Big tidy-up of deriving code
[ghc-hetmet.git] / compiler / simplCore / Simplify.lhs
1 %
2 % (c) The AQUA Project, Glasgow University, 1993-1998
3 %
4 \section[Simplify]{The main module of the simplifier}
5
6 \begin{code}
7 module Simplify ( simplTopBinds, simplExpr ) where
8
9 #include "HsVersions.h"
10
11 import DynFlags ( dopt, DynFlag(Opt_D_dump_inlinings),
12                           SimplifierSwitch(..)
13                         )
14 import SimplMonad
15 import Type hiding      ( substTy, extendTvSubst )
16 import SimplEnv 
17 import SimplUtils
18 import Id
19 import IdInfo
20 import Coercion
21 import TcGadt           ( dataConCanMatch )
22 import DataCon          ( dataConTyCon, dataConRepStrictness )
23 import TyCon            ( tyConArity, isAlgTyCon, isNewTyCon, tyConDataCons_maybe )
24 import CoreSyn
25 import PprCore          ( pprParendExpr, pprCoreExpr )
26 import CoreUnfold       ( mkUnfolding, callSiteInline )
27 import CoreUtils
28 import Rules            ( lookupRule )
29 import BasicTypes       ( isMarkedStrict )
30 import CostCentre       ( currentCCS )
31 import TysPrim          ( realWorldStatePrimTy )
32 import PrelInfo         ( realWorldPrimId )
33 import BasicTypes       ( TopLevelFlag(..), isTopLevel, 
34                           RecFlag(..), isNonRuleLoopBreaker )
35 import List             ( nub )
36 import Maybes           ( orElse )
37 import Outputable
38 import Util
39 \end{code}
40
41
42 The guts of the simplifier is in this module, but the driver loop for
43 the simplifier is in SimplCore.lhs.
44
45
46 -----------------------------------------
47         *** IMPORTANT NOTE ***
48 -----------------------------------------
49 The simplifier used to guarantee that the output had no shadowing, but
50 it does not do so any more.   (Actually, it never did!)  The reason is
51 documented with simplifyArgs.
52
53
54 -----------------------------------------
55         *** IMPORTANT NOTE ***
56 -----------------------------------------
57 Many parts of the simplifier return a bunch of "floats" as well as an
58 expression. This is wrapped as a datatype SimplUtils.FloatsWith.
59
60 All "floats" are let-binds, not case-binds, but some non-rec lets may
61 be unlifted (with RHS ok-for-speculation).
62
63
64
65 -----------------------------------------
66         ORGANISATION OF FUNCTIONS
67 -----------------------------------------
68 simplTopBinds
69   - simplify all top-level binders
70   - for NonRec, call simplRecOrTopPair
71   - for Rec,    call simplRecBind
72
73         
74         ------------------------------
75 simplExpr (applied lambda)      ==> simplNonRecBind
76 simplExpr (Let (NonRec ...) ..) ==> simplNonRecBind
77 simplExpr (Let (Rec ...)    ..) ==> simplify binders; simplRecBind
78
79         ------------------------------
80 simplRecBind    [binders already simplfied]
81   - use simplRecOrTopPair on each pair in turn
82
83 simplRecOrTopPair [binder already simplified]
84   Used for: recursive bindings (top level and nested)
85             top-level non-recursive bindings
86   Returns: 
87   - check for PreInlineUnconditionally
88   - simplLazyBind
89
90 simplNonRecBind
91   Used for: non-top-level non-recursive bindings
92             beta reductions (which amount to the same thing)
93   Because it can deal with strict arts, it takes a 
94         "thing-inside" and returns an expression
95
96   - check for PreInlineUnconditionally
97   - simplify binder, including its IdInfo
98   - if strict binding
99         simplStrictArg
100         mkAtomicArgs
101         completeNonRecX
102     else
103         simplLazyBind
104         addFloats
105
106 simplNonRecX:   [given a *simplified* RHS, but an *unsimplified* binder]
107   Used for: binding case-binder and constr args in a known-constructor case
108   - check for PreInLineUnconditionally
109   - simplify binder
110   - completeNonRecX
111  
112         ------------------------------
113 simplLazyBind:  [binder already simplified, RHS not]
114   Used for: recursive bindings (top level and nested)
115             top-level non-recursive bindings
116             non-top-level, but *lazy* non-recursive bindings
117         [must not be strict or unboxed]
118   Returns floats + an augmented environment, not an expression
119   - substituteIdInfo and add result to in-scope 
120         [so that rules are available in rec rhs]
121   - simplify rhs
122   - mkAtomicArgs
123   - float if exposes constructor or PAP
124   - completeBind
125
126
127 completeNonRecX:        [binder and rhs both simplified]
128   - if the the thing needs case binding (unlifted and not ok-for-spec)
129         build a Case
130    else
131         completeBind
132         addFloats
133
134 completeBind:   [given a simplified RHS]
135         [used for both rec and non-rec bindings, top level and not]
136   - try PostInlineUnconditionally
137   - add unfolding [this is the only place we add an unfolding]
138   - add arity
139
140
141
142 Right hand sides and arguments
143 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
144 In many ways we want to treat 
145         (a) the right hand side of a let(rec), and 
146         (b) a function argument
147 in the same way.  But not always!  In particular, we would
148 like to leave these arguments exactly as they are, so they
149 will match a RULE more easily.
150         
151         f (g x, h x)    
152         g (+ x)
153
154 It's harder to make the rule match if we ANF-ise the constructor,
155 or eta-expand the PAP:
156
157         f (let { a = g x; b = h x } in (a,b))
158         g (\y. + x y)
159
160 On the other hand if we see the let-defns
161
162         p = (g x, h x)
163         q = + x
164
165 then we *do* want to ANF-ise and eta-expand, so that p and q
166 can be safely inlined.   
167
168 Even floating lets out is a bit dubious.  For let RHS's we float lets
169 out if that exposes a value, so that the value can be inlined more vigorously.
170 For example
171
172         r = let x = e in (x,x)
173
174 Here, if we float the let out we'll expose a nice constructor. We did experiments
175 that showed this to be a generally good thing.  But it was a bad thing to float
176 lets out unconditionally, because that meant they got allocated more often.
177
178 For function arguments, there's less reason to expose a constructor (it won't
179 get inlined).  Just possibly it might make a rule match, but I'm pretty skeptical.
180 So for the moment we don't float lets out of function arguments either.
181
182
183 Eta expansion
184 ~~~~~~~~~~~~~~
185 For eta expansion, we want to catch things like
186
187         case e of (a,b) -> \x -> case a of (p,q) -> \y -> r
188
189 If the \x was on the RHS of a let, we'd eta expand to bring the two
190 lambdas together.  And in general that's a good thing to do.  Perhaps
191 we should eta expand wherever we find a (value) lambda?  Then the eta
192 expansion at a let RHS can concentrate solely on the PAP case.
193
194
195 %************************************************************************
196 %*                                                                      *
197 \subsection{Bindings}
198 %*                                                                      *
199 %************************************************************************
200
201 \begin{code}
202 simplTopBinds :: SimplEnv -> [InBind] -> SimplM [OutBind]
203
204 simplTopBinds env binds
205   = do  {       -- Put all the top-level binders into scope at the start
206                 -- so that if a transformation rule has unexpectedly brought
207                 -- anything into scope, then we don't get a complaint about that.
208                 -- It's rather as if the top-level binders were imported.
209         ; env <- simplRecBndrs env (bindersOfBinds binds)
210         ; dflags <- getDOptsSmpl
211         ; let dump_flag = dopt Opt_D_dump_inlinings dflags
212         ; env' <- simpl_binds dump_flag env binds
213         ; freeTick SimplifierDone
214         ; return (getFloats env') }
215   where
216         -- We need to track the zapped top-level binders, because
217         -- they should have their fragile IdInfo zapped (notably occurrence info)
218         -- That's why we run down binds and bndrs' simultaneously.
219     simpl_binds :: Bool -> SimplEnv -> [InBind] -> SimplM SimplEnv
220     simpl_binds dump env []           = return env
221     simpl_binds dump env (bind:binds) = do { env' <- trace dump bind $
222                                                      simpl_bind env bind
223                                            ; simpl_binds dump env' binds }
224
225     trace True  bind = pprTrace "SimplBind" (ppr (bindersOf bind))
226     trace False bind = \x -> x
227
228     simpl_bind env (NonRec b r) = simplRecOrTopPair env TopLevel b r
229     simpl_bind env (Rec pairs)  = simplRecBind      env TopLevel pairs
230 \end{code}
231
232
233 %************************************************************************
234 %*                                                                      *
235 \subsection{Lazy bindings}
236 %*                                                                      *
237 %************************************************************************
238
239 simplRecBind is used for
240         * recursive bindings only
241
242 \begin{code}
243 simplRecBind :: SimplEnv -> TopLevelFlag
244              -> [(InId, InExpr)]
245              -> SimplM SimplEnv
246 simplRecBind env top_lvl pairs
247   = do  { env' <- go (zapFloats env) pairs
248         ; return (env `addRecFloats` env') }
249         -- addFloats adds the floats from env', 
250         -- *and* updates env with the in-scope set from env'
251   where
252     go env [] = return env
253         
254     go env ((bndr, rhs) : pairs)
255         = do { env <- simplRecOrTopPair env top_lvl bndr rhs
256              ; go env pairs }
257 \end{code}
258
259 simplOrTopPair is used for
260         * recursive bindings (whether top level or not)
261         * top-level non-recursive bindings
262
263 It assumes the binder has already been simplified, but not its IdInfo.
264
265 \begin{code}
266 simplRecOrTopPair :: SimplEnv
267                   -> TopLevelFlag
268                   -> InId -> InExpr     -- Binder and rhs
269                   -> SimplM SimplEnv    -- Returns an env that includes the binding
270
271 simplRecOrTopPair env top_lvl bndr rhs
272   | preInlineUnconditionally env top_lvl bndr rhs       -- Check for unconditional inline
273   = do  { tick (PreInlineUnconditionally bndr)
274         ; return (extendIdSubst env bndr (mkContEx env rhs)) }
275
276   | otherwise
277   = do  { let bndr' = lookupRecBndr env bndr
278               (env', bndr'') = addLetIdInfo env bndr bndr'
279         ; simplLazyBind env' top_lvl Recursive bndr bndr'' rhs env' }
280         -- May not actually be recursive, but it doesn't matter
281 \end{code}
282
283
284 simplLazyBind is used for
285   * [simplRecOrTopPair] recursive bindings (whether top level or not)
286   * [simplRecOrTopPair] top-level non-recursive bindings
287   * [simplNonRecE]      non-top-level *lazy* non-recursive bindings
288
289 Nota bene:
290     1. It assumes that the binder is *already* simplified, 
291        and is in scope, and its IdInfo too, except unfolding
292
293     2. It assumes that the binder type is lifted.
294
295     3. It does not check for pre-inline-unconditionallly;
296        that should have been done already.
297
298 \begin{code}
299 simplLazyBind :: SimplEnv
300               -> TopLevelFlag -> RecFlag
301               -> InId -> OutId          -- Binder, both pre-and post simpl
302                                         -- The OutId has IdInfo, except arity, unfolding
303               -> InExpr -> SimplEnv     -- The RHS and its environment
304               -> SimplM SimplEnv
305
306 simplLazyBind env top_lvl is_rec bndr bndr1 rhs rhs_se
307   = do  { let   rhs_env  = rhs_se `setInScope` env
308                 rhs_cont = mkRhsStop (idType bndr1)
309
310         -- Simplify the RHS; note the mkRhsStop, which tells 
311         -- the simplifier that this is the RHS of a let.
312         ; (rhs_env1, rhs1) <- simplExprF rhs_env rhs rhs_cont
313
314         -- If any of the floats can't be floated, give up now
315         -- (The canFloat predicate says True for empty floats.)
316         ; if (not (canFloat top_lvl is_rec False rhs_env1))
317           then  completeBind env top_lvl bndr bndr1
318                                  (wrapFloats rhs_env1 rhs1)
319           else do
320         -- ANF-ise a constructor or PAP rhs
321         { (rhs_env2, rhs2) <- prepareRhs rhs_env1 rhs1
322         ; (env', rhs3) <- chooseRhsFloats top_lvl is_rec False env rhs_env2 rhs2
323         ; completeBind env' top_lvl bndr bndr1 rhs3 } }
324
325 chooseRhsFloats :: TopLevelFlag -> RecFlag -> Bool
326                 -> SimplEnv     -- Env for the let
327                 -> SimplEnv     -- Env for the RHS, with RHS floats in it
328                 -> OutExpr              -- ..and the RHS itself
329                 -> SimplM (SimplEnv, OutExpr)   -- New env for let, and RHS
330
331 chooseRhsFloats top_lvl is_rec is_strict env rhs_env rhs
332   | not (isEmptyFloats rhs_env)                 -- Something to float
333   , canFloat top_lvl is_rec is_strict rhs_env   -- ...that can float
334   , (isTopLevel top_lvl  || exprIsCheap rhs)    -- ...and we want to float      
335   = do  { tick LetFloatFromLet  -- Float
336         ; return (addFloats env rhs_env, rhs) } -- Add the floats to the main env
337   | otherwise                   -- Don't float
338   = return (env, wrapFloats rhs_env rhs)        -- Wrap the floats around the RHS
339 \end{code}
340
341
342 %************************************************************************
343 %*                                                                      *
344 \subsection{simplNonRec}
345 %*                                                                      *
346 %************************************************************************
347
348 A specialised variant of simplNonRec used when the RHS is already simplified, 
349 notably in knownCon.  It uses case-binding where necessary.
350
351 \begin{code}
352 simplNonRecX :: SimplEnv
353              -> InId            -- Old binder
354              -> OutExpr         -- Simplified RHS
355              -> SimplM SimplEnv
356
357 simplNonRecX env bndr new_rhs
358   = do  { (env, bndr') <- simplBinder env bndr
359         ; completeNonRecX env NotTopLevel NonRecursive
360                           (isStrictBndr bndr) bndr bndr' new_rhs }
361
362 completeNonRecX :: SimplEnv
363                 -> TopLevelFlag -> RecFlag -> Bool
364                 -> InId                 -- Old binder
365                 -> OutId                -- New binder
366                 -> OutExpr              -- Simplified RHS
367                 -> SimplM SimplEnv
368
369 completeNonRecX env top_lvl is_rec is_strict old_bndr new_bndr new_rhs
370   = do  { (env1, rhs1) <- prepareRhs (zapFloats env) new_rhs
371         ; (env2, rhs2) <- chooseRhsFloats top_lvl is_rec is_strict env env1 rhs1
372         ; completeBind env2 NotTopLevel old_bndr new_bndr rhs2 }
373 \end{code}
374
375 {- No, no, no!  Do not try preInlineUnconditionally in completeNonRecX
376    Doing so risks exponential behaviour, because new_rhs has been simplified once already
377    In the cases described by the folowing commment, postInlineUnconditionally will 
378    catch many of the relevant cases.
379         -- This happens; for example, the case_bndr during case of
380         -- known constructor:  case (a,b) of x { (p,q) -> ... }
381         -- Here x isn't mentioned in the RHS, so we don't want to
382         -- create the (dead) let-binding  let x = (a,b) in ...
383         --
384         -- Similarly, single occurrences can be inlined vigourously
385         -- e.g.  case (f x, g y) of (a,b) -> ....
386         -- If a,b occur once we can avoid constructing the let binding for them.
387
388    Furthermore in the case-binding case preInlineUnconditionally risks extra thunks
389         -- Consider     case I# (quotInt# x y) of 
390         --                I# v -> let w = J# v in ...
391         -- If we gaily inline (quotInt# x y) for v, we end up building an
392         -- extra thunk:
393         --                let w = J# (quotInt# x y) in ...
394         -- because quotInt# can fail.
395
396   | preInlineUnconditionally env NotTopLevel bndr new_rhs
397   = thing_inside (extendIdSubst env bndr (DoneEx new_rhs))
398 -}
399
400 prepareRhs takes a putative RHS, checks whether it's a PAP or
401 constructor application and, if so, converts it to ANF, so that the 
402 resulting thing can be inlined more easily.  Thus
403         x = (f a, g b)
404 becomes
405         t1 = f a
406         t2 = g b
407         x = (t1,t2)
408
409 \begin{code}
410 prepareRhs :: SimplEnv -> OutExpr -> SimplM (SimplEnv, OutExpr)
411 -- Adds new floats to the env iff that allows us to return a good RHS
412
413 prepareRhs env (Cast rhs co)    -- Note [Float coersions]
414   = do  { (env', rhs') <- makeTrivial env rhs
415         ; return (env', Cast rhs' co) }
416
417 prepareRhs env rhs
418   | (Var fun, args) <- collectArgs rhs          -- It's an application
419   , let n_args = valArgCount args       
420   , n_args > 0                                  -- ...but not a trivial one     
421   , isDataConWorkId fun || n_args < idArity fun -- ...and it's a constructor or PAP
422   = go env (Var fun) args
423   where
424     go env fun []           = return (env, fun)
425     go env fun (arg : args) = do { (env', arg') <- makeTrivial env arg
426                                  ; go env' (App fun arg') args }
427
428 prepareRhs env rhs              -- The default case
429   = return (env, rhs)
430 \end{code}
431
432 Note [Float coercions]
433 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
434 When we find the binding
435         x = e `cast` co
436 we'd like to transform it to
437         x' = e
438         x = x `cast` co         -- A trivial binding
439 There's a chance that e will be a constructor application or function, or something
440 like that, so moving the coerion to the usage site may well cancel the coersions
441 and lead to further optimisation.  Example:
442
443      data family T a :: *
444      data instance T Int = T Int
445
446      foo :: Int -> Int -> Int
447      foo m n = ...
448         where
449           x = T m
450           go 0 = 0
451           go n = case x of { T m -> go (n-m) }
452                 -- This case should optimise
453
454
455 \begin{code}
456 makeTrivial :: SimplEnv -> OutExpr -> SimplM (SimplEnv, OutExpr)
457 -- Binds the expression to a variable, if it's not trivial, returning the variable
458 makeTrivial env expr
459   | exprIsTrivial expr
460   = return (env, expr)
461   | otherwise           -- See Note [Take care] below
462   = do  { var <- newId FSLIT("a") (exprType expr)
463         ; env <- completeNonRecX env NotTopLevel NonRecursive 
464                                  False var var expr
465         ; return (env, substExpr env (Var var)) }
466 \end{code}
467
468
469 %************************************************************************
470 %*                                                                      *
471 \subsection{Completing a lazy binding}
472 %*                                                                      *
473 %************************************************************************
474
475 completeBind
476   * deals only with Ids, not TyVars
477   * takes an already-simplified binder and RHS
478   * is used for both recursive and non-recursive bindings
479   * is used for both top-level and non-top-level bindings
480
481 It does the following:
482   - tries discarding a dead binding
483   - tries PostInlineUnconditionally
484   - add unfolding [this is the only place we add an unfolding]
485   - add arity
486
487 It does *not* attempt to do let-to-case.  Why?  Because it is used for
488   - top-level bindings (when let-to-case is impossible) 
489   - many situations where the "rhs" is known to be a WHNF
490                 (so let-to-case is inappropriate).
491
492 Nor does it do the atomic-argument thing
493
494 \begin{code}
495 completeBind :: SimplEnv
496              -> TopLevelFlag            -- Flag stuck into unfolding
497              -> InId                    -- Old binder
498              -> OutId -> OutExpr        -- New binder and RHS
499              -> SimplM SimplEnv
500 -- completeBind may choose to do its work 
501 --      * by extending the substitution (e.g. let x = y in ...)
502 --      * or by adding to the floats in the envt
503
504 completeBind env top_lvl old_bndr new_bndr new_rhs
505   | postInlineUnconditionally env top_lvl new_bndr occ_info new_rhs unfolding
506                 -- Inline and discard the binding
507   = do  { tick (PostInlineUnconditionally old_bndr)
508         ; -- pprTrace "postInlineUnconditionally" (ppr old_bndr <+> ppr new_bndr <+> ppr new_rhs) $
509           return (extendIdSubst env old_bndr (DoneEx new_rhs)) }
510         -- Use the substitution to make quite, quite sure that the
511         -- substitution will happen, since we are going to discard the binding
512
513   |  otherwise
514   = let
515         --      Arity info
516         new_bndr_info = idInfo new_bndr `setArityInfo` exprArity new_rhs
517
518         --      Unfolding info
519         -- Add the unfolding *only* for non-loop-breakers
520         -- Making loop breakers not have an unfolding at all 
521         -- means that we can avoid tests in exprIsConApp, for example.
522         -- This is important: if exprIsConApp says 'yes' for a recursive
523         -- thing, then we can get into an infinite loop
524
525         --      Demand info
526         -- If the unfolding is a value, the demand info may
527         -- go pear-shaped, so we nuke it.  Example:
528         --      let x = (a,b) in
529         --      case x of (p,q) -> h p q x
530         -- Here x is certainly demanded. But after we've nuked
531         -- the case, we'll get just
532         --      let x = (a,b) in h a b x
533         -- and now x is not demanded (I'm assuming h is lazy)
534         -- This really happens.  Similarly
535         --      let f = \x -> e in ...f..f...
536         -- After inlining f at some of its call sites the original binding may
537         -- (for example) be no longer strictly demanded.
538         -- The solution here is a bit ad hoc...
539         info_w_unf = new_bndr_info `setUnfoldingInfo` unfolding
540         final_info | loop_breaker               = new_bndr_info
541                    | isEvaldUnfolding unfolding = zapDemandInfo info_w_unf `orElse` info_w_unf
542                    | otherwise                  = info_w_unf
543
544         final_id = new_bndr `setIdInfo` final_info
545     in
546                 -- These seqs forces the Id, and hence its IdInfo,
547                 -- and hence any inner substitutions
548     final_id                                    `seq`
549     -- pprTrace "Binding" (ppr final_id <+> ppr unfolding) $
550     return (addNonRec env final_id new_rhs)
551   where 
552     unfolding    = mkUnfolding (isTopLevel top_lvl) new_rhs
553     loop_breaker = isNonRuleLoopBreaker occ_info
554     old_info     = idInfo old_bndr
555     occ_info     = occInfo old_info
556 \end{code}
557
558
559
560 %************************************************************************
561 %*                                                                      *
562 \subsection[Simplify-simplExpr]{The main function: simplExpr}
563 %*                                                                      *
564 %************************************************************************
565
566 The reason for this OutExprStuff stuff is that we want to float *after*
567 simplifying a RHS, not before.  If we do so naively we get quadratic
568 behaviour as things float out.
569
570 To see why it's important to do it after, consider this (real) example:
571
572         let t = f x
573         in fst t
574 ==>
575         let t = let a = e1
576                     b = e2
577                 in (a,b)
578         in fst t
579 ==>
580         let a = e1
581             b = e2
582             t = (a,b)
583         in
584         a       -- Can't inline a this round, cos it appears twice
585 ==>
586         e1
587
588 Each of the ==> steps is a round of simplification.  We'd save a
589 whole round if we float first.  This can cascade.  Consider
590
591         let f = g d
592         in \x -> ...f...
593 ==>
594         let f = let d1 = ..d.. in \y -> e
595         in \x -> ...f...
596 ==>
597         let d1 = ..d..
598         in \x -> ...(\y ->e)...
599
600 Only in this second round can the \y be applied, and it 
601 might do the same again.
602
603
604 \begin{code}
605 simplExpr :: SimplEnv -> CoreExpr -> SimplM CoreExpr
606 simplExpr env expr = simplExprC env expr (mkBoringStop expr_ty')
607                    where
608                      expr_ty' = substTy env (exprType expr)
609         -- The type in the Stop continuation, expr_ty', is usually not used
610         -- It's only needed when discarding continuations after finding
611         -- a function that returns bottom.
612         -- Hence the lazy substitution
613
614
615 simplExprC :: SimplEnv -> CoreExpr -> SimplCont -> SimplM CoreExpr
616         -- Simplify an expression, given a continuation
617 simplExprC env expr cont 
618   = -- pprTrace "simplExprC" (ppr expr $$ ppr cont {- $$ ppr (seIdSubst env) -} $$ ppr (seFloats env) ) $
619     do  { (env', expr') <- simplExprF (zapFloats env) expr cont
620         ; -- pprTrace "simplExprC ret" (ppr expr $$ ppr expr') $
621           -- pprTrace "simplExprC ret3" (ppr (seInScope env')) $
622           -- pprTrace "simplExprC ret4" (ppr (seFloats env')) $
623           return (wrapFloats env' expr') }
624
625 --------------------------------------------------
626 simplExprF :: SimplEnv -> InExpr -> SimplCont
627            -> SimplM (SimplEnv, OutExpr)
628
629 simplExprF env e cont 
630   = -- pprTrace "simplExprF" (ppr e $$ ppr cont $$ ppr (seTvSubst env) $$ ppr (seIdSubst env) {- $$ ppr (seFloats env) -} ) $
631     simplExprF' env e cont
632                                      
633 simplExprF' env (Var v)       cont = simplVar env v cont
634 simplExprF' env (Lit lit)      cont = rebuild env (Lit lit) cont
635 simplExprF' env (Note n expr)  cont = simplNote env n expr cont
636 simplExprF' env (Cast body co) cont = simplCast env body co cont
637 simplExprF' env (App fun arg)  cont = simplExprF env fun $
638                                      ApplyTo NoDup arg env cont
639
640 simplExprF' env expr@(Lam _ _) cont 
641   = simplLam env (map zap bndrs) body cont
642         -- The main issue here is under-saturated lambdas
643         --   (\x1. \x2. e) arg1
644         -- Here x1 might have "occurs-once" occ-info, because occ-info
645         -- is computed assuming that a group of lambdas is applied
646         -- all at once.  If there are too few args, we must zap the 
647         -- occ-info.
648   where
649     n_args   = countArgs cont
650     n_params = length bndrs
651     (bndrs, body) = collectBinders expr
652     zap | n_args >= n_params = \b -> b  
653         | otherwise          = \b -> if isTyVar b then b
654                                      else zapLamIdInfo b
655         -- NB: we count all the args incl type args
656         -- so we must count all the binders (incl type lambdas)
657
658 simplExprF' env (Type ty) cont
659   = ASSERT( contIsRhsOrArg cont )
660     do  { ty' <- simplType env ty
661         ; rebuild env (Type ty') cont }
662
663 simplExprF' env (Case scrut bndr case_ty alts) cont
664   | not (switchIsOn (getSwitchChecker env) NoCaseOfCase)
665   =     -- Simplify the scrutinee with a Select continuation
666     simplExprF env scrut (Select NoDup bndr alts env cont)
667
668   | otherwise
669   =     -- If case-of-case is off, simply simplify the case expression
670         -- in a vanilla Stop context, and rebuild the result around it
671     do  { case_expr' <- simplExprC env scrut case_cont
672         ; rebuild env case_expr' cont }
673   where
674     case_cont = Select NoDup bndr alts env (mkBoringStop case_ty')
675     case_ty'  = substTy env case_ty     -- c.f. defn of simplExpr
676
677 simplExprF' env (Let (Rec pairs) body) cont
678   = do  { env <- simplRecBndrs env (map fst pairs)
679                 -- NB: bndrs' don't have unfoldings or rules
680                 -- We add them as we go down
681
682         ; env <- simplRecBind env NotTopLevel pairs
683         ; simplExprF env body cont }
684
685 simplExprF' env (Let (NonRec bndr rhs) body) cont
686   = simplNonRecE env bndr (rhs, env) ([], body) cont
687
688 ---------------------------------
689 simplType :: SimplEnv -> InType -> SimplM OutType
690         -- Kept monadic just so we can do the seqType
691 simplType env ty
692   = -- pprTrace "simplType" (ppr ty $$ ppr (seTvSubst env)) $
693     seqType new_ty   `seq`   returnSmpl new_ty
694   where
695     new_ty = substTy env ty
696 \end{code}
697
698
699 %************************************************************************
700 %*                                                                      *
701 \subsection{The main rebuilder}
702 %*                                                                      *
703 %************************************************************************
704
705 \begin{code}
706 rebuild :: SimplEnv -> OutExpr -> SimplCont -> SimplM (SimplEnv, OutExpr)
707 -- At this point the substitution in the SimplEnv should be irrelevant
708 -- only the in-scope set and floats should matter
709 rebuild env expr cont
710   = -- pprTrace "rebuild" (ppr expr $$ ppr cont $$ ppr (seFloats env)) $
711     case cont of
712       Stop {}                      -> return (env, expr)
713       CoerceIt co cont             -> rebuild env (mkCoerce co expr) cont
714       Select _ bndr alts se cont   -> rebuildCase (se `setFloats` env) expr bndr alts cont
715       StrictArg fun ty info cont   -> rebuildCall env (fun `App` expr) (funResultTy ty) info cont
716       StrictBind b bs body se cont -> do { env' <- simplNonRecX (se `setFloats` env) b expr
717                                          ; simplLam env' bs body cont }
718       ApplyTo _ arg se cont        -> do { arg' <- simplExpr (se `setInScope` env) arg
719                                          ; rebuild env (App expr arg') cont }
720 \end{code}
721
722
723 %************************************************************************
724 %*                                                                      *
725 \subsection{Lambdas}
726 %*                                                                      *
727 %************************************************************************
728
729 \begin{code}
730 simplCast :: SimplEnv -> InExpr -> Coercion -> SimplCont
731           -> SimplM (SimplEnv, OutExpr)
732 simplCast env body co cont
733   = do  { co' <- simplType env co
734         ; simplExprF env body (addCoerce co' cont) }
735   where
736        addCoerce co cont 
737          | (s1, k1) <- coercionKind co
738          , s1 `coreEqType` k1 = cont
739        addCoerce co1 (CoerceIt co2 cont)
740          | (s1, k1) <- coercionKind co1
741          , (l1, t1) <- coercionKind co2
742                 --      coerce T1 S1 (coerce S1 K1 e)
743                 -- ==>
744                 --      e,                      if T1=K1
745                 --      coerce T1 K1 e,         otherwise
746                 --
747                 -- For example, in the initial form of a worker
748                 -- we may find  (coerce T (coerce S (\x.e))) y
749                 -- and we'd like it to simplify to e[y/x] in one round 
750                 -- of simplification
751          , s1 `coreEqType` t1  = cont            -- The coerces cancel out  
752          | otherwise           = CoerceIt (mkTransCoercion co1 co2) cont
753     
754        addCoerce co (ApplyTo dup arg arg_se cont)
755          | not (isTypeArg arg)    -- This whole case only works for value args
756                                 -- Could upgrade to have equiv thing for type apps too  
757          , Just (s1s2, t1t2) <- splitCoercionKind_maybe co
758          , isFunTy s1s2
759                 -- co : s1s2 :=: t1t2
760                 --      (coerce (T1->T2) (S1->S2) F) E
761                 -- ===> 
762                 --      coerce T2 S2 (F (coerce S1 T1 E))
763                 --
764                 -- t1t2 must be a function type, T1->T2, because it's applied
765                 -- to something but s1s2 might conceivably not be
766                 --
767                 -- When we build the ApplyTo we can't mix the out-types
768                 -- with the InExpr in the argument, so we simply substitute
769                 -- to make it all consistent.  It's a bit messy.
770                 -- But it isn't a common case.
771          = ApplyTo dup new_arg (zapSubstEnv env) (addCoerce co2 cont)
772          where
773            -- we split coercion t1->t2 :=: s1->s2 into t1 :=: s1 and 
774            -- t2 :=: s2 with left and right on the curried form: 
775            --    (->) t1 t2 :=: (->) s1 s2
776            [co1, co2] = decomposeCo 2 co
777            new_arg    = mkCoerce (mkSymCoercion co1) arg'
778            arg'       = substExpr arg_se arg
779
780        addCoerce co cont = CoerceIt co cont
781 \end{code}
782
783
784 %************************************************************************
785 %*                                                                      *
786 \subsection{Lambdas}
787 %*                                                                      *
788 %************************************************************************
789
790 \begin{code}
791 simplLam :: SimplEnv -> [InId] -> InExpr -> SimplCont
792          -> SimplM (SimplEnv, OutExpr)
793
794 simplLam env [] body cont = simplExprF env body cont
795
796         -- Type-beta reduction
797 simplLam env (bndr:bndrs) body (ApplyTo _ (Type ty_arg) arg_se cont)
798   = ASSERT( isTyVar bndr )
799     do  { tick (BetaReduction bndr)
800         ; ty_arg' <- simplType (arg_se `setInScope` env) ty_arg
801         ; simplLam (extendTvSubst env bndr ty_arg') bndrs body cont }
802
803         -- Ordinary beta reduction
804 simplLam env (bndr:bndrs) body (ApplyTo _ arg arg_se cont)
805   = do  { tick (BetaReduction bndr)     
806         ; simplNonRecE env bndr (arg, arg_se) (bndrs, body) cont }
807
808         -- Not enough args, so there are real lambdas left to put in the result
809 simplLam env bndrs body cont
810   = do  { (env, bndrs') <- simplLamBndrs env bndrs
811         ; body' <- simplExpr env body
812         ; new_lam <- mkLam bndrs' body'
813         ; rebuild env new_lam cont }
814
815 ------------------
816 simplNonRecE :: SimplEnv 
817              -> InId                    -- The binder
818              -> (InExpr, SimplEnv)      -- Rhs of binding (or arg of lambda)
819              -> ([InId], InExpr)        -- Body of the let/lambda
820                                         --      \xs.e
821              -> SimplCont
822              -> SimplM (SimplEnv, OutExpr)
823
824 -- simplNonRecE is used for
825 --  * non-top-level non-recursive lets in expressions
826 --  * beta reduction
827 --
828 -- It deals with strict bindings, via the StrictBind continuation,
829 -- which may abort the whole process
830 --
831 -- The "body" of the binding comes as a pair of ([InId],InExpr)
832 -- representing a lambda; so we recurse back to simplLam
833 -- Why?  Because of the binder-occ-info-zapping done before 
834 --       the call to simplLam in simplExprF (Lam ...)
835
836 simplNonRecE env bndr (rhs, rhs_se) (bndrs, body) cont
837   | preInlineUnconditionally env NotTopLevel bndr rhs
838   = do  { tick (PreInlineUnconditionally bndr)
839         ; simplLam (extendIdSubst env bndr (mkContEx rhs_se rhs)) bndrs body cont }
840
841   | isStrictBndr bndr
842   = do  { simplExprF (rhs_se `setFloats` env) rhs 
843                      (StrictBind bndr bndrs body env cont) }
844
845   | otherwise
846   = do  { (env, bndr') <- simplBinder env bndr
847         ; env <- simplLazyBind env NotTopLevel NonRecursive bndr bndr' rhs rhs_se
848         ; simplLam env bndrs body cont }
849 \end{code}
850
851
852 %************************************************************************
853 %*                                                                      *
854 \subsection{Notes}
855 %*                                                                      *
856 %************************************************************************
857
858 \begin{code}
859 -- Hack alert: we only distinguish subsumed cost centre stacks for the 
860 -- purposes of inlining.  All other CCCSs are mapped to currentCCS.
861 simplNote env (SCC cc) e cont
862   = do  { e' <- simplExpr (setEnclosingCC env currentCCS) e
863         ; rebuild env (mkSCC cc e') cont }
864
865 -- See notes with SimplMonad.inlineMode
866 simplNote env InlineMe e cont
867   | contIsRhsOrArg cont         -- Totally boring continuation; see notes above
868   = do  {                       -- Don't inline inside an INLINE expression
869           e' <- simplExpr (setMode inlineMode env) e
870         ; rebuild env (mkInlineMe e') cont }
871
872   | otherwise   -- Dissolve the InlineMe note if there's
873                 -- an interesting context of any kind to combine with
874                 -- (even a type application -- anything except Stop)
875   = simplExprF env e cont
876
877 simplNote env (CoreNote s) e cont
878   = simplExpr env e    `thenSmpl` \ e' ->
879     rebuild env (Note (CoreNote s) e') cont
880 \end{code}
881
882
883 %************************************************************************
884 %*                                                                      *
885 \subsection{Dealing with calls}
886 %*                                                                      *
887 %************************************************************************
888
889 \begin{code}
890 simplVar env var cont
891   = case substId env var of
892         DoneEx e         -> simplExprF (zapSubstEnv env) e cont
893         ContEx tvs ids e -> simplExprF (setSubstEnv env tvs ids) e cont
894         DoneId var1      -> completeCall (zapSubstEnv env) var1 cont
895                 -- Note [zapSubstEnv]
896                 -- The template is already simplified, so don't re-substitute.
897                 -- This is VITAL.  Consider
898                 --      let x = e in
899                 --      let y = \z -> ...x... in
900                 --      \ x -> ...y...
901                 -- We'll clone the inner \x, adding x->x' in the id_subst
902                 -- Then when we inline y, we must *not* replace x by x' in
903                 -- the inlined copy!!
904
905 ---------------------------------------------------------
906 --      Dealing with a call site
907
908 completeCall env var cont
909   = do  { dflags <- getDOptsSmpl
910         ; let   (args,call_cont) = contArgs cont
911                 -- The args are OutExprs, obtained by *lazily* substituting
912                 -- in the args found in cont.  These args are only examined
913                 -- to limited depth (unless a rule fires).  But we must do
914                 -- the substitution; rule matching on un-simplified args would
915                 -- be bogus
916
917         ------------- First try rules ----------------
918         -- Do this before trying inlining.  Some functions have 
919         -- rules *and* are strict; in this case, we don't want to 
920         -- inline the wrapper of the non-specialised thing; better
921         -- to call the specialised thing instead.
922         --
923         -- We used to use the black-listing mechanism to ensure that inlining of 
924         -- the wrapper didn't occur for things that have specialisations till a 
925         -- later phase, so but now we just try RULES first
926         --
927         -- You might think that we shouldn't apply rules for a loop breaker: 
928         -- doing so might give rise to an infinite loop, because a RULE is
929         -- rather like an extra equation for the function:
930         --      RULE:           f (g x) y = x+y
931         --      Eqn:            f a     y = a-y
932         --
933         -- But it's too drastic to disable rules for loop breakers.  
934         -- Even the foldr/build rule would be disabled, because foldr 
935         -- is recursive, and hence a loop breaker:
936         --      foldr k z (build g) = g k z
937         -- So it's up to the programmer: rules can cause divergence
938         ; let   in_scope   = getInScope env
939                 rules      = getRules env
940                 maybe_rule = case activeRule env of
941                                 Nothing     -> Nothing  -- No rules apply
942                                 Just act_fn -> lookupRule act_fn in_scope 
943                                                           rules var args 
944         ; case maybe_rule of {
945             Just (rule, rule_rhs) -> 
946                 tick (RuleFired (ru_name rule))                 `thenSmpl_`
947                 (if dopt Opt_D_dump_inlinings dflags then
948                    pprTrace "Rule fired" (vcat [
949                         text "Rule:" <+> ftext (ru_name rule),
950                         text "Before:" <+> ppr var <+> sep (map pprParendExpr args),
951                         text "After: " <+> pprCoreExpr rule_rhs,
952                         text "Cont:  " <+> ppr call_cont])
953                  else
954                         id)             $
955                 simplExprF env rule_rhs (dropArgs (ruleArity rule) cont)
956                 -- The ruleArity says how many args the rule consumed
957         
958           ; Nothing -> do       -- No rules
959
960         ------------- Next try inlining ----------------
961         { let   arg_infos = [interestingArg arg | arg <- args, isValArg arg]
962                 n_val_args = length arg_infos
963                 interesting_cont = interestingCallContext (notNull args)
964                                                           (notNull arg_infos)
965                                                           call_cont
966                 active_inline = activeInline env var
967                 maybe_inline  = callSiteInline dflags active_inline
968                                        var arg_infos interesting_cont
969         ; case maybe_inline of {
970             Just unfolding      -- There is an inlining!
971               ->  do { tick (UnfoldingDone var)
972                      ; (if dopt Opt_D_dump_inlinings dflags then
973                            pprTrace "Inlining done" (vcat [
974                                 text "Before:" <+> ppr var <+> sep (map pprParendExpr args),
975                                 text "Inlined fn: " <+> nest 2 (ppr unfolding),
976                                 text "Cont:  " <+> ppr call_cont])
977                          else
978                                 id)
979                        simplExprF env unfolding cont }
980
981             ; Nothing ->                -- No inlining!
982
983         ------------- No inlining! ----------------
984         -- Next, look for rules or specialisations that match
985         --
986         rebuildCall env (Var var) (idType var) 
987                     (mkArgInfo var n_val_args call_cont) cont
988     }}}}
989
990 rebuildCall :: SimplEnv
991             -> OutExpr -> OutType       -- Function and its type
992             -> (Bool, [Bool])           -- See SimplUtils.mkArgInfo
993             -> SimplCont
994             -> SimplM (SimplEnv, OutExpr)
995 rebuildCall env fun fun_ty (has_rules, []) cont
996   -- When we run out of strictness args, it means
997   -- that the call is definitely bottom; see SimplUtils.mkArgInfo
998   -- Then we want to discard the entire strict continuation.  E.g.
999   --    * case (error "hello") of { ... }
1000   --    * (error "Hello") arg
1001   --    * f (error "Hello") where f is strict
1002   --    etc
1003   -- Then, especially in the first of these cases, we'd like to discard
1004   -- the continuation, leaving just the bottoming expression.  But the
1005   -- type might not be right, so we may have to add a coerce.
1006   | not (contIsTrivial cont)     -- Only do thia if there is a non-trivial
1007   = return (env, mk_coerce fun)  -- contination to discard, else we do it
1008   where                          -- again and again!
1009     cont_ty = contResultType cont
1010     co      = mkUnsafeCoercion fun_ty cont_ty
1011     mk_coerce expr | cont_ty `coreEqType` fun_ty = fun
1012                    | otherwise = mkCoerce co fun
1013
1014 rebuildCall env fun fun_ty info (ApplyTo _ (Type arg_ty) se cont)
1015   = do  { ty' <- simplType (se `setInScope` env) arg_ty
1016         ; rebuildCall env (fun `App` Type ty') (applyTy fun_ty ty') info cont }
1017
1018 rebuildCall env fun fun_ty (has_rules, str:strs) (ApplyTo _ arg arg_se cont)
1019   | str || isStrictType arg_ty          -- Strict argument
1020   = -- pprTrace "Strict Arg" (ppr arg $$ ppr (seIdSubst env) $$ ppr (seInScope env)) $
1021     simplExprF (arg_se `setFloats` env) arg
1022                (StrictArg fun fun_ty (has_rules, strs) cont)
1023                 -- Note [Shadowing]
1024
1025   | otherwise                           -- Lazy argument
1026         -- DO NOT float anything outside, hence simplExprC
1027         -- There is no benefit (unlike in a let-binding), and we'd
1028         -- have to be very careful about bogus strictness through 
1029         -- floating a demanded let.
1030   = do  { arg' <- simplExprC (arg_se `setInScope` env) arg
1031                              (mkLazyArgStop arg_ty has_rules)
1032         ; rebuildCall env (fun `App` arg') res_ty (has_rules, strs) cont }
1033   where
1034     (arg_ty, res_ty) = splitFunTy fun_ty
1035
1036 rebuildCall env fun fun_ty info cont
1037   = rebuild env fun cont
1038 \end{code}
1039
1040 Note [Shadowing]
1041 ~~~~~~~~~~~~~~~~
1042 This part of the simplifier may break the no-shadowing invariant
1043 Consider
1044         f (...(\a -> e)...) (case y of (a,b) -> e')
1045 where f is strict in its second arg
1046 If we simplify the innermost one first we get (...(\a -> e)...)
1047 Simplifying the second arg makes us float the case out, so we end up with
1048         case y of (a,b) -> f (...(\a -> e)...) e'
1049 So the output does not have the no-shadowing invariant.  However, there is
1050 no danger of getting name-capture, because when the first arg was simplified
1051 we used an in-scope set that at least mentioned all the variables free in its
1052 static environment, and that is enough.
1053
1054 We can't just do innermost first, or we'd end up with a dual problem:
1055         case x of (a,b) -> f e (...(\a -> e')...)
1056
1057 I spent hours trying to recover the no-shadowing invariant, but I just could
1058 not think of an elegant way to do it.  The simplifier is already knee-deep in
1059 continuations.  We have to keep the right in-scope set around; AND we have
1060 to get the effect that finding (error "foo") in a strict arg position will
1061 discard the entire application and replace it with (error "foo").  Getting
1062 all this at once is TOO HARD!
1063
1064 %************************************************************************
1065 %*                                                                      *
1066                 Rebuilding a cse expression
1067 %*                                                                      *
1068 %************************************************************************
1069
1070 Blob of helper functions for the "case-of-something-else" situation.
1071
1072 \begin{code}
1073 ---------------------------------------------------------
1074 --      Eliminate the case if possible
1075
1076 rebuildCase :: SimplEnv
1077             -> OutExpr          -- Scrutinee
1078             -> InId             -- Case binder
1079             -> [InAlt]          -- Alternatives (inceasing order)
1080             -> SimplCont
1081             -> SimplM (SimplEnv, OutExpr)
1082
1083 rebuildCase env scrut case_bndr alts cont
1084   | Just (con,args) <- exprIsConApp_maybe scrut 
1085         -- Works when the scrutinee is a variable with a known unfolding
1086         -- as well as when it's an explicit constructor application
1087   = knownCon env scrut (DataAlt con) args case_bndr alts cont
1088
1089   | Lit lit <- scrut    -- No need for same treatment as constructors
1090                         -- because literals are inlined more vigorously
1091   = knownCon env scrut (LitAlt lit) [] case_bndr alts cont
1092
1093   | otherwise
1094   = do  {       -- Prepare the continuation;
1095                 -- The new subst_env is in place
1096           (env, dup_cont, nodup_cont) <- prepareCaseCont env alts cont
1097
1098         -- Simplify the alternatives
1099         ; (case_bndr', alts') <- simplAlts env scrut case_bndr alts dup_cont
1100         ; let res_ty' = contResultType dup_cont
1101         ; case_expr <- mkCase scrut case_bndr' res_ty' alts'
1102
1103         -- Notice that rebuildDone returns the in-scope set from env, not alt_env
1104         -- The case binder *not* scope over the whole returned case-expression
1105         ; rebuild env case_expr nodup_cont }
1106 \end{code}
1107
1108 simplCaseBinder checks whether the scrutinee is a variable, v.  If so,
1109 try to eliminate uses of v in the RHSs in favour of case_bndr; that
1110 way, there's a chance that v will now only be used once, and hence
1111 inlined.
1112
1113 Note [no-case-of-case]
1114 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1115 There is a time we *don't* want to do that, namely when
1116 -fno-case-of-case is on.  This happens in the first simplifier pass,
1117 and enhances full laziness.  Here's the bad case:
1118         f = \ y -> ...(case x of I# v -> ...(case x of ...) ... )
1119 If we eliminate the inner case, we trap it inside the I# v -> arm,
1120 which might prevent some full laziness happening.  I've seen this
1121 in action in spectral/cichelli/Prog.hs:
1122          [(m,n) | m <- [1..max], n <- [1..max]]
1123 Hence the check for NoCaseOfCase.
1124
1125 Note [Case of cast]
1126 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1127 Consider        case (v `cast` co) of x { I# ->
1128                 ... (case (v `cast` co) of {...}) ...
1129 We'd like to eliminate the inner case.  We can get this neatly by 
1130 arranging that inside the outer case we add the unfolding
1131         v |-> x `cast` (sym co)
1132 to v.  Then we should inline v at the inner case, cancel the casts, and away we go
1133         
1134 Note 2
1135 ~~~~~~
1136 There is another situation when we don't want to do it.  If we have
1137
1138     case x of w1 { DEFAULT -> case x of w2 { A -> e1; B -> e2 }
1139                    ...other cases .... }
1140
1141 We'll perform the binder-swap for the outer case, giving
1142
1143     case x of w1 { DEFAULT -> case w1 of w2 { A -> e1; B -> e2 } 
1144                    ...other cases .... }
1145
1146 But there is no point in doing it for the inner case, because w1 can't
1147 be inlined anyway.  Furthermore, doing the case-swapping involves
1148 zapping w2's occurrence info (see paragraphs that follow), and that
1149 forces us to bind w2 when doing case merging.  So we get
1150
1151     case x of w1 { A -> let w2 = w1 in e1
1152                    B -> let w2 = w1 in e2
1153                    ...other cases .... }
1154
1155 This is plain silly in the common case where w2 is dead.
1156
1157 Even so, I can't see a good way to implement this idea.  I tried
1158 not doing the binder-swap if the scrutinee was already evaluated
1159 but that failed big-time:
1160
1161         data T = MkT !Int
1162
1163         case v of w  { MkT x ->
1164         case x of x1 { I# y1 ->
1165         case x of x2 { I# y2 -> ...
1166
1167 Notice that because MkT is strict, x is marked "evaluated".  But to
1168 eliminate the last case, we must either make sure that x (as well as
1169 x1) has unfolding MkT y1.  THe straightforward thing to do is to do
1170 the binder-swap.  So this whole note is a no-op.
1171
1172 Note [zapOccInfo]
1173 ~~~~~~~~~~~~~~~~~
1174 If we replace the scrutinee, v, by tbe case binder, then we have to nuke
1175 any occurrence info (eg IAmDead) in the case binder, because the
1176 case-binder now effectively occurs whenever v does.  AND we have to do
1177 the same for the pattern-bound variables!  Example:
1178
1179         (case x of { (a,b) -> a }) (case x of { (p,q) -> q })
1180
1181 Here, b and p are dead.  But when we move the argment inside the first
1182 case RHS, and eliminate the second case, we get
1183
1184         case x of { (a,b) -> a b }
1185
1186 Urk! b is alive!  Reason: the scrutinee was a variable, and case elimination
1187 happened.  
1188
1189 Indeed, this can happen anytime the case binder isn't dead:
1190         case <any> of x { (a,b) -> 
1191         case x of { (p,q) -> p } }
1192 Here (a,b) both look dead, but come alive after the inner case is eliminated.
1193 The point is that we bring into the envt a binding
1194         let x = (a,b) 
1195 after the outer case, and that makes (a,b) alive.  At least we do unless
1196 the case binder is guaranteed dead.
1197
1198 \begin{code}
1199 simplCaseBinder :: SimplEnv -> OutExpr -> InId -> SimplM (SimplEnv, OutId)
1200 simplCaseBinder env scrut case_bndr
1201   | switchIsOn (getSwitchChecker env) NoCaseOfCase
1202         -- See Note [no-case-of-case]
1203   = do  { (env, case_bndr') <- simplBinder env case_bndr
1204         ; return (env, case_bndr') }
1205
1206 simplCaseBinder env (Var v) case_bndr
1207 -- Failed try [see Note 2 above]
1208 --     not (isEvaldUnfolding (idUnfolding v))
1209   = do  { (env, case_bndr') <- simplBinder env (zapOccInfo case_bndr)
1210         ; return (modifyInScope env v case_bndr', case_bndr') }
1211         -- We could extend the substitution instead, but it would be
1212         -- a hack because then the substitution wouldn't be idempotent
1213         -- any more (v is an OutId).  And this does just as well.
1214             
1215 simplCaseBinder env (Cast (Var v) co) case_bndr         -- Note [Case of cast]
1216   = do  { (env, case_bndr') <- simplBinder env (zapOccInfo case_bndr)
1217         ; let rhs = Cast (Var case_bndr') (mkSymCoercion co)
1218         ; return (addBinderUnfolding env v rhs, case_bndr') }
1219
1220 simplCaseBinder env other_scrut case_bndr 
1221   = do  { (env, case_bndr') <- simplBinder env case_bndr
1222         ; return (env, case_bndr') }
1223
1224 zapOccInfo :: InId -> InId      -- See Note [zapOccInfo]
1225 zapOccInfo b = b `setIdOccInfo` NoOccInfo
1226 \end{code}
1227
1228
1229 simplAlts does two things:
1230
1231 1.  Eliminate alternatives that cannot match, including the
1232     DEFAULT alternative.
1233
1234 2.  If the DEFAULT alternative can match only one possible constructor,
1235     then make that constructor explicit.
1236     e.g.
1237         case e of x { DEFAULT -> rhs }
1238      ===>
1239         case e of x { (a,b) -> rhs }
1240     where the type is a single constructor type.  This gives better code
1241     when rhs also scrutinises x or e.
1242
1243 Here "cannot match" includes knowledge from GADTs
1244
1245 It's a good idea do do this stuff before simplifying the alternatives, to
1246 avoid simplifying alternatives we know can't happen, and to come up with
1247 the list of constructors that are handled, to put into the IdInfo of the
1248 case binder, for use when simplifying the alternatives.
1249
1250 Eliminating the default alternative in (1) isn't so obvious, but it can
1251 happen:
1252
1253 data Colour = Red | Green | Blue
1254
1255 f x = case x of
1256         Red -> ..
1257         Green -> ..
1258         DEFAULT -> h x
1259
1260 h y = case y of
1261         Blue -> ..
1262         DEFAULT -> [ case y of ... ]
1263
1264 If we inline h into f, the default case of the inlined h can't happen.
1265 If we don't notice this, we may end up filtering out *all* the cases
1266 of the inner case y, which give us nowhere to go!
1267
1268
1269 \begin{code}
1270 simplAlts :: SimplEnv 
1271           -> OutExpr
1272           -> InId                       -- Case binder
1273           -> [InAlt] -> SimplCont
1274           -> SimplM (OutId, [OutAlt])   -- Includes the continuation
1275 -- Like simplExpr, this just returns the simplified alternatives;
1276 -- it not return an environment
1277
1278 simplAlts env scrut case_bndr alts cont'
1279   = -- pprTrace "simplAlts" (ppr alts $$ ppr (seIdSubst env)) $
1280     do  { let alt_env = zapFloats env
1281         ; (alt_env, case_bndr') <- simplCaseBinder alt_env scrut case_bndr
1282
1283         ; default_alts <- prepareDefault alt_env case_bndr' imposs_deflt_cons cont' maybe_deflt
1284
1285         ; let inst_tys = tyConAppArgs (idType case_bndr')
1286               trimmed_alts = filter (is_possible inst_tys) alts_wo_default
1287               in_alts      = mergeAlts default_alts trimmed_alts
1288                 -- We need the mergeAlts in case the new default_alt 
1289                 -- has turned into a constructor alternative.
1290
1291         ; alts' <- mapM (simplAlt alt_env imposs_cons case_bndr' cont') in_alts
1292         ; return (case_bndr', alts') }
1293   where
1294     (alts_wo_default, maybe_deflt) = findDefault alts
1295     imposs_cons = case scrut of
1296                     Var v -> otherCons (idUnfolding v)
1297                     other -> []
1298
1299         -- "imposs_deflt_cons" are handled either by the context, 
1300         -- OR by a branch in this case expression. (Don't include DEFAULT!!)
1301     imposs_deflt_cons = nub (imposs_cons ++ [con | (con,_,_) <- alts_wo_default])
1302
1303     is_possible :: [Type] -> CoreAlt -> Bool
1304     is_possible tys (con, _, _) | con `elem` imposs_cons = False
1305     is_possible tys (DataAlt con, _, _) = dataConCanMatch tys con
1306     is_possible tys alt                 = True
1307
1308 ------------------------------------
1309 prepareDefault :: SimplEnv
1310                -> OutId         -- Case binder; need just for its type. Note that as an
1311                                 --   OutId, it has maximum information; this is important.
1312                                 --   Test simpl013 is an example
1313              -> [AltCon]        -- These cons can't happen when matching the default
1314              -> SimplCont
1315              -> Maybe InExpr
1316              -> SimplM [InAlt]  -- One branch or none; still unsimplified
1317                                 -- We use a list because it's what mergeAlts expects
1318
1319 prepareDefault env case_bndr' imposs_cons cont Nothing
1320   = return []   -- No default branch
1321
1322 prepareDefault env case_bndr' imposs_cons cont (Just rhs)
1323   |     -- This branch handles the case where we are 
1324         -- scrutinisng an algebraic data type
1325     Just (tycon, inst_tys) <- splitTyConApp_maybe (idType case_bndr'),
1326     isAlgTyCon tycon,           -- It's a data type, tuple, or unboxed tuples.  
1327     not (isNewTyCon tycon),     -- We can have a newtype, if we are just doing an eval:
1328                                 --      case x of { DEFAULT -> e }
1329                                 -- and we don't want to fill in a default for them!
1330     Just all_cons <- tyConDataCons_maybe tycon,
1331     not (null all_cons),        -- This is a tricky corner case.  If the data type has no constructors,
1332                                 -- which GHC allows, then the case expression will have at most a default
1333                                 -- alternative.  We don't want to eliminate that alternative, because the
1334                                 -- invariant is that there's always one alternative.  It's more convenient
1335                                 -- to leave     
1336                                 --      case x of { DEFAULT -> e }     
1337                                 -- as it is, rather than transform it to
1338                                 --      error "case cant match"
1339                                 -- which would be quite legitmate.  But it's a really obscure corner, and
1340                                 -- not worth wasting code on.
1341
1342     let imposs_data_cons = [con | DataAlt con <- imposs_cons]   -- We now know it's a data type 
1343         is_possible con  = not (con `elem` imposs_data_cons)
1344                            && dataConCanMatch inst_tys con
1345   = case filter is_possible all_cons of
1346         []    -> return []      -- Eliminate the default alternative
1347                                 -- altogether if it can't match
1348
1349         [con] ->        -- It matches exactly one constructor, so fill it in
1350                  do { tick (FillInCaseDefault case_bndr')
1351                     ; us <- getUniquesSmpl
1352                     ; let (ex_tvs, co_tvs, arg_ids) =
1353                               dataConRepInstPat us con inst_tys
1354                     ; return [(DataAlt con, ex_tvs ++ co_tvs ++ arg_ids, rhs)] }
1355
1356         two_or_more -> return [(DEFAULT, [], rhs)]
1357
1358   | otherwise 
1359   = return [(DEFAULT, [], rhs)]
1360
1361 ------------------------------------
1362 simplAlt :: SimplEnv
1363          -> [AltCon]    -- These constructors can't be present when
1364                         -- matching this alternative
1365          -> OutId       -- The case binder
1366          -> SimplCont
1367          -> InAlt
1368          -> SimplM (OutAlt)
1369
1370 -- Simplify an alternative, returning the type refinement for the 
1371 -- alternative, if the alternative does any refinement at all
1372
1373 simplAlt env handled_cons case_bndr' cont' (DEFAULT, bndrs, rhs)
1374   = ASSERT( null bndrs )
1375     do  { let env' = addBinderOtherCon env case_bndr' handled_cons
1376                 -- Record the constructors that the case-binder *can't* be.
1377         ; rhs' <- simplExprC env' rhs cont'
1378         ; return (DEFAULT, [], rhs') }
1379
1380 simplAlt env handled_cons case_bndr' cont' (LitAlt lit, bndrs, rhs)
1381   = ASSERT( null bndrs )
1382     do  { let env' = addBinderUnfolding env case_bndr' (Lit lit)
1383         ; rhs' <- simplExprC env' rhs cont'
1384         ; return (LitAlt lit, [], rhs') }
1385
1386 simplAlt env handled_cons case_bndr' cont' (DataAlt con, vs, rhs)
1387   = do  {       -- Deal with the pattern-bound variables
1388                 -- Mark the ones that are in ! positions in the data constructor
1389                 -- as certainly-evaluated.
1390                 -- NB: it happens that simplBinders does *not* erase the OtherCon
1391                 --     form of unfolding, so it's ok to add this info before 
1392                 --     doing simplBinders
1393           (env, vs') <- simplBinders env (add_evals con vs)
1394
1395                 -- Bind the case-binder to (con args)
1396         ; let inst_tys' = tyConAppArgs (idType case_bndr')
1397               con_args  = map Type inst_tys' ++ varsToCoreExprs vs' 
1398               env'      = addBinderUnfolding env case_bndr' (mkConApp con con_args)
1399
1400         ; rhs' <- simplExprC env' rhs cont'
1401         ; return (DataAlt con, vs', rhs') }
1402   where
1403         -- add_evals records the evaluated-ness of the bound variables of
1404         -- a case pattern.  This is *important*.  Consider
1405         --      data T = T !Int !Int
1406         --
1407         --      case x of { T a b -> T (a+1) b }
1408         --
1409         -- We really must record that b is already evaluated so that we don't
1410         -- go and re-evaluate it when constructing the result.
1411         -- See Note [Data-con worker strictness] in MkId.lhs
1412     add_evals dc vs = cat_evals dc vs (dataConRepStrictness dc)
1413
1414     cat_evals dc vs strs
1415         = go vs strs
1416         where
1417           go [] [] = []
1418           go (v:vs) strs | isTyVar v = v : go vs strs
1419           go (v:vs) (str:strs)
1420             | isMarkedStrict str = evald_v  : go vs strs
1421             | otherwise          = zapped_v : go vs strs
1422             where
1423               zapped_v = zap_occ_info v
1424               evald_v  = zapped_v `setIdUnfolding` evaldUnfolding
1425           go _ _ = pprPanic "cat_evals" (ppr dc $$ ppr vs $$ ppr strs)
1426
1427         -- If the case binder is alive, then we add the unfolding
1428         --      case_bndr = C vs
1429         -- to the envt; so vs are now very much alive
1430         -- Note [Aug06] I can't see why this actually matters
1431     zap_occ_info | isDeadBinder case_bndr' = \id -> id
1432                  | otherwise               = zapOccInfo
1433
1434 addBinderUnfolding :: SimplEnv -> Id -> CoreExpr -> SimplEnv
1435 addBinderUnfolding env bndr rhs
1436   = modifyInScope env bndr (bndr `setIdUnfolding` mkUnfolding False rhs)
1437
1438 addBinderOtherCon :: SimplEnv -> Id -> [AltCon] -> SimplEnv
1439 addBinderOtherCon env bndr cons
1440   = modifyInScope env bndr (bndr `setIdUnfolding` mkOtherCon cons)
1441 \end{code}
1442
1443
1444 %************************************************************************
1445 %*                                                                      *
1446 \subsection{Known constructor}
1447 %*                                                                      *
1448 %************************************************************************
1449
1450 We are a bit careful with occurrence info.  Here's an example
1451
1452         (\x* -> case x of (a*, b) -> f a) (h v, e)
1453
1454 where the * means "occurs once".  This effectively becomes
1455         case (h v, e) of (a*, b) -> f a)
1456 and then
1457         let a* = h v; b = e in f a
1458 and then
1459         f (h v)
1460
1461 All this should happen in one sweep.
1462
1463 \begin{code}
1464 knownCon :: SimplEnv -> OutExpr -> AltCon -> [OutExpr]
1465          -> InId -> [InAlt] -> SimplCont
1466          -> SimplM (SimplEnv, OutExpr)
1467
1468 knownCon env scrut con args bndr alts cont
1469   = do  { tick (KnownBranch bndr)
1470         ; knownAlt env scrut args bndr (findAlt con alts) cont }
1471
1472 knownAlt env scrut args bndr (DEFAULT, bs, rhs) cont
1473   = ASSERT( null bs )
1474     do  { env <- simplNonRecX env bndr scrut
1475                 -- This might give rise to a binding with non-atomic args
1476                 -- like x = Node (f x) (g x)
1477                 -- but simplNonRecX will atomic-ify it
1478         ; simplExprF env rhs cont }
1479
1480 knownAlt env scrut args bndr (LitAlt lit, bs, rhs) cont
1481   = ASSERT( null bs )
1482     do  { env <- simplNonRecX env bndr scrut
1483         ; simplExprF env rhs cont }
1484
1485 knownAlt env scrut args bndr (DataAlt dc, bs, rhs) cont
1486   = do  { let dead_bndr  = isDeadBinder bndr
1487               n_drop_tys = tyConArity (dataConTyCon dc)
1488         ; env <- bind_args env dead_bndr bs (drop n_drop_tys args)
1489         ; let
1490                 -- It's useful to bind bndr to scrut, rather than to a fresh
1491                 -- binding      x = Con arg1 .. argn
1492                 -- because very often the scrut is a variable, so we avoid
1493                 -- creating, and then subsequently eliminating, a let-binding
1494                 -- BUT, if scrut is a not a variable, we must be careful
1495                 -- about duplicating the arg redexes; in that case, make
1496                 -- a new con-app from the args
1497                 bndr_rhs  = case scrut of
1498                                 Var v -> scrut
1499                                 other -> con_app
1500                 con_app = mkConApp dc (take n_drop_tys args ++ con_args)
1501                 con_args = [substExpr env (varToCoreExpr b) | b <- bs]
1502                                 -- args are aready OutExprs, but bs are InIds
1503
1504         ; env <- simplNonRecX env bndr bndr_rhs
1505         ; -- pprTrace "knownCon2" (ppr bs $$ ppr rhs $$ ppr (seIdSubst env)) $
1506           simplExprF env rhs cont }
1507
1508 -- Ugh!
1509 bind_args env dead_bndr [] _  = return env
1510
1511 bind_args env dead_bndr (b:bs) (Type ty : args)
1512   = ASSERT( isTyVar b )
1513     bind_args (extendTvSubst env b ty) dead_bndr bs args
1514     
1515 bind_args env dead_bndr (b:bs) (arg : args)
1516   = ASSERT( isId b )
1517     do  { let b' = if dead_bndr then b else zapOccInfo b
1518                 -- Note that the binder might be "dead", because it doesn't occur 
1519                 -- in the RHS; and simplNonRecX may therefore discard it via postInlineUnconditionally
1520                 -- Nevertheless we must keep it if the case-binder is alive, because it may
1521                 -- be used in the con_app.  See Note [zapOccInfo]
1522         ; env <- simplNonRecX env b' arg
1523         ; bind_args env dead_bndr bs args }
1524
1525 bind_args _ _ _ _ = panic "bind_args"
1526 \end{code}
1527
1528
1529 %************************************************************************
1530 %*                                                                      *
1531 \subsection{Duplicating continuations}
1532 %*                                                                      *
1533 %************************************************************************
1534
1535 \begin{code}
1536 prepareCaseCont :: SimplEnv
1537                 -> [InAlt] -> SimplCont
1538                 -> SimplM (SimplEnv, SimplCont,SimplCont)
1539                         -- Return a duplicatable continuation, a non-duplicable part 
1540                         -- plus some extra bindings (that scope over the entire
1541                         -- continunation)
1542
1543         -- No need to make it duplicatable if there's only one alternative
1544 prepareCaseCont env [alt] cont = return (env, cont, mkBoringStop (contResultType cont))
1545 prepareCaseCont env alts  cont = mkDupableCont env cont
1546 \end{code}
1547
1548 \begin{code}
1549 mkDupableCont :: SimplEnv -> SimplCont 
1550               -> SimplM (SimplEnv, SimplCont, SimplCont)
1551
1552 mkDupableCont env cont
1553   | contIsDupable cont
1554   = returnSmpl (env, cont, mkBoringStop (contResultType cont))
1555
1556 mkDupableCont env (Stop {}) = panic "mkDupableCont"     -- Handled by previous eqn
1557
1558 mkDupableCont env (CoerceIt ty cont)
1559   = do  { (env, dup, nodup) <- mkDupableCont env cont
1560         ; return (env, CoerceIt ty dup, nodup) }
1561
1562 mkDupableCont env cont@(StrictBind bndr _ _ se _)
1563   =  return (env, mkBoringStop (substTy se (idType bndr)), cont)
1564         -- See Note [Duplicating strict continuations]
1565
1566 mkDupableCont env cont@(StrictArg _ fun_ty _ _)
1567   =  return (env, mkBoringStop (funArgTy fun_ty), cont)
1568         -- See Note [Duplicating strict continuations]
1569
1570 mkDupableCont env (ApplyTo _ arg se cont)
1571   =     -- e.g.         [...hole...] (...arg...)
1572         --      ==>
1573         --              let a = ...arg... 
1574         --              in [...hole...] a
1575     do  { (env, dup_cont, nodup_cont) <- mkDupableCont env cont
1576         ; arg <- simplExpr (se `setInScope` env) arg
1577         ; (env, arg) <- makeTrivial env arg
1578         ; let app_cont = ApplyTo OkToDup arg (zapSubstEnv env) dup_cont
1579         ; return (env, app_cont, nodup_cont) }
1580
1581 mkDupableCont env cont@(Select _ case_bndr [(_,bs,rhs)] se case_cont)
1582 --  See Note [Single-alternative case]
1583 --  | not (exprIsDupable rhs && contIsDupable case_cont)
1584 --  | not (isDeadBinder case_bndr)
1585   | all isDeadBinder bs
1586   = return (env, mkBoringStop scrut_ty, cont)
1587   where
1588     scrut_ty = substTy se (idType case_bndr)
1589
1590 mkDupableCont env (Select _ case_bndr alts se cont)
1591   =     -- e.g.         (case [...hole...] of { pi -> ei })
1592         --      ===>
1593         --              let ji = \xij -> ei 
1594         --              in case [...hole...] of { pi -> ji xij }
1595     do  { tick (CaseOfCase case_bndr)
1596         ; (env, dup_cont, nodup_cont) <- mkDupableCont env cont
1597                 -- NB: call mkDupableCont here, *not* prepareCaseCont
1598                 -- We must make a duplicable continuation, whereas prepareCaseCont
1599                 -- doesn't when there is a single case branch
1600
1601         ; let alt_env = se `setInScope` env 
1602         ; (alt_env, case_bndr') <- simplBinder alt_env case_bndr
1603         ; alts' <- mapM (simplAlt alt_env [] case_bndr' dup_cont) alts
1604         -- Safe to say that there are no handled-cons for the DEFAULT case
1605                 -- NB: simplBinder does not zap deadness occ-info, so
1606                 -- a dead case_bndr' will still advertise its deadness
1607                 -- This is really important because in
1608                 --      case e of b { (# a,b #) -> ... }
1609                 -- b is always dead, and indeed we are not allowed to bind b to (# a,b #),
1610                 -- which might happen if e was an explicit unboxed pair and b wasn't marked dead.
1611                 -- In the new alts we build, we have the new case binder, so it must retain
1612                 -- its deadness.
1613         -- NB: we don't use alt_env further; it has the substEnv for
1614         --     the alternatives, and we don't want that
1615
1616         ; (env, alts') <- mkDupableAlts env case_bndr' alts'
1617         ; return (env,  -- Note [Duplicated env]
1618                   Select OkToDup case_bndr' alts' (zapSubstEnv env)
1619                          (mkBoringStop (contResultType dup_cont)),
1620                   nodup_cont) }
1621
1622
1623 mkDupableAlts :: SimplEnv -> OutId -> [InAlt]
1624               -> SimplM (SimplEnv, [InAlt])
1625 -- Absorbs the continuation into the new alternatives
1626
1627 mkDupableAlts env case_bndr' alts
1628   = go env alts
1629   where
1630     go env [] = return (env, [])
1631     go env (alt:alts)
1632         = do { (env, alt') <- mkDupableAlt env case_bndr' alt
1633      ; (env, alts') <- go env alts
1634              ; return (env, alt' : alts' ) }
1635                                         
1636 mkDupableAlt env case_bndr' (con, bndrs', rhs')
1637   | exprIsDupable rhs'  -- Note [Small alternative rhs]
1638   = return (env, (con, bndrs', rhs'))
1639   | otherwise
1640   = do  { let rhs_ty'     = exprType rhs'
1641               used_bndrs' = filter abstract_over (case_bndr' : bndrs')
1642               abstract_over bndr 
1643                   | isTyVar bndr = True -- Abstract over all type variables just in case
1644                   | otherwise    = not (isDeadBinder bndr)
1645                         -- The deadness info on the new Ids is preserved by simplBinders
1646
1647         ; (final_bndrs', final_args)    -- Note [Join point abstraction]
1648                 <- if (any isId used_bndrs')
1649                    then return (used_bndrs', varsToCoreExprs used_bndrs')
1650                     else do { rw_id <- newId FSLIT("w") realWorldStatePrimTy
1651                             ; return ([rw_id], [Var realWorldPrimId]) }
1652              
1653         ; join_bndr <- newId FSLIT("$j") (mkPiTypes final_bndrs' rhs_ty')
1654                 -- Note [Funky mkPiTypes]
1655         
1656         ; let   -- We make the lambdas into one-shot-lambdas.  The
1657                 -- join point is sure to be applied at most once, and doing so
1658                 -- prevents the body of the join point being floated out by
1659                 -- the full laziness pass
1660                 really_final_bndrs     = map one_shot final_bndrs'
1661                 one_shot v | isId v    = setOneShotLambda v
1662                            | otherwise = v
1663                 join_rhs  = mkLams really_final_bndrs rhs'
1664                 join_call = mkApps (Var join_bndr) final_args
1665
1666         ; return (addNonRec env join_bndr join_rhs, (con, bndrs', join_call)) }
1667                 -- See Note [Duplicated env]
1668 \end{code}
1669
1670 Note [Duplicated env]
1671 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1672 Some of the alternatives are simplified, but have not been turned into a join point
1673 So they *must* have an zapped subst-env.  So we can't use completeNonRecX to
1674 bind the join point, because it might to do PostInlineUnconditionally, and
1675 we'd lose that when zapping the subst-env.  We could have a per-alt subst-env,
1676 but zapping it (as we do in mkDupableCont, the Select case) is safe, and
1677 at worst delays the join-point inlining.
1678
1679 Note [Small alterantive rhs]
1680 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1681 It is worth checking for a small RHS because otherwise we
1682 get extra let bindings that may cause an extra iteration of the simplifier to
1683 inline back in place.  Quite often the rhs is just a variable or constructor.
1684 The Ord instance of Maybe in PrelMaybe.lhs, for example, took several extra
1685 iterations because the version with the let bindings looked big, and so wasn't
1686 inlined, but after the join points had been inlined it looked smaller, and so
1687 was inlined.
1688
1689 NB: we have to check the size of rhs', not rhs. 
1690 Duplicating a small InAlt might invalidate occurrence information
1691 However, if it *is* dupable, we return the *un* simplified alternative,
1692 because otherwise we'd need to pair it up with an empty subst-env....
1693 but we only have one env shared between all the alts.
1694 (Remember we must zap the subst-env before re-simplifying something).
1695 Rather than do this we simply agree to re-simplify the original (small) thing later.
1696
1697 Note [Funky mkPiTypes]
1698 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1699 Notice the funky mkPiTypes.  If the contructor has existentials
1700 it's possible that the join point will be abstracted over
1701 type varaibles as well as term variables.
1702  Example:  Suppose we have
1703         data T = forall t.  C [t]
1704  Then faced with
1705         case (case e of ...) of
1706             C t xs::[t] -> rhs
1707  We get the join point
1708         let j :: forall t. [t] -> ...
1709             j = /\t \xs::[t] -> rhs
1710         in
1711         case (case e of ...) of
1712             C t xs::[t] -> j t xs
1713
1714 Note [Join point abstaction]
1715 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1716 If we try to lift a primitive-typed something out
1717 for let-binding-purposes, we will *caseify* it (!),
1718 with potentially-disastrous strictness results.  So
1719 instead we turn it into a function: \v -> e
1720 where v::State# RealWorld#.  The value passed to this function
1721 is realworld#, which generates (almost) no code.
1722
1723 There's a slight infelicity here: we pass the overall 
1724 case_bndr to all the join points if it's used in *any* RHS,
1725 because we don't know its usage in each RHS separately
1726
1727 We used to say "&& isUnLiftedType rhs_ty'" here, but now
1728 we make the join point into a function whenever used_bndrs'
1729 is empty.  This makes the join-point more CPR friendly. 
1730 Consider:       let j = if .. then I# 3 else I# 4
1731                 in case .. of { A -> j; B -> j; C -> ... }
1732
1733 Now CPR doesn't w/w j because it's a thunk, so
1734 that means that the enclosing function can't w/w either,
1735 which is a lose.  Here's the example that happened in practice:
1736         kgmod :: Int -> Int -> Int
1737         kgmod x y = if x > 0 && y < 0 || x < 0 && y > 0
1738                     then 78
1739                     else 5
1740
1741 I have seen a case alternative like this:
1742         True -> \v -> ...
1743 It's a bit silly to add the realWorld dummy arg in this case, making
1744         $j = \s v -> ...
1745            True -> $j s
1746 (the \v alone is enough to make CPR happy) but I think it's rare
1747
1748 Note [Duplicating strict continuations]
1749 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1750 Do *not* duplicate StrictBind and StritArg continuations.  We gain
1751 nothing by propagating them into the expressions, and we do lose a
1752 lot.  Here's an example:
1753         && (case x of { T -> F; F -> T }) E
1754 Now, && is strict so we end up simplifying the case with
1755 an ArgOf continuation.  If we let-bind it, we get
1756
1757         let $j = \v -> && v E
1758         in simplExpr (case x of { T -> F; F -> T })
1759                      (ArgOf (\r -> $j r)
1760 And after simplifying more we get
1761
1762         let $j = \v -> && v E
1763         in case x of { T -> $j F; F -> $j T }
1764 Which is a Very Bad Thing
1765
1766 The desire not to duplicate is the entire reason that
1767 mkDupableCont returns a pair of continuations.
1768
1769 The original plan had:
1770 e.g.    (...strict-fn...) [...hole...]
1771         ==>
1772                 let $j = \a -> ...strict-fn...
1773                 in $j [...hole...]
1774
1775 Note [Single-alternative cases]
1776 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1777 This case is just like the ArgOf case.  Here's an example:
1778         data T a = MkT !a
1779         ...(MkT (abs x))...
1780 Then we get
1781         case (case x of I# x' -> 
1782               case x' <# 0# of
1783                 True  -> I# (negate# x')
1784                 False -> I# x') of y {
1785           DEFAULT -> MkT y
1786 Because the (case x) has only one alternative, we'll transform to
1787         case x of I# x' ->
1788         case (case x' <# 0# of
1789                 True  -> I# (negate# x')
1790                 False -> I# x') of y {
1791           DEFAULT -> MkT y
1792 But now we do *NOT* want to make a join point etc, giving 
1793         case x of I# x' ->
1794         let $j = \y -> MkT y
1795         in case x' <# 0# of
1796                 True  -> $j (I# (negate# x'))
1797                 False -> $j (I# x')
1798 In this case the $j will inline again, but suppose there was a big
1799 strict computation enclosing the orginal call to MkT.  Then, it won't
1800 "see" the MkT any more, because it's big and won't get duplicated.
1801 And, what is worse, nothing was gained by the case-of-case transform.
1802
1803 When should use this case of mkDupableCont?  
1804 However, matching on *any* single-alternative case is a *disaster*;
1805   e.g.  case (case ....) of (a,b) -> (# a,b #)
1806   We must push the outer case into the inner one!
1807 Other choices:
1808
1809    * Match [(DEFAULT,_,_)], but in the common case of Int, 
1810      the alternative-filling-in code turned the outer case into
1811                 case (...) of y { I# _ -> MkT y }
1812
1813    * Match on single alternative plus (not (isDeadBinder case_bndr))
1814      Rationale: pushing the case inwards won't eliminate the construction.
1815      But there's a risk of
1816                 case (...) of y { (a,b) -> let z=(a,b) in ... }
1817      Now y looks dead, but it'll come alive again.  Still, this
1818      seems like the best option at the moment.
1819
1820    * Match on single alternative plus (all (isDeadBinder bndrs))
1821      Rationale: this is essentially  seq.
1822
1823    * Match when the rhs is *not* duplicable, and hence would lead to a
1824      join point.  This catches the disaster-case above.  We can test
1825      the *un-simplified* rhs, which is fine.  It might get bigger or
1826      smaller after simplification; if it gets smaller, this case might
1827      fire next time round.  NB also that we must test contIsDupable
1828      case_cont *btoo, because case_cont might be big!
1829
1830      HOWEVER: I found that this version doesn't work well, because
1831      we can get         let x = case (...) of { small } in ...case x...
1832      When x is inlined into its full context, we find that it was a bad
1833      idea to have pushed the outer case inside the (...) case.
1834