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 {-# OPTIONS -w #-}
   9 -- The above warning supression flag is a temporary kludge.
  10 -- While working on this module you are encouraged to remove it and fix
  11 -- any warnings in the module. See
  12 --     http://hackage.haskell.org/trac/ghc/wiki/Commentary/CodingStyle#Warnings
  13 -- for details
  14
  15 module ByteCodeGen ( UnlinkedBCO, byteCodeGen, coreExprToBCOs ) where
  16
  17 #include "HsVersions.h"
  18
  19 import ByteCodeInstr
  20 import ByteCodeItbls
  21 import ByteCodeFFI
  22 import ByteCodeAsm
  23 import ByteCodeLink
  24
  25 import Outputable
  26 import Name
  27 import Id
  28 import FiniteMap
  29 import ForeignCall
  30 import HscTypes
  31 import CoreUtils
  32 import CoreSyn
  33 import PprCore
  34 import Literal
  35 import PrimOp
  36 import CoreFVs
  37 import Type
  38 import DataCon
  39 import TyCon
  40 import Class
  41 import Type
  42 import Util
  43 import DataCon
  44 import Var
  45 import VarSet
  46 import TysPrim
  47 import DynFlags
  48 import ErrUtils
  49 import Unique
  50 import FastString
  51 import Panic
  52 import SMRep
  53 import Bitmap
  54 import OrdList
  55 import Constants
  56
  57 import Data.List        ( intersperse, sortBy, zip4, zip6, partition )
  58 import Foreign          ( Ptr, castPtr, mallocBytes, pokeByteOff, Word8,
  59                           withForeignPtr, castFunPtrToPtr, nullPtr, plusPtr )
  60 import Foreign.C
  61 import Control.Exception        ( throwDyn )
  62
  63 import GHC.Exts         ( Int(..), ByteArray# )
  64
  65 import Control.Monad    ( when )
  66 import Data.Char        ( ord, chr )
  67
  68 import UniqSupply
  69 import BreakArray
  70 import Data.Maybe
  71 import Module
  72 import IdInfo
  73
  74 -- -----------------------------------------------------------------------------
  75 -- Generating byte code for a complete module
  76
  77 byteCodeGen :: DynFlags
  78             -> [CoreBind]
  79             -> [TyCon]
  80             -> ModBreaks
  81             -> IO CompiledByteCode
  82 byteCodeGen dflags binds tycs modBreaks
  83    = do showPass dflags "ByteCodeGen"
  84
  85         let flatBinds = [ (bndr, freeVars rhs)
  86                         | (bndr, rhs) <- flattenBinds binds]
  87
  88         us <- mkSplitUniqSupply 'y'
  89         (BcM_State _us final_ctr mallocd _, proto_bcos)
  90            <- runBc us modBreaks (mapM schemeTopBind flatBinds)
  91
  92         when (notNull mallocd)
  93              (panic "ByteCodeGen.byteCodeGen: missing final emitBc?")
  94
  95         dumpIfSet_dyn dflags Opt_D_dump_BCOs
  96            "Proto-BCOs" (vcat (intersperse (char ' ') (map ppr proto_bcos)))
  97
  98         assembleBCOs proto_bcos tycs
  99
 100 -- -----------------------------------------------------------------------------
 101 -- Generating byte code for an expression
 102
 103 -- Returns: (the root BCO for this expression,
 104 --           a list of auxilary BCOs resulting from compiling closures)
 105 coreExprToBCOs :: DynFlags
 106                -> CoreExpr
 107                -> IO UnlinkedBCO
 108 coreExprToBCOs dflags expr
 109  = do showPass dflags "ByteCodeGen"
 110
 111       -- create a totally bogus name for the top-level BCO; this
 112       -- should be harmless, since it's never used for anything
 113       let invented_name  = mkSystemVarName (mkPseudoUniqueE 0) FSLIT("ExprTopLevel")
 114           invented_id    = Id.mkLocalId invented_name (panic "invented_id's type")
 115
 116       -- the uniques are needed to generate fresh variables when we introduce new
 117       -- let bindings for ticked expressions
 118       us <- mkSplitUniqSupply 'y'
 119       (BcM_State _us final_ctr mallocd _ , proto_bco)
 120          <- runBc us emptyModBreaks (schemeTopBind (invented_id, freeVars expr))
 121
 122       when (notNull mallocd)
 123            (panic "ByteCodeGen.coreExprToBCOs: missing final emitBc?")
 124
 125       dumpIfSet_dyn dflags Opt_D_dump_BCOs "Proto-BCOs" (ppr proto_bco)
 126
 127       assembleBCO proto_bco
 128
 129
 130 -- -----------------------------------------------------------------------------
 131 -- Compilation schema for the bytecode generator
 132
 133 type BCInstrList = OrdList BCInstr
 134
 135 type Sequel = Int       -- back off to this depth before ENTER
 136
 137 -- Maps Ids to the offset from the stack _base_ so we don't have
 138 -- to mess with it after each push/pop.
 139 type BCEnv = FiniteMap Id Int   -- To find vars on the stack
 140
 141 ppBCEnv :: BCEnv -> SDoc
 142 ppBCEnv p
 143    = text "begin-env"
 144      $$ nest 4 (vcat (map pp_one (sortBy cmp_snd (fmToList p))))
 145      $$ text "end-env"
 146      where
 147         pp_one (var, offset) = int offset <> colon <+> ppr var <+> ppr (idCgRep var)
 148         cmp_snd x y = compare (snd x) (snd y)
 149
 150 -- Create a BCO and do a spot of peephole optimisation on the insns
 151 -- at the same time.
 152 mkProtoBCO
 153    :: name
 154    -> BCInstrList
 155    -> Either  [AnnAlt Id VarSet] (AnnExpr Id VarSet)
 156    -> Int
 157    -> Int
 158    -> [StgWord]
 159    -> Bool      -- True <=> is a return point, rather than a function
 160    -> [BcPtr]
 161    -> ProtoBCO name
 162 mkProtoBCO nm instrs_ordlist origin arity bitmap_size bitmap is_ret mallocd_blocks
 163    = ProtoBCO {
 164         protoBCOName = nm,
 165         protoBCOInstrs = maybe_with_stack_check,
 166         protoBCOBitmap = bitmap,
 167         protoBCOBitmapSize = bitmap_size,
 168         protoBCOArity = arity,
 169         protoBCOExpr = origin,
 170         protoBCOPtrs = mallocd_blocks
 171       }
 172      where
 173         -- Overestimate the stack usage (in words) of this BCO,
 174         -- and if >= iNTERP_STACK_CHECK_THRESH, add an explicit
 175         -- stack check.  (The interpreter always does a stack check
 176         -- for iNTERP_STACK_CHECK_THRESH words at the start of each
 177         -- BCO anyway, so we only need to add an explicit on in the
 178         -- (hopefully rare) cases when the (overestimated) stack use
 179         -- exceeds iNTERP_STACK_CHECK_THRESH.
 180         maybe_with_stack_check
 181            | is_ret && stack_usage < aP_STACK_SPLIM = peep_d
 182                 -- don't do stack checks at return points,
 183                 -- everything is aggregated up to the top BCO
 184                 -- (which must be a function).
 185                 -- That is, unless the stack usage is >= AP_STACK_SPLIM,
 186                 -- see bug #1466.
 187            | stack_usage >= iNTERP_STACK_CHECK_THRESH
 188            = STKCHECK stack_usage : peep_d
 189            | otherwise
 190            = peep_d     -- the supposedly common case
 191
 192         -- We assume that this sum doesn't wrap
 193         stack_usage = sum (map bciStackUse peep_d)
 194
 195         -- Merge local pushes
 196         peep_d = peep (fromOL instrs_ordlist)
 197
 198         peep (PUSH_L off1 : PUSH_L off2 : PUSH_L off3 : rest)
 199            = PUSH_LLL off1 (off2-1) (off3-2) : peep rest
 200         peep (PUSH_L off1 : PUSH_L off2 : rest)
 201            = PUSH_LL off1 (off2-1) : peep rest
 202         peep (i:rest)
 203            = i : peep rest
 204         peep []
 205            = []
 206
 207 argBits :: [CgRep] -> [Bool]
 208 argBits [] = []
 209 argBits (rep : args)
 210   | isFollowableArg rep = False : argBits args
 211   | otherwise = take (cgRepSizeW rep) (repeat True) ++ argBits args
 212
 213 -- -----------------------------------------------------------------------------
 214 -- schemeTopBind
 215
 216 -- Compile code for the right-hand side of a top-level binding
 217
 218 schemeTopBind :: (Id, AnnExpr Id VarSet) -> BcM (ProtoBCO Name)
 219
 220
 221 schemeTopBind (id, rhs)
 222   | Just data_con <- isDataConWorkId_maybe id,
 223     isNullaryRepDataCon data_con = do
 224         -- Special case for the worker of a nullary data con.
 225         -- It'll look like this:        Nil = /\a -> Nil a
 226         -- If we feed it into schemeR, we'll get
 227         --      Nil = Nil
 228         -- because mkConAppCode treats nullary constructor applications
 229         -- by just re-using the single top-level definition.  So
 230         -- for the worker itself, we must allocate it directly.
 231     -- ioToBc (putStrLn $ "top level BCO")
 232     emitBc (mkProtoBCO (getName id) (toOL [PACK data_con 0, ENTER])
 233                        (Right rhs) 0 0 [{-no bitmap-}] False{-not alts-})
 234
 235   | otherwise
 236   = schemeR [{- No free variables -}] (id, rhs)
 237
 238
 239 -- -----------------------------------------------------------------------------
 240 -- schemeR
 241
 242 -- Compile code for a right-hand side, to give a BCO that,
 243 -- when executed with the free variables and arguments on top of the stack,
 244 -- will return with a pointer to the result on top of the stack, after
 245 -- removing the free variables and arguments.
 246 --
 247 -- Park the resulting BCO in the monad.  Also requires the
 248 -- variable to which this value was bound, so as to give the
 249 -- resulting BCO a name.
 250
 251 schemeR :: [Id]                 -- Free vars of the RHS, ordered as they
 252                                 -- will appear in the thunk.  Empty for
 253                                 -- top-level things, which have no free vars.
 254         -> (Id, AnnExpr Id VarSet)
 255         -> BcM (ProtoBCO Name)
 256 schemeR fvs (nm, rhs)
 257 {-
 258    | trace (showSDoc (
 259               (char ' '
 260                $$ (ppr.filter (not.isTyVar).varSetElems.fst) rhs
 261                $$ pprCoreExpr (deAnnotate rhs)
 262                $$ char ' '
 263               ))) False
 264    = undefined
 265    | otherwise
 266 -}
 267    = schemeR_wrk fvs nm rhs (collect [] rhs)
 268
 269 collect :: [Var] -> AnnExpr Id VarSet -> ([Var], AnnExpr' Id VarSet)
 270 collect xs (_, AnnNote note e) = collect xs e
 271 collect xs (_, AnnCast e _)    = collect xs e
 272 collect xs (_, AnnLam x e)     = collect (if isTyVar x then xs else (x:xs)) e
 273 collect xs (_, not_lambda)     = (reverse xs, not_lambda)
 274
 275 schemeR_wrk :: [Id] -> Id -> AnnExpr Id VarSet -> ([Var], AnnExpr' Var VarSet) -> BcM (ProtoBCO Name)
 276 schemeR_wrk fvs nm original_body (args, body)
 277    = let
 278          all_args  = reverse args ++ fvs
 279          arity     = length all_args
 280          -- all_args are the args in reverse order.  We're compiling a function
 281          -- \fv1..fvn x1..xn -> e
 282          -- i.e. the fvs come first
 283
 284          szsw_args = map idSizeW all_args
 285          szw_args  = sum szsw_args
 286          p_init    = listToFM (zip all_args (mkStackOffsets 0 szsw_args))
 287
 288          -- make the arg bitmap
 289          bits = argBits (reverse (map idCgRep all_args))
 290          bitmap_size = length bits
 291          bitmap = mkBitmap bits
 292      in do
 293      body_code <- schemeER_wrk szw_args p_init body
 294
 295      emitBc (mkProtoBCO (getName nm) body_code (Right original_body)
 296                 arity bitmap_size bitmap False{-not alts-})
 297
 298 -- introduce break instructions for ticked expressions
 299 schemeER_wrk :: Int -> BCEnv -> AnnExpr' Id VarSet -> BcM BCInstrList
 300 schemeER_wrk d p rhs
 301    | Just (tickInfo, (_annot, newRhs)) <- isTickedExp' rhs = do
 302         code <- schemeE d 0 p newRhs
 303         arr <- getBreakArray
 304         let idOffSets = getVarOffSets d p tickInfo
 305         let tickNumber = tickInfo_number tickInfo
 306         let breakInfo = BreakInfo
 307                         { breakInfo_module = tickInfo_module tickInfo
 308                         , breakInfo_number = tickNumber
 309                         , breakInfo_vars = idOffSets
 310                         , breakInfo_resty = exprType (deAnnotate' newRhs)
 311                         }
 312         let breakInstr = case arr of (BA arr#) -> BRK_FUN arr# tickNumber breakInfo
 313         return $ breakInstr `consOL` code
 314    | otherwise = schemeE d 0 p rhs
 315
 316 getVarOffSets :: Int -> BCEnv -> TickInfo -> [(Id, Int)]
 317 getVarOffSets d p = catMaybes . map (getOffSet d p) . tickInfo_locals
 318
 319 getOffSet :: Int -> BCEnv -> Id -> Maybe (Id, Int)
 320 getOffSet d env id
 321    = case lookupBCEnv_maybe env id of
 322         Nothing     -> Nothing
 323         Just offset -> Just (id, d - offset)
 324
 325 fvsToEnv :: BCEnv -> VarSet -> [Id]
 326 -- Takes the free variables of a right-hand side, and
 327 -- delivers an ordered list of the local variables that will
 328 -- be captured in the thunk for the RHS
 329 -- The BCEnv argument tells which variables are in the local
 330 -- environment: these are the ones that should be captured
 331 --
 332 -- The code that constructs the thunk, and the code that executes
 333 -- it, have to agree about this layout
 334 fvsToEnv p fvs = [v | v <- varSetElems fvs,
 335                       isId v,           -- Could be a type variable
 336                       v `elemFM` p]
 337
 338 -- -----------------------------------------------------------------------------
 339 -- schemeE
 340
 341 data TickInfo
 342    = TickInfo
 343      { tickInfo_number :: Int     -- the (module) unique number of the tick
 344      , tickInfo_module :: Module  -- the origin of the ticked expression
 345      , tickInfo_locals :: [Id]    -- the local vars in scope at the ticked expression
 346      }
 347
 348 instance Outputable TickInfo where
 349    ppr info = text "TickInfo" <+>
 350               parens (int (tickInfo_number info) <+> ppr (tickInfo_module info) <+>
 351                       ppr (tickInfo_locals info))
 352
 353 -- Compile code to apply the given expression to the remaining args
 354 -- on the stack, returning a HNF.
 355 schemeE :: Int -> Sequel -> BCEnv -> AnnExpr' Id VarSet -> BcM BCInstrList
 356
 357 -- Delegate tail-calls to schemeT.
 358 schemeE d s p e@(AnnApp f a)
 359    = schemeT d s p e
 360
 361 schemeE d s p e@(AnnVar v)
 362    | not (isUnLiftedType v_type)
 363    =  -- Lifted-type thing; push it in the normal way
 364      schemeT d s p e
 365
 366    | otherwise
 367    = do -- Returning an unlifted value.
 368         -- Heave it on the stack, SLIDE, and RETURN.
 369         (push, szw) <- pushAtom d p (AnnVar v)
 370         return (push                    -- value onto stack
 371                   `appOL`  mkSLIDE szw (d-s)    -- clear to sequel
 372                   `snocOL` RETURN_UBX v_rep)    -- go
 373    where
 374       v_type = idType v
 375       v_rep = typeCgRep v_type
 376
 377 schemeE d s p (AnnLit literal)
 378    = do (push, szw) <- pushAtom d p (AnnLit literal)
 379         let l_rep = typeCgRep (literalType literal)
 380         return (push                    -- value onto stack
 381                `appOL`  mkSLIDE szw (d-s)       -- clear to sequel
 382                `snocOL` RETURN_UBX l_rep)       -- go
 383
 384 schemeE d s p (AnnLet (AnnNonRec x (_,rhs)) (_,body))
 385    | (AnnVar v, args_r_to_l) <- splitApp rhs,
 386      Just data_con <- isDataConWorkId_maybe v,
 387      dataConRepArity data_con == length args_r_to_l
 388    = do -- Special case for a non-recursive let whose RHS is a
 389         -- saturatred constructor application.
 390         -- Just allocate the constructor and carry on
 391         alloc_code <- mkConAppCode d s p data_con args_r_to_l
 392         body_code <- schemeE (d+1) s (addToFM p x d) body
 393         return (alloc_code `appOL` body_code)
 394
 395 -- General case for let.  Generates correct, if inefficient, code in
 396 -- all situations.
 397 schemeE d s p (AnnLet binds (_,body))
 398    = let (xs,rhss) = case binds of AnnNonRec x rhs  -> ([x],[rhs])
 399                                    AnnRec xs_n_rhss -> unzip xs_n_rhss
 400          n_binds = length xs
 401
 402          fvss  = map (fvsToEnv p' . fst) rhss
 403
 404          -- Sizes of free vars
 405          sizes = map (\rhs_fvs -> sum (map idSizeW rhs_fvs)) fvss
 406
 407          -- the arity of each rhs
 408          arities = map (length . fst . collect []) rhss
 409
 410          -- This p', d' defn is safe because all the items being pushed
 411          -- are ptrs, so all have size 1.  d' and p' reflect the stack
 412          -- after the closures have been allocated in the heap (but not
 413          -- filled in), and pointers to them parked on the stack.
 414          p'    = addListToFM p (zipE xs (mkStackOffsets d (nOfThem n_binds 1)))
 415          d'    = d + n_binds
 416          zipE  = zipEqual "schemeE"
 417
 418          -- ToDo: don't build thunks for things with no free variables
 419          build_thunk dd [] size bco off arity
 420             = return (PUSH_BCO bco `consOL` unitOL (mkap (off+size) size))
 421            where
 422                 mkap | arity == 0 = MKAP
 423                      | otherwise  = MKPAP
 424          build_thunk dd (fv:fvs) size bco off arity = do
 425               (push_code, pushed_szw) <- pushAtom dd p' (AnnVar fv)
 426               more_push_code <- build_thunk (dd+pushed_szw) fvs size bco off arity
 427               return (push_code `appOL` more_push_code)
 428
 429          alloc_code = toOL (zipWith mkAlloc sizes arities)
 430            where mkAlloc sz 0
 431                     | is_tick     = ALLOC_AP_NOUPD sz
 432                     | otherwise   = ALLOC_AP sz
 433                  mkAlloc sz arity = ALLOC_PAP arity sz
 434
 435          is_tick = case binds of
 436                      AnnNonRec id _ -> occNameFS (getOccName id) == tickFS
 437                      _other -> False
 438
 439          compile_bind d' fvs x rhs size arity off = do
 440                 bco <- schemeR fvs (x,rhs)
 441                 build_thunk d' fvs size bco off arity
 442
 443          compile_binds =
 444             [ compile_bind d' fvs x rhs size arity n
 445             | (fvs, x, rhs, size, arity, n) <-
 446                 zip6 fvss xs rhss sizes arities [n_binds, n_binds-1 .. 1]
 447             ]
 448      in do
 449      body_code <- schemeE d' s p' body
 450      thunk_codes <- sequence compile_binds
 451      return (alloc_code `appOL` concatOL thunk_codes `appOL` body_code)
 452
 453 -- introduce a let binding for a ticked case expression. This rule
 454 -- *should* only fire when the expression was not already let-bound
 455 -- (the code gen for let bindings should take care of that).  Todo: we
 456 -- call exprFreeVars on a deAnnotated expression, this may not be the
 457 -- best way to calculate the free vars but it seemed like the least
 458 -- intrusive thing to do
 459 schemeE d s p exp@(AnnCase {})
 460    | Just (tickInfo,rhs) <- isTickedExp' exp
 461    = if isUnLiftedType ty
 462         then schemeE d s p (snd rhs)
 463         else do
 464           id <- newId ty
 465           -- Todo: is emptyVarSet correct on the next line?
 466           let letExp = AnnLet (AnnNonRec id (fvs, exp)) (emptyVarSet, AnnVar id)
 467           schemeE d s p letExp
 468    where exp' = deAnnotate' exp
 469          fvs  = exprFreeVars exp'
 470          ty   = exprType exp'
 471
 472 schemeE d s p (AnnCase scrut bndr _ [(DataAlt dc, [bind1, bind2], rhs)])
 473    | isUnboxedTupleCon dc, VoidArg <- typeCgRep (idType bind1)
 474         -- Convert
 475         --      case .... of x { (# VoidArg'd-thing, a #) -> ... }
 476         -- to
 477         --      case .... of a { DEFAULT -> ... }
 478         -- becuse the return convention for both are identical.
 479         --
 480         -- Note that it does not matter losing the void-rep thing from the
 481         -- envt (it won't be bound now) because we never look such things up.
 482
 483    = --trace "automagic mashing of case alts (# VoidArg, a #)" $
 484      doCase d s p scrut bind2 [(DEFAULT, [], rhs)] True{-unboxed tuple-}
 485
 486    | isUnboxedTupleCon dc, VoidArg <- typeCgRep (idType bind2)
 487    = --trace "automagic mashing of case alts (# a, VoidArg #)" $
 488      doCase d s p scrut bind1 [(DEFAULT, [], rhs)] True{-unboxed tuple-}
 489
 490 schemeE d s p (AnnCase scrut bndr _ [(DataAlt dc, [bind1], rhs)])
 491    | isUnboxedTupleCon dc
 492         -- Similarly, convert
 493         --      case .... of x { (# a #) -> ... }
 494         -- to
 495         --      case .... of a { DEFAULT -> ... }
 496    = --trace "automagic mashing of case alts (# a #)"  $
 497      doCase d s p scrut bind1 [(DEFAULT, [], rhs)] True{-unboxed tuple-}
 498
 499 schemeE d s p (AnnCase scrut bndr _ alts)
 500    = doCase d s p scrut bndr alts False{-not an unboxed tuple-}
 501
 502 schemeE d s p (AnnNote note (_, body))
 503    = schemeE d s p body
 504
 505 schemeE d s p (AnnCast (_, body) _)
 506    = schemeE d s p body
 507
 508 schemeE d s p other
 509    = pprPanic "ByteCodeGen.schemeE: unhandled case"
 510                (pprCoreExpr (deAnnotate' other))
 511
 512 {-
 513    Ticked Expressions
 514    ------------------
 515
 516    A ticked expression looks like this:
 517
 518       case tick<n> var1 ... varN of DEFAULT -> e
 519
 520    (*) <n> is the number of the tick, which is unique within a module
 521    (*) var1 ... varN are the local variables in scope at the tick site
 522
 523    If we find a ticked expression we return:
 524
 525       Just ((n, [var1 ... varN]), e)
 526
 527   otherwise we return Nothing.
 528
 529   The idea is that the "case tick<n> ..." is really just an annotation on
 530   the code. When we find such a thing, we pull out the useful information,
 531   and then compile the code as if it was just the expression "e".
 532
 533 -}
 534
 535 isTickedExp :: AnnExpr Id a -> Maybe (TickInfo, AnnExpr Id a)
 536 isTickedExp (annot, expr) = isTickedExp' expr
 537
 538 isTickedExp' :: AnnExpr' Id a -> Maybe (TickInfo, AnnExpr Id a)
 539 isTickedExp' (AnnCase scrut _bndr _type alts)
 540    | Just tickInfo <- isTickedScrut scrut,
 541      [(DEFAULT, _bndr, rhs)] <- alts
 542      = Just (tickInfo, rhs)
 543    where
 544    isTickedScrut :: (AnnExpr Id a) -> Maybe TickInfo
 545    isTickedScrut expr
 546       | Var id <- f,
 547         Just (TickBox modName tickNumber) <- isTickBoxOp_maybe id
 548            = Just $ TickInfo { tickInfo_number = tickNumber
 549                              , tickInfo_module = modName
 550                              , tickInfo_locals = idsOfArgs args
 551                              }
 552       | otherwise = Nothing
 553       where
 554       (f, args) = collectArgs $ deAnnotate expr
 555       idsOfArgs :: [Expr Id] -> [Id]
 556       idsOfArgs = catMaybes . map exprId
 557       exprId :: Expr Id -> Maybe Id
 558       exprId (Var id) = Just id
 559       exprId other    = Nothing
 560
 561 isTickedExp' other = Nothing
 562
 563 -- Compile code to do a tail call.  Specifically, push the fn,
 564 -- slide the on-stack app back down to the sequel depth,
 565 -- and enter.  Four cases:
 566 --
 567 -- 0.  (Nasty hack).
 568 --     An application "GHC.Prim.tagToEnum# <type> unboxed-int".
 569 --     The int will be on the stack.  Generate a code sequence
 570 --     to convert it to the relevant constructor, SLIDE and ENTER.
 571 --
 572 -- 1.  The fn denotes a ccall.  Defer to generateCCall.
 573 --
 574 -- 2.  (Another nasty hack).  Spot (# a::VoidArg, b #) and treat
 575 --     it simply as  b  -- since the representations are identical
 576 --     (the VoidArg takes up zero stack space).  Also, spot
 577 --     (# b #) and treat it as  b.
 578 --
 579 -- 3.  Application of a constructor, by defn saturated.
 580 --     Split the args into ptrs and non-ptrs, and push the nonptrs,
 581 --     then the ptrs, and then do PACK and RETURN.
 582 --
 583 -- 4.  Otherwise, it must be a function call.  Push the args
 584 --     right to left, SLIDE and ENTER.
 585
 586 schemeT :: Int          -- Stack depth
 587         -> Sequel       -- Sequel depth
 588         -> BCEnv        -- stack env
 589         -> AnnExpr' Id VarSet
 590         -> BcM BCInstrList
 591
 592 schemeT d s p app
 593
 594 --   | trace ("schemeT: env in = \n" ++ showSDocDebug (ppBCEnv p)) False
 595 --   = panic "schemeT ?!?!"
 596
 597 --   | trace ("\nschemeT\n" ++ showSDoc (pprCoreExpr (deAnnotate' app)) ++ "\n") False
 598 --   = error "?!?!"
 599
 600    -- Case 0
 601    | Just (arg, constr_names) <- maybe_is_tagToEnum_call
 602    = do (push, arg_words) <- pushAtom d p arg
 603         tagToId_sequence <- implement_tagToId constr_names
 604         return (push `appOL`  tagToId_sequence
 605                        `appOL`  mkSLIDE 1 (d+arg_words-s)
 606                        `snocOL` ENTER)
 607
 608    -- Case 1
 609    | Just (CCall ccall_spec) <- isFCallId_maybe fn
 610    = generateCCall d s p ccall_spec fn args_r_to_l
 611
 612    -- Case 2: Constructor application
 613    | Just con <- maybe_saturated_dcon,
 614      isUnboxedTupleCon con
 615    = case args_r_to_l of
 616         [arg1,arg2] | isVoidArgAtom arg1 ->
 617                   unboxedTupleReturn d s p arg2
 618         [arg1,arg2] | isVoidArgAtom arg2 ->
 619                   unboxedTupleReturn d s p arg1
 620         _other -> unboxedTupleException
 621
 622    -- Case 3: Ordinary data constructor
 623    | Just con <- maybe_saturated_dcon
 624    = do alloc_con <- mkConAppCode d s p con args_r_to_l
 625         return (alloc_con        `appOL`
 626                   mkSLIDE 1 (d - s) `snocOL`
 627                   ENTER)
 628
 629    -- Case 4: Tail call of function
 630    | otherwise
 631    = doTailCall d s p fn args_r_to_l
 632
 633    where
 634       -- Detect and extract relevant info for the tagToEnum kludge.
 635       maybe_is_tagToEnum_call
 636          = let extract_constr_Names ty
 637                  | Just (tyc, []) <- splitTyConApp_maybe (repType ty),
 638                    isDataTyCon tyc
 639                    = map (getName . dataConWorkId) (tyConDataCons tyc)
 640                    -- NOTE: use the worker name, not the source name of
 641                    -- the DataCon.  See DataCon.lhs for details.
 642                  | otherwise
 643                    = panic "maybe_is_tagToEnum_call.extract_constr_Ids"
 644            in
 645            case app of
 646               (AnnApp (_, AnnApp (_, AnnVar v) (_, AnnType t)) arg)
 647                  -> case isPrimOpId_maybe v of
 648                        Just TagToEnumOp -> Just (snd arg, extract_constr_Names t)
 649                        other            -> Nothing
 650               other -> Nothing
 651
 652         -- Extract the args (R->L) and fn
 653         -- The function will necessarily be a variable,
 654         -- because we are compiling a tail call
 655       (AnnVar fn, args_r_to_l) = splitApp app
 656
 657       -- Only consider this to be a constructor application iff it is
 658       -- saturated.  Otherwise, we'll call the constructor wrapper.
 659       n_args = length args_r_to_l
 660       maybe_saturated_dcon
 661         = case isDataConWorkId_maybe fn of
 662                 Just con | dataConRepArity con == n_args -> Just con
 663                 _ -> Nothing
 664
 665 -- -----------------------------------------------------------------------------
 666 -- Generate code to build a constructor application,
 667 -- leaving it on top of the stack
 668
 669 mkConAppCode :: Int -> Sequel -> BCEnv
 670              -> DataCon                 -- The data constructor
 671              -> [AnnExpr' Id VarSet]    -- Args, in *reverse* order
 672              -> BcM BCInstrList
 673
 674 mkConAppCode orig_d s p con []  -- Nullary constructor
 675   = ASSERT( isNullaryRepDataCon con )
 676     return (unitOL (PUSH_G (getName (dataConWorkId con))))
 677         -- Instead of doing a PACK, which would allocate a fresh
 678         -- copy of this constructor, use the single shared version.
 679
 680 mkConAppCode orig_d s p con args_r_to_l
 681   = ASSERT( dataConRepArity con == length args_r_to_l )
 682     do_pushery orig_d (non_ptr_args ++ ptr_args)
 683  where
 684         -- The args are already in reverse order, which is the way PACK
 685         -- expects them to be.  We must push the non-ptrs after the ptrs.
 686       (ptr_args, non_ptr_args) = partition isPtrAtom args_r_to_l
 687
 688       do_pushery d (arg:args)
 689          = do (push, arg_words) <- pushAtom d p arg
 690               more_push_code <- do_pushery (d+arg_words) args
 691               return (push `appOL` more_push_code)
 692       do_pushery d []
 693          = return (unitOL (PACK con n_arg_words))
 694          where
 695            n_arg_words = d - orig_d
 696
 697
 698 -- -----------------------------------------------------------------------------
 699 -- Returning an unboxed tuple with one non-void component (the only
 700 -- case we can handle).
 701 --
 702 -- Remember, we don't want to *evaluate* the component that is being
 703 -- returned, even if it is a pointed type.  We always just return.
 704
 705 unboxedTupleReturn
 706         :: Int -> Sequel -> BCEnv
 707         -> AnnExpr' Id VarSet -> BcM BCInstrList
 708 unboxedTupleReturn d s p arg = do
 709   (push, sz) <- pushAtom d p arg
 710   return (push `appOL`
 711             mkSLIDE sz (d-s) `snocOL`
 712             RETURN_UBX (atomRep arg))
 713
 714 -- -----------------------------------------------------------------------------
 715 -- Generate code for a tail-call
 716
 717 doTailCall
 718         :: Int -> Sequel -> BCEnv
 719         -> Id -> [AnnExpr' Id VarSet]
 720         -> BcM BCInstrList
 721 doTailCall init_d s p fn args
 722   = do_pushes init_d args (map atomRep args)
 723   where
 724   do_pushes d [] reps = do
 725         ASSERT( null reps ) return ()
 726         (push_fn, sz) <- pushAtom d p (AnnVar fn)
 727         ASSERT( sz == 1 ) return ()
 728         return (push_fn `appOL` (
 729                   mkSLIDE ((d-init_d) + 1) (init_d - s) `appOL`
 730                   unitOL ENTER))
 731   do_pushes d args reps = do
 732       let (push_apply, n, rest_of_reps) = findPushSeq reps
 733           (these_args, rest_of_args) = splitAt n args
 734       (next_d, push_code) <- push_seq d these_args
 735       instrs <- do_pushes (next_d + 1) rest_of_args rest_of_reps
 736                 --                ^^^ for the PUSH_APPLY_ instruction
 737       return (push_code `appOL` (push_apply `consOL` instrs))
 738
 739   push_seq d [] = return (d, nilOL)
 740   push_seq d (arg:args) = do
 741     (push_code, sz) <- pushAtom d p arg
 742     (final_d, more_push_code) <- push_seq (d+sz) args
 743     return (final_d, push_code `appOL` more_push_code)
 744
 745 -- v. similar to CgStackery.findMatch, ToDo: merge
 746 findPushSeq (PtrArg: PtrArg: PtrArg: PtrArg: PtrArg: PtrArg: rest)
 747   = (PUSH_APPLY_PPPPPP, 6, rest)
 748 findPushSeq (PtrArg: PtrArg: PtrArg: PtrArg: PtrArg: rest)
 749   = (PUSH_APPLY_PPPPP, 5, rest)
 750 findPushSeq (PtrArg: PtrArg: PtrArg: PtrArg: rest)
 751   = (PUSH_APPLY_PPPP, 4, rest)
 752 findPushSeq (PtrArg: PtrArg: PtrArg: rest)
 753   = (PUSH_APPLY_PPP, 3, rest)
 754 findPushSeq (PtrArg: PtrArg: rest)
 755   = (PUSH_APPLY_PP, 2, rest)
 756 findPushSeq (PtrArg: rest)
 757   = (PUSH_APPLY_P, 1, rest)
 758 findPushSeq (VoidArg: rest)
 759   = (PUSH_APPLY_V, 1, rest)
 760 findPushSeq (NonPtrArg: rest)
 761   = (PUSH_APPLY_N, 1, rest)
 762 findPushSeq (FloatArg: rest)
 763   = (PUSH_APPLY_F, 1, rest)
 764 findPushSeq (DoubleArg: rest)
 765   = (PUSH_APPLY_D, 1, rest)
 766 findPushSeq (LongArg: rest)
 767   = (PUSH_APPLY_L, 1, rest)
 768 findPushSeq _
 769   = panic "ByteCodeGen.findPushSeq"
 770
 771 -- -----------------------------------------------------------------------------
 772 -- Case expressions
 773
 774 doCase  :: Int -> Sequel -> BCEnv
 775         -> AnnExpr Id VarSet -> Id -> [AnnAlt Id VarSet]
 776         -> Bool  -- True <=> is an unboxed tuple case, don't enter the result
 777         -> BcM BCInstrList
 778 doCase d s p (_,scrut) bndr alts is_unboxed_tuple
 779   = let
 780         -- Top of stack is the return itbl, as usual.
 781         -- underneath it is the pointer to the alt_code BCO.
 782         -- When an alt is entered, it assumes the returned value is
 783         -- on top of the itbl.
 784         ret_frame_sizeW = 2
 785
 786         -- An unlifted value gets an extra info table pushed on top
 787         -- when it is returned.
 788         unlifted_itbl_sizeW | isAlgCase = 0
 789                             | otherwise = 1
 790
 791         -- depth of stack after the return value has been pushed
 792         d_bndr = d + ret_frame_sizeW + idSizeW bndr
 793
 794         -- depth of stack after the extra info table for an unboxed return
 795         -- has been pushed, if any.  This is the stack depth at the
 796         -- continuation.
 797         d_alts = d_bndr + unlifted_itbl_sizeW
 798
 799         -- Env in which to compile the alts, not including
 800         -- any vars bound by the alts themselves
 801         p_alts = addToFM p bndr (d_bndr - 1)
 802
 803         bndr_ty = idType bndr
 804         isAlgCase = not (isUnLiftedType bndr_ty) && not is_unboxed_tuple
 805
 806         -- given an alt, return a discr and code for it.
 807         codeAlt alt@(DEFAULT, _, (_,rhs))
 808            = do rhs_code <- schemeE d_alts s p_alts rhs
 809                 return (NoDiscr, rhs_code)
 810
 811         codeAlt alt@(discr, bndrs, (_,rhs))
 812            -- primitive or nullary constructor alt: no need to UNPACK
 813            | null real_bndrs = do
 814                 rhs_code <- schemeE d_alts s p_alts rhs
 815                 return (my_discr alt, rhs_code)
 816            -- algebraic alt with some binders
 817            | ASSERT(isAlgCase) otherwise =
 818              let
 819                  (ptrs,nptrs) = partition (isFollowableArg.idCgRep) real_bndrs
 820                  ptr_sizes    = map idSizeW ptrs
 821                  nptrs_sizes  = map idSizeW nptrs
 822                  bind_sizes   = ptr_sizes ++ nptrs_sizes
 823                  size         = sum ptr_sizes + sum nptrs_sizes
 824                  -- the UNPACK instruction unpacks in reverse order...
 825                  p' = addListToFM p_alts
 826                         (zip (reverse (ptrs ++ nptrs))
 827                           (mkStackOffsets d_alts (reverse bind_sizes)))
 828              in do
 829              rhs_code <- schemeE (d_alts+size) s p' rhs
 830              return (my_discr alt, unitOL (UNPACK size) `appOL` rhs_code)
 831            where
 832              real_bndrs = filter (not.isTyVar) bndrs
 833
 834         my_discr (DEFAULT, binds, rhs) = NoDiscr {-shouldn't really happen-}
 835         my_discr (DataAlt dc, binds, rhs)
 836            | isUnboxedTupleCon dc
 837            = unboxedTupleException
 838            | otherwise
 839            = DiscrP (dataConTag dc - fIRST_TAG)
 840         my_discr (LitAlt l, binds, rhs)
 841            = case l of MachInt i     -> DiscrI (fromInteger i)
 842                        MachFloat r   -> DiscrF (fromRational r)
 843                        MachDouble r  -> DiscrD (fromRational r)
 844                        MachChar i    -> DiscrI (ord i)
 845                        _ -> pprPanic "schemeE(AnnCase).my_discr" (ppr l)
 846
 847         maybe_ncons
 848            | not isAlgCase = Nothing
 849            | otherwise
 850            = case [dc | (DataAlt dc, _, _) <- alts] of
 851                 []     -> Nothing
 852                 (dc:_) -> Just (tyConFamilySize (dataConTyCon dc))
 853
 854         -- the bitmap is relative to stack depth d, i.e. before the
 855         -- BCO, info table and return value are pushed on.
 856         -- This bit of code is v. similar to buildLivenessMask in CgBindery,
 857         -- except that here we build the bitmap from the known bindings of
 858         -- things that are pointers, whereas in CgBindery the code builds the
 859         -- bitmap from the free slots and unboxed bindings.
 860         -- (ToDo: merge?)
 861         --
 862         -- NOTE [7/12/2006] bug #1013, testcase ghci/should_run/ghci002.
 863         -- The bitmap must cover the portion of the stack up to the sequel only.
 864         -- Previously we were building a bitmap for the whole depth (d), but we
 865         -- really want a bitmap up to depth (d-s).  This affects compilation of
 866         -- case-of-case expressions, which is the only time we can be compiling a
 867         -- case expression with s /= 0.
 868         bitmap_size = d-s
 869         bitmap = intsToReverseBitmap bitmap_size{-size-}
 870                         (sortLe (<=) (filter (< bitmap_size) rel_slots))
 871           where
 872           binds = fmToList p
 873           rel_slots = concat (map spread binds)
 874           spread (id, offset)
 875                 | isFollowableArg (idCgRep id) = [ rel_offset ]
 876                 | otherwise = []
 877                 where rel_offset = d - offset - 1
 878
 879      in do
 880      alt_stuff <- mapM codeAlt alts
 881      alt_final <- mkMultiBranch maybe_ncons alt_stuff
 882
 883      let
 884          alt_bco_name = getName bndr
 885          alt_bco = mkProtoBCO alt_bco_name alt_final (Left alts)
 886                         0{-no arity-} bitmap_size bitmap True{-is alts-}
 887      -- in
 888 --     trace ("case: bndr = " ++ showSDocDebug (ppr bndr) ++ "\ndepth = " ++ show d ++ "\nenv = \n" ++ showSDocDebug (ppBCEnv p) ++
 889 --           "\n      bitmap = " ++ show bitmap) $ do
 890      scrut_code <- schemeE (d + ret_frame_sizeW) (d + ret_frame_sizeW) p scrut
 891      alt_bco' <- emitBc alt_bco
 892      let push_alts
 893             | isAlgCase = PUSH_ALTS alt_bco'
 894             | otherwise = PUSH_ALTS_UNLIFTED alt_bco' (typeCgRep bndr_ty)
 895      return (push_alts `consOL` scrut_code)
 896
 897
 898 -- -----------------------------------------------------------------------------
 899 -- Deal with a CCall.
 900
 901 -- Taggedly push the args onto the stack R->L,
 902 -- deferencing ForeignObj#s and adjusting addrs to point to
 903 -- payloads in Ptr/Byte arrays.  Then, generate the marshalling
 904 -- (machine) code for the ccall, and create bytecodes to call that and
 905 -- then return in the right way.
 906
 907 generateCCall :: Int -> Sequel          -- stack and sequel depths
 908               -> BCEnv
 909               -> CCallSpec              -- where to call
 910               -> Id                     -- of target, for type info
 911               -> [AnnExpr' Id VarSet]   -- args (atoms)
 912               -> BcM BCInstrList
 913
 914 generateCCall d0 s p ccall_spec@(CCallSpec target cconv safety) fn args_r_to_l
 915    = let
 916          -- useful constants
 917          addr_sizeW = cgRepSizeW NonPtrArg
 918
 919          -- Get the args on the stack, with tags and suitably
 920          -- dereferenced for the CCall.  For each arg, return the
 921          -- depth to the first word of the bits for that arg, and the
 922          -- CgRep of what was actually pushed.
 923
 924          pargs d [] = return []
 925          pargs d (a:az)
 926             = let arg_ty = repType (exprType (deAnnotate' a))
 927
 928               in case splitTyConApp_maybe arg_ty of
 929                     -- Don't push the FO; instead push the Addr# it
 930                     -- contains.
 931                     Just (t, _)
 932                      | t == arrayPrimTyCon || t == mutableArrayPrimTyCon
 933                        -> do rest <- pargs (d + addr_sizeW) az
 934                              code <- parg_ArrayishRep arrPtrsHdrSize d p a
 935                              return ((code,NonPtrArg):rest)
 936
 937                      | t == byteArrayPrimTyCon || t == mutableByteArrayPrimTyCon
 938                        -> do rest <- pargs (d + addr_sizeW) az
 939                              code <- parg_ArrayishRep arrWordsHdrSize d p a
 940                              return ((code,NonPtrArg):rest)
 941
 942                     -- Default case: push taggedly, but otherwise intact.
 943                     other
 944                        -> do (code_a, sz_a) <- pushAtom d p a
 945                              rest <- pargs (d+sz_a) az
 946                              return ((code_a, atomRep a) : rest)
 947
 948          -- Do magic for Ptr/Byte arrays.  Push a ptr to the array on
 949          -- the stack but then advance it over the headers, so as to
 950          -- point to the payload.
 951          parg_ArrayishRep hdrSize d p a
 952             = do (push_fo, _) <- pushAtom d p a
 953                  -- The ptr points at the header.  Advance it over the
 954                  -- header and then pretend this is an Addr#.
 955                  return (push_fo `snocOL` SWIZZLE 0 hdrSize)
 956
 957      in do
 958      code_n_reps <- pargs d0 args_r_to_l
 959      let
 960          (pushs_arg, a_reps_pushed_r_to_l) = unzip code_n_reps
 961
 962          push_args    = concatOL pushs_arg
 963          d_after_args = d0 + sum (map cgRepSizeW a_reps_pushed_r_to_l)
 964          a_reps_pushed_RAW
 965             | null a_reps_pushed_r_to_l || head a_reps_pushed_r_to_l /= VoidArg
 966             = panic "ByteCodeGen.generateCCall: missing or invalid World token?"
 967             | otherwise
 968             = reverse (tail a_reps_pushed_r_to_l)
 969
 970          -- Now: a_reps_pushed_RAW are the reps which are actually on the stack.
 971          -- push_args is the code to do that.
 972          -- d_after_args is the stack depth once the args are on.
 973
 974          -- Get the result rep.
 975          (returns_void, r_rep)
 976             = case maybe_getCCallReturnRep (idType fn) of
 977                  Nothing -> (True,  VoidArg)
 978                  Just rr -> (False, rr)
 979          {-
 980          Because the Haskell stack grows down, the a_reps refer to
 981          lowest to highest addresses in that order.  The args for the call
 982          are on the stack.  Now push an unboxed Addr# indicating
 983          the C function to call.  Then push a dummy placeholder for the
 984          result.  Finally, emit a CCALL insn with an offset pointing to the
 985          Addr# just pushed, and a literal field holding the mallocville
 986          address of the piece of marshalling code we generate.
 987          So, just prior to the CCALL insn, the stack looks like this
 988          (growing down, as usual):
 989
 990             <arg_n>
 991             ...
 992             <arg_1>
 993             Addr# address_of_C_fn
 994             <placeholder-for-result#> (must be an unboxed type)
 995
 996          The interpreter then calls the marshall code mentioned
 997          in the CCALL insn, passing it (& <placeholder-for-result#>),
 998          that is, the addr of the topmost word in the stack.
 999          When this returns, the placeholder will have been
1000          filled in.  The placeholder is slid down to the sequel
1001          depth, and we RETURN.
1002
1003          This arrangement makes it simple to do f-i-dynamic since the Addr#
1004          value is the first arg anyway.
1005
1006          The marshalling code is generated specifically for this
1007          call site, and so knows exactly the (Haskell) stack
1008          offsets of the args, fn address and placeholder.  It
1009          copies the args to the C stack, calls the stacked addr,
1010          and parks the result back in the placeholder.  The interpreter
1011          calls it as a normal C call, assuming it has a signature
1012             void marshall_code ( StgWord* ptr_to_top_of_stack )
1013          -}
1014          -- resolve static address
1015          get_target_info
1016             = case target of
1017                  DynamicTarget
1018                     -> return (False, panic "ByteCodeGen.generateCCall(dyn)")
1019                  StaticTarget target
1020                     -> do res <- ioToBc (lookupStaticPtr target)
1021                           return (True, res)
1022      -- in
1023      (is_static, static_target_addr) <- get_target_info
1024      let
1025
1026          -- Get the arg reps, zapping the leading Addr# in the dynamic case
1027          a_reps --  | trace (showSDoc (ppr a_reps_pushed_RAW)) False = error "???"
1028                 | is_static = a_reps_pushed_RAW
1029                 | otherwise = if null a_reps_pushed_RAW
1030                               then panic "ByteCodeGen.generateCCall: dyn with no args"
1031                               else tail a_reps_pushed_RAW
1032
1033          -- push the Addr#
1034          (push_Addr, d_after_Addr)
1035             | is_static
1036             = (toOL [PUSH_UBX (Right static_target_addr) addr_sizeW],
1037                d_after_args + addr_sizeW)
1038             | otherwise -- is already on the stack
1039             = (nilOL, d_after_args)
1040
1041          -- Push the return placeholder.  For a call returning nothing,
1042          -- this is a VoidArg (tag).
1043          r_sizeW   = cgRepSizeW r_rep
1044          d_after_r = d_after_Addr + r_sizeW
1045          r_lit     = mkDummyLiteral r_rep
1046          push_r    = (if   returns_void
1047                       then nilOL
1048                       else unitOL (PUSH_UBX (Left r_lit) r_sizeW))
1049
1050          -- generate the marshalling code we're going to call
1051          r_offW       = 0
1052          addr_offW    = r_sizeW
1053          arg1_offW    = r_sizeW + addr_sizeW
1054          args_offW    = map (arg1_offW +)
1055                             (init (scanl (+) 0 (map cgRepSizeW a_reps)))
1056      -- in
1057      addr_of_marshaller <- ioToBc (mkMarshalCode cconv
1058                                 (r_offW, r_rep) addr_offW
1059                                 (zip args_offW a_reps))
1060      recordItblMallocBc (ItblPtr (castFunPtrToPtr addr_of_marshaller))
1061      let
1062          -- Offset of the next stack frame down the stack.  The CCALL
1063          -- instruction needs to describe the chunk of stack containing
1064          -- the ccall args to the GC, so it needs to know how large it
1065          -- is.  See comment in Interpreter.c with the CCALL instruction.
1066          stk_offset   = d_after_r - s
1067
1068          -- do the call
1069          do_call      = unitOL (CCALL stk_offset (castFunPtrToPtr addr_of_marshaller))
1070          -- slide and return
1071          wrapup       = mkSLIDE r_sizeW (d_after_r - r_sizeW - s)
1072                         `snocOL` RETURN_UBX r_rep
1073      --in
1074          --trace (show (arg1_offW, args_offW  ,  (map cgRepSizeW a_reps) )) $
1075      return (
1076          push_args `appOL`
1077          push_Addr `appOL` push_r `appOL` do_call `appOL` wrapup
1078          )
1079
1080
1081 -- Make a dummy literal, to be used as a placeholder for FFI return
1082 -- values on the stack.
1083 mkDummyLiteral :: CgRep -> Literal
1084 mkDummyLiteral pr
1085    = case pr of
1086         NonPtrArg -> MachWord 0
1087         DoubleArg -> MachDouble 0
1088         FloatArg  -> MachFloat 0
1089         LongArg   -> MachWord64 0
1090         _         -> moan64 "mkDummyLiteral" (ppr pr)
1091
1092
1093 -- Convert (eg)
1094 --     GHC.Prim.Char# -> GHC.Prim.State# GHC.Prim.RealWorld
1095 --                   -> (# GHC.Prim.State# GHC.Prim.RealWorld, GHC.Prim.Int# #)
1096 --
1097 -- to  Just IntRep
1098 -- and check that an unboxed pair is returned wherein the first arg is VoidArg'd.
1099 --
1100 -- Alternatively, for call-targets returning nothing, convert
1101 --
1102 --     GHC.Prim.Char# -> GHC.Prim.State# GHC.Prim.RealWorld
1103 --                   -> (# GHC.Prim.State# GHC.Prim.RealWorld #)
1104 --
1105 -- to  Nothing
1106
1107 maybe_getCCallReturnRep :: Type -> Maybe CgRep
1108 maybe_getCCallReturnRep fn_ty
1109    = let (a_tys, r_ty) = splitFunTys (dropForAlls fn_ty)
1110          maybe_r_rep_to_go
1111             = if isSingleton r_reps then Nothing else Just (r_reps !! 1)
1112          (r_tycon, r_reps)
1113             = case splitTyConApp_maybe (repType r_ty) of
1114                       (Just (tyc, tys)) -> (tyc, map typeCgRep tys)
1115                       Nothing -> blargh
1116          ok = ( ( r_reps `lengthIs` 2 && VoidArg == head r_reps)
1117                 || r_reps == [VoidArg] )
1118               && isUnboxedTupleTyCon r_tycon
1119               && case maybe_r_rep_to_go of
1120                     Nothing    -> True
1121                     Just r_rep -> r_rep /= PtrArg
1122                                   -- if it was, it would be impossible
1123                                   -- to create a valid return value
1124                                   -- placeholder on the stack
1125          blargh = pprPanic "maybe_getCCallReturn: can't handle:"
1126                            (pprType fn_ty)
1127      in
1128      --trace (showSDoc (ppr (a_reps, r_reps))) $
1129      if ok then maybe_r_rep_to_go else blargh
1130
1131 -- Compile code which expects an unboxed Int on the top of stack,
1132 -- (call it i), and pushes the i'th closure in the supplied list
1133 -- as a consequence.
1134 implement_tagToId :: [Name] -> BcM BCInstrList
1135 implement_tagToId names
1136    = ASSERT( notNull names )
1137      do labels <- getLabelsBc (length names)
1138         label_fail <- getLabelBc
1139         label_exit <- getLabelBc
1140         let infos = zip4 labels (tail labels ++ [label_fail])
1141                                 [0 ..] names
1142             steps = map (mkStep label_exit) infos
1143         return (concatOL steps
1144                   `appOL`
1145                   toOL [LABEL label_fail, CASEFAIL, LABEL label_exit])
1146      where
1147         mkStep l_exit (my_label, next_label, n, name_for_n)
1148            = toOL [LABEL my_label,
1149                    TESTEQ_I n next_label,
1150                    PUSH_G name_for_n,
1151                    JMP l_exit]
1152
1153
1154 -- -----------------------------------------------------------------------------
1155 -- pushAtom
1156
1157 -- Push an atom onto the stack, returning suitable code & number of
1158 -- stack words used.
1159 --
1160 -- The env p must map each variable to the highest- numbered stack
1161 -- slot for it.  For example, if the stack has depth 4 and we
1162 -- tagged-ly push (v :: Int#) on it, the value will be in stack[4],
1163 -- the tag in stack[5], the stack will have depth 6, and p must map v
1164 -- to 5 and not to 4.  Stack locations are numbered from zero, so a
1165 -- depth 6 stack has valid words 0 .. 5.
1166
1167 pushAtom :: Int -> BCEnv -> AnnExpr' Id VarSet -> BcM (BCInstrList, Int)
1168
1169 pushAtom d p (AnnApp f (_, AnnType _))
1170    = pushAtom d p (snd f)
1171
1172 pushAtom d p (AnnNote note e)
1173    = pushAtom d p (snd e)
1174
1175 pushAtom d p (AnnLam x e)
1176    | isTyVar x
1177    = pushAtom d p (snd e)
1178
1179 pushAtom d p (AnnVar v)
1180
1181    | idCgRep v == VoidArg
1182    = return (nilOL, 0)
1183
1184    | isFCallId v
1185    = pprPanic "pushAtom: shouldn't get an FCallId here" (ppr v)
1186
1187    | Just primop <- isPrimOpId_maybe v
1188    = return (unitOL (PUSH_PRIMOP primop), 1)
1189
1190    | Just d_v <- lookupBCEnv_maybe p v  -- v is a local variable
1191    = return (toOL (nOfThem sz (PUSH_L (d-d_v+sz-2))), sz)
1192          -- d - d_v                 the number of words between the TOS
1193          --                         and the 1st slot of the object
1194          --
1195          -- d - d_v - 1             the offset from the TOS of the 1st slot
1196          --
1197          -- d - d_v - 1 + sz - 1    the offset from the TOS of the last slot
1198          --                         of the object.
1199          --
1200          -- Having found the last slot, we proceed to copy the right number of
1201          -- slots on to the top of the stack.
1202
1203     | otherwise  -- v must be a global variable
1204     = ASSERT(sz == 1)
1205       return (unitOL (PUSH_G (getName v)), sz)
1206
1207     where
1208          sz = idSizeW v
1209
1210
1211 pushAtom d p (AnnLit lit)
1212    = case lit of
1213         MachLabel fs _ -> code NonPtrArg
1214         MachWord w     -> code NonPtrArg
1215         MachInt i      -> code PtrArg
1216         MachFloat r    -> code FloatArg
1217         MachDouble r   -> code DoubleArg
1218         MachChar c     -> code NonPtrArg
1219         MachStr s      -> pushStr s
1220      where
1221         code rep
1222            = let size_host_words = cgRepSizeW rep
1223              in  return (unitOL (PUSH_UBX (Left lit) size_host_words),
1224                            size_host_words)
1225
1226         pushStr s
1227            = let getMallocvilleAddr
1228                     = case s of
1229                          FastString _ n _ fp _ ->
1230                             -- we could grab the Ptr from the ForeignPtr,
1231                             -- but then we have no way to control its lifetime.
1232                             -- In reality it'll probably stay alive long enoungh
1233                             -- by virtue of the global FastString table, but
1234                             -- to be on the safe side we copy the string into
1235                             -- a malloc'd area of memory.
1236                                 do ptr <- ioToBc (mallocBytes (n+1))
1237                                    recordMallocBc ptr
1238                                    ioToBc (
1239                                       withForeignPtr fp $ \p -> do
1240                                          memcpy ptr p (fromIntegral n)
1241                                          pokeByteOff ptr n (fromIntegral (ord '\0') :: Word8)
1242                                          return ptr
1243                                       )
1244              in do
1245                 addr <- getMallocvilleAddr
1246                 -- Get the addr on the stack, untaggedly
1247                 return (unitOL (PUSH_UBX (Right addr) 1), 1)
1248
1249 pushAtom d p (AnnCast e _)
1250    = pushAtom d p (snd e)
1251
1252 pushAtom d p other
1253    = pprPanic "ByteCodeGen.pushAtom"
1254               (pprCoreExpr (deAnnotate (undefined, other)))
1255
1256 foreign import ccall unsafe "memcpy"
1257  memcpy :: Ptr a -> Ptr b -> CSize -> IO ()
1258
1259
1260 -- -----------------------------------------------------------------------------
1261 -- Given a bunch of alts code and their discrs, do the donkey work
1262 -- of making a multiway branch using a switch tree.
1263 -- What a load of hassle!
1264
1265 mkMultiBranch :: Maybe Int      --  # datacons in tycon, if alg alt
1266                                 -- a hint; generates better code
1267                                 -- Nothing is always safe
1268               -> [(Discr, BCInstrList)]
1269               -> BcM BCInstrList
1270 mkMultiBranch maybe_ncons raw_ways
1271    = let d_way     = filter (isNoDiscr.fst) raw_ways
1272          notd_ways = sortLe
1273                         (\w1 w2 -> leAlt (fst w1) (fst w2))
1274                         (filter (not.isNoDiscr.fst) raw_ways)
1275
1276          mkTree :: [(Discr, BCInstrList)] -> Discr -> Discr -> BcM BCInstrList
1277          mkTree [] range_lo range_hi = return the_default
1278
1279          mkTree [val] range_lo range_hi
1280             | range_lo `eqAlt` range_hi
1281             = return (snd val)
1282             | otherwise
1283             = do label_neq <- getLabelBc
1284                  return (mkTestEQ (fst val) label_neq
1285                           `consOL` (snd val
1286                           `appOL`   unitOL (LABEL label_neq)
1287                           `appOL`   the_default))
1288
1289          mkTree vals range_lo range_hi
1290             = let n = length vals `div` 2
1291                   vals_lo = take n vals
1292                   vals_hi = drop n vals
1293                   v_mid = fst (head vals_hi)
1294               in do
1295               label_geq <- getLabelBc
1296               code_lo <- mkTree vals_lo range_lo (dec v_mid)
1297               code_hi <- mkTree vals_hi v_mid range_hi
1298               return (mkTestLT v_mid label_geq
1299                         `consOL` (code_lo
1300                         `appOL`   unitOL (LABEL label_geq)
1301                         `appOL`   code_hi))
1302
1303          the_default
1304             = case d_way of [] -> unitOL CASEFAIL
1305                             [(_, def)] -> def
1306
1307          -- None of these will be needed if there are no non-default alts
1308          (mkTestLT, mkTestEQ, init_lo, init_hi)
1309             | null notd_ways
1310             = panic "mkMultiBranch: awesome foursome"
1311             | otherwise
1312             = case fst (head notd_ways) of {
1313               DiscrI _ -> ( \(DiscrI i) fail_label -> TESTLT_I i fail_label,
1314                             \(DiscrI i) fail_label -> TESTEQ_I i fail_label,
1315                             DiscrI minBound,
1316                             DiscrI maxBound );
1317               DiscrF _ -> ( \(DiscrF f) fail_label -> TESTLT_F f fail_label,
1318                             \(DiscrF f) fail_label -> TESTEQ_F f fail_label,
1319                             DiscrF minF,
1320                             DiscrF maxF );
1321               DiscrD _ -> ( \(DiscrD d) fail_label -> TESTLT_D d fail_label,
1322                             \(DiscrD d) fail_label -> TESTEQ_D d fail_label,
1323                             DiscrD minD,
1324                             DiscrD maxD );
1325               DiscrP _ -> ( \(DiscrP i) fail_label -> TESTLT_P i fail_label,
1326                             \(DiscrP i) fail_label -> TESTEQ_P i fail_label,
1327                             DiscrP algMinBound,
1328                             DiscrP algMaxBound )
1329               }
1330
1331          (algMinBound, algMaxBound)
1332             = case maybe_ncons of
1333                  Just n  -> (0, n - 1)
1334                  Nothing -> (minBound, maxBound)
1335
1336          (DiscrI i1) `eqAlt` (DiscrI i2) = i1 == i2
1337          (DiscrF f1) `eqAlt` (DiscrF f2) = f1 == f2
1338          (DiscrD d1) `eqAlt` (DiscrD d2) = d1 == d2
1339          (DiscrP i1) `eqAlt` (DiscrP i2) = i1 == i2
1340          NoDiscr     `eqAlt` NoDiscr     = True
1341          _           `eqAlt` _           = False
1342
1343          (DiscrI i1) `leAlt` (DiscrI i2) = i1 <= i2
1344          (DiscrF f1) `leAlt` (DiscrF f2) = f1 <= f2
1345          (DiscrD d1) `leAlt` (DiscrD d2) = d1 <= d2
1346          (DiscrP i1) `leAlt` (DiscrP i2) = i1 <= i2
1347          NoDiscr     `leAlt` NoDiscr     = True
1348          _           `leAlt` _           = False
1349
1350          isNoDiscr NoDiscr = True
1351          isNoDiscr _       = False
1352
1353          dec (DiscrI i) = DiscrI (i-1)
1354          dec (DiscrP i) = DiscrP (i-1)
1355          dec other      = other         -- not really right, but if you
1356                 -- do cases on floating values, you'll get what you deserve
1357
1358          -- same snotty comment applies to the following
1359          minF, maxF :: Float
1360          minD, maxD :: Double
1361          minF = -1.0e37
1362          maxF =  1.0e37
1363          minD = -1.0e308
1364          maxD =  1.0e308
1365      in
1366          mkTree notd_ways init_lo init_hi
1367
1368
1369 -- -----------------------------------------------------------------------------
1370 -- Supporting junk for the compilation schemes
1371
1372 -- Describes case alts
1373 data Discr
1374    = DiscrI Int
1375    | DiscrF Float
1376    | DiscrD Double
1377    | DiscrP Int
1378    | NoDiscr
1379
1380 instance Outputable Discr where
1381    ppr (DiscrI i) = int i
1382    ppr (DiscrF f) = text (show f)
1383    ppr (DiscrD d) = text (show d)
1384    ppr (DiscrP i) = int i
1385    ppr NoDiscr    = text "DEF"
1386
1387
1388 lookupBCEnv_maybe :: BCEnv -> Id -> Maybe Int
1389 lookupBCEnv_maybe = lookupFM
1390
1391 idSizeW :: Id -> Int
1392 idSizeW id = cgRepSizeW (typeCgRep (idType id))
1393
1394 -- See bug #1257
1395 unboxedTupleException :: a
1396 unboxedTupleException
1397    = throwDyn
1398         (ProgramError
1399            ("Error: bytecode compiler can't handle unboxed tuples.\n"++
1400             "  Possibly due to foreign import/export decls in source.\n"++
1401             "  Workaround: use -fobject-code, or compile this module to .o separately."))
1402
1403
1404 mkSLIDE n d = if d == 0 then nilOL else unitOL (SLIDE n d)
1405 bind x f    = f x
1406
1407 splitApp :: AnnExpr' id ann -> (AnnExpr' id ann, [AnnExpr' id ann])
1408         -- The arguments are returned in *right-to-left* order
1409 splitApp (AnnApp (_,f) (_,a))
1410                | isTypeAtom a = splitApp f
1411                | otherwise    = case splitApp f of
1412                                      (f', as) -> (f', a:as)
1413 splitApp (AnnNote n (_,e))    = splitApp e
1414 splitApp (AnnCast (_,e) _)    = splitApp e
1415 splitApp e                    = (e, [])
1416
1417
1418 isTypeAtom :: AnnExpr' id ann -> Bool
1419 isTypeAtom (AnnType _) = True
1420 isTypeAtom _           = False
1421
1422 isVoidArgAtom :: AnnExpr' id ann -> Bool
1423 isVoidArgAtom (AnnVar v)        = typeCgRep (idType v) == VoidArg
1424 isVoidArgAtom (AnnNote n (_,e)) = isVoidArgAtom e
1425 isVoidArgAtom (AnnCast (_,e) _) = isVoidArgAtom e
1426 isVoidArgAtom _                 = False
1427
1428 atomRep :: AnnExpr' Id ann -> CgRep
1429 atomRep (AnnVar v)    = typeCgRep (idType v)
1430 atomRep (AnnLit l)    = typeCgRep (literalType l)
1431 atomRep (AnnNote n b) = atomRep (snd b)
1432 atomRep (AnnApp f (_, AnnType _)) = atomRep (snd f)
1433 atomRep (AnnLam x e) | isTyVar x = atomRep (snd e)
1434 atomRep (AnnCast b _) = atomRep (snd b)
1435 atomRep other = pprPanic "atomRep" (ppr (deAnnotate (undefined,other)))
1436
1437 isPtrAtom :: AnnExpr' Id ann -> Bool
1438 isPtrAtom e = atomRep e == PtrArg
1439
1440 -- Let szsw be the sizes in words of some items pushed onto the stack,
1441 -- which has initial depth d'.  Return the values which the stack environment
1442 -- should map these items to.
1443 mkStackOffsets :: Int -> [Int] -> [Int]
1444 mkStackOffsets original_depth szsw
1445    = map (subtract 1) (tail (scanl (+) original_depth szsw))
1446
1447 -- -----------------------------------------------------------------------------
1448 -- The bytecode generator's monad
1449
1450 type BcPtr = Either ItblPtr (Ptr ())
1451
1452 data BcM_State
1453    = BcM_State {
1454         uniqSupply :: UniqSupply,       -- for generating fresh variable names
1455         nextlabel :: Int,               -- for generating local labels
1456         malloced  :: [BcPtr],           -- thunks malloced for current BCO
1457                                         -- Should be free()d when it is GCd
1458         breakArray :: BreakArray        -- array of breakpoint flags
1459         }
1460
1461 newtype BcM r = BcM (BcM_State -> IO (BcM_State, r))
1462
1463 ioToBc :: IO a -> BcM a
1464 ioToBc io = BcM $ \st -> do
1465   x <- io
1466   return (st, x)
1467
1468 runBc :: UniqSupply -> ModBreaks -> BcM r -> IO (BcM_State, r)
1469 runBc us modBreaks (BcM m)
1470    = m (BcM_State us 0 [] breakArray)
1471    where
1472    breakArray = modBreaks_flags modBreaks
1473
1474 thenBc :: BcM a -> (a -> BcM b) -> BcM b
1475 thenBc (BcM expr) cont = BcM $ \st0 -> do
1476   (st1, q) <- expr st0
1477   let BcM k = cont q
1478   (st2, r) <- k st1
1479   return (st2, r)
1480
1481 thenBc_ :: BcM a -> BcM b -> BcM b
1482 thenBc_ (BcM expr) (BcM cont) = BcM $ \st0 -> do
1483   (st1, q) <- expr st0
1484   (st2, r) <- cont st1
1485   return (st2, r)
1486
1487 returnBc :: a -> BcM a
1488 returnBc result = BcM $ \st -> (return (st, result))
1489
1490 instance Monad BcM where
1491   (>>=) = thenBc
1492   (>>)  = thenBc_
1493   return = returnBc
1494
1495 emitBc :: ([BcPtr] -> ProtoBCO Name) -> BcM (ProtoBCO Name)
1496 emitBc bco
1497   = BcM $ \st -> return (st{malloced=[]}, bco (malloced st))
1498
1499 recordMallocBc :: Ptr a -> BcM ()
1500 recordMallocBc a
1501   = BcM $ \st -> return (st{malloced = Right (castPtr a) : malloced st}, ())
1502
1503 recordItblMallocBc :: ItblPtr -> BcM ()
1504 recordItblMallocBc a
1505   = BcM $ \st -> return (st{malloced = Left a : malloced st}, ())
1506
1507 getLabelBc :: BcM Int
1508 getLabelBc
1509   = BcM $ \st -> return (st{nextlabel = 1 + nextlabel st}, nextlabel st)
1510
1511 getLabelsBc :: Int -> BcM [Int]
1512 getLabelsBc n
1513   = BcM $ \st -> let ctr = nextlabel st
1514                  in return (st{nextlabel = ctr+n}, [ctr .. ctr+n-1])
1515
1516 getBreakArray :: BcM BreakArray
1517 getBreakArray = BcM $ \st -> return (st, breakArray st)
1518
1519 newUnique :: BcM Unique
1520 newUnique = BcM $
1521    \st -> case splitUniqSupply (uniqSupply st) of
1522              (us1, us2) -> let newState = st { uniqSupply = us2 }
1523                            in  return (newState, uniqFromSupply us1)
1524
1525 newId :: Type -> BcM Id
1526 newId ty = do
1527     uniq <- newUnique
1528     return $ mkSysLocal tickFS uniq ty
1529
1530 tickFS = FSLIT("ticked")
1531 \end{code}