Improve loop-breaker scoring in OccAnal (idea from Roman)
[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         -- The lambda case is important to spot x = /\a. C (f a)
332         -- which comes up when C is a dictionary constructor and
333         -- f is a default method.  
334         -- Example: the instance for Show (ST s a) in GHC.ST
335         --
336         -- However we *also* treat (\x. C p q) as a con-app-like thing, 
337         --      Note [Closure conversion]
338     is_con_app (Var v)    = isDataConWorkId v
339     is_con_app (App f _)  = is_con_app f
340     is_con_app (Lam b e)  = is_con_app e
341     is_con_app (Note _ e) = is_con_app e
342     is_con_app other      = False
343
344 makeLoopBreaker :: VarSet               -- Binders of this group
345                 -> UsageDetails         -- Usage of this rhs (neglecting rules)
346                 -> Id -> Id
347 -- Set the loop-breaker flag, recording whether the thing occurs only in 
348 -- the RHS of a RULE (in this recursive group)
349 makeLoopBreaker bndrs rhs_usg bndr
350   = setIdOccInfo bndr (IAmALoopBreaker rules_only)
351   where
352     rules_only = bndrs `intersectsUFM` rhs_usg
353 \end{code}
354
355 Note [Closure conversion]
356 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
357 We treat (\x. C p q) as a high-score candidate in the letrec scoring algorithm.
358 The immediate motivation came from the result of a closure-conversion transformation
359 which generated code like this:
360
361     data Clo a b = forall c. Clo (c -> a -> b) c
362
363     ($:) :: Clo a b -> a -> b
364     Clo f env $: x = f env x
365
366     rec { plus = Clo plus1 ()
367
368         ; plus1 _ n = Clo plus2 n
369
370         ; plus2 Zero     n = n
371         ; plus2 (Succ m) n = Succ (plus $: m $: n) }
372
373 If we inline 'plus' and 'plus1', everything unravels nicely.  But if
374 we choose 'plus1' as the loop breaker (which is entirely possible
375 otherwise), the loop does not unravel nicely.
376
377
378 @occAnalRhs@ deals with the question of bindings where the Id is marked
379 by an INLINE pragma.  For these we record that anything which occurs
380 in its RHS occurs many times.  This pessimistically assumes that ths
381 inlined binder also occurs many times in its scope, but if it doesn't
382 we'll catch it next time round.  At worst this costs an extra simplifier pass.
383 ToDo: try using the occurrence info for the inline'd binder.
384
385 [March 97] We do the same for atomic RHSs.  Reason: see notes with reOrderRec.
386 [June 98, SLPJ]  I've undone this change; I don't understand it.  See notes with reOrderRec.
387
388
389 \begin{code}
390 occAnalRhs :: OccEnv
391            -> Id -> CoreExpr    -- Binder and rhs
392                                 -- For non-recs the binder is alrady tagged
393                                 -- with occurrence info
394            -> (UsageDetails, CoreExpr)
395
396 occAnalRhs env id rhs
397   = occAnal ctxt rhs
398   where
399     ctxt | certainly_inline id = env
400          | otherwise           = rhsCtxt
401         -- Note that we generally use an rhsCtxt.  This tells the occ anal n
402         -- that it's looking at an RHS, which has an effect in occAnalApp
403         --
404         -- But there's a problem.  Consider
405         --      x1 = a0 : []
406         --      x2 = a1 : x1
407         --      x3 = a2 : x2
408         --      g  = f x3
409         -- First time round, it looks as if x1 and x2 occur as an arg of a 
410         -- let-bound constructor ==> give them a many-occurrence.
411         -- But then x3 is inlined (unconditionally as it happens) and
412         -- next time round, x2 will be, and the next time round x1 will be
413         -- Result: multiple simplifier iterations.  Sigh.  
414         -- Crude solution: use rhsCtxt for things that occur just once...
415
416     certainly_inline id = case idOccInfo id of
417                             OneOcc in_lam one_br _ -> not in_lam && one_br
418                             other                  -> False
419 \end{code}
420
421 Note [RulesOnly]
422 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~
423 If the binder has RULES inside it then we count the specialised Ids as
424 "extra rhs's".  That way the "parent" keeps the specialised "children"
425 alive.  If the parent dies (because it isn't referenced any more),
426 then the children will die too unless they are already referenced
427 directly.
428
429 That's the basic idea.  However in a recursive situation we want to be a bit
430 cleverer. Example (from GHC.Enum):
431
432   eftInt :: Int# -> Int# -> [Int]
433   eftInt x y = ...(non-recursive)...
434
435   {-# INLINE [0] eftIntFB #-}
436   eftIntFB :: (Int -> r -> r) -> r -> Int# -> Int# -> r
437   eftIntFB c n x y = ...(non-recursive)...
438
439   {-# RULES
440   "eftInt"  [~1] forall x y. eftInt x y = build (\ c n -> eftIntFB c n x y)
441   "eftIntList"  [1] eftIntFB  (:) [] = eftInt
442    #-}
443
444 The two look mutually recursive only because of their RULES; we don't want 
445 that to inhibit inlining!
446
447 So when we identify a LoopBreaker, we mark it to say whether it only mentions 
448 the other binders in its recursive group in a RULE.  If so, we can inline it,
449 because doing so will not expose new occurrences of binders in its group.
450
451
452 \begin{code}
453
454 addRuleUsage :: UsageDetails -> Id -> UsageDetails
455 -- Add the usage from RULES in Id to the usage
456 addRuleUsage usage id
457   = foldVarSet add usage (idRuleVars id)
458   where
459     add v u = addOneOcc u v NoOccInfo           -- Give a non-committal binder info
460                                                 -- (i.e manyOcc) because many copies
461                                                 -- of the specialised thing can appear
462 \end{code}
463
464 Expressions
465 ~~~~~~~~~~~
466 \begin{code}
467 occAnal :: OccEnv
468         -> CoreExpr
469         -> (UsageDetails,       -- Gives info only about the "interesting" Ids
470             CoreExpr)
471
472 occAnal env (Type t)  = (emptyDetails, Type t)
473 occAnal env (Var v)   = (mkOneOcc env v False, Var v)
474     -- At one stage, I gathered the idRuleVars for v here too,
475     -- which in a way is the right thing to do.
476     -- Btu that went wrong right after specialisation, when
477     -- the *occurrences* of the overloaded function didn't have any
478     -- rules in them, so the *specialised* versions looked as if they
479     -- weren't used at all.
480 \end{code}
481
482 We regard variables that occur as constructor arguments as "dangerousToDup":
483
484 \begin{verbatim}
485 module A where
486 f x = let y = expensive x in 
487       let z = (True,y) in 
488       (case z of {(p,q)->q}, case z of {(p,q)->q})
489 \end{verbatim}
490
491 We feel free to duplicate the WHNF (True,y), but that means
492 that y may be duplicated thereby.
493
494 If we aren't careful we duplicate the (expensive x) call!
495 Constructors are rather like lambdas in this way.
496
497 \begin{code}
498 occAnal env expr@(Lit lit) = (emptyDetails, expr)
499 \end{code}
500
501 \begin{code}
502 occAnal env (Note InlineMe body)
503   = case occAnal env body of { (usage, body') -> 
504     (mapVarEnv markMany usage, Note InlineMe body')
505     }
506
507 occAnal env (Note note@(SCC cc) body)
508   = case occAnal env body of { (usage, body') ->
509     (mapVarEnv markInsideSCC usage, Note note body')
510     }
511
512 occAnal env (Note note body)
513   = case occAnal env body of { (usage, body') ->
514     (usage, Note note body')
515     }
516
517 occAnal env (Cast expr co)
518   = case occAnal env expr of { (usage, expr') ->
519     (markRhsUds env True usage, Cast expr' co)
520         -- If we see let x = y `cast` co
521         -- then mark y as 'Many' so that we don't
522         -- immediately inline y again. 
523     }
524 \end{code}
525
526 \begin{code}
527 occAnal env app@(App fun arg)
528   = occAnalApp env (collectArgs app) False
529
530 -- Ignore type variables altogether
531 --   (a) occurrences inside type lambdas only not marked as InsideLam
532 --   (b) type variables not in environment
533
534 occAnal env expr@(Lam x body) | isTyVar x
535   = case occAnal env body of { (body_usage, body') ->
536     (body_usage, Lam x body')
537     }
538
539 -- For value lambdas we do a special hack.  Consider
540 --      (\x. \y. ...x...)
541 -- If we did nothing, x is used inside the \y, so would be marked
542 -- as dangerous to dup.  But in the common case where the abstraction
543 -- is applied to two arguments this is over-pessimistic.
544 -- So instead, we just mark each binder with its occurrence
545 -- info in the *body* of the multiple lambda.
546 -- Then, the simplifier is careful when partially applying lambdas.
547
548 occAnal env expr@(Lam _ _)
549   = case occAnal env_body body of { (body_usage, body') ->
550     let
551         (final_usage, tagged_binders) = tagBinders body_usage binders
552         --      URGH!  Sept 99: we don't seem to be able to use binders' here, because
553         --      we get linear-typed things in the resulting program that we can't handle yet.
554         --      (e.g. PrelShow)  TODO 
555
556         really_final_usage = if linear then
557                                 final_usage
558                              else
559                                 mapVarEnv markInsideLam final_usage
560     in
561     (really_final_usage,
562      mkLams tagged_binders body') }
563   where
564     env_body        = vanillaCtxt                       -- Body is (no longer) an RhsContext
565     (binders, body) = collectBinders expr
566     binders'        = oneShotGroup env binders
567     linear          = all is_one_shot binders'
568     is_one_shot b   = isId b && isOneShotBndr b
569
570 occAnal env (Case scrut bndr ty alts)
571   = case occ_anal_scrut scrut alts                  of { (scrut_usage, scrut') ->
572     case mapAndUnzip (occAnalAlt alt_env bndr) alts of { (alts_usage_s, alts')   -> 
573     let
574         alts_usage  = foldr1 combineAltsUsageDetails alts_usage_s
575         alts_usage' = addCaseBndrUsage alts_usage
576         (alts_usage1, tagged_bndr) = tagBinder alts_usage' bndr
577         total_usage = scrut_usage +++ alts_usage1
578     in
579     total_usage `seq` (total_usage, Case scrut' tagged_bndr ty alts') }}
580   where
581         -- The case binder gets a usage of either "many" or "dead", never "one".
582         -- Reason: we like to inline single occurrences, to eliminate a binding,
583         -- but inlining a case binder *doesn't* eliminate a binding.
584         -- We *don't* want to transform
585         --      case x of w { (p,q) -> f w }
586         -- into
587         --      case x of w { (p,q) -> f (p,q) }
588     addCaseBndrUsage usage = case lookupVarEnv usage bndr of
589                                 Nothing  -> usage
590                                 Just occ -> extendVarEnv usage bndr (markMany occ)
591
592     alt_env = setVanillaCtxt env
593         -- Consider     x = case v of { True -> (p,q); ... }
594         -- Then it's fine to inline p and q
595
596     occ_anal_scrut (Var v) (alt1 : other_alts)
597                                 | not (null other_alts) || not (isDefaultAlt alt1)
598                                 = (mkOneOcc env v True, Var v)
599     occ_anal_scrut scrut alts   = occAnal vanillaCtxt scrut
600                                         -- No need for rhsCtxt
601
602 occAnal env (Let bind body)
603   = case occAnal env body                of { (body_usage, body') ->
604     case occAnalBind env bind body_usage of { (final_usage, new_binds) ->
605        (final_usage, mkLets new_binds body') }}
606
607 occAnalArgs env args
608   = case mapAndUnzip (occAnal arg_env) args of  { (arg_uds_s, args') ->
609     (foldr (+++) emptyDetails arg_uds_s, args')}
610   where
611     arg_env = vanillaCtxt
612 \end{code}
613
614 Applications are dealt with specially because we want
615 the "build hack" to work.
616
617 \begin{code}
618 occAnalApp env (Var fun, args) is_rhs
619   = case args_stuff of { (args_uds, args') ->
620     let
621         final_args_uds = markRhsUds env is_pap args_uds
622     in
623     (fun_uds +++ final_args_uds, mkApps (Var fun) args') }
624   where
625     fun_uniq = idUnique fun
626     fun_uds  = mkOneOcc env fun (valArgCount args > 0)
627     is_pap = isDataConWorkId fun || valArgCount args < idArity fun
628
629                 -- Hack for build, fold, runST
630     args_stuff  | fun_uniq == buildIdKey    = appSpecial env 2 [True,True]  args
631                 | fun_uniq == augmentIdKey  = appSpecial env 2 [True,True]  args
632                 | fun_uniq == foldrIdKey    = appSpecial env 3 [False,True] args
633                 | fun_uniq == runSTRepIdKey = appSpecial env 2 [True]       args
634                         -- (foldr k z xs) may call k many times, but it never
635                         -- shares a partial application of k; hence [False,True]
636                         -- This means we can optimise
637                         --      foldr (\x -> let v = ...x... in \y -> ...v...) z xs
638                         -- by floating in the v
639
640                 | otherwise = occAnalArgs env args
641
642
643 occAnalApp env (fun, args) is_rhs
644   = case occAnal (addAppCtxt env args) fun of   { (fun_uds, fun') ->
645         -- The addAppCtxt is a bit cunning.  One iteration of the simplifier
646         -- often leaves behind beta redexs like
647         --      (\x y -> e) a1 a2
648         -- Here we would like to mark x,y as one-shot, and treat the whole
649         -- thing much like a let.  We do this by pushing some True items
650         -- onto the context stack.
651
652     case occAnalArgs env args of        { (args_uds, args') ->
653     let
654         final_uds = fun_uds +++ args_uds
655     in
656     (final_uds, mkApps fun' args') }}
657     
658
659 markRhsUds :: OccEnv            -- Check if this is a RhsEnv
660            -> Bool              -- and this is true
661            -> UsageDetails      -- The do markMany on this
662            -> UsageDetails
663 -- We mark the free vars of the argument of a constructor or PAP 
664 -- as "many", if it is the RHS of a let(rec).
665 -- This means that nothing gets inlined into a constructor argument
666 -- position, which is what we want.  Typically those constructor
667 -- arguments are just variables, or trivial expressions.
668 --
669 -- This is the *whole point* of the isRhsEnv predicate
670 markRhsUds env is_pap arg_uds
671   | isRhsEnv env && is_pap = mapVarEnv markMany arg_uds
672   | otherwise              = arg_uds
673
674
675 appSpecial :: OccEnv 
676            -> Int -> CtxtTy     -- Argument number, and context to use for it
677            -> [CoreExpr]
678            -> (UsageDetails, [CoreExpr])
679 appSpecial env n ctxt args
680   = go n args
681   where
682     arg_env = vanillaCtxt
683
684     go n [] = (emptyDetails, [])        -- Too few args
685
686     go 1 (arg:args)                     -- The magic arg
687       = case occAnal (setCtxt arg_env ctxt) arg of      { (arg_uds, arg') ->
688         case occAnalArgs env args of                    { (args_uds, args') ->
689         (arg_uds +++ args_uds, arg':args') }}
690     
691     go n (arg:args)
692       = case occAnal arg_env arg of     { (arg_uds, arg') ->
693         case go (n-1) args of           { (args_uds, args') ->
694         (arg_uds +++ args_uds, arg':args') }}
695 \end{code}
696
697     
698 Case alternatives
699 ~~~~~~~~~~~~~~~~~
700 If the case binder occurs at all, the other binders effectively do too.  
701 For example
702         case e of x { (a,b) -> rhs }
703 is rather like
704         let x = (a,b) in rhs
705 If e turns out to be (e1,e2) we indeed get something like
706         let a = e1; b = e2; x = (a,b) in rhs
707
708 Note [Aug 06]: I don't think this is necessary any more, and it helpe
709                to know when binders are unused.  See esp the call to
710                isDeadBinder in Simplify.mkDupableAlt
711
712 \begin{code}
713 occAnalAlt env case_bndr (con, bndrs, rhs)
714   = case occAnal env rhs of { (rhs_usage, rhs') ->
715     let
716         (final_usage, tagged_bndrs) = tagBinders rhs_usage bndrs
717         final_bndrs = tagged_bndrs      -- See Note [Aug06] above
718 {-
719         final_bndrs | case_bndr `elemVarEnv` final_usage = bndrs
720                     | otherwise                         = tagged_bndrs
721                 -- Leave the binders untagged if the case 
722                 -- binder occurs at all; see note above
723 -}
724     in
725     (final_usage, (con, final_bndrs, rhs')) }
726 \end{code}
727
728
729 %************************************************************************
730 %*                                                                      *
731 \subsection[OccurAnal-types]{OccEnv}
732 %*                                                                      *
733 %************************************************************************
734
735 \begin{code}
736 data OccEnv
737   = OccEnv OccEncl      -- Enclosing context information
738            CtxtTy       -- Tells about linearity
739
740 -- OccEncl is used to control whether to inline into constructor arguments
741 -- For example:
742 --      x = (p,q)               -- Don't inline p or q
743 --      y = /\a -> (p a, q a)   -- Still don't inline p or q
744 --      z = f (p,q)             -- Do inline p,q; it may make a rule fire
745 -- So OccEncl tells enought about the context to know what to do when
746 -- we encounter a contructor application or PAP.
747
748 data OccEncl
749   = OccRhs              -- RHS of let(rec), albeit perhaps inside a type lambda
750                         -- Don't inline into constructor args here
751   | OccVanilla          -- Argument of function, body of lambda, scruintee of case etc.
752                         -- Do inline into constructor args here
753
754 type CtxtTy = [Bool]
755         -- []           No info
756         --
757         -- True:ctxt    Analysing a function-valued expression that will be
758         --                      applied just once
759         --
760         -- False:ctxt   Analysing a function-valued expression that may
761         --                      be applied many times; but when it is, 
762         --                      the CtxtTy inside applies
763
764 initOccEnv :: OccEnv
765 initOccEnv = OccEnv OccRhs []
766
767 vanillaCtxt = OccEnv OccVanilla []
768 rhsCtxt     = OccEnv OccRhs     []
769
770 isRhsEnv (OccEnv OccRhs     _) = True
771 isRhsEnv (OccEnv OccVanilla _) = False
772
773 setVanillaCtxt :: OccEnv -> OccEnv
774 setVanillaCtxt (OccEnv OccRhs ctxt_ty) = OccEnv OccVanilla ctxt_ty
775 setVanillaCtxt other_env               = other_env
776
777 setCtxt :: OccEnv -> CtxtTy -> OccEnv
778 setCtxt (OccEnv encl _) ctxt = OccEnv encl ctxt
779
780 oneShotGroup :: OccEnv -> [CoreBndr] -> [CoreBndr]
781         -- The result binders have one-shot-ness set that they might not have had originally.
782         -- This happens in (build (\cn -> e)).  Here the occurrence analyser
783         -- linearity context knows that c,n are one-shot, and it records that fact in
784         -- the binder. This is useful to guide subsequent float-in/float-out tranformations
785
786 oneShotGroup (OccEnv encl ctxt) bndrs 
787   = go ctxt bndrs []
788   where
789     go ctxt [] rev_bndrs = reverse rev_bndrs
790
791     go (lin_ctxt:ctxt) (bndr:bndrs) rev_bndrs
792         | isId bndr = go ctxt bndrs (bndr':rev_bndrs)
793         where
794           bndr' | lin_ctxt  = setOneShotLambda bndr
795                 | otherwise = bndr
796
797     go ctxt (bndr:bndrs) rev_bndrs = go ctxt bndrs (bndr:rev_bndrs)
798
799 addAppCtxt (OccEnv encl ctxt) args 
800   = OccEnv encl (replicate (valArgCount args) True ++ ctxt)
801 \end{code}
802
803 %************************************************************************
804 %*                                                                      *
805 \subsection[OccurAnal-types]{OccEnv}
806 %*                                                                      *
807 %************************************************************************
808
809 \begin{code}
810 type UsageDetails = IdEnv OccInfo       -- A finite map from ids to their usage
811
812 (+++), combineAltsUsageDetails
813         :: UsageDetails -> UsageDetails -> UsageDetails
814
815 (+++) usage1 usage2
816   = plusVarEnv_C addOccInfo usage1 usage2
817
818 combineAltsUsageDetails usage1 usage2
819   = plusVarEnv_C orOccInfo usage1 usage2
820
821 addOneOcc :: UsageDetails -> Id -> OccInfo -> UsageDetails
822 addOneOcc usage id info
823   = plusVarEnv_C addOccInfo usage (unitVarEnv id info)
824         -- ToDo: make this more efficient
825
826 emptyDetails = (emptyVarEnv :: UsageDetails)
827
828 usedIn :: Id -> UsageDetails -> Bool
829 v `usedIn` details =  isExportedId v || v `elemVarEnv` details
830
831 type IdWithOccInfo = Id
832
833 tagBinders :: UsageDetails          -- Of scope
834            -> [Id]                  -- Binders
835            -> (UsageDetails,        -- Details with binders removed
836               [IdWithOccInfo])    -- Tagged binders
837
838 tagBinders usage binders
839  = let
840      usage' = usage `delVarEnvList` binders
841      uss    = map (setBinderOcc usage) binders
842    in
843    usage' `seq` (usage', uss)
844
845 tagBinder :: UsageDetails           -- Of scope
846           -> Id                     -- Binders
847           -> (UsageDetails,         -- Details with binders removed
848               IdWithOccInfo)        -- Tagged binders
849
850 tagBinder usage binder
851  = let
852      usage'  = usage `delVarEnv` binder
853      binder' = setBinderOcc usage binder
854    in
855    usage' `seq` (usage', binder')
856
857 setBinderOcc :: UsageDetails -> CoreBndr -> CoreBndr
858 setBinderOcc usage bndr
859   | isTyVar bndr      = bndr
860   | isExportedId bndr = case idOccInfo bndr of
861                           NoOccInfo -> bndr
862                           other     -> setIdOccInfo bndr NoOccInfo
863             -- Don't use local usage info for visible-elsewhere things
864             -- BUT *do* erase any IAmALoopBreaker annotation, because we're
865             -- about to re-generate it and it shouldn't be "sticky"
866                           
867   | otherwise = setIdOccInfo bndr occ_info
868   where
869     occ_info = lookupVarEnv usage bndr `orElse` IAmDead
870 \end{code}
871
872
873 %************************************************************************
874 %*                                                                      *
875 \subsection{Operations over OccInfo}
876 %*                                                                      *
877 %************************************************************************
878
879 \begin{code}
880 mkOneOcc :: OccEnv -> Id -> InterestingCxt -> UsageDetails
881 mkOneOcc env id int_cxt
882   | isLocalId id = unitVarEnv id (OneOcc False True int_cxt)
883   | otherwise    = emptyDetails
884
885 markMany, markInsideLam, markInsideSCC :: OccInfo -> OccInfo
886
887 markMany IAmDead = IAmDead
888 markMany other   = NoOccInfo
889
890 markInsideSCC occ = markMany occ
891
892 markInsideLam (OneOcc _ one_br int_cxt) = OneOcc True one_br int_cxt
893 markInsideLam occ                       = occ
894
895 addOccInfo, orOccInfo :: OccInfo -> OccInfo -> OccInfo
896
897 addOccInfo IAmDead info2       = info2
898 addOccInfo info1 IAmDead       = info1
899 addOccInfo info1 info2         = NoOccInfo
900
901 -- (orOccInfo orig new) is used
902 -- when combining occurrence info from branches of a case
903
904 orOccInfo IAmDead info2 = info2
905 orOccInfo info1 IAmDead = info1
906 orOccInfo (OneOcc in_lam1 one_branch1 int_cxt1)
907           (OneOcc in_lam2 one_branch2 int_cxt2)
908   = OneOcc (in_lam1 || in_lam2)
909            False        -- False, because it occurs in both branches
910            (int_cxt1 && int_cxt2)
911 orOccInfo info1 info2 = NoOccInfo
912 \end{code}