83fbad1f8f171da7b7e6a68eb31259ff1d2e2f13
[ghc-hetmet.git] / compiler / simplCore / OccurAnal.lhs
1 %
2 % (c) The GRASP/AQUA Project, Glasgow University, 1992-1998
3 %
4 %************************************************************************
5 %*                                                                      *
6 \section[OccurAnal]{Occurrence analysis pass}
7 %*                                                                      *
8 %************************************************************************
9
10 The occurrence analyser re-typechecks a core expression, returning a new
11 core expression with (hopefully) improved usage information.
12
13 \begin{code}
14 module OccurAnal (
15         occurAnalysePgm, occurAnalyseExpr
16     ) where
17
18 #include "HsVersions.h"
19
20 import CoreSyn
21 import CoreFVs
22 import CoreUtils        ( exprIsTrivial, isDefaultAlt )
23 import Coercion         ( mkSymCoercion )
24 import Id
25 import IdInfo
26 import BasicTypes
27
28 import VarSet
29 import VarEnv
30
31 import Maybes           ( orElse )
32 import Digraph          ( SCC(..), stronglyConnCompFromEdgedVerticesR )
33 import PrelNames        ( buildIdKey, foldrIdKey, runSTRepIdKey, augmentIdKey )
34 import Unique           ( Unique )
35 import UniqFM           ( keysUFM, intersectUFM_C, foldUFM_Directly )
36 import Util             ( mapAndUnzip )
37 import Outputable
38
39 import Data.List
40 \end{code}
41
42
43 %************************************************************************
44 %*                                                                      *
45 \subsection[OccurAnal-main]{Counting occurrences: main function}
46 %*                                                                      *
47 %************************************************************************
48
49 Here's the externally-callable interface:
50
51 \begin{code}
52 occurAnalysePgm :: [CoreBind] -> [CoreBind]
53 occurAnalysePgm binds
54   = snd (go initOccEnv binds)
55   where
56     go :: OccEnv -> [CoreBind] -> (UsageDetails, [CoreBind])
57     go _ []
58         = (emptyDetails, [])
59     go env (bind:binds)
60         = (final_usage, bind' ++ binds')
61         where
62            (bs_usage, binds')   = go env binds
63            (final_usage, bind') = occAnalBind env bind bs_usage
64
65 occurAnalyseExpr :: CoreExpr -> CoreExpr
66         -- Do occurrence analysis, and discard occurence info returned
67 occurAnalyseExpr expr = snd (occAnal initOccEnv expr)
68 \end{code}
69
70
71 %************************************************************************
72 %*                                                                      *
73 \subsection[OccurAnal-main]{Counting occurrences: main function}
74 %*                                                                      *
75 %************************************************************************
76
77 Bindings
78 ~~~~~~~~
79
80 \begin{code}
81 occAnalBind :: OccEnv
82             -> CoreBind
83             -> UsageDetails             -- Usage details of scope
84             -> (UsageDetails,           -- Of the whole let(rec)
85                 [CoreBind])
86
87 occAnalBind env (NonRec binder rhs) body_usage
88   | isTyVar binder                      -- A type let; we don't gather usage info
89   = (body_usage, [NonRec binder rhs])
90
91   | not (binder `usedIn` body_usage)    -- It's not mentioned
92   = (body_usage, [])
93
94   | otherwise                   -- It's mentioned in the body
95   = (body_usage' +++ addRuleUsage rhs_usage binder,     -- Note [Rules are extra RHSs]
96      [NonRec tagged_binder rhs'])
97   where
98     (body_usage', tagged_binder) = tagBinder body_usage binder
99     (rhs_usage, rhs')            = occAnalRhs env tagged_binder rhs
100 \end{code}
101
102 Note [Dead code]
103 ~~~~~~~~~~~~~~~~
104 Dropping dead code for recursive bindings is done in a very simple way:
105
106         the entire set of bindings is dropped if none of its binders are
107         mentioned in its body; otherwise none are.
108
109 This seems to miss an obvious improvement.
110
111         letrec  f = ...g...
112                 g = ...f...
113         in
114         ...g...
115 ===>
116         letrec f = ...g...
117                g = ...(...g...)...
118         in
119         ...g...
120
121 Now 'f' is unused! But it's OK!  Dependency analysis will sort this
122 out into a letrec for 'g' and a 'let' for 'f', and then 'f' will get
123 dropped.  It isn't easy to do a perfect job in one blow.  Consider
124
125         letrec f = ...g...
126                g = ...h...
127                h = ...k...
128                k = ...m...
129                m = ...m...
130         in
131         ...m...
132
133
134 Note [Loop breaking and RULES]
135 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
136 Loop breaking is surprisingly subtle.  First read the section 4 of
137 "Secrets of the GHC inliner".  This describes our basic plan.
138
139 However things are made quite a bit more complicated by RULES.  Remember
140
141   * Note [Rules are extra RHSs]
142     ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
143     A RULE for 'f' is like an extra RHS for 'f'. That way the "parent"
144     keeps the specialised "children" alive.  If the parent dies
145     (because it isn't referenced any more), then the children will die
146     too (unless they are already referenced directly).
147
148     To that end, we build a Rec group for each cyclic strongly
149     connected component,
150         *treating f's rules as extra RHSs for 'f'*.
151
152     When we make the Rec groups we include variables free in *either*
153     LHS *or* RHS of the rule.  The former might seems silly, but see
154     Note [Rule dependency info].
155
156     So in Example [eftInt], eftInt and eftIntFB will be put in the
157     same Rec, even though their 'main' RHSs are both non-recursive.
158
159   * Note [Rules are visible in their own rec group]
160     ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
161     We want the rules for 'f' to be visible in f's right-hand side.
162     And we'd like them to be visible in other functions in f's Rec
163     group.  E.g. in Example [Specialisation rules] we want f' rule
164     to be visible in both f's RHS, and fs's RHS.
165
166     This means that we must simplify the RULEs first, before looking
167     at any of the definitions.  This is done by Simplify.simplRecBind,
168     when it calls addLetIdInfo.
169
170   * Note [Choosing loop breakers]
171     ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
172     We avoid infinite inlinings by choosing loop breakers, and
173     ensuring that a loop breaker cuts each loop.  But what is a
174     "loop"?  In particular, a RULE is like an equation for 'f' that
175     is *always* inlined if it is applicable.  We do *not* disable
176     rules for loop-breakers.  It's up to whoever makes the rules to
177     make sure that the rules themselves alwasys terminate.  See Note
178     [Rules for recursive functions] in Simplify.lhs
179
180     Hence, if
181         f's RHS mentions g, and
182         g has a RULE that mentions h, and
183         h has a RULE that mentions f
184
185     then we *must* choose f to be a loop breaker.  In general, take the
186     free variables of f's RHS, and augment it with all the variables
187     reachable by RULES from those starting points.  That is the whole
188     reason for computing rule_fv_env in occAnalBind.  (Of course we
189     only consider free vars that are also binders in this Rec group.)
190
191     Note that when we compute this rule_fv_env, we only consider variables
192     free in the *RHS* of the rule, in contrast to the way we build the
193     Rec group in the first place (Note [Rule dependency info])
194
195     Note that in Example [eftInt], *neither* eftInt *nor* eftIntFB is
196     chosen as a loop breaker, because their RHSs don't mention each other.
197     And indeed both can be inlined safely.
198
199     Note that the edges of the graph we use for computing loop breakers
200     are not the same as the edges we use for computing the Rec blocks.
201     That's why we compute
202         rec_edges          for the Rec block analysis
203         loop_breaker_edges for the loop breaker analysis
204
205
206   * Note [Weak loop breakers]
207     ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
208     There is a last nasty wrinkle.  Suppose we have
209
210         Rec { f = f_rhs
211               RULE f [] = g
212
213               h = h_rhs
214               g = h
215               ...more...
216         }
217
218     Remmber that we simplify the RULES before any RHS (see Note
219     [Rules are visible in their own rec group] above).
220
221     So we must *not* postInlineUnconditionally 'g', even though
222     its RHS turns out to be trivial.  (I'm assuming that 'g' is
223     not choosen as a loop breaker.)
224
225     We "solve" this by making g a "weak" or "rules-only" loop breaker,
226     with OccInfo = IAmLoopBreaker True.  A normal "strong" loop breaker
227     has IAmLoopBreaker False.  So
228
229                                 Inline  postInlineUnconditinoally
230         IAmLoopBreaker False    no      no
231         IAmLoopBreaker True     yes     no
232         other                   yes     yes
233
234     The **sole** reason for this kind of loop breaker is so that
235     postInlineUnconditionally does not fire.  Ugh.
236
237   * Note [Rule dependency info]
238     ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
239     The VarSet in a SpecInfo is used for dependency analysis in the
240     occurrence analyser.  We must track free vars in *both* lhs and rhs.  
241     Hence use of idRuleVars, rather than idRuleRhsVars in addRuleUsage.  
242     Why both? Consider
243         x = y
244         RULE f x = 4
245     Then if we substitute y for x, we'd better do so in the
246     rule's LHS too, so we'd better ensure the dependency is respected
247
248
249 Example [eftInt]
250 ~~~~~~~~~~~~~~~
251 Example (from GHC.Enum):
252
253   eftInt :: Int# -> Int# -> [Int]
254   eftInt x y = ...(non-recursive)...
255
256   {-# INLINE [0] eftIntFB #-}
257   eftIntFB :: (Int -> r -> r) -> r -> Int# -> Int# -> r
258   eftIntFB c n x y = ...(non-recursive)...
259
260   {-# RULES
261   "eftInt"  [~1] forall x y. eftInt x y = build (\ c n -> eftIntFB c n x y)
262   "eftIntList"  [1] eftIntFB  (:) [] = eftInt
263    #-}
264
265 Example [Specialisation rules]
266 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
267 Consider this group, which is typical of what SpecConstr builds:
268
269    fs a = ....f (C a)....
270    f  x = ....f (C a)....
271    {-# RULE f (C a) = fs a #-}
272
273 So 'f' and 'fs' are in the same Rec group (since f refers to fs via its RULE).
274
275 But watch out!  If 'fs' is not chosen as a loop breaker, we may get an infinite loop:
276         - the RULE is applied in f's RHS (see Note [Self-recursive rules] in Simplify
277         - fs is inlined (say it's small)
278         - now there's another opportunity to apply the RULE
279
280 This showed up when compiling Control.Concurrent.Chan.getChanContents.
281
282
283 \begin{code}
284 occAnalBind env (Rec pairs) body_usage
285   = foldr occAnalRec (body_usage, []) sccs
286         -- For a recursive group, we 
287         --      * occ-analyse all the RHSs
288         --      * compute strongly-connected components
289         --      * feed those components to occAnalRec
290   where
291     -------------Dependency analysis ------------------------------
292     bndr_set = mkVarSet (map fst pairs)
293
294     sccs :: [SCC (Node Details)]
295     sccs = {-# SCC "occAnalBind.scc" #-} stronglyConnCompFromEdgedVerticesR rec_edges
296
297     rec_edges :: [Node Details]
298     rec_edges = {-# SCC "occAnalBind.assoc" #-}  map make_node pairs
299     
300     make_node (bndr, rhs)
301         = (ND bndr rhs' rhs_usage rhs_fvs, idUnique bndr, out_edges)
302         where
303           (rhs_usage, rhs') = occAnalRhs env bndr rhs
304           rhs_fvs = intersectUFM_C (\b _ -> b) bndr_set rhs_usage
305           out_edges = keysUFM (rhs_fvs `unionVarSet` idRuleVars bndr)
306         -- (a -> b) means a mentions b
307         -- Given the usage details (a UFM that gives occ info for each free var of
308         -- the RHS) we can get the list of free vars -- or rather their Int keys --
309         -- by just extracting the keys from the finite map.  Grimy, but fast.
310         -- Previously we had this:
311         --      [ bndr | bndr <- bndrs,
312         --               maybeToBool (lookupVarEnv rhs_usage bndr)]
313         -- which has n**2 cost, and this meant that edges_from alone
314         -- consumed 10% of total runtime!
315
316 -----------------------------
317 occAnalRec :: SCC (Node Details) -> (UsageDetails, [CoreBind])
318                                  -> (UsageDetails, [CoreBind])
319
320         -- The NonRec case is just like a Let (NonRec ...) above
321 occAnalRec (AcyclicSCC (ND bndr rhs rhs_usage _, _, _)) (body_usage, binds)
322   | not (bndr `usedIn` body_usage) 
323   = (body_usage, binds)
324
325   | otherwise                   -- It's mentioned in the body
326   = (body_usage' +++ addRuleUsage rhs_usage bndr,       -- Note [Rules are extra RHSs]
327      NonRec tagged_bndr rhs : binds)
328   where
329     (body_usage', tagged_bndr) = tagBinder body_usage bndr
330
331
332         -- The Rec case is the interesting one
333         -- See Note [Loop breaking]
334 occAnalRec (CyclicSCC nodes) (body_usage, binds)
335   | not (any (`usedIn` body_usage) bndrs)       -- NB: look at body_usage, not total_usage
336   = (body_usage, binds)                         -- Dead code
337
338   | otherwise   -- At this point we always build a single Rec
339   = (final_usage, Rec pairs : binds)
340
341   where
342     bndrs    = [b | (ND b _ _ _, _, _) <- nodes]
343     bndr_set = mkVarSet bndrs
344
345         ----------------------------
346         -- Tag the binders with their occurrence info
347     total_usage = foldl add_usage body_usage nodes
348     add_usage body_usage (ND bndr _ rhs_usage _, _, _)
349         = body_usage +++ addRuleUsage rhs_usage bndr
350     (final_usage, tagged_nodes) = mapAccumL tag_node total_usage nodes
351
352     tag_node :: UsageDetails -> Node Details -> (UsageDetails, Node Details)
353         -- (a) Tag the binders in the details with occ info
354         -- (b) Mark the binder with "weak loop-breaker" OccInfo 
355         --      saying "no preInlineUnconditionally" if it is used
356         --      in any rule (lhs or rhs) of the recursive group
357         --      See Note [Weak loop breakers]
358     tag_node usage (ND bndr rhs rhs_usage rhs_fvs, k, ks)
359       = (usage `delVarEnv` bndr, (ND bndr2 rhs rhs_usage rhs_fvs, k, ks))
360       where
361         bndr2 | bndr `elemVarSet` all_rule_fvs = makeLoopBreaker True bndr1
362               | otherwise                      = bndr1
363         bndr1 = setBinderOcc usage bndr
364     all_rule_fvs = bndr_set `intersectVarSet` foldr (unionVarSet . idRuleVars) 
365                                                     emptyVarSet bndrs
366
367         ----------------------------
368         -- Now reconstruct the cycle
369     pairs | no_rules  = reOrderCycle tagged_nodes
370           | otherwise = concatMap reOrderRec (stronglyConnCompFromEdgedVerticesR loop_breaker_edges)
371
372         -- See Note [Choosing loop breakers] for looop_breaker_edges
373     loop_breaker_edges = map mk_node tagged_nodes
374     mk_node (details@(ND _ _ _ rhs_fvs), k, _) = (details, k, new_ks)
375         where
376           new_ks = keysUFM (extendFvs rule_fv_env rhs_fvs rhs_fvs)
377
378     ------------------------------------
379     rule_fv_env :: IdEnv IdSet  -- Variables from this group mentioned in RHS of rules
380                                 -- Domain is *subset* of bound vars (others have no rule fvs)
381     rule_fv_env = rule_loop init_rule_fvs
382
383     no_rules      = null init_rule_fvs
384     init_rule_fvs = [(b, rule_fvs)
385                     | b <- bndrs
386                     , let rule_fvs = idRuleRhsVars b `intersectVarSet` bndr_set
387                     , not (isEmptyVarSet rule_fvs)]
388
389     rule_loop :: [(Id,IdSet)] -> IdEnv IdSet    -- Finds fixpoint
390     rule_loop fv_list
391         | no_change = env
392         | otherwise = rule_loop new_fv_list
393         where
394           env = mkVarEnv init_rule_fvs
395           (no_change, new_fv_list) = mapAccumL bump True fv_list
396           bump no_change (b,fvs)
397                 | new_fvs `subVarSet` fvs = (no_change, (b,fvs))
398                 | otherwise               = (False,     (b,new_fvs `unionVarSet` fvs))
399                 where
400                   new_fvs = extendFvs env emptyVarSet fvs
401
402 idRuleRhsVars :: Id -> VarSet
403 -- Just the variables free on the *rhs* of a rule
404 -- See Note [Choosing loop breakers]
405 idRuleRhsVars id = foldr (unionVarSet . ruleRhsFreeVars) emptyVarSet (idCoreRules id)
406
407 extendFvs :: IdEnv IdSet -> IdSet -> IdSet -> IdSet
408 -- (extendFVs env fvs s) returns (fvs `union` env(s))
409 extendFvs env fvs id_set
410   = foldUFM_Directly add fvs id_set
411   where
412     add uniq _ fvs
413         = case lookupVarEnv_Directly env uniq  of
414             Just fvs' -> fvs' `unionVarSet` fvs
415             Nothing   -> fvs
416 \end{code}
417
418 @reOrderRec@ is applied to the list of (binder,rhs) pairs for a cyclic
419 strongly connected component (there's guaranteed to be a cycle).  It returns the
420 same pairs, but
421         a) in a better order,
422         b) with some of the Ids having a IAmALoopBreaker pragma
423
424 The "loop-breaker" Ids are sufficient to break all cycles in the SCC.  This means
425 that the simplifier can guarantee not to loop provided it never records an inlining
426 for these no-inline guys.
427
428 Furthermore, the order of the binds is such that if we neglect dependencies
429 on the no-inline Ids then the binds are topologically sorted.  This means
430 that the simplifier will generally do a good job if it works from top bottom,
431 recording inlinings for any Ids which aren't marked as "no-inline" as it goes.
432
433 ==============
434 [June 98: I don't understand the following paragraphs, and I've
435           changed the a=b case again so that it isn't a special case any more.]
436
437 Here's a case that bit me:
438
439         letrec
440                 a = b
441                 b = \x. BIG
442         in
443         ...a...a...a....
444
445 Re-ordering doesn't change the order of bindings, but there was no loop-breaker.
446
447 My solution was to make a=b bindings record b as Many, rather like INLINE bindings.
448 Perhaps something cleverer would suffice.
449 ===============
450
451
452 \begin{code}
453 type Node details = (details, Unique, [Unique]) -- The Ints are gotten from the Unique,
454                                                 -- which is gotten from the Id.
455 data Details = ND Id            -- Binder
456                   CoreExpr      -- RHS
457                   UsageDetails  -- Full usage from RHS (*not* including rules)
458                   IdSet         -- Other binders from this Rec group mentioned on RHS
459                                 -- (derivable from UsageDetails but cached here)
460
461 reOrderRec :: SCC (Node Details)
462            -> [(Id,CoreExpr)]
463 -- Sorted into a plausible order.  Enough of the Ids have
464 --      IAmALoopBreaker pragmas that there are no loops left.
465 reOrderRec (AcyclicSCC (ND bndr rhs _ _, _, _)) = [(bndr, rhs)]
466 reOrderRec (CyclicSCC cycle)                    = reOrderCycle cycle
467
468 reOrderCycle :: [Node Details] -> [(Id,CoreExpr)]
469 reOrderCycle []
470   = panic "reOrderCycle"
471 reOrderCycle [bind]     -- Common case of simple self-recursion
472   = [(makeLoopBreaker False bndr, rhs)]
473   where
474     (ND bndr rhs _ _, _, _) = bind
475
476 reOrderCycle (bind : binds)
477   =     -- Choose a loop breaker, mark it no-inline,
478         -- do SCC analysis on the rest, and recursively sort them out
479     concatMap reOrderRec (stronglyConnCompFromEdgedVerticesR unchosen) ++
480     [(makeLoopBreaker False bndr, rhs)]
481
482   where
483     (chosen_bind, unchosen) = choose_loop_breaker bind (score bind) [] binds
484     ND bndr rhs _ _ = chosen_bind
485
486         -- This loop looks for the bind with the lowest score
487         -- to pick as the loop  breaker.  The rest accumulate in
488     choose_loop_breaker (details,_,_) _loop_sc acc []
489         = (details, acc)        -- Done
490
491     choose_loop_breaker loop_bind loop_sc acc (bind : binds)
492         | sc < loop_sc  -- Lower score so pick this new one
493         = choose_loop_breaker bind sc (loop_bind : acc) binds
494
495         | otherwise     -- No lower so don't pick it
496         = choose_loop_breaker loop_bind loop_sc (bind : acc) binds
497         where
498           sc = score bind
499
500     score :: Node Details -> Int        -- Higher score => less likely to be picked as loop breaker
501     score (ND bndr rhs _ _, _, _)
502         | workerExists (idWorkerInfo bndr)      = 10
503                 -- Note [Worker inline loop]
504
505         | exprIsTrivial rhs        = 5  -- Practically certain to be inlined
506                 -- Used to have also: && not (isExportedId bndr)
507                 -- But I found this sometimes cost an extra iteration when we have
508                 --      rec { d = (a,b); a = ...df...; b = ...df...; df = d }
509                 -- where df is the exported dictionary. Then df makes a really
510                 -- bad choice for loop breaker
511
512         | is_con_app rhs = 3    -- Data types help with cases
513                 -- Note [Constructor applictions]
514
515 -- If an Id is marked "never inline" then it makes a great loop breaker
516 -- The only reason for not checking that here is that it is rare
517 -- and I've never seen a situation where it makes a difference,
518 -- so it probably isn't worth the time to test on every binder
519 --      | isNeverActive (idInlinePragma bndr) = -10
520
521         | inlineCandidate bndr rhs = 2  -- Likely to be inlined
522                 -- Note [Inline candidates]
523
524         | not (neverUnfold (idUnfolding bndr)) = 1
525                 -- the Id has some kind of unfolding
526
527         | otherwise = 0
528
529     inlineCandidate :: Id -> CoreExpr -> Bool
530     inlineCandidate _  (Note InlineMe _) = True
531     inlineCandidate id _                 = isOneOcc (idOccInfo id)
532
533         -- Note [conapp]
534         --
535         -- It's really really important to inline dictionaries.  Real
536         -- example (the Enum Ordering instance from GHC.Base):
537         --
538         --      rec     f = \ x -> case d of (p,q,r) -> p x
539         --              g = \ x -> case d of (p,q,r) -> q x
540         --              d = (v, f, g)
541         --
542         -- Here, f and g occur just once; but we can't inline them into d.
543         -- On the other hand we *could* simplify those case expressions if
544         -- we didn't stupidly choose d as the loop breaker.
545         -- But we won't because constructor args are marked "Many".
546         -- Inlining dictionaries is really essential to unravelling
547         -- the loops in static numeric dictionaries, see GHC.Float.
548
549         -- Cheap and cheerful; the simplifer moves casts out of the way
550         -- The lambda case is important to spot x = /\a. C (f a)
551         -- which comes up when C is a dictionary constructor and
552         -- f is a default method.
553         -- Example: the instance for Show (ST s a) in GHC.ST
554         --
555         -- However we *also* treat (\x. C p q) as a con-app-like thing,
556         --      Note [Closure conversion]
557     is_con_app (Var v)    = isDataConWorkId v
558     is_con_app (App f _)  = is_con_app f
559     is_con_app (Lam _ e)  = is_con_app e
560     is_con_app (Note _ e) = is_con_app e
561     is_con_app _          = False
562
563 makeLoopBreaker :: Bool -> Id -> Id
564 -- Set the loop-breaker flag: see Note [Weak loop breakers]
565 makeLoopBreaker weak bndr = setIdOccInfo bndr (IAmALoopBreaker weak)
566 \end{code}
567
568 Note [INLINE pragmas]
569 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
570 Never choose a function with an INLINE pramga as the loop breaker!  
571 If such a function is mutually-recursive with a non-INLINE thing,
572 then the latter should be the loop-breaker.
573
574 A particular case is wrappers generated by the demand analyser.
575 If you make then into a loop breaker you may get an infinite 
576 inlining loop.  For example:
577   rec {
578         $wfoo x = ....foo x....
579
580         {-loop brk-} foo x = ...$wfoo x...
581   }
582 The interface file sees the unfolding for $wfoo, and sees that foo is
583 strict (and hence it gets an auto-generated wrapper).  Result: an
584 infinite inlining in the importing scope.  So be a bit careful if you
585 change this.  A good example is Tree.repTree in
586 nofib/spectral/minimax. If the repTree wrapper is chosen as the loop
587 breaker then compiling Game.hs goes into an infinite loop (this
588 happened when we gave is_con_app a lower score than inline candidates).
589
590 Note [Constructor applications]
591 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
592 It's really really important to inline dictionaries.  Real
593 example (the Enum Ordering instance from GHC.Base):
594
595      rec     f = \ x -> case d of (p,q,r) -> p x
596              g = \ x -> case d of (p,q,r) -> q x
597              d = (v, f, g)
598
599 Here, f and g occur just once; but we can't inline them into d.
600 On the other hand we *could* simplify those case expressions if
601 we didn't stupidly choose d as the loop breaker.
602 But we won't because constructor args are marked "Many".
603 Inlining dictionaries is really essential to unravelling
604 the loops in static numeric dictionaries, see GHC.Float.
605
606 Note [Closure conversion]
607 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
608 We treat (\x. C p q) as a high-score candidate in the letrec scoring algorithm.
609 The immediate motivation came from the result of a closure-conversion transformation
610 which generated code like this:
611
612     data Clo a b = forall c. Clo (c -> a -> b) c
613
614     ($:) :: Clo a b -> a -> b
615     Clo f env $: x = f env x
616
617     rec { plus = Clo plus1 ()
618
619         ; plus1 _ n = Clo plus2 n
620
621         ; plus2 Zero     n = n
622         ; plus2 (Succ m) n = Succ (plus $: m $: n) }
623
624 If we inline 'plus' and 'plus1', everything unravels nicely.  But if
625 we choose 'plus1' as the loop breaker (which is entirely possible
626 otherwise), the loop does not unravel nicely.
627
628
629 @occAnalRhs@ deals with the question of bindings where the Id is marked
630 by an INLINE pragma.  For these we record that anything which occurs
631 in its RHS occurs many times.  This pessimistically assumes that ths
632 inlined binder also occurs many times in its scope, but if it doesn't
633 we'll catch it next time round.  At worst this costs an extra simplifier pass.
634 ToDo: try using the occurrence info for the inline'd binder.
635
636 [March 97] We do the same for atomic RHSs.  Reason: see notes with reOrderRec.
637 [June 98, SLPJ]  I've undone this change; I don't understand it.  See notes with reOrderRec.
638
639
640 \begin{code}
641 occAnalRhs :: OccEnv
642            -> Id -> CoreExpr    -- Binder and rhs
643                                 -- For non-recs the binder is alrady tagged
644                                 -- with occurrence info
645            -> (UsageDetails, CoreExpr)
646
647 occAnalRhs env id rhs
648   = occAnal ctxt rhs
649   where
650     ctxt | certainly_inline id = env
651          | otherwise           = rhsCtxt env
652         -- Note that we generally use an rhsCtxt.  This tells the occ anal n
653         -- that it's looking at an RHS, which has an effect in occAnalApp
654         --
655         -- But there's a problem.  Consider
656         --      x1 = a0 : []
657         --      x2 = a1 : x1
658         --      x3 = a2 : x2
659         --      g  = f x3
660         -- First time round, it looks as if x1 and x2 occur as an arg of a
661         -- let-bound constructor ==> give them a many-occurrence.
662         -- But then x3 is inlined (unconditionally as it happens) and
663         -- next time round, x2 will be, and the next time round x1 will be
664         -- Result: multiple simplifier iterations.  Sigh.
665         -- Crude solution: use rhsCtxt for things that occur just once...
666
667     certainly_inline id = case idOccInfo id of
668                             OneOcc in_lam one_br _ -> not in_lam && one_br
669                             _                      -> False
670 \end{code}
671
672
673
674 \begin{code}
675 addRuleUsage :: UsageDetails -> Id -> UsageDetails
676 -- Add the usage from RULES in Id to the usage
677 addRuleUsage usage id
678   = foldVarSet add usage (idRuleVars id)
679         -- idRuleVars here: see Note [Rule dependency info]
680   where
681     add v u = addOneOcc u v NoOccInfo
682         -- Give a non-committal binder info (i.e manyOcc) because
683         --   a) Many copies of the specialised thing can appear
684         --   b) We don't want to substitute a BIG expression inside a RULE
685         --      even if that's the only occurrence of the thing
686         --      (Same goes for INLINE.)
687 \end{code}
688
689 Expressions
690 ~~~~~~~~~~~
691 \begin{code}
692 occAnal :: OccEnv
693         -> CoreExpr
694         -> (UsageDetails,       -- Gives info only about the "interesting" Ids
695             CoreExpr)
696
697 occAnal _   (Type t)  = (emptyDetails, Type t)
698 occAnal env (Var v)   = (mkOneOcc env v False, Var v)
699     -- At one stage, I gathered the idRuleVars for v here too,
700     -- which in a way is the right thing to do.
701     -- But that went wrong right after specialisation, when
702     -- the *occurrences* of the overloaded function didn't have any
703     -- rules in them, so the *specialised* versions looked as if they
704     -- weren't used at all.
705 \end{code}
706
707 We regard variables that occur as constructor arguments as "dangerousToDup":
708
709 \begin{verbatim}
710 module A where
711 f x = let y = expensive x in
712       let z = (True,y) in
713       (case z of {(p,q)->q}, case z of {(p,q)->q})
714 \end{verbatim}
715
716 We feel free to duplicate the WHNF (True,y), but that means
717 that y may be duplicated thereby.
718
719 If we aren't careful we duplicate the (expensive x) call!
720 Constructors are rather like lambdas in this way.
721
722 \begin{code}
723 occAnal _   expr@(Lit _) = (emptyDetails, expr)
724 \end{code}
725
726 \begin{code}
727 occAnal env (Note InlineMe body)
728   = case occAnal env body of { (usage, body') ->
729     (mapVarEnv markMany usage, Note InlineMe body')
730     }
731
732 occAnal env (Note note@(SCC _) body)
733   = case occAnal env body of { (usage, body') ->
734     (mapVarEnv markInsideSCC usage, Note note body')
735     }
736
737 occAnal env (Note note body)
738   = case occAnal env body of { (usage, body') ->
739     (usage, Note note body')
740     }
741
742 occAnal env (Cast expr co)
743   = case occAnal env expr of { (usage, expr') ->
744     (markRhsUds env True usage, Cast expr' co)
745         -- If we see let x = y `cast` co
746         -- then mark y as 'Many' so that we don't
747         -- immediately inline y again.
748     }
749 \end{code}
750
751 \begin{code}
752 occAnal env app@(App _ _)
753   = occAnalApp env (collectArgs app)
754
755 -- Ignore type variables altogether
756 --   (a) occurrences inside type lambdas only not marked as InsideLam
757 --   (b) type variables not in environment
758
759 occAnal env (Lam x body) | isTyVar x
760   = case occAnal env body of { (body_usage, body') ->
761     (body_usage, Lam x body')
762     }
763
764 -- For value lambdas we do a special hack.  Consider
765 --      (\x. \y. ...x...)
766 -- If we did nothing, x is used inside the \y, so would be marked
767 -- as dangerous to dup.  But in the common case where the abstraction
768 -- is applied to two arguments this is over-pessimistic.
769 -- So instead, we just mark each binder with its occurrence
770 -- info in the *body* of the multiple lambda.
771 -- Then, the simplifier is careful when partially applying lambdas.
772
773 occAnal env expr@(Lam _ _)
774   = case occAnal env_body body of { (body_usage, body') ->
775     let
776         (final_usage, tagged_binders) = tagBinders body_usage binders
777         --      URGH!  Sept 99: we don't seem to be able to use binders' here, because
778         --      we get linear-typed things in the resulting program that we can't handle yet.
779         --      (e.g. PrelShow)  TODO
780
781         really_final_usage = if linear then
782                                 final_usage
783                              else
784                                 mapVarEnv markInsideLam final_usage
785     in
786     (really_final_usage,
787      mkLams tagged_binders body') }
788   where
789     env_body        = vanillaCtxt env        -- Body is (no longer) an RhsContext
790     (binders, body) = collectBinders expr
791     binders'        = oneShotGroup env binders
792     linear          = all is_one_shot binders'
793     is_one_shot b   = isId b && isOneShotBndr b
794
795 occAnal env (Case scrut bndr ty alts)
796   = case occ_anal_scrut scrut alts     of { (scrut_usage, scrut') ->
797     case mapAndUnzip occ_anal_alt alts of { (alts_usage_s, alts')   ->
798     let
799         alts_usage  = foldr1 combineAltsUsageDetails alts_usage_s
800         alts_usage' = addCaseBndrUsage alts_usage
801         (alts_usage1, tagged_bndr) = tagBinder alts_usage' bndr
802         total_usage = scrut_usage +++ alts_usage1
803     in
804     total_usage `seq` (total_usage, Case scrut' tagged_bndr ty alts') }}
805   where
806         -- Note [Case binder usage]     
807         -- ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
808         -- The case binder gets a usage of either "many" or "dead", never "one".
809         -- Reason: we like to inline single occurrences, to eliminate a binding,
810         -- but inlining a case binder *doesn't* eliminate a binding.
811         -- We *don't* want to transform
812         --      case x of w { (p,q) -> f w }
813         -- into
814         --      case x of w { (p,q) -> f (p,q) }
815     addCaseBndrUsage usage = case lookupVarEnv usage bndr of
816                                 Nothing -> usage
817                                 Just _  -> extendVarEnv usage bndr NoOccInfo
818
819     alt_env = mkAltEnv env bndr_swap
820         -- Consider     x = case v of { True -> (p,q); ... }
821         -- Then it's fine to inline p and q
822
823     bndr_swap = case scrut of
824                   Var v           -> Just (v, Var bndr)
825                   Cast (Var v) co -> Just (v, Cast (Var bndr) (mkSymCoercion co))
826                   _other          -> Nothing
827
828     occ_anal_alt = occAnalAlt alt_env bndr bndr_swap
829
830     occ_anal_scrut (Var v) (alt1 : other_alts)
831         | not (null other_alts) || not (isDefaultAlt alt1)
832         = (mkOneOcc env v True, Var v)  -- The 'True' says that the variable occurs
833                                         -- in an interesting context; the case has
834                                         -- at least one non-default alternative
835     occ_anal_scrut scrut _alts  
836         = occAnal (vanillaCtxt env) scrut    -- No need for rhsCtxt
837
838 occAnal env (Let bind body)
839   = case occAnal env body                of { (body_usage, body') ->
840     case occAnalBind env bind body_usage of { (final_usage, new_binds) ->
841        (final_usage, mkLets new_binds body') }}
842
843 occAnalArgs :: OccEnv -> [CoreExpr] -> (UsageDetails, [CoreExpr])
844 occAnalArgs env args
845   = case mapAndUnzip (occAnal arg_env) args of  { (arg_uds_s, args') ->
846     (foldr (+++) emptyDetails arg_uds_s, args')}
847   where
848     arg_env = vanillaCtxt env
849 \end{code}
850
851 Applications are dealt with specially because we want
852 the "build hack" to work.
853
854 \begin{code}
855 occAnalApp :: OccEnv
856            -> (Expr CoreBndr, [Arg CoreBndr])
857            -> (UsageDetails, Expr CoreBndr)
858 occAnalApp env (Var fun, args)
859   = case args_stuff of { (args_uds, args') ->
860     let
861         final_args_uds = markRhsUds env is_pap args_uds
862     in
863     (fun_uds +++ final_args_uds, mkApps (Var fun) args') }
864   where
865     fun_uniq = idUnique fun
866     fun_uds  = mkOneOcc env fun (valArgCount args > 0)
867     is_pap = isDataConWorkId fun || valArgCount args < idArity fun
868
869                 -- Hack for build, fold, runST
870     args_stuff  | fun_uniq == buildIdKey    = appSpecial env 2 [True,True]  args
871                 | fun_uniq == augmentIdKey  = appSpecial env 2 [True,True]  args
872                 | fun_uniq == foldrIdKey    = appSpecial env 3 [False,True] args
873                 | fun_uniq == runSTRepIdKey = appSpecial env 2 [True]       args
874                         -- (foldr k z xs) may call k many times, but it never
875                         -- shares a partial application of k; hence [False,True]
876                         -- This means we can optimise
877                         --      foldr (\x -> let v = ...x... in \y -> ...v...) z xs
878                         -- by floating in the v
879
880                 | otherwise = occAnalArgs env args
881
882
883 occAnalApp env (fun, args)
884   = case occAnal (addAppCtxt env args) fun of   { (fun_uds, fun') ->
885         -- The addAppCtxt is a bit cunning.  One iteration of the simplifier
886         -- often leaves behind beta redexs like
887         --      (\x y -> e) a1 a2
888         -- Here we would like to mark x,y as one-shot, and treat the whole
889         -- thing much like a let.  We do this by pushing some True items
890         -- onto the context stack.
891
892     case occAnalArgs env args of        { (args_uds, args') ->
893     let
894         final_uds = fun_uds +++ args_uds
895     in
896     (final_uds, mkApps fun' args') }}
897
898
899 markRhsUds :: OccEnv            -- Check if this is a RhsEnv
900            -> Bool              -- and this is true
901            -> UsageDetails      -- The do markMany on this
902            -> UsageDetails
903 -- We mark the free vars of the argument of a constructor or PAP
904 -- as "many", if it is the RHS of a let(rec).
905 -- This means that nothing gets inlined into a constructor argument
906 -- position, which is what we want.  Typically those constructor
907 -- arguments are just variables, or trivial expressions.
908 --
909 -- This is the *whole point* of the isRhsEnv predicate
910 markRhsUds env is_pap arg_uds
911   | isRhsEnv env && is_pap = mapVarEnv markMany arg_uds
912   | otherwise              = arg_uds
913
914
915 appSpecial :: OccEnv
916            -> Int -> CtxtTy     -- Argument number, and context to use for it
917            -> [CoreExpr]
918            -> (UsageDetails, [CoreExpr])
919 appSpecial env n ctxt args
920   = go n args
921   where
922     arg_env = vanillaCtxt env
923
924     go _ [] = (emptyDetails, [])        -- Too few args
925
926     go 1 (arg:args)                     -- The magic arg
927       = case occAnal (setCtxtTy arg_env ctxt) arg of    { (arg_uds, arg') ->
928         case occAnalArgs env args of                    { (args_uds, args') ->
929         (arg_uds +++ args_uds, arg':args') }}
930
931     go n (arg:args)
932       = case occAnal arg_env arg of     { (arg_uds, arg') ->
933         case go (n-1) args of           { (args_uds, args') ->
934         (arg_uds +++ args_uds, arg':args') }}
935 \end{code}
936
937
938 Note [Binder swap]
939 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~
940 We do these two transformations right here:
941
942  (1)   case x of b { pi -> ri }
943     ==>
944       case x of b { pi -> let x=b in ri }
945
946  (2)  case (x |> co) of b { pi -> ri }
947     ==>
948       case (x |> co) of b { pi -> let x = b |> sym co in ri }
949
950     Why (2)?  See Note [Case of cast]
951
952 In both cases, in a particular alternative (pi -> ri), we only 
953 add the binding if
954   (a) x occurs free in (pi -> ri)
955         (ie it occurs in ri, but is not bound in pi)
956   (b) the pi does not bind b (or the free vars of co)
957 We need (a) and (b) for the inserted binding to be correct.
958
959 For the alternatives where we inject the binding, we can transfer
960 all x's OccInfo to b.  And that is the point.
961
962 Notice that 
963   * The deliberate shadowing of 'x'. 
964   * That (a) rapidly becomes false, so no bindings are injected.
965
966 The reason for doing these transformations here is because it allows
967 us to adjust the OccInfo for 'x' and 'b' as we go.
968
969   * Suppose the only occurrences of 'x' are the scrutinee and in the
970     ri; then this transformation makes it occur just once, and hence
971     get inlined right away.
972
973   * If we do this in the Simplifier, we don't know whether 'x' is used
974     in ri, so we are forced to pessimistically zap b's OccInfo even
975     though it is typically dead (ie neither it nor x appear in the
976     ri).  There's nothing actually wrong with zapping it, except that
977     it's kind of nice to know which variables are dead.  My nose
978     tells me to keep this information as robustly as possible.
979
980 The Maybe (Id,CoreExpr) passed to occAnalAlt is the extra let-binding
981 {x=b}; it's Nothing if the binder-swap doesn't happen.
982
983 There is a danger though.  Consider
984       let v = x +# y
985       in case (f v) of w -> ...v...v...
986 And suppose that (f v) expands to just v.  Then we'd like to
987 use 'w' instead of 'v' in the alternative.  But it may be too
988 late; we may have substituted the (cheap) x+#y for v in the 
989 same simplifier pass that reduced (f v) to v.
990
991 I think this is just too bad.  CSE will recover some of it.
992
993 Note [Binder swap on GlobalId scrutinees]
994 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
995 When the scrutinee is a GlobalId we must take care in two ways
996
997  i) In order to *know* whether 'x' occurs free in the RHS, we need its
998     occurrence info. BUT, we don't gather occurrence info for
999     GlobalIds.  That's what the (small) occ_scrut_ids set in OccEnv is
1000     for: it says "gather occurrence info for these.
1001
1002  ii) We must call localiseId on 'x' first, in case it's a GlobalId, or
1003      has an External Name. See, for example, SimplEnv Note [Global Ids in
1004      the substitution].
1005
1006 Historical note [no-case-of-case]
1007 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1008 We *used* to suppress the binder-swap in case expressoins when 
1009 -fno-case-of-case is on.  Old remarks:
1010     "This happens in the first simplifier pass,
1011     and enhances full laziness.  Here's the bad case:
1012             f = \ y -> ...(case x of I# v -> ...(case x of ...) ... )
1013     If we eliminate the inner case, we trap it inside the I# v -> arm,
1014     which might prevent some full laziness happening.  I've seen this
1015     in action in spectral/cichelli/Prog.hs:
1016              [(m,n) | m <- [1..max], n <- [1..max]]
1017     Hence the check for NoCaseOfCase."
1018 However, now the full-laziness pass itself reverses the binder-swap, so this
1019 check is no longer necessary.
1020
1021 Historical note [Suppressing the case binder-swap]
1022 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1023 This old note describes a problem that is also fixed by doing the
1024 binder-swap in OccAnal:
1025
1026     There is another situation when it might make sense to suppress the
1027     case-expression binde-swap. If we have
1028
1029         case x of w1 { DEFAULT -> case x of w2 { A -> e1; B -> e2 }
1030                        ...other cases .... }
1031
1032     We'll perform the binder-swap for the outer case, giving
1033
1034         case x of w1 { DEFAULT -> case w1 of w2 { A -> e1; B -> e2 }
1035                        ...other cases .... }
1036
1037     But there is no point in doing it for the inner case, because w1 can't
1038     be inlined anyway.  Furthermore, doing the case-swapping involves
1039     zapping w2's occurrence info (see paragraphs that follow), and that
1040     forces us to bind w2 when doing case merging.  So we get
1041
1042         case x of w1 { A -> let w2 = w1 in e1
1043                        B -> let w2 = w1 in e2
1044                        ...other cases .... }
1045
1046     This is plain silly in the common case where w2 is dead.
1047
1048     Even so, I can't see a good way to implement this idea.  I tried
1049     not doing the binder-swap if the scrutinee was already evaluated
1050     but that failed big-time:
1051
1052             data T = MkT !Int
1053
1054             case v of w  { MkT x ->
1055             case x of x1 { I# y1 ->
1056             case x of x2 { I# y2 -> ...
1057
1058     Notice that because MkT is strict, x is marked "evaluated".  But to
1059     eliminate the last case, we must either make sure that x (as well as
1060     x1) has unfolding MkT y1.  THe straightforward thing to do is to do
1061     the binder-swap.  So this whole note is a no-op.
1062
1063 It's fixed by doing the binder-swap in OccAnal because we can do the
1064 binder-swap unconditionally and still get occurrence analysis
1065 information right.
1066
1067 Note [Case of cast]
1068 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1069 Consider        case (x `cast` co) of b { I# ->
1070                 ... (case (x `cast` co) of {...}) ...
1071 We'd like to eliminate the inner case.  That is the motivation for
1072 equation (2) in Note [Binder swap].  When we get to the inner case, we
1073 inline x, cancel the casts, and away we go.
1074
1075 Note [Binders in case alternatives]
1076 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1077 Consider
1078     case x of y { (a,b) -> f y }
1079 We treat 'a', 'b' as dead, because they don't physically occur in the
1080 case alternative.  (Indeed, a variable is dead iff it doesn't occur in
1081 its scope in the output of OccAnal.)  This invariant is It really
1082 helpe to know when binders are unused.  See esp the call to
1083 isDeadBinder in Simplify.mkDupableAlt
1084
1085 In this example, though, the Simplifier will bring 'a' and 'b' back to
1086 life, beause it binds 'y' to (a,b) (imagine got inlined and
1087 scrutinised y).
1088
1089 \begin{code}
1090 occAnalAlt :: OccEnv
1091            -> CoreBndr
1092            -> Maybe (Id, CoreExpr)  -- Note [Binder swap]
1093            -> CoreAlt
1094            -> (UsageDetails, Alt IdWithOccInfo)
1095 occAnalAlt env case_bndr mb_scrut_var (con, bndrs, rhs)
1096   = case occAnal env rhs of { (rhs_usage, rhs') ->
1097     let
1098         (alt_usg, tagged_bndrs) = tagBinders rhs_usage bndrs
1099         bndrs' = tagged_bndrs      -- See Note [Binders in case alternatives]
1100     in
1101     case mb_scrut_var of
1102         Just (scrut_var, scrut_rhs)             -- See Note [Binder swap]
1103           | scrut_var `localUsedIn` alt_usg     -- (a) Fast path, usually false
1104           , not (any shadowing bndrs)           -- (b) 
1105           -> (addOneOcc usg_wo_scrut case_bndr NoOccInfo,
1106                         -- See Note [Case binder usage] for the NoOccInfo
1107               (con, bndrs', Let (NonRec scrut_var' scrut_rhs) rhs'))
1108           where
1109            (usg_wo_scrut, scrut_var') = tagBinder alt_usg (localiseId scrut_var)
1110                         -- Note the localiseId; we're making a new binding
1111                         -- for it, and it might have an External Name, or
1112                         -- even be a GlobalId; Note [Binder swap on GlobalId scrutinees]
1113            shadowing bndr = bndr `elemVarSet` rhs_fvs
1114            rhs_fvs = exprFreeVars scrut_rhs
1115
1116         _other -> (alt_usg, (con, bndrs', rhs')) }
1117 \end{code}
1118
1119
1120 %************************************************************************
1121 %*                                                                      *
1122 \subsection[OccurAnal-types]{OccEnv}
1123 %*                                                                      *
1124 %************************************************************************
1125
1126 \begin{code}
1127 data OccEnv
1128   = OccEnv { occ_encl      :: !OccEncl      -- Enclosing context information
1129            , occ_ctxt      :: !CtxtTy       -- Tells about linearity
1130            , occ_scrut_ids :: !GblScrutIds }
1131
1132 type GblScrutIds = IdSet  -- GlobalIds that are scrutinised, and for which
1133                           -- we want to gather occurence info; see
1134                           -- Note [Binder swap for GlobalId scrutinee]
1135                           -- No need to prune this if there's a shadowing binding
1136                           -- because it's OK for it to be too big
1137
1138 -- OccEncl is used to control whether to inline into constructor arguments
1139 -- For example:
1140 --      x = (p,q)               -- Don't inline p or q
1141 --      y = /\a -> (p a, q a)   -- Still don't inline p or q
1142 --      z = f (p,q)             -- Do inline p,q; it may make a rule fire
1143 -- So OccEncl tells enought about the context to know what to do when
1144 -- we encounter a contructor application or PAP.
1145
1146 data OccEncl
1147   = OccRhs              -- RHS of let(rec), albeit perhaps inside a type lambda
1148                         -- Don't inline into constructor args here
1149   | OccVanilla          -- Argument of function, body of lambda, scruintee of case etc.
1150                         -- Do inline into constructor args here
1151
1152 type CtxtTy = [Bool]
1153         -- []           No info
1154         --
1155         -- True:ctxt    Analysing a function-valued expression that will be
1156         --                      applied just once
1157         --
1158         -- False:ctxt   Analysing a function-valued expression that may
1159         --                      be applied many times; but when it is,
1160         --                      the CtxtTy inside applies
1161
1162 initOccEnv :: OccEnv
1163 initOccEnv = OccEnv { occ_encl = OccRhs
1164                     , occ_ctxt = []
1165                     , occ_scrut_ids = emptyVarSet }
1166
1167 vanillaCtxt :: OccEnv -> OccEnv
1168 vanillaCtxt env = OccEnv { occ_encl = OccVanilla, occ_ctxt = []
1169                          , occ_scrut_ids = occ_scrut_ids env }
1170
1171 rhsCtxt :: OccEnv -> OccEnv
1172 rhsCtxt env = OccEnv { occ_encl = OccRhs, occ_ctxt = []
1173                      , occ_scrut_ids = occ_scrut_ids env }
1174
1175 mkAltEnv :: OccEnv -> Maybe (Id, CoreExpr) -> OccEnv
1176 -- Does two things: a) makes the occ_ctxt = OccVanilla
1177 --                  b) extends the scrut_ids if necessary
1178 mkAltEnv env (Just (scrut_id, _))
1179   | not (isLocalId scrut_id) 
1180   = OccEnv { occ_encl      = OccVanilla
1181            , occ_scrut_ids = extendVarSet (occ_scrut_ids env) scrut_id
1182            , occ_ctxt      = occ_ctxt env }
1183 mkAltEnv env _
1184   | isRhsEnv env = env { occ_encl = OccVanilla }
1185   | otherwise    = env
1186
1187 setCtxtTy :: OccEnv -> CtxtTy -> OccEnv
1188 setCtxtTy env ctxt = env { occ_ctxt = ctxt }
1189
1190 isRhsEnv :: OccEnv -> Bool
1191 isRhsEnv (OccEnv { occ_encl = OccRhs })     = True
1192 isRhsEnv (OccEnv { occ_encl = OccVanilla }) = False
1193
1194 oneShotGroup :: OccEnv -> [CoreBndr] -> [CoreBndr]
1195         -- The result binders have one-shot-ness set that they might not have had originally.
1196         -- This happens in (build (\cn -> e)).  Here the occurrence analyser
1197         -- linearity context knows that c,n are one-shot, and it records that fact in
1198         -- the binder. This is useful to guide subsequent float-in/float-out tranformations
1199
1200 oneShotGroup (OccEnv { occ_ctxt = ctxt }) bndrs
1201   = go ctxt bndrs []
1202   where
1203     go _ [] rev_bndrs = reverse rev_bndrs
1204
1205     go (lin_ctxt:ctxt) (bndr:bndrs) rev_bndrs
1206         | isId bndr = go ctxt bndrs (bndr':rev_bndrs)
1207         where
1208           bndr' | lin_ctxt  = setOneShotLambda bndr
1209                 | otherwise = bndr
1210
1211     go ctxt (bndr:bndrs) rev_bndrs = go ctxt bndrs (bndr:rev_bndrs)
1212
1213 addAppCtxt :: OccEnv -> [Arg CoreBndr] -> OccEnv
1214 addAppCtxt env@(OccEnv { occ_ctxt = ctxt }) args
1215   = env { occ_ctxt = replicate (valArgCount args) True ++ ctxt }
1216 \end{code}
1217
1218 %************************************************************************
1219 %*                                                                      *
1220 \subsection[OccurAnal-types]{OccEnv}
1221 %*                                                                      *
1222 %************************************************************************
1223
1224 \begin{code}
1225 type UsageDetails = IdEnv OccInfo       -- A finite map from ids to their usage
1226                 -- INVARIANT: never IAmDead
1227                 -- (Deadness is signalled by not being in the map at all)
1228
1229 (+++), combineAltsUsageDetails
1230         :: UsageDetails -> UsageDetails -> UsageDetails
1231
1232 (+++) usage1 usage2
1233   = plusVarEnv_C addOccInfo usage1 usage2
1234
1235 combineAltsUsageDetails usage1 usage2
1236   = plusVarEnv_C orOccInfo usage1 usage2
1237
1238 addOneOcc :: UsageDetails -> Id -> OccInfo -> UsageDetails
1239 addOneOcc usage id info
1240   = plusVarEnv_C addOccInfo usage (unitVarEnv id info)
1241         -- ToDo: make this more efficient
1242
1243 emptyDetails :: UsageDetails
1244 emptyDetails = (emptyVarEnv :: UsageDetails)
1245
1246 localUsedIn, usedIn :: Id -> UsageDetails -> Bool
1247 v `localUsedIn` details = v `elemVarEnv` details
1248 v `usedIn`      details =  isExportedId v || v `localUsedIn` details
1249
1250 type IdWithOccInfo = Id
1251
1252 tagBinders :: UsageDetails          -- Of scope
1253            -> [Id]                  -- Binders
1254            -> (UsageDetails,        -- Details with binders removed
1255               [IdWithOccInfo])    -- Tagged binders
1256
1257 tagBinders usage binders
1258  = let
1259      usage' = usage `delVarEnvList` binders
1260      uss    = map (setBinderOcc usage) binders
1261    in
1262    usage' `seq` (usage', uss)
1263
1264 tagBinder :: UsageDetails           -- Of scope
1265           -> Id                     -- Binders
1266           -> (UsageDetails,         -- Details with binders removed
1267               IdWithOccInfo)        -- Tagged binders
1268
1269 tagBinder usage binder
1270  = let
1271      usage'  = usage `delVarEnv` binder
1272      binder' = setBinderOcc usage binder
1273    in
1274    usage' `seq` (usage', binder')
1275
1276 setBinderOcc :: UsageDetails -> CoreBndr -> CoreBndr
1277 setBinderOcc usage bndr
1278   | isTyVar bndr      = bndr
1279   | isExportedId bndr = case idOccInfo bndr of
1280                           NoOccInfo -> bndr
1281                           _         -> setIdOccInfo bndr NoOccInfo
1282             -- Don't use local usage info for visible-elsewhere things
1283             -- BUT *do* erase any IAmALoopBreaker annotation, because we're
1284             -- about to re-generate it and it shouldn't be "sticky"
1285
1286   | otherwise = setIdOccInfo bndr occ_info
1287   where
1288     occ_info = lookupVarEnv usage bndr `orElse` IAmDead
1289 \end{code}
1290
1291
1292 %************************************************************************
1293 %*                                                                      *
1294 \subsection{Operations over OccInfo}
1295 %*                                                                      *
1296 %************************************************************************
1297
1298 \begin{code}
1299 mkOneOcc :: OccEnv -> Id -> InterestingCxt -> UsageDetails
1300 mkOneOcc env id int_cxt
1301   | isLocalId id = unitVarEnv id (OneOcc False True int_cxt)
1302   | id `elemVarSet` occ_scrut_ids env = unitVarEnv id NoOccInfo
1303   | otherwise                         = emptyDetails
1304
1305 markMany, markInsideLam, markInsideSCC :: OccInfo -> OccInfo
1306
1307 markMany _  = NoOccInfo
1308
1309 markInsideSCC occ = markMany occ
1310
1311 markInsideLam (OneOcc _ one_br int_cxt) = OneOcc True one_br int_cxt
1312 markInsideLam occ                       = occ
1313
1314 addOccInfo, orOccInfo :: OccInfo -> OccInfo -> OccInfo
1315
1316 addOccInfo a1 a2  = ASSERT( not (isDeadOcc a1 || isDeadOcc a2) )
1317                     NoOccInfo   -- Both branches are at least One
1318                                 -- (Argument is never IAmDead)
1319
1320 -- (orOccInfo orig new) is used
1321 -- when combining occurrence info from branches of a case
1322
1323 orOccInfo (OneOcc in_lam1 _ int_cxt1)
1324           (OneOcc in_lam2 _ int_cxt2)
1325   = OneOcc (in_lam1 || in_lam2)
1326            False        -- False, because it occurs in both branches
1327            (int_cxt1 && int_cxt2)
1328 orOccInfo a1 a2 = ASSERT( not (isDeadOcc a1 || isDeadOcc a2) )
1329                   NoOccInfo
1330 \end{code}