Improve the loop-breaking heuristics
[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          ( idRuleVars )
22 import CoreUtils        ( exprIsTrivial, isDefaultAlt )
23 import Id               ( isDataConWorkId, isOneShotBndr, setOneShotLambda, 
24                           idOccInfo, setIdOccInfo, isLocalId,
25                           isExportedId, idArity, idHasRules,
26                           idUnique, Id
27                         )
28 import BasicTypes       ( OccInfo(..), isOneOcc, InterestingCxt )
29
30 import VarSet
31 import VarEnv
32
33 import Maybes           ( orElse )
34 import Digraph          ( stronglyConnCompR, SCC(..) )
35 import PrelNames        ( buildIdKey, foldrIdKey, runSTRepIdKey, augmentIdKey )
36 import Unique           ( Unique )
37 import UniqFM           ( keysUFM, intersectsUFM )  
38 import Util             ( mapAndUnzip, mapAccumL )
39 import Outputable
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 env [] 
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   | not (binder `usedIn` body_usage)            -- It's not mentioned
89   = (body_usage, [])
90
91   | otherwise                   -- It's mentioned in the body
92   = (body_usage' +++ addRuleUsage rhs_usage binder,     -- Note [RulesOnly]
93      [NonRec tagged_binder rhs'])
94   where
95     (body_usage', tagged_binder) = tagBinder body_usage binder
96     (rhs_usage, rhs')            = occAnalRhs env tagged_binder rhs
97 \end{code}
98
99 Dropping dead code for recursive bindings is done in a very simple way:
100
101         the entire set of bindings is dropped if none of its binders are
102         mentioned in its body; otherwise none are.
103
104 This seems to miss an obvious improvement.
105 @
106         letrec  f = ...g...
107                 g = ...f...
108         in
109         ...g...
110
111 ===>
112
113         letrec f = ...g...
114                g = ...(...g...)...
115         in
116         ...g...
117 @
118
119 Now @f@ is unused. But dependency analysis will sort this out into a
120 @letrec@ for @g@ and a @let@ for @f@, and then @f@ will get dropped.
121 It isn't easy to do a perfect job in one blow.  Consider
122
123 @
124         letrec f = ...g...
125                g = ...h...
126                h = ...k...
127                k = ...m...
128                m = ...m...
129         in
130         ...m...
131 @
132
133
134 \begin{code}
135 occAnalBind env (Rec pairs) body_usage
136   = foldr (_scc_ "occAnalBind.dofinal" do_final_bind) (body_usage, []) sccs
137   where
138     analysed_pairs :: [Details]
139     analysed_pairs  = [ (bndr, rhs_usage, rhs')
140                       | (bndr, rhs) <- pairs,
141                         let (rhs_usage, rhs') = occAnalRhs env bndr rhs
142                       ]
143
144     sccs :: [SCC (Node Details)]
145     sccs = _scc_ "occAnalBind.scc" stronglyConnCompR edges
146
147
148     ---- stuff for dependency analysis of binds -------------------------------
149     edges :: [Node Details]
150     edges = _scc_ "occAnalBind.assoc"
151             [ (details, idUnique id, edges_from id rhs_usage)
152             | details@(id, rhs_usage, rhs) <- analysed_pairs
153             ]
154
155         -- (a -> b) means a mentions b
156         -- Given the usage details (a UFM that gives occ info for each free var of
157         -- the RHS) we can get the list of free vars -- or rather their Int keys --
158         -- by just extracting the keys from the finite map.  Grimy, but fast.
159         -- Previously we had this:
160         --      [ bndr | bndr <- bndrs,
161         --               maybeToBool (lookupVarEnv rhs_usage bndr)]
162         -- which has n**2 cost, and this meant that edges_from alone 
163         -- consumed 10% of total runtime!
164     edges_from :: Id -> UsageDetails -> [Unique]
165     edges_from bndr rhs_usage = _scc_ "occAnalBind.edges_from"
166                                 keysUFM (addRuleUsage rhs_usage bndr)
167
168     ---- Stuff to "re-constitute" bindings from dependency-analysis info ------
169
170         -- Non-recursive SCC
171     do_final_bind (AcyclicSCC ((bndr, rhs_usage, rhs'), _, _)) (body_usage, binds_so_far)
172       | not (bndr `usedIn` body_usage)
173       = (body_usage, binds_so_far)                      -- Dead code
174       | otherwise
175       = (body_usage' +++ addRuleUsage rhs_usage bndr, new_bind : binds_so_far)  
176       where
177         (body_usage', tagged_bndr) = tagBinder body_usage bndr
178         new_bind                   = NonRec tagged_bndr rhs'
179
180         -- Recursive SCC
181     do_final_bind (CyclicSCC cycle) (body_usage, binds_so_far)
182       | not (any (`usedIn` body_usage) bndrs)           -- NB: look at body_usage, not total_usage
183       = (body_usage, binds_so_far)                      -- Dead code
184       | otherwise                                       -- If any is used, they all are
185       = (final_usage, final_bind : binds_so_far)
186       where
187         details                        = [details | (details, _, _) <- cycle]
188         bndrs                          = [bndr | (bndr, _, _) <- details]
189         bndr_usages                    = [addRuleUsage rhs_usage bndr | (bndr, rhs_usage, _) <- details]
190         total_usage                    = foldr (+++) body_usage bndr_usages
191         (final_usage, tagged_cycle) = mapAccumL tag_bind total_usage cycle
192         tag_bind usg ((bndr,rhs_usg,rhs),k,ks) = (usg', ((bndr',rhs_usg,rhs),k,ks))
193                                            where
194                                              (usg', bndr') = tagBinder usg bndr
195         final_bind = Rec (reOrderCycle (mkVarSet bndrs) tagged_cycle)
196
197 {-      An alternative; rebuild the edges.  No semantic difference, but perf might change
198
199         -- Hopefully 'bndrs' is a relatively small group now
200         -- Now get ready for the loop-breaking phase
201         -- We've done dead-code elimination already, so no worries about un-referenced binders
202         keys = map idUnique bndrs
203         mk_node tagged_bndr (_, rhs_usage, rhs')
204           = ((tagged_bndr, rhs'), idUnique tagged_bndr, used) 
205           where
206             used = [key | key <- keys, used_outside_rule rhs_usage key ]
207
208         used_outside_rule usage uniq = case lookupUFM_Directly usage uniq of
209                                                 Nothing         -> False
210                                                 Just RulesOnly  -> False        -- Ignore rules
211                                                 other           -> True
212 -}
213 \end{code}
214
215 @reOrderRec@ is applied to the list of (binder,rhs) pairs for a cyclic
216 strongly connected component (there's guaranteed to be a cycle).  It returns the
217 same pairs, but 
218         a) in a better order,
219         b) with some of the Ids having a IAmALoopBreaker pragma
220
221 The "loop-breaker" Ids are sufficient to break all cycles in the SCC.  This means
222 that the simplifier can guarantee not to loop provided it never records an inlining
223 for these no-inline guys.
224
225 Furthermore, the order of the binds is such that if we neglect dependencies
226 on the no-inline Ids then the binds are topologically sorted.  This means
227 that the simplifier will generally do a good job if it works from top bottom,
228 recording inlinings for any Ids which aren't marked as "no-inline" as it goes.
229
230 ==============
231 [June 98: I don't understand the following paragraphs, and I've 
232           changed the a=b case again so that it isn't a special case any more.]
233
234 Here's a case that bit me:
235
236         letrec
237                 a = b
238                 b = \x. BIG
239         in
240         ...a...a...a....
241
242 Re-ordering doesn't change the order of bindings, but there was no loop-breaker.
243
244 My solution was to make a=b bindings record b as Many, rather like INLINE bindings.
245 Perhaps something cleverer would suffice.
246 ===============
247
248
249 \begin{code}
250 type Node details = (details, Unique, [Unique]) -- The Ints are gotten from the Unique,
251                                                 -- which is gotten from the Id.
252 type Details      = (Id, UsageDetails, CoreExpr)
253
254 reOrderRec :: IdSet     -- Binders of this group
255            -> SCC (Node Details)
256            -> [(Id,CoreExpr)]
257 -- Sorted into a plausible order.  Enough of the Ids have
258 --      IAmALoopBreaker pragmas that there are no loops left.
259 reOrderRec bndrs (AcyclicSCC ((bndr, _, rhs), _, _)) = [(bndr, rhs)]
260 reOrderRec bndrs (CyclicSCC cycle)                   = reOrderCycle bndrs cycle
261
262 reOrderCycle :: IdSet -> [Node Details] -> [(Id,CoreExpr)]
263 reOrderCycle bndrs []
264   = panic "reOrderCycle"
265 reOrderCycle bndrs [bind]       -- Common case of simple self-recursion
266   = [(makeLoopBreaker bndrs rhs_usg bndr, rhs)]
267   where
268     ((bndr, rhs_usg, rhs), _, _) = bind
269
270 reOrderCycle bndrs (bind : binds)
271   =     -- Choose a loop breaker, mark it no-inline,
272         -- do SCC analysis on the rest, and recursively sort them out
273     concatMap (reOrderRec bndrs) (stronglyConnCompR unchosen) ++
274     [(makeLoopBreaker bndrs rhs_usg bndr, rhs)]
275
276   where
277     (chosen_bind, unchosen) = choose_loop_breaker bind (score bind) [] binds
278     (bndr, rhs_usg, rhs)  = chosen_bind
279
280         -- This loop looks for the bind with the lowest score
281         -- to pick as the loop  breaker.  The rest accumulate in 
282     choose_loop_breaker (details,_,_) loop_sc acc []
283         = (details, acc)        -- Done
284
285     choose_loop_breaker loop_bind loop_sc acc (bind : binds)
286         | sc < loop_sc  -- Lower score so pick this new one
287         = choose_loop_breaker bind sc (loop_bind : acc) binds
288
289         | otherwise     -- No lower so don't pick it
290         = choose_loop_breaker loop_bind loop_sc (bind : acc) binds
291         where
292           sc = score bind
293           
294     score :: Node Details -> Int        -- Higher score => less likely to be picked as loop breaker
295     score ((bndr, _, rhs), _, _)
296         | exprIsTrivial rhs        = 4  -- Practically certain to be inlined
297                 -- Used to have also: && not (isExportedId bndr)
298                 -- But I found this sometimes cost an extra iteration when we have
299                 --      rec { d = (a,b); a = ...df...; b = ...df...; df = d }
300                 -- where df is the exported dictionary. Then df makes a really
301                 -- bad choice for loop breaker
302           
303         | is_con_app rhs = 3    -- Data types help with cases
304                 -- This used to have a lower score than inlineCandidate, but
305                 -- it's *really* helpful if dictionaries get inlined fast,
306                 -- so I'm experimenting with giving higher priority to data-typed things
307
308         | inlineCandidate bndr rhs = 2  -- Likely to be inlined
309
310         | idHasRules bndr = 1
311                 -- Avoid things with specialisations; we'd like
312                 -- to take advantage of them in the subsequent bindings
313
314         | otherwise = 0
315
316     inlineCandidate :: Id -> CoreExpr -> Bool
317     inlineCandidate id (Note InlineMe _) = True
318     inlineCandidate id rhs               = isOneOcc (idOccInfo id)
319
320         -- Real example (the Enum Ordering instance from PrelBase):
321         --      rec     f = \ x -> case d of (p,q,r) -> p x
322         --              g = \ x -> case d of (p,q,r) -> q x
323         --              d = (v, f, g)
324         --
325         -- Here, f and g occur just once; but we can't inline them into d.
326         -- On the other hand we *could* simplify those case expressions if
327         -- we didn't stupidly choose d as the loop breaker.
328         -- But we won't because constructor args are marked "Many".
329
330         -- Cheap and cheerful; the simplifer moves casts out of the way
331     is_con_app (Var v)    = isDataConWorkId v
332     is_con_app (App f _)  = is_con_app f
333     is_con_app (Note _ e) = is_con_app e
334     is_con_app other      = False
335
336 makeLoopBreaker :: VarSet               -- Binders of this group
337                 -> UsageDetails         -- Usage of this rhs (neglecting rules)
338                 -> Id -> Id
339 -- Set the loop-breaker flag, recording whether the thing occurs only in 
340 -- the RHS of a RULE (in this recursive group)
341 makeLoopBreaker bndrs rhs_usg bndr
342   = setIdOccInfo bndr (IAmALoopBreaker rules_only)
343   where
344     rules_only = bndrs `intersectsUFM` rhs_usg
345 \end{code}
346
347 @occAnalRhs@ deals with the question of bindings where the Id is marked
348 by an INLINE pragma.  For these we record that anything which occurs
349 in its RHS occurs many times.  This pessimistically assumes that ths
350 inlined binder also occurs many times in its scope, but if it doesn't
351 we'll catch it next time round.  At worst this costs an extra simplifier pass.
352 ToDo: try using the occurrence info for the inline'd binder.
353
354 [March 97] We do the same for atomic RHSs.  Reason: see notes with reOrderRec.
355 [June 98, SLPJ]  I've undone this change; I don't understand it.  See notes with reOrderRec.
356
357
358 \begin{code}
359 occAnalRhs :: OccEnv
360            -> Id -> CoreExpr    -- Binder and rhs
361                                 -- For non-recs the binder is alrady tagged
362                                 -- with occurrence info
363            -> (UsageDetails, CoreExpr)
364
365 occAnalRhs env id rhs
366   = occAnal ctxt rhs
367   where
368     ctxt | certainly_inline id = env
369          | otherwise           = rhsCtxt
370         -- Note that we generally use an rhsCtxt.  This tells the occ anal n
371         -- that it's looking at an RHS, which has an effect in occAnalApp
372         --
373         -- But there's a problem.  Consider
374         --      x1 = a0 : []
375         --      x2 = a1 : x1
376         --      x3 = a2 : x2
377         --      g  = f x3
378         -- First time round, it looks as if x1 and x2 occur as an arg of a 
379         -- let-bound constructor ==> give them a many-occurrence.
380         -- But then x3 is inlined (unconditionally as it happens) and
381         -- next time round, x2 will be, and the next time round x1 will be
382         -- Result: multiple simplifier iterations.  Sigh.  
383         -- Crude solution: use rhsCtxt for things that occur just once...
384
385     certainly_inline id = case idOccInfo id of
386                             OneOcc in_lam one_br _ -> not in_lam && one_br
387                             other                  -> False
388 \end{code}
389
390 Note [RulesOnly]
391 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~
392 If the binder has RULES inside it then we count the specialised Ids as
393 "extra rhs's".  That way the "parent" keeps the specialised "children"
394 alive.  If the parent dies (because it isn't referenced any more),
395 then the children will die too unless they are already referenced
396 directly.
397
398 That's the basic idea.  However in a recursive situation we want to be a bit
399 cleverer. Example (from GHC.Enum):
400
401   eftInt :: Int# -> Int# -> [Int]
402   eftInt x y = ...(non-recursive)...
403
404   {-# INLINE [0] eftIntFB #-}
405   eftIntFB :: (Int -> r -> r) -> r -> Int# -> Int# -> r
406   eftIntFB c n x y = ...(non-recursive)...
407
408   {-# RULES
409   "eftInt"  [~1] forall x y. eftInt x y = build (\ c n -> eftIntFB c n x y)
410   "eftIntList"  [1] eftIntFB  (:) [] = eftInt
411    #-}
412
413 The two look mutually recursive only because of their RULES; we don't want 
414 that to inhibit inlining!
415
416 So when we identify a LoopBreaker, we mark it to say whether it only mentions 
417 the other binders in its recursive group in a RULE.  If so, we can inline it,
418 because doing so will not expose new occurrences of binders in its group.
419
420
421 \begin{code}
422
423 addRuleUsage :: UsageDetails -> Id -> UsageDetails
424 -- Add the usage from RULES in Id to the usage
425 addRuleUsage usage id
426   = foldVarSet add usage (idRuleVars id)
427   where
428     add v u = addOneOcc u v NoOccInfo           -- Give a non-committal binder info
429                                                 -- (i.e manyOcc) because many copies
430                                                 -- of the specialised thing can appear
431 \end{code}
432
433 Expressions
434 ~~~~~~~~~~~
435 \begin{code}
436 occAnal :: OccEnv
437         -> CoreExpr
438         -> (UsageDetails,       -- Gives info only about the "interesting" Ids
439             CoreExpr)
440
441 occAnal env (Type t)  = (emptyDetails, Type t)
442 occAnal env (Var v)   = (mkOneOcc env v False, Var v)
443     -- At one stage, I gathered the idRuleVars for v here too,
444     -- which in a way is the right thing to do.
445     -- Btu that went wrong right after specialisation, when
446     -- the *occurrences* of the overloaded function didn't have any
447     -- rules in them, so the *specialised* versions looked as if they
448     -- weren't used at all.
449 \end{code}
450
451 We regard variables that occur as constructor arguments as "dangerousToDup":
452
453 \begin{verbatim}
454 module A where
455 f x = let y = expensive x in 
456       let z = (True,y) in 
457       (case z of {(p,q)->q}, case z of {(p,q)->q})
458 \end{verbatim}
459
460 We feel free to duplicate the WHNF (True,y), but that means
461 that y may be duplicated thereby.
462
463 If we aren't careful we duplicate the (expensive x) call!
464 Constructors are rather like lambdas in this way.
465
466 \begin{code}
467 occAnal env expr@(Lit lit) = (emptyDetails, expr)
468 \end{code}
469
470 \begin{code}
471 occAnal env (Note InlineMe body)
472   = case occAnal env body of { (usage, body') -> 
473     (mapVarEnv markMany usage, Note InlineMe body')
474     }
475
476 occAnal env (Note note@(SCC cc) body)
477   = case occAnal env body of { (usage, body') ->
478     (mapVarEnv markInsideSCC usage, Note note body')
479     }
480
481 occAnal env (Note note body)
482   = case occAnal env body of { (usage, body') ->
483     (usage, Note note body')
484     }
485
486 occAnal env (Cast expr co)
487   = case occAnal env expr of { (usage, expr') ->
488     (markRhsUds env True usage, Cast expr' co)
489         -- If we see let x = y `cast` co
490         -- then mark y as 'Many' so that we don't
491         -- immediately inline y again. 
492     }
493 \end{code}
494
495 \begin{code}
496 occAnal env app@(App fun arg)
497   = occAnalApp env (collectArgs app) False
498
499 -- Ignore type variables altogether
500 --   (a) occurrences inside type lambdas only not marked as InsideLam
501 --   (b) type variables not in environment
502
503 occAnal env expr@(Lam x body) | isTyVar x
504   = case occAnal env body of { (body_usage, body') ->
505     (body_usage, Lam x body')
506     }
507
508 -- For value lambdas we do a special hack.  Consider
509 --      (\x. \y. ...x...)
510 -- If we did nothing, x is used inside the \y, so would be marked
511 -- as dangerous to dup.  But in the common case where the abstraction
512 -- is applied to two arguments this is over-pessimistic.
513 -- So instead, we just mark each binder with its occurrence
514 -- info in the *body* of the multiple lambda.
515 -- Then, the simplifier is careful when partially applying lambdas.
516
517 occAnal env expr@(Lam _ _)
518   = case occAnal env_body body of { (body_usage, body') ->
519     let
520         (final_usage, tagged_binders) = tagBinders body_usage binders
521         --      URGH!  Sept 99: we don't seem to be able to use binders' here, because
522         --      we get linear-typed things in the resulting program that we can't handle yet.
523         --      (e.g. PrelShow)  TODO 
524
525         really_final_usage = if linear then
526                                 final_usage
527                              else
528                                 mapVarEnv markInsideLam final_usage
529     in
530     (really_final_usage,
531      mkLams tagged_binders body') }
532   where
533     env_body        = vanillaCtxt                       -- Body is (no longer) an RhsContext
534     (binders, body) = collectBinders expr
535     binders'        = oneShotGroup env binders
536     linear          = all is_one_shot binders'
537     is_one_shot b   = isId b && isOneShotBndr b
538
539 occAnal env (Case scrut bndr ty alts)
540   = case occ_anal_scrut scrut alts                  of { (scrut_usage, scrut') ->
541     case mapAndUnzip (occAnalAlt alt_env bndr) alts of { (alts_usage_s, alts')   -> 
542     let
543         alts_usage  = foldr1 combineAltsUsageDetails alts_usage_s
544         alts_usage' = addCaseBndrUsage alts_usage
545         (alts_usage1, tagged_bndr) = tagBinder alts_usage' bndr
546         total_usage = scrut_usage +++ alts_usage1
547     in
548     total_usage `seq` (total_usage, Case scrut' tagged_bndr ty alts') }}
549   where
550         -- The case binder gets a usage of either "many" or "dead", never "one".
551         -- Reason: we like to inline single occurrences, to eliminate a binding,
552         -- but inlining a case binder *doesn't* eliminate a binding.
553         -- We *don't* want to transform
554         --      case x of w { (p,q) -> f w }
555         -- into
556         --      case x of w { (p,q) -> f (p,q) }
557     addCaseBndrUsage usage = case lookupVarEnv usage bndr of
558                                 Nothing  -> usage
559                                 Just occ -> extendVarEnv usage bndr (markMany occ)
560
561     alt_env = setVanillaCtxt env
562         -- Consider     x = case v of { True -> (p,q); ... }
563         -- Then it's fine to inline p and q
564
565     occ_anal_scrut (Var v) (alt1 : other_alts)
566                                 | not (null other_alts) || not (isDefaultAlt alt1)
567                                 = (mkOneOcc env v True, Var v)
568     occ_anal_scrut scrut alts   = occAnal vanillaCtxt scrut
569                                         -- No need for rhsCtxt
570
571 occAnal env (Let bind body)
572   = case occAnal env body                of { (body_usage, body') ->
573     case occAnalBind env bind body_usage of { (final_usage, new_binds) ->
574        (final_usage, mkLets new_binds body') }}
575
576 occAnalArgs env args
577   = case mapAndUnzip (occAnal arg_env) args of  { (arg_uds_s, args') ->
578     (foldr (+++) emptyDetails arg_uds_s, args')}
579   where
580     arg_env = vanillaCtxt
581 \end{code}
582
583 Applications are dealt with specially because we want
584 the "build hack" to work.
585
586 \begin{code}
587 occAnalApp env (Var fun, args) is_rhs
588   = case args_stuff of { (args_uds, args') ->
589     let
590         final_args_uds = markRhsUds env is_pap args_uds
591     in
592     (fun_uds +++ final_args_uds, mkApps (Var fun) args') }
593   where
594     fun_uniq = idUnique fun
595     fun_uds  = mkOneOcc env fun (valArgCount args > 0)
596     is_pap = isDataConWorkId fun || valArgCount args < idArity fun
597
598                 -- Hack for build, fold, runST
599     args_stuff  | fun_uniq == buildIdKey    = appSpecial env 2 [True,True]  args
600                 | fun_uniq == augmentIdKey  = appSpecial env 2 [True,True]  args
601                 | fun_uniq == foldrIdKey    = appSpecial env 3 [False,True] args
602                 | fun_uniq == runSTRepIdKey = appSpecial env 2 [True]       args
603                         -- (foldr k z xs) may call k many times, but it never
604                         -- shares a partial application of k; hence [False,True]
605                         -- This means we can optimise
606                         --      foldr (\x -> let v = ...x... in \y -> ...v...) z xs
607                         -- by floating in the v
608
609                 | otherwise = occAnalArgs env args
610
611
612 occAnalApp env (fun, args) is_rhs
613   = case occAnal (addAppCtxt env args) fun of   { (fun_uds, fun') ->
614         -- The addAppCtxt is a bit cunning.  One iteration of the simplifier
615         -- often leaves behind beta redexs like
616         --      (\x y -> e) a1 a2
617         -- Here we would like to mark x,y as one-shot, and treat the whole
618         -- thing much like a let.  We do this by pushing some True items
619         -- onto the context stack.
620
621     case occAnalArgs env args of        { (args_uds, args') ->
622     let
623         final_uds = fun_uds +++ args_uds
624     in
625     (final_uds, mkApps fun' args') }}
626     
627
628 markRhsUds :: OccEnv            -- Check if this is a RhsEnv
629            -> Bool              -- and this is true
630            -> UsageDetails      -- The do markMany on this
631            -> UsageDetails
632 -- We mark the free vars of the argument of a constructor or PAP 
633 -- as "many", if it is the RHS of a let(rec).
634 -- This means that nothing gets inlined into a constructor argument
635 -- position, which is what we want.  Typically those constructor
636 -- arguments are just variables, or trivial expressions.
637 --
638 -- This is the *whole point* of the isRhsEnv predicate
639 markRhsUds env is_pap arg_uds
640   | isRhsEnv env && is_pap = mapVarEnv markMany arg_uds
641   | otherwise              = arg_uds
642
643
644 appSpecial :: OccEnv 
645            -> Int -> CtxtTy     -- Argument number, and context to use for it
646            -> [CoreExpr]
647            -> (UsageDetails, [CoreExpr])
648 appSpecial env n ctxt args
649   = go n args
650   where
651     arg_env = vanillaCtxt
652
653     go n [] = (emptyDetails, [])        -- Too few args
654
655     go 1 (arg:args)                     -- The magic arg
656       = case occAnal (setCtxt arg_env ctxt) arg of      { (arg_uds, arg') ->
657         case occAnalArgs env args of                    { (args_uds, args') ->
658         (arg_uds +++ args_uds, arg':args') }}
659     
660     go n (arg:args)
661       = case occAnal arg_env arg of     { (arg_uds, arg') ->
662         case go (n-1) args of           { (args_uds, args') ->
663         (arg_uds +++ args_uds, arg':args') }}
664 \end{code}
665
666     
667 Case alternatives
668 ~~~~~~~~~~~~~~~~~
669 If the case binder occurs at all, the other binders effectively do too.  
670 For example
671         case e of x { (a,b) -> rhs }
672 is rather like
673         let x = (a,b) in rhs
674 If e turns out to be (e1,e2) we indeed get something like
675         let a = e1; b = e2; x = (a,b) in rhs
676
677 Note [Aug 06]: I don't think this is necessary any more, and it helpe
678                to know when binders are unused.  See esp the call to
679                isDeadBinder in Simplify.mkDupableAlt
680
681 \begin{code}
682 occAnalAlt env case_bndr (con, bndrs, rhs)
683   = case occAnal env rhs of { (rhs_usage, rhs') ->
684     let
685         (final_usage, tagged_bndrs) = tagBinders rhs_usage bndrs
686         final_bndrs = tagged_bndrs      -- See Note [Aug06] above
687 {-
688         final_bndrs | case_bndr `elemVarEnv` final_usage = bndrs
689                     | otherwise                         = tagged_bndrs
690                 -- Leave the binders untagged if the case 
691                 -- binder occurs at all; see note above
692 -}
693     in
694     (final_usage, (con, final_bndrs, rhs')) }
695 \end{code}
696
697
698 %************************************************************************
699 %*                                                                      *
700 \subsection[OccurAnal-types]{OccEnv}
701 %*                                                                      *
702 %************************************************************************
703
704 \begin{code}
705 data OccEnv
706   = OccEnv OccEncl      -- Enclosing context information
707            CtxtTy       -- Tells about linearity
708
709 -- OccEncl is used to control whether to inline into constructor arguments
710 -- For example:
711 --      x = (p,q)               -- Don't inline p or q
712 --      y = /\a -> (p a, q a)   -- Still don't inline p or q
713 --      z = f (p,q)             -- Do inline p,q; it may make a rule fire
714 -- So OccEncl tells enought about the context to know what to do when
715 -- we encounter a contructor application or PAP.
716
717 data OccEncl
718   = OccRhs              -- RHS of let(rec), albeit perhaps inside a type lambda
719                         -- Don't inline into constructor args here
720   | OccVanilla          -- Argument of function, body of lambda, scruintee of case etc.
721                         -- Do inline into constructor args here
722
723 type CtxtTy = [Bool]
724         -- []           No info
725         --
726         -- True:ctxt    Analysing a function-valued expression that will be
727         --                      applied just once
728         --
729         -- False:ctxt   Analysing a function-valued expression that may
730         --                      be applied many times; but when it is, 
731         --                      the CtxtTy inside applies
732
733 initOccEnv :: OccEnv
734 initOccEnv = OccEnv OccRhs []
735
736 vanillaCtxt = OccEnv OccVanilla []
737 rhsCtxt     = OccEnv OccRhs     []
738
739 isRhsEnv (OccEnv OccRhs     _) = True
740 isRhsEnv (OccEnv OccVanilla _) = False
741
742 setVanillaCtxt :: OccEnv -> OccEnv
743 setVanillaCtxt (OccEnv OccRhs ctxt_ty) = OccEnv OccVanilla ctxt_ty
744 setVanillaCtxt other_env               = other_env
745
746 setCtxt :: OccEnv -> CtxtTy -> OccEnv
747 setCtxt (OccEnv encl _) ctxt = OccEnv encl ctxt
748
749 oneShotGroup :: OccEnv -> [CoreBndr] -> [CoreBndr]
750         -- The result binders have one-shot-ness set that they might not have had originally.
751         -- This happens in (build (\cn -> e)).  Here the occurrence analyser
752         -- linearity context knows that c,n are one-shot, and it records that fact in
753         -- the binder. This is useful to guide subsequent float-in/float-out tranformations
754
755 oneShotGroup (OccEnv encl ctxt) bndrs 
756   = go ctxt bndrs []
757   where
758     go ctxt [] rev_bndrs = reverse rev_bndrs
759
760     go (lin_ctxt:ctxt) (bndr:bndrs) rev_bndrs
761         | isId bndr = go ctxt bndrs (bndr':rev_bndrs)
762         where
763           bndr' | lin_ctxt  = setOneShotLambda bndr
764                 | otherwise = bndr
765
766     go ctxt (bndr:bndrs) rev_bndrs = go ctxt bndrs (bndr:rev_bndrs)
767
768 addAppCtxt (OccEnv encl ctxt) args 
769   = OccEnv encl (replicate (valArgCount args) True ++ ctxt)
770 \end{code}
771
772 %************************************************************************
773 %*                                                                      *
774 \subsection[OccurAnal-types]{OccEnv}
775 %*                                                                      *
776 %************************************************************************
777
778 \begin{code}
779 type UsageDetails = IdEnv OccInfo       -- A finite map from ids to their usage
780
781 (+++), combineAltsUsageDetails
782         :: UsageDetails -> UsageDetails -> UsageDetails
783
784 (+++) usage1 usage2
785   = plusVarEnv_C addOccInfo usage1 usage2
786
787 combineAltsUsageDetails usage1 usage2
788   = plusVarEnv_C orOccInfo usage1 usage2
789
790 addOneOcc :: UsageDetails -> Id -> OccInfo -> UsageDetails
791 addOneOcc usage id info
792   = plusVarEnv_C addOccInfo usage (unitVarEnv id info)
793         -- ToDo: make this more efficient
794
795 emptyDetails = (emptyVarEnv :: UsageDetails)
796
797 usedIn :: Id -> UsageDetails -> Bool
798 v `usedIn` details =  isExportedId v || v `elemVarEnv` details
799
800 type IdWithOccInfo = Id
801
802 tagBinders :: UsageDetails          -- Of scope
803            -> [Id]                  -- Binders
804            -> (UsageDetails,        -- Details with binders removed
805               [IdWithOccInfo])    -- Tagged binders
806
807 tagBinders usage binders
808  = let
809      usage' = usage `delVarEnvList` binders
810      uss    = map (setBinderOcc usage) binders
811    in
812    usage' `seq` (usage', uss)
813
814 tagBinder :: UsageDetails           -- Of scope
815           -> Id                     -- Binders
816           -> (UsageDetails,         -- Details with binders removed
817               IdWithOccInfo)        -- Tagged binders
818
819 tagBinder usage binder
820  = let
821      usage'  = usage `delVarEnv` binder
822      binder' = setBinderOcc usage binder
823    in
824    usage' `seq` (usage', binder')
825
826 setBinderOcc :: UsageDetails -> CoreBndr -> CoreBndr
827 setBinderOcc usage bndr
828   | isTyVar bndr      = bndr
829   | isExportedId bndr = case idOccInfo bndr of
830                           NoOccInfo -> bndr
831                           other     -> setIdOccInfo bndr NoOccInfo
832             -- Don't use local usage info for visible-elsewhere things
833             -- BUT *do* erase any IAmALoopBreaker annotation, because we're
834             -- about to re-generate it and it shouldn't be "sticky"
835                           
836   | otherwise = setIdOccInfo bndr occ_info
837   where
838     occ_info = lookupVarEnv usage bndr `orElse` IAmDead
839 \end{code}
840
841
842 %************************************************************************
843 %*                                                                      *
844 \subsection{Operations over OccInfo}
845 %*                                                                      *
846 %************************************************************************
847
848 \begin{code}
849 mkOneOcc :: OccEnv -> Id -> InterestingCxt -> UsageDetails
850 mkOneOcc env id int_cxt
851   | isLocalId id = unitVarEnv id (OneOcc False True int_cxt)
852   | otherwise    = emptyDetails
853
854 markMany, markInsideLam, markInsideSCC :: OccInfo -> OccInfo
855
856 markMany IAmDead = IAmDead
857 markMany other   = NoOccInfo
858
859 markInsideSCC occ = markMany occ
860
861 markInsideLam (OneOcc _ one_br int_cxt) = OneOcc True one_br int_cxt
862 markInsideLam occ                       = occ
863
864 addOccInfo, orOccInfo :: OccInfo -> OccInfo -> OccInfo
865
866 addOccInfo IAmDead info2       = info2
867 addOccInfo info1 IAmDead       = info1
868 addOccInfo info1 info2         = NoOccInfo
869
870 -- (orOccInfo orig new) is used
871 -- when combining occurrence info from branches of a case
872
873 orOccInfo IAmDead info2 = info2
874 orOccInfo info1 IAmDead = info1
875 orOccInfo (OneOcc in_lam1 one_branch1 int_cxt1)
876           (OneOcc in_lam2 one_branch2 int_cxt2)
877   = OneOcc (in_lam1 || in_lam2)
878            False        -- False, because it occurs in both branches
879            (int_cxt1 && int_cxt2)
880 orOccInfo info1 info2 = NoOccInfo
881 \end{code}