Remove mapAccumL, mapAccumR, mapAccumB
[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 )
39 import Outputable
40
41 import Data.List
42 \end{code}
43
44
45 %************************************************************************
46 %*                                                                      *
47 \subsection[OccurAnal-main]{Counting occurrences: main function}
48 %*                                                                      *
49 %************************************************************************
50
51 Here's the externally-callable interface:
52
53 \begin{code}
54 occurAnalysePgm :: [CoreBind] -> [CoreBind]
55 occurAnalysePgm binds
56   = snd (go initOccEnv binds)
57   where
58     go :: OccEnv -> [CoreBind] -> (UsageDetails, [CoreBind])
59     go env [] 
60         = (emptyDetails, [])
61     go env (bind:binds) 
62         = (final_usage, bind' ++ binds')
63         where
64            (bs_usage, binds')   = go env binds
65            (final_usage, bind') = occAnalBind env bind bs_usage
66
67 occurAnalyseExpr :: CoreExpr -> CoreExpr
68         -- Do occurrence analysis, and discard occurence info returned
69 occurAnalyseExpr expr = snd (occAnal initOccEnv expr)
70 \end{code}
71
72
73 %************************************************************************
74 %*                                                                      *
75 \subsection[OccurAnal-main]{Counting occurrences: main function}
76 %*                                                                      *
77 %************************************************************************
78
79 Bindings
80 ~~~~~~~~
81
82 \begin{code}
83 occAnalBind :: OccEnv
84             -> CoreBind
85             -> UsageDetails             -- Usage details of scope
86             -> (UsageDetails,           -- Of the whole let(rec)
87                 [CoreBind])
88
89 occAnalBind env (NonRec binder rhs) body_usage
90   | not (binder `usedIn` body_usage)            -- It's not mentioned
91   = (body_usage, [])
92
93   | otherwise                   -- It's mentioned in the body
94   = (body_usage' +++ addRuleUsage rhs_usage binder,     -- Note [RulesOnly]
95      [NonRec tagged_binder rhs'])
96   where
97     (body_usage', tagged_binder) = tagBinder body_usage binder
98     (rhs_usage, rhs')            = occAnalRhs env tagged_binder rhs
99 \end{code}
100
101 Dropping dead code for recursive bindings is done in a very simple way:
102
103         the entire set of bindings is dropped if none of its binders are
104         mentioned in its body; otherwise none are.
105
106 This seems to miss an obvious improvement.
107 @
108         letrec  f = ...g...
109                 g = ...f...
110         in
111         ...g...
112
113 ===>
114
115         letrec f = ...g...
116                g = ...(...g...)...
117         in
118         ...g...
119 @
120
121 Now @f@ is unused. But dependency analysis will sort this out into a
122 @letrec@ for @g@ and a @let@ for @f@, and then @f@ will get dropped.
123 It isn't easy to do a perfect job in one blow.  Consider
124
125 @
126         letrec f = ...g...
127                g = ...h...
128                h = ...k...
129                k = ...m...
130                m = ...m...
131         in
132         ...m...
133 @
134
135
136 \begin{code}
137 occAnalBind env (Rec pairs) body_usage
138   = foldr (_scc_ "occAnalBind.dofinal" do_final_bind) (body_usage, []) sccs
139   where
140     analysed_pairs :: [Details]
141     analysed_pairs  = [ (bndr, rhs_usage, rhs')
142                       | (bndr, rhs) <- pairs,
143                         let (rhs_usage, rhs') = occAnalRhs env bndr rhs
144                       ]
145
146     sccs :: [SCC (Node Details)]
147     sccs = _scc_ "occAnalBind.scc" stronglyConnCompR edges
148
149
150     ---- stuff for dependency analysis of binds -------------------------------
151     edges :: [Node Details]
152     edges = _scc_ "occAnalBind.assoc"
153             [ (details, idUnique id, edges_from id rhs_usage)
154             | details@(id, rhs_usage, rhs) <- analysed_pairs
155             ]
156
157         -- (a -> b) means a mentions b
158         -- Given the usage details (a UFM that gives occ info for each free var of
159         -- the RHS) we can get the list of free vars -- or rather their Int keys --
160         -- by just extracting the keys from the finite map.  Grimy, but fast.
161         -- Previously we had this:
162         --      [ bndr | bndr <- bndrs,
163         --               maybeToBool (lookupVarEnv rhs_usage bndr)]
164         -- which has n**2 cost, and this meant that edges_from alone 
165         -- consumed 10% of total runtime!
166     edges_from :: Id -> UsageDetails -> [Unique]
167     edges_from bndr rhs_usage = _scc_ "occAnalBind.edges_from"
168                                 keysUFM (addRuleUsage rhs_usage bndr)
169
170     ---- Stuff to "re-constitute" bindings from dependency-analysis info ------
171
172         -- Non-recursive SCC
173     do_final_bind (AcyclicSCC ((bndr, rhs_usage, rhs'), _, _)) (body_usage, binds_so_far)
174       | not (bndr `usedIn` body_usage)
175       = (body_usage, binds_so_far)                      -- Dead code
176       | otherwise
177       = (body_usage' +++ addRuleUsage rhs_usage bndr, new_bind : binds_so_far)  
178       where
179         (body_usage', tagged_bndr) = tagBinder body_usage bndr
180         new_bind                   = NonRec tagged_bndr rhs'
181
182         -- Recursive SCC
183     do_final_bind (CyclicSCC cycle) (body_usage, binds_so_far)
184       | not (any (`usedIn` body_usage) bndrs)           -- NB: look at body_usage, not total_usage
185       = (body_usage, binds_so_far)                      -- Dead code
186       | otherwise                                       -- If any is used, they all are
187       = (final_usage, final_bind : binds_so_far)
188       where
189         details                        = [details | (details, _, _) <- cycle]
190         bndrs                          = [bndr | (bndr, _, _) <- details]
191         bndr_usages                    = [addRuleUsage rhs_usage bndr | (bndr, rhs_usage, _) <- details]
192         total_usage                    = foldr (+++) body_usage bndr_usages
193         (final_usage, tagged_cycle) = mapAccumL tag_bind total_usage cycle
194         tag_bind usg ((bndr,rhs_usg,rhs),k,ks) = (usg', ((bndr',rhs_usg,rhs),k,ks))
195                                            where
196                                              (usg', bndr') = tagBinder usg bndr
197         final_bind = Rec (reOrderCycle (mkVarSet bndrs) tagged_cycle)
198
199 {-      An alternative; rebuild the edges.  No semantic difference, but perf might change
200
201         -- Hopefully 'bndrs' is a relatively small group now
202         -- Now get ready for the loop-breaking phase
203         -- We've done dead-code elimination already, so no worries about un-referenced binders
204         keys = map idUnique bndrs
205         mk_node tagged_bndr (_, rhs_usage, rhs')
206           = ((tagged_bndr, rhs'), idUnique tagged_bndr, used) 
207           where
208             used = [key | key <- keys, used_outside_rule rhs_usage key ]
209
210         used_outside_rule usage uniq = case lookupUFM_Directly usage uniq of
211                                                 Nothing         -> False
212                                                 Just RulesOnly  -> False        -- Ignore rules
213                                                 other           -> True
214 -}
215 \end{code}
216
217 @reOrderRec@ is applied to the list of (binder,rhs) pairs for a cyclic
218 strongly connected component (there's guaranteed to be a cycle).  It returns the
219 same pairs, but 
220         a) in a better order,
221         b) with some of the Ids having a IAmALoopBreaker pragma
222
223 The "loop-breaker" Ids are sufficient to break all cycles in the SCC.  This means
224 that the simplifier can guarantee not to loop provided it never records an inlining
225 for these no-inline guys.
226
227 Furthermore, the order of the binds is such that if we neglect dependencies
228 on the no-inline Ids then the binds are topologically sorted.  This means
229 that the simplifier will generally do a good job if it works from top bottom,
230 recording inlinings for any Ids which aren't marked as "no-inline" as it goes.
231
232 ==============
233 [June 98: I don't understand the following paragraphs, and I've 
234           changed the a=b case again so that it isn't a special case any more.]
235
236 Here's a case that bit me:
237
238         letrec
239                 a = b
240                 b = \x. BIG
241         in
242         ...a...a...a....
243
244 Re-ordering doesn't change the order of bindings, but there was no loop-breaker.
245
246 My solution was to make a=b bindings record b as Many, rather like INLINE bindings.
247 Perhaps something cleverer would suffice.
248 ===============
249
250
251 \begin{code}
252 type Node details = (details, Unique, [Unique]) -- The Ints are gotten from the Unique,
253                                                 -- which is gotten from the Id.
254 type Details      = (Id, UsageDetails, CoreExpr)
255
256 reOrderRec :: IdSet     -- Binders of this group
257            -> SCC (Node Details)
258            -> [(Id,CoreExpr)]
259 -- Sorted into a plausible order.  Enough of the Ids have
260 --      IAmALoopBreaker pragmas that there are no loops left.
261 reOrderRec bndrs (AcyclicSCC ((bndr, _, rhs), _, _)) = [(bndr, rhs)]
262 reOrderRec bndrs (CyclicSCC cycle)                   = reOrderCycle bndrs cycle
263
264 reOrderCycle :: IdSet -> [Node Details] -> [(Id,CoreExpr)]
265 reOrderCycle bndrs []
266   = panic "reOrderCycle"
267 reOrderCycle bndrs [bind]       -- Common case of simple self-recursion
268   = [(makeLoopBreaker bndrs rhs_usg bndr, rhs)]
269   where
270     ((bndr, rhs_usg, rhs), _, _) = bind
271
272 reOrderCycle bndrs (bind : binds)
273   =     -- Choose a loop breaker, mark it no-inline,
274         -- do SCC analysis on the rest, and recursively sort them out
275     concatMap (reOrderRec bndrs) (stronglyConnCompR unchosen) ++
276     [(makeLoopBreaker bndrs rhs_usg bndr, rhs)]
277
278   where
279     (chosen_bind, unchosen) = choose_loop_breaker bind (score bind) [] binds
280     (bndr, rhs_usg, rhs)  = chosen_bind
281
282         -- This loop looks for the bind with the lowest score
283         -- to pick as the loop  breaker.  The rest accumulate in 
284     choose_loop_breaker (details,_,_) loop_sc acc []
285         = (details, acc)        -- Done
286
287     choose_loop_breaker loop_bind loop_sc acc (bind : binds)
288         | sc < loop_sc  -- Lower score so pick this new one
289         = choose_loop_breaker bind sc (loop_bind : acc) binds
290
291         | otherwise     -- No lower so don't pick it
292         = choose_loop_breaker loop_bind loop_sc (bind : acc) binds
293         where
294           sc = score bind
295           
296     score :: Node Details -> Int        -- Higher score => less likely to be picked as loop breaker
297     score ((bndr, _, rhs), _, _)
298         | exprIsTrivial rhs        = 4  -- Practically certain to be inlined
299                 -- Used to have also: && not (isExportedId bndr)
300                 -- But I found this sometimes cost an extra iteration when we have
301                 --      rec { d = (a,b); a = ...df...; b = ...df...; df = d }
302                 -- where df is the exported dictionary. Then df makes a really
303                 -- bad choice for loop breaker
304           
305         | idHasRules bndr = 3
306                 -- Avoid things with specialisations; we'd like
307                 -- to take advantage of them in the subsequent bindings
308                 -- Also vital to avoid risk of divergence:
309                 -- Note [Recursive rules]
310
311         | is_con_app rhs = 2    -- Data types help with cases
312                 -- This used to have a lower score than inlineCandidate, but
313                 -- it's *really* helpful if dictionaries get inlined fast,
314                 -- so I'm experimenting with giving higher priority to data-typed things
315
316         | inlineCandidate bndr rhs = 1  -- Likely to be inlined
317
318         | otherwise = 0
319
320     inlineCandidate :: Id -> CoreExpr -> Bool
321     inlineCandidate id (Note InlineMe _) = True
322     inlineCandidate id rhs               = isOneOcc (idOccInfo id)
323
324         -- Real example (the Enum Ordering instance from PrelBase):
325         --      rec     f = \ x -> case d of (p,q,r) -> p x
326         --              g = \ x -> case d of (p,q,r) -> q x
327         --              d = (v, f, g)
328         --
329         -- Here, f and g occur just once; but we can't inline them into d.
330         -- On the other hand we *could* simplify those case expressions if
331         -- we didn't stupidly choose d as the loop breaker.
332         -- But we won't because constructor args are marked "Many".
333
334         -- Cheap and cheerful; the simplifer moves casts out of the way
335         -- The lambda case is important to spot x = /\a. C (f a)
336         -- which comes up when C is a dictionary constructor and
337         -- f is a default method.  
338         -- Example: the instance for Show (ST s a) in GHC.ST
339         --
340         -- However we *also* treat (\x. C p q) as a con-app-like thing, 
341         --      Note [Closure conversion]
342     is_con_app (Var v)    = isDataConWorkId v
343     is_con_app (App f _)  = is_con_app f
344     is_con_app (Lam b e)  = is_con_app e
345     is_con_app (Note _ e) = is_con_app e
346     is_con_app other      = False
347
348 makeLoopBreaker :: VarSet               -- Binders of this group
349                 -> UsageDetails         -- Usage of this rhs (neglecting rules)
350                 -> Id -> Id
351 -- Set the loop-breaker flag, recording whether the thing occurs only in 
352 -- the RHS of a RULE (in this recursive group)
353 makeLoopBreaker bndrs rhs_usg bndr
354   = setIdOccInfo bndr (IAmALoopBreaker rules_only)
355   where
356     rules_only = bndrs `intersectsUFM` rhs_usg
357 \end{code}
358
359 Note [Recursive rules]
360 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
361 Consider this group, which is typical of what SpecConstr builds:
362
363    fs a = ....f (C a)....
364    f  x = ....f (C a)....
365    {-# RULE f (C a) = fs a #-}
366
367 So 'f' and 'fs' are mutually recursive.  If we choose 'fs' as the loop breaker,
368 all is well; the RULE is applied, and 'fs' becomes self-recursive.
369
370 But if we choose 'f' as the loop breaker, we may get an infinite loop:
371         - the RULE is applied in f's RHS (see Note [Self-recursive rules] in Simplify
372         - fs is inlined (say it's small)
373         - now there's another opportunity to apply the RULE
374
375 So it's very important to choose the RULE-variable as the loop breaker.
376 This showed up when compiling Control.Concurrent.Chan.getChanContents.
377
378 Note [Closure conversion]
379 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
380 We treat (\x. C p q) as a high-score candidate in the letrec scoring algorithm.
381 The immediate motivation came from the result of a closure-conversion transformation
382 which generated code like this:
383
384     data Clo a b = forall c. Clo (c -> a -> b) c
385
386     ($:) :: Clo a b -> a -> b
387     Clo f env $: x = f env x
388
389     rec { plus = Clo plus1 ()
390
391         ; plus1 _ n = Clo plus2 n
392
393         ; plus2 Zero     n = n
394         ; plus2 (Succ m) n = Succ (plus $: m $: n) }
395
396 If we inline 'plus' and 'plus1', everything unravels nicely.  But if
397 we choose 'plus1' as the loop breaker (which is entirely possible
398 otherwise), the loop does not unravel nicely.
399
400
401 @occAnalRhs@ deals with the question of bindings where the Id is marked
402 by an INLINE pragma.  For these we record that anything which occurs
403 in its RHS occurs many times.  This pessimistically assumes that ths
404 inlined binder also occurs many times in its scope, but if it doesn't
405 we'll catch it next time round.  At worst this costs an extra simplifier pass.
406 ToDo: try using the occurrence info for the inline'd binder.
407
408 [March 97] We do the same for atomic RHSs.  Reason: see notes with reOrderRec.
409 [June 98, SLPJ]  I've undone this change; I don't understand it.  See notes with reOrderRec.
410
411
412 \begin{code}
413 occAnalRhs :: OccEnv
414            -> Id -> CoreExpr    -- Binder and rhs
415                                 -- For non-recs the binder is alrady tagged
416                                 -- with occurrence info
417            -> (UsageDetails, CoreExpr)
418
419 occAnalRhs env id rhs
420   = occAnal ctxt rhs
421   where
422     ctxt | certainly_inline id = env
423          | otherwise           = rhsCtxt
424         -- Note that we generally use an rhsCtxt.  This tells the occ anal n
425         -- that it's looking at an RHS, which has an effect in occAnalApp
426         --
427         -- But there's a problem.  Consider
428         --      x1 = a0 : []
429         --      x2 = a1 : x1
430         --      x3 = a2 : x2
431         --      g  = f x3
432         -- First time round, it looks as if x1 and x2 occur as an arg of a 
433         -- let-bound constructor ==> give them a many-occurrence.
434         -- But then x3 is inlined (unconditionally as it happens) and
435         -- next time round, x2 will be, and the next time round x1 will be
436         -- Result: multiple simplifier iterations.  Sigh.  
437         -- Crude solution: use rhsCtxt for things that occur just once...
438
439     certainly_inline id = case idOccInfo id of
440                             OneOcc in_lam one_br _ -> not in_lam && one_br
441                             other                  -> False
442 \end{code}
443
444 Note [RulesOnly]
445 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~
446 If the binder has RULES inside it then we count the specialised Ids as
447 "extra rhs's".  That way the "parent" keeps the specialised "children"
448 alive.  If the parent dies (because it isn't referenced any more),
449 then the children will die too unless they are already referenced
450 directly.
451
452 That's the basic idea.  However in a recursive situation we want to be a bit
453 cleverer. Example (from GHC.Enum):
454
455   eftInt :: Int# -> Int# -> [Int]
456   eftInt x y = ...(non-recursive)...
457
458   {-# INLINE [0] eftIntFB #-}
459   eftIntFB :: (Int -> r -> r) -> r -> Int# -> Int# -> r
460   eftIntFB c n x y = ...(non-recursive)...
461
462   {-# RULES
463   "eftInt"  [~1] forall x y. eftInt x y = build (\ c n -> eftIntFB c n x y)
464   "eftIntList"  [1] eftIntFB  (:) [] = eftInt
465    #-}
466
467 The two look mutually recursive only because of their RULES; we don't want 
468 that to inhibit inlining!
469
470 So when we identify a LoopBreaker, we mark it to say whether it only mentions 
471 the other binders in its recursive group in a RULE.  If so, we can inline it,
472 because doing so will not expose new occurrences of binders in its group.
473
474
475 \begin{code}
476
477 addRuleUsage :: UsageDetails -> Id -> UsageDetails
478 -- Add the usage from RULES in Id to the usage
479 addRuleUsage usage id
480   = foldVarSet add usage (idRuleVars id)
481   where
482     add v u = addOneOcc u v NoOccInfo           -- Give a non-committal binder info
483                                                 -- (i.e manyOcc) because many copies
484                                                 -- of the specialised thing can appear
485 \end{code}
486
487 Expressions
488 ~~~~~~~~~~~
489 \begin{code}
490 occAnal :: OccEnv
491         -> CoreExpr
492         -> (UsageDetails,       -- Gives info only about the "interesting" Ids
493             CoreExpr)
494
495 occAnal env (Type t)  = (emptyDetails, Type t)
496 occAnal env (Var v)   = (mkOneOcc env v False, Var v)
497     -- At one stage, I gathered the idRuleVars for v here too,
498     -- which in a way is the right thing to do.
499     -- Btu that went wrong right after specialisation, when
500     -- the *occurrences* of the overloaded function didn't have any
501     -- rules in them, so the *specialised* versions looked as if they
502     -- weren't used at all.
503 \end{code}
504
505 We regard variables that occur as constructor arguments as "dangerousToDup":
506
507 \begin{verbatim}
508 module A where
509 f x = let y = expensive x in 
510       let z = (True,y) in 
511       (case z of {(p,q)->q}, case z of {(p,q)->q})
512 \end{verbatim}
513
514 We feel free to duplicate the WHNF (True,y), but that means
515 that y may be duplicated thereby.
516
517 If we aren't careful we duplicate the (expensive x) call!
518 Constructors are rather like lambdas in this way.
519
520 \begin{code}
521 occAnal env expr@(Lit lit) = (emptyDetails, expr)
522 \end{code}
523
524 \begin{code}
525 occAnal env (Note InlineMe body)
526   = case occAnal env body of { (usage, body') -> 
527     (mapVarEnv markMany usage, Note InlineMe body')
528     }
529
530 occAnal env (Note note@(SCC cc) body)
531   = case occAnal env body of { (usage, body') ->
532     (mapVarEnv markInsideSCC usage, Note note body')
533     }
534
535 occAnal env (Note note body)
536   = case occAnal env body of { (usage, body') ->
537     (usage, Note note body')
538     }
539
540 occAnal env (Cast expr co)
541   = case occAnal env expr of { (usage, expr') ->
542     (markRhsUds env True usage, Cast expr' co)
543         -- If we see let x = y `cast` co
544         -- then mark y as 'Many' so that we don't
545         -- immediately inline y again. 
546     }
547 \end{code}
548
549 \begin{code}
550 occAnal env app@(App fun arg)
551   = occAnalApp env (collectArgs app) False
552
553 -- Ignore type variables altogether
554 --   (a) occurrences inside type lambdas only not marked as InsideLam
555 --   (b) type variables not in environment
556
557 occAnal env expr@(Lam x body) | isTyVar x
558   = case occAnal env body of { (body_usage, body') ->
559     (body_usage, Lam x body')
560     }
561
562 -- For value lambdas we do a special hack.  Consider
563 --      (\x. \y. ...x...)
564 -- If we did nothing, x is used inside the \y, so would be marked
565 -- as dangerous to dup.  But in the common case where the abstraction
566 -- is applied to two arguments this is over-pessimistic.
567 -- So instead, we just mark each binder with its occurrence
568 -- info in the *body* of the multiple lambda.
569 -- Then, the simplifier is careful when partially applying lambdas.
570
571 occAnal env expr@(Lam _ _)
572   = case occAnal env_body body of { (body_usage, body') ->
573     let
574         (final_usage, tagged_binders) = tagBinders body_usage binders
575         --      URGH!  Sept 99: we don't seem to be able to use binders' here, because
576         --      we get linear-typed things in the resulting program that we can't handle yet.
577         --      (e.g. PrelShow)  TODO 
578
579         really_final_usage = if linear then
580                                 final_usage
581                              else
582                                 mapVarEnv markInsideLam final_usage
583     in
584     (really_final_usage,
585      mkLams tagged_binders body') }
586   where
587     env_body        = vanillaCtxt                       -- Body is (no longer) an RhsContext
588     (binders, body) = collectBinders expr
589     binders'        = oneShotGroup env binders
590     linear          = all is_one_shot binders'
591     is_one_shot b   = isId b && isOneShotBndr b
592
593 occAnal env (Case scrut bndr ty alts)
594   = case occ_anal_scrut scrut alts                  of { (scrut_usage, scrut') ->
595     case mapAndUnzip (occAnalAlt alt_env bndr) alts of { (alts_usage_s, alts')   -> 
596     let
597         alts_usage  = foldr1 combineAltsUsageDetails alts_usage_s
598         alts_usage' = addCaseBndrUsage alts_usage
599         (alts_usage1, tagged_bndr) = tagBinder alts_usage' bndr
600         total_usage = scrut_usage +++ alts_usage1
601     in
602     total_usage `seq` (total_usage, Case scrut' tagged_bndr ty alts') }}
603   where
604         -- The case binder gets a usage of either "many" or "dead", never "one".
605         -- Reason: we like to inline single occurrences, to eliminate a binding,
606         -- but inlining a case binder *doesn't* eliminate a binding.
607         -- We *don't* want to transform
608         --      case x of w { (p,q) -> f w }
609         -- into
610         --      case x of w { (p,q) -> f (p,q) }
611     addCaseBndrUsage usage = case lookupVarEnv usage bndr of
612                                 Nothing  -> usage
613                                 Just occ -> extendVarEnv usage bndr (markMany occ)
614
615     alt_env = setVanillaCtxt env
616         -- Consider     x = case v of { True -> (p,q); ... }
617         -- Then it's fine to inline p and q
618
619     occ_anal_scrut (Var v) (alt1 : other_alts)
620                                 | not (null other_alts) || not (isDefaultAlt alt1)
621                                 = (mkOneOcc env v True, Var v)
622     occ_anal_scrut scrut alts   = occAnal vanillaCtxt scrut
623                                         -- No need for rhsCtxt
624
625 occAnal env (Let bind body)
626   = case occAnal env body                of { (body_usage, body') ->
627     case occAnalBind env bind body_usage of { (final_usage, new_binds) ->
628        (final_usage, mkLets new_binds body') }}
629
630 occAnalArgs env args
631   = case mapAndUnzip (occAnal arg_env) args of  { (arg_uds_s, args') ->
632     (foldr (+++) emptyDetails arg_uds_s, args')}
633   where
634     arg_env = vanillaCtxt
635 \end{code}
636
637 Applications are dealt with specially because we want
638 the "build hack" to work.
639
640 \begin{code}
641 occAnalApp env (Var fun, args) is_rhs
642   = case args_stuff of { (args_uds, args') ->
643     let
644         final_args_uds = markRhsUds env is_pap args_uds
645     in
646     (fun_uds +++ final_args_uds, mkApps (Var fun) args') }
647   where
648     fun_uniq = idUnique fun
649     fun_uds  = mkOneOcc env fun (valArgCount args > 0)
650     is_pap = isDataConWorkId fun || valArgCount args < idArity fun
651
652                 -- Hack for build, fold, runST
653     args_stuff  | fun_uniq == buildIdKey    = appSpecial env 2 [True,True]  args
654                 | fun_uniq == augmentIdKey  = appSpecial env 2 [True,True]  args
655                 | fun_uniq == foldrIdKey    = appSpecial env 3 [False,True] args
656                 | fun_uniq == runSTRepIdKey = appSpecial env 2 [True]       args
657                         -- (foldr k z xs) may call k many times, but it never
658                         -- shares a partial application of k; hence [False,True]
659                         -- This means we can optimise
660                         --      foldr (\x -> let v = ...x... in \y -> ...v...) z xs
661                         -- by floating in the v
662
663                 | otherwise = occAnalArgs env args
664
665
666 occAnalApp env (fun, args) is_rhs
667   = case occAnal (addAppCtxt env args) fun of   { (fun_uds, fun') ->
668         -- The addAppCtxt is a bit cunning.  One iteration of the simplifier
669         -- often leaves behind beta redexs like
670         --      (\x y -> e) a1 a2
671         -- Here we would like to mark x,y as one-shot, and treat the whole
672         -- thing much like a let.  We do this by pushing some True items
673         -- onto the context stack.
674
675     case occAnalArgs env args of        { (args_uds, args') ->
676     let
677         final_uds = fun_uds +++ args_uds
678     in
679     (final_uds, mkApps fun' args') }}
680     
681
682 markRhsUds :: OccEnv            -- Check if this is a RhsEnv
683            -> Bool              -- and this is true
684            -> UsageDetails      -- The do markMany on this
685            -> UsageDetails
686 -- We mark the free vars of the argument of a constructor or PAP 
687 -- as "many", if it is the RHS of a let(rec).
688 -- This means that nothing gets inlined into a constructor argument
689 -- position, which is what we want.  Typically those constructor
690 -- arguments are just variables, or trivial expressions.
691 --
692 -- This is the *whole point* of the isRhsEnv predicate
693 markRhsUds env is_pap arg_uds
694   | isRhsEnv env && is_pap = mapVarEnv markMany arg_uds
695   | otherwise              = arg_uds
696
697
698 appSpecial :: OccEnv 
699            -> Int -> CtxtTy     -- Argument number, and context to use for it
700            -> [CoreExpr]
701            -> (UsageDetails, [CoreExpr])
702 appSpecial env n ctxt args
703   = go n args
704   where
705     arg_env = vanillaCtxt
706
707     go n [] = (emptyDetails, [])        -- Too few args
708
709     go 1 (arg:args)                     -- The magic arg
710       = case occAnal (setCtxt arg_env ctxt) arg of      { (arg_uds, arg') ->
711         case occAnalArgs env args of                    { (args_uds, args') ->
712         (arg_uds +++ args_uds, arg':args') }}
713     
714     go n (arg:args)
715       = case occAnal arg_env arg of     { (arg_uds, arg') ->
716         case go (n-1) args of           { (args_uds, args') ->
717         (arg_uds +++ args_uds, arg':args') }}
718 \end{code}
719
720     
721 Case alternatives
722 ~~~~~~~~~~~~~~~~~
723 If the case binder occurs at all, the other binders effectively do too.  
724 For example
725         case e of x { (a,b) -> rhs }
726 is rather like
727         let x = (a,b) in rhs
728 If e turns out to be (e1,e2) we indeed get something like
729         let a = e1; b = e2; x = (a,b) in rhs
730
731 Note [Aug 06]: I don't think this is necessary any more, and it helpe
732                to know when binders are unused.  See esp the call to
733                isDeadBinder in Simplify.mkDupableAlt
734
735 \begin{code}
736 occAnalAlt env case_bndr (con, bndrs, rhs)
737   = case occAnal env rhs of { (rhs_usage, rhs') ->
738     let
739         (final_usage, tagged_bndrs) = tagBinders rhs_usage bndrs
740         final_bndrs = tagged_bndrs      -- See Note [Aug06] above
741 {-
742         final_bndrs | case_bndr `elemVarEnv` final_usage = bndrs
743                     | otherwise                         = tagged_bndrs
744                 -- Leave the binders untagged if the case 
745                 -- binder occurs at all; see note above
746 -}
747     in
748     (final_usage, (con, final_bndrs, rhs')) }
749 \end{code}
750
751
752 %************************************************************************
753 %*                                                                      *
754 \subsection[OccurAnal-types]{OccEnv}
755 %*                                                                      *
756 %************************************************************************
757
758 \begin{code}
759 data OccEnv
760   = OccEnv OccEncl      -- Enclosing context information
761            CtxtTy       -- Tells about linearity
762
763 -- OccEncl is used to control whether to inline into constructor arguments
764 -- For example:
765 --      x = (p,q)               -- Don't inline p or q
766 --      y = /\a -> (p a, q a)   -- Still don't inline p or q
767 --      z = f (p,q)             -- Do inline p,q; it may make a rule fire
768 -- So OccEncl tells enought about the context to know what to do when
769 -- we encounter a contructor application or PAP.
770
771 data OccEncl
772   = OccRhs              -- RHS of let(rec), albeit perhaps inside a type lambda
773                         -- Don't inline into constructor args here
774   | OccVanilla          -- Argument of function, body of lambda, scruintee of case etc.
775                         -- Do inline into constructor args here
776
777 type CtxtTy = [Bool]
778         -- []           No info
779         --
780         -- True:ctxt    Analysing a function-valued expression that will be
781         --                      applied just once
782         --
783         -- False:ctxt   Analysing a function-valued expression that may
784         --                      be applied many times; but when it is, 
785         --                      the CtxtTy inside applies
786
787 initOccEnv :: OccEnv
788 initOccEnv = OccEnv OccRhs []
789
790 vanillaCtxt = OccEnv OccVanilla []
791 rhsCtxt     = OccEnv OccRhs     []
792
793 isRhsEnv (OccEnv OccRhs     _) = True
794 isRhsEnv (OccEnv OccVanilla _) = False
795
796 setVanillaCtxt :: OccEnv -> OccEnv
797 setVanillaCtxt (OccEnv OccRhs ctxt_ty) = OccEnv OccVanilla ctxt_ty
798 setVanillaCtxt other_env               = other_env
799
800 setCtxt :: OccEnv -> CtxtTy -> OccEnv
801 setCtxt (OccEnv encl _) ctxt = OccEnv encl ctxt
802
803 oneShotGroup :: OccEnv -> [CoreBndr] -> [CoreBndr]
804         -- The result binders have one-shot-ness set that they might not have had originally.
805         -- This happens in (build (\cn -> e)).  Here the occurrence analyser
806         -- linearity context knows that c,n are one-shot, and it records that fact in
807         -- the binder. This is useful to guide subsequent float-in/float-out tranformations
808
809 oneShotGroup (OccEnv encl ctxt) bndrs 
810   = go ctxt bndrs []
811   where
812     go ctxt [] rev_bndrs = reverse rev_bndrs
813
814     go (lin_ctxt:ctxt) (bndr:bndrs) rev_bndrs
815         | isId bndr = go ctxt bndrs (bndr':rev_bndrs)
816         where
817           bndr' | lin_ctxt  = setOneShotLambda bndr
818                 | otherwise = bndr
819
820     go ctxt (bndr:bndrs) rev_bndrs = go ctxt bndrs (bndr:rev_bndrs)
821
822 addAppCtxt (OccEnv encl ctxt) args 
823   = OccEnv encl (replicate (valArgCount args) True ++ ctxt)
824 \end{code}
825
826 %************************************************************************
827 %*                                                                      *
828 \subsection[OccurAnal-types]{OccEnv}
829 %*                                                                      *
830 %************************************************************************
831
832 \begin{code}
833 type UsageDetails = IdEnv OccInfo       -- A finite map from ids to their usage
834
835 (+++), combineAltsUsageDetails
836         :: UsageDetails -> UsageDetails -> UsageDetails
837
838 (+++) usage1 usage2
839   = plusVarEnv_C addOccInfo usage1 usage2
840
841 combineAltsUsageDetails usage1 usage2
842   = plusVarEnv_C orOccInfo usage1 usage2
843
844 addOneOcc :: UsageDetails -> Id -> OccInfo -> UsageDetails
845 addOneOcc usage id info
846   = plusVarEnv_C addOccInfo usage (unitVarEnv id info)
847         -- ToDo: make this more efficient
848
849 emptyDetails = (emptyVarEnv :: UsageDetails)
850
851 usedIn :: Id -> UsageDetails -> Bool
852 v `usedIn` details =  isExportedId v || v `elemVarEnv` details
853
854 type IdWithOccInfo = Id
855
856 tagBinders :: UsageDetails          -- Of scope
857            -> [Id]                  -- Binders
858            -> (UsageDetails,        -- Details with binders removed
859               [IdWithOccInfo])    -- Tagged binders
860
861 tagBinders usage binders
862  = let
863      usage' = usage `delVarEnvList` binders
864      uss    = map (setBinderOcc usage) binders
865    in
866    usage' `seq` (usage', uss)
867
868 tagBinder :: UsageDetails           -- Of scope
869           -> Id                     -- Binders
870           -> (UsageDetails,         -- Details with binders removed
871               IdWithOccInfo)        -- Tagged binders
872
873 tagBinder usage binder
874  = let
875      usage'  = usage `delVarEnv` binder
876      binder' = setBinderOcc usage binder
877    in
878    usage' `seq` (usage', binder')
879
880 setBinderOcc :: UsageDetails -> CoreBndr -> CoreBndr
881 setBinderOcc usage bndr
882   | isTyVar bndr      = bndr
883   | isExportedId bndr = case idOccInfo bndr of
884                           NoOccInfo -> bndr
885                           other     -> setIdOccInfo bndr NoOccInfo
886             -- Don't use local usage info for visible-elsewhere things
887             -- BUT *do* erase any IAmALoopBreaker annotation, because we're
888             -- about to re-generate it and it shouldn't be "sticky"
889                           
890   | otherwise = setIdOccInfo bndr occ_info
891   where
892     occ_info = lookupVarEnv usage bndr `orElse` IAmDead
893 \end{code}
894
895
896 %************************************************************************
897 %*                                                                      *
898 \subsection{Operations over OccInfo}
899 %*                                                                      *
900 %************************************************************************
901
902 \begin{code}
903 mkOneOcc :: OccEnv -> Id -> InterestingCxt -> UsageDetails
904 mkOneOcc env id int_cxt
905   | isLocalId id = unitVarEnv id (OneOcc False True int_cxt)
906   | otherwise    = emptyDetails
907
908 markMany, markInsideLam, markInsideSCC :: OccInfo -> OccInfo
909
910 markMany IAmDead = IAmDead
911 markMany other   = NoOccInfo
912
913 markInsideSCC occ = markMany occ
914
915 markInsideLam (OneOcc _ one_br int_cxt) = OneOcc True one_br int_cxt
916 markInsideLam occ                       = occ
917
918 addOccInfo, orOccInfo :: OccInfo -> OccInfo -> OccInfo
919
920 addOccInfo IAmDead info2       = info2
921 addOccInfo info1 IAmDead       = info1
922 addOccInfo info1 info2         = NoOccInfo
923
924 -- (orOccInfo orig new) is used
925 -- when combining occurrence info from branches of a case
926
927 orOccInfo IAmDead info2 = info2
928 orOccInfo info1 IAmDead = info1
929 orOccInfo (OneOcc in_lam1 one_branch1 int_cxt1)
930           (OneOcc in_lam2 one_branch2 int_cxt2)
931   = OneOcc (in_lam1 || in_lam2)
932            False        -- False, because it occurs in both branches
933            (int_cxt1 && int_cxt2)
934 orOccInfo info1 info2 = NoOccInfo
935 \end{code}