an expression with a TickBox round it is not in HNF.
[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 (TickBox {}) _)
624                            = False
625 exprIsHNF (Note (BinaryTickBox {}) _)
626                            = False
627 exprIsHNF (Note _ e)       = exprIsHNF e
628 exprIsHNF (Cast e co)      = exprIsHNF e
629 exprIsHNF (App e (Type _)) = exprIsHNF e
630 exprIsHNF (App e a)        = app_is_value e [a]
631 exprIsHNF other            = False
632
633 -- There is at least one value argument
634 app_is_value (Var fun) args
635   |  isDataConWorkId fun                -- Constructor apps are values
636   || idArity fun > valArgCount args     -- Under-applied function
637   = check_args (idType fun) args
638 app_is_value (App f a) as = app_is_value f (a:as)
639 app_is_value other     as = False
640
641         -- 'check_args' checks that unlifted-type args
642         -- are in fact guaranteed non-divergent
643 check_args fun_ty []              = True
644 check_args fun_ty (Type _ : args) = case splitForAllTy_maybe fun_ty of
645                                       Just (_, ty) -> check_args ty args
646 check_args fun_ty (arg : args)
647   | isUnLiftedType arg_ty = exprOkForSpeculation arg
648   | otherwise             = check_args res_ty args
649   where
650     (arg_ty, res_ty) = splitFunTy fun_ty
651 \end{code}
652
653 \begin{code}
654 -- These InstPat functions go here to avoid circularity between DataCon and Id
655 dataConRepInstPat   = dataConInstPat dataConRepArgTys (repeat (FSLIT("ipv")))
656 dataConRepFSInstPat = dataConInstPat dataConRepArgTys
657 dataConOrigInstPat  = dataConInstPat dc_arg_tys       (repeat (FSLIT("ipv")))
658   where 
659     dc_arg_tys dc = map mkPredTy (dataConTheta dc) ++ dataConOrigArgTys dc
660         -- Remember to include the existential dictionaries
661
662 dataConInstPat :: (DataCon -> [Type])      -- function used to find arg tys
663                   -> [FastString]          -- A long enough list of FSs to use for names
664                   -> [Unique]              -- An equally long list of uniques, at least one for each binder
665                   -> DataCon
666                   -> [Type]                -- Types to instantiate the universally quantified tyvars
667                -> ([TyVar], [CoVar], [Id]) -- Return instantiated variables
668 -- dataConInstPat arg_fun fss us con inst_tys returns a triple 
669 -- (ex_tvs, co_tvs, arg_ids),
670 --
671 --   ex_tvs are intended to be used as binders for existential type args
672 --
673 --   co_tvs are intended to be used as binders for coercion args and the kinds
674 --     of these vars have been instantiated by the inst_tys and the ex_tys
675 --
676 --   arg_ids are indended to be used as binders for value arguments, including
677 --     dicts, and their types have been instantiated with inst_tys and ex_tys
678 --
679 -- Example.
680 --  The following constructor T1
681 --
682 --  data T a where
683 --    T1 :: forall b. Int -> b -> T(a,b)
684 --    ...
685 --
686 --  has representation type 
687 --   forall a. forall a1. forall b. (a :=: (a1,b)) => 
688 --     Int -> b -> T a
689 --
690 --  dataConInstPat fss us T1 (a1',b') will return
691 --
692 --  ([a1'', b''], [c :: (a1', b'):=:(a1'', b'')], [x :: Int, y :: b''])
693 --
694 --  where the double-primed variables are created with the FastStrings and
695 --  Uniques given as fss and us
696 dataConInstPat arg_fun fss uniqs con inst_tys 
697   = (ex_bndrs, co_bndrs, id_bndrs)
698   where 
699     univ_tvs = dataConUnivTyVars con
700     ex_tvs   = dataConExTyVars con
701     arg_tys  = arg_fun con
702     eq_spec  = dataConEqSpec con
703     eq_preds = eqSpecPreds eq_spec
704
705     n_ex = length ex_tvs
706     n_co = length eq_spec
707
708       -- split the Uniques and FastStrings
709     (ex_uniqs, uniqs')   = splitAt n_ex uniqs
710     (co_uniqs, id_uniqs) = splitAt n_co uniqs'
711
712     (ex_fss, fss')     = splitAt n_ex fss
713     (co_fss, id_fss)   = splitAt n_co fss'
714
715       -- Make existential type variables
716     ex_bndrs = zipWith3 mk_ex_var ex_uniqs ex_fss ex_tvs
717     mk_ex_var uniq fs var = mkTyVar new_name kind
718       where
719         new_name = mkSysTvName uniq fs
720         kind     = tyVarKind var
721
722       -- Make the instantiating substitution
723     subst = zipOpenTvSubst (univ_tvs ++ ex_tvs) (inst_tys ++ map mkTyVarTy ex_bndrs)
724
725       -- Make new coercion vars, instantiating kind
726     co_bndrs = zipWith3 mk_co_var co_uniqs co_fss eq_preds
727     mk_co_var uniq fs eq_pred = mkCoVar new_name co_kind
728        where
729          new_name = mkSysTvName uniq fs
730          co_kind  = substTy subst (mkPredTy eq_pred)
731
732       -- make value vars, instantiating types
733     mk_id_var uniq fs ty = mkUserLocal (mkVarOccFS fs) uniq (substTy subst ty) noSrcLoc
734     id_bndrs = zipWith3 mk_id_var id_uniqs id_fss arg_tys
735
736 exprIsConApp_maybe :: CoreExpr -> Maybe (DataCon, [CoreExpr])
737 -- Returns (Just (dc, [x1..xn])) if the argument expression is 
738 -- a constructor application of the form (dc x1 .. xn)
739 exprIsConApp_maybe (Cast expr co)
740   =     -- Here we do the PushC reduction rule as described in the FC paper
741     case exprIsConApp_maybe expr of {
742         Nothing            -> Nothing ;
743         Just (dc, dc_args) -> 
744
745         -- The transformation applies iff we have
746         --      (C e1 ... en) `cast` co
747         -- where co :: (T t1 .. tn) :=: (T s1 ..sn)
748         -- That is, with a T at the top of both sides
749         -- The left-hand one must be a T, because exprIsConApp returned True
750         -- but the right-hand one might not be.  (Though it usually will.)
751
752     let (from_ty, to_ty)           = coercionKind co
753         (from_tc, from_tc_arg_tys) = splitTyConApp from_ty
754                 -- The inner one must be a TyConApp
755     in
756     case splitTyConApp_maybe to_ty of {
757         Nothing -> Nothing ;
758         Just (to_tc, to_tc_arg_tys) 
759                 | from_tc /= to_tc -> Nothing
760                 -- These two Nothing cases are possible; we might see 
761                 --      (C x y) `cast` (g :: T a ~ S [a]),
762                 -- where S is a type function.  In fact, exprIsConApp
763                 -- will probably not be called in such circumstances,
764                 -- but there't nothing wrong with it 
765
766                 | otherwise  ->
767     let
768         tc_arity = tyConArity from_tc
769
770         (univ_args, rest1)  = splitAt tc_arity dc_args
771         (ex_args, rest2)    = splitAt n_ex_tvs rest1
772         (co_args, val_args) = splitAt n_cos rest2
773
774         arg_tys             = dataConRepArgTys dc
775         dc_univ_tyvars      = dataConUnivTyVars dc
776         dc_ex_tyvars        = dataConExTyVars dc
777         dc_eq_spec          = dataConEqSpec dc
778         dc_tyvars           = dc_univ_tyvars ++ dc_ex_tyvars
779         n_ex_tvs            = length dc_ex_tyvars
780         n_cos               = length dc_eq_spec
781
782         -- Make the "theta" from Fig 3 of the paper
783         gammas              = decomposeCo tc_arity co
784         new_tys             = gammas ++ map (\ (Type t) -> t) ex_args
785         theta               = zipOpenTvSubst dc_tyvars new_tys
786
787           -- First we cast the existential coercion arguments
788         cast_co (tv,ty) (Type co) = Type $ mkSymCoercion (substTyVar theta tv)
789                                            `mkTransCoercion` co
790                                            `mkTransCoercion` (substTy theta ty)
791         new_co_args = zipWith cast_co dc_eq_spec co_args
792   
793           -- ...and now value arguments
794         new_val_args = zipWith cast_arg arg_tys val_args
795         cast_arg arg_ty arg = mkCoerce (substTy theta arg_ty) arg
796
797     in
798     ASSERT( length univ_args == tc_arity )
799     ASSERT( from_tc == dataConTyCon dc )
800     ASSERT( and (zipWith coreEqType [t | Type t <- univ_args] from_tc_arg_tys) )
801     ASSERT( all isTypeArg (univ_args ++ ex_args) )
802     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  )
803
804     Just (dc, map Type to_tc_arg_tys ++ ex_args ++ new_co_args ++ new_val_args)
805     }}
806
807 -- We do not want to tell the world that we have a
808 -- Cons, to *stop* Case of Known Cons, which removes
809 -- the TickBox.
810 exprIsConApp_maybe (Note (TickBox {}) expr)
811   = Nothing
812 exprIsConApp_maybe (Note (BinaryTickBox {}) expr)
813   = Nothing
814
815 exprIsConApp_maybe (Note _ expr)
816   = exprIsConApp_maybe expr
817     -- We ignore InlineMe notes in case we have
818     --  x = __inline_me__ (a,b)
819     -- All part of making sure that INLINE pragmas never hurt
820     -- Marcin tripped on this one when making dictionaries more inlinable
821     --
822     -- In fact, we ignore all notes.  For example,
823     --          case _scc_ "foo" (C a b) of
824     --                  C a b -> e
825     -- should be optimised away, but it will be only if we look
826     -- through the SCC note.
827
828 exprIsConApp_maybe expr = analyse (collectArgs expr)
829   where
830     analyse (Var fun, args)
831         | Just con <- isDataConWorkId_maybe fun,
832           args `lengthAtLeast` dataConRepArity con
833                 -- Might be > because the arity excludes type args
834         = Just (con,args)
835
836         -- Look through unfoldings, but only cheap ones, because
837         -- we are effectively duplicating the unfolding
838     analyse (Var fun, [])
839         | let unf = idUnfolding fun,
840           isCheapUnfolding unf
841         = exprIsConApp_maybe (unfoldingTemplate unf)
842
843     analyse other = Nothing
844 \end{code}
845
846
847
848 %************************************************************************
849 %*                                                                      *
850 \subsection{Eta reduction and expansion}
851 %*                                                                      *
852 %************************************************************************
853
854 \begin{code}
855 exprEtaExpandArity :: DynFlags -> CoreExpr -> Arity
856 {- The Arity returned is the number of value args the 
857    thing can be applied to without doing much work
858
859 exprEtaExpandArity is used when eta expanding
860         e  ==>  \xy -> e x y
861
862 It returns 1 (or more) to:
863         case x of p -> \s -> ...
864 because for I/O ish things we really want to get that \s to the top.
865 We are prepared to evaluate x each time round the loop in order to get that
866
867 It's all a bit more subtle than it looks:
868
869 1.  One-shot lambdas
870
871 Consider one-shot lambdas
872                 let x = expensive in \y z -> E
873 We want this to have arity 2 if the \y-abstraction is a 1-shot lambda
874 Hence the ArityType returned by arityType
875
876 2.  The state-transformer hack
877
878 The one-shot lambda special cause is particularly important/useful for
879 IO state transformers, where we often get
880         let x = E in \ s -> ...
881
882 and the \s is a real-world state token abstraction.  Such abstractions
883 are almost invariably 1-shot, so we want to pull the \s out, past the
884 let x=E, even if E is expensive.  So we treat state-token lambdas as 
885 one-shot even if they aren't really.  The hack is in Id.isOneShotBndr.
886
887 3.  Dealing with bottom
888
889 Consider also 
890         f = \x -> error "foo"
891 Here, arity 1 is fine.  But if it is
892         f = \x -> case x of 
893                         True  -> error "foo"
894                         False -> \y -> x+y
895 then we want to get arity 2.  Tecnically, this isn't quite right, because
896         (f True) `seq` 1
897 should diverge, but it'll converge if we eta-expand f.  Nevertheless, we
898 do so; it improves some programs significantly, and increasing convergence
899 isn't a bad thing.  Hence the ABot/ATop in ArityType.
900
901 Actually, the situation is worse.  Consider
902         f = \x -> case x of
903                         True  -> \y -> x+y
904                         False -> \y -> x-y
905 Can we eta-expand here?  At first the answer looks like "yes of course", but
906 consider
907         (f bot) `seq` 1
908 This should diverge!  But if we eta-expand, it won't.   Again, we ignore this
909 "problem", because being scrupulous would lose an important transformation for
910 many programs.
911
912
913 4. Newtypes
914
915 Non-recursive newtypes are transparent, and should not get in the way.
916 We do (currently) eta-expand recursive newtypes too.  So if we have, say
917
918         newtype T = MkT ([T] -> Int)
919
920 Suppose we have
921         e = coerce T f
922 where f has arity 1.  Then: etaExpandArity e = 1; 
923 that is, etaExpandArity looks through the coerce.
924
925 When we eta-expand e to arity 1: eta_expand 1 e T
926 we want to get:                  coerce T (\x::[T] -> (coerce ([T]->Int) e) x)
927
928 HOWEVER, note that if you use coerce bogusly you can ge
929         coerce Int negate
930 And since negate has arity 2, you might try to eta expand.  But you can't
931 decopose Int to a function type.   Hence the final case in eta_expand.
932 -}
933
934
935 exprEtaExpandArity dflags e = arityDepth (arityType dflags e)
936
937 -- A limited sort of function type
938 data ArityType = AFun Bool ArityType    -- True <=> one-shot
939                | ATop                   -- Know nothing
940                | ABot                   -- Diverges
941
942 arityDepth :: ArityType -> Arity
943 arityDepth (AFun _ ty) = 1 + arityDepth ty
944 arityDepth ty          = 0
945
946 andArityType ABot           at2           = at2
947 andArityType ATop           at2           = ATop
948 andArityType (AFun t1 at1)  (AFun t2 at2) = AFun (t1 && t2) (andArityType at1 at2)
949 andArityType at1            at2           = andArityType at2 at1
950
951 arityType :: DynFlags -> CoreExpr -> ArityType
952         -- (go1 e) = [b1,..,bn]
953         -- means expression can be rewritten \x_b1 -> ... \x_bn -> body
954         -- where bi is True <=> the lambda is one-shot
955
956 arityType dflags (Note n e) = arityType dflags e
957 --      Not needed any more: etaExpand is cleverer
958 --  | ok_note n = arityType dflags e
959 --  | otherwise = ATop
960
961 arityType dflags (Cast e co) = arityType dflags e
962
963 arityType dflags (Var v) 
964   = mk (idArity v) (arg_tys (idType v))
965   where
966     mk :: Arity -> [Type] -> ArityType
967         -- The argument types are only to steer the "state hack"
968         -- Consider case x of
969         --              True  -> foo
970         --              False -> \(s:RealWorld) -> e
971         -- where foo has arity 1.  Then we want the state hack to
972         -- apply to foo too, so we can eta expand the case.
973     mk 0 tys | isBottomingId v                     = ABot
974              | (ty:tys) <- tys, isStateHackType ty = AFun True ATop
975              | otherwise                           = ATop
976     mk n (ty:tys) = AFun (isStateHackType ty) (mk (n-1) tys)
977     mk n []       = AFun False                (mk (n-1) [])
978
979     arg_tys :: Type -> [Type]   -- Ignore for-alls
980     arg_tys ty 
981         | Just (_, ty')  <- splitForAllTy_maybe ty = arg_tys ty'
982         | Just (arg,res) <- splitFunTy_maybe ty    = arg : arg_tys res
983         | otherwise                                = []
984
985         -- Lambdas; increase arity
986 arityType dflags (Lam x e)
987   | isId x    = AFun (isOneShotBndr x) (arityType dflags e)
988   | otherwise = arityType dflags e
989
990         -- Applications; decrease arity
991 arityType dflags (App f (Type _)) = arityType dflags f
992 arityType dflags (App f a)        = case arityType dflags f of
993                                         AFun one_shot xs | exprIsCheap a -> xs
994                                         other                            -> ATop
995                                                            
996         -- Case/Let; keep arity if either the expression is cheap
997         -- or it's a 1-shot lambda
998         -- The former is not really right for Haskell
999         --      f x = case x of { (a,b) -> \y. e }
1000         --  ===>
1001         --      f x y = case x of { (a,b) -> e }
1002         -- The difference is observable using 'seq'
1003 arityType dflags (Case scrut _ _ alts)
1004   = case foldr1 andArityType [arityType dflags rhs | (_,_,rhs) <- alts] of
1005         xs | exprIsCheap scrut          -> xs
1006         xs@(AFun one_shot _) | one_shot -> AFun True ATop
1007         other                           -> ATop
1008
1009 arityType dflags (Let b e) 
1010   = case arityType dflags e of
1011         xs                   | cheap_bind b -> xs
1012         xs@(AFun one_shot _) | one_shot     -> AFun True ATop
1013         other                               -> ATop
1014   where
1015     cheap_bind (NonRec b e) = is_cheap (b,e)
1016     cheap_bind (Rec prs)    = all is_cheap prs
1017     is_cheap (b,e) = (dopt Opt_DictsCheap dflags && isDictId b)
1018                    || exprIsCheap e
1019         -- If the experimental -fdicts-cheap flag is on, we eta-expand through
1020         -- dictionary bindings.  This improves arities. Thereby, it also
1021         -- means that full laziness is less prone to floating out the
1022         -- application of a function to its dictionary arguments, which
1023         -- can thereby lose opportunities for fusion.  Example:
1024         --      foo :: Ord a => a -> ...
1025         --      foo = /\a \(d:Ord a). let d' = ...d... in \(x:a). ....
1026         --              -- So foo has arity 1
1027         --
1028         --      f = \x. foo dInt $ bar x
1029         --
1030         -- The (foo DInt) is floated out, and makes ineffective a RULE 
1031         --      foo (bar x) = ...
1032         --
1033         -- One could go further and make exprIsCheap reply True to any
1034         -- dictionary-typed expression, but that's more work.
1035
1036 arityType dflags other = ATop
1037
1038 {- NOT NEEDED ANY MORE: etaExpand is cleverer
1039 ok_note InlineMe = False
1040 ok_note other    = True
1041     -- Notice that we do not look through __inline_me__
1042     -- This may seem surprising, but consider
1043     --          f = _inline_me (\x -> e)
1044     -- We DO NOT want to eta expand this to
1045     --          f = \x -> (_inline_me (\x -> e)) x
1046     -- because the _inline_me gets dropped now it is applied, 
1047     -- giving just
1048     --          f = \x -> e
1049     -- A Bad Idea
1050 -}
1051 \end{code}
1052
1053
1054 \begin{code}
1055 etaExpand :: Arity              -- Result should have this number of value args
1056           -> [Unique]
1057           -> CoreExpr -> Type   -- Expression and its type
1058           -> CoreExpr
1059 -- (etaExpand n us e ty) returns an expression with 
1060 -- the same meaning as 'e', but with arity 'n'.  
1061 --
1062 -- Given e' = etaExpand n us e ty
1063 -- We should have
1064 --      ty = exprType e = exprType e'
1065 --
1066 -- Note that SCCs are not treated specially.  If we have
1067 --      etaExpand 2 (\x -> scc "foo" e)
1068 --      = (\xy -> (scc "foo" e) y)
1069 -- So the costs of evaluating 'e' (not 'e y') are attributed to "foo"
1070
1071 etaExpand n us expr ty
1072   | manifestArity expr >= n = expr              -- The no-op case
1073   | otherwise               
1074   = eta_expand n us expr ty
1075   where
1076
1077 -- manifestArity sees how many leading value lambdas there are
1078 manifestArity :: CoreExpr -> Arity
1079 manifestArity (Lam v e) | isId v    = 1 + manifestArity e
1080                         | otherwise = manifestArity e
1081 manifestArity (Note _ e)            = manifestArity e
1082 manifestArity (Cast e _)            = manifestArity e
1083 manifestArity e                     = 0
1084
1085 -- etaExpand deals with for-alls. For example:
1086 --              etaExpand 1 E
1087 -- where  E :: forall a. a -> a
1088 -- would return
1089 --      (/\b. \y::a -> E b y)
1090 --
1091 -- It deals with coerces too, though they are now rare
1092 -- so perhaps the extra code isn't worth it
1093
1094 eta_expand n us expr ty
1095   | n == 0 && 
1096     -- The ILX code generator requires eta expansion for type arguments
1097     -- too, but alas the 'n' doesn't tell us how many of them there 
1098     -- may be.  So we eagerly eta expand any big lambdas, and just
1099     -- cross our fingers about possible loss of sharing in the ILX case. 
1100     -- The Right Thing is probably to make 'arity' include
1101     -- type variables throughout the compiler.  (ToDo.)
1102     not (isForAllTy ty) 
1103     -- Saturated, so nothing to do
1104   = expr
1105
1106         -- Short cut for the case where there already
1107         -- is a lambda; no point in gratuitously adding more
1108 eta_expand n us (Lam v body) ty
1109   | isTyVar v
1110   = Lam v (eta_expand n us body (applyTy ty (mkTyVarTy v)))
1111
1112   | otherwise
1113   = Lam v (eta_expand (n-1) us body (funResultTy ty))
1114
1115 -- We used to have a special case that stepped inside Coerces here,
1116 -- thus:  eta_expand n us (Note note@(Coerce _ ty) e) _  
1117 --              = Note note (eta_expand n us e ty)
1118 -- BUT this led to an infinite loop
1119 -- Example:     newtype T = MkT (Int -> Int)
1120 --      eta_expand 1 (coerce (Int->Int) e)
1121 --      --> coerce (Int->Int) (eta_expand 1 T e)
1122 --              by the bogus eqn
1123 --      --> coerce (Int->Int) (coerce T 
1124 --              (\x::Int -> eta_expand 1 (coerce (Int->Int) e)))
1125 --              by the splitNewType_maybe case below
1126 --      and round we go
1127
1128 eta_expand n us expr ty
1129   = ASSERT2 (exprType expr `coreEqType` ty, ppr (exprType expr) $$ ppr ty)
1130     case splitForAllTy_maybe ty of { 
1131           Just (tv,ty') -> 
1132
1133               Lam lam_tv (eta_expand n us2 (App expr (Type (mkTyVarTy lam_tv))) (substTyWith [tv] [mkTyVarTy lam_tv] ty'))
1134                   where 
1135                     lam_tv = setVarName tv (mkSysTvName uniq FSLIT("etaT"))
1136                         -- Using tv as a base retains its tyvar/covar-ness
1137                     (uniq:us2) = us 
1138         ; Nothing ->
1139   
1140         case splitFunTy_maybe ty of {
1141           Just (arg_ty, res_ty) -> Lam arg1 (eta_expand (n-1) us2 (App expr (Var arg1)) res_ty)
1142                                 where
1143                                    arg1       = mkSysLocal FSLIT("eta") uniq arg_ty
1144                                    (uniq:us2) = us
1145                                    
1146         ; Nothing ->
1147
1148                 -- Given this:
1149                 --      newtype T = MkT ([T] -> Int)
1150                 -- Consider eta-expanding this
1151                 --      eta_expand 1 e T
1152                 -- We want to get
1153                 --      coerce T (\x::[T] -> (coerce ([T]->Int) e) x)
1154
1155         case splitNewTypeRepCo_maybe ty of {
1156           Just(ty1,co) -> 
1157               mkCoerce (mkSymCoercion co) (eta_expand n us (mkCoerce co expr) ty1) ;
1158           Nothing  -> 
1159
1160         -- We have an expression of arity > 0, but its type isn't a function
1161         -- This *can* legitmately happen: e.g.  coerce Int (\x. x)
1162         -- Essentially the programmer is playing fast and loose with types
1163         -- (Happy does this a lot).  So we simply decline to eta-expand.
1164         expr
1165         }}}
1166 \end{code}
1167
1168 exprArity is a cheap-and-cheerful version of exprEtaExpandArity.
1169 It tells how many things the expression can be applied to before doing
1170 any work.  It doesn't look inside cases, lets, etc.  The idea is that
1171 exprEtaExpandArity will do the hard work, leaving something that's easy
1172 for exprArity to grapple with.  In particular, Simplify uses exprArity to
1173 compute the ArityInfo for the Id. 
1174
1175 Originally I thought that it was enough just to look for top-level lambdas, but
1176 it isn't.  I've seen this
1177
1178         foo = PrelBase.timesInt
1179
1180 We want foo to get arity 2 even though the eta-expander will leave it
1181 unchanged, in the expectation that it'll be inlined.  But occasionally it
1182 isn't, because foo is blacklisted (used in a rule).  
1183
1184 Similarly, see the ok_note check in exprEtaExpandArity.  So 
1185         f = __inline_me (\x -> e)
1186 won't be eta-expanded.
1187
1188 And in any case it seems more robust to have exprArity be a bit more intelligent.
1189 But note that   (\x y z -> f x y z)
1190 should have arity 3, regardless of f's arity.
1191
1192 \begin{code}
1193 exprArity :: CoreExpr -> Arity
1194 exprArity e = go e
1195             where
1196               go (Var v)                   = idArity v
1197               go (Lam x e) | isId x        = go e + 1
1198                            | otherwise     = go e
1199               go (Note (TickBox {}) _)     = 0
1200               go (Note (BinaryTickBox {}) _) 
1201                                            = 0
1202               go (Note n e)                = go e
1203               go (Cast e _)                = go e
1204               go (App e (Type t))          = go e
1205               go (App f a) | exprIsCheap a = (go f - 1) `max` 0
1206                 -- NB: exprIsCheap a!  
1207                 --      f (fac x) does not have arity 2, 
1208                 --      even if f has arity 3!
1209                 -- NB: `max 0`!  (\x y -> f x) has arity 2, even if f is
1210                 --               unknown, hence arity 0
1211               go _                         = 0
1212 \end{code}
1213
1214 %************************************************************************
1215 %*                                                                      *
1216 \subsection{Equality}
1217 %*                                                                      *
1218 %************************************************************************
1219
1220 @cheapEqExpr@ is a cheap equality test which bales out fast!
1221         True  => definitely equal
1222         False => may or may not be equal
1223
1224 \begin{code}
1225 cheapEqExpr :: Expr b -> Expr b -> Bool
1226
1227 cheapEqExpr (Var v1)   (Var v2)   = v1==v2
1228 cheapEqExpr (Lit lit1) (Lit lit2) = lit1 == lit2
1229 cheapEqExpr (Type t1)  (Type t2)  = t1 `coreEqType` t2
1230
1231 cheapEqExpr (App f1 a1) (App f2 a2)
1232   = f1 `cheapEqExpr` f2 && a1 `cheapEqExpr` a2
1233
1234 cheapEqExpr _ _ = False
1235
1236 exprIsBig :: Expr b -> Bool
1237 -- Returns True of expressions that are too big to be compared by cheapEqExpr
1238 exprIsBig (Lit _)      = False
1239 exprIsBig (Var v)      = False
1240 exprIsBig (Type t)     = False
1241 exprIsBig (App f a)    = exprIsBig f || exprIsBig a
1242 exprIsBig (Cast e _)   = exprIsBig e    -- Hopefully coercions are not too big!
1243 exprIsBig other        = True
1244 \end{code}
1245
1246
1247 \begin{code}
1248 tcEqExpr :: CoreExpr -> CoreExpr -> Bool
1249 -- Used in rule matching, so does *not* look through 
1250 -- newtypes, predicate types; hence tcEqExpr
1251
1252 tcEqExpr e1 e2 = tcEqExprX rn_env e1 e2
1253   where
1254     rn_env = mkRnEnv2 (mkInScopeSet (exprFreeVars e1 `unionVarSet` exprFreeVars e2))
1255
1256 tcEqExprX :: RnEnv2 -> CoreExpr -> CoreExpr -> Bool
1257 tcEqExprX env (Var v1)     (Var v2)     = rnOccL env v1 == rnOccR env v2
1258 tcEqExprX env (Lit lit1)   (Lit lit2)   = lit1 == lit2
1259 tcEqExprX env (App f1 a1)  (App f2 a2)  = tcEqExprX env f1 f2 && tcEqExprX env a1 a2
1260 tcEqExprX env (Lam v1 e1)  (Lam v2 e2)  = tcEqExprX (rnBndr2 env v1 v2) e1 e2
1261 tcEqExprX env (Let (NonRec v1 r1) e1)
1262               (Let (NonRec v2 r2) e2)   = tcEqExprX env r1 r2 
1263                                        && tcEqExprX (rnBndr2 env v1 v2) e1 e2
1264 tcEqExprX env (Let (Rec ps1) e1)
1265               (Let (Rec ps2) e2)        =  equalLength ps1 ps2
1266                                         && and (zipWith eq_rhs ps1 ps2)
1267                                         && tcEqExprX env' e1 e2
1268                                      where
1269                                        env' = foldl2 rn_bndr2 env ps2 ps2
1270                                        rn_bndr2 env (b1,_) (b2,_) = rnBndr2 env b1 b2
1271                                        eq_rhs       (_,r1) (_,r2) = tcEqExprX env' r1 r2
1272 tcEqExprX env (Case e1 v1 t1 a1)
1273               (Case e2 v2 t2 a2)     =  tcEqExprX env e1 e2
1274                                      && tcEqTypeX env t1 t2                      
1275                                      && equalLength a1 a2
1276                                      && and (zipWith (eq_alt env') a1 a2)
1277                                      where
1278                                        env' = rnBndr2 env v1 v2
1279
1280 tcEqExprX env (Note n1 e1) (Note n2 e2) = eq_note env n1 n2 && tcEqExprX env e1 e2
1281 tcEqExprX env (Cast e1 co1) (Cast e2 co2) = tcEqTypeX env co1 co2 && tcEqExprX env e1 e2
1282 tcEqExprX env (Type t1)    (Type t2)    = tcEqTypeX env t1 t2
1283 tcEqExprX env e1                e2      = False
1284                                          
1285 eq_alt env (c1,vs1,r1) (c2,vs2,r2) = c1==c2 && tcEqExprX (rnBndrs2 env vs1  vs2) r1 r2
1286
1287 eq_note env (SCC cc1)      (SCC cc2)      = cc1 == cc2
1288 eq_note env (CoreNote s1)  (CoreNote s2)  = s1 == s2
1289 eq_note env other1             other2     = False
1290 \end{code}
1291
1292
1293 %************************************************************************
1294 %*                                                                      *
1295 \subsection{The size of an expression}
1296 %*                                                                      *
1297 %************************************************************************
1298
1299 \begin{code}
1300 coreBindsSize :: [CoreBind] -> Int
1301 coreBindsSize bs = foldr ((+) . bindSize) 0 bs
1302
1303 exprSize :: CoreExpr -> Int
1304         -- A measure of the size of the expressions
1305         -- It also forces the expression pretty drastically as a side effect
1306 exprSize (Var v)         = v `seq` 1
1307 exprSize (Lit lit)       = lit `seq` 1
1308 exprSize (App f a)       = exprSize f + exprSize a
1309 exprSize (Lam b e)       = varSize b + exprSize e
1310 exprSize (Let b e)       = bindSize b + exprSize e
1311 exprSize (Case e b t as) = seqType t `seq` exprSize e + varSize b + 1 + foldr ((+) . altSize) 0 as
1312 exprSize (Cast e co)     = (seqType co `seq` 1) + exprSize e
1313 exprSize (Note n e)      = noteSize n + exprSize e
1314 exprSize (Type t)        = seqType t `seq` 1
1315
1316 noteSize (SCC cc)       = cc `seq` 1
1317 noteSize InlineMe       = 1
1318 noteSize (CoreNote s)   = s `seq` 1  -- hdaume: core annotations
1319 noteSize (TickBox m n)    = m `seq` n `seq` 1 
1320 noteSize (BinaryTickBox m t e)  = m `seq` t `seq` e `seq` 1 
1321
1322 varSize :: Var -> Int
1323 varSize b  | isTyVar b = 1
1324            | otherwise = seqType (idType b)             `seq`
1325                          megaSeqIdInfo (idInfo b)       `seq`
1326                          1
1327
1328 varsSize = foldr ((+) . varSize) 0
1329
1330 bindSize (NonRec b e) = varSize b + exprSize e
1331 bindSize (Rec prs)    = foldr ((+) . pairSize) 0 prs
1332
1333 pairSize (b,e) = varSize b + exprSize e
1334
1335 altSize (c,bs,e) = c `seq` varsSize bs + exprSize e
1336 \end{code}
1337
1338
1339 %************************************************************************
1340 %*                                                                      *
1341 \subsection{Hashing}
1342 %*                                                                      *
1343 %************************************************************************
1344
1345 \begin{code}
1346 hashExpr :: CoreExpr -> Int
1347 -- Two expressions that hash to the same Int may be equal (but may not be)
1348 -- Two expressions that hash to the different Ints are definitely unequal
1349 -- 
1350 -- But "unequal" here means "not identical"; two alpha-equivalent 
1351 -- expressions may hash to the different Ints
1352 --
1353 -- The emphasis is on a crude, fast hash, rather than on high precision
1354
1355 hashExpr e | hash < 0  = 77     -- Just in case we hit -maxInt
1356            | otherwise = hash
1357            where
1358              hash = abs (hash_expr e)   -- Negative numbers kill UniqFM
1359
1360 hash_expr (Note _ e)              = hash_expr e
1361 hash_expr (Cast e co)             = hash_expr e
1362 hash_expr (Let (NonRec b r) e)    = hashId b
1363 hash_expr (Let (Rec ((b,r):_)) e) = hashId b
1364 hash_expr (Case _ b _ _)          = hashId b
1365 hash_expr (App f e)               = hash_expr f * fast_hash_expr e
1366 hash_expr (Var v)                 = hashId v
1367 hash_expr (Lit lit)               = hashLiteral lit
1368 hash_expr (Lam b _)               = hashId b
1369 hash_expr (Type t)                = trace "hash_expr: type" 1           -- Shouldn't happen
1370
1371 fast_hash_expr (Var v)          = hashId v
1372 fast_hash_expr (Lit lit)        = hashLiteral lit
1373 fast_hash_expr (App f (Type _)) = fast_hash_expr f
1374 fast_hash_expr (App f a)        = fast_hash_expr a
1375 fast_hash_expr (Lam b _)        = hashId b
1376 fast_hash_expr other            = 1
1377
1378 hashId :: Id -> Int
1379 hashId id = hashName (idName id)
1380 \end{code}
1381
1382 %************************************************************************
1383 %*                                                                      *
1384 \subsection{Determining non-updatable right-hand-sides}
1385 %*                                                                      *
1386 %************************************************************************
1387
1388 Top-level constructor applications can usually be allocated
1389 statically, but they can't if the constructor, or any of the
1390 arguments, come from another DLL (because we can't refer to static
1391 labels in other DLLs).
1392
1393 If this happens we simply make the RHS into an updatable thunk, 
1394 and 'exectute' it rather than allocating it statically.
1395
1396 \begin{code}
1397 rhsIsStatic :: PackageId -> CoreExpr -> Bool
1398 -- This function is called only on *top-level* right-hand sides
1399 -- Returns True if the RHS can be allocated statically, with
1400 -- no thunks involved at all.
1401 --
1402 -- It's called (i) in TidyPgm.hasCafRefs to decide if the rhs is, or
1403 -- refers to, CAFs; and (ii) in CoreToStg to decide whether to put an
1404 -- update flag on it.
1405 --
1406 -- The basic idea is that rhsIsStatic returns True only if the RHS is
1407 --      (a) a value lambda
1408 --      (b) a saturated constructor application with static args
1409 --
1410 -- BUT watch out for
1411 --  (i) Any cross-DLL references kill static-ness completely
1412 --      because they must be 'executed' not statically allocated
1413 --      ("DLL" here really only refers to Windows DLLs, on other platforms,
1414 --      this is not necessary)
1415 --
1416 -- (ii) We treat partial applications as redexes, because in fact we 
1417 --      make a thunk for them that runs and builds a PAP
1418 --      at run-time.  The only appliations that are treated as 
1419 --      static are *saturated* applications of constructors.
1420
1421 -- We used to try to be clever with nested structures like this:
1422 --              ys = (:) w ((:) w [])
1423 -- on the grounds that CorePrep will flatten ANF-ise it later.
1424 -- But supporting this special case made the function much more 
1425 -- complicated, because the special case only applies if there are no 
1426 -- enclosing type lambdas:
1427 --              ys = /\ a -> Foo (Baz ([] a))
1428 -- Here the nested (Baz []) won't float out to top level in CorePrep.
1429 --
1430 -- But in fact, even without -O, nested structures at top level are 
1431 -- flattened by the simplifier, so we don't need to be super-clever here.
1432 --
1433 -- Examples
1434 --
1435 --      f = \x::Int. x+7        TRUE
1436 --      p = (True,False)        TRUE
1437 --
1438 --      d = (fst p, False)      FALSE because there's a redex inside
1439 --                              (this particular one doesn't happen but...)
1440 --
1441 --      h = D# (1.0## /## 2.0##)        FALSE (redex again)
1442 --      n = /\a. Nil a                  TRUE
1443 --
1444 --      t = /\a. (:) (case w a of ...) (Nil a)  FALSE (redex)
1445 --
1446 --
1447 -- This is a bit like CoreUtils.exprIsHNF, with the following differences:
1448 --    a) scc "foo" (\x -> ...) is updatable (so we catch the right SCC)
1449 --
1450 --    b) (C x xs), where C is a contructors is updatable if the application is
1451 --         dynamic
1452 -- 
1453 --    c) don't look through unfolding of f in (f x).
1454 --
1455 -- When opt_RuntimeTypes is on, we keep type lambdas and treat
1456 -- them as making the RHS re-entrant (non-updatable).
1457
1458 rhsIsStatic this_pkg rhs = is_static False rhs
1459   where
1460   is_static :: Bool     -- True <=> in a constructor argument; must be atomic
1461           -> CoreExpr -> Bool
1462   
1463   is_static False (Lam b e) = isRuntimeVar b || is_static False e
1464   
1465   is_static in_arg (Note (SCC _) e) = False
1466   is_static in_arg (Note (TickBox {}) e) = False
1467   is_static in_arg (Note (BinaryTickBox {}) e) = False
1468   is_static in_arg (Note _ e)       = is_static in_arg e
1469   is_static in_arg (Cast e co)      = is_static in_arg e
1470   
1471   is_static in_arg (Lit lit)
1472     = case lit of
1473         MachLabel _ _ -> False
1474         other         -> True
1475         -- A MachLabel (foreign import "&foo") in an argument
1476         -- prevents a constructor application from being static.  The
1477         -- reason is that it might give rise to unresolvable symbols
1478         -- in the object file: under Linux, references to "weak"
1479         -- symbols from the data segment give rise to "unresolvable
1480         -- relocation" errors at link time This might be due to a bug
1481         -- in the linker, but we'll work around it here anyway. 
1482         -- SDM 24/2/2004
1483   
1484   is_static in_arg other_expr = go other_expr 0
1485    where
1486     go (Var f) n_val_args
1487 #if mingw32_TARGET_OS
1488         | not (isDllName this_pkg (idName f))
1489 #endif
1490         =  saturated_data_con f n_val_args
1491         || (in_arg && n_val_args == 0)  
1492                 -- A naked un-applied variable is *not* deemed a static RHS
1493                 -- E.g.         f = g
1494                 -- Reason: better to update so that the indirection gets shorted
1495                 --         out, and the true value will be seen
1496                 -- NB: if you change this, you'll break the invariant that THUNK_STATICs
1497                 --     are always updatable.  If you do so, make sure that non-updatable
1498                 --     ones have enough space for their static link field!
1499
1500     go (App f a) n_val_args
1501         | isTypeArg a                    = go f n_val_args
1502         | not in_arg && is_static True a = go f (n_val_args + 1)
1503         -- The (not in_arg) checks that we aren't in a constructor argument;
1504         -- if we are, we don't allow (value) applications of any sort
1505         -- 
1506         -- NB. In case you wonder, args are sometimes not atomic.  eg.
1507         --   x = D# (1.0## /## 2.0##)
1508         -- can't float because /## can fail.
1509
1510     go (Note (SCC _) f) n_val_args = False
1511     go (Note _ f) n_val_args       = go f n_val_args
1512     go (Cast e co) n_val_args      = go e n_val_args
1513
1514     go other n_val_args = False
1515
1516     saturated_data_con f n_val_args
1517         = case isDataConWorkId_maybe f of
1518             Just dc -> n_val_args == dataConRepArity dc
1519             Nothing -> False
1520 \end{code}