************************************************************************
340
341 @exprIsTrivial@ is true of expressions we are unconditionally happy to
342                 duplicate; simple variables and constants, and type
343                 applications.  Note that primop Ids aren't considered
344                 trivial unless 
345
346 @exprIsBottom@  is true of expressions that are guaranteed to diverge
347
348
349 There used to be a gruesome test for (hasNoBinding v) in the
350 Var case:
351         exprIsTrivial (Var v) | hasNoBinding v = idArity v == 0
352 The idea here is that a constructor worker, like $wJust, is
353 really short for (\x -> $wJust x), becuase $wJust has no binding.
354 So it should be treated like a lambda.  Ditto unsaturated primops.
355 But now constructor workers are not "have-no-binding" Ids.  And
356 completely un-applied primops and foreign-call Ids are sufficiently
357 rare that I plan to allow them to be duplicated and put up with
358 saturating them.
359
360 SCC notes.  We do not treat (_scc_ "foo" x) as trivial, because 
361   a) it really generates code, (and a heap object when it's 
362      a function arg) to capture the cost centre
363   b) see the note [SCC-and-exprIsTrivial] in Simplify.simplLazyBind
364
365 \begin{code}
366 exprIsTrivial (Var v)      = True       -- See notes above
367 exprIsTrivial (Type _)     = True
368 exprIsTrivial (Lit lit)    = litIsTrivial lit
369 exprIsTrivial (App e arg)  = not (isRuntimeArg arg) && exprIsTrivial e
370 exprIsTrivial (Note (SCC _) e) = False          -- See notes above
371 exprIsTrivial (Note _       e) = exprIsTrivial e
372 exprIsTrivial (Cast e co)  = exprIsTrivial e
373 exprIsTrivial (Lam b body) = not (isRuntimeVar b) && exprIsTrivial body
374 exprIsTrivial other        = False
375 \end{code}
376
377
378 @exprIsDupable@ is true of expressions that can be duplicated at a modest
379                 cost in code size.  This will only happen in different case
380                 branches, so there's no issue about duplicating work.
381
382                 That is, exprIsDupable returns True of (f x) even if
383                 f is very very expensive to call.
384
385                 Its only purpose is to avoid fruitless let-binding
386                 and then inlining of case join points
387
388
389 \begin{code}
390 exprIsDupable (Type _)          = True
391 exprIsDupable (Var v)           = True
392 exprIsDupable (Lit lit)         = litIsDupable lit
393 exprIsDupable (Note InlineMe e) = True
394 exprIsDupable (Note _ e)        = exprIsDupable e
395 exprIsDupable (Cast e co)       = exprIsDupable e
396 exprIsDupable expr           
397   = go expr 0
398   where
399     go (Var v)   n_args = True
400     go (App f a) n_args =  n_args < dupAppSize
401                         && exprIsDupable a
402                         && go f (n_args+1)
403     go other n_args     = False
404
405 dupAppSize :: Int
406 dupAppSize = 4          -- Size of application we are prepared to duplicate
407 \end{code}
408
409 @exprIsCheap@ looks at a Core expression and returns \tr{True} if
410 it is obviously in weak head normal form, or is cheap to get to WHNF.
411 [Note that that's not the same as exprIsDupable; an expression might be
412 big, and hence not dupable, but still cheap.]
413
414 By ``cheap'' we mean a computation we're willing to:
415         push inside a lambda, or
416         inline at more than one place
417 That might mean it gets evaluated more than once, instead of being
418 shared.  The main examples of things which aren't WHNF but are
419 ``cheap'' are:
420
421   *     case e of
422           pi -> ei
423         (where e, and all the ei are cheap)
424
425   *     let x = e in b
426         (where e and b are cheap)
427
428   *     op x1 ... xn
429         (where op is a cheap primitive operator)
430
431   *     error "foo"
432         (because we are happy to substitute it inside a lambda)
433
434 Notice that a variable is considered 'cheap': we can push it inside a lambda,
435 because sharing will make sure it is only evaluated once.
436
437 \begin{code}
438 exprIsCheap :: CoreExpr -> Bool
439 exprIsCheap (Lit lit)         = True
440 exprIsCheap (Type _)          = True
441 exprIsCheap (Var _)           = True
442 exprIsCheap (Note InlineMe e) = True
443 exprIsCheap (Note _ e)        = exprIsCheap e
444 exprIsCheap (Cast e co)       = exprIsCheap e
445 exprIsCheap (Lam x e)         = isRuntimeVar x || exprIsCheap e
446 exprIsCheap (Case e _ _ alts) = exprIsCheap e && 
447                                 and [exprIsCheap rhs | (_,_,rhs) <- alts]
448         -- Experimentally, treat (case x of ...) as cheap
449         -- (and case __coerce x etc.)
450         -- This improves arities of overloaded functions where
451         -- there is only dictionary selection (no construction) involved
452 exprIsCheap (Let (NonRec x _) e)  
453       | isUnLiftedType (idType x) = exprIsCheap e
454       | otherwise                 = False
455         -- strict lets always have cheap right hand sides,
456         -- and do no allocation.
457
458 exprIsCheap other_expr  -- Applications and variables
459   = go other_expr []
460   where
461         -- Accumulate value arguments, then decide
462     go (App f a) val_args | isRuntimeArg a = go f (a:val_args)
463                           | otherwise      = go f val_args
464
465     go (Var f) [] = True        -- Just a type application of a variable
466                                 -- (f t1 t2 t3) counts as WHNF
467     go (Var f) args
468         = case globalIdDetails f of
469                 RecordSelId {} -> go_sel args
470                 ClassOpId _    -> go_sel args
471                 PrimOpId op    -> go_primop op args
472
473                 DataConWorkId _ -> go_pap args
474                 other | length args < idArity f -> go_pap args
475
476                 other -> isBottomingId f
477                         -- Application of a function which
478                         -- always gives bottom; we treat this as cheap
479                         -- because it certainly doesn't need to be shared!
480         
481     go other args = False
482  
483     --------------
484     go_pap args = all exprIsTrivial args
485         -- For constructor applications and primops, check that all
486         -- the args are trivial.  We don't want to treat as cheap, say,
487         --      (1:2:3:4:5:[])
488         -- We'll put up with one constructor application, but not dozens
489         
490     --------------
491     go_primop op args = primOpIsCheap op && all exprIsCheap args
492         -- In principle we should worry about primops
493         -- that return a type variable, since the result
494         -- might be applied to something, but I'm not going
495         -- to bother to check the number of args
496  
497     --------------
498     go_sel [arg] = exprIsCheap arg      -- I'm experimenting with making record selection
499     go_sel other = False                -- look cheap, so we will substitute it inside a
500                                         -- lambda.  Particularly for dictionary field selection.
501                 -- BUT: Take care with (sel d x)!  The (sel d) might be cheap, but
502                 --      there's no guarantee that (sel d x) will be too.  Hence (n_val_args == 1)
503 \end{code}
504
505 exprOkForSpeculation returns True of an expression that it is
506
507         * safe to evaluate even if normal order eval might not 
508           evaluate the expression at all, or
509
510         * safe *not* to evaluate even if normal order would do so
511
512 It returns True iff
513
514         the expression guarantees to terminate, 
515         soon, 
516         without raising an exception,
517         without causing a side effect (e.g. writing a mutable variable)
518
519 NB: if exprIsHNF e, then exprOkForSpecuation e
520
521 E.G.
522         let x = case y# +# 1# of { r# -> I# r# }
523         in E
524 ==>
525         case y# +# 1# of { r# -> 
526         let x = I# r#
527         in E 
528         }
529
530 We can only do this if the (y+1) is ok for speculation: it has no
531 side effects, and can't diverge or raise an exception.
532
533 \begin{code}
534 exprOkForSpeculation :: CoreExpr -> Bool
535 exprOkForSpeculation (Lit _)     = True
536 exprOkForSpeculation (Type _)    = True
537 exprOkForSpeculation (Var v)     = isUnLiftedType (idType v)
538 exprOkForSpeculation (Note _ e)  = exprOkForSpeculation e
539 exprOkForSpeculation (Cast e co) = exprOkForSpeculation e
540 exprOkForSpeculation other_expr
541   = case collectArgs other_expr of
542         (Var f, args) -> spec_ok (globalIdDetails f) args
543         other         -> False
544  
545   where
546     spec_ok (DataConWorkId _) args
547       = True    -- The strictness of the constructor has already
548                 -- been expressed by its "wrapper", so we don't need
549                 -- to take the arguments into account
550
551     spec_ok (PrimOpId op) args
552       | isDivOp op,             -- Special case for dividing operations that fail
553         [arg1, Lit lit] <- args -- only if the divisor is zero
554       = not (isZeroLit lit) && exprOkForSpeculation arg1
555                 -- Often there is a literal divisor, and this 
556                 -- can get rid of a thunk in an inner looop
557
558       | otherwise
559       = primOpOkForSpeculation op && 
560         all exprOkForSpeculation args
561                                 -- A bit conservative: we don't really need
562                                 -- to care about lazy arguments, but this is easy
563
564     spec_ok other args = False
565
566 isDivOp :: PrimOp -> Bool
567 -- True of dyadic operators that can fail 
568 -- only if the second arg is zero
569 -- This function probably belongs in PrimOp, or even in 
570 -- an automagically generated file.. but it's such a 
571 -- special case I thought I'd leave it here for now.
572 isDivOp IntQuotOp        = True
573 isDivOp IntRemOp         = True
574 isDivOp WordQuotOp       = True
575 isDivOp WordRemOp        = True
576 isDivOp IntegerQuotRemOp = True
577 isDivOp IntegerDivModOp  = True
578 isDivOp FloatDivOp       = True
579 isDivOp DoubleDivOp      = True
580 isDivOp other            = False
581 \end{code}
582
583
584 \begin{code}
585 exprIsBottom :: CoreExpr -> Bool        -- True => definitely bottom
586 exprIsBottom e = go 0 e
587                where
588                 -- n is the number of args
589                  go n (Note _ e)     = go n e
590                  go n (Cast e co)    = go n e
591                  go n (Let _ e)      = go n e
592                  go n (Case e _ _ _) = go 0 e   -- Just check the scrut
593                  go n (App e _)      = go (n+1) e
594                  go n (Var v)        = idAppIsBottom v n
595                  go n (Lit _)        = False
596                  go n (Lam _ _)      = False
597                  go n (Type _)       = False
598
599 idAppIsBottom :: Id -> Int -> Bool
600 idAppIsBottom id n_val_args = appIsBottom (idNewStrictness id) n_val_args
601 \end{code}
602
603 @exprIsHNF@ returns true for expressions that are certainly *already* 
604 evaluated to *head* normal form.  This is used to decide whether it's ok 
605 to change
606
607         case x of _ -> e   ===>   e
608
609 and to decide whether it's safe to discard a `seq`
610
611 So, it does *not* treat variables as evaluated, unless they say they are.
612
613 But it *does* treat partial applications and constructor applications
614 as values, even if their arguments are non-trivial, provided the argument
615 type is lifted; 
616         e.g.  (:) (f x) (map f xs)      is a value
617               map (...redex...)         is a value
618 Because `seq` on such things completes immediately
619
620 For unlifted argument types, we have to be careful:
621                 C (f x :: Int#)
622 Suppose (f x) diverges; then C (f x) is not a value.  True, but
623 this form is illegal (see the invariants in CoreSyn).  Args of unboxed
624 type must be ok-for-speculation (or trivial).
625
626 \begin{code}
627 exprIsHNF :: CoreExpr -> Bool           -- True => Value-lambda, constructor, PAP
628 exprIsHNF (Var v)       -- NB: There are no value args at this point
629   =  isDataConWorkId v  -- Catches nullary constructors, 
630                         --      so that [] and () are values, for example
631   || idArity v > 0      -- Catches (e.g.) primops that don't have unfoldings
632   || isEvaldUnfolding (idUnfolding v)
633         -- Check the thing's unfolding; it might be bound to a value
634         -- A worry: what if an Id's unfolding is just itself: 
635         -- then we could get an infinite loop...
636
637 exprIsHNF (Lit l)            = True
638 exprIsHNF (Type ty)          = True     -- Types are honorary Values; 
639                                         -- we don't mind copying them
640 exprIsHNF (Lam b e)          = isRuntimeVar b || exprIsHNF e
641 exprIsHNF (Note _ e)         = exprIsHNF e
642 exprIsHNF (Cast e co)        = exprIsHNF e
643 exprIsHNF (App e (Type _)) = exprIsHNF e
644 exprIsHNF (App e a)        = app_is_value e [a]
645 exprIsHNF other      = False
646
647 -- There is at least one value argument
648 app_is_value (Var fun) args
649   |  isDataConWorkId fun                -- Constructor apps are values
650   || idArity fun > valArgCount args     -- Under-applied function
651   = check_args (idType fun) args
652 app_is_value (App f a) as = app_is_value f (a:as)
653 app_is_value other     as = False
654
655         -- 'check_args' checks that unlifted-type args
656         -- are in fact guaranteed non-divergent
657 check_args fun_ty []              = True
658 check_args fun_ty (Type _ : args) = case splitForAllTy_maybe fun_ty of
659                                       Just (_, ty) -> check_args ty args
660 check_args fun_ty (arg : args)
661   | isUnLiftedType arg_ty = exprOkForSpeculation arg
662   | otherwise             = check_args res_ty args
663   where
664     (arg_ty, res_ty) = splitFunTy fun_ty
665 \end{code}
666
667 \begin{code}
668 -- deep applies a TyConApp coercion as a substitution to a reflexive coercion
669 -- deepCast t [a1,...,an] co corresponds to deep(t, [a1,...,an], co) from
670 -- FC paper
671 deepCast :: Type -> [TyVar] -> Coercion -> Coercion
672 deepCast ty tyVars co 
673   = ASSERT( let {(lty, rty) = coercionKind co;
674                  Just (tc1, lArgs) = splitTyConApp_maybe lty;
675                  Just (tc2, rArgs) = splitTyConApp_maybe rty} 
676             in
677               tc1 == tc2 && length lArgs == length rArgs &&
678               length lArgs == length tyVars )
679     substTyWith tyVars coArgs ty
680   where
681     -- coArgs = [right (left (left co)), right (left co), right co]
682     coArgs = decomposeCo (length tyVars) co
683
684 -- These InstPat functions go here to avoid circularity between DataCon and Id
685 dataConRepInstPat   = dataConInstPat dataConRepArgTys (repeat (FSLIT("ipv")))
686 dataConRepFSInstPat = dataConInstPat dataConRepArgTys
687 dataConOrigInstPat  = dataConInstPat dc_arg_tys       (repeat (FSLIT("ipv")))
688   where 
689     dc_arg_tys dc = map mkPredTy (dataConTheta dc) ++ dataConOrigArgTys dc
690         -- Remember to include the existential dictionaries
691
692 dataConInstPat :: (DataCon -> [Type])      -- function used to find arg tys
693                   -> [FastString]          -- A long enough list of FSs to use for names
694                   -> [Unique]              -- An equally long list of uniques, at least one for each binder
695                   -> DataCon
696                   -> [Type]                -- Types to instantiate the universally quantified tyvars
697                -> ([TyVar], [CoVar], [Id]) -- Return instantiated variables
698 -- dataConInstPat arg_fun fss us con inst_tys returns a triple 
699 -- (ex_tvs, co_tvs, arg_ids),
700 --
701 --   ex_tvs are intended to be used as binders for existential type args
702 --
703 --   co_tvs are intended to be used as binders for coercion args and the kinds
704 --     of these vars have been instantiated by the inst_tys and the ex_tys
705 --
706 --   arg_ids are indended to be used as binders for value arguments, including
707 --     dicts, and their types have been instantiated with inst_tys and ex_tys
708 --
709 -- Example.
710 --  The following constructor T1
711 --
712 --  data T a where
713 --    T1 :: forall b. Int -> b -> T(a,b)
714 --    ...
715 --
716 --  has representation type 
717 --   forall a. forall a1. forall b. (a :=: (a1,b)) => 
718 --     Int -> b -> T a
719 --
720 --  dataConInstPat fss us T1 (a1',b') will return
721 --
722 --  ([a1'', b''], [c :: (a1', b'):=:(a1'', b'')], [x :: Int, y :: b''])
723 --
724 --  where the double-primed variables are created with the FastStrings and
725 --  Uniques given as fss and us
726 dataConInstPat arg_fun fss uniqs con inst_tys 
727   = (ex_bndrs, co_bndrs, id_bndrs)
728   where 
729     univ_tvs = dataConUnivTyVars con
730     ex_tvs   = dataConExTyVars con
731     arg_tys  = arg_fun con
732     eq_spec  = dataConEqSpec con
733     eq_preds = eqSpecPreds eq_spec
734
735     n_ex = length ex_tvs
736     n_co = length eq_spec
737
738       -- split the Uniques and FastStrings
739     (ex_uniqs, uniqs')   = splitAt n_ex uniqs
740     (co_uniqs, id_uniqs) = splitAt n_co uniqs'
741
742     (ex_fss, fss')     = splitAt n_ex fss
743     (co_fss, id_fss)   = splitAt n_co fss'
744
745       -- make existential type variables
746     mk_ex_var uniq fs var = mkTyVar new_name kind
747       where
748         new_name = mkSysTvName uniq fs
749         kind     = tyVarKind var
750
751     ex_bndrs = zipWith3 mk_ex_var ex_uniqs ex_fss ex_tvs
752
753       -- make the instantiation substitution
754     inst_subst = substTyWith (univ_tvs ++ ex_tvs) (inst_tys ++ map mkTyVarTy ex_bndrs)
755
756       -- make new coercion vars, instantiating kind
757     mk_co_var uniq fs eq_pred = mkCoVar new_name co_kind
758        where
759          new_name = mkSysTvName uniq fs
760          co_kind  = inst_subst (mkPredTy eq_pred)
761
762     co_bndrs = zipWith3 mk_co_var co_uniqs co_fss eq_preds
763
764       -- make value vars, instantiating types
765     mk_id_var uniq fs ty = mkUserLocal (mkVarOccFS fs) uniq (inst_subst ty) noSrcLoc
766     id_bndrs = zipWith3 mk_id_var id_uniqs id_fss arg_tys
767
768 exprIsConApp_maybe :: CoreExpr -> Maybe (DataCon, [CoreExpr])
769 -- Returns (Just (dc, [x1..xn])) if the argument expression is 
770 -- a constructor application of the form (dc x1 .. xn)
771 exprIsConApp_maybe (Cast expr co)
772   =     -- Maybe this is over the top, but here we try to turn
773         --      coerce (S,T) ( x, y )
774         -- effectively into 
775         --      ( coerce S x, coerce T y )
776         -- This happens in anger in PrelArrExts which has a coerce
777         --      case coerce memcpy a b of
778         --        (# r, s #) -> ...
779         -- where the memcpy is in the IO monad, but the call is in
780         -- the (ST s) monad
781     case exprIsConApp_maybe expr of {
782         Nothing           -> Nothing ;
783         Just (dc, args)   -> 
784
785     let (from_ty, to_ty) = coercionKind co in
786   
787     case splitTyConApp_maybe to_ty of {
788         Nothing -> Nothing ;
789         Just (tc, tc_arg_tys) | tc /= dataConTyCon dc     -> Nothing
790                             --  | not (isVanillaDataCon dc) -> Nothing
791                               | otherwise                 ->
792                 -- Type constructor must match datacon
793
794     case splitTyConApp_maybe from_ty of {
795         Nothing -> Nothing ;
796         Just (tc', tc_arg_tys') | tc /= tc' -> Nothing 
797                 -- Both sides of coercion must have the same type constructor
798                                | otherwise ->
799
800     let
801         -- here we do the PushC reduction rule as described in the FC paper
802         arity               = tyConArity tc
803         n_ex_tvs            = length dc_ex_tyvars
804
805         (_univ_args, rest)  = splitAt arity args
806         (ex_args, val_args) = splitAt n_ex_tvs rest
807
808         arg_tys             = dataConRepArgTys dc
809         dc_tyvars           = dataConUnivTyVars dc
810         dc_ex_tyvars        = dataConExTyVars dc
811
812         deep arg_ty         = deepCast arg_ty dc_tyvars co
813
814           -- first we appropriately cast the value arguments
815         new_val_args        = zipWith mkCoerce (map deep arg_tys) val_args
816
817           -- then we cast the existential coercion arguments
818         orig_tvs            = dc_tyvars ++ dc_ex_tyvars
819         gammas              = decomposeCo arity co
820         new_tys             = gammas ++ (map (\ (Type t) -> t) ex_args)
821         theta               = substTyWith orig_tvs new_tys
822         cast_ty tv (Type ty) 
823           | isCoVar tv
824           , (ty1, ty2) <- splitCoercionKind (tyVarKind tv)
825           = Type $ mkTransCoercion (mkSymCoercion (theta ty1)) 
826             (mkTransCoercion ty (theta ty2))
827           | otherwise       
828           = Type ty
829         new_ex_args         = zipWith cast_ty dc_ex_tyvars ex_args
830   
831     in
832     ASSERT( all isTypeArg (take arity args) )
833     ASSERT( equalLength val_args arg_tys )
834     Just (dc, map Type tc_arg_tys ++ new_ex_args ++ new_val_args)
835     }}}
836
837 exprIsConApp_maybe (Note _ expr)
838   = exprIsConApp_maybe expr
839     -- We ignore InlineMe notes in case we have
840     --  x = __inline_me__ (a,b)
841     -- All part of making sure that INLINE pragmas never hurt
842     -- Marcin tripped on this one when making dictionaries more inlinable
843     --
844     -- In fact, we ignore all notes.  For example,
845     --          case _scc_ "foo" (C a b) of
846     --                  C a b -> e
847     -- should be optimised away, but it will be only if we look
848     -- through the SCC note.
849
850 exprIsConApp_maybe expr = analyse (collectArgs expr)
851   where
852     analyse (Var fun, args)
853         | Just con <- isDataConWorkId_maybe fun,
854           args `lengthAtLeast` dataConRepArity con
855                 -- Might be > because the arity excludes type args
856         = Just (con,args)
857
858         -- Look through unfoldings, but only cheap ones, because
859         -- we are effectively duplicating the unfolding
860     analyse (Var fun, [])
861         | let unf = idUnfolding fun,
862           isCheapUnfolding unf
863         = exprIsConApp_maybe (unfoldingTemplate unf)
864
865     analyse other = Nothing
866 \end{code}
867
868
869
870 %************************************************************************
871 %*                                                                      *
872 \subsection{Eta reduction and expansion}
873 %*                                                                      *
874 %************************************************************************
875
876 \begin{code}
877 exprEtaExpandArity :: DynFlags -> CoreExpr -> Arity
878 {- The Arity returned is the number of value args the 
879    thing can be applied to without doing much work
880
881 exprEtaExpandArity is used when eta expanding
882         e  ==>  \xy -> e x y
883
884 It returns 1 (or more) to:
885         case x of p -> \s -> ...
886 because for I/O ish things we really want to get that \s to the top.
887 We are prepared to evaluate x each time round the loop in order to get that
888
889 It's all a bit more subtle than it looks:
890
891 1.  One-shot lambdas
892
893 Consider one-shot lambdas
894                 let x = expensive in \y z -> E
895 We want this to have arity 2 if the \y-abstraction is a 1-shot lambda
896 Hence the ArityType returned by arityType
897
898 2.  The state-transformer hack
899
900 The one-shot lambda special cause is particularly important/useful for
901 IO state transformers, where we often get
902         let x = E in \ s -> ...
903
904 and the \s is a real-world state token abstraction.  Such abstractions
905 are almost invariably 1-shot, so we want to pull the \s out, past the
906 let x=E, even if E is expensive.  So we treat state-token lambdas as 
907 one-shot even if they aren't really.  The hack is in Id.isOneShotBndr.
908
909 3.  Dealing with bottom
910
911 Consider also 
912         f = \x -> error "foo"
913 Here, arity 1 is fine.  But if it is
914         f = \x -> case x of 
915                         True  -> error "foo"
916                         False -> \y -> x+y
917 then we want to get arity 2.  Tecnically, this isn't quite right, because
918         (f True) `seq` 1
919 should diverge, but it'll converge if we eta-expand f.  Nevertheless, we
920 do so; it improves some programs significantly, and increasing convergence
921 isn't a bad thing.  Hence the ABot/ATop in ArityType.
922
923 Actually, the situation is worse.  Consider
924         f = \x -> case x of
925                         True  -> \y -> x+y
926                         False -> \y -> x-y
927 Can we eta-expand here?  At first the answer looks like "yes of course", but
928 consider
929         (f bot) `seq` 1
930 This should diverge!  But if we eta-expand, it won't.   Again, we ignore this
931 "problem", because being scrupulous would lose an important transformation for
932 many programs.
933
934
935 4. Newtypes
936
937 Non-recursive newtypes are transparent, and should not get in the way.
938 We do (currently) eta-expand recursive newtypes too.  So if we have, say
939
940         newtype T = MkT ([T] -> Int)
941
942 Suppose we have
943         e = coerce T f
944 where f has arity 1.  Then: etaExpandArity e = 1; 
945 that is, etaExpandArity looks through the coerce.
946
947 When we eta-expand e to arity 1: eta_expand 1 e T
948 we want to get:                  coerce T (\x::[T] -> (coerce ([T]->Int) e) x)
949
950 HOWEVER, note that if you use coerce bogusly you can ge
951         coerce Int negate
952 And since negate has arity 2, you might try to eta expand.  But you can't
953 decopose Int to a function type.   Hence the final case in eta_expand.
954 -}
955
956
957 exprEtaExpandArity dflags e = arityDepth (arityType dflags e)
958
959 -- A limited sort of function type
960 data ArityType = AFun Bool ArityType    -- True <=> one-shot
961                | ATop                   -- Know nothing
962                | ABot                   -- Diverges
963
964 arityDepth :: ArityType -> Arity
965 arityDepth (AFun _ ty) = 1 + arityDepth ty
966 arityDepth ty          = 0
967
968 andArityType ABot           at2           = at2
969 andArityType ATop           at2           = ATop
970 andArityType (AFun t1 at1)  (AFun t2 at2) = AFun (t1 && t2) (andArityType at1 at2)
971 andArityType at1            at2           = andArityType at2 at1
972
973 arityType :: DynFlags -> CoreExpr -> ArityType
974         -- (go1 e) = [b1,..,bn]
975         -- means expression can be rewritten \x_b1 -> ... \x_bn -> body
976         -- where bi is True <=> the lambda is one-shot
977
978 arityType dflags (Note n e) = arityType dflags e
979 --      Not needed any more: etaExpand is cleverer
980 --  | ok_note n = arityType dflags e
981 --  | otherwise = ATop
982
983 arityType dflags (Cast e co) = arityType dflags e
984
985 arityType dflags (Var v) 
986   = mk (idArity v) (arg_tys (idType v))
987   where
988     mk :: Arity -> [Type] -> ArityType
989         -- The argument types are only to steer the "state hack"
990         -- Consider case x of
991         --              True  -> foo
992         --              False -> \(s:RealWorld) -> e
993         -- where foo has arity 1.  Then we want the state hack to
994         -- apply to foo too, so we can eta expand the case.
995     mk 0 tys | isBottomingId v                     = ABot
996              | (ty:tys) <- tys, isStateHackType ty = AFun True ATop
997              | otherwise                           = ATop
998     mk n (ty:tys) = AFun (isStateHackType ty) (mk (n-1) tys)
999     mk n []       = AFun False                (mk (n-1) [])
1000
1001     arg_tys :: Type -> [Type]   -- Ignore for-alls
1002     arg_tys ty 
1003         | Just (_, ty')  <- splitForAllTy_maybe ty = arg_tys ty'
1004         | Just (arg,res) <- splitFunTy_maybe ty    = arg : arg_tys res
1005         | otherwise                                = []
1006
1007         -- Lambdas; increase arity
1008 arityType dflags (Lam x e)
1009   | isId x    = AFun (isOneShotBndr x) (arityType dflags e)
1010   | otherwise = arityType dflags e
1011
1012         -- Applications; decrease arity
1013 arityType dflags (App f (Type _)) = arityType dflags f
1014 arityType dflags (App f a)        = case arityType dflags f of
1015                                         AFun one_shot xs | exprIsCheap a -> xs
1016                                         other                            -> ATop
1017                                                            
1018         -- Case/Let; keep arity if either the expression is cheap
1019         -- or it's a 1-shot lambda
1020         -- The former is not really right for Haskell
1021         --      f x = case x of { (a,b) -> \y. e }
1022         --  ===>
1023         --      f x y = case x of { (a,b) -> e }
1024         -- The difference is observable using 'seq'
1025 arityType dflags (Case scrut _ _ alts)
1026   = case foldr1 andArityType [arityType dflags rhs | (_,_,rhs) <- alts] of
1027         xs | exprIsCheap scrut          -> xs
1028         xs@(AFun one_shot _) | one_shot -> AFun True ATop
1029         other                           -> ATop
1030
1031 arityType dflags (Let b e) 
1032   = case arityType dflags e of
1033         xs                   | cheap_bind b -> xs
1034         xs@(AFun one_shot _) | one_shot     -> AFun True ATop
1035         other                               -> ATop
1036   where
1037     cheap_bind (NonRec b e) = is_cheap (b,e)
1038     cheap_bind (Rec prs)    = all is_cheap prs
1039     is_cheap (b,e) = (dopt Opt_DictsCheap dflags && isDictId b)
1040                    || exprIsCheap e
1041         -- If the experimental -fdicts-cheap flag is on, we eta-expand through
1042         -- dictionary bindings.  This improves arities. Thereby, it also
1043         -- means that full laziness is less prone to floating out the
1044         -- application of a function to its dictionary arguments, which
1045         -- can thereby lose opportunities for fusion.  Example:
1046         --      foo :: Ord a => a -> ...
1047         --      foo = /\a \(d:Ord a). let d' = ...d... in \(x:a). ....
1048         --              -- So foo has arity 1
1049         --
1050         --      f = \x. foo dInt $ bar x
1051         --
1052         -- The (foo DInt) is floated out, and makes ineffective a RULE 
1053         --      foo (bar x) = ...
1054         --
1055         -- One could go further and make exprIsCheap reply True to any
1056         -- dictionary-typed expression, but that's more work.
1057
1058 arityType dflags other = ATop
1059
1060 {- NOT NEEDED ANY MORE: etaExpand is cleverer
1061 ok_note InlineMe = False
1062 ok_note other    = True
1063     -- Notice that we do not look through __inline_me__
1064     -- This may seem surprising, but consider
1065     --          f = _inline_me (\x -> e)
1066     -- We DO NOT want to eta expand this to
1067     --          f = \x -> (_inline_me (\x -> e)) x
1068     -- because the _inline_me gets dropped now it is applied, 
1069     -- giving just
1070     --          f = \x -> e
1071     -- A Bad Idea
1072 -}
1073 \end{code}
1074
1075
1076 \begin{code}
1077 etaExpand :: Arity              -- Result should have this number of value args
1078           -> [Unique]
1079           -> CoreExpr -> Type   -- Expression and its type
1080           -> CoreExpr
1081 -- (etaExpand n us e ty) returns an expression with 
1082 -- the same meaning as 'e', but with arity 'n'.  
1083 --
1084 -- Given e' = etaExpand n us e ty
1085 -- We should have
1086 --      ty = exprType e = exprType e'
1087 --
1088 -- Note that SCCs are not treated specially.  If we have
1089 --      etaExpand 2 (\x -> scc "foo" e)
1090 --      = (\xy -> (scc "foo" e) y)
1091 -- So the costs of evaluating 'e' (not 'e y') are attributed to "foo"
1092
1093 etaExpand n us expr ty
1094   | manifestArity expr >= n = expr              -- The no-op case
1095   | otherwise               
1096   = eta_expand n us expr ty
1097   where
1098
1099 -- manifestArity sees how many leading value lambdas there are
1100 manifestArity :: CoreExpr -> Arity
1101 manifestArity (Lam v e) | isId v    = 1 + manifestArity e
1102                         | otherwise = manifestArity e
1103 manifestArity (Note _ e)            = manifestArity e
1104 manifestArity (Cast e _)            = manifestArity e
1105 manifestArity e                     = 0
1106
1107 -- etaExpand deals with for-alls. For example:
1108 --              etaExpand 1 E
1109 -- where  E :: forall a. a -> a
1110 -- would return
1111 --      (/\b. \y::a -> E b y)
1112 --
1113 -- It deals with coerces too, though they are now rare
1114 -- so perhaps the extra code isn't worth it
1115
1116 eta_expand n us expr ty
1117   | n == 0 && 
1118     -- The ILX code generator requires eta expansion for type arguments
1119     -- too, but alas the 'n' doesn't tell us how many of them there 
1120     -- may be.  So we eagerly eta expand any big lambdas, and just
1121     -- cross our fingers about possible loss of sharing in the ILX case. 
1122     -- The Right Thing is probably to make 'arity' include
1123     -- type variables throughout the compiler.  (ToDo.)
1124     not (isForAllTy ty) 
1125     -- Saturated, so nothing to do
1126   = expr
1127
1128         -- Short cut for the case where there already
1129         -- is a lambda; no point in gratuitously adding more
1130 eta_expand n us (Lam v body) ty
1131   | isTyVar v
1132   = Lam v (eta_expand n us body (applyTy ty (mkTyVarTy v)))
1133
1134   | otherwise
1135   = Lam v (eta_expand (n-1) us body (funResultTy ty))
1136
1137 -- We used to have a special case that stepped inside Coerces here,
1138 -- thus:  eta_expand n us (Note note@(Coerce _ ty) e) _  
1139 --              = Note note (eta_expand n us e ty)
1140 -- BUT this led to an infinite loop
1141 -- Example:     newtype T = MkT (Int -> Int)
1142 --      eta_expand 1 (coerce (Int->Int) e)
1143 --      --> coerce (Int->Int) (eta_expand 1 T e)
1144 --              by the bogus eqn
1145 --      --> coerce (Int->Int) (coerce T 
1146 --              (\x::Int -> eta_expand 1 (coerce (Int->Int) e)))
1147 --              by the splitNewType_maybe case below
1148 --      and round we go
1149
1150 eta_expand n us expr ty
1151   = ASSERT2 (exprType expr `coreEqType` ty, ppr (exprType expr) $$ ppr ty)
1152     case splitForAllTy_maybe ty of { 
1153           Just (tv,ty') -> 
1154
1155               Lam lam_tv (eta_expand n us2 (App expr (Type (mkTyVarTy lam_tv))) (substTyWith [tv] [mkTyVarTy lam_tv] ty'))
1156                   where 
1157                     lam_tv = mkTyVar (mkSysTvName uniq FSLIT("etaT")) (tyVarKind tv)
1158                     (uniq:us2) = us 
1159         ; Nothing ->
1160   
1161         case splitFunTy_maybe ty of {
1162           Just (arg_ty, res_ty) -> Lam arg1 (eta_expand (n-1) us2 (App expr (Var arg1)) res_ty)
1163                                 where
1164                                    arg1       = mkSysLocal FSLIT("eta") uniq arg_ty
1165                                    (uniq:us2) = us
1166                                    
1167         ; Nothing ->
1168
1169                 -- Given this:
1170                 --      newtype T = MkT ([T] -> Int)
1171                 -- Consider eta-expanding this
1172                 --      eta_expand 1 e T
1173                 -- We want to get
1174                 --      coerce T (\x::[T] -> (coerce ([T]->Int) e) x)
1175
1176         case splitNewTypeRepCo_maybe ty of {
1177           Just(ty1,co) -> 
1178               mkCoerce (mkSymCoercion co) (eta_expand n us (mkCoerce co expr) ty1) ;
1179           Nothing  -> 
1180
1181         -- We have an expression of arity > 0, but its type isn't a function
1182         -- This *can* legitmately happen: e.g.  coerce Int (\x. x)
1183         -- Essentially the programmer is playing fast and loose with types
1184         -- (Happy does this a lot).  So we simply decline to eta-expand.
1185         expr
1186         }}}
1187 \end{code}
1188
1189 exprArity is a cheap-and-cheerful version of exprEtaExpandArity.
1190 It tells how many things the expression can be applied to before doing
1191 any work.  It doesn't look inside cases, lets, etc.  The idea is that
1192 exprEtaExpandArity will do the hard work, leaving something that's easy
1193 for exprArity to grapple with.  In particular, Simplify uses exprArity to
1194 compute the ArityInfo for the Id. 
1195
1196 Originally I thought that it was enough just to look for top-level lambdas, but
1197 it isn't.  I've seen this
1198
1199         foo = PrelBase.timesInt
1200
1201 We want foo to get arity 2 even though the eta-expander will leave it
1202 unchanged, in the expectation that it'll be inlined.  But occasionally it
1203 isn't, because foo is blacklisted (used in a rule).  
1204
1205 Similarly, see the ok_note check in exprEtaExpandArity.  So 
1206         f = __inline_me (\x -> e)
1207 won't be eta-expanded.
1208
1209 And in any case it seems more robust to have exprArity be a bit more intelligent.
1210 But note that   (\x y z -> f x y z)
1211 should have arity 3, regardless of f's arity.
1212
1213 \begin{code}
1214 exprArity :: CoreExpr -> Arity
1215 exprArity e = go e
1216             where
1217               go (Var v)                   = idArity v
1218               go (Lam x e) | isId x        = go e + 1
1219                            | otherwise     = go e
1220               go (Note n e)                = go e
1221               go (Cast e _)                = go e
1222               go (App e (Type t))          = go e
1223               go (App f a) | exprIsCheap a = (go f - 1) `max` 0
1224                 -- NB: exprIsCheap a!  
1225                 --      f (fac x) does not have arity 2, 
1226                 --      even if f has arity 3!
1227                 -- NB: `max 0`!  (\x y -> f x) has arity 2, even if f is
1228                 --               unknown, hence arity 0
1229               go _                         = 0
1230 \end{code}
1231
1232 %************************************************************************
1233 %*                                                                      *
1234 \subsection{Equality}
1235 %*                                                                      *
1236 %************************************************************************
1237
1238 @cheapEqExpr@ is a cheap equality test which bales out fast!
1239         True  => definitely equal
1240         False => may or may not be equal
1241
1242 \begin{code}
1243 cheapEqExpr :: Expr b -> Expr b -> Bool
1244
1245 cheapEqExpr (Var v1)   (Var v2)   = v1==v2
1246 cheapEqExpr (Lit lit1) (Lit lit2) = lit1 == lit2
1247 cheapEqExpr (Type t1)  (Type t2)  = t1 `coreEqType` t2
1248
1249 cheapEqExpr (App f1 a1) (App f2 a2)
1250   = f1 `cheapEqExpr` f2 && a1 `cheapEqExpr` a2
1251
1252 cheapEqExpr _ _ = False
1253
1254 exprIsBig :: Expr b -> Bool
1255 -- Returns True of expressions that are too big to be compared by cheapEqExpr
1256 exprIsBig (Lit _)      = False
1257 exprIsBig (Var v)      = False
1258 exprIsBig (Type t)     = False
1259 exprIsBig (App f a)    = exprIsBig f || exprIsBig a
1260 exprIsBig other        = True
1261 \end{code}
1262
1263
1264 \begin{code}
1265 tcEqExpr :: CoreExpr -> CoreExpr -> Bool
1266 -- Used in rule matching, so does *not* look through 
1267 -- newtypes, predicate types; hence tcEqExpr
1268
1269 tcEqExpr e1 e2 = tcEqExprX rn_env e1 e2
1270   where
1271     rn_env = mkRnEnv2 (mkInScopeSet (exprFreeVars e1 `unionVarSet` exprFreeVars e2))
1272
1273 tcEqExprX :: RnEnv2 -> CoreExpr -> CoreExpr -> Bool
1274 tcEqExprX env (Var v1)     (Var v2)     = rnOccL env v1 == rnOccR env v2
1275 tcEqExprX env (Lit lit1)   (Lit lit2)   = lit1 == lit2
1276 tcEqExprX env (App f1 a1)  (App f2 a2)  = tcEqExprX env f1 f2 && tcEqExprX env a1 a2
1277 tcEqExprX env (Lam v1 e1)  (Lam v2 e2)  = tcEqExprX (rnBndr2 env v1 v2) e1 e2
1278 tcEqExprX env (Let (NonRec v1 r1) e1)
1279               (Let (NonRec v2 r2) e2)   = tcEqExprX env r1 r2 
1280                                        && tcEqExprX (rnBndr2 env v1 v2) e1 e2
1281 tcEqExprX env (Let (Rec ps1) e1)
1282               (Let (Rec ps2) e2)        =  equalLength ps1 ps2
1283                                         && and (zipWith eq_rhs ps1 ps2)
1284                                         && tcEqExprX env' e1 e2
1285                                      where
1286                                        env' = foldl2 rn_bndr2 env ps2 ps2
1287                                        rn_bndr2 env (b1,_) (b2,_) = rnBndr2 env b1 b2
1288                                        eq_rhs       (_,r1) (_,r2) = tcEqExprX env' r1 r2
1289 tcEqExprX env (Case e1 v1 t1 a1)
1290               (Case e2 v2 t2 a2)     =  tcEqExprX env e1 e2
1291                                      && tcEqTypeX env t1 t2                      
1292                                      && equalLength a1 a2
1293                                      && and (zipWith (eq_alt env') a1 a2)
1294                                      where
1295                                        env' = rnBndr2 env v1 v2
1296
1297 tcEqExprX env (Note n1 e1) (Note n2 e2) = eq_note env n1 n2 && tcEqExprX env e1 e2
1298 tcEqExprX env (Cast e1 co1) (Cast e2 co2) = tcEqTypeX env co1 co2 && tcEqExprX env e1 e2
1299 tcEqExprX env (Type t1)    (Type t2)    = tcEqTypeX env t1 t2
1300 tcEqExprX env e1                e2      = False
1301                                          
1302 eq_alt env (c1,vs1,r1) (c2,vs2,r2) = c1==c2 && tcEqExprX (rnBndrs2 env vs1  vs2) r1 r2
1303
1304 eq_note env (SCC cc1)      (SCC cc2)      = cc1 == cc2
1305 eq_note env (CoreNote s1)  (CoreNote s2)  = s1 == s2
1306 eq_note env other1             other2     = False
1307 \end{code}
1308
1309
1310 %************************************************************************
1311 %*                                                                      *
1312 \subsection{The size of an expression}
1313 %*                                                                      *
1314 %************************************************************************
1315
1316 \begin{code}
1317 coreBindsSize :: [CoreBind] -> Int
1318 coreBindsSize bs = foldr ((+) . bindSize) 0 bs
1319
1320 exprSize :: CoreExpr -> Int
1321         -- A measure of the size of the expressions
1322         -- It also forces the expression pretty drastically as a side effect
1323 exprSize (Var v)         = v `seq` 1
1324 exprSize (Lit lit)       = lit `seq` 1
1325 exprSize (App f a)       = exprSize f + exprSize a
1326 exprSize (Lam b e)       = varSize b + exprSize e
1327 exprSize (Let b e)       = bindSize b + exprSize e
1328 exprSize (Case e b t as) = seqType t `seq` exprSize e + varSize b + 1 + foldr ((+) . altSize) 0 as
1329 exprSize (Cast e co)     = (seqType co `seq` 1) + exprSize e
1330 exprSize (Note n e)      = noteSize n + exprSize e
1331 exprSize (Type t)        = seqType t `seq` 1
1332
1333 noteSize (SCC cc)       = cc `seq` 1
1334 noteSize InlineMe       = 1
1335 noteSize (CoreNote s)   = s `seq` 1  -- hdaume: core annotations
1336
1337 varSize :: Var -> Int
1338 varSize b  | isTyVar b = 1
1339            | otherwise = seqType (idType b)             `seq`
1340                          megaSeqIdInfo (idInfo b)       `seq`
1341                          1
1342
1343 varsSize = foldr ((+) . varSize) 0
1344
1345 bindSize (NonRec b e) = varSize b + exprSize e
1346 bindSize (Rec prs)    = foldr ((+) . pairSize) 0 prs
1347
1348 pairSize (b,e) = varSize b + exprSize e
1349
1350 altSize (c,bs,e) = c `seq` varsSize bs + exprSize e
1351 \end{code}
1352
1353
1354 %************************************************************************
1355 %*                                                                      *
1356 \subsection{Hashing}
1357 %*                                                                      *
1358 %************************************************************************
1359
1360 \begin{code}
1361 hashExpr :: CoreExpr -> Int
1362 -- Two expressions that hash to the same Int may be equal (but may not be)
1363 -- Two expressions that hash to the different Ints are definitely unequal
1364 -- 
1365 -- But "unequal" here means "not identical"; two alpha-equivalent 
1366 -- expressions may hash to the different Ints
1367 --
1368 -- The emphasis is on a crude, fast hash, rather than on high precision
1369
1370 hashExpr e | hash < 0  = 77     -- Just in case we hit -maxInt
1371            | otherwise = hash
1372            where
1373              hash = abs (hash_expr e)   -- Negative numbers kill UniqFM
1374
1375 hash_expr (Note _ e)              = hash_expr e
1376 hash_expr (Cast e co)             = hash_expr e
1377 hash_expr (Let (NonRec b r) e)    = hashId b
1378 hash_expr (Let (Rec ((b,r):_)) e) = hashId b
1379 hash_expr (Case _ b _ _)          = hashId b
1380 hash_expr (App f e)               = hash_expr f * fast_hash_expr e
1381 hash_expr (Var v)                 = hashId v
1382 hash_expr (Lit lit)               = hashLiteral lit
1383 hash_expr (Lam b _)               = hashId b
1384 hash_expr (Type t)                = trace "hash_expr: type" 1           -- Shouldn't happen
1385
1386 fast_hash_expr (Var v)          = hashId v
1387 fast_hash_expr (Lit lit)        = hashLiteral lit
1388 fast_hash_expr (App f (Type _)) = fast_hash_expr f
1389 fast_hash_expr (App f a)        = fast_hash_expr a
1390 fast_hash_expr (Lam b _)        = hashId b
1391 fast_hash_expr other            = 1
1392
1393 hashId :: Id -> Int
1394 hashId id = hashName (idName id)
1395 \end{code}
1396
1397 %************************************************************************
1398 %*                                                                      *
1399 \subsection{Determining non-updatable right-hand-sides}
1400 %*                                                                      *
1401 %************************************************************************
1402
1403 Top-level constructor applications can usually be allocated
1404 statically, but they can't if the constructor, or any of the
1405 arguments, come from another DLL (because we can't refer to static
1406 labels in other DLLs).
1407
1408 If this happens we simply make the RHS into an updatable thunk, 
1409 and 'exectute' it rather than allocating it statically.
1410
1411 \begin{code}
1412 rhsIsStatic :: PackageId -> CoreExpr -> Bool
1413 -- This function is called only on *top-level* right-hand sides
1414 -- Returns True if the RHS can be allocated statically, with
1415 -- no thunks involved at all.
1416 --
1417 -- It's called (i) in TidyPgm.hasCafRefs to decide if the rhs is, or
1418 -- refers to, CAFs; and (ii) in CoreToStg to decide whether to put an
1419 -- update flag on it.
1420 --
1421 -- The basic idea is that rhsIsStatic returns True only if the RHS is
1422 --      (a) a value lambda
1423 --      (b) a saturated constructor application with static args
1424 --
1425 -- BUT watch out for
1426 --  (i) Any cross-DLL references kill static-ness completely
1427 --      because they must be 'executed' not statically allocated
1428 --      ("DLL" here really only refers to Windows DLLs, on other platforms,
1429 --      this is not necessary)
1430 --
1431 -- (ii) We treat partial applications as redexes, because in fact we 
1432 --      make a thunk for them that runs and builds a PAP
1433 --      at run-time.  The only appliations that are treated as 
1434 --      static are *saturated* applications of constructors.
1435
1436 -- We used to try to be clever with nested structures like this:
1437 --              ys = (:) w ((:) w [])
1438 -- on the grounds that CorePrep will flatten ANF-ise it later.
1439 -- But supporting this special case made the function much more 
1440 -- complicated, because the special case only applies if there are no 
1441 -- enclosing type lambdas:
1442 --              ys = /\ a -> Foo (Baz ([] a))
1443 -- Here the nested (Baz []) won't float out to top level in CorePrep.
1444 --
1445 -- But in fact, even without -O, nested structures at top level are 
1446 -- flattened by the simplifier, so we don't need to be super-clever here.
1447 --
1448 -- Examples
1449 --
1450 --      f = \x::Int. x+7        TRUE
1451 --      p = (True,False)        TRUE
1452 --
1453 --      d = (fst p, False)      FALSE because there's a redex inside
1454 --                              (this particular one doesn't happen but...)
1455 --
1456 --      h = D# (1.0## /## 2.0##)        FALSE (redex again)
1457 --      n = /\a. Nil a                  TRUE
1458 --
1459 --      t = /\a. (:) (case w a of ...) (Nil a)  FALSE (redex)
1460 --
1461 --
1462 -- This is a bit like CoreUtils.exprIsHNF, with the following differences:
1463 --    a) scc "foo" (\x -> ...) is updatable (so we catch the right SCC)
1464 --
1465 --    b) (C x xs), where C is a contructors is updatable if the application is
1466 --         dynamic
1467 -- 
1468 --    c) don't look through unfolding of f in (f x).
1469 --
1470 -- When opt_RuntimeTypes is on, we keep type lambdas and treat
1471 -- them as making the RHS re-entrant (non-updatable).
1472
1473 rhsIsStatic this_pkg rhs = is_static False rhs
1474   where
1475   is_static :: Bool     -- True <=> in a constructor argument; must be atomic
1476           -> CoreExpr -> Bool
1477   
1478   is_static False (Lam b e) = isRuntimeVar b || is_static False e
1479   
1480   is_static in_arg (Note (SCC _) e) = False
1481   is_static in_arg (Note _ e)       = is_static in_arg e
1482   is_static in_arg (Cast e co)      = is_static in_arg e
1483   
1484   is_static in_arg (Lit lit)
1485     = case lit of
1486         MachLabel _ _ -> False
1487         other         -> True
1488         -- A MachLabel (foreign import "&foo") in an argument
1489         -- prevents a constructor application from being static.  The
1490         -- reason is that it might give rise to unresolvable symbols
1491         -- in the object file: under Linux, references to "weak"
1492         -- symbols from the data segment give rise to "unresolvable
1493         -- relocation" errors at link time This might be due to a bug
1494         -- in the linker, but we'll work around it here anyway. 
1495         -- SDM 24/2/2004
1496   
1497   is_static in_arg other_expr = go other_expr 0
1498    where
1499     go (Var f) n_val_args
1500 #if mingw32_TARGET_OS
1501         | not (isDllName this_pkg (idName f))
1502 #endif
1503         =  saturated_data_con f n_val_args
1504         || (in_arg && n_val_args == 0)  
1505                 -- A naked un-applied variable is *not* deemed a static RHS
1506                 -- E.g.         f = g
1507                 -- Reason: better to update so that the indirection gets shorted
1508                 --         out, and the true value will be seen
1509                 -- NB: if you change this, you'll break the invariant that THUNK_STATICs
1510                 --     are always updatable.  If you do so, make sure that non-updatable
1511                 --     ones have enough space for their static link field!
1512
1513     go (App f a) n_val_args
1514         | isTypeArg a                    = go f n_val_args
1515         | not in_arg && is_static True a = go f (n_val_args + 1)
1516         -- The (not in_arg) checks that we aren't in a constructor argument;
1517         -- if we are, we don't allow (value) applications of any sort
1518         -- 
1519         -- NB. In case you wonder, args are sometimes not atomic.  eg.
1520         --   x = D# (1.0## /## 2.0##)
1521         -- can't float because /## can fail.
1522
1523     go (Note (SCC _) f) n_val_args = False
1524     go (Note _ f) n_val_args       = go f n_val_args
1525     go (Cast e co) n_val_args      = go e n_val_args
1526
1527     go other n_val_args = False
1528
1529     saturated_data_con f n_val_args
1530         = case isDataConWorkId_maybe f of
1531             Just dc -> n_val_args == dataConRepArity dc
1532             Nothing -> False
1533 \end{code}