TickBox representation change
[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 Maybes
73 import Util
74
75 import GHC.Exts         -- For `xori` 
76 \end{code}
77
78
79 %************************************************************************
80 %*                                                                      *
81 \subsection{Find the type of a Core atom/expression}
82 %*                                                                      *
83 %************************************************************************
84
85 \begin{code}
86 exprType :: CoreExpr -> Type
87
88 exprType (Var var)              = idType var
89 exprType (Lit lit)              = literalType lit
90 exprType (Let _ body)           = exprType body
91 exprType (Case _ _ ty alts)     = ty
92 exprType (Cast e co) 
93   = let (_, ty) = coercionKind co in ty
94 exprType (Note other_note e)    = exprType e
95 exprType (Lam binder expr)      = mkPiType binder (exprType expr)
96 exprType e@(App _ _)
97   = case collectArgs e of
98         (fun, args) -> applyTypeToArgs e (exprType fun) args
99
100 exprType other = pprTrace "exprType" (pprCoreExpr other) alphaTy
101
102 coreAltType :: CoreAlt -> Type
103 coreAltType (_,_,rhs) = exprType rhs
104 \end{code}
105
106 @mkPiType@ makes a (->) type or a forall type, depending on whether
107 it is given a type variable or a term variable.  We cleverly use the
108 lbvarinfo field to figure out the right annotation for the arrove in
109 case of a term variable.
110
111 \begin{code}
112 mkPiType  :: Var   -> Type -> Type      -- The more polymorphic version
113 mkPiTypes :: [Var] -> Type -> Type      --    doesn't work...
114
115 mkPiTypes vs ty = foldr mkPiType ty vs
116
117 mkPiType v ty
118    | isId v    = mkFunTy (idType v) ty
119    | otherwise = mkForAllTy v ty
120 \end{code}
121
122 \begin{code}
123 applyTypeToArg :: Type -> CoreExpr -> Type
124 applyTypeToArg fun_ty (Type arg_ty) = applyTy fun_ty arg_ty
125 applyTypeToArg fun_ty other_arg     = funResultTy fun_ty
126
127 applyTypeToArgs :: CoreExpr -> Type -> [CoreExpr] -> Type
128 -- A more efficient version of applyTypeToArg 
129 -- when we have several args
130 -- The first argument is just for debugging
131 applyTypeToArgs e op_ty [] = op_ty
132
133 applyTypeToArgs e op_ty (Type ty : args)
134   =     -- Accumulate type arguments so we can instantiate all at once
135     go [ty] args
136   where
137     go rev_tys (Type ty : args) = go (ty:rev_tys) args
138     go rev_tys rest_args        = applyTypeToArgs e op_ty' rest_args
139                                 where
140                                   op_ty' = applyTys op_ty (reverse rev_tys)
141
142 applyTypeToArgs e op_ty (other_arg : args)
143   = case (splitFunTy_maybe op_ty) of
144         Just (_, res_ty) -> applyTypeToArgs e res_ty args
145         Nothing -> pprPanic "applyTypeToArgs" (pprCoreExpr e $$ ppr op_ty)
146 \end{code}
147
148
149
150 %************************************************************************
151 %*                                                                      *
152 \subsection{Attaching notes}
153 %*                                                                      *
154 %************************************************************************
155
156 mkNote removes redundant coercions, and SCCs where possible
157
158 \begin{code}
159 #ifdef UNUSED
160 mkNote :: Note -> CoreExpr -> CoreExpr
161 mkNote (SCC cc) expr               = mkSCC cc expr
162 mkNote InlineMe expr               = mkInlineMe expr
163 mkNote note     expr               = Note note expr
164 #endif
165 \end{code}
166
167 Drop trivial InlineMe's.  This is somewhat important, because if we have an unfolding
168 that looks like (Note InlineMe (Var v)), the InlineMe doesn't go away because it may
169 not be *applied* to anything.
170
171 We don't use exprIsTrivial here, though, because we sometimes generate worker/wrapper
172 bindings like
173         fw = ...
174         f  = inline_me (coerce t fw)
175 As usual, the inline_me prevents the worker from getting inlined back into the wrapper.
176 We want the split, so that the coerces can cancel at the call site.  
177
178 However, we can get left with tiresome type applications.  Notably, consider
179         f = /\ a -> let t = e in (t, w)
180 Then lifting the let out of the big lambda gives
181         t' = /\a -> e
182         f = /\ a -> let t = inline_me (t' a) in (t, w)
183 The inline_me is to stop the simplifier inlining t' right back
184 into t's RHS.  In the next phase we'll substitute for t (since
185 its rhs is trivial) and *then* we could get rid of the inline_me.
186 But it hardly seems worth it, so I don't bother.
187
188 \begin{code}
189 mkInlineMe (Var v) = Var v
190 mkInlineMe e       = Note InlineMe e
191 \end{code}
192
193
194
195 \begin{code}
196 mkCoerce :: Coercion -> CoreExpr -> CoreExpr
197 mkCoerce co (Cast expr co2)
198   = ASSERT(let { (from_ty, _to_ty) = coercionKind co; 
199                  (_from_ty2, to_ty2) = coercionKind co2} in
200            from_ty `coreEqType` to_ty2 )
201     mkCoerce (mkTransCoercion co2 co) expr
202
203 mkCoerce co expr 
204   = let (from_ty, to_ty) = coercionKind co in
205 --    if to_ty `coreEqType` from_ty
206 --    then expr
207 --    else 
208         ASSERT2(from_ty `coreEqType` (exprType expr), text "Trying to coerce" <+> text "(" <> ppr expr $$ text "::" <+> ppr (exprType expr) <> text ")" $$ ppr co $$ ppr (coercionKindPredTy co))
209          (Cast expr co)
210 \end{code}
211
212 \begin{code}
213 mkSCC :: CostCentre -> Expr b -> Expr b
214         -- Note: Nested SCC's *are* preserved for the benefit of
215         --       cost centre stack profiling
216 mkSCC cc (Lit lit)          = Lit lit
217 mkSCC cc (Lam x e)          = Lam x (mkSCC cc e)  -- Move _scc_ inside lambda
218 mkSCC cc (Note (SCC cc') e) = Note (SCC cc) (Note (SCC cc') e)
219 mkSCC cc (Note n e)         = Note n (mkSCC cc e) -- Move _scc_ inside notes
220 mkSCC cc (Cast e co)        = Cast (mkSCC cc e) co -- Move _scc_ inside cast
221 mkSCC cc expr               = Note (SCC cc) expr
222 \end{code}
223
224
225 %************************************************************************
226 %*                                                                      *
227 \subsection{Other expression construction}
228 %*                                                                      *
229 %************************************************************************
230
231 \begin{code}
232 bindNonRec :: Id -> CoreExpr -> CoreExpr -> CoreExpr
233 -- (bindNonRec x r b) produces either
234 --      let x = r in b
235 -- or
236 --      case r of x { _DEFAULT_ -> b }
237 --
238 -- depending on whether x is unlifted or not
239 -- It's used by the desugarer to avoid building bindings
240 -- that give Core Lint a heart attack.  Actually the simplifier
241 -- deals with them perfectly well.
242
243 bindNonRec bndr rhs body 
244   | needsCaseBinding (idType bndr) rhs = Case rhs bndr (exprType body) [(DEFAULT,[],body)]
245   | otherwise                          = Let (NonRec bndr rhs) body
246
247 needsCaseBinding ty rhs = isUnLiftedType ty && not (exprOkForSpeculation rhs)
248         -- Make a case expression instead of a let
249         -- These can arise either from the desugarer,
250         -- or from beta reductions: (\x.e) (x +# y)
251 \end{code}
252
253 \begin{code}
254 mkAltExpr :: AltCon -> [CoreBndr] -> [Type] -> CoreExpr
255         -- This guy constructs the value that the scrutinee must have
256         -- when you are in one particular branch of a case
257 mkAltExpr (DataAlt con) args inst_tys
258   = mkConApp con (map Type inst_tys ++ varsToCoreExprs args)
259 mkAltExpr (LitAlt lit) [] []
260   = Lit lit
261
262 mkIfThenElse :: CoreExpr -> CoreExpr -> CoreExpr -> CoreExpr
263 mkIfThenElse guard then_expr else_expr
264 -- Not going to be refining, so okay to take the type of the "then" clause
265   = Case guard (mkWildId boolTy) (exprType then_expr) 
266          [ (DataAlt falseDataCon, [], else_expr),       -- Increasing order of tag!
267            (DataAlt trueDataCon,  [], then_expr) ]
268 \end{code}
269
270
271 %************************************************************************
272 %*                                                                      *
273 \subsection{Taking expressions apart}
274 %*                                                                      *
275 %************************************************************************
276
277 The default alternative must be first, if it exists at all.
278 This makes it easy to find, though it makes matching marginally harder.
279
280 \begin{code}
281 findDefault :: [CoreAlt] -> ([CoreAlt], Maybe CoreExpr)
282 findDefault ((DEFAULT,args,rhs) : alts) = ASSERT( null args ) (alts, Just rhs)
283 findDefault alts                        =                     (alts, Nothing)
284
285 findAlt :: AltCon -> [CoreAlt] -> CoreAlt
286 findAlt con alts
287   = case alts of
288         (deflt@(DEFAULT,_,_):alts) -> go alts deflt
289         other                      -> go alts panic_deflt
290   where
291     panic_deflt = pprPanic "Missing alternative" (ppr con $$ vcat (map ppr alts))
292
293     go []                      deflt = deflt
294     go (alt@(con1,_,_) : alts) deflt
295       = case con `cmpAltCon` con1 of
296           LT -> deflt   -- Missed it already; the alts are in increasing order
297           EQ -> alt
298           GT -> ASSERT( not (con1 == DEFAULT) ) go alts deflt
299
300 isDefaultAlt :: CoreAlt -> Bool
301 isDefaultAlt (DEFAULT, _, _) = True
302 isDefaultAlt other           = False
303
304 ---------------------------------
305 mergeAlts :: [CoreAlt] -> [CoreAlt] -> [CoreAlt]
306 -- Merge preserving order; alternatives in the first arg
307 -- shadow ones in the second
308 mergeAlts [] as2 = as2
309 mergeAlts as1 [] = as1
310 mergeAlts (a1:as1) (a2:as2)
311   = case a1 `cmpAlt` a2 of
312         LT -> a1 : mergeAlts as1      (a2:as2)
313         EQ -> a1 : mergeAlts as1      as2       -- Discard a2
314         GT -> a2 : mergeAlts (a1:as1) as2
315 \end{code}
316
317
318 %************************************************************************
319 %*                                                                      *
320 \subsection{Figuring out things about expressions}
321 %*                                                                      *
322 %************************************************************************
323
324 @exprIsTrivial@ is true of expressions we are unconditionally happy to
325                 duplicate; simple variables and constants, and type
326                 applications.  Note that primop Ids aren't considered
327                 trivial unless 
328
329 @exprIsBottom@  is true of expressions that are guaranteed to diverge
330
331
332 There used to be a gruesome test for (hasNoBinding v) in the
333 Var case:
334         exprIsTrivial (Var v) | hasNoBinding v = idArity v == 0
335 The idea here is that a constructor worker, like $wJust, is
336 really short for (\x -> $wJust x), becuase $wJust has no binding.
337 So it should be treated like a lambda.  Ditto unsaturated primops.
338 But now constructor workers are not "have-no-binding" Ids.  And
339 completely un-applied primops and foreign-call Ids are sufficiently
340 rare that I plan to allow them to be duplicated and put up with
341 saturating them.
342
343 SCC notes.  We do not treat (_scc_ "foo" x) as trivial, because 
344   a) it really generates code, (and a heap object when it's 
345      a function arg) to capture the cost centre
346   b) see the note [SCC-and-exprIsTrivial] in Simplify.simplLazyBind
347
348 \begin{code}
349 exprIsTrivial (Var v)      = True       -- See notes above
350 exprIsTrivial (Type _)     = True
351 exprIsTrivial (Lit lit)    = litIsTrivial lit
352 exprIsTrivial (App e arg)  = not (isRuntimeArg arg) && exprIsTrivial e
353 exprIsTrivial (Note (SCC _) e) = False          -- See notes above
354 exprIsTrivial (Note _       e) = exprIsTrivial e
355 exprIsTrivial (Cast e co)  = exprIsTrivial e
356 exprIsTrivial (Lam b body) = not (isRuntimeVar b) && exprIsTrivial body
357 exprIsTrivial other        = False
358 \end{code}
359
360
361 @exprIsDupable@ is true of expressions that can be duplicated at a modest
362                 cost in code size.  This will only happen in different case
363                 branches, so there's no issue about duplicating work.
364
365                 That is, exprIsDupable returns True of (f x) even if
366                 f is very very expensive to call.
367
368                 Its only purpose is to avoid fruitless let-binding
369                 and then inlining of case join points
370
371
372 \begin{code}
373 exprIsDupable (Type _)          = True
374 exprIsDupable (Var v)           = True
375 exprIsDupable (Lit lit)         = litIsDupable lit
376 exprIsDupable (Note InlineMe e) = True
377 exprIsDupable (Note _ e)        = exprIsDupable e
378 exprIsDupable (Cast e co)       = exprIsDupable e
379 exprIsDupable expr           
380   = go expr 0
381   where
382     go (Var v)   n_args = True
383     go (App f a) n_args =  n_args < dupAppSize
384                         && exprIsDupable a
385                         && go f (n_args+1)
386     go other n_args     = False
387
388 dupAppSize :: Int
389 dupAppSize = 4          -- Size of application we are prepared to duplicate
390 \end{code}
391
392 @exprIsCheap@ looks at a Core expression and returns \tr{True} if
393 it is obviously in weak head normal form, or is cheap to get to WHNF.
394 [Note that that's not the same as exprIsDupable; an expression might be
395 big, and hence not dupable, but still cheap.]
396
397 By ``cheap'' we mean a computation we're willing to:
398         push inside a lambda, or
399         inline at more than one place
400 That might mean it gets evaluated more than once, instead of being
401 shared.  The main examples of things which aren't WHNF but are
402 ``cheap'' are:
403
404   *     case e of
405           pi -> ei
406         (where e, and all the ei are cheap)
407
408   *     let x = e in b
409         (where e and b are cheap)
410
411   *     op x1 ... xn
412         (where op is a cheap primitive operator)
413
414   *     error "foo"
415         (because we are happy to substitute it inside a lambda)
416
417 Notice that a variable is considered 'cheap': we can push it inside a lambda,
418 because sharing will make sure it is only evaluated once.
419
420 \begin{code}
421 exprIsCheap :: CoreExpr -> Bool
422 exprIsCheap (Lit lit)         = True
423 exprIsCheap (Type _)          = True
424 exprIsCheap (Var _)           = True
425 exprIsCheap (Note InlineMe e) = True
426 exprIsCheap (Note _ e)        = exprIsCheap e
427 exprIsCheap (Cast e co)       = exprIsCheap e
428 exprIsCheap (Lam x e)         = isRuntimeVar x || exprIsCheap e
429 exprIsCheap (Case e _ _ alts) = exprIsCheap e && 
430                                 and [exprIsCheap rhs | (_,_,rhs) <- alts]
431         -- Experimentally, treat (case x of ...) as cheap
432         -- (and case __coerce x etc.)
433         -- This improves arities of overloaded functions where
434         -- there is only dictionary selection (no construction) involved
435 exprIsCheap (Let (NonRec x _) e)  
436       | isUnLiftedType (idType x) = exprIsCheap e
437       | otherwise                 = False
438         -- strict lets always have cheap right hand sides,
439         -- and do no allocation.
440
441 exprIsCheap other_expr  -- Applications and variables
442   = go other_expr []
443   where
444         -- Accumulate value arguments, then decide
445     go (App f a) val_args | isRuntimeArg a = go f (a:val_args)
446                           | otherwise      = go f val_args
447
448     go (Var f) [] = True        -- Just a type application of a variable
449                                 -- (f t1 t2 t3) counts as WHNF
450     go (Var f) args
451         = case globalIdDetails f of
452                 RecordSelId {} -> go_sel args
453                 ClassOpId _    -> go_sel args
454                 PrimOpId op    -> go_primop op args
455
456                 DataConWorkId _ -> go_pap args
457                 other | length args < idArity f -> go_pap args
458
459                 other -> isBottomingId f
460                         -- Application of a function which
461                         -- always gives bottom; we treat this as cheap
462                         -- because it certainly doesn't need to be shared!
463         
464     go other args = False
465  
466     --------------
467     go_pap args = all exprIsTrivial args
468         -- For constructor applications and primops, check that all
469         -- the args are trivial.  We don't want to treat as cheap, say,
470         --      (1:2:3:4:5:[])
471         -- We'll put up with one constructor application, but not dozens
472         
473     --------------
474     go_primop op args = primOpIsCheap op && all exprIsCheap args
475         -- In principle we should worry about primops
476         -- that return a type variable, since the result
477         -- might be applied to something, but I'm not going
478         -- to bother to check the number of args
479  
480     --------------
481     go_sel [arg] = exprIsCheap arg      -- I'm experimenting with making record selection
482     go_sel other = False                -- look cheap, so we will substitute it inside a
483                                         -- lambda.  Particularly for dictionary field selection.
484                 -- BUT: Take care with (sel d x)!  The (sel d) might be cheap, but
485                 --      there's no guarantee that (sel d x) will be too.  Hence (n_val_args == 1)
486 \end{code}
487
488 exprOkForSpeculation returns True of an expression that it is
489
490         * safe to evaluate even if normal order eval might not 
491           evaluate the expression at all, or
492
493         * safe *not* to evaluate even if normal order would do so
494
495 It returns True iff
496
497         the expression guarantees to terminate, 
498         soon, 
499         without raising an exception,
500         without causing a side effect (e.g. writing a mutable variable)
501
502 NB: if exprIsHNF e, then exprOkForSpecuation e
503
504 E.G.
505         let x = case y# +# 1# of { r# -> I# r# }
506         in E
507 ==>
508         case y# +# 1# of { r# -> 
509         let x = I# r#
510         in E 
511         }
512
513 We can only do this if the (y+1) is ok for speculation: it has no
514 side effects, and can't diverge or raise an exception.
515
516 \begin{code}
517 exprOkForSpeculation :: CoreExpr -> Bool
518 exprOkForSpeculation (Lit _)     = True
519 exprOkForSpeculation (Type _)    = True
520     -- Tick boxes are *not* suitable for speculation
521 exprOkForSpeculation (Var v)     = isUnLiftedType (idType v)
522                                  && not (isTickBoxOp v)
523 exprOkForSpeculation (Note _ e)  = exprOkForSpeculation e
524 exprOkForSpeculation (Cast e co) = exprOkForSpeculation e
525 exprOkForSpeculation other_expr
526   = case collectArgs other_expr of
527         (Var f, args) -> spec_ok (globalIdDetails f) args
528         other         -> False
529  
530   where
531     spec_ok (DataConWorkId _) args
532       = True    -- The strictness of the constructor has already
533                 -- been expressed by its "wrapper", so we don't need
534                 -- to take the arguments into account
535
536     spec_ok (PrimOpId op) args
537       | isDivOp op,             -- Special case for dividing operations that fail
538         [arg1, Lit lit] <- args -- only if the divisor is zero
539       = not (isZeroLit lit) && exprOkForSpeculation arg1
540                 -- Often there is a literal divisor, and this 
541                 -- can get rid of a thunk in an inner looop
542
543       | otherwise
544       = primOpOkForSpeculation op && 
545         all exprOkForSpeculation args
546                                 -- A bit conservative: we don't really need
547                                 -- to care about lazy arguments, but this is easy
548
549     spec_ok other args = False
550
551 isDivOp :: PrimOp -> Bool
552 -- True of dyadic operators that can fail 
553 -- only if the second arg is zero
554 -- This function probably belongs in PrimOp, or even in 
555 -- an automagically generated file.. but it's such a 
556 -- special case I thought I'd leave it here for now.
557 isDivOp IntQuotOp        = True
558 isDivOp IntRemOp         = True
559 isDivOp WordQuotOp       = True
560 isDivOp WordRemOp        = True
561 isDivOp IntegerQuotRemOp = True
562 isDivOp IntegerDivModOp  = True
563 isDivOp FloatDivOp       = True
564 isDivOp DoubleDivOp      = True
565 isDivOp other            = False
566 \end{code}
567
568
569 \begin{code}
570 exprIsBottom :: CoreExpr -> Bool        -- True => definitely bottom
571 exprIsBottom e = go 0 e
572                where
573                 -- n is the number of args
574                  go n (Note _ e)     = go n e
575                  go n (Cast e co)    = go n e
576                  go n (Let _ e)      = go n e
577                  go n (Case e _ _ _) = go 0 e   -- Just check the scrut
578                  go n (App e _)      = go (n+1) e
579                  go n (Var v)        = idAppIsBottom v n
580                  go n (Lit _)        = False
581                  go n (Lam _ _)      = False
582                  go n (Type _)       = False
583
584 idAppIsBottom :: Id -> Int -> Bool
585 idAppIsBottom id n_val_args = appIsBottom (idNewStrictness id) n_val_args
586 \end{code}
587
588 @exprIsHNF@ returns true for expressions that are certainly *already* 
589 evaluated to *head* normal form.  This is used to decide whether it's ok 
590 to change
591
592         case x of _ -> e   ===>   e
593
594 and to decide whether it's safe to discard a `seq`
595
596 So, it does *not* treat variables as evaluated, unless they say they are.
597
598 But it *does* treat partial applications and constructor applications
599 as values, even if their arguments are non-trivial, provided the argument
600 type is lifted; 
601         e.g.  (:) (f x) (map f xs)      is a value
602               map (...redex...)         is a value
603 Because `seq` on such things completes immediately
604
605 For unlifted argument types, we have to be careful:
606                 C (f x :: Int#)
607 Suppose (f x) diverges; then C (f x) is not a value.  True, but
608 this form is illegal (see the invariants in CoreSyn).  Args of unboxed
609 type must be ok-for-speculation (or trivial).
610
611 \begin{code}
612 exprIsHNF :: CoreExpr -> Bool           -- True => Value-lambda, constructor, PAP
613 exprIsHNF (Var v)       -- NB: There are no value args at this point
614   =  isDataConWorkId v  -- Catches nullary constructors, 
615                         --      so that [] and () are values, for example
616   || idArity v > 0      -- Catches (e.g.) primops that don't have unfoldings
617   || isEvaldUnfolding (idUnfolding v)
618         -- Check the thing's unfolding; it might be bound to a value
619         -- A worry: what if an Id's unfolding is just itself: 
620         -- then we could get an infinite loop...
621
622 exprIsHNF (Lit l)          = True
623 exprIsHNF (Type ty)        = True       -- Types are honorary Values; 
624                                         -- we don't mind copying them
625 exprIsHNF (Lam b e)        = isRuntimeVar b || exprIsHNF e
626 exprIsHNF (Note _ e)       = exprIsHNF e
627 exprIsHNF (Cast e co)      = exprIsHNF e
628 exprIsHNF (App e (Type _)) = exprIsHNF e
629 exprIsHNF (App e a)        = app_is_value e [a]
630 exprIsHNF other            = False
631
632 -- There is at least one value argument
633 app_is_value (Var fun) args
634   |  isDataConWorkId fun                -- Constructor apps are values
635   || idArity fun > valArgCount args     -- Under-applied function
636   = check_args (idType fun) args
637 app_is_value (App f a) as = app_is_value f (a:as)
638 app_is_value other     as = False
639
640         -- 'check_args' checks that unlifted-type args
641         -- are in fact guaranteed non-divergent
642 check_args fun_ty []              = True
643 check_args fun_ty (Type _ : args) = case splitForAllTy_maybe fun_ty of
644                                       Just (_, ty) -> check_args ty args
645 check_args fun_ty (arg : args)
646   | isUnLiftedType arg_ty = exprOkForSpeculation arg
647   | otherwise             = check_args res_ty args
648   where
649     (arg_ty, res_ty) = splitFunTy fun_ty
650 \end{code}
651
652 \begin{code}
653 -- These InstPat functions go here to avoid circularity between DataCon and Id
654 dataConRepInstPat   = dataConInstPat dataConRepArgTys (repeat (FSLIT("ipv")))
655 dataConRepFSInstPat = dataConInstPat dataConRepArgTys
656 dataConOrigInstPat  = dataConInstPat dc_arg_tys       (repeat (FSLIT("ipv")))
657   where 
658     dc_arg_tys dc = map mkPredTy (dataConTheta dc) ++ dataConOrigArgTys dc
659         -- Remember to include the existential dictionaries
660
661 dataConInstPat :: (DataCon -> [Type])      -- function used to find arg tys
662                   -> [FastString]          -- A long enough list of FSs to use for names
663                   -> [Unique]              -- An equally long list of uniques, at least one for each binder
664                   -> DataCon
665                   -> [Type]                -- Types to instantiate the universally quantified tyvars
666                -> ([TyVar], [CoVar], [Id]) -- Return instantiated variables
667 -- dataConInstPat arg_fun fss us con inst_tys returns a triple 
668 -- (ex_tvs, co_tvs, arg_ids),
669 --
670 --   ex_tvs are intended to be used as binders for existential type args
671 --
672 --   co_tvs are intended to be used as binders for coercion args and the kinds
673 --     of these vars have been instantiated by the inst_tys and the ex_tys
674 --
675 --   arg_ids are indended to be used as binders for value arguments, including
676 --     dicts, and their types have been instantiated with inst_tys and ex_tys
677 --
678 -- Example.
679 --  The following constructor T1
680 --
681 --  data T a where
682 --    T1 :: forall b. Int -> b -> T(a,b)
683 --    ...
684 --
685 --  has representation type 
686 --   forall a. forall a1. forall b. (a :=: (a1,b)) => 
687 --     Int -> b -> T a
688 --
689 --  dataConInstPat fss us T1 (a1',b') will return
690 --
691 --  ([a1'', b''], [c :: (a1', b'):=:(a1'', b'')], [x :: Int, y :: b''])
692 --
693 --  where the double-primed variables are created with the FastStrings and
694 --  Uniques given as fss and us
695 dataConInstPat arg_fun fss uniqs con inst_tys 
696   = (ex_bndrs, co_bndrs, id_bndrs)
697   where 
698     univ_tvs = dataConUnivTyVars con
699     ex_tvs   = dataConExTyVars con
700     arg_tys  = arg_fun con
701     eq_spec  = dataConEqSpec con
702     eq_preds = eqSpecPreds eq_spec
703
704     n_ex = length ex_tvs
705     n_co = length eq_spec
706
707       -- split the Uniques and FastStrings
708     (ex_uniqs, uniqs')   = splitAt n_ex uniqs
709     (co_uniqs, id_uniqs) = splitAt n_co uniqs'
710
711     (ex_fss, fss')     = splitAt n_ex fss
712     (co_fss, id_fss)   = splitAt n_co fss'
713
714       -- Make existential type variables
715     ex_bndrs = zipWith3 mk_ex_var ex_uniqs ex_fss ex_tvs
716     mk_ex_var uniq fs var = mkTyVar new_name kind
717       where
718         new_name = mkSysTvName uniq fs
719         kind     = tyVarKind var
720
721       -- Make the instantiating substitution
722     subst = zipOpenTvSubst (univ_tvs ++ ex_tvs) (inst_tys ++ map mkTyVarTy ex_bndrs)
723
724       -- Make new coercion vars, instantiating kind
725     co_bndrs = zipWith3 mk_co_var co_uniqs co_fss eq_preds
726     mk_co_var uniq fs eq_pred = mkCoVar new_name co_kind
727        where
728          new_name = mkSysTvName uniq fs
729          co_kind  = substTy subst (mkPredTy eq_pred)
730
731       -- make value vars, instantiating types
732     mk_id_var uniq fs ty = mkUserLocal (mkVarOccFS fs) uniq (substTy subst ty) noSrcLoc
733     id_bndrs = zipWith3 mk_id_var id_uniqs id_fss arg_tys
734
735 exprIsConApp_maybe :: CoreExpr -> Maybe (DataCon, [CoreExpr])
736 -- Returns (Just (dc, [x1..xn])) if the argument expression is 
737 -- a constructor application of the form (dc x1 .. xn)
738 exprIsConApp_maybe (Cast expr co)
739   =     -- Here we do the PushC reduction rule as described in the FC paper
740     case exprIsConApp_maybe expr of {
741         Nothing            -> Nothing ;
742         Just (dc, dc_args) -> 
743
744         -- The transformation applies iff we have
745         --      (C e1 ... en) `cast` co
746         -- where co :: (T t1 .. tn) :=: (T s1 ..sn)
747         -- That is, with a T at the top of both sides
748         -- The left-hand one must be a T, because exprIsConApp returned True
749         -- but the right-hand one might not be.  (Though it usually will.)
750
751     let (from_ty, to_ty)           = coercionKind co
752         (from_tc, from_tc_arg_tys) = splitTyConApp from_ty
753                 -- The inner one must be a TyConApp
754     in
755     case splitTyConApp_maybe to_ty of {
756         Nothing -> Nothing ;
757         Just (to_tc, to_tc_arg_tys) 
758                 | from_tc /= to_tc -> Nothing
759                 -- These two Nothing cases are possible; we might see 
760                 --      (C x y) `cast` (g :: T a ~ S [a]),
761                 -- where S is a type function.  In fact, exprIsConApp
762                 -- will probably not be called in such circumstances,
763                 -- but there't nothing wrong with it 
764
765                 | otherwise  ->
766     let
767         tc_arity = tyConArity from_tc
768
769         (univ_args, rest1)  = splitAt tc_arity dc_args
770         (ex_args, rest2)    = splitAt n_ex_tvs rest1
771         (co_args, val_args) = splitAt n_cos rest2
772
773         arg_tys             = dataConRepArgTys dc
774         dc_univ_tyvars      = dataConUnivTyVars dc
775         dc_ex_tyvars        = dataConExTyVars dc
776         dc_eq_spec          = dataConEqSpec dc
777         dc_tyvars           = dc_univ_tyvars ++ dc_ex_tyvars
778         n_ex_tvs            = length dc_ex_tyvars
779         n_cos               = length dc_eq_spec
780
781         -- Make the "theta" from Fig 3 of the paper
782         gammas              = decomposeCo tc_arity co
783         new_tys             = gammas ++ map (\ (Type t) -> t) ex_args
784         theta               = zipOpenTvSubst dc_tyvars new_tys
785
786           -- First we cast the existential coercion arguments
787         cast_co (tv,ty) (Type co) = Type $ mkSymCoercion (substTyVar theta tv)
788                                            `mkTransCoercion` co
789                                            `mkTransCoercion` (substTy theta ty)
790         new_co_args = zipWith cast_co dc_eq_spec co_args
791   
792           -- ...and now value arguments
793         new_val_args = zipWith cast_arg arg_tys val_args
794         cast_arg arg_ty arg = mkCoerce (substTy theta arg_ty) arg
795
796     in
797     ASSERT( length univ_args == tc_arity )
798     ASSERT( from_tc == dataConTyCon dc )
799     ASSERT( and (zipWith coreEqType [t | Type t <- univ_args] from_tc_arg_tys) )
800     ASSERT( all isTypeArg (univ_args ++ ex_args) )
801     ASSERT2( equalLength val_args arg_tys, ppr dc $$ ppr dc_tyvars $$ ppr dc_ex_tyvars $$ ppr arg_tys $$ ppr dc_args $$ ppr univ_args $$ ppr ex_args $$ ppr val_args $$ ppr arg_tys  )
802
803     Just (dc, map Type to_tc_arg_tys ++ ex_args ++ new_co_args ++ new_val_args)
804     }}
805
806 {-
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
816 exprIsConApp_maybe (Note _ expr)
817   = exprIsConApp_maybe expr
818     -- We ignore InlineMe notes in case we have
819     --  x = __inline_me__ (a,b)
820     -- All part of making sure that INLINE pragmas never hurt
821     -- Marcin tripped on this one when making dictionaries more inlinable
822     --
823     -- In fact, we ignore all notes.  For example,
824     --          case _scc_ "foo" (C a b) of
825     --                  C a b -> e
826     -- should be optimised away, but it will be only if we look
827     -- through the SCC note.
828
829 exprIsConApp_maybe expr = analyse (collectArgs expr)
830   where
831     analyse (Var fun, args)
832         | Just con <- isDataConWorkId_maybe fun,
833           args `lengthAtLeast` dataConRepArity con
834                 -- Might be > because the arity excludes type args
835         = Just (con,args)
836
837         -- Look through unfoldings, but only cheap ones, because
838         -- we are effectively duplicating the unfolding
839     analyse (Var fun, [])
840         | let unf = idUnfolding fun,
841           isCheapUnfolding unf
842         = exprIsConApp_maybe (unfoldingTemplate unf)
843
844     analyse other = Nothing
845 \end{code}
846
847
848
849 %************************************************************************
850 %*                                                                      *
851 \subsection{Eta reduction and expansion}
852 %*                                                                      *
853 %************************************************************************
854
855 \begin{code}
856 exprEtaExpandArity :: DynFlags -> CoreExpr -> Arity
857 {- The Arity returned is the number of value args the 
858    thing can be applied to without doing much work
859
860 exprEtaExpandArity is used when eta expanding
861         e  ==>  \xy -> e x y
862
863 It returns 1 (or more) to:
864         case x of p -> \s -> ...
865 because for I/O ish things we really want to get that \s to the top.
866 We are prepared to evaluate x each time round the loop in order to get that
867
868 It's all a bit more subtle than it looks:
869
870 1.  One-shot lambdas
871
872 Consider one-shot lambdas
873                 let x = expensive in \y z -> E
874 We want this to have arity 2 if the \y-abstraction is a 1-shot lambda
875 Hence the ArityType returned by arityType
876
877 2.  The state-transformer hack
878
879 The one-shot lambda special cause is particularly important/useful for
880 IO state transformers, where we often get
881         let x = E in \ s -> ...
882
883 and the \s is a real-world state token abstraction.  Such abstractions
884 are almost invariably 1-shot, so we want to pull the \s out, past the
885 let x=E, even if E is expensive.  So we treat state-token lambdas as 
886 one-shot even if they aren't really.  The hack is in Id.isOneShotBndr.
887
888 3.  Dealing with bottom
889
890 Consider also 
891         f = \x -> error "foo"
892 Here, arity 1 is fine.  But if it is
893         f = \x -> case x of 
894                         True  -> error "foo"
895                         False -> \y -> x+y
896 then we want to get arity 2.  Tecnically, this isn't quite right, because
897         (f True) `seq` 1
898 should diverge, but it'll converge if we eta-expand f.  Nevertheless, we
899 do so; it improves some programs significantly, and increasing convergence
900 isn't a bad thing.  Hence the ABot/ATop in ArityType.
901
902 Actually, the situation is worse.  Consider
903         f = \x -> case x of
904                         True  -> \y -> x+y
905                         False -> \y -> x-y
906 Can we eta-expand here?  At first the answer looks like "yes of course", but
907 consider
908         (f bot) `seq` 1
909 This should diverge!  But if we eta-expand, it won't.   Again, we ignore this
910 "problem", because being scrupulous would lose an important transformation for
911 many programs.
912
913
914 4. Newtypes
915
916 Non-recursive newtypes are transparent, and should not get in the way.
917 We do (currently) eta-expand recursive newtypes too.  So if we have, say
918
919         newtype T = MkT ([T] -> Int)
920
921 Suppose we have
922         e = coerce T f
923 where f has arity 1.  Then: etaExpandArity e = 1; 
924 that is, etaExpandArity looks through the coerce.
925
926 When we eta-expand e to arity 1: eta_expand 1 e T
927 we want to get:                  coerce T (\x::[T] -> (coerce ([T]->Int) e) x)
928
929 HOWEVER, note that if you use coerce bogusly you can ge
930         coerce Int negate
931 And since negate has arity 2, you might try to eta expand.  But you can't
932 decopose Int to a function type.   Hence the final case in eta_expand.
933 -}
934
935
936 exprEtaExpandArity dflags e = arityDepth (arityType dflags e)
937
938 -- A limited sort of function type
939 data ArityType = AFun Bool ArityType    -- True <=> one-shot
940                | ATop                   -- Know nothing
941                | ABot                   -- Diverges
942
943 arityDepth :: ArityType -> Arity
944 arityDepth (AFun _ ty) = 1 + arityDepth ty
945 arityDepth ty          = 0
946
947 andArityType ABot           at2           = at2
948 andArityType ATop           at2           = ATop
949 andArityType (AFun t1 at1)  (AFun t2 at2) = AFun (t1 && t2) (andArityType at1 at2)
950 andArityType at1            at2           = andArityType at2 at1
951
952 arityType :: DynFlags -> CoreExpr -> ArityType
953         -- (go1 e) = [b1,..,bn]
954         -- means expression can be rewritten \x_b1 -> ... \x_bn -> body
955         -- where bi is True <=> the lambda is one-shot
956
957 arityType dflags (Note n e) = arityType dflags e
958 --      Not needed any more: etaExpand is cleverer
959 --  | ok_note n = arityType dflags e
960 --  | otherwise = ATop
961
962 arityType dflags (Cast e co) = arityType dflags e
963
964 arityType dflags (Var v) 
965   = mk (idArity v) (arg_tys (idType v))
966   where
967     mk :: Arity -> [Type] -> ArityType
968         -- The argument types are only to steer the "state hack"
969         -- Consider case x of
970         --              True  -> foo
971         --              False -> \(s:RealWorld) -> e
972         -- where foo has arity 1.  Then we want the state hack to
973         -- apply to foo too, so we can eta expand the case.
974     mk 0 tys | isBottomingId v                     = ABot
975              | (ty:tys) <- tys, isStateHackType ty = AFun True ATop
976              | otherwise                           = ATop
977     mk n (ty:tys) = AFun (isStateHackType ty) (mk (n-1) tys)
978     mk n []       = AFun False                (mk (n-1) [])
979
980     arg_tys :: Type -> [Type]   -- Ignore for-alls
981     arg_tys ty 
982         | Just (_, ty')  <- splitForAllTy_maybe ty = arg_tys ty'
983         | Just (arg,res) <- splitFunTy_maybe ty    = arg : arg_tys res
984         | otherwise                                = []
985
986         -- Lambdas; increase arity
987 arityType dflags (Lam x e)
988   | isId x    = AFun (isOneShotBndr x) (arityType dflags e)
989   | otherwise = arityType dflags e
990
991         -- Applications; decrease arity
992 arityType dflags (App f (Type _)) = arityType dflags f
993 arityType dflags (App f a)        = case arityType dflags f of
994                                         AFun one_shot xs | exprIsCheap a -> xs
995                                         other                            -> ATop
996                                                            
997         -- Case/Let; keep arity if either the expression is cheap
998         -- or it's a 1-shot lambda
999         -- The former is not really right for Haskell
1000         --      f x = case x of { (a,b) -> \y. e }
1001         --  ===>
1002         --      f x y = case x of { (a,b) -> e }
1003         -- The difference is observable using 'seq'
1004 arityType dflags (Case scrut _ _ alts)
1005   = case foldr1 andArityType [arityType dflags rhs | (_,_,rhs) <- alts] of
1006         xs | exprIsCheap scrut          -> xs
1007         xs@(AFun one_shot _) | one_shot -> AFun True ATop
1008         other                           -> ATop
1009
1010 arityType dflags (Let b e) 
1011   = case arityType dflags e of
1012         xs                   | cheap_bind b -> xs
1013         xs@(AFun one_shot _) | one_shot     -> AFun True ATop
1014         other                               -> ATop
1015   where
1016     cheap_bind (NonRec b e) = is_cheap (b,e)
1017     cheap_bind (Rec prs)    = all is_cheap prs
1018     is_cheap (b,e) = (dopt Opt_DictsCheap dflags && isDictId b)
1019                    || exprIsCheap e
1020         -- If the experimental -fdicts-cheap flag is on, we eta-expand through
1021         -- dictionary bindings.  This improves arities. Thereby, it also
1022         -- means that full laziness is less prone to floating out the
1023         -- application of a function to its dictionary arguments, which
1024         -- can thereby lose opportunities for fusion.  Example:
1025         --      foo :: Ord a => a -> ...
1026         --      foo = /\a \(d:Ord a). let d' = ...d... in \(x:a). ....
1027         --              -- So foo has arity 1
1028         --
1029         --      f = \x. foo dInt $ bar x
1030         --
1031         -- The (foo DInt) is floated out, and makes ineffective a RULE 
1032         --      foo (bar x) = ...
1033         --
1034         -- One could go further and make exprIsCheap reply True to any
1035         -- dictionary-typed expression, but that's more work.
1036
1037 arityType dflags other = ATop
1038
1039 {- NOT NEEDED ANY MORE: etaExpand is cleverer
1040 ok_note InlineMe = False
1041 ok_note other    = True
1042     -- Notice that we do not look through __inline_me__
1043     -- This may seem surprising, but consider
1044     --          f = _inline_me (\x -> e)
1045     -- We DO NOT want to eta expand this to
1046     --          f = \x -> (_inline_me (\x -> e)) x
1047     -- because the _inline_me gets dropped now it is applied, 
1048     -- giving just
1049     --          f = \x -> e
1050     -- A Bad Idea
1051 -}
1052 \end{code}
1053
1054
1055 \begin{code}
1056 etaExpand :: Arity              -- Result should have this number of value args
1057           -> [Unique]
1058           -> CoreExpr -> Type   -- Expression and its type
1059           -> CoreExpr
1060 -- (etaExpand n us e ty) returns an expression with 
1061 -- the same meaning as 'e', but with arity 'n'.  
1062 --
1063 -- Given e' = etaExpand n us e ty
1064 -- We should have
1065 --      ty = exprType e = exprType e'
1066 --
1067 -- Note that SCCs are not treated specially.  If we have
1068 --      etaExpand 2 (\x -> scc "foo" e)
1069 --      = (\xy -> (scc "foo" e) y)
1070 -- So the costs of evaluating 'e' (not 'e y') are attributed to "foo"
1071
1072 etaExpand n us expr ty
1073   | manifestArity expr >= n = expr              -- The no-op case
1074   | otherwise               
1075   = eta_expand n us expr ty
1076   where
1077
1078 -- manifestArity sees how many leading value lambdas there are
1079 manifestArity :: CoreExpr -> Arity
1080 manifestArity (Lam v e) | isId v    = 1 + manifestArity e
1081                         | otherwise = manifestArity e
1082 manifestArity (Note _ e)            = manifestArity e
1083 manifestArity (Cast e _)            = manifestArity e
1084 manifestArity e                     = 0
1085
1086 -- etaExpand deals with for-alls. For example:
1087 --              etaExpand 1 E
1088 -- where  E :: forall a. a -> a
1089 -- would return
1090 --      (/\b. \y::a -> E b y)
1091 --
1092 -- It deals with coerces too, though they are now rare
1093 -- so perhaps the extra code isn't worth it
1094
1095 eta_expand n us expr ty
1096   | n == 0 && 
1097     -- The ILX code generator requires eta expansion for type arguments
1098     -- too, but alas the 'n' doesn't tell us how many of them there 
1099     -- may be.  So we eagerly eta expand any big lambdas, and just
1100     -- cross our fingers about possible loss of sharing in the ILX case. 
1101     -- The Right Thing is probably to make 'arity' include
1102     -- type variables throughout the compiler.  (ToDo.)
1103     not (isForAllTy ty) 
1104     -- Saturated, so nothing to do
1105   = expr
1106
1107         -- Short cut for the case where there already
1108         -- is a lambda; no point in gratuitously adding more
1109 eta_expand n us (Lam v body) ty
1110   | isTyVar v
1111   = Lam v (eta_expand n us body (applyTy ty (mkTyVarTy v)))
1112
1113   | otherwise
1114   = Lam v (eta_expand (n-1) us body (funResultTy ty))
1115
1116 -- We used to have a special case that stepped inside Coerces here,
1117 -- thus:  eta_expand n us (Note note@(Coerce _ ty) e) _  
1118 --              = Note note (eta_expand n us e ty)
1119 -- BUT this led to an infinite loop
1120 -- Example:     newtype T = MkT (Int -> Int)
1121 --      eta_expand 1 (coerce (Int->Int) e)
1122 --      --> coerce (Int->Int) (eta_expand 1 T e)
1123 --              by the bogus eqn
1124 --      --> coerce (Int->Int) (coerce T 
1125 --              (\x::Int -> eta_expand 1 (coerce (Int->Int) e)))
1126 --              by the splitNewType_maybe case below
1127 --      and round we go
1128
1129 eta_expand n us expr ty
1130   = ASSERT2 (exprType expr `coreEqType` ty, ppr (exprType expr) $$ ppr ty)
1131     case splitForAllTy_maybe ty of { 
1132           Just (tv,ty') -> 
1133
1134               Lam lam_tv (eta_expand n us2 (App expr (Type (mkTyVarTy lam_tv))) (substTyWith [tv] [mkTyVarTy lam_tv] ty'))
1135                   where 
1136                     lam_tv = setVarName tv (mkSysTvName uniq FSLIT("etaT"))
1137                         -- Using tv as a base retains its tyvar/covar-ness
1138                     (uniq:us2) = us 
1139         ; Nothing ->
1140   
1141         case splitFunTy_maybe ty of {
1142           Just (arg_ty, res_ty) -> Lam arg1 (eta_expand (n-1) us2 (App expr (Var arg1)) res_ty)
1143                                 where
1144                                    arg1       = mkSysLocal FSLIT("eta") uniq arg_ty
1145                                    (uniq:us2) = us
1146                                    
1147         ; Nothing ->
1148
1149                 -- Given this:
1150                 --      newtype T = MkT ([T] -> Int)
1151                 -- Consider eta-expanding this
1152                 --      eta_expand 1 e T
1153                 -- We want to get
1154                 --      coerce T (\x::[T] -> (coerce ([T]->Int) e) x)
1155
1156         case splitNewTypeRepCo_maybe ty of {
1157           Just(ty1,co) -> 
1158               mkCoerce (mkSymCoercion co) (eta_expand n us (mkCoerce co expr) ty1) ;
1159           Nothing  -> 
1160
1161         -- We have an expression of arity > 0, but its type isn't a function
1162         -- This *can* legitmately happen: e.g.  coerce Int (\x. x)
1163         -- Essentially the programmer is playing fast and loose with types
1164         -- (Happy does this a lot).  So we simply decline to eta-expand.
1165         expr
1166         }}}
1167 \end{code}
1168
1169 exprArity is a cheap-and-cheerful version of exprEtaExpandArity.
1170 It tells how many things the expression can be applied to before doing
1171 any work.  It doesn't look inside cases, lets, etc.  The idea is that
1172 exprEtaExpandArity will do the hard work, leaving something that's easy
1173 for exprArity to grapple with.  In particular, Simplify uses exprArity to
1174 compute the ArityInfo for the Id. 
1175
1176 Originally I thought that it was enough just to look for top-level lambdas, but
1177 it isn't.  I've seen this
1178
1179         foo = PrelBase.timesInt
1180
1181 We want foo to get arity 2 even though the eta-expander will leave it
1182 unchanged, in the expectation that it'll be inlined.  But occasionally it
1183 isn't, because foo is blacklisted (used in a rule).  
1184
1185 Similarly, see the ok_note check in exprEtaExpandArity.  So 
1186         f = __inline_me (\x -> e)
1187 won't be eta-expanded.
1188
1189 And in any case it seems more robust to have exprArity be a bit more intelligent.
1190 But note that   (\x y z -> f x y z)
1191 should have arity 3, regardless of f's arity.
1192
1193 \begin{code}
1194 exprArity :: CoreExpr -> Arity
1195 exprArity e = go e
1196             where
1197               go (Var v)                   = idArity v
1198               go (Lam x e) | isId x        = go e + 1
1199                            | otherwise     = go e
1200               go (Note n e)                = go e
1201               go (Cast e _)                = go e
1202               go (App e (Type t))          = go e
1203               go (App f a) | exprIsCheap a = (go f - 1) `max` 0
1204                 -- NB: exprIsCheap a!  
1205                 --      f (fac x) does not have arity 2, 
1206                 --      even if f has arity 3!
1207                 -- NB: `max 0`!  (\x y -> f x) has arity 2, even if f is
1208                 --               unknown, hence arity 0
1209               go _                         = 0
1210 \end{code}
1211
1212 %************************************************************************
1213 %*                                                                      *
1214 \subsection{Equality}
1215 %*                                                                      *
1216 %************************************************************************
1217
1218 @cheapEqExpr@ is a cheap equality test which bales out fast!
1219         True  => definitely equal
1220         False => may or may not be equal
1221
1222 \begin{code}
1223 cheapEqExpr :: Expr b -> Expr b -> Bool
1224
1225 cheapEqExpr (Var v1)   (Var v2)   = v1==v2
1226 cheapEqExpr (Lit lit1) (Lit lit2) = lit1 == lit2
1227 cheapEqExpr (Type t1)  (Type t2)  = t1 `coreEqType` t2
1228
1229 cheapEqExpr (App f1 a1) (App f2 a2)
1230   = f1 `cheapEqExpr` f2 && a1 `cheapEqExpr` a2
1231
1232 cheapEqExpr _ _ = False
1233
1234 exprIsBig :: Expr b -> Bool
1235 -- Returns True of expressions that are too big to be compared by cheapEqExpr
1236 exprIsBig (Lit _)      = False
1237 exprIsBig (Var v)      = False
1238 exprIsBig (Type t)     = False
1239 exprIsBig (App f a)    = exprIsBig f || exprIsBig a
1240 exprIsBig (Cast e _)   = exprIsBig e    -- Hopefully coercions are not too big!
1241 exprIsBig other        = True
1242 \end{code}
1243
1244
1245 \begin{code}
1246 tcEqExpr :: CoreExpr -> CoreExpr -> Bool
1247 -- Used in rule matching, so does *not* look through 
1248 -- newtypes, predicate types; hence tcEqExpr
1249
1250 tcEqExpr e1 e2 = tcEqExprX rn_env e1 e2
1251   where
1252     rn_env = mkRnEnv2 (mkInScopeSet (exprFreeVars e1 `unionVarSet` exprFreeVars e2))
1253
1254 tcEqExprX :: RnEnv2 -> CoreExpr -> CoreExpr -> Bool
1255 tcEqExprX env (Var v1)     (Var v2)     = rnOccL env v1 == rnOccR env v2
1256 tcEqExprX env (Lit lit1)   (Lit lit2)   = lit1 == lit2
1257 tcEqExprX env (App f1 a1)  (App f2 a2)  = tcEqExprX env f1 f2 && tcEqExprX env a1 a2
1258 tcEqExprX env (Lam v1 e1)  (Lam v2 e2)  = tcEqExprX (rnBndr2 env v1 v2) e1 e2
1259 tcEqExprX env (Let (NonRec v1 r1) e1)
1260               (Let (NonRec v2 r2) e2)   = tcEqExprX env r1 r2 
1261                                        && tcEqExprX (rnBndr2 env v1 v2) e1 e2
1262 tcEqExprX env (Let (Rec ps1) e1)
1263               (Let (Rec ps2) e2)        =  equalLength ps1 ps2
1264                                         && and (zipWith eq_rhs ps1 ps2)
1265                                         && tcEqExprX env' e1 e2
1266                                      where
1267                                        env' = foldl2 rn_bndr2 env ps2 ps2
1268                                        rn_bndr2 env (b1,_) (b2,_) = rnBndr2 env b1 b2
1269                                        eq_rhs       (_,r1) (_,r2) = tcEqExprX env' r1 r2
1270 tcEqExprX env (Case e1 v1 t1 a1)
1271               (Case e2 v2 t2 a2)     =  tcEqExprX env e1 e2
1272                                      && tcEqTypeX env t1 t2                      
1273                                      && equalLength a1 a2
1274                                      && and (zipWith (eq_alt env') a1 a2)
1275                                      where
1276                                        env' = rnBndr2 env v1 v2
1277
1278 tcEqExprX env (Note n1 e1) (Note n2 e2) = eq_note env n1 n2 && tcEqExprX env e1 e2
1279 tcEqExprX env (Cast e1 co1) (Cast e2 co2) = tcEqTypeX env co1 co2 && tcEqExprX env e1 e2
1280 tcEqExprX env (Type t1)    (Type t2)    = tcEqTypeX env t1 t2
1281 tcEqExprX env e1                e2      = False
1282                                          
1283 eq_alt env (c1,vs1,r1) (c2,vs2,r2) = c1==c2 && tcEqExprX (rnBndrs2 env vs1  vs2) r1 r2
1284
1285 eq_note env (SCC cc1)      (SCC cc2)      = cc1 == cc2
1286 eq_note env (CoreNote s1)  (CoreNote s2)  = s1 == s2
1287 eq_note env other1             other2     = False
1288 \end{code}
1289
1290
1291 %************************************************************************
1292 %*                                                                      *
1293 \subsection{The size of an expression}
1294 %*                                                                      *
1295 %************************************************************************
1296
1297 \begin{code}
1298 coreBindsSize :: [CoreBind] -> Int
1299 coreBindsSize bs = foldr ((+) . bindSize) 0 bs
1300
1301 exprSize :: CoreExpr -> Int
1302         -- A measure of the size of the expressions
1303         -- It also forces the expression pretty drastically as a side effect
1304 exprSize (Var v)         = v `seq` 1
1305 exprSize (Lit lit)       = lit `seq` 1
1306 exprSize (App f a)       = exprSize f + exprSize a
1307 exprSize (Lam b e)       = varSize b + exprSize e
1308 exprSize (Let b e)       = bindSize b + exprSize e
1309 exprSize (Case e b t as) = seqType t `seq` exprSize e + varSize b + 1 + foldr ((+) . altSize) 0 as
1310 exprSize (Cast e co)     = (seqType co `seq` 1) + exprSize e
1311 exprSize (Note n e)      = noteSize n + exprSize e
1312 exprSize (Type t)        = seqType t `seq` 1
1313
1314 noteSize (SCC cc)       = cc `seq` 1
1315 noteSize InlineMe       = 1
1316 noteSize (CoreNote s)   = s `seq` 1  -- hdaume: core annotations
1317  
1318 varSize :: Var -> Int
1319 varSize b  | isTyVar b = 1
1320            | otherwise = seqType (idType b)             `seq`
1321                          megaSeqIdInfo (idInfo b)       `seq`
1322                          1
1323
1324 varsSize = foldr ((+) . varSize) 0
1325
1326 bindSize (NonRec b e) = varSize b + exprSize e
1327 bindSize (Rec prs)    = foldr ((+) . pairSize) 0 prs
1328
1329 pairSize (b,e) = varSize b + exprSize e
1330
1331 altSize (c,bs,e) = c `seq` varsSize bs + exprSize e
1332 \end{code}
1333
1334
1335 %************************************************************************
1336 %*                                                                      *
1337 \subsection{Hashing}
1338 %*                                                                      *
1339 %************************************************************************
1340
1341 \begin{code}
1342 hashExpr :: CoreExpr -> Int
1343 -- Two expressions that hash to the same Int may be equal (but may not be)
1344 -- Two expressions that hash to the different Ints are definitely unequal
1345 -- 
1346 -- But "unequal" here means "not identical"; two alpha-equivalent 
1347 -- expressions may hash to the different Ints
1348 --
1349 -- The emphasis is on a crude, fast hash, rather than on high precision
1350 --
1351 -- We must be careful that \x.x and \y.y map to the same hash code,
1352 -- (at least if we want the above invariant to be true)
1353
1354 hashExpr e | hash < 0  = 77     -- Just in case we hit -maxInt
1355            | otherwise = hash
1356            where
1357              hash = abs (hash_expr (1,emptyVarEnv) e)   -- Negative numbers kill UniqFM
1358
1359 type HashEnv = (Int, VarEnv Int)        -- Hash code for bound variables
1360
1361 hash_expr :: HashEnv -> CoreExpr -> Int
1362 hash_expr env (Note _ e)              = hash_expr env e
1363 hash_expr env (Cast e co)             = hash_expr env e
1364 hash_expr env (Var v)                 = hashVar env v
1365 hash_expr env (Lit lit)               = hashLiteral lit
1366 hash_expr env (App f e)               = hash_expr env f * fast_hash_expr env e
1367 hash_expr env (Let (NonRec b r) e)    = hash_expr (extend_env env b) e * fast_hash_expr env r
1368 hash_expr env (Let (Rec ((b,r):_)) e) = hash_expr (extend_env env b) e
1369 hash_expr env (Case e _ _ _)          = hash_expr env e
1370 hash_expr env (Lam b e)               = hash_expr (extend_env env b) e
1371 hash_expr env (Type t)                = fast_hash_type env t
1372
1373 fast_hash_expr env (Var v)      = hashVar env v
1374 fast_hash_expr env (Type t)     = fast_hash_type env t
1375 fast_hash_expr env (Lit lit)    = hashLiteral lit
1376 fast_hash_expr env (Cast e co)  = fast_hash_expr env e
1377 fast_hash_expr env (Note n e)   = fast_hash_expr env e
1378 fast_hash_expr env (App f a)    = fast_hash_expr env a  -- A bit idiosyncratic ('a' not 'f')!
1379 fast_hash_expr env other        = 1
1380
1381 fast_hash_type :: HashEnv -> Type -> Int
1382 fast_hash_type env ty 
1383   | Just tv <- getTyVar_maybe ty          = hashVar env tv
1384   | Just (tc,_) <- splitTyConApp_maybe ty = hashName (tyConName tc)
1385   | otherwise                             = 1
1386
1387 extend_env :: HashEnv -> Var -> (Int, VarEnv Int)
1388 extend_env (n,env) b = (n+1, extendVarEnv env b n)
1389
1390 hashVar :: HashEnv -> Var -> Int
1391 hashVar (_,env) v = lookupVarEnv env v `orElse` hashName (idName v)
1392 \end{code}
1393
1394 %************************************************************************
1395 %*                                                                      *
1396 \subsection{Determining non-updatable right-hand-sides}
1397 %*                                                                      *
1398 %************************************************************************
1399
1400 Top-level constructor applications can usually be allocated
1401 statically, but they can't if the constructor, or any of the
1402 arguments, come from another DLL (because we can't refer to static
1403 labels in other DLLs).
1404
1405 If this happens we simply make the RHS into an updatable thunk, 
1406 and 'exectute' it rather than allocating it statically.
1407
1408 \begin{code}
1409 rhsIsStatic :: PackageId -> CoreExpr -> Bool
1410 -- This function is called only on *top-level* right-hand sides
1411 -- Returns True if the RHS can be allocated statically, with
1412 -- no thunks involved at all.
1413 --
1414 -- It's called (i) in TidyPgm.hasCafRefs to decide if the rhs is, or
1415 -- refers to, CAFs; and (ii) in CoreToStg to decide whether to put an
1416 -- update flag on it.
1417 --
1418 -- The basic idea is that rhsIsStatic returns True only if the RHS is
1419 --      (a) a value lambda
1420 --      (b) a saturated constructor application with static args
1421 --
1422 -- BUT watch out for
1423 --  (i) Any cross-DLL references kill static-ness completely
1424 --      because they must be 'executed' not statically allocated
1425 --      ("DLL" here really only refers to Windows DLLs, on other platforms,
1426 --      this is not necessary)
1427 --
1428 -- (ii) We treat partial applications as redexes, because in fact we 
1429 --      make a thunk for them that runs and builds a PAP
1430 --      at run-time.  The only appliations that are treated as 
1431 --      static are *saturated* applications of constructors.
1432
1433 -- We used to try to be clever with nested structures like this:
1434 --              ys = (:) w ((:) w [])
1435 -- on the grounds that CorePrep will flatten ANF-ise it later.
1436 -- But supporting this special case made the function much more 
1437 -- complicated, because the special case only applies if there are no 
1438 -- enclosing type lambdas:
1439 --              ys = /\ a -> Foo (Baz ([] a))
1440 -- Here the nested (Baz []) won't float out to top level in CorePrep.
1441 --
1442 -- But in fact, even without -O, nested structures at top level are 
1443 -- flattened by the simplifier, so we don't need to be super-clever here.
1444 --
1445 -- Examples
1446 --
1447 --      f = \x::Int. x+7        TRUE
1448 --      p = (True,False)        TRUE
1449 --
1450 --      d = (fst p, False)      FALSE because there's a redex inside
1451 --                              (this particular one doesn't happen but...)
1452 --
1453 --      h = D# (1.0## /## 2.0##)        FALSE (redex again)
1454 --      n = /\a. Nil a                  TRUE
1455 --
1456 --      t = /\a. (:) (case w a of ...) (Nil a)  FALSE (redex)
1457 --
1458 --
1459 -- This is a bit like CoreUtils.exprIsHNF, with the following differences:
1460 --    a) scc "foo" (\x -> ...) is updatable (so we catch the right SCC)
1461 --
1462 --    b) (C x xs), where C is a contructors is updatable if the application is
1463 --         dynamic
1464 -- 
1465 --    c) don't look through unfolding of f in (f x).
1466 --
1467 -- When opt_RuntimeTypes is on, we keep type lambdas and treat
1468 -- them as making the RHS re-entrant (non-updatable).
1469
1470 rhsIsStatic this_pkg rhs = is_static False rhs
1471   where
1472   is_static :: Bool     -- True <=> in a constructor argument; must be atomic
1473           -> CoreExpr -> Bool
1474   
1475   is_static False (Lam b e) = isRuntimeVar b || is_static False e
1476   
1477   is_static in_arg (Note (SCC _) e) = False
1478   is_static in_arg (Note _ e)       = is_static in_arg e
1479   is_static in_arg (Cast e co)      = is_static in_arg e
1480   
1481   is_static in_arg (Lit lit)
1482     = case lit of
1483         MachLabel _ _ -> False
1484         other         -> True
1485         -- A MachLabel (foreign import "&foo") in an argument
1486         -- prevents a constructor application from being static.  The
1487         -- reason is that it might give rise to unresolvable symbols
1488         -- in the object file: under Linux, references to "weak"
1489         -- symbols from the data segment give rise to "unresolvable
1490         -- relocation" errors at link time This might be due to a bug
1491         -- in the linker, but we'll work around it here anyway. 
1492         -- SDM 24/2/2004
1493   
1494   is_static in_arg other_expr = go other_expr 0
1495    where
1496     go (Var f) n_val_args
1497 #if mingw32_TARGET_OS
1498         | not (isDllName this_pkg (idName f))
1499 #endif
1500         =  saturated_data_con f n_val_args
1501         || (in_arg && n_val_args == 0)  
1502                 -- A naked un-applied variable is *not* deemed a static RHS
1503                 -- E.g.         f = g
1504                 -- Reason: better to update so that the indirection gets shorted
1505                 --         out, and the true value will be seen
1506                 -- NB: if you change this, you'll break the invariant that THUNK_STATICs
1507                 --     are always updatable.  If you do so, make sure that non-updatable
1508                 --     ones have enough space for their static link field!
1509
1510     go (App f a) n_val_args
1511         | isTypeArg a                    = go f n_val_args
1512         | not in_arg && is_static True a = go f (n_val_args + 1)
1513         -- The (not in_arg) checks that we aren't in a constructor argument;
1514         -- if we are, we don't allow (value) applications of any sort
1515         -- 
1516         -- NB. In case you wonder, args are sometimes not atomic.  eg.
1517         --   x = D# (1.0## /## 2.0##)
1518         -- can't float because /## can fail.
1519
1520     go (Note (SCC _) f) n_val_args = False
1521     go (Note _ f) n_val_args       = go f n_val_args
1522     go (Cast e co) n_val_args      = go e n_val_args
1523
1524     go other n_val_args = False
1525
1526     saturated_data_con f n_val_args
1527         = case isDataConWorkId_maybe f of
1528             Just dc -> n_val_args == dataConRepArity dc
1529             Nothing -> False
1530 \end{code}