Small refactoring
[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, zipOpenTvSubst, substTy
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     ex_bndrs = zipWith3 mk_ex_var ex_uniqs ex_fss ex_tvs
747     mk_ex_var uniq fs var = mkTyVar new_name kind
748       where
749         new_name = mkSysTvName uniq fs
750         kind     = tyVarKind var
751
752       -- Make the instantiating substitution
753     subst = zipOpenTvSubst (univ_tvs ++ ex_tvs) (inst_tys ++ map mkTyVarTy ex_bndrs)
754
755       -- Make new coercion vars, instantiating kind
756     co_bndrs = zipWith3 mk_co_var co_uniqs co_fss eq_preds
757     mk_co_var uniq fs eq_pred = mkCoVar new_name co_kind
758        where
759          new_name = mkSysTvName uniq fs
760          co_kind  = substTy subst (mkPredTy eq_pred)
761
762       -- make value vars, instantiating types
763     mk_id_var uniq fs ty = mkUserLocal (mkVarOccFS fs) uniq (substTy subst ty) noSrcLoc
764     id_bndrs = zipWith3 mk_id_var id_uniqs id_fss arg_tys
765
766 exprIsConApp_maybe :: CoreExpr -> Maybe (DataCon, [CoreExpr])
767 -- Returns (Just (dc, [x1..xn])) if the argument expression is 
768 -- a constructor application of the form (dc x1 .. xn)
769 exprIsConApp_maybe (Cast expr co)
770   =     -- Maybe this is over the top, but here we try to turn
771         --      coerce (S,T) ( x, y )
772         -- effectively into 
773         --      ( coerce S x, coerce T y )
774         -- This happens in anger in PrelArrExts which has a coerce
775         --      case coerce memcpy a b of
776         --        (# r, s #) -> ...
777         -- where the memcpy is in the IO monad, but the call is in
778         -- the (ST s) monad
779     case exprIsConApp_maybe expr of {
780         Nothing           -> Nothing ;
781         Just (dc, args)   -> 
782
783     let (from_ty, to_ty) = coercionKind co in
784   
785     case splitTyConApp_maybe to_ty of {
786         Nothing -> Nothing ;
787         Just (tc, tc_arg_tys) | tc /= dataConTyCon dc     -> Nothing
788                             --  | not (isVanillaDataCon dc) -> Nothing
789                               | otherwise                 ->
790                 -- Type constructor must match datacon
791
792     case splitTyConApp_maybe from_ty of {
793         Nothing -> Nothing ;
794         Just (tc', tc_arg_tys') | tc /= tc' -> Nothing 
795                 -- Both sides of coercion must have the same type constructor
796                                | otherwise ->
797
798     let
799         -- here we do the PushC reduction rule as described in the FC paper
800         arity               = tyConArity tc
801         n_ex_tvs            = length dc_ex_tyvars
802
803         (_univ_args, rest)  = splitAt arity args
804         (ex_args, val_args) = splitAt n_ex_tvs rest
805
806         arg_tys             = dataConRepArgTys dc
807         dc_tyvars           = dataConUnivTyVars dc
808         dc_ex_tyvars        = dataConExTyVars dc
809
810         deep arg_ty         = deepCast arg_ty dc_tyvars co
811
812           -- first we appropriately cast the value arguments
813         new_val_args        = zipWith mkCoerce (map deep arg_tys) val_args
814
815           -- then we cast the existential coercion arguments
816         orig_tvs            = dc_tyvars ++ dc_ex_tyvars
817         gammas              = decomposeCo arity co
818         new_tys             = gammas ++ (map (\ (Type t) -> t) ex_args)
819         theta               = substTyWith orig_tvs new_tys
820         cast_ty tv (Type ty) 
821           | isCoVar tv
822           , (ty1, ty2) <- splitCoercionKind (tyVarKind tv)
823           = Type $ mkTransCoercion (mkSymCoercion (theta ty1)) 
824             (mkTransCoercion ty (theta ty2))
825           | otherwise       
826           = Type ty
827         new_ex_args         = zipWith cast_ty dc_ex_tyvars ex_args
828   
829     in
830     ASSERT( all isTypeArg (take arity args) )
831     ASSERT( equalLength val_args arg_tys )
832     Just (dc, map Type tc_arg_tys ++ new_ex_args ++ new_val_args)
833     }}}
834
835 exprIsConApp_maybe (Note _ expr)
836   = exprIsConApp_maybe expr
837     -- We ignore InlineMe notes in case we have
838     --  x = __inline_me__ (a,b)
839     -- All part of making sure that INLINE pragmas never hurt
840     -- Marcin tripped on this one when making dictionaries more inlinable
841     --
842     -- In fact, we ignore all notes.  For example,
843     --          case _scc_ "foo" (C a b) of
844     --                  C a b -> e
845     -- should be optimised away, but it will be only if we look
846     -- through the SCC note.
847
848 exprIsConApp_maybe expr = analyse (collectArgs expr)
849   where
850     analyse (Var fun, args)
851         | Just con <- isDataConWorkId_maybe fun,
852           args `lengthAtLeast` dataConRepArity con
853                 -- Might be > because the arity excludes type args
854         = Just (con,args)
855
856         -- Look through unfoldings, but only cheap ones, because
857         -- we are effectively duplicating the unfolding
858     analyse (Var fun, [])
859         | let unf = idUnfolding fun,
860           isCheapUnfolding unf
861         = exprIsConApp_maybe (unfoldingTemplate unf)
862
863     analyse other = Nothing
864 \end{code}
865
866
867
868 %************************************************************************
869 %*                                                                      *
870 \subsection{Eta reduction and expansion}
871 %*                                                                      *
872 %************************************************************************
873
874 \begin{code}
875 exprEtaExpandArity :: DynFlags -> CoreExpr -> Arity
876 {- The Arity returned is the number of value args the 
877    thing can be applied to without doing much work
878
879 exprEtaExpandArity is used when eta expanding
880         e  ==>  \xy -> e x y
881
882 It returns 1 (or more) to:
883         case x of p -> \s -> ...
884 because for I/O ish things we really want to get that \s to the top.
885 We are prepared to evaluate x each time round the loop in order to get that
886
887 It's all a bit more subtle than it looks:
888
889 1.  One-shot lambdas
890
891 Consider one-shot lambdas
892                 let x = expensive in \y z -> E
893 We want this to have arity 2 if the \y-abstraction is a 1-shot lambda
894 Hence the ArityType returned by arityType
895
896 2.  The state-transformer hack
897
898 The one-shot lambda special cause is particularly important/useful for
899 IO state transformers, where we often get
900         let x = E in \ s -> ...
901
902 and the \s is a real-world state token abstraction.  Such abstractions
903 are almost invariably 1-shot, so we want to pull the \s out, past the
904 let x=E, even if E is expensive.  So we treat state-token lambdas as 
905 one-shot even if they aren't really.  The hack is in Id.isOneShotBndr.
906
907 3.  Dealing with bottom
908
909 Consider also 
910         f = \x -> error "foo"
911 Here, arity 1 is fine.  But if it is
912         f = \x -> case x of 
913                         True  -> error "foo"
914                         False -> \y -> x+y
915 then we want to get arity 2.  Tecnically, this isn't quite right, because
916         (f True) `seq` 1
917 should diverge, but it'll converge if we eta-expand f.  Nevertheless, we
918 do so; it improves some programs significantly, and increasing convergence
919 isn't a bad thing.  Hence the ABot/ATop in ArityType.
920
921 Actually, the situation is worse.  Consider
922         f = \x -> case x of
923                         True  -> \y -> x+y
924                         False -> \y -> x-y
925 Can we eta-expand here?  At first the answer looks like "yes of course", but
926 consider
927         (f bot) `seq` 1
928 This should diverge!  But if we eta-expand, it won't.   Again, we ignore this
929 "problem", because being scrupulous would lose an important transformation for
930 many programs.
931
932
933 4. Newtypes
934
935 Non-recursive newtypes are transparent, and should not get in the way.
936 We do (currently) eta-expand recursive newtypes too.  So if we have, say
937
938         newtype T = MkT ([T] -> Int)
939
940 Suppose we have
941         e = coerce T f
942 where f has arity 1.  Then: etaExpandArity e = 1; 
943 that is, etaExpandArity looks through the coerce.
944
945 When we eta-expand e to arity 1: eta_expand 1 e T
946 we want to get:                  coerce T (\x::[T] -> (coerce ([T]->Int) e) x)
947
948 HOWEVER, note that if you use coerce bogusly you can ge
949         coerce Int negate
950 And since negate has arity 2, you might try to eta expand.  But you can't
951 decopose Int to a function type.   Hence the final case in eta_expand.
952 -}
953
954
955 exprEtaExpandArity dflags e = arityDepth (arityType dflags e)
956
957 -- A limited sort of function type
958 data ArityType = AFun Bool ArityType    -- True <=> one-shot
959                | ATop                   -- Know nothing
960                | ABot                   -- Diverges
961
962 arityDepth :: ArityType -> Arity
963 arityDepth (AFun _ ty) = 1 + arityDepth ty
964 arityDepth ty          = 0
965
966 andArityType ABot           at2           = at2
967 andArityType ATop           at2           = ATop
968 andArityType (AFun t1 at1)  (AFun t2 at2) = AFun (t1 && t2) (andArityType at1 at2)
969 andArityType at1            at2           = andArityType at2 at1
970
971 arityType :: DynFlags -> CoreExpr -> ArityType
972         -- (go1 e) = [b1,..,bn]
973         -- means expression can be rewritten \x_b1 -> ... \x_bn -> body
974         -- where bi is True <=> the lambda is one-shot
975
976 arityType dflags (Note n e) = arityType dflags e
977 --      Not needed any more: etaExpand is cleverer
978 --  | ok_note n = arityType dflags e
979 --  | otherwise = ATop
980
981 arityType dflags (Cast e co) = arityType dflags e
982
983 arityType dflags (Var v) 
984   = mk (idArity v) (arg_tys (idType v))
985   where
986     mk :: Arity -> [Type] -> ArityType
987         -- The argument types are only to steer the "state hack"
988         -- Consider case x of
989         --              True  -> foo
990         --              False -> \(s:RealWorld) -> e
991         -- where foo has arity 1.  Then we want the state hack to
992         -- apply to foo too, so we can eta expand the case.
993     mk 0 tys | isBottomingId v                     = ABot
994              | (ty:tys) <- tys, isStateHackType ty = AFun True ATop
995              | otherwise                           = ATop
996     mk n (ty:tys) = AFun (isStateHackType ty) (mk (n-1) tys)
997     mk n []       = AFun False                (mk (n-1) [])
998
999     arg_tys :: Type -> [Type]   -- Ignore for-alls
1000     arg_tys ty 
1001         | Just (_, ty')  <- splitForAllTy_maybe ty = arg_tys ty'
1002         | Just (arg,res) <- splitFunTy_maybe ty    = arg : arg_tys res
1003         | otherwise                                = []
1004
1005         -- Lambdas; increase arity
1006 arityType dflags (Lam x e)
1007   | isId x    = AFun (isOneShotBndr x) (arityType dflags e)
1008   | otherwise = arityType dflags e
1009
1010         -- Applications; decrease arity
1011 arityType dflags (App f (Type _)) = arityType dflags f
1012 arityType dflags (App f a)        = case arityType dflags f of
1013                                         AFun one_shot xs | exprIsCheap a -> xs
1014                                         other                            -> ATop
1015                                                            
1016         -- Case/Let; keep arity if either the expression is cheap
1017         -- or it's a 1-shot lambda
1018         -- The former is not really right for Haskell
1019         --      f x = case x of { (a,b) -> \y. e }
1020         --  ===>
1021         --      f x y = case x of { (a,b) -> e }
1022         -- The difference is observable using 'seq'
1023 arityType dflags (Case scrut _ _ alts)
1024   = case foldr1 andArityType [arityType dflags rhs | (_,_,rhs) <- alts] of
1025         xs | exprIsCheap scrut          -> xs
1026         xs@(AFun one_shot _) | one_shot -> AFun True ATop
1027         other                           -> ATop
1028
1029 arityType dflags (Let b e) 
1030   = case arityType dflags e of
1031         xs                   | cheap_bind b -> xs
1032         xs@(AFun one_shot _) | one_shot     -> AFun True ATop
1033         other                               -> ATop
1034   where
1035     cheap_bind (NonRec b e) = is_cheap (b,e)
1036     cheap_bind (Rec prs)    = all is_cheap prs
1037     is_cheap (b,e) = (dopt Opt_DictsCheap dflags && isDictId b)
1038                    || exprIsCheap e
1039         -- If the experimental -fdicts-cheap flag is on, we eta-expand through
1040         -- dictionary bindings.  This improves arities. Thereby, it also
1041         -- means that full laziness is less prone to floating out the
1042         -- application of a function to its dictionary arguments, which
1043         -- can thereby lose opportunities for fusion.  Example:
1044         --      foo :: Ord a => a -> ...
1045         --      foo = /\a \(d:Ord a). let d' = ...d... in \(x:a). ....
1046         --              -- So foo has arity 1
1047         --
1048         --      f = \x. foo dInt $ bar x
1049         --
1050         -- The (foo DInt) is floated out, and makes ineffective a RULE 
1051         --      foo (bar x) = ...
1052         --
1053         -- One could go further and make exprIsCheap reply True to any
1054         -- dictionary-typed expression, but that's more work.
1055
1056 arityType dflags other = ATop
1057
1058 {- NOT NEEDED ANY MORE: etaExpand is cleverer
1059 ok_note InlineMe = False
1060 ok_note other    = True
1061     -- Notice that we do not look through __inline_me__
1062     -- This may seem surprising, but consider
1063     --          f = _inline_me (\x -> e)
1064     -- We DO NOT want to eta expand this to
1065     --          f = \x -> (_inline_me (\x -> e)) x
1066     -- because the _inline_me gets dropped now it is applied, 
1067     -- giving just
1068     --          f = \x -> e
1069     -- A Bad Idea
1070 -}
1071 \end{code}
1072
1073
1074 \begin{code}
1075 etaExpand :: Arity              -- Result should have this number of value args
1076           -> [Unique]
1077           -> CoreExpr -> Type   -- Expression and its type
1078           -> CoreExpr
1079 -- (etaExpand n us e ty) returns an expression with 
1080 -- the same meaning as 'e', but with arity 'n'.  
1081 --
1082 -- Given e' = etaExpand n us e ty
1083 -- We should have
1084 --      ty = exprType e = exprType e'
1085 --
1086 -- Note that SCCs are not treated specially.  If we have
1087 --      etaExpand 2 (\x -> scc "foo" e)
1088 --      = (\xy -> (scc "foo" e) y)
1089 -- So the costs of evaluating 'e' (not 'e y') are attributed to "foo"
1090
1091 etaExpand n us expr ty
1092   | manifestArity expr >= n = expr              -- The no-op case
1093   | otherwise               
1094   = eta_expand n us expr ty
1095   where
1096
1097 -- manifestArity sees how many leading value lambdas there are
1098 manifestArity :: CoreExpr -> Arity
1099 manifestArity (Lam v e) | isId v    = 1 + manifestArity e
1100                         | otherwise = manifestArity e
1101 manifestArity (Note _ e)            = manifestArity e
1102 manifestArity (Cast e _)            = manifestArity e
1103 manifestArity e                     = 0
1104
1105 -- etaExpand deals with for-alls. For example:
1106 --              etaExpand 1 E
1107 -- where  E :: forall a. a -> a
1108 -- would return
1109 --      (/\b. \y::a -> E b y)
1110 --
1111 -- It deals with coerces too, though they are now rare
1112 -- so perhaps the extra code isn't worth it
1113
1114 eta_expand n us expr ty
1115   | n == 0 && 
1116     -- The ILX code generator requires eta expansion for type arguments
1117     -- too, but alas the 'n' doesn't tell us how many of them there 
1118     -- may be.  So we eagerly eta expand any big lambdas, and just
1119     -- cross our fingers about possible loss of sharing in the ILX case. 
1120     -- The Right Thing is probably to make 'arity' include
1121     -- type variables throughout the compiler.  (ToDo.)
1122     not (isForAllTy ty) 
1123     -- Saturated, so nothing to do
1124   = expr
1125
1126         -- Short cut for the case where there already
1127         -- is a lambda; no point in gratuitously adding more
1128 eta_expand n us (Lam v body) ty
1129   | isTyVar v
1130   = Lam v (eta_expand n us body (applyTy ty (mkTyVarTy v)))
1131
1132   | otherwise
1133   = Lam v (eta_expand (n-1) us body (funResultTy ty))
1134
1135 -- We used to have a special case that stepped inside Coerces here,
1136 -- thus:  eta_expand n us (Note note@(Coerce _ ty) e) _  
1137 --              = Note note (eta_expand n us e ty)
1138 -- BUT this led to an infinite loop
1139 -- Example:     newtype T = MkT (Int -> Int)
1140 --      eta_expand 1 (coerce (Int->Int) e)
1141 --      --> coerce (Int->Int) (eta_expand 1 T e)
1142 --              by the bogus eqn
1143 --      --> coerce (Int->Int) (coerce T 
1144 --              (\x::Int -> eta_expand 1 (coerce (Int->Int) e)))
1145 --              by the splitNewType_maybe case below
1146 --      and round we go
1147
1148 eta_expand n us expr ty
1149   = ASSERT2 (exprType expr `coreEqType` ty, ppr (exprType expr) $$ ppr ty)
1150     case splitForAllTy_maybe ty of { 
1151           Just (tv,ty') -> 
1152
1153               Lam lam_tv (eta_expand n us2 (App expr (Type (mkTyVarTy lam_tv))) (substTyWith [tv] [mkTyVarTy lam_tv] ty'))
1154                   where 
1155                     lam_tv = mkTyVar (mkSysTvName uniq FSLIT("etaT")) (tyVarKind tv)
1156                     (uniq:us2) = us 
1157         ; Nothing ->
1158   
1159         case splitFunTy_maybe ty of {
1160           Just (arg_ty, res_ty) -> Lam arg1 (eta_expand (n-1) us2 (App expr (Var arg1)) res_ty)
1161                                 where
1162                                    arg1       = mkSysLocal FSLIT("eta") uniq arg_ty
1163                                    (uniq:us2) = us
1164                                    
1165         ; Nothing ->
1166
1167                 -- Given this:
1168                 --      newtype T = MkT ([T] -> Int)
1169                 -- Consider eta-expanding this
1170                 --      eta_expand 1 e T
1171                 -- We want to get
1172                 --      coerce T (\x::[T] -> (coerce ([T]->Int) e) x)
1173
1174         case splitNewTypeRepCo_maybe ty of {
1175           Just(ty1,co) -> 
1176               mkCoerce (mkSymCoercion co) (eta_expand n us (mkCoerce co expr) ty1) ;
1177           Nothing  -> 
1178
1179         -- We have an expression of arity > 0, but its type isn't a function
1180         -- This *can* legitmately happen: e.g.  coerce Int (\x. x)
1181         -- Essentially the programmer is playing fast and loose with types
1182         -- (Happy does this a lot).  So we simply decline to eta-expand.
1183         expr
1184         }}}
1185 \end{code}
1186
1187 exprArity is a cheap-and-cheerful version of exprEtaExpandArity.
1188 It tells how many things the expression can be applied to before doing
1189 any work.  It doesn't look inside cases, lets, etc.  The idea is that
1190 exprEtaExpandArity will do the hard work, leaving something that's easy
1191 for exprArity to grapple with.  In particular, Simplify uses exprArity to
1192 compute the ArityInfo for the Id. 
1193
1194 Originally I thought that it was enough just to look for top-level lambdas, but
1195 it isn't.  I've seen this
1196
1197         foo = PrelBase.timesInt
1198
1199 We want foo to get arity 2 even though the eta-expander will leave it
1200 unchanged, in the expectation that it'll be inlined.  But occasionally it
1201 isn't, because foo is blacklisted (used in a rule).  
1202
1203 Similarly, see the ok_note check in exprEtaExpandArity.  So 
1204         f = __inline_me (\x -> e)
1205 won't be eta-expanded.
1206
1207 And in any case it seems more robust to have exprArity be a bit more intelligent.
1208 But note that   (\x y z -> f x y z)
1209 should have arity 3, regardless of f's arity.
1210
1211 \begin{code}
1212 exprArity :: CoreExpr -> Arity
1213 exprArity e = go e
1214             where
1215               go (Var v)                   = idArity v
1216               go (Lam x e) | isId x        = go e + 1
1217                            | otherwise     = go e
1218               go (Note n e)                = go e
1219               go (Cast e _)                = go e
1220               go (App e (Type t))          = go e
1221               go (App f a) | exprIsCheap a = (go f - 1) `max` 0
1222                 -- NB: exprIsCheap a!  
1223                 --      f (fac x) does not have arity 2, 
1224                 --      even if f has arity 3!
1225                 -- NB: `max 0`!  (\x y -> f x) has arity 2, even if f is
1226                 --               unknown, hence arity 0
1227               go _                         = 0
1228 \end{code}
1229
1230 %************************************************************************
1231 %*                                                                      *
1232 \subsection{Equality}
1233 %*                                                                      *
1234 %************************************************************************
1235
1236 @cheapEqExpr@ is a cheap equality test which bales out fast!
1237         True  => definitely equal
1238         False => may or may not be equal
1239
1240 \begin{code}
1241 cheapEqExpr :: Expr b -> Expr b -> Bool
1242
1243 cheapEqExpr (Var v1)   (Var v2)   = v1==v2
1244 cheapEqExpr (Lit lit1) (Lit lit2) = lit1 == lit2
1245 cheapEqExpr (Type t1)  (Type t2)  = t1 `coreEqType` t2
1246
1247 cheapEqExpr (App f1 a1) (App f2 a2)
1248   = f1 `cheapEqExpr` f2 && a1 `cheapEqExpr` a2
1249
1250 cheapEqExpr _ _ = False
1251
1252 exprIsBig :: Expr b -> Bool
1253 -- Returns True of expressions that are too big to be compared by cheapEqExpr
1254 exprIsBig (Lit _)      = False
1255 exprIsBig (Var v)      = False
1256 exprIsBig (Type t)     = False
1257 exprIsBig (App f a)    = exprIsBig f || exprIsBig a
1258 exprIsBig other        = True
1259 \end{code}
1260
1261
1262 \begin{code}
1263 tcEqExpr :: CoreExpr -> CoreExpr -> Bool
1264 -- Used in rule matching, so does *not* look through 
1265 -- newtypes, predicate types; hence tcEqExpr
1266
1267 tcEqExpr e1 e2 = tcEqExprX rn_env e1 e2
1268   where
1269     rn_env = mkRnEnv2 (mkInScopeSet (exprFreeVars e1 `unionVarSet` exprFreeVars e2))
1270
1271 tcEqExprX :: RnEnv2 -> CoreExpr -> CoreExpr -> Bool
1272 tcEqExprX env (Var v1)     (Var v2)     = rnOccL env v1 == rnOccR env v2
1273 tcEqExprX env (Lit lit1)   (Lit lit2)   = lit1 == lit2
1274 tcEqExprX env (App f1 a1)  (App f2 a2)  = tcEqExprX env f1 f2 && tcEqExprX env a1 a2
1275 tcEqExprX env (Lam v1 e1)  (Lam v2 e2)  = tcEqExprX (rnBndr2 env v1 v2) e1 e2
1276 tcEqExprX env (Let (NonRec v1 r1) e1)
1277               (Let (NonRec v2 r2) e2)   = tcEqExprX env r1 r2 
1278                                        && tcEqExprX (rnBndr2 env v1 v2) e1 e2
1279 tcEqExprX env (Let (Rec ps1) e1)
1280               (Let (Rec ps2) e2)        =  equalLength ps1 ps2
1281                                         && and (zipWith eq_rhs ps1 ps2)
1282                                         && tcEqExprX env' e1 e2
1283                                      where
1284                                        env' = foldl2 rn_bndr2 env ps2 ps2
1285                                        rn_bndr2 env (b1,_) (b2,_) = rnBndr2 env b1 b2
1286                                        eq_rhs       (_,r1) (_,r2) = tcEqExprX env' r1 r2
1287 tcEqExprX env (Case e1 v1 t1 a1)
1288               (Case e2 v2 t2 a2)     =  tcEqExprX env e1 e2
1289                                      && tcEqTypeX env t1 t2                      
1290                                      && equalLength a1 a2
1291                                      && and (zipWith (eq_alt env') a1 a2)
1292                                      where
1293                                        env' = rnBndr2 env v1 v2
1294
1295 tcEqExprX env (Note n1 e1) (Note n2 e2) = eq_note env n1 n2 && tcEqExprX env e1 e2
1296 tcEqExprX env (Cast e1 co1) (Cast e2 co2) = tcEqTypeX env co1 co2 && tcEqExprX env e1 e2
1297 tcEqExprX env (Type t1)    (Type t2)    = tcEqTypeX env t1 t2
1298 tcEqExprX env e1                e2      = False
1299                                          
1300 eq_alt env (c1,vs1,r1) (c2,vs2,r2) = c1==c2 && tcEqExprX (rnBndrs2 env vs1  vs2) r1 r2
1301
1302 eq_note env (SCC cc1)      (SCC cc2)      = cc1 == cc2
1303 eq_note env (CoreNote s1)  (CoreNote s2)  = s1 == s2
1304 eq_note env other1             other2     = False
1305 \end{code}
1306
1307
1308 %************************************************************************
1309 %*                                                                      *
1310 \subsection{The size of an expression}
1311 %*                                                                      *
1312 %************************************************************************
1313
1314 \begin{code}
1315 coreBindsSize :: [CoreBind] -> Int
1316 coreBindsSize bs = foldr ((+) . bindSize) 0 bs
1317
1318 exprSize :: CoreExpr -> Int
1319         -- A measure of the size of the expressions
1320         -- It also forces the expression pretty drastically as a side effect
1321 exprSize (Var v)         = v `seq` 1
1322 exprSize (Lit lit)       = lit `seq` 1
1323 exprSize (App f a)       = exprSize f + exprSize a
1324 exprSize (Lam b e)       = varSize b + exprSize e
1325 exprSize (Let b e)       = bindSize b + exprSize e
1326 exprSize (Case e b t as) = seqType t `seq` exprSize e + varSize b + 1 + foldr ((+) . altSize) 0 as
1327 exprSize (Cast e co)     = (seqType co `seq` 1) + exprSize e
1328 exprSize (Note n e)      = noteSize n + exprSize e
1329 exprSize (Type t)        = seqType t `seq` 1
1330
1331 noteSize (SCC cc)       = cc `seq` 1
1332 noteSize InlineMe       = 1
1333 noteSize (CoreNote s)   = s `seq` 1  -- hdaume: core annotations
1334
1335 varSize :: Var -> Int
1336 varSize b  | isTyVar b = 1
1337            | otherwise = seqType (idType b)             `seq`
1338                          megaSeqIdInfo (idInfo b)       `seq`
1339                          1
1340
1341 varsSize = foldr ((+) . varSize) 0
1342
1343 bindSize (NonRec b e) = varSize b + exprSize e
1344 bindSize (Rec prs)    = foldr ((+) . pairSize) 0 prs
1345
1346 pairSize (b,e) = varSize b + exprSize e
1347
1348 altSize (c,bs,e) = c `seq` varsSize bs + exprSize e
1349 \end{code}
1350
1351
1352 %************************************************************************
1353 %*                                                                      *
1354 \subsection{Hashing}
1355 %*                                                                      *
1356 %************************************************************************
1357
1358 \begin{code}
1359 hashExpr :: CoreExpr -> Int
1360 -- Two expressions that hash to the same Int may be equal (but may not be)
1361 -- Two expressions that hash to the different Ints are definitely unequal
1362 -- 
1363 -- But "unequal" here means "not identical"; two alpha-equivalent 
1364 -- expressions may hash to the different Ints
1365 --
1366 -- The emphasis is on a crude, fast hash, rather than on high precision
1367
1368 hashExpr e | hash < 0  = 77     -- Just in case we hit -maxInt
1369            | otherwise = hash
1370            where
1371              hash = abs (hash_expr e)   -- Negative numbers kill UniqFM
1372
1373 hash_expr (Note _ e)              = hash_expr e
1374 hash_expr (Cast e co)             = hash_expr e
1375 hash_expr (Let (NonRec b r) e)    = hashId b
1376 hash_expr (Let (Rec ((b,r):_)) e) = hashId b
1377 hash_expr (Case _ b _ _)          = hashId b
1378 hash_expr (App f e)               = hash_expr f * fast_hash_expr e
1379 hash_expr (Var v)                 = hashId v
1380 hash_expr (Lit lit)               = hashLiteral lit
1381 hash_expr (Lam b _)               = hashId b
1382 hash_expr (Type t)                = trace "hash_expr: type" 1           -- Shouldn't happen
1383
1384 fast_hash_expr (Var v)          = hashId v
1385 fast_hash_expr (Lit lit)        = hashLiteral lit
1386 fast_hash_expr (App f (Type _)) = fast_hash_expr f
1387 fast_hash_expr (App f a)        = fast_hash_expr a
1388 fast_hash_expr (Lam b _)        = hashId b
1389 fast_hash_expr other            = 1
1390
1391 hashId :: Id -> Int
1392 hashId id = hashName (idName id)
1393 \end{code}
1394
1395 %************************************************************************
1396 %*                                                                      *
1397 \subsection{Determining non-updatable right-hand-sides}
1398 %*                                                                      *
1399 %************************************************************************
1400
1401 Top-level constructor applications can usually be allocated
1402 statically, but they can't if the constructor, or any of the
1403 arguments, come from another DLL (because we can't refer to static
1404 labels in other DLLs).
1405
1406 If this happens we simply make the RHS into an updatable thunk, 
1407 and 'exectute' it rather than allocating it statically.
1408
1409 \begin{code}
1410 rhsIsStatic :: PackageId -> CoreExpr -> Bool
1411 -- This function is called only on *top-level* right-hand sides
1412 -- Returns True if the RHS can be allocated statically, with
1413 -- no thunks involved at all.
1414 --
1415 -- It's called (i) in TidyPgm.hasCafRefs to decide if the rhs is, or
1416 -- refers to, CAFs; and (ii) in CoreToStg to decide whether to put an
1417 -- update flag on it.
1418 --
1419 -- The basic idea is that rhsIsStatic returns True only if the RHS is
1420 --      (a) a value lambda
1421 --      (b) a saturated constructor application with static args
1422 --
1423 -- BUT watch out for
1424 --  (i) Any cross-DLL references kill static-ness completely
1425 --      because they must be 'executed' not statically allocated
1426 --      ("DLL" here really only refers to Windows DLLs, on other platforms,
1427 --      this is not necessary)
1428 --
1429 -- (ii) We treat partial applications as redexes, because in fact we 
1430 --      make a thunk for them that runs and builds a PAP
1431 --      at run-time.  The only appliations that are treated as 
1432 --      static are *saturated* applications of constructors.
1433
1434 -- We used to try to be clever with nested structures like this:
1435 --              ys = (:) w ((:) w [])
1436 -- on the grounds that CorePrep will flatten ANF-ise it later.
1437 -- But supporting this special case made the function much more 
1438 -- complicated, because the special case only applies if there are no 
1439 -- enclosing type lambdas:
1440 --              ys = /\ a -> Foo (Baz ([] a))
1441 -- Here the nested (Baz []) won't float out to top level in CorePrep.
1442 --
1443 -- But in fact, even without -O, nested structures at top level are 
1444 -- flattened by the simplifier, so we don't need to be super-clever here.
1445 --
1446 -- Examples
1447 --
1448 --      f = \x::Int. x+7        TRUE
1449 --      p = (True,False)        TRUE
1450 --
1451 --      d = (fst p, False)      FALSE because there's a redex inside
1452 --                              (this particular one doesn't happen but...)
1453 --
1454 --      h = D# (1.0## /## 2.0##)        FALSE (redex again)
1455 --      n = /\a. Nil a                  TRUE
1456 --
1457 --      t = /\a. (:) (case w a of ...) (Nil a)  FALSE (redex)
1458 --
1459 --
1460 -- This is a bit like CoreUtils.exprIsHNF, with the following differences:
1461 --    a) scc "foo" (\x -> ...) is updatable (so we catch the right SCC)
1462 --
1463 --    b) (C x xs), where C is a contructors is updatable if the application is
1464 --         dynamic
1465 -- 
1466 --    c) don't look through unfolding of f in (f x).
1467 --
1468 -- When opt_RuntimeTypes is on, we keep type lambdas and treat
1469 -- them as making the RHS re-entrant (non-updatable).
1470
1471 rhsIsStatic this_pkg rhs = is_static False rhs
1472   where
1473   is_static :: Bool     -- True <=> in a constructor argument; must be atomic
1474           -> CoreExpr -> Bool
1475   
1476   is_static False (Lam b e) = isRuntimeVar b || is_static False e
1477   
1478   is_static in_arg (Note (SCC _) e) = False
1479   is_static in_arg (Note _ e)       = is_static in_arg e
1480   is_static in_arg (Cast e co)      = is_static in_arg e
1481   
1482   is_static in_arg (Lit lit)
1483     = case lit of
1484         MachLabel _ _ -> False
1485         other         -> True
1486         -- A MachLabel (foreign import "&foo") in an argument
1487         -- prevents a constructor application from being static.  The
1488         -- reason is that it might give rise to unresolvable symbols
1489         -- in the object file: under Linux, references to "weak"
1490         -- symbols from the data segment give rise to "unresolvable
1491         -- relocation" errors at link time This might be due to a bug
1492         -- in the linker, but we'll work around it here anyway. 
1493         -- SDM 24/2/2004
1494   
1495   is_static in_arg other_expr = go other_expr 0
1496    where
1497     go (Var f) n_val_args
1498 #if mingw32_TARGET_OS
1499         | not (isDllName this_pkg (idName f))
1500 #endif
1501         =  saturated_data_con f n_val_args
1502         || (in_arg && n_val_args == 0)  
1503                 -- A naked un-applied variable is *not* deemed a static RHS
1504                 -- E.g.         f = g
1505                 -- Reason: better to update so that the indirection gets shorted
1506                 --         out, and the true value will be seen
1507                 -- NB: if you change this, you'll break the invariant that THUNK_STATICs
1508                 --     are always updatable.  If you do so, make sure that non-updatable
1509                 --     ones have enough space for their static link field!
1510
1511     go (App f a) n_val_args
1512         | isTypeArg a                    = go f n_val_args
1513         | not in_arg && is_static True a = go f (n_val_args + 1)
1514         -- The (not in_arg) checks that we aren't in a constructor argument;
1515         -- if we are, we don't allow (value) applications of any sort
1516         -- 
1517         -- NB. In case you wonder, args are sometimes not atomic.  eg.
1518         --   x = D# (1.0## /## 2.0##)
1519         -- can't float because /## can fail.
1520
1521     go (Note (SCC _) f) n_val_args = False
1522     go (Note _ f) n_val_args       = go f n_val_args
1523     go (Cast e co) n_val_args      = go e n_val_args
1524
1525     go other n_val_args = False
1526
1527     saturated_data_con f n_val_args
1528         = case isDataConWorkId_maybe f of
1529             Just dc -> n_val_args == dataConRepArity dc
1530             Nothing -> False
1531 \end{code}