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