576763ee8584f49021e4b58346c7de3acd14d5de
[ghc-hetmet.git] / compiler / ghci / ByteCodeGen.lhs
1 %
2 % (c) The University of Glasgow 2002-2006
3 %
4
5 ByteCodeGen: Generate bytecode from Core
6
7 \begin{code}
8 module ByteCodeGen ( UnlinkedBCO, byteCodeGen, coreExprToBCOs ) where
9
10 #include "HsVersions.h"
11
12 import ByteCodeInstr
13 import ByteCodeFFI
14 import ByteCodeAsm
15 import ByteCodeLink
16
17 import Outputable
18 import Name
19 import Id
20 import FiniteMap
21 import ForeignCall
22 import HscTypes
23 import CoreUtils
24 import CoreSyn
25 import PprCore
26 import Literal
27 import PrimOp
28 import CoreFVs
29 import Type
30 import DataCon
31 import TyCon
32 import Class
33 import Type
34 import Util
35 import DataCon
36 import Var
37 import VarSet
38 import TysPrim
39 import DynFlags
40 import ErrUtils
41 import Unique
42 import FastString
43 import Panic
44 import SMRep
45 import Bitmap
46 import OrdList
47 import Constants
48
49 import Data.List        ( intersperse, sortBy, zip4, zip6, partition )
50 import Foreign          ( Ptr, castPtr, mallocBytes, pokeByteOff, Word8,
51                           withForeignPtr )
52 import Foreign.C        ( CInt )
53 import Control.Exception        ( throwDyn )
54
55 import GHC.Exts         ( Int(..), ByteArray# )
56
57 import Control.Monad    ( when )
58 import Data.Char        ( ord, chr )
59
60 -- -----------------------------------------------------------------------------
61 -- Generating byte code for a complete module 
62
63 byteCodeGen :: DynFlags
64             -> [CoreBind]
65             -> [TyCon]
66             -> IO CompiledByteCode
67 byteCodeGen dflags binds tycs
68    = do showPass dflags "ByteCodeGen"
69
70         let flatBinds = [ (bndr, freeVars rhs) 
71                         | (bndr, rhs) <- flattenBinds binds]
72
73         (BcM_State final_ctr mallocd, proto_bcos)
74            <- runBc (mapM schemeTopBind flatBinds)
75
76         when (notNull mallocd)
77              (panic "ByteCodeGen.byteCodeGen: missing final emitBc?")
78
79         dumpIfSet_dyn dflags Opt_D_dump_BCOs
80            "Proto-BCOs" (vcat (intersperse (char ' ') (map ppr proto_bcos)))
81
82         assembleBCOs proto_bcos tycs
83         
84 -- -----------------------------------------------------------------------------
85 -- Generating byte code for an expression
86
87 -- Returns: (the root BCO for this expression, 
88 --           a list of auxilary BCOs resulting from compiling closures)
89 coreExprToBCOs :: DynFlags
90                -> CoreExpr
91                -> IO UnlinkedBCO
92 coreExprToBCOs dflags expr
93  = do showPass dflags "ByteCodeGen"
94
95       -- create a totally bogus name for the top-level BCO; this
96       -- should be harmless, since it's never used for anything
97       let invented_name  = mkSystemVarName (mkPseudoUniqueE 0) FSLIT("ExprTopLevel")
98           invented_id    = Id.mkLocalId invented_name (panic "invented_id's type")
99           
100       (BcM_State final_ctr mallocd, proto_bco) 
101          <- runBc (schemeTopBind (invented_id, freeVars expr))
102
103       when (notNull mallocd)
104            (panic "ByteCodeGen.coreExprToBCOs: missing final emitBc?")
105
106       dumpIfSet_dyn dflags Opt_D_dump_BCOs "Proto-BCOs" (ppr proto_bco)
107
108       assembleBCO proto_bco
109
110
111 -- -----------------------------------------------------------------------------
112 -- Compilation schema for the bytecode generator
113
114 type BCInstrList = OrdList BCInstr
115
116 type Sequel = Int       -- back off to this depth before ENTER
117
118 -- Maps Ids to the offset from the stack _base_ so we don't have
119 -- to mess with it after each push/pop.
120 type BCEnv = FiniteMap Id Int   -- To find vars on the stack
121
122 ppBCEnv :: BCEnv -> SDoc
123 ppBCEnv p
124    = text "begin-env"
125      $$ nest 4 (vcat (map pp_one (sortBy cmp_snd (fmToList p))))
126      $$ text "end-env"
127      where
128         pp_one (var, offset) = int offset <> colon <+> ppr var <+> ppr (idCgRep var)
129         cmp_snd x y = compare (snd x) (snd y)
130
131 -- Create a BCO and do a spot of peephole optimisation on the insns
132 -- at the same time.
133 mkProtoBCO
134    :: name
135    -> BCInstrList
136    -> Either  [AnnAlt Id VarSet] (AnnExpr Id VarSet)
137    -> Int
138    -> Int
139    -> [StgWord]
140    -> Bool      -- True <=> is a return point, rather than a function
141    -> [Ptr ()]
142    -> ProtoBCO name
143 mkProtoBCO nm instrs_ordlist origin arity bitmap_size bitmap
144   is_ret mallocd_blocks
145    = ProtoBCO {
146         protoBCOName = nm,
147         protoBCOInstrs = maybe_with_stack_check,
148         protoBCOBitmap = bitmap,
149         protoBCOBitmapSize = bitmap_size,
150         protoBCOArity = arity,
151         protoBCOExpr = origin,
152         protoBCOPtrs = mallocd_blocks
153       }
154      where
155         -- Overestimate the stack usage (in words) of this BCO,
156         -- and if >= iNTERP_STACK_CHECK_THRESH, add an explicit
157         -- stack check.  (The interpreter always does a stack check
158         -- for iNTERP_STACK_CHECK_THRESH words at the start of each
159         -- BCO anyway, so we only need to add an explicit on in the
160         -- (hopefully rare) cases when the (overestimated) stack use
161         -- exceeds iNTERP_STACK_CHECK_THRESH.
162         maybe_with_stack_check
163            | is_ret = peep_d
164                 -- don't do stack checks at return points;
165                 -- everything is aggregated up to the top BCO
166                 -- (which must be a function)
167            | stack_overest >= 65535
168            = pprPanic "mkProtoBCO: stack use won't fit in 16 bits" 
169                       (int stack_overest)
170            | stack_overest >= iNTERP_STACK_CHECK_THRESH
171            = STKCHECK stack_overest : peep_d
172            | otherwise
173            = peep_d     -- the supposedly common case
174              
175         stack_overest = sum (map bciStackUse peep_d)
176
177         -- Merge local pushes
178         peep_d = peep (fromOL instrs_ordlist)
179
180         peep (PUSH_L off1 : PUSH_L off2 : PUSH_L off3 : rest)
181            = PUSH_LLL off1 (off2-1) (off3-2) : peep rest
182         peep (PUSH_L off1 : PUSH_L off2 : rest)
183            = PUSH_LL off1 (off2-1) : peep rest
184         peep (i:rest)
185            = i : peep rest
186         peep []
187            = []
188
189 argBits :: [CgRep] -> [Bool]
190 argBits [] = []
191 argBits (rep : args)
192   | isFollowableArg rep = False : argBits args
193   | otherwise = take (cgRepSizeW rep) (repeat True) ++ argBits args
194
195 -- -----------------------------------------------------------------------------
196 -- schemeTopBind
197
198 -- Compile code for the right-hand side of a top-level binding
199
200 schemeTopBind :: (Id, AnnExpr Id VarSet) -> BcM (ProtoBCO Name)
201
202
203 schemeTopBind (id, rhs)
204   | Just data_con <- isDataConWorkId_maybe id,
205     isNullaryRepDataCon data_con
206   =     -- Special case for the worker of a nullary data con.
207         -- It'll look like this:        Nil = /\a -> Nil a
208         -- If we feed it into schemeR, we'll get 
209         --      Nil = Nil
210         -- because mkConAppCode treats nullary constructor applications
211         -- by just re-using the single top-level definition.  So
212         -- for the worker itself, we must allocate it directly.
213     emitBc (mkProtoBCO (getName id) (toOL [PACK data_con 0, ENTER])
214                        (Right rhs) 0 0 [{-no bitmap-}] False{-not alts-})
215
216   | otherwise
217   = schemeR [{- No free variables -}] (id, rhs)
218
219 -- -----------------------------------------------------------------------------
220 -- schemeR
221
222 -- Compile code for a right-hand side, to give a BCO that,
223 -- when executed with the free variables and arguments on top of the stack,
224 -- will return with a pointer to the result on top of the stack, after
225 -- removing the free variables and arguments.
226 --
227 -- Park the resulting BCO in the monad.  Also requires the
228 -- variable to which this value was bound, so as to give the
229 -- resulting BCO a name. 
230
231 schemeR :: [Id]                 -- Free vars of the RHS, ordered as they
232                                 -- will appear in the thunk.  Empty for
233                                 -- top-level things, which have no free vars.
234         -> (Id, AnnExpr Id VarSet)
235         -> BcM (ProtoBCO Name)
236 schemeR fvs (nm, rhs) 
237 {-
238    | trace (showSDoc (
239               (char ' '
240                $$ (ppr.filter (not.isTyVar).varSetElems.fst) rhs
241                $$ pprCoreExpr (deAnnotate rhs)
242                $$ char ' '
243               ))) False
244    = undefined
245    | otherwise
246 -}
247    = schemeR_wrk fvs nm rhs (collect [] rhs)
248
249 collect xs (_, AnnNote note e) = collect xs e
250 collect xs (_, AnnCast e _)    = collect xs e
251 collect xs (_, AnnLam x e)     = collect (if isTyVar x then xs else (x:xs)) e
252 collect xs (_, not_lambda)     = (reverse xs, not_lambda)
253
254 schemeR_wrk fvs nm original_body (args, body)
255    = let 
256          all_args  = reverse args ++ fvs
257          arity     = length all_args
258          -- all_args are the args in reverse order.  We're compiling a function
259          -- \fv1..fvn x1..xn -> e 
260          -- i.e. the fvs come first
261
262          szsw_args = map idSizeW all_args
263          szw_args  = sum szsw_args
264          p_init    = listToFM (zip all_args (mkStackOffsets 0 szsw_args))
265
266          -- make the arg bitmap
267          bits = argBits (reverse (map idCgRep all_args))
268          bitmap_size = length bits
269          bitmap = mkBitmap bits
270      in
271      schemeE szw_args 0 p_init body             `thenBc` \ body_code ->
272      emitBc (mkProtoBCO (getName nm) body_code (Right original_body)
273                 arity bitmap_size bitmap False{-not alts-})
274
275
276 fvsToEnv :: BCEnv -> VarSet -> [Id]
277 -- Takes the free variables of a right-hand side, and
278 -- delivers an ordered list of the local variables that will
279 -- be captured in the thunk for the RHS
280 -- The BCEnv argument tells which variables are in the local
281 -- environment: these are the ones that should be captured
282 --
283 -- The code that constructs the thunk, and the code that executes
284 -- it, have to agree about this layout
285 fvsToEnv p fvs = [v | v <- varSetElems fvs, 
286                       isId v,           -- Could be a type variable
287                       v `elemFM` p]
288
289 -- -----------------------------------------------------------------------------
290 -- schemeE
291
292 -- Compile code to apply the given expression to the remaining args
293 -- on the stack, returning a HNF.
294 schemeE :: Int -> Sequel -> BCEnv -> AnnExpr' Id VarSet -> BcM BCInstrList
295
296 -- Delegate tail-calls to schemeT.
297 schemeE d s p e@(AnnApp f a) 
298    = schemeT d s p e
299
300 schemeE d s p e@(AnnVar v)
301    | not (isUnLiftedType v_type)
302    =  -- Lifted-type thing; push it in the normal way
303      schemeT d s p e
304
305    | otherwise
306    = -- Returning an unlifted value.  
307      -- Heave it on the stack, SLIDE, and RETURN.
308      pushAtom d p (AnnVar v)    `thenBc` \ (push, szw) ->
309      returnBc (push                     -- value onto stack
310                `appOL`  mkSLIDE szw (d-s)       -- clear to sequel
311                `snocOL` RETURN_UBX v_rep)       -- go
312    where
313       v_type = idType v
314       v_rep = typeCgRep v_type
315
316 schemeE d s p (AnnLit literal)
317    = pushAtom d p (AnnLit literal)      `thenBc` \ (push, szw) ->
318      let l_rep = typeCgRep (literalType literal)
319      in  returnBc (push                         -- value onto stack
320                    `appOL`  mkSLIDE szw (d-s)   -- clear to sequel
321                    `snocOL` RETURN_UBX l_rep)   -- go
322
323
324 schemeE d s p (AnnLet (AnnNonRec x (_,rhs)) (_,body))
325    | (AnnVar v, args_r_to_l) <- splitApp rhs,
326      Just data_con <- isDataConWorkId_maybe v,
327      dataConRepArity data_con == length args_r_to_l
328    =    -- Special case for a non-recursive let whose RHS is a 
329         -- saturatred constructor application.
330         -- Just allocate the constructor and carry on
331      mkConAppCode d s p data_con args_r_to_l    `thenBc` \ alloc_code ->
332      schemeE (d+1) s (addToFM p x d) body       `thenBc` \ body_code ->
333      returnBc (alloc_code `appOL` body_code)
334
335 -- General case for let.  Generates correct, if inefficient, code in
336 -- all situations.
337 schemeE d s p (AnnLet binds (_,body))
338    = let (xs,rhss) = case binds of AnnNonRec x rhs  -> ([x],[rhs])
339                                    AnnRec xs_n_rhss -> unzip xs_n_rhss
340          n_binds = length xs
341
342          fvss  = map (fvsToEnv p' . fst) rhss
343
344          -- Sizes of free vars
345          sizes = map (\rhs_fvs -> sum (map idSizeW rhs_fvs)) fvss
346
347          -- the arity of each rhs
348          arities = map (length . fst . collect []) rhss
349
350          -- This p', d' defn is safe because all the items being pushed
351          -- are ptrs, so all have size 1.  d' and p' reflect the stack
352          -- after the closures have been allocated in the heap (but not
353          -- filled in), and pointers to them parked on the stack.
354          p'    = addListToFM p (zipE xs (mkStackOffsets d (nOfThem n_binds 1)))
355          d'    = d + n_binds
356          zipE  = zipEqual "schemeE"
357
358          -- ToDo: don't build thunks for things with no free variables
359          build_thunk dd [] size bco off arity
360             = returnBc (PUSH_BCO bco `consOL` unitOL (mkap (off+size) size))
361            where 
362                 mkap | arity == 0 = MKAP
363                      | otherwise  = MKPAP
364          build_thunk dd (fv:fvs) size bco off arity = do
365               (push_code, pushed_szw) <- pushAtom dd p' (AnnVar fv) 
366               more_push_code <- build_thunk (dd+pushed_szw) fvs size bco off arity
367               returnBc (push_code `appOL` more_push_code)
368
369          alloc_code = toOL (zipWith mkAlloc sizes arities)
370            where mkAlloc sz 0     = ALLOC_AP sz
371                  mkAlloc sz arity = ALLOC_PAP arity sz
372
373          compile_bind d' fvs x rhs size arity off = do
374                 bco <- schemeR fvs (x,rhs)
375                 build_thunk d' fvs size bco off arity
376
377          compile_binds = 
378             [ compile_bind d' fvs x rhs size arity n
379             | (fvs, x, rhs, size, arity, n) <- 
380                 zip6 fvss xs rhss sizes arities [n_binds, n_binds-1 .. 1]
381             ]
382      in do
383      body_code <- schemeE d' s p' body
384      thunk_codes <- sequence compile_binds
385      returnBc (alloc_code `appOL` concatOL thunk_codes `appOL` body_code)
386
387
388
389 schemeE d s p (AnnCase scrut bndr _ [(DataAlt dc, [bind1, bind2], rhs)])
390    | isUnboxedTupleCon dc, VoidArg <- typeCgRep (idType bind1)
391         -- Convert 
392         --      case .... of x { (# VoidArg'd-thing, a #) -> ... }
393         -- to
394         --      case .... of a { DEFAULT -> ... }
395         -- becuse the return convention for both are identical.
396         --
397         -- Note that it does not matter losing the void-rep thing from the
398         -- envt (it won't be bound now) because we never look such things up.
399
400    = --trace "automagic mashing of case alts (# VoidArg, a #)" $
401      doCase d s p scrut bind2 [(DEFAULT, [], rhs)] True{-unboxed tuple-}
402
403    | isUnboxedTupleCon dc, VoidArg <- typeCgRep (idType bind2)
404    = --trace "automagic mashing of case alts (# a, VoidArg #)" $
405      doCase d s p scrut bind1 [(DEFAULT, [], rhs)] True{-unboxed tuple-}
406
407 schemeE d s p (AnnCase scrut bndr _ [(DataAlt dc, [bind1], rhs)])
408    | isUnboxedTupleCon dc
409         -- Similarly, convert
410         --      case .... of x { (# a #) -> ... }
411         -- to
412         --      case .... of a { DEFAULT -> ... }
413    = --trace "automagic mashing of case alts (# a #)"  $
414      doCase d s p scrut bind1 [(DEFAULT, [], rhs)] True{-unboxed tuple-}
415
416 schemeE d s p (AnnCase scrut bndr _ alts)
417    = doCase d s p scrut bndr alts False{-not an unboxed tuple-}
418
419 schemeE d s p (AnnNote note (_, body))
420    = schemeE d s p body
421
422 schemeE d s p (AnnCast (_, body) _)
423    = schemeE d s p body
424
425 schemeE d s p other
426    = pprPanic "ByteCodeGen.schemeE: unhandled case" 
427                (pprCoreExpr (deAnnotate' other))
428
429
430 -- Compile code to do a tail call.  Specifically, push the fn,
431 -- slide the on-stack app back down to the sequel depth,
432 -- and enter.  Four cases:
433 --
434 -- 0.  (Nasty hack).
435 --     An application "GHC.Prim.tagToEnum# <type> unboxed-int".
436 --     The int will be on the stack.  Generate a code sequence
437 --     to convert it to the relevant constructor, SLIDE and ENTER.
438 --
439 -- 1.  The fn denotes a ccall.  Defer to generateCCall.
440 --
441 -- 2.  (Another nasty hack).  Spot (# a::VoidArg, b #) and treat
442 --     it simply as  b  -- since the representations are identical
443 --     (the VoidArg takes up zero stack space).  Also, spot
444 --     (# b #) and treat it as  b.
445 --
446 -- 3.  Application of a constructor, by defn saturated.
447 --     Split the args into ptrs and non-ptrs, and push the nonptrs, 
448 --     then the ptrs, and then do PACK and RETURN.
449 --
450 -- 4.  Otherwise, it must be a function call.  Push the args
451 --     right to left, SLIDE and ENTER.
452
453 schemeT :: Int          -- Stack depth
454         -> Sequel       -- Sequel depth
455         -> BCEnv        -- stack env
456         -> AnnExpr' Id VarSet 
457         -> BcM BCInstrList
458
459 schemeT d s p app
460
461 --   | trace ("schemeT: env in = \n" ++ showSDocDebug (ppBCEnv p)) False
462 --   = panic "schemeT ?!?!"
463
464 --   | trace ("\nschemeT\n" ++ showSDoc (pprCoreExpr (deAnnotate' app)) ++ "\n") False
465 --   = error "?!?!" 
466
467    -- Case 0
468    | Just (arg, constr_names) <- maybe_is_tagToEnum_call
469    = pushAtom d p arg                   `thenBc` \ (push, arg_words) ->
470      implement_tagToId constr_names     `thenBc` \ tagToId_sequence ->
471      returnBc (push `appOL`  tagToId_sequence            
472                     `appOL`  mkSLIDE 1 (d+arg_words-s)
473                     `snocOL` ENTER)
474
475    -- Case 1
476    | Just (CCall ccall_spec) <- isFCallId_maybe fn
477    = generateCCall d s p ccall_spec fn args_r_to_l
478
479    -- Case 2: Constructor application
480    | Just con <- maybe_saturated_dcon,
481      isUnboxedTupleCon con
482    = case args_r_to_l of
483         [arg1,arg2] | isVoidArgAtom arg1 -> 
484                   unboxedTupleReturn d s p arg2
485         [arg1,arg2] | isVoidArgAtom arg2 -> 
486                   unboxedTupleReturn d s p arg1
487         _other -> unboxedTupleException
488
489    -- Case 3: Ordinary data constructor
490    | Just con <- maybe_saturated_dcon
491    = mkConAppCode d s p con args_r_to_l `thenBc` \ alloc_con ->
492      returnBc (alloc_con         `appOL` 
493                mkSLIDE 1 (d - s) `snocOL`
494                ENTER)
495
496    -- Case 4: Tail call of function 
497    | otherwise
498    = doTailCall d s p fn args_r_to_l
499
500    where
501       -- Detect and extract relevant info for the tagToEnum kludge.
502       maybe_is_tagToEnum_call
503          = let extract_constr_Names ty
504                  | Just (tyc, []) <- splitTyConApp_maybe (repType ty),
505                    isDataTyCon tyc
506                    = map (getName . dataConWorkId) (tyConDataCons tyc)
507                    -- NOTE: use the worker name, not the source name of
508                    -- the DataCon.  See DataCon.lhs for details.
509                  | otherwise
510                    = panic "maybe_is_tagToEnum_call.extract_constr_Ids"
511            in
512            case app of
513               (AnnApp (_, AnnApp (_, AnnVar v) (_, AnnType t)) arg)
514                  -> case isPrimOpId_maybe v of
515                        Just TagToEnumOp -> Just (snd arg, extract_constr_Names t)
516                        other            -> Nothing
517               other -> Nothing
518
519         -- Extract the args (R->L) and fn
520         -- The function will necessarily be a variable, 
521         -- because we are compiling a tail call
522       (AnnVar fn, args_r_to_l) = splitApp app
523
524       -- Only consider this to be a constructor application iff it is
525       -- saturated.  Otherwise, we'll call the constructor wrapper.
526       n_args = length args_r_to_l
527       maybe_saturated_dcon  
528         = case isDataConWorkId_maybe fn of
529                 Just con | dataConRepArity con == n_args -> Just con
530                 _ -> Nothing
531
532 -- -----------------------------------------------------------------------------
533 -- Generate code to build a constructor application, 
534 -- leaving it on top of the stack
535
536 mkConAppCode :: Int -> Sequel -> BCEnv
537              -> DataCon                 -- The data constructor
538              -> [AnnExpr' Id VarSet]    -- Args, in *reverse* order
539              -> BcM BCInstrList
540
541 mkConAppCode orig_d s p con []  -- Nullary constructor
542   = ASSERT( isNullaryRepDataCon con )
543     returnBc (unitOL (PUSH_G (getName (dataConWorkId con))))
544         -- Instead of doing a PACK, which would allocate a fresh
545         -- copy of this constructor, use the single shared version.
546
547 mkConAppCode orig_d s p con args_r_to_l 
548   = ASSERT( dataConRepArity con == length args_r_to_l )
549     do_pushery orig_d (non_ptr_args ++ ptr_args)
550  where
551         -- The args are already in reverse order, which is the way PACK
552         -- expects them to be.  We must push the non-ptrs after the ptrs.
553       (ptr_args, non_ptr_args) = partition isPtrAtom args_r_to_l
554
555       do_pushery d (arg:args)
556          = pushAtom d p arg                     `thenBc` \ (push, arg_words) ->
557            do_pushery (d+arg_words) args        `thenBc` \ more_push_code ->
558            returnBc (push `appOL` more_push_code)
559       do_pushery d []
560          = returnBc (unitOL (PACK con n_arg_words))
561          where
562            n_arg_words = d - orig_d
563
564
565 -- -----------------------------------------------------------------------------
566 -- Returning an unboxed tuple with one non-void component (the only
567 -- case we can handle).
568 --
569 -- Remember, we don't want to *evaluate* the component that is being
570 -- returned, even if it is a pointed type.  We always just return.
571
572 unboxedTupleReturn
573         :: Int -> Sequel -> BCEnv
574         -> AnnExpr' Id VarSet -> BcM BCInstrList
575 unboxedTupleReturn d s p arg = do
576   (push, sz) <- pushAtom d p arg
577   returnBc (push `appOL`
578             mkSLIDE sz (d-s) `snocOL`
579             RETURN_UBX (atomRep arg))
580
581 -- -----------------------------------------------------------------------------
582 -- Generate code for a tail-call
583
584 doTailCall
585         :: Int -> Sequel -> BCEnv
586         -> Id -> [AnnExpr' Id VarSet]
587         -> BcM BCInstrList
588 doTailCall init_d s p fn args
589   = do_pushes init_d args (map atomRep args)
590   where
591   do_pushes d [] reps = do
592         ASSERT( null reps ) return ()
593         (push_fn, sz) <- pushAtom d p (AnnVar fn)
594         ASSERT( sz == 1 ) return ()
595         returnBc (push_fn `appOL` (
596                   mkSLIDE ((d-init_d) + 1) (init_d - s) `appOL`
597                   unitOL ENTER))
598   do_pushes d args reps = do
599       let (push_apply, n, rest_of_reps) = findPushSeq reps
600           (these_args, rest_of_args) = splitAt n args
601       (next_d, push_code) <- push_seq d these_args
602       instrs <- do_pushes (next_d + 1) rest_of_args rest_of_reps 
603                 --                ^^^ for the PUSH_APPLY_ instruction
604       returnBc (push_code `appOL` (push_apply `consOL` instrs))
605
606   push_seq d [] = return (d, nilOL)
607   push_seq d (arg:args) = do
608     (push_code, sz) <- pushAtom d p arg 
609     (final_d, more_push_code) <- push_seq (d+sz) args
610     return (final_d, push_code `appOL` more_push_code)
611
612 -- v. similar to CgStackery.findMatch, ToDo: merge
613 findPushSeq (PtrArg: PtrArg: PtrArg: PtrArg: PtrArg: PtrArg: rest)
614   = (PUSH_APPLY_PPPPPP, 6, rest)
615 findPushSeq (PtrArg: PtrArg: PtrArg: PtrArg: PtrArg: rest)
616   = (PUSH_APPLY_PPPPP, 5, rest)
617 findPushSeq (PtrArg: PtrArg: PtrArg: PtrArg: rest)
618   = (PUSH_APPLY_PPPP, 4, rest)
619 findPushSeq (PtrArg: PtrArg: PtrArg: rest)
620   = (PUSH_APPLY_PPP, 3, rest)
621 findPushSeq (PtrArg: PtrArg: rest)
622   = (PUSH_APPLY_PP, 2, rest)
623 findPushSeq (PtrArg: rest)
624   = (PUSH_APPLY_P, 1, rest)
625 findPushSeq (VoidArg: rest)
626   = (PUSH_APPLY_V, 1, rest)
627 findPushSeq (NonPtrArg: rest)
628   = (PUSH_APPLY_N, 1, rest)
629 findPushSeq (FloatArg: rest)
630   = (PUSH_APPLY_F, 1, rest)
631 findPushSeq (DoubleArg: rest)
632   = (PUSH_APPLY_D, 1, rest)
633 findPushSeq (LongArg: rest)
634   = (PUSH_APPLY_L, 1, rest)
635 findPushSeq _
636   = panic "ByteCodeGen.findPushSeq"
637
638 -- -----------------------------------------------------------------------------
639 -- Case expressions
640
641 doCase  :: Int -> Sequel -> BCEnv
642         -> AnnExpr Id VarSet -> Id -> [AnnAlt Id VarSet]
643         -> Bool  -- True <=> is an unboxed tuple case, don't enter the result
644         -> BcM BCInstrList
645 doCase d s p (_,scrut)
646  bndr alts is_unboxed_tuple
647   = let
648         -- Top of stack is the return itbl, as usual.
649         -- underneath it is the pointer to the alt_code BCO.
650         -- When an alt is entered, it assumes the returned value is
651         -- on top of the itbl.
652         ret_frame_sizeW = 2
653
654         -- An unlifted value gets an extra info table pushed on top
655         -- when it is returned.
656         unlifted_itbl_sizeW | isAlgCase = 0
657                             | otherwise = 1
658
659         -- depth of stack after the return value has been pushed
660         d_bndr = d + ret_frame_sizeW + idSizeW bndr
661
662         -- depth of stack after the extra info table for an unboxed return
663         -- has been pushed, if any.  This is the stack depth at the
664         -- continuation.
665         d_alts = d_bndr + unlifted_itbl_sizeW
666
667         -- Env in which to compile the alts, not including
668         -- any vars bound by the alts themselves
669         p_alts = addToFM p bndr (d_bndr - 1)
670
671         bndr_ty = idType bndr
672         isAlgCase = not (isUnLiftedType bndr_ty) && not is_unboxed_tuple
673
674         -- given an alt, return a discr and code for it.
675         codeALt alt@(DEFAULT, _, (_,rhs))
676            = schemeE d_alts s p_alts rhs        `thenBc` \ rhs_code ->
677              returnBc (NoDiscr, rhs_code)
678         codeAlt alt@(discr, bndrs, (_,rhs))
679            -- primitive or nullary constructor alt: no need to UNPACK
680            | null real_bndrs = do
681                 rhs_code <- schemeE d_alts s p_alts rhs
682                 returnBc (my_discr alt, rhs_code)
683            -- algebraic alt with some binders
684            | ASSERT(isAlgCase) otherwise =
685              let
686                  (ptrs,nptrs) = partition (isFollowableArg.idCgRep) real_bndrs
687                  ptr_sizes    = map idSizeW ptrs
688                  nptrs_sizes  = map idSizeW nptrs
689                  bind_sizes   = ptr_sizes ++ nptrs_sizes
690                  size         = sum ptr_sizes + sum nptrs_sizes
691                  -- the UNPACK instruction unpacks in reverse order...
692                  p' = addListToFM p_alts 
693                         (zip (reverse (ptrs ++ nptrs))
694                           (mkStackOffsets d_alts (reverse bind_sizes)))
695              in do
696              rhs_code <- schemeE (d_alts+size) s p' rhs
697              return (my_discr alt, unitOL (UNPACK size) `appOL` rhs_code)
698            where
699              real_bndrs = filter (not.isTyVar) bndrs
700
701
702         my_discr (DEFAULT, binds, rhs) = NoDiscr {-shouldn't really happen-}
703         my_discr (DataAlt dc, binds, rhs) 
704            | isUnboxedTupleCon dc
705            = unboxedTupleException
706            | otherwise
707            = DiscrP (dataConTag dc - fIRST_TAG)
708         my_discr (LitAlt l, binds, rhs)
709            = case l of MachInt i     -> DiscrI (fromInteger i)
710                        MachFloat r   -> DiscrF (fromRational r)
711                        MachDouble r  -> DiscrD (fromRational r)
712                        MachChar i    -> DiscrI (ord i)
713                        _ -> pprPanic "schemeE(AnnCase).my_discr" (ppr l)
714
715         maybe_ncons 
716            | not isAlgCase = Nothing
717            | otherwise 
718            = case [dc | (DataAlt dc, _, _) <- alts] of
719                 []     -> Nothing
720                 (dc:_) -> Just (tyConFamilySize (dataConTyCon dc))
721
722         -- the bitmap is relative to stack depth d, i.e. before the
723         -- BCO, info table and return value are pushed on.
724         -- This bit of code is v. similar to buildLivenessMask in CgBindery,
725         -- except that here we build the bitmap from the known bindings of
726         -- things that are pointers, whereas in CgBindery the code builds the
727         -- bitmap from the free slots and unboxed bindings.
728         -- (ToDo: merge?)
729         --
730         -- NOTE [7/12/2006] bug #1013, testcase ghci/should_run/ghci002.
731         -- The bitmap must cover the portion of the stack up to the sequel only.
732         -- Previously we were building a bitmap for the whole depth (d), but we
733         -- really want a bitmap up to depth (d-s).  This affects compilation of
734         -- case-of-case expressions, which is the only time we can be compiling a
735         -- case expression with s /= 0.
736         bitmap_size = d-s
737         bitmap = intsToReverseBitmap bitmap_size{-size-} 
738                         (sortLe (<=) (filter (< bitmap_size) rel_slots))
739           where
740           binds = fmToList p
741           rel_slots = concat (map spread binds)
742           spread (id, offset)
743                 | isFollowableArg (idCgRep id) = [ rel_offset ]
744                 | otherwise = []
745                 where rel_offset = d - offset - 1
746
747      in do
748      alt_stuff <- mapM codeAlt alts
749      alt_final <- mkMultiBranch maybe_ncons alt_stuff
750      let 
751          alt_bco_name = getName bndr
752          alt_bco = mkProtoBCO alt_bco_name alt_final (Left alts)
753                         0{-no arity-} bitmap_size bitmap True{-is alts-}
754      -- in
755 --     trace ("case: bndr = " ++ showSDocDebug (ppr bndr) ++ "\ndepth = " ++ show d ++ "\nenv = \n" ++ showSDocDebug (ppBCEnv p) ++
756 --           "\n      bitmap = " ++ show bitmap) $ do
757      scrut_code <- schemeE (d + ret_frame_sizeW) (d + ret_frame_sizeW) p scrut
758      alt_bco' <- emitBc alt_bco
759      let push_alts
760             | isAlgCase = PUSH_ALTS alt_bco'
761             | otherwise = PUSH_ALTS_UNLIFTED alt_bco' (typeCgRep bndr_ty)
762      returnBc (push_alts `consOL` scrut_code)
763
764
765 -- -----------------------------------------------------------------------------
766 -- Deal with a CCall.
767
768 -- Taggedly push the args onto the stack R->L,
769 -- deferencing ForeignObj#s and adjusting addrs to point to
770 -- payloads in Ptr/Byte arrays.  Then, generate the marshalling
771 -- (machine) code for the ccall, and create bytecodes to call that and
772 -- then return in the right way.  
773
774 generateCCall :: Int -> Sequel          -- stack and sequel depths
775               -> BCEnv
776               -> CCallSpec              -- where to call
777               -> Id                     -- of target, for type info
778               -> [AnnExpr' Id VarSet]   -- args (atoms)
779               -> BcM BCInstrList
780
781 generateCCall d0 s p ccall_spec@(CCallSpec target cconv safety) fn args_r_to_l
782    = let 
783          -- useful constants
784          addr_sizeW = cgRepSizeW NonPtrArg
785
786          -- Get the args on the stack, with tags and suitably
787          -- dereferenced for the CCall.  For each arg, return the
788          -- depth to the first word of the bits for that arg, and the
789          -- CgRep of what was actually pushed.
790
791          pargs d [] = returnBc []
792          pargs d (a:az) 
793             = let arg_ty = repType (exprType (deAnnotate' a))
794
795               in case splitTyConApp_maybe arg_ty of
796                     -- Don't push the FO; instead push the Addr# it
797                     -- contains.
798                     Just (t, _)
799                      | t == arrayPrimTyCon || t == mutableArrayPrimTyCon
800                        -> pargs (d + addr_sizeW) az     `thenBc` \ rest ->
801                           parg_ArrayishRep arrPtrsHdrSize d p a
802                                                         `thenBc` \ code ->
803                           returnBc ((code,NonPtrArg):rest)
804
805                      | t == byteArrayPrimTyCon || t == mutableByteArrayPrimTyCon
806                        -> pargs (d + addr_sizeW) az     `thenBc` \ rest ->
807                           parg_ArrayishRep arrWordsHdrSize d p a
808                                                         `thenBc` \ code ->
809                           returnBc ((code,NonPtrArg):rest)
810
811                     -- Default case: push taggedly, but otherwise intact.
812                     other
813                        -> pushAtom d p a                `thenBc` \ (code_a, sz_a) ->
814                           pargs (d+sz_a) az             `thenBc` \ rest ->
815                           returnBc ((code_a, atomRep a) : rest)
816
817          -- Do magic for Ptr/Byte arrays.  Push a ptr to the array on
818          -- the stack but then advance it over the headers, so as to
819          -- point to the payload.
820          parg_ArrayishRep hdrSize d p a
821             = pushAtom d p a `thenBc` \ (push_fo, _) ->
822               -- The ptr points at the header.  Advance it over the
823               -- header and then pretend this is an Addr#.
824               returnBc (push_fo `snocOL` SWIZZLE 0 hdrSize)
825
826      in
827          pargs d0 args_r_to_l                   `thenBc` \ code_n_reps ->
828      let
829          (pushs_arg, a_reps_pushed_r_to_l) = unzip code_n_reps
830
831          push_args    = concatOL pushs_arg
832          d_after_args = d0 + sum (map cgRepSizeW a_reps_pushed_r_to_l)
833          a_reps_pushed_RAW
834             | null a_reps_pushed_r_to_l || head a_reps_pushed_r_to_l /= VoidArg
835             = panic "ByteCodeGen.generateCCall: missing or invalid World token?"
836             | otherwise
837             = reverse (tail a_reps_pushed_r_to_l)
838
839          -- Now: a_reps_pushed_RAW are the reps which are actually on the stack.
840          -- push_args is the code to do that.
841          -- d_after_args is the stack depth once the args are on.
842
843          -- Get the result rep.
844          (returns_void, r_rep)
845             = case maybe_getCCallReturnRep (idType fn) of
846                  Nothing -> (True,  VoidArg)
847                  Just rr -> (False, rr) 
848          {-
849          Because the Haskell stack grows down, the a_reps refer to 
850          lowest to highest addresses in that order.  The args for the call
851          are on the stack.  Now push an unboxed Addr# indicating
852          the C function to call.  Then push a dummy placeholder for the 
853          result.  Finally, emit a CCALL insn with an offset pointing to the 
854          Addr# just pushed, and a literal field holding the mallocville
855          address of the piece of marshalling code we generate.
856          So, just prior to the CCALL insn, the stack looks like this 
857          (growing down, as usual):
858                  
859             <arg_n>
860             ...
861             <arg_1>
862             Addr# address_of_C_fn
863             <placeholder-for-result#> (must be an unboxed type)
864
865          The interpreter then calls the marshall code mentioned
866          in the CCALL insn, passing it (& <placeholder-for-result#>), 
867          that is, the addr of the topmost word in the stack.
868          When this returns, the placeholder will have been
869          filled in.  The placeholder is slid down to the sequel
870          depth, and we RETURN.
871
872          This arrangement makes it simple to do f-i-dynamic since the Addr#
873          value is the first arg anyway.
874
875          The marshalling code is generated specifically for this
876          call site, and so knows exactly the (Haskell) stack
877          offsets of the args, fn address and placeholder.  It
878          copies the args to the C stack, calls the stacked addr,
879          and parks the result back in the placeholder.  The interpreter
880          calls it as a normal C call, assuming it has a signature
881             void marshall_code ( StgWord* ptr_to_top_of_stack )
882          -}
883          -- resolve static address
884          get_target_info
885             = case target of
886                  DynamicTarget
887                     -> returnBc (False, panic "ByteCodeGen.generateCCall(dyn)")
888                  StaticTarget target
889                     -> ioToBc (lookupStaticPtr target) `thenBc` \res ->
890                        returnBc (True, res)
891      in
892          get_target_info        `thenBc` \ (is_static, static_target_addr) ->
893      let
894
895          -- Get the arg reps, zapping the leading Addr# in the dynamic case
896          a_reps --  | trace (showSDoc (ppr a_reps_pushed_RAW)) False = error "???"
897                 | is_static = a_reps_pushed_RAW
898                 | otherwise = if null a_reps_pushed_RAW 
899                               then panic "ByteCodeGen.generateCCall: dyn with no args"
900                               else tail a_reps_pushed_RAW
901
902          -- push the Addr#
903          (push_Addr, d_after_Addr)
904             | is_static
905             = (toOL [PUSH_UBX (Right static_target_addr) addr_sizeW],
906                d_after_args + addr_sizeW)
907             | otherwise -- is already on the stack
908             = (nilOL, d_after_args)
909
910          -- Push the return placeholder.  For a call returning nothing,
911          -- this is a VoidArg (tag).
912          r_sizeW   = cgRepSizeW r_rep
913          d_after_r = d_after_Addr + r_sizeW
914          r_lit     = mkDummyLiteral r_rep
915          push_r    = (if   returns_void 
916                       then nilOL 
917                       else unitOL (PUSH_UBX (Left r_lit) r_sizeW))
918
919          -- generate the marshalling code we're going to call
920          r_offW       = 0 
921          addr_offW    = r_sizeW
922          arg1_offW    = r_sizeW + addr_sizeW
923          args_offW    = map (arg1_offW +) 
924                             (init (scanl (+) 0 (map cgRepSizeW a_reps)))
925      in
926          ioToBc (mkMarshalCode cconv
927                     (r_offW, r_rep) addr_offW
928                     (zip args_offW a_reps))     `thenBc` \ addr_of_marshaller ->
929          recordMallocBc addr_of_marshaller      `thenBc_`
930      let
931          -- Offset of the next stack frame down the stack.  The CCALL
932          -- instruction needs to describe the chunk of stack containing
933          -- the ccall args to the GC, so it needs to know how large it
934          -- is.  See comment in Interpreter.c with the CCALL instruction.
935          stk_offset   = d_after_r - s
936
937          -- do the call
938          do_call      = unitOL (CCALL stk_offset (castPtr addr_of_marshaller))
939          -- slide and return
940          wrapup       = mkSLIDE r_sizeW (d_after_r - r_sizeW - s)
941                         `snocOL` RETURN_UBX r_rep
942      in
943          --trace (show (arg1_offW, args_offW  ,  (map cgRepSizeW a_reps) )) $
944          returnBc (
945          push_args `appOL`
946          push_Addr `appOL` push_r `appOL` do_call `appOL` wrapup
947          )
948
949
950 -- Make a dummy literal, to be used as a placeholder for FFI return
951 -- values on the stack.
952 mkDummyLiteral :: CgRep -> Literal
953 mkDummyLiteral pr
954    = case pr of
955         NonPtrArg -> MachWord 0
956         DoubleArg -> MachDouble 0
957         FloatArg  -> MachFloat 0
958         _         -> moan64 "mkDummyLiteral" (ppr pr)
959
960
961 -- Convert (eg) 
962 --     GHC.Prim.Char# -> GHC.Prim.State# GHC.Prim.RealWorld
963 --                   -> (# GHC.Prim.State# GHC.Prim.RealWorld, GHC.Prim.Int# #)
964 --
965 -- to  Just IntRep
966 -- and check that an unboxed pair is returned wherein the first arg is VoidArg'd.
967 --
968 -- Alternatively, for call-targets returning nothing, convert
969 --
970 --     GHC.Prim.Char# -> GHC.Prim.State# GHC.Prim.RealWorld
971 --                   -> (# GHC.Prim.State# GHC.Prim.RealWorld #)
972 --
973 -- to  Nothing
974
975 maybe_getCCallReturnRep :: Type -> Maybe CgRep
976 maybe_getCCallReturnRep fn_ty
977    = let (a_tys, r_ty) = splitFunTys (dropForAlls fn_ty)
978          maybe_r_rep_to_go  
979             = if isSingleton r_reps then Nothing else Just (r_reps !! 1)
980          (r_tycon, r_reps) 
981             = case splitTyConApp_maybe (repType r_ty) of
982                       (Just (tyc, tys)) -> (tyc, map typeCgRep tys)
983                       Nothing -> blargh
984          ok = ( ( r_reps `lengthIs` 2 && VoidArg == head r_reps)
985                 || r_reps == [VoidArg] )
986               && isUnboxedTupleTyCon r_tycon
987               && case maybe_r_rep_to_go of
988                     Nothing    -> True
989                     Just r_rep -> r_rep /= PtrArg
990                                   -- if it was, it would be impossible 
991                                   -- to create a valid return value 
992                                   -- placeholder on the stack
993          blargh = pprPanic "maybe_getCCallReturn: can't handle:" 
994                            (pprType fn_ty)
995      in 
996      --trace (showSDoc (ppr (a_reps, r_reps))) $
997      if ok then maybe_r_rep_to_go else blargh
998
999 -- Compile code which expects an unboxed Int on the top of stack,
1000 -- (call it i), and pushes the i'th closure in the supplied list 
1001 -- as a consequence.
1002 implement_tagToId :: [Name] -> BcM BCInstrList
1003 implement_tagToId names
1004    = ASSERT( notNull names )
1005      getLabelsBc (length names)                 `thenBc` \ labels ->
1006      getLabelBc                                 `thenBc` \ label_fail ->
1007      getLabelBc                                 `thenBc` \ label_exit ->
1008      zip4 labels (tail labels ++ [label_fail])
1009                  [0 ..] names                   `bind`   \ infos ->
1010      map (mkStep label_exit) infos              `bind`   \ steps ->
1011      returnBc (concatOL steps
1012                `appOL` 
1013                toOL [LABEL label_fail, CASEFAIL, LABEL label_exit])
1014      where
1015         mkStep l_exit (my_label, next_label, n, name_for_n)
1016            = toOL [LABEL my_label, 
1017                    TESTEQ_I n next_label, 
1018                    PUSH_G name_for_n, 
1019                    JMP l_exit]
1020
1021
1022 -- -----------------------------------------------------------------------------
1023 -- pushAtom
1024
1025 -- Push an atom onto the stack, returning suitable code & number of
1026 -- stack words used.
1027 --
1028 -- The env p must map each variable to the highest- numbered stack
1029 -- slot for it.  For example, if the stack has depth 4 and we
1030 -- tagged-ly push (v :: Int#) on it, the value will be in stack[4],
1031 -- the tag in stack[5], the stack will have depth 6, and p must map v
1032 -- to 5 and not to 4.  Stack locations are numbered from zero, so a
1033 -- depth 6 stack has valid words 0 .. 5.
1034
1035 pushAtom :: Int -> BCEnv -> AnnExpr' Id VarSet -> BcM (BCInstrList, Int)
1036
1037 pushAtom d p (AnnApp f (_, AnnType _))
1038    = pushAtom d p (snd f)
1039
1040 pushAtom d p (AnnNote note e)
1041    = pushAtom d p (snd e)
1042
1043 pushAtom d p (AnnLam x e) 
1044    | isTyVar x 
1045    = pushAtom d p (snd e)
1046
1047 pushAtom d p (AnnVar v)
1048
1049    | idCgRep v == VoidArg
1050    = returnBc (nilOL, 0)
1051
1052    | isFCallId v
1053    = pprPanic "pushAtom: shouldn't get an FCallId here" (ppr v)
1054
1055    | Just primop <- isPrimOpId_maybe v
1056    = returnBc (unitOL (PUSH_PRIMOP primop), 1)
1057
1058    | Just d_v <- lookupBCEnv_maybe p v  -- v is a local variable
1059    = returnBc (toOL (nOfThem sz (PUSH_L (d-d_v+sz-2))), sz)
1060          -- d - d_v                 the number of words between the TOS 
1061          --                         and the 1st slot of the object
1062          --
1063          -- d - d_v - 1             the offset from the TOS of the 1st slot
1064          --
1065          -- d - d_v - 1 + sz - 1    the offset from the TOS of the last slot
1066          --                         of the object.
1067          --
1068          -- Having found the last slot, we proceed to copy the right number of
1069          -- slots on to the top of the stack.
1070
1071     | otherwise  -- v must be a global variable
1072     = ASSERT(sz == 1) 
1073       returnBc (unitOL (PUSH_G (getName v)), sz)
1074
1075     where
1076          sz = idSizeW v
1077
1078
1079 pushAtom d p (AnnLit lit)
1080    = case lit of
1081         MachLabel fs _ -> code NonPtrArg
1082         MachWord w     -> code NonPtrArg
1083         MachInt i      -> code PtrArg
1084         MachFloat r    -> code FloatArg
1085         MachDouble r   -> code DoubleArg
1086         MachChar c     -> code NonPtrArg
1087         MachStr s      -> pushStr s
1088      where
1089         code rep
1090            = let size_host_words = cgRepSizeW rep
1091              in  returnBc (unitOL (PUSH_UBX (Left lit) size_host_words), 
1092                            size_host_words)
1093
1094         pushStr s 
1095            = let getMallocvilleAddr
1096                     = case s of
1097                          FastString _ n _ fp _ -> 
1098                             -- we could grab the Ptr from the ForeignPtr,
1099                             -- but then we have no way to control its lifetime.
1100                             -- In reality it'll probably stay alive long enoungh
1101                             -- by virtue of the global FastString table, but
1102                             -- to be on the safe side we copy the string into
1103                             -- a malloc'd area of memory.
1104                                 ioToBc (mallocBytes (n+1)) `thenBc` \ ptr ->
1105                                 recordMallocBc ptr         `thenBc_`
1106                                 ioToBc (
1107                                    withForeignPtr fp $ \p -> do
1108                                       memcpy ptr p (fromIntegral n)
1109                                       pokeByteOff ptr n (fromIntegral (ord '\0') :: Word8)
1110                                       return ptr
1111                                    )
1112              in
1113                 getMallocvilleAddr `thenBc` \ addr ->
1114                 -- Get the addr on the stack, untaggedly
1115                    returnBc (unitOL (PUSH_UBX (Right addr) 1), 1)
1116
1117 pushAtom d p (AnnCast e _)
1118    = pushAtom d p (snd e)
1119
1120 pushAtom d p other
1121    = pprPanic "ByteCodeGen.pushAtom" 
1122               (pprCoreExpr (deAnnotate (undefined, other)))
1123
1124 foreign import ccall unsafe "memcpy"
1125  memcpy :: Ptr a -> Ptr b -> CInt -> IO ()
1126
1127
1128 -- -----------------------------------------------------------------------------
1129 -- Given a bunch of alts code and their discrs, do the donkey work
1130 -- of making a multiway branch using a switch tree.
1131 -- What a load of hassle!
1132
1133 mkMultiBranch :: Maybe Int      --  # datacons in tycon, if alg alt
1134                                 -- a hint; generates better code
1135                                 -- Nothing is always safe
1136               -> [(Discr, BCInstrList)] 
1137               -> BcM BCInstrList
1138 mkMultiBranch maybe_ncons raw_ways
1139    = let d_way     = filter (isNoDiscr.fst) raw_ways
1140          notd_ways = sortLe 
1141                         (\w1 w2 -> leAlt (fst w1) (fst w2))
1142                         (filter (not.isNoDiscr.fst) raw_ways)
1143
1144          mkTree :: [(Discr, BCInstrList)] -> Discr -> Discr -> BcM BCInstrList
1145          mkTree [] range_lo range_hi = returnBc the_default
1146
1147          mkTree [val] range_lo range_hi
1148             | range_lo `eqAlt` range_hi 
1149             = returnBc (snd val)
1150             | otherwise
1151             = getLabelBc                                `thenBc` \ label_neq ->
1152               returnBc (mkTestEQ (fst val) label_neq 
1153                         `consOL` (snd val
1154                         `appOL`   unitOL (LABEL label_neq)
1155                         `appOL`   the_default))
1156
1157          mkTree vals range_lo range_hi
1158             = let n = length vals `div` 2
1159                   vals_lo = take n vals
1160                   vals_hi = drop n vals
1161                   v_mid = fst (head vals_hi)
1162               in
1163               getLabelBc                                `thenBc` \ label_geq ->
1164               mkTree vals_lo range_lo (dec v_mid)       `thenBc` \ code_lo ->
1165               mkTree vals_hi v_mid range_hi             `thenBc` \ code_hi ->
1166               returnBc (mkTestLT v_mid label_geq
1167                         `consOL` (code_lo
1168                         `appOL`   unitOL (LABEL label_geq)
1169                         `appOL`   code_hi))
1170  
1171          the_default 
1172             = case d_way of [] -> unitOL CASEFAIL
1173                             [(_, def)] -> def
1174
1175          -- None of these will be needed if there are no non-default alts
1176          (mkTestLT, mkTestEQ, init_lo, init_hi)
1177             | null notd_ways
1178             = panic "mkMultiBranch: awesome foursome"
1179             | otherwise
1180             = case fst (head notd_ways) of {
1181               DiscrI _ -> ( \(DiscrI i) fail_label -> TESTLT_I i fail_label,
1182                             \(DiscrI i) fail_label -> TESTEQ_I i fail_label,
1183                             DiscrI minBound,
1184                             DiscrI maxBound );
1185               DiscrF _ -> ( \(DiscrF f) fail_label -> TESTLT_F f fail_label,
1186                             \(DiscrF f) fail_label -> TESTEQ_F f fail_label,
1187                             DiscrF minF,
1188                             DiscrF maxF );
1189               DiscrD _ -> ( \(DiscrD d) fail_label -> TESTLT_D d fail_label,
1190                             \(DiscrD d) fail_label -> TESTEQ_D d fail_label,
1191                             DiscrD minD,
1192                             DiscrD maxD );
1193               DiscrP _ -> ( \(DiscrP i) fail_label -> TESTLT_P i fail_label,
1194                             \(DiscrP i) fail_label -> TESTEQ_P i fail_label,
1195                             DiscrP algMinBound,
1196                             DiscrP algMaxBound )
1197               }
1198
1199          (algMinBound, algMaxBound)
1200             = case maybe_ncons of
1201                  Just n  -> (0, n - 1)
1202                  Nothing -> (minBound, maxBound)
1203
1204          (DiscrI i1) `eqAlt` (DiscrI i2) = i1 == i2
1205          (DiscrF f1) `eqAlt` (DiscrF f2) = f1 == f2
1206          (DiscrD d1) `eqAlt` (DiscrD d2) = d1 == d2
1207          (DiscrP i1) `eqAlt` (DiscrP i2) = i1 == i2
1208          NoDiscr     `eqAlt` NoDiscr     = True
1209          _           `eqAlt` _           = False
1210
1211          (DiscrI i1) `leAlt` (DiscrI i2) = i1 <= i2
1212          (DiscrF f1) `leAlt` (DiscrF f2) = f1 <= f2
1213          (DiscrD d1) `leAlt` (DiscrD d2) = d1 <= d2
1214          (DiscrP i1) `leAlt` (DiscrP i2) = i1 <= i2
1215          NoDiscr     `leAlt` NoDiscr     = True
1216          _           `leAlt` _           = False
1217
1218          isNoDiscr NoDiscr = True
1219          isNoDiscr _       = False
1220
1221          dec (DiscrI i) = DiscrI (i-1)
1222          dec (DiscrP i) = DiscrP (i-1)
1223          dec other      = other         -- not really right, but if you
1224                 -- do cases on floating values, you'll get what you deserve
1225
1226          -- same snotty comment applies to the following
1227          minF, maxF :: Float
1228          minD, maxD :: Double
1229          minF = -1.0e37
1230          maxF =  1.0e37
1231          minD = -1.0e308
1232          maxD =  1.0e308
1233      in
1234          mkTree notd_ways init_lo init_hi
1235
1236
1237 -- -----------------------------------------------------------------------------
1238 -- Supporting junk for the compilation schemes
1239
1240 -- Describes case alts
1241 data Discr 
1242    = DiscrI Int
1243    | DiscrF Float
1244    | DiscrD Double
1245    | DiscrP Int
1246    | NoDiscr
1247
1248 instance Outputable Discr where
1249    ppr (DiscrI i) = int i
1250    ppr (DiscrF f) = text (show f)
1251    ppr (DiscrD d) = text (show d)
1252    ppr (DiscrP i) = int i
1253    ppr NoDiscr    = text "DEF"
1254
1255
1256 lookupBCEnv_maybe :: BCEnv -> Id -> Maybe Int
1257 lookupBCEnv_maybe = lookupFM
1258
1259 idSizeW :: Id -> Int
1260 idSizeW id = cgRepSizeW (typeCgRep (idType id))
1261
1262 unboxedTupleException :: a
1263 unboxedTupleException 
1264    = throwDyn 
1265         (Panic 
1266            ("Bytecode generator can't handle unboxed tuples.  Possibly due\n" ++
1267             "\tto foreign import/export decls in source.  Workaround:\n" ++
1268             "\tcompile this module to a .o file, then restart session."))
1269
1270
1271 mkSLIDE n d = if d == 0 then nilOL else unitOL (SLIDE n d)
1272 bind x f    = f x
1273
1274 splitApp :: AnnExpr' id ann -> (AnnExpr' id ann, [AnnExpr' id ann])
1275         -- The arguments are returned in *right-to-left* order
1276 splitApp (AnnApp (_,f) (_,a))
1277                | isTypeAtom a = splitApp f
1278                | otherwise    = case splitApp f of 
1279                                      (f', as) -> (f', a:as)
1280 splitApp (AnnNote n (_,e))    = splitApp e
1281 splitApp (AnnCast (_,e) _)    = splitApp e
1282 splitApp e                    = (e, [])
1283
1284
1285 isTypeAtom :: AnnExpr' id ann -> Bool
1286 isTypeAtom (AnnType _) = True
1287 isTypeAtom _           = False
1288
1289 isVoidArgAtom :: AnnExpr' id ann -> Bool
1290 isVoidArgAtom (AnnVar v)        = typeCgRep (idType v) == VoidArg
1291 isVoidArgAtom (AnnNote n (_,e)) = isVoidArgAtom e
1292 isVoidArgAtom (AnnCast (_,e) _) = isVoidArgAtom e
1293 isVoidArgAtom _                 = False
1294
1295 atomRep :: AnnExpr' Id ann -> CgRep
1296 atomRep (AnnVar v)    = typeCgRep (idType v)
1297 atomRep (AnnLit l)    = typeCgRep (literalType l)
1298 atomRep (AnnNote n b) = atomRep (snd b)
1299 atomRep (AnnApp f (_, AnnType _)) = atomRep (snd f)
1300 atomRep (AnnLam x e) | isTyVar x = atomRep (snd e)
1301 atomRep (AnnCast b _) = atomRep (snd b)
1302 atomRep other = pprPanic "atomRep" (ppr (deAnnotate (undefined,other)))
1303
1304 isPtrAtom :: AnnExpr' Id ann -> Bool
1305 isPtrAtom e = atomRep e == PtrArg
1306
1307 -- Let szsw be the sizes in words of some items pushed onto the stack,
1308 -- which has initial depth d'.  Return the values which the stack environment
1309 -- should map these items to.
1310 mkStackOffsets :: Int -> [Int] -> [Int]
1311 mkStackOffsets original_depth szsw
1312    = map (subtract 1) (tail (scanl (+) original_depth szsw))
1313
1314 -- -----------------------------------------------------------------------------
1315 -- The bytecode generator's monad
1316
1317 data BcM_State 
1318    = BcM_State { 
1319         nextlabel :: Int,               -- for generating local labels
1320         malloced  :: [Ptr ()] }         -- ptrs malloced for current BCO
1321                                         -- Should be free()d when it is GCd
1322
1323 newtype BcM r = BcM (BcM_State -> IO (BcM_State, r))
1324
1325 ioToBc :: IO a -> BcM a
1326 ioToBc io = BcM $ \st -> do 
1327   x <- io 
1328   return (st, x)
1329
1330 runBc :: BcM r -> IO (BcM_State, r)
1331 runBc (BcM m) = m (BcM_State 0 []) 
1332
1333 thenBc :: BcM a -> (a -> BcM b) -> BcM b
1334 thenBc (BcM expr) cont = BcM $ \st0 -> do
1335   (st1, q) <- expr st0
1336   let BcM k = cont q 
1337   (st2, r) <- k st1
1338   return (st2, r)
1339
1340 thenBc_ :: BcM a -> BcM b -> BcM b
1341 thenBc_ (BcM expr) (BcM cont) = BcM $ \st0 -> do
1342   (st1, q) <- expr st0
1343   (st2, r) <- cont st1
1344   return (st2, r)
1345
1346 returnBc :: a -> BcM a
1347 returnBc result = BcM $ \st -> (return (st, result))
1348
1349 instance Monad BcM where
1350   (>>=) = thenBc
1351   (>>)  = thenBc_
1352   return = returnBc
1353
1354 emitBc :: ([Ptr ()] -> ProtoBCO Name) -> BcM (ProtoBCO Name)
1355 emitBc bco
1356   = BcM $ \st -> return (st{malloced=[]}, bco (malloced st))
1357
1358 recordMallocBc :: Ptr a -> BcM ()
1359 recordMallocBc a
1360   = BcM $ \st -> return (st{malloced = castPtr a : malloced st}, ())
1361
1362 getLabelBc :: BcM Int
1363 getLabelBc
1364   = BcM $ \st -> return (st{nextlabel = 1 + nextlabel st}, nextlabel st)
1365
1366 getLabelsBc :: Int -> BcM [Int]
1367 getLabelsBc n
1368   = BcM $ \st -> let ctr = nextlabel st 
1369                  in return (st{nextlabel = ctr+n}, [ctr .. ctr+n-1])
1370 \end{code}