Fix recursive superclasses (again). Fixes Trac #4809.
[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
12 import SimplMonad
13 import Type hiding      ( substTy, extendTvSubst, substTyVar )
14 import SimplEnv
15 import SimplUtils
16 import FamInstEnv       ( FamInstEnv )
17 import Id
18 import MkId             ( seqId, realWorldPrimId )
19 import MkCore           ( mkImpossibleExpr )
20 import Var
21 import IdInfo
22 import Name             ( mkSystemVarName, isExternalName )
23 import Coercion
24 import OptCoercion      ( optCoercion )
25 import FamInstEnv       ( topNormaliseType )
26 import DataCon          ( DataCon, dataConWorkId, dataConRepStrictness )
27 import CoreMonad        ( Tick(..), SimplifierMode(..) )
28 import CoreSyn
29 import Demand           ( isStrictDmd )
30 import PprCore          ( pprParendExpr, pprCoreExpr )
31 import CoreUnfold       ( mkUnfolding, mkCoreUnfolding
32                         , mkInlineUnfolding, mkSimpleUnfolding
33                         , exprIsConApp_maybe, callSiteInline, CallCtxt(..) )
34 import CoreUtils
35 import qualified CoreSubst
36 import CoreArity
37 import Rules            ( lookupRule, getRules )
38 import BasicTypes       ( isMarkedStrict, Arity )
39 import CostCentre       ( currentCCS, pushCCisNop )
40 import TysPrim          ( realWorldStatePrimTy )
41 import BasicTypes       ( TopLevelFlag(..), isTopLevel, RecFlag(..) )
42 import MonadUtils       ( foldlM, mapAccumLM )
43 import Maybes           ( orElse )
44 import Data.List        ( mapAccumL )
45 import Outputable
46 import FastString
47 \end{code}
48
49
50 The guts of the simplifier is in this module, but the driver loop for
51 the simplifier is in SimplCore.lhs.
52
53
54 -----------------------------------------
55         *** IMPORTANT NOTE ***
56 -----------------------------------------
57 The simplifier used to guarantee that the output had no shadowing, but
58 it does not do so any more.   (Actually, it never did!)  The reason is
59 documented with simplifyArgs.
60
61
62 -----------------------------------------
63         *** IMPORTANT NOTE ***
64 -----------------------------------------
65 Many parts of the simplifier return a bunch of "floats" as well as an
66 expression. This is wrapped as a datatype SimplUtils.FloatsWith.
67
68 All "floats" are let-binds, not case-binds, but some non-rec lets may
69 be unlifted (with RHS ok-for-speculation).
70
71
72
73 -----------------------------------------
74         ORGANISATION OF FUNCTIONS
75 -----------------------------------------
76 simplTopBinds
77   - simplify all top-level binders
78   - for NonRec, call simplRecOrTopPair
79   - for Rec,    call simplRecBind
80
81
82         ------------------------------
83 simplExpr (applied lambda)      ==> simplNonRecBind
84 simplExpr (Let (NonRec ...) ..) ==> simplNonRecBind
85 simplExpr (Let (Rec ...)    ..) ==> simplify binders; simplRecBind
86
87         ------------------------------
88 simplRecBind    [binders already simplfied]
89   - use simplRecOrTopPair on each pair in turn
90
91 simplRecOrTopPair [binder already simplified]
92   Used for: recursive bindings (top level and nested)
93             top-level non-recursive bindings
94   Returns:
95   - check for PreInlineUnconditionally
96   - simplLazyBind
97
98 simplNonRecBind
99   Used for: non-top-level non-recursive bindings
100             beta reductions (which amount to the same thing)
101   Because it can deal with strict arts, it takes a
102         "thing-inside" and returns an expression
103
104   - check for PreInlineUnconditionally
105   - simplify binder, including its IdInfo
106   - if strict binding
107         simplStrictArg
108         mkAtomicArgs
109         completeNonRecX
110     else
111         simplLazyBind
112         addFloats
113
114 simplNonRecX:   [given a *simplified* RHS, but an *unsimplified* binder]
115   Used for: binding case-binder and constr args in a known-constructor case
116   - check for PreInLineUnconditionally
117   - simplify binder
118   - completeNonRecX
119
120         ------------------------------
121 simplLazyBind:  [binder already simplified, RHS not]
122   Used for: recursive bindings (top level and nested)
123             top-level non-recursive bindings
124             non-top-level, but *lazy* non-recursive bindings
125         [must not be strict or unboxed]
126   Returns floats + an augmented environment, not an expression
127   - substituteIdInfo and add result to in-scope
128         [so that rules are available in rec rhs]
129   - simplify rhs
130   - mkAtomicArgs
131   - float if exposes constructor or PAP
132   - completeBind
133
134
135 completeNonRecX:        [binder and rhs both simplified]
136   - if the the thing needs case binding (unlifted and not ok-for-spec)
137         build a Case
138    else
139         completeBind
140         addFloats
141
142 completeBind:   [given a simplified RHS]
143         [used for both rec and non-rec bindings, top level and not]
144   - try PostInlineUnconditionally
145   - add unfolding [this is the only place we add an unfolding]
146   - add arity
147
148
149
150 Right hand sides and arguments
151 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
152 In many ways we want to treat
153         (a) the right hand side of a let(rec), and
154         (b) a function argument
155 in the same way.  But not always!  In particular, we would
156 like to leave these arguments exactly as they are, so they
157 will match a RULE more easily.
158
159         f (g x, h x)
160         g (+ x)
161
162 It's harder to make the rule match if we ANF-ise the constructor,
163 or eta-expand the PAP:
164
165         f (let { a = g x; b = h x } in (a,b))
166         g (\y. + x y)
167
168 On the other hand if we see the let-defns
169
170         p = (g x, h x)
171         q = + x
172
173 then we *do* want to ANF-ise and eta-expand, so that p and q
174 can be safely inlined.
175
176 Even floating lets out is a bit dubious.  For let RHS's we float lets
177 out if that exposes a value, so that the value can be inlined more vigorously.
178 For example
179
180         r = let x = e in (x,x)
181
182 Here, if we float the let out we'll expose a nice constructor. We did experiments
183 that showed this to be a generally good thing.  But it was a bad thing to float
184 lets out unconditionally, because that meant they got allocated more often.
185
186 For function arguments, there's less reason to expose a constructor (it won't
187 get inlined).  Just possibly it might make a rule match, but I'm pretty skeptical.
188 So for the moment we don't float lets out of function arguments either.
189
190
191 Eta expansion
192 ~~~~~~~~~~~~~~
193 For eta expansion, we want to catch things like
194
195         case e of (a,b) -> \x -> case a of (p,q) -> \y -> r
196
197 If the \x was on the RHS of a let, we'd eta expand to bring the two
198 lambdas together.  And in general that's a good thing to do.  Perhaps
199 we should eta expand wherever we find a (value) lambda?  Then the eta
200 expansion at a let RHS can concentrate solely on the PAP case.
201
202
203 %************************************************************************
204 %*                                                                      *
205 \subsection{Bindings}
206 %*                                                                      *
207 %************************************************************************
208
209 \begin{code}
210 simplTopBinds :: SimplEnv -> [InBind] -> SimplM SimplEnv
211
212 simplTopBinds env0 binds0
213   = do  {       -- Put all the top-level binders into scope at the start
214                 -- so that if a transformation rule has unexpectedly brought
215                 -- anything into scope, then we don't get a complaint about that.
216                 -- It's rather as if the top-level binders were imported.
217         ; env1 <- simplRecBndrs env0 (bindersOfBinds binds0)
218         ; dflags <- getDOptsSmpl
219         ; let dump_flag = dopt Opt_D_verbose_core2core dflags
220         ; env2 <- simpl_binds dump_flag env1 binds0
221         ; freeTick SimplifierDone
222         ; return env2 }
223   where
224         -- We need to track the zapped top-level binders, because
225         -- they should have their fragile IdInfo zapped (notably occurrence info)
226         -- That's why we run down binds and bndrs' simultaneously.
227         --
228         -- The dump-flag emits a trace for each top-level binding, which
229         -- helps to locate the tracing for inlining and rule firing
230     simpl_binds :: Bool -> SimplEnv -> [InBind] -> SimplM SimplEnv
231     simpl_binds _    env []           = return env
232     simpl_binds dump env (bind:binds) = do { env' <- trace_bind dump bind $
233                                                      simpl_bind env bind
234                                            ; simpl_binds dump env' binds }
235
236     trace_bind True  bind = pprTrace "SimplBind" (ppr (bindersOf bind))
237     trace_bind False _    = \x -> x
238
239     simpl_bind env (Rec pairs)  = simplRecBind      env  TopLevel pairs
240     simpl_bind env (NonRec b r) = simplRecOrTopPair env' TopLevel NonRecursive b b' r
241         where
242           (env', b') = addBndrRules env b (lookupRecBndr env b)
243 \end{code}
244
245
246 %************************************************************************
247 %*                                                                      *
248 \subsection{Lazy bindings}
249 %*                                                                      *
250 %************************************************************************
251
252 simplRecBind is used for
253         * recursive bindings only
254
255 \begin{code}
256 simplRecBind :: SimplEnv -> TopLevelFlag
257              -> [(InId, InExpr)]
258              -> SimplM SimplEnv
259 simplRecBind env0 top_lvl pairs0
260   = do  { let (env_with_info, triples) = mapAccumL add_rules env0 pairs0
261         ; env1 <- go (zapFloats env_with_info) triples
262         ; return (env0 `addRecFloats` env1) }
263         -- addFloats adds the floats from env1,
264         -- _and_ updates env0 with the in-scope set from env1
265   where
266     add_rules :: SimplEnv -> (InBndr,InExpr) -> (SimplEnv, (InBndr, OutBndr, InExpr))
267         -- Add the (substituted) rules to the binder
268     add_rules env (bndr, rhs) = (env', (bndr, bndr', rhs))
269         where
270           (env', bndr') = addBndrRules env bndr (lookupRecBndr env bndr)
271
272     go env [] = return env
273
274     go env ((old_bndr, new_bndr, rhs) : pairs)
275         = do { env' <- simplRecOrTopPair env top_lvl Recursive old_bndr new_bndr rhs
276              ; go env' pairs }
277 \end{code}
278
279 simplOrTopPair is used for
280         * recursive bindings (whether top level or not)
281         * top-level non-recursive bindings
282
283 It assumes the binder has already been simplified, but not its IdInfo.
284
285 \begin{code}
286 simplRecOrTopPair :: SimplEnv
287                   -> TopLevelFlag -> RecFlag
288                   -> InId -> OutBndr -> InExpr  -- Binder and rhs
289                   -> SimplM SimplEnv    -- Returns an env that includes the binding
290
291 simplRecOrTopPair env top_lvl is_rec old_bndr new_bndr rhs
292   | preInlineUnconditionally env top_lvl old_bndr rhs   -- Check for unconditional inline
293   = do  { tick (PreInlineUnconditionally old_bndr)
294         ; return (extendIdSubst env old_bndr (mkContEx env rhs)) }
295
296   | otherwise
297   = simplLazyBind env top_lvl is_rec old_bndr new_bndr rhs env
298 \end{code}
299
300
301 simplLazyBind is used for
302   * [simplRecOrTopPair] recursive bindings (whether top level or not)
303   * [simplRecOrTopPair] top-level non-recursive bindings
304   * [simplNonRecE]      non-top-level *lazy* non-recursive bindings
305
306 Nota bene:
307     1. It assumes that the binder is *already* simplified,
308        and is in scope, and its IdInfo too, except unfolding
309
310     2. It assumes that the binder type is lifted.
311
312     3. It does not check for pre-inline-unconditionallly;
313        that should have been done already.
314
315 \begin{code}
316 simplLazyBind :: SimplEnv
317               -> TopLevelFlag -> RecFlag
318               -> InId -> OutId          -- Binder, both pre-and post simpl
319                                         -- The OutId has IdInfo, except arity, unfolding
320               -> InExpr -> SimplEnv     -- The RHS and its environment
321               -> SimplM SimplEnv
322
323 simplLazyBind env top_lvl is_rec bndr bndr1 rhs rhs_se
324   = -- pprTrace "simplLazyBind" ((ppr bndr <+> ppr bndr1) $$ ppr rhs $$ ppr (seIdSubst rhs_se)) $
325     do  { let   rhs_env     = rhs_se `setInScope` env
326                 (tvs, body) = case collectTyBinders rhs of
327                                 (tvs, body) | not_lam body -> (tvs,body)
328                                             | otherwise    -> ([], rhs)
329                 not_lam (Lam _ _) = False
330                 not_lam _         = True
331                         -- Do not do the "abstract tyyvar" thing if there's
332                         -- a lambda inside, becuase it defeats eta-reduction
333                         --    f = /\a. \x. g a x  
334                         -- should eta-reduce
335
336         ; (body_env, tvs') <- simplBinders rhs_env tvs
337                 -- See Note [Floating and type abstraction] in SimplUtils
338
339         -- Simplify the RHS
340         ; (body_env1, body1) <- simplExprF body_env body mkRhsStop
341         -- ANF-ise a constructor or PAP rhs
342         ; (body_env2, body2) <- prepareRhs top_lvl body_env1 bndr1 body1
343
344         ; (env', rhs')
345             <-  if not (doFloatFromRhs top_lvl is_rec False body2 body_env2)
346                 then                            -- No floating, revert to body1
347                      do { rhs' <- mkLam env tvs' (wrapFloats body_env1 body1)
348                         ; return (env, rhs') }
349
350                 else if null tvs then           -- Simple floating
351                      do { tick LetFloatFromLet
352                         ; return (addFloats env body_env2, body2) }
353
354                 else                            -- Do type-abstraction first
355                      do { tick LetFloatFromLet
356                         ; (poly_binds, body3) <- abstractFloats tvs' body_env2 body2
357                         ; rhs' <- mkLam env tvs' body3
358                         ; env' <- foldlM (addPolyBind top_lvl) env poly_binds
359                         ; return (env', rhs') }
360
361         ; completeBind env' top_lvl bndr bndr1 rhs' }
362 \end{code}
363
364 A specialised variant of simplNonRec used when the RHS is already simplified,
365 notably in knownCon.  It uses case-binding where necessary.
366
367 \begin{code}
368 simplNonRecX :: SimplEnv
369              -> InId            -- Old binder
370              -> OutExpr         -- Simplified RHS
371              -> SimplM SimplEnv
372
373 simplNonRecX env bndr new_rhs
374   | isDeadBinder bndr   -- Not uncommon; e.g. case (a,b) of b { (p,q) -> p }
375   = return env          --               Here b is dead, and we avoid creating
376   | otherwise           --               the binding b = (a,b)
377   = do  { (env', bndr') <- simplBinder env bndr
378         ; completeNonRecX NotTopLevel env' (isStrictId bndr) bndr bndr' new_rhs }
379                 -- simplNonRecX is only used for NotTopLevel things
380
381 completeNonRecX :: TopLevelFlag -> SimplEnv
382                 -> Bool
383                 -> InId                 -- Old binder
384                 -> OutId                -- New binder
385                 -> OutExpr              -- Simplified RHS
386                 -> SimplM SimplEnv
387
388 completeNonRecX top_lvl env is_strict old_bndr new_bndr new_rhs
389   = do  { (env1, rhs1) <- prepareRhs top_lvl (zapFloats env) new_bndr new_rhs
390         ; (env2, rhs2) <- 
391                 if doFloatFromRhs NotTopLevel NonRecursive is_strict rhs1 env1
392                 then do { tick LetFloatFromLet
393                         ; return (addFloats env env1, rhs1) }   -- Add the floats to the main env
394                 else return (env, wrapFloats env1 rhs1)         -- Wrap the floats around the RHS
395         ; completeBind env2 NotTopLevel old_bndr new_bndr rhs2 }
396 \end{code}
397
398 {- No, no, no!  Do not try preInlineUnconditionally in completeNonRecX
399    Doing so risks exponential behaviour, because new_rhs has been simplified once already
400    In the cases described by the folowing commment, postInlineUnconditionally will
401    catch many of the relevant cases.
402         -- This happens; for example, the case_bndr during case of
403         -- known constructor:  case (a,b) of x { (p,q) -> ... }
404         -- Here x isn't mentioned in the RHS, so we don't want to
405         -- create the (dead) let-binding  let x = (a,b) in ...
406         --
407         -- Similarly, single occurrences can be inlined vigourously
408         -- e.g.  case (f x, g y) of (a,b) -> ....
409         -- If a,b occur once we can avoid constructing the let binding for them.
410
411    Furthermore in the case-binding case preInlineUnconditionally risks extra thunks
412         -- Consider     case I# (quotInt# x y) of
413         --                I# v -> let w = J# v in ...
414         -- If we gaily inline (quotInt# x y) for v, we end up building an
415         -- extra thunk:
416         --                let w = J# (quotInt# x y) in ...
417         -- because quotInt# can fail.
418
419   | preInlineUnconditionally env NotTopLevel bndr new_rhs
420   = thing_inside (extendIdSubst env bndr (DoneEx new_rhs))
421 -}
422
423 ----------------------------------
424 prepareRhs takes a putative RHS, checks whether it's a PAP or
425 constructor application and, if so, converts it to ANF, so that the
426 resulting thing can be inlined more easily.  Thus
427         x = (f a, g b)
428 becomes
429         t1 = f a
430         t2 = g b
431         x = (t1,t2)
432
433 We also want to deal well cases like this
434         v = (f e1 `cast` co) e2
435 Here we want to make e1,e2 trivial and get
436         x1 = e1; x2 = e2; v = (f x1 `cast` co) v2
437 That's what the 'go' loop in prepareRhs does
438
439 \begin{code}
440 prepareRhs :: TopLevelFlag -> SimplEnv -> OutId -> OutExpr -> SimplM (SimplEnv, OutExpr)
441 -- Adds new floats to the env iff that allows us to return a good RHS
442 prepareRhs top_lvl env id (Cast rhs co)    -- Note [Float coercions]
443   | (ty1, _ty2) <- coercionKind co       -- Do *not* do this if rhs has an unlifted type
444   , not (isUnLiftedType ty1)            -- see Note [Float coercions (unlifted)]
445   = do  { (env', rhs') <- makeTrivialWithInfo top_lvl env sanitised_info rhs
446         ; return (env', Cast rhs' co) }
447   where
448     sanitised_info = vanillaIdInfo `setStrictnessInfo` strictnessInfo info
449                                    `setDemandInfo`     demandInfo info
450     info = idInfo id
451
452 prepareRhs top_lvl env0 _ rhs0
453   = do  { (_is_exp, env1, rhs1) <- go 0 env0 rhs0
454         ; return (env1, rhs1) }
455   where
456     go n_val_args env (Cast rhs co)
457         = do { (is_exp, env', rhs') <- go n_val_args env rhs
458              ; return (is_exp, env', Cast rhs' co) }
459     go n_val_args env (App fun (Type ty))
460         = do { (is_exp, env', rhs') <- go n_val_args env fun
461              ; return (is_exp, env', App rhs' (Type ty)) }
462     go n_val_args env (App fun arg)
463         = do { (is_exp, env', fun') <- go (n_val_args+1) env fun
464              ; case is_exp of
465                 True -> do { (env'', arg') <- makeTrivial top_lvl env' arg
466                            ; return (True, env'', App fun' arg') }
467                 False -> return (False, env, App fun arg) }
468     go n_val_args env (Var fun)
469         = return (is_exp, env, Var fun)
470         where
471           is_exp = isExpandableApp fun n_val_args   -- The fun a constructor or PAP
472                         -- See Note [CONLIKE pragma] in BasicTypes
473                         -- The definition of is_exp should match that in
474                         -- OccurAnal.occAnalApp
475
476     go _ env other
477         = return (False, env, other)
478 \end{code}
479
480
481 Note [Float coercions]
482 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
483 When we find the binding
484         x = e `cast` co
485 we'd like to transform it to
486         x' = e
487         x = x `cast` co         -- A trivial binding
488 There's a chance that e will be a constructor application or function, or something
489 like that, so moving the coerion to the usage site may well cancel the coersions
490 and lead to further optimisation.  Example:
491
492      data family T a :: *
493      data instance T Int = T Int
494
495      foo :: Int -> Int -> Int
496      foo m n = ...
497         where
498           x = T m
499           go 0 = 0
500           go n = case x of { T m -> go (n-m) }
501                 -- This case should optimise
502
503 Note [Preserve strictness when floating coercions]
504 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
505 In the Note [Float coercions] transformation, keep the strictness info.
506 Eg
507         f = e `cast` co    -- f has strictness SSL
508 When we transform to
509         f' = e             -- f' also has strictness SSL
510         f = f' `cast` co   -- f still has strictness SSL
511
512 Its not wrong to drop it on the floor, but better to keep it.
513
514 Note [Float coercions (unlifted)]
515 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
516 BUT don't do [Float coercions] if 'e' has an unlifted type.
517 This *can* happen:
518
519      foo :: Int = (error (# Int,Int #) "urk")
520                   `cast` CoUnsafe (# Int,Int #) Int
521
522 If do the makeTrivial thing to the error call, we'll get
523     foo = case error (# Int,Int #) "urk" of v -> v `cast` ...
524 But 'v' isn't in scope!
525
526 These strange casts can happen as a result of case-of-case
527         bar = case (case x of { T -> (# 2,3 #); F -> error "urk" }) of
528                 (# p,q #) -> p+q
529
530
531 \begin{code}
532 makeTrivial :: TopLevelFlag -> SimplEnv -> OutExpr -> SimplM (SimplEnv, OutExpr)
533 -- Binds the expression to a variable, if it's not trivial, returning the variable
534 makeTrivial top_lvl env expr = makeTrivialWithInfo top_lvl env vanillaIdInfo expr
535
536 makeTrivialWithInfo :: TopLevelFlag -> SimplEnv -> IdInfo 
537                     -> OutExpr -> SimplM (SimplEnv, OutExpr)
538 -- Propagate strictness and demand info to the new binder
539 -- Note [Preserve strictness when floating coercions]
540 -- Returned SimplEnv has same substitution as incoming one
541 makeTrivialWithInfo top_lvl env info expr
542   | exprIsTrivial expr                          -- Already trivial
543   || not (bindingOk top_lvl expr expr_ty)       -- Cannot trivialise
544                                                 --   See Note [Cannot trivialise]
545   = return (env, expr)
546   | otherwise           -- See Note [Take care] below
547   = do  { uniq <- getUniqueM
548         ; let name = mkSystemVarName uniq (fsLit "a")
549               var = mkLocalIdWithInfo name expr_ty info
550         ; env'  <- completeNonRecX top_lvl env False var var expr
551         ; expr' <- simplVar env' var
552         ; return (env', expr') }
553         -- The simplVar is needed becase we're constructing a new binding
554         --     a = rhs
555         -- And if rhs is of form (rhs1 |> co), then we might get
556         --     a1 = rhs1
557         --     a = a1 |> co
558         -- and now a's RHS is trivial and can be substituted out, and that
559         -- is what completeNonRecX will do
560         -- To put it another way, it's as if we'd simplified
561         --    let var = e in var
562   where
563     expr_ty = exprType expr
564
565 bindingOk :: TopLevelFlag -> CoreExpr -> Type -> Bool
566 -- True iff we can have a binding of this expression at this level
567 -- Precondition: the type is the type of the expression
568 bindingOk top_lvl _ expr_ty
569   | isTopLevel top_lvl = not (isUnLiftedType expr_ty) 
570   | otherwise          = True
571 \end{code}
572
573 Note [Cannot trivialise]
574 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
575 Consider tih
576    f :: Int -> Addr#
577    
578    foo :: Bar
579    foo = Bar (f 3)
580
581 Then we can't ANF-ise foo, even though we'd like to, because
582 we can't make a top-level binding for the Addr# (f 3). And if
583 so we don't want to turn it into
584    foo = let x = f 3 in Bar x
585 because we'll just end up inlining x back, and that makes the
586 simplifier loop.  Better not to ANF-ise it at all.
587
588 A case in point is literal strings (a MachStr is not regarded as
589 trivial):
590
591    foo = Ptr "blob"#
592
593 We don't want to ANF-ise this.
594
595 %************************************************************************
596 %*                                                                      *
597 \subsection{Completing a lazy binding}
598 %*                                                                      *
599 %************************************************************************
600
601 completeBind
602   * deals only with Ids, not TyVars
603   * takes an already-simplified binder and RHS
604   * is used for both recursive and non-recursive bindings
605   * is used for both top-level and non-top-level bindings
606
607 It does the following:
608   - tries discarding a dead binding
609   - tries PostInlineUnconditionally
610   - add unfolding [this is the only place we add an unfolding]
611   - add arity
612
613 It does *not* attempt to do let-to-case.  Why?  Because it is used for
614   - top-level bindings (when let-to-case is impossible)
615   - many situations where the "rhs" is known to be a WHNF
616                 (so let-to-case is inappropriate).
617
618 Nor does it do the atomic-argument thing
619
620 \begin{code}
621 completeBind :: SimplEnv
622              -> TopLevelFlag            -- Flag stuck into unfolding
623              -> InId                    -- Old binder
624              -> OutId -> OutExpr        -- New binder and RHS
625              -> SimplM SimplEnv
626 -- completeBind may choose to do its work
627 --      * by extending the substitution (e.g. let x = y in ...)
628 --      * or by adding to the floats in the envt
629
630 completeBind env top_lvl old_bndr new_bndr new_rhs
631  = ASSERT( isId new_bndr )
632    do { let old_info = idInfo old_bndr
633             old_unf  = unfoldingInfo old_info
634             occ_info = occInfo old_info
635
636         -- Do eta-expansion on the RHS of the binding
637         -- See Note [Eta-expanding at let bindings] in SimplUtils
638       ; (new_arity, final_rhs) <- tryEtaExpand env new_bndr new_rhs
639
640         -- Simplify the unfolding
641       ; new_unfolding <- simplUnfolding env top_lvl old_bndr occ_info final_rhs old_unf
642
643       ; if postInlineUnconditionally env top_lvl new_bndr occ_info final_rhs new_unfolding
644                         -- Inline and discard the binding
645         then do  { tick (PostInlineUnconditionally old_bndr)
646                  ; -- pprTrace "postInlineUnconditionally" 
647                    --         (ppr old_bndr <+> equals <+> ppr final_rhs $$ ppr occ_info) $
648                    return (extendIdSubst env old_bndr (DoneEx final_rhs)) }
649                 -- Use the substitution to make quite, quite sure that the
650                 -- substitution will happen, since we are going to discard the binding
651         else
652    do { let info1 = idInfo new_bndr `setArityInfo` new_arity
653         
654               -- Unfolding info: Note [Setting the new unfolding]
655             info2 = info1 `setUnfoldingInfo` new_unfolding
656
657               -- Demand info: Note [Setting the demand info]
658             info3 | isEvaldUnfolding new_unfolding = zapDemandInfo info2 `orElse` info2
659                   | otherwise                      = info2
660
661             final_id = new_bndr `setIdInfo` info3
662
663       ; -- pprTrace "Binding" (ppr final_id <+> ppr unfolding) $
664         return (addNonRec env final_id final_rhs) } }
665                 -- The addNonRec adds it to the in-scope set too
666
667 ------------------------------
668 addPolyBind :: TopLevelFlag -> SimplEnv -> OutBind -> SimplM SimplEnv
669 -- Add a new binding to the environment, complete with its unfolding
670 -- but *do not* do postInlineUnconditionally, because we have already
671 -- processed some of the scope of the binding
672 -- We still want the unfolding though.  Consider
673 --      let 
674 --            x = /\a. let y = ... in Just y
675 --      in body
676 -- Then we float the y-binding out (via abstractFloats and addPolyBind)
677 -- but 'x' may well then be inlined in 'body' in which case we'd like the 
678 -- opportunity to inline 'y' too.
679
680 addPolyBind top_lvl env (NonRec poly_id rhs)
681   = do  { unfolding <- simplUnfolding env top_lvl poly_id NoOccInfo rhs noUnfolding
682                         -- Assumes that poly_id did not have an INLINE prag
683                         -- which is perhaps wrong.  ToDo: think about this
684         ; let final_id = setIdInfo poly_id $
685                          idInfo poly_id `setUnfoldingInfo` unfolding
686                                         `setArityInfo`     exprArity rhs
687
688         ; return (addNonRec env final_id rhs) }
689
690 addPolyBind _ env bind@(Rec _) 
691   = return (extendFloats env bind)
692         -- Hack: letrecs are more awkward, so we extend "by steam"
693         -- without adding unfoldings etc.  At worst this leads to
694         -- more simplifier iterations
695
696 ------------------------------
697 simplUnfolding :: SimplEnv-> TopLevelFlag
698                -> Id
699                -> OccInfo -> OutExpr
700                -> Unfolding -> SimplM Unfolding
701 -- Note [Setting the new unfolding]
702 simplUnfolding env _ _ _ _ (DFunUnfolding ar con ops)
703   = return (DFunUnfolding ar con ops')
704   where
705     ops' = map (fmap (substExpr (text "simplUnfolding") env)) ops
706
707 simplUnfolding env top_lvl id _ _ 
708     (CoreUnfolding { uf_tmpl = expr, uf_arity = arity
709                    , uf_src = src, uf_guidance = guide })
710   | isStableSource src
711   = do { expr' <- simplExpr rule_env expr
712        ; let src' = CoreSubst.substUnfoldingSource (mkCoreSubst (text "inline-unf") env) src
713              is_top_lvl = isTopLevel top_lvl
714        ; case guide of
715            UnfIfGoodArgs{} ->
716               -- We need to force bottoming, or the new unfolding holds
717               -- on to the old unfolding (which is part of the id).
718               let bottoming = isBottomingId id
719               in bottoming `seq` return (mkUnfolding src' is_top_lvl bottoming expr')
720                 -- If the guidance is UnfIfGoodArgs, this is an INLINABLE
721                 -- unfolding, and we need to make sure the guidance is kept up
722                 -- to date with respect to any changes in the unfolding.
723            _other -> 
724               return (mkCoreUnfolding src' is_top_lvl expr' arity guide)
725                 -- See Note [Top-level flag on inline rules] in CoreUnfold
726        }
727   where
728     act      = idInlineActivation id
729     rule_env = updMode (updModeForInlineRules act) env
730                -- See Note [Simplifying inside InlineRules] in SimplUtils
731
732 simplUnfolding _ top_lvl id _occ_info new_rhs _
733   = -- We need to force bottoming, or the new unfolding holds
734     -- on to the old unfolding (which is part of the id).
735     let bottoming = isBottomingId id
736     in bottoming `seq` return (mkUnfolding InlineRhs (isTopLevel top_lvl) bottoming new_rhs)
737   -- We make an  unfolding *even for loop-breakers*.
738   -- Reason: (a) It might be useful to know that they are WHNF
739   --         (b) In TidyPgm we currently assume that, if we want to
740   --             expose the unfolding then indeed we *have* an unfolding
741   --             to expose.  (We could instead use the RHS, but currently
742   --             we don't.)  The simple thing is always to have one.
743 \end{code}
744
745 Note [Arity decrease]
746 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
747 Generally speaking the arity of a binding should not decrease.  But it *can* 
748 legitimately happen becuase of RULES.  Eg
749         f = g Int
750 where g has arity 2, will have arity 2.  But if there's a rewrite rule
751         g Int --> h
752 where h has arity 1, then f's arity will decrease.  Here's a real-life example,
753 which is in the output of Specialise:
754
755      Rec {
756         $dm {Arity 2} = \d.\x. op d
757         {-# RULES forall d. $dm Int d = $s$dm #-}
758         
759         dInt = MkD .... opInt ...
760         opInt {Arity 1} = $dm dInt
761
762         $s$dm {Arity 0} = \x. op dInt }
763
764 Here opInt has arity 1; but when we apply the rule its arity drops to 0.
765 That's why Specialise goes to a little trouble to pin the right arity
766 on specialised functions too.
767
768 Note [Setting the new unfolding]
769 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
770 * If there's an INLINE pragma, we simplify the RHS gently.  Maybe we
771   should do nothing at all, but simplifying gently might get rid of 
772   more crap.
773
774 * If not, we make an unfolding from the new RHS.  But *only* for
775   non-loop-breakers. Making loop breakers not have an unfolding at all
776   means that we can avoid tests in exprIsConApp, for example.  This is
777   important: if exprIsConApp says 'yes' for a recursive thing, then we
778   can get into an infinite loop
779
780 If there's an InlineRule on a loop breaker, we hang on to the inlining.
781 It's pretty dodgy, but the user did say 'INLINE'.  May need to revisit
782 this choice.
783
784 Note [Setting the demand info]
785 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
786 If the unfolding is a value, the demand info may
787 go pear-shaped, so we nuke it.  Example:
788      let x = (a,b) in
789      case x of (p,q) -> h p q x
790 Here x is certainly demanded. But after we've nuked
791 the case, we'll get just
792      let x = (a,b) in h a b x
793 and now x is not demanded (I'm assuming h is lazy)
794 This really happens.  Similarly
795      let f = \x -> e in ...f..f...
796 After inlining f at some of its call sites the original binding may
797 (for example) be no longer strictly demanded.
798 The solution here is a bit ad hoc...
799
800
801 %************************************************************************
802 %*                                                                      *
803 \subsection[Simplify-simplExpr]{The main function: simplExpr}
804 %*                                                                      *
805 %************************************************************************
806
807 The reason for this OutExprStuff stuff is that we want to float *after*
808 simplifying a RHS, not before.  If we do so naively we get quadratic
809 behaviour as things float out.
810
811 To see why it's important to do it after, consider this (real) example:
812
813         let t = f x
814         in fst t
815 ==>
816         let t = let a = e1
817                     b = e2
818                 in (a,b)
819         in fst t
820 ==>
821         let a = e1
822             b = e2
823             t = (a,b)
824         in
825         a       -- Can't inline a this round, cos it appears twice
826 ==>
827         e1
828
829 Each of the ==> steps is a round of simplification.  We'd save a
830 whole round if we float first.  This can cascade.  Consider
831
832         let f = g d
833         in \x -> ...f...
834 ==>
835         let f = let d1 = ..d.. in \y -> e
836         in \x -> ...f...
837 ==>
838         let d1 = ..d..
839         in \x -> ...(\y ->e)...
840
841 Only in this second round can the \y be applied, and it
842 might do the same again.
843
844
845 \begin{code}
846 simplExpr :: SimplEnv -> CoreExpr -> SimplM CoreExpr
847 simplExpr env expr = simplExprC env expr mkBoringStop
848
849 simplExprC :: SimplEnv -> CoreExpr -> SimplCont -> SimplM CoreExpr
850         -- Simplify an expression, given a continuation
851 simplExprC env expr cont
852   = -- pprTrace "simplExprC" (ppr expr $$ ppr cont {- $$ ppr (seIdSubst env) -} $$ ppr (seFloats env) ) $
853     do  { (env', expr') <- simplExprF (zapFloats env) expr cont
854         ; -- pprTrace "simplExprC ret" (ppr expr $$ ppr expr') $
855           -- pprTrace "simplExprC ret3" (ppr (seInScope env')) $
856           -- pprTrace "simplExprC ret4" (ppr (seFloats env')) $
857           return (wrapFloats env' expr') }
858
859 --------------------------------------------------
860 simplExprF :: SimplEnv -> InExpr -> SimplCont
861            -> SimplM (SimplEnv, OutExpr)
862
863 simplExprF env e cont
864   = -- pprTrace "simplExprF" (ppr e $$ ppr cont $$ ppr (seTvSubst env) $$ ppr (seIdSubst env) {- $$ ppr (seFloats env) -} ) $
865     simplExprF' env e cont
866
867 simplExprF' :: SimplEnv -> InExpr -> SimplCont
868             -> SimplM (SimplEnv, OutExpr)
869 simplExprF' env (Var v)        cont = simplVarF env v cont
870 simplExprF' env (Lit lit)      cont = rebuild env (Lit lit) cont
871 simplExprF' env (Note n expr)  cont = simplNote env n expr cont
872 simplExprF' env (Cast body co) cont = simplCast env body co cont
873 simplExprF' env (App fun arg)  cont = simplExprF env fun $
874                                       ApplyTo NoDup arg env cont
875
876 simplExprF' env expr@(Lam _ _) cont
877   = simplLam env zapped_bndrs body cont
878         -- The main issue here is under-saturated lambdas
879         --   (\x1. \x2. e) arg1
880         -- Here x1 might have "occurs-once" occ-info, because occ-info
881         -- is computed assuming that a group of lambdas is applied
882         -- all at once.  If there are too few args, we must zap the
883         -- occ-info, UNLESS the remaining binders are one-shot
884   where
885     (bndrs, body) = collectBinders expr
886     zapped_bndrs | need_to_zap = map zap bndrs
887                  | otherwise   = bndrs
888
889     need_to_zap = any zappable_bndr (drop n_args bndrs)
890     n_args = countArgs cont
891         -- NB: countArgs counts all the args (incl type args)
892         -- and likewise drop counts all binders (incl type lambdas)
893         
894     zappable_bndr b = isId b && not (isOneShotBndr b)
895     zap b | isTyCoVar b = b
896           | otherwise   = zapLamIdInfo b
897
898 simplExprF' env (Type ty) cont
899   = ASSERT( contIsRhsOrArg cont )
900     do  { ty' <- simplCoercion env ty
901         ; rebuild env (Type ty') cont }
902
903 simplExprF' env (Case scrut bndr _ alts) cont
904   | sm_case_case (getMode env)
905   =     -- Simplify the scrutinee with a Select continuation
906     simplExprF env scrut (Select NoDup bndr alts env cont)
907
908   | otherwise
909   =     -- If case-of-case is off, simply simplify the case expression
910         -- in a vanilla Stop context, and rebuild the result around it
911     do  { case_expr' <- simplExprC env scrut
912                              (Select NoDup bndr alts env mkBoringStop)
913         ; rebuild env case_expr' cont }
914
915 simplExprF' env (Let (Rec pairs) body) cont
916   = do  { env' <- simplRecBndrs env (map fst pairs)
917                 -- NB: bndrs' don't have unfoldings or rules
918                 -- We add them as we go down
919
920         ; env'' <- simplRecBind env' NotTopLevel pairs
921         ; simplExprF env'' body cont }
922
923 simplExprF' env (Let (NonRec bndr rhs) body) cont
924   = simplNonRecE env bndr (rhs, env) ([], body) cont
925
926 ---------------------------------
927 simplType :: SimplEnv -> InType -> SimplM OutType
928         -- Kept monadic just so we can do the seqType
929 simplType env ty
930   = -- pprTrace "simplType" (ppr ty $$ ppr (seTvSubst env)) $
931     seqType new_ty `seq` return new_ty
932   where
933     new_ty = substTy env ty
934
935 ---------------------------------
936 simplCoercion :: SimplEnv -> InType -> SimplM OutType
937 -- The InType isn't *necessarily* a coercion, but it might be
938 -- (in a type application, say) and optCoercion is a no-op on types
939 simplCoercion env co
940   = seqType new_co `seq` return new_co
941   where 
942     new_co = optCoercion (getTvSubst env) co
943 \end{code}
944
945
946 %************************************************************************
947 %*                                                                      *
948 \subsection{The main rebuilder}
949 %*                                                                      *
950 %************************************************************************
951
952 \begin{code}
953 rebuild :: SimplEnv -> OutExpr -> SimplCont -> SimplM (SimplEnv, OutExpr)
954 -- At this point the substitution in the SimplEnv should be irrelevant
955 -- only the in-scope set and floats should matter
956 rebuild env expr cont
957   = case cont of
958       Stop {}                      -> return (env, expr)
959       CoerceIt co cont             -> rebuild env (mkCoerce co expr) cont
960       Select _ bndr alts se cont   -> rebuildCase (se `setFloats` env) expr bndr alts cont
961       StrictArg info _ cont        -> rebuildCall env (info `addArgTo` expr) cont
962       StrictBind b bs body se cont -> do { env' <- simplNonRecX (se `setFloats` env) b expr
963                                          ; simplLam env' bs body cont }
964       ApplyTo dup_flag arg se cont -- See Note [Avoid redundant simplification]
965         | isSimplified dup_flag    -> rebuild env (App expr arg) cont
966         | otherwise                -> do { arg' <- simplExpr (se `setInScope` env) arg
967                                          ; rebuild env (App expr arg') cont }
968 \end{code}
969
970
971 %************************************************************************
972 %*                                                                      *
973 \subsection{Lambdas}
974 %*                                                                      *
975 %************************************************************************
976
977 \begin{code}
978 simplCast :: SimplEnv -> InExpr -> Coercion -> SimplCont
979           -> SimplM (SimplEnv, OutExpr)
980 simplCast env body co0 cont0
981   = do  { co1 <- simplCoercion env co0
982         ; simplExprF env body (addCoerce co1 cont0) }
983   where
984        addCoerce co cont = add_coerce co (coercionKind co) cont
985
986        add_coerce _co (s1, k1) cont     -- co :: ty~ty
987          | s1 `coreEqType` k1 = cont    -- is a no-op
988
989        add_coerce co1 (s1, _k2) (CoerceIt co2 cont)
990          | (_l1, t1) <- coercionKind co2
991                 --      e |> (g1 :: S1~L) |> (g2 :: L~T1)
992                 -- ==>
993                 --      e,                       if S1=T1
994                 --      e |> (g1 . g2 :: S1~T1)  otherwise
995                 --
996                 -- For example, in the initial form of a worker
997                 -- we may find  (coerce T (coerce S (\x.e))) y
998                 -- and we'd like it to simplify to e[y/x] in one round
999                 -- of simplification
1000          , s1 `coreEqType` t1  = cont            -- The coerces cancel out
1001          | otherwise           = CoerceIt (mkTransCoercion co1 co2) cont
1002
1003        add_coerce co (s1s2, _t1t2) (ApplyTo dup (Type arg_ty) arg_se cont)
1004                 -- (f |> g) ty  --->   (f ty) |> (g @ ty)
1005                 -- This implements the PushT and PushC rules from the paper
1006          | Just (tyvar,_) <- splitForAllTy_maybe s1s2
1007          = let 
1008              (new_arg_ty, new_cast)
1009                | isCoVar tyvar = (new_arg_co, mkCselRCoercion co)       -- PushC rule
1010                | otherwise     = (ty',        mkInstCoercion co ty')    -- PushT rule
1011            in 
1012            ApplyTo dup (Type new_arg_ty) (zapSubstEnv arg_se) (addCoerce new_cast cont)
1013          where
1014            ty' = substTy (arg_se `setInScope` env) arg_ty
1015            new_arg_co = mkCsel1Coercion co  `mkTransCoercion`
1016                               ty'           `mkTransCoercion`
1017                         mkSymCoercion (mkCsel2Coercion co)
1018
1019        add_coerce co (s1s2, _t1t2) (ApplyTo dup arg arg_se cont)
1020          | not (isTypeArg arg)  -- This implements the Push rule from the paper
1021          , isFunTy s1s2   -- t1t2 must be a function type, becuase it's applied
1022                 --      (e |> (g :: s1s2 ~ t1->t2)) f
1023                 -- ===>
1024                 --      (e (f |> (arg g :: t1~s1))
1025                 --      |> (res g :: s2->t2)
1026                 --
1027                 -- t1t2 must be a function type, t1->t2, because it's applied
1028                 -- to something but s1s2 might conceivably not be
1029                 --
1030                 -- When we build the ApplyTo we can't mix the out-types
1031                 -- with the InExpr in the argument, so we simply substitute
1032                 -- to make it all consistent.  It's a bit messy.
1033                 -- But it isn't a common case.
1034                 --
1035                 -- Example of use: Trac #995
1036          = ApplyTo dup new_arg (zapSubstEnv arg_se) (addCoerce co2 cont)
1037          where
1038            -- we split coercion t1->t2 ~ s1->s2 into t1 ~ s1 and
1039            -- t2 ~ s2 with left and right on the curried form:
1040            --    (->) t1 t2 ~ (->) s1 s2
1041            [co1, co2] = decomposeCo 2 co
1042            new_arg    = mkCoerce (mkSymCoercion co1) arg'
1043            arg'       = substExpr (text "move-cast") (arg_se `setInScope` env) arg
1044
1045        add_coerce co _ cont = CoerceIt co cont
1046 \end{code}
1047
1048
1049 %************************************************************************
1050 %*                                                                      *
1051 \subsection{Lambdas}
1052 %*                                                                      *
1053 %************************************************************************
1054
1055 \begin{code}
1056 simplLam :: SimplEnv -> [InId] -> InExpr -> SimplCont
1057          -> SimplM (SimplEnv, OutExpr)
1058
1059 simplLam env [] body cont = simplExprF env body cont
1060
1061         -- Beta reduction
1062 simplLam env (bndr:bndrs) body (ApplyTo _ arg arg_se cont)
1063   = do  { tick (BetaReduction bndr)
1064         ; simplNonRecE env bndr (arg, arg_se) (bndrs, body) cont }
1065
1066         -- Not enough args, so there are real lambdas left to put in the result
1067 simplLam env bndrs body cont
1068   = do  { (env', bndrs') <- simplLamBndrs env bndrs
1069         ; body' <- simplExpr env' body
1070         ; new_lam <- mkLam env' bndrs' body'
1071         ; rebuild env' new_lam cont }
1072
1073 ------------------
1074 simplNonRecE :: SimplEnv
1075              -> InBndr                  -- The binder
1076              -> (InExpr, SimplEnv)      -- Rhs of binding (or arg of lambda)
1077              -> ([InBndr], InExpr)      -- Body of the let/lambda
1078                                         --      \xs.e
1079              -> SimplCont
1080              -> SimplM (SimplEnv, OutExpr)
1081
1082 -- simplNonRecE is used for
1083 --  * non-top-level non-recursive lets in expressions
1084 --  * beta reduction
1085 --
1086 -- It deals with strict bindings, via the StrictBind continuation,
1087 -- which may abort the whole process
1088 --
1089 -- The "body" of the binding comes as a pair of ([InId],InExpr)
1090 -- representing a lambda; so we recurse back to simplLam
1091 -- Why?  Because of the binder-occ-info-zapping done before
1092 --       the call to simplLam in simplExprF (Lam ...)
1093
1094         -- First deal with type applications and type lets
1095         --   (/\a. e) (Type ty)   and   (let a = Type ty in e)
1096 simplNonRecE env bndr (Type ty_arg, rhs_se) (bndrs, body) cont
1097   = ASSERT( isTyCoVar bndr )
1098     do  { ty_arg' <- simplType (rhs_se `setInScope` env) ty_arg
1099         ; simplLam (extendTvSubst env bndr ty_arg') bndrs body cont }
1100
1101 simplNonRecE env bndr (rhs, rhs_se) (bndrs, body) cont
1102   | preInlineUnconditionally env NotTopLevel bndr rhs
1103   = do  { tick (PreInlineUnconditionally bndr)
1104         ; -- pprTrace "preInlineUncond" (ppr bndr <+> ppr rhs) $
1105           simplLam (extendIdSubst env bndr (mkContEx rhs_se rhs)) bndrs body cont }
1106
1107   | isStrictId bndr
1108   = do  { simplExprF (rhs_se `setFloats` env) rhs
1109                      (StrictBind bndr bndrs body env cont) }
1110
1111   | otherwise
1112   = ASSERT( not (isTyCoVar bndr) )
1113     do  { (env1, bndr1) <- simplNonRecBndr env bndr
1114         ; let (env2, bndr2) = addBndrRules env1 bndr bndr1
1115         ; env3 <- simplLazyBind env2 NotTopLevel NonRecursive bndr bndr2 rhs rhs_se
1116         ; simplLam env3 bndrs body cont }
1117 \end{code}
1118
1119
1120 %************************************************************************
1121 %*                                                                      *
1122 \subsection{Notes}
1123 %*                                                                      *
1124 %************************************************************************
1125
1126 \begin{code}
1127 -- Hack alert: we only distinguish subsumed cost centre stacks for the
1128 -- purposes of inlining.  All other CCCSs are mapped to currentCCS.
1129 simplNote :: SimplEnv -> Note -> CoreExpr -> SimplCont
1130           -> SimplM (SimplEnv, OutExpr)
1131 simplNote env (SCC cc) e cont
1132   | pushCCisNop cc (getEnclosingCC env)  -- scc "f" (...(scc "f" e)...) 
1133   = simplExprF env e cont                -- ==>  scc "f" (...e...)
1134   | otherwise
1135   = do  { e' <- simplExpr (setEnclosingCC env currentCCS) e
1136         ; rebuild env (mkSCC cc e') cont }
1137
1138 simplNote env (CoreNote s) e cont
1139   = do { e' <- simplExpr env e
1140        ; rebuild env (Note (CoreNote s) e') cont }
1141 \end{code}
1142
1143
1144 %************************************************************************
1145 %*                                                                      *
1146                      Variables
1147 %*                                                                      *
1148 %************************************************************************
1149
1150 \begin{code}
1151 simplVar :: SimplEnv -> InVar -> SimplM OutExpr
1152 -- Look up an InVar in the environment
1153 simplVar env var
1154   | isTyCoVar var 
1155   = return (Type (substTyVar env var))
1156   | otherwise
1157   = case substId env var of
1158         DoneId var1      -> return (Var var1)
1159         DoneEx e         -> return e
1160         ContEx tvs ids e -> simplExpr (setSubstEnv env tvs ids) e
1161
1162 simplVarF :: SimplEnv -> InId -> SimplCont -> SimplM (SimplEnv, OutExpr)
1163 simplVarF env var cont
1164   = case substId env var of
1165         DoneEx e         -> simplExprF (zapSubstEnv env) e cont
1166         ContEx tvs ids e -> simplExprF (setSubstEnv env tvs ids) e cont
1167         DoneId var1      -> completeCall env var1 cont
1168                 -- Note [zapSubstEnv]
1169                 -- The template is already simplified, so don't re-substitute.
1170                 -- This is VITAL.  Consider
1171                 --      let x = e in
1172                 --      let y = \z -> ...x... in
1173                 --      \ x -> ...y...
1174                 -- We'll clone the inner \x, adding x->x' in the id_subst
1175                 -- Then when we inline y, we must *not* replace x by x' in
1176                 -- the inlined copy!!
1177
1178 ---------------------------------------------------------
1179 --      Dealing with a call site
1180
1181 completeCall :: SimplEnv -> Id -> SimplCont -> SimplM (SimplEnv, OutExpr)
1182 completeCall env var cont
1183   = do  {   ------------- Try inlining ----------------
1184           dflags <- getDOptsSmpl
1185         ; let  (lone_variable, arg_infos, call_cont) = contArgs cont
1186                 -- The args are OutExprs, obtained by *lazily* substituting
1187                 -- in the args found in cont.  These args are only examined
1188                 -- to limited depth (unless a rule fires).  But we must do
1189                 -- the substitution; rule matching on un-simplified args would
1190                 -- be bogus
1191
1192                n_val_args = length arg_infos
1193                interesting_cont = interestingCallContext call_cont
1194                unfolding    = activeUnfolding env var
1195                maybe_inline = callSiteInline dflags var unfolding
1196                                              lone_variable arg_infos interesting_cont
1197         ; case maybe_inline of {
1198             Just expr      -- There is an inlining!
1199               ->  do { tick (UnfoldingDone var)
1200                      ; trace_inline dflags expr cont $
1201                        simplExprF (zapSubstEnv env) expr cont }
1202
1203             ; Nothing -> do               -- No inlining!
1204
1205         { rule_base <- getSimplRules
1206         ; let info = mkArgInfo var (getRules rule_base var) n_val_args call_cont
1207         ; rebuildCall env info cont
1208     }}}
1209   where
1210     trace_inline dflags unfolding cont stuff
1211       | not (dopt Opt_D_dump_inlinings dflags) = stuff
1212       | not (dopt Opt_D_verbose_core2core dflags) 
1213       = if isExternalName (idName var) then 
1214           pprTrace "Inlining done:" (ppr var) stuff
1215         else stuff
1216       | otherwise
1217       = pprTrace ("Inlining done: " ++ showSDoc (ppr var))
1218            (vcat [text "Inlined fn: " <+> nest 2 (ppr unfolding),
1219                   text "Cont:  " <+> ppr cont])
1220            stuff
1221
1222 rebuildCall :: SimplEnv
1223             -> ArgInfo
1224             -> SimplCont
1225             -> SimplM (SimplEnv, OutExpr)
1226 rebuildCall env (ArgInfo { ai_fun = fun, ai_args = rev_args, ai_strs = [] }) cont
1227   -- When we run out of strictness args, it means
1228   -- that the call is definitely bottom; see SimplUtils.mkArgInfo
1229   -- Then we want to discard the entire strict continuation.  E.g.
1230   --    * case (error "hello") of { ... }
1231   --    * (error "Hello") arg
1232   --    * f (error "Hello") where f is strict
1233   --    etc
1234   -- Then, especially in the first of these cases, we'd like to discard
1235   -- the continuation, leaving just the bottoming expression.  But the
1236   -- type might not be right, so we may have to add a coerce.
1237   | not (contIsTrivial cont)     -- Only do this if there is a non-trivial
1238   = return (env, mk_coerce res)  -- contination to discard, else we do it
1239   where                          -- again and again!
1240     res     = mkApps (Var fun) (reverse rev_args)
1241     res_ty  = exprType res
1242     cont_ty = contResultType env res_ty cont
1243     co      = mkUnsafeCoercion res_ty cont_ty
1244     mk_coerce expr | cont_ty `coreEqType` res_ty = expr
1245                    | otherwise = mkCoerce co expr
1246
1247 rebuildCall env info (ApplyTo _ (Type arg_ty) se cont)
1248   = do  { ty' <- simplCoercion (se `setInScope` env) arg_ty
1249         ; rebuildCall env (info `addArgTo` Type ty') cont }
1250
1251 rebuildCall env info@(ArgInfo { ai_encl = encl_rules
1252                               , ai_strs = str:strs, ai_discs = disc:discs })
1253             (ApplyTo dup_flag arg arg_se cont)
1254   | isSimplified dup_flag     -- See Note [Avoid redundant simplification]
1255   = rebuildCall env (addArgTo info' arg) cont
1256
1257   | str                 -- Strict argument
1258   = -- pprTrace "Strict Arg" (ppr arg $$ ppr (seIdSubst env) $$ ppr (seInScope env)) $
1259     simplExprF (arg_se `setFloats` env) arg
1260                (StrictArg info' cci cont)
1261                 -- Note [Shadowing]
1262
1263   | otherwise                           -- Lazy argument
1264         -- DO NOT float anything outside, hence simplExprC
1265         -- There is no benefit (unlike in a let-binding), and we'd
1266         -- have to be very careful about bogus strictness through
1267         -- floating a demanded let.
1268   = do  { arg' <- simplExprC (arg_se `setInScope` env) arg
1269                              (mkLazyArgStop cci)
1270         ; rebuildCall env (addArgTo info' arg') cont }
1271   where
1272     info' = info { ai_strs = strs, ai_discs = discs }
1273     cci | encl_rules || disc > 0 = ArgCtxt encl_rules  -- Be keener here
1274         | otherwise              = BoringCtxt          -- Nothing interesting
1275
1276 rebuildCall env (ArgInfo { ai_fun = fun, ai_args = rev_args, ai_rules = rules }) cont
1277   = do {  -- We've accumulated a simplified call in <fun,rev_args> 
1278           -- so try rewrite rules; see Note [RULEs apply to simplified arguments]
1279           -- See also Note [Rules for recursive functions]
1280         ; let args = reverse rev_args
1281               env' = zapSubstEnv env
1282         ; mb_rule <- tryRules env rules fun args cont
1283         ; case mb_rule of {
1284              Just (n_args, rule_rhs) -> simplExprF env' rule_rhs $
1285                                         pushSimplifiedArgs env' (drop n_args args) cont ;
1286                  -- n_args says how many args the rule consumed
1287            ; Nothing -> rebuild env (mkApps (Var fun) args) cont      -- No rules
1288     } }
1289 \end{code}
1290
1291 Note [RULES apply to simplified arguments]
1292 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1293 It's very desirable to try RULES once the arguments have been simplified, because
1294 doing so ensures that rule cascades work in one pass.  Consider
1295    {-# RULES g (h x) = k x
1296              f (k x) = x #-}
1297    ...f (g (h x))...
1298 Then we want to rewrite (g (h x)) to (k x) and only then try f's rules. If
1299 we match f's rules against the un-simplified RHS, it won't match.  This 
1300 makes a particularly big difference when superclass selectors are involved:
1301         op ($p1 ($p2 (df d)))
1302 We want all this to unravel in one sweeep.
1303
1304 Note [Avoid redundant simplification]
1305 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1306 Because RULES apply to simplified arguments, there's a danger of repeatedly
1307 simplifying already-simplified arguments.  An important example is that of
1308             (>>=) d e1 e2
1309 Here e1, e2 are simplified before the rule is applied, but don't really
1310 participate in the rule firing. So we mark them as Simplified to avoid
1311 re-simplifying them.
1312
1313 Note [Shadowing]
1314 ~~~~~~~~~~~~~~~~
1315 This part of the simplifier may break the no-shadowing invariant
1316 Consider
1317         f (...(\a -> e)...) (case y of (a,b) -> e')
1318 where f is strict in its second arg
1319 If we simplify the innermost one first we get (...(\a -> e)...)
1320 Simplifying the second arg makes us float the case out, so we end up with
1321         case y of (a,b) -> f (...(\a -> e)...) e'
1322 So the output does not have the no-shadowing invariant.  However, there is
1323 no danger of getting name-capture, because when the first arg was simplified
1324 we used an in-scope set that at least mentioned all the variables free in its
1325 static environment, and that is enough.
1326
1327 We can't just do innermost first, or we'd end up with a dual problem:
1328         case x of (a,b) -> f e (...(\a -> e')...)
1329
1330 I spent hours trying to recover the no-shadowing invariant, but I just could
1331 not think of an elegant way to do it.  The simplifier is already knee-deep in
1332 continuations.  We have to keep the right in-scope set around; AND we have
1333 to get the effect that finding (error "foo") in a strict arg position will
1334 discard the entire application and replace it with (error "foo").  Getting
1335 all this at once is TOO HARD!
1336
1337
1338 %************************************************************************
1339 %*                                                                      *
1340                 Rewrite rules
1341 %*                                                                      *
1342 %************************************************************************
1343
1344 \begin{code}
1345 tryRules :: SimplEnv -> [CoreRule]
1346          -> Id -> [OutExpr] -> SimplCont 
1347          -> SimplM (Maybe (Arity, CoreExpr))         -- The arity is the number of
1348                                                      -- args consumed by the rule
1349 tryRules env rules fn args call_cont
1350   | null rules
1351   = return Nothing
1352   | otherwise
1353   = do { dflags <- getDOptsSmpl
1354        ; case activeRule dflags env of {
1355            Nothing     -> return Nothing  ; -- No rules apply
1356            Just act_fn -> 
1357          case lookupRule act_fn (getUnfoldingInRuleMatch env) (getInScope env) fn args rules of {
1358            Nothing               -> return Nothing ;   -- No rule matches
1359            Just (rule, rule_rhs) ->
1360
1361              do { tick (RuleFired (ru_name rule))
1362                 ; trace_dump dflags rule rule_rhs $
1363                   return (Just (ruleArity rule, rule_rhs)) }}}}
1364   where
1365     trace_dump dflags rule rule_rhs stuff
1366       | not (dopt Opt_D_dump_rule_firings dflags)
1367       , not (dopt Opt_D_dump_rule_rewrites dflags) = stuff
1368       | not (dopt Opt_D_dump_rule_rewrites dflags)
1369
1370       = pprTrace "Rule fired:" (ftext (ru_name rule)) stuff
1371       | otherwise
1372       = pprTrace "Rule fired"
1373            (vcat [text "Rule:" <+> ftext (ru_name rule),
1374                   text "Before:" <+> hang (ppr fn) 2 (sep (map pprParendExpr args)),
1375                   text "After: " <+> pprCoreExpr rule_rhs,
1376                   text "Cont:  " <+> ppr call_cont])
1377            stuff
1378 \end{code}
1379
1380 Note [Rules for recursive functions]
1381 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1382 You might think that we shouldn't apply rules for a loop breaker:
1383 doing so might give rise to an infinite loop, because a RULE is
1384 rather like an extra equation for the function:
1385      RULE:           f (g x) y = x+y
1386      Eqn:            f a     y = a-y
1387
1388 But it's too drastic to disable rules for loop breakers.
1389 Even the foldr/build rule would be disabled, because foldr
1390 is recursive, and hence a loop breaker:
1391      foldr k z (build g) = g k z
1392 So it's up to the programmer: rules can cause divergence
1393
1394
1395 %************************************************************************
1396 %*                                                                      *
1397                 Rebuilding a cse expression
1398 %*                                                                      *
1399 %************************************************************************
1400
1401 Note [Case elimination]
1402 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1403 The case-elimination transformation discards redundant case expressions.
1404 Start with a simple situation:
1405
1406         case x# of      ===>   e[x#/y#]
1407           y# -> e
1408
1409 (when x#, y# are of primitive type, of course).  We can't (in general)
1410 do this for algebraic cases, because we might turn bottom into
1411 non-bottom!
1412
1413 The code in SimplUtils.prepareAlts has the effect of generalise this
1414 idea to look for a case where we're scrutinising a variable, and we
1415 know that only the default case can match.  For example:
1416
1417         case x of
1418           0#      -> ...
1419           DEFAULT -> ...(case x of
1420                          0#      -> ...
1421                          DEFAULT -> ...) ...
1422
1423 Here the inner case is first trimmed to have only one alternative, the
1424 DEFAULT, after which it's an instance of the previous case.  This
1425 really only shows up in eliminating error-checking code.
1426
1427 We also make sure that we deal with this very common case:
1428
1429         case e of
1430           x -> ...x...
1431
1432 Here we are using the case as a strict let; if x is used only once
1433 then we want to inline it.  We have to be careful that this doesn't
1434 make the program terminate when it would have diverged before, so we
1435 check that
1436         - e is already evaluated (it may so if e is a variable)
1437         - x is used strictly, or
1438
1439 Lastly, the code in SimplUtils.mkCase combines identical RHSs.  So
1440
1441         case e of       ===> case e of DEFAULT -> r
1442            True  -> r
1443            False -> r
1444
1445 Now again the case may be elminated by the CaseElim transformation.
1446
1447 Note [CaseElimination: lifted case]
1448 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1449 We do not use exprOkForSpeculation in the lifted case.  Consider
1450    case (case a ># b of { True -> (p,q); False -> (q,p) }) of
1451      r -> blah
1452 The scrutinee is ok-for-speculation (it looks inside cases), but we do
1453 not want to transform to
1454    let r = case a ># b of { True -> (p,q); False -> (q,p) }
1455    in blah
1456 because that builds an unnecessary thunk.
1457
1458
1459 Further notes about case elimination
1460 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1461 Consider:       test :: Integer -> IO ()
1462                 test = print
1463
1464 Turns out that this compiles to:
1465     Print.test
1466       = \ eta :: Integer
1467           eta1 :: State# RealWorld ->
1468           case PrelNum.< eta PrelNum.zeroInteger of wild { __DEFAULT ->
1469           case hPutStr stdout
1470                  (PrelNum.jtos eta ($w[] @ Char))
1471                  eta1
1472           of wild1 { (# new_s, a4 #) -> PrelIO.lvl23 new_s  }}
1473
1474 Notice the strange '<' which has no effect at all. This is a funny one.
1475 It started like this:
1476
1477 f x y = if x < 0 then jtos x
1478           else if y==0 then "" else jtos x
1479
1480 At a particular call site we have (f v 1).  So we inline to get
1481
1482         if v < 0 then jtos x
1483         else if 1==0 then "" else jtos x
1484
1485 Now simplify the 1==0 conditional:
1486
1487         if v<0 then jtos v else jtos v
1488
1489 Now common-up the two branches of the case:
1490
1491         case (v<0) of DEFAULT -> jtos v
1492
1493 Why don't we drop the case?  Because it's strict in v.  It's technically
1494 wrong to drop even unnecessary evaluations, and in practice they
1495 may be a result of 'seq' so we *definitely* don't want to drop those.
1496 I don't really know how to improve this situation.
1497
1498 \begin{code}
1499 ---------------------------------------------------------
1500 --      Eliminate the case if possible
1501
1502 rebuildCase, reallyRebuildCase
1503    :: SimplEnv
1504    -> OutExpr          -- Scrutinee
1505    -> InId             -- Case binder
1506    -> [InAlt]          -- Alternatives (inceasing order)
1507    -> SimplCont
1508    -> SimplM (SimplEnv, OutExpr)
1509
1510 --------------------------------------------------
1511 --      1. Eliminate the case if there's a known constructor
1512 --------------------------------------------------
1513
1514 rebuildCase env scrut case_bndr alts cont
1515   | Lit lit <- scrut    -- No need for same treatment as constructors
1516                         -- because literals are inlined more vigorously
1517   = do  { tick (KnownBranch case_bndr)
1518         ; case findAlt (LitAlt lit) alts of
1519             Nothing           -> missingAlt env case_bndr alts cont
1520             Just (_, bs, rhs) -> simple_rhs bs rhs }
1521
1522   | Just (con, ty_args, other_args) <- exprIsConApp_maybe (getUnfoldingInRuleMatch env) scrut
1523         -- Works when the scrutinee is a variable with a known unfolding
1524         -- as well as when it's an explicit constructor application
1525   = do  { tick (KnownBranch case_bndr)
1526         ; case findAlt (DataAlt con) alts of
1527             Nothing  -> missingAlt env case_bndr alts cont
1528             Just (DEFAULT, bs, rhs) -> simple_rhs bs rhs
1529             Just (_, bs, rhs)       -> knownCon env scrut con ty_args other_args 
1530                                                 case_bndr bs rhs cont
1531         }
1532   where
1533     simple_rhs bs rhs = ASSERT( null bs ) 
1534                         do { env' <- simplNonRecX env case_bndr scrut
1535                            ; simplExprF env' rhs cont }
1536
1537
1538 --------------------------------------------------
1539 --      2. Eliminate the case if scrutinee is evaluated
1540 --------------------------------------------------
1541
1542 rebuildCase env scrut case_bndr [(_, bndrs, rhs)] cont
1543   -- See if we can get rid of the case altogether
1544   -- See Note [Case elimination] 
1545   -- mkCase made sure that if all the alternatives are equal,
1546   -- then there is now only one (DEFAULT) rhs
1547  | all isDeadBinder bndrs       -- bndrs are [InId]
1548
1549         -- Check that the scrutinee can be let-bound instead of case-bound
1550  , if isUnLiftedType (idType case_bndr)
1551    then exprOkForSpeculation scrut
1552         -- Satisfy the let-binding invariant
1553         -- This includes things like (==# a# b#)::Bool
1554         -- so that we simplify
1555         --      case ==# a# b# of { True -> x; False -> x }
1556         -- to just
1557         --      x
1558         -- This particular example shows up in default methods for
1559         -- comparision operations (e.g. in (>=) for Int.Int32)
1560
1561    else exprIsHNF scrut || var_demanded_later scrut
1562         -- It's already evaluated, or will be demanded later
1563         -- See Note [Case elimination: lifted case]
1564   = do  { tick (CaseElim case_bndr)
1565         ; env' <- simplNonRecX env case_bndr scrut
1566           -- If case_bndr is deads, simplNonRecX will discard
1567         ; simplExprF env' rhs cont }
1568   where
1569         -- The case binder is going to be evaluated later,
1570         -- and the scrutinee is a simple variable
1571     var_demanded_later (Var v) = isStrictDmd (idDemandInfo case_bndr)
1572                                  && not (isTickBoxOp v)
1573                                     -- ugly hack; covering this case is what
1574                                     -- exprOkForSpeculation was intended for.
1575     var_demanded_later _       = False
1576
1577 --------------------------------------------------
1578 --      3. Try seq rules; see Note [User-defined RULES for seq] in MkId
1579 --------------------------------------------------
1580
1581 rebuildCase env scrut case_bndr alts@[(_, bndrs, rhs)] cont
1582   | all isDeadBinder (case_bndr : bndrs)  -- So this is just 'seq'
1583   = do { let rhs' = substExpr (text "rebuild-case") env rhs
1584              out_args = [Type (substTy env (idType case_bndr)), 
1585                          Type (exprType rhs'), scrut, rhs']
1586                       -- Lazily evaluated, so we don't do most of this
1587
1588        ; rule_base <- getSimplRules
1589        ; mb_rule <- tryRules env (getRules rule_base seqId) seqId out_args cont
1590        ; case mb_rule of 
1591            Just (n_args, res) -> simplExprF (zapSubstEnv env) 
1592                                             (mkApps res (drop n_args out_args))
1593                                             cont
1594            Nothing -> reallyRebuildCase env scrut case_bndr alts cont }
1595
1596 rebuildCase env scrut case_bndr alts cont
1597   = reallyRebuildCase env scrut case_bndr alts cont
1598
1599 --------------------------------------------------
1600 --      3. Catch-all case
1601 --------------------------------------------------
1602
1603 reallyRebuildCase env scrut case_bndr alts cont
1604   = do  {       -- Prepare the continuation;
1605                 -- The new subst_env is in place
1606           (env', dup_cont, nodup_cont) <- prepareCaseCont env alts cont
1607
1608         -- Simplify the alternatives
1609         ; (scrut', case_bndr', alts') <- simplAlts env' scrut case_bndr alts dup_cont
1610
1611         -- Check for empty alternatives
1612         ; if null alts' then missingAlt env case_bndr alts cont
1613           else do
1614         { dflags <- getDOptsSmpl
1615         ; case_expr <- mkCase dflags scrut' case_bndr' alts'
1616
1617         -- Notice that rebuild gets the in-scope set from env', not alt_env
1618         -- (which in any case is only build in simplAlts)
1619         -- The case binder *not* scope over the whole returned case-expression
1620         ; rebuild env' case_expr nodup_cont } }
1621 \end{code}
1622
1623 simplCaseBinder checks whether the scrutinee is a variable, v.  If so,
1624 try to eliminate uses of v in the RHSs in favour of case_bndr; that
1625 way, there's a chance that v will now only be used once, and hence
1626 inlined.
1627
1628 Historical note: we use to do the "case binder swap" in the Simplifier
1629 so there were additional complications if the scrutinee was a variable.
1630 Now the binder-swap stuff is done in the occurrence analyer; see
1631 OccurAnal Note [Binder swap].
1632
1633 Note [zapOccInfo]
1634 ~~~~~~~~~~~~~~~~~
1635 If the case binder is not dead, then neither are the pattern bound
1636 variables:  
1637         case <any> of x { (a,b) ->
1638         case x of { (p,q) -> p } }
1639 Here (a,b) both look dead, but come alive after the inner case is eliminated.
1640 The point is that we bring into the envt a binding
1641         let x = (a,b)
1642 after the outer case, and that makes (a,b) alive.  At least we do unless
1643 the case binder is guaranteed dead.
1644
1645 In practice, the scrutinee is almost always a variable, so we pretty
1646 much always zap the OccInfo of the binders.  It doesn't matter much though.
1647
1648
1649 Note [Case of cast]
1650 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1651 Consider        case (v `cast` co) of x { I# y ->
1652                 ... (case (v `cast` co) of {...}) ...
1653 We'd like to eliminate the inner case.  We can get this neatly by
1654 arranging that inside the outer case we add the unfolding
1655         v |-> x `cast` (sym co)
1656 to v.  Then we should inline v at the inner case, cancel the casts, and away we go
1657
1658 Note [Improving seq]
1659 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1660 Consider
1661         type family F :: * -> *
1662         type instance F Int = Int
1663
1664         ... case e of x { DEFAULT -> rhs } ...
1665
1666 where x::F Int.  Then we'd like to rewrite (F Int) to Int, getting
1667
1668         case e `cast` co of x'::Int
1669            I# x# -> let x = x' `cast` sym co
1670                     in rhs
1671
1672 so that 'rhs' can take advantage of the form of x'.  
1673
1674 Notice that Note [Case of cast] may then apply to the result. 
1675
1676 Nota Bene: We only do the [Improving seq] transformation if the 
1677 case binder 'x' is actually used in the rhs; that is, if the case 
1678 is *not* a *pure* seq.  
1679   a) There is no point in adding the cast to a pure seq.
1680   b) There is a good reason not to: doing so would interfere 
1681      with seq rules (Note [Built-in RULES for seq] in MkId).
1682      In particular, this [Improving seq] thing *adds* a cast
1683      while [Built-in RULES for seq] *removes* one, so they
1684      just flip-flop.
1685
1686 You might worry about 
1687    case v of x { __DEFAULT ->
1688       ... case (v `cast` co) of y { I# -> ... }}
1689 This is a pure seq (since x is unused), so [Improving seq] won't happen.
1690 But it's ok: the simplifier will replace 'v' by 'x' in the rhs to get
1691    case v of x { __DEFAULT ->
1692       ... case (x `cast` co) of y { I# -> ... }}
1693 Now the outer case is not a pure seq, so [Improving seq] will happen,
1694 and then the inner case will disappear.
1695
1696 The need for [Improving seq] showed up in Roman's experiments.  Example:
1697   foo :: F Int -> Int -> Int
1698   foo t n = t `seq` bar n
1699      where
1700        bar 0 = 0
1701        bar n = bar (n - case t of TI i -> i)
1702 Here we'd like to avoid repeated evaluating t inside the loop, by
1703 taking advantage of the `seq`.
1704
1705 At one point I did transformation in LiberateCase, but it's more
1706 robust here.  (Otherwise, there's a danger that we'll simply drop the
1707 'seq' altogether, before LiberateCase gets to see it.)
1708
1709 \begin{code}
1710 simplAlts :: SimplEnv
1711           -> OutExpr
1712           -> InId                       -- Case binder
1713           -> [InAlt]                    -- Non-empty
1714           -> SimplCont
1715           -> SimplM (OutExpr, OutId, [OutAlt])  -- Includes the continuation
1716 -- Like simplExpr, this just returns the simplified alternatives;
1717 -- it does not return an environment
1718
1719 simplAlts env scrut case_bndr alts cont'
1720   = -- pprTrace "simplAlts" (ppr alts $$ ppr (seTvSubst env)) $
1721     do  { let env0 = zapFloats env
1722
1723         ; (env1, case_bndr1) <- simplBinder env0 case_bndr
1724
1725         ; fam_envs <- getFamEnvs
1726         ; (alt_env', scrut', case_bndr') <- improveSeq fam_envs env1 scrut 
1727                                                        case_bndr case_bndr1 alts
1728
1729         ; (imposs_deflt_cons, in_alts) <- prepareAlts scrut' case_bndr' alts
1730
1731         ; alts' <- mapM (simplAlt alt_env' imposs_deflt_cons case_bndr' cont') in_alts
1732         ; return (scrut', case_bndr', alts') }
1733
1734
1735 ------------------------------------
1736 improveSeq :: (FamInstEnv, FamInstEnv) -> SimplEnv
1737            -> OutExpr -> InId -> OutId -> [InAlt]
1738            -> SimplM (SimplEnv, OutExpr, OutId)
1739 -- Note [Improving seq]
1740 improveSeq fam_envs env scrut case_bndr case_bndr1 [(DEFAULT,_,_)]
1741   | not (isDeadBinder case_bndr)        -- Not a pure seq!  See the Note!
1742   , Just (co, ty2) <- topNormaliseType fam_envs (idType case_bndr1)
1743   = do { case_bndr2 <- newId (fsLit "nt") ty2
1744         ; let rhs  = DoneEx (Var case_bndr2 `Cast` mkSymCoercion co)
1745               env2 = extendIdSubst env case_bndr rhs
1746         ; return (env2, scrut `Cast` co, case_bndr2) }
1747
1748 improveSeq _ env scrut _ case_bndr1 _
1749   = return (env, scrut, case_bndr1)
1750
1751
1752 ------------------------------------
1753 simplAlt :: SimplEnv
1754          -> [AltCon]    -- These constructors can't be present when
1755                         -- matching the DEFAULT alternative
1756          -> OutId       -- The case binder
1757          -> SimplCont
1758          -> InAlt
1759          -> SimplM OutAlt
1760
1761 simplAlt env imposs_deflt_cons case_bndr' cont' (DEFAULT, bndrs, rhs)
1762   = ASSERT( null bndrs )
1763     do  { let env' = addBinderOtherCon env case_bndr' imposs_deflt_cons
1764                 -- Record the constructors that the case-binder *can't* be.
1765         ; rhs' <- simplExprC env' rhs cont'
1766         ; return (DEFAULT, [], rhs') }
1767
1768 simplAlt env _ case_bndr' cont' (LitAlt lit, bndrs, rhs)
1769   = ASSERT( null bndrs )
1770     do  { let env' = addBinderUnfolding env case_bndr' (Lit lit)
1771         ; rhs' <- simplExprC env' rhs cont'
1772         ; return (LitAlt lit, [], rhs') }
1773
1774 simplAlt env _ case_bndr' cont' (DataAlt con, vs, rhs)
1775   = do  {       -- Deal with the pattern-bound variables
1776                 -- Mark the ones that are in ! positions in the
1777                 -- data constructor as certainly-evaluated.
1778                 -- NB: simplLamBinders preserves this eval info
1779           let vs_with_evals = add_evals (dataConRepStrictness con)
1780         ; (env', vs') <- simplLamBndrs env vs_with_evals
1781
1782                 -- Bind the case-binder to (con args)
1783         ; let inst_tys' = tyConAppArgs (idType case_bndr')
1784               con_args  = map Type inst_tys' ++ varsToCoreExprs vs'
1785               env''     = addBinderUnfolding env' case_bndr'
1786                                              (mkConApp con con_args)
1787
1788         ; rhs' <- simplExprC env'' rhs cont'
1789         ; return (DataAlt con, vs', rhs') }
1790   where
1791         -- add_evals records the evaluated-ness of the bound variables of
1792         -- a case pattern.  This is *important*.  Consider
1793         --      data T = T !Int !Int
1794         --
1795         --      case x of { T a b -> T (a+1) b }
1796         --
1797         -- We really must record that b is already evaluated so that we don't
1798         -- go and re-evaluate it when constructing the result.
1799         -- See Note [Data-con worker strictness] in MkId.lhs
1800     add_evals the_strs
1801         = go vs the_strs
1802         where
1803           go [] [] = []
1804           go (v:vs') strs | isTyCoVar v = v : go vs' strs
1805           go (v:vs') (str:strs)
1806             | isMarkedStrict str = evald_v  : go vs' strs
1807             | otherwise          = zapped_v : go vs' strs
1808             where
1809               zapped_v = zap_occ_info v
1810               evald_v  = zapped_v `setIdUnfolding` evaldUnfolding
1811           go _ _ = pprPanic "cat_evals" (ppr con $$ ppr vs $$ ppr the_strs)
1812
1813         -- See Note [zapOccInfo]
1814         -- zap_occ_info: if the case binder is alive, then we add the unfolding
1815         --      case_bndr = C vs
1816         -- to the envt; so vs are now very much alive
1817         -- Note [Aug06] I can't see why this actually matters, but it's neater
1818         --        case e of t { (a,b) -> ...(case t of (p,q) -> p)... }
1819         --   ==>  case e of t { (a,b) -> ...(a)... }
1820         -- Look, Ma, a is alive now.
1821     zap_occ_info = zapCasePatIdOcc case_bndr'
1822
1823 addBinderUnfolding :: SimplEnv -> Id -> CoreExpr -> SimplEnv
1824 addBinderUnfolding env bndr rhs
1825   = modifyInScope env (bndr `setIdUnfolding` mkSimpleUnfolding rhs)
1826
1827 addBinderOtherCon :: SimplEnv -> Id -> [AltCon] -> SimplEnv
1828 addBinderOtherCon env bndr cons
1829   = modifyInScope env (bndr `setIdUnfolding` mkOtherCon cons)
1830
1831 zapCasePatIdOcc :: Id -> Id -> Id
1832 -- Consider  case e of b { (a,b) -> ... }
1833 -- Then if we bind b to (a,b) in "...", and b is not dead,
1834 -- then we must zap the deadness info on a,b
1835 zapCasePatIdOcc case_bndr
1836   | isDeadBinder case_bndr = \ pat_id -> pat_id
1837   | otherwise              = \ pat_id -> zapIdOccInfo pat_id
1838 \end{code}
1839
1840
1841 %************************************************************************
1842 %*                                                                      *
1843 \subsection{Known constructor}
1844 %*                                                                      *
1845 %************************************************************************
1846
1847 We are a bit careful with occurrence info.  Here's an example
1848
1849         (\x* -> case x of (a*, b) -> f a) (h v, e)
1850
1851 where the * means "occurs once".  This effectively becomes
1852         case (h v, e) of (a*, b) -> f a)
1853 and then
1854         let a* = h v; b = e in f a
1855 and then
1856         f (h v)
1857
1858 All this should happen in one sweep.
1859
1860 \begin{code}
1861 knownCon :: SimplEnv            
1862          -> OutExpr                             -- The scrutinee
1863          -> DataCon -> [OutType] -> [OutExpr]   -- The scrutinee (in pieces)
1864          -> InId -> [InBndr] -> InExpr          -- The alternative
1865          -> SimplCont
1866          -> SimplM (SimplEnv, OutExpr)
1867
1868 knownCon env scrut dc dc_ty_args dc_args bndr bs rhs cont
1869   = do  { env'  <- bind_args env bs dc_args
1870         ; env'' <- bind_case_bndr env'
1871         ; simplExprF env'' rhs cont }
1872   where
1873     zap_occ = zapCasePatIdOcc bndr    -- bndr is an InId
1874
1875                   -- Ugh!
1876     bind_args env' [] _  = return env'
1877
1878     bind_args env' (b:bs') (Type ty : args)
1879       = ASSERT( isTyCoVar b )
1880         bind_args (extendTvSubst env' b ty) bs' args
1881
1882     bind_args env' (b:bs') (arg : args)
1883       = ASSERT( isId b )
1884         do { let b' = zap_occ b
1885              -- Note that the binder might be "dead", because it doesn't
1886              -- occur in the RHS; and simplNonRecX may therefore discard
1887              -- it via postInlineUnconditionally.
1888              -- Nevertheless we must keep it if the case-binder is alive,
1889              -- because it may be used in the con_app.  See Note [zapOccInfo]
1890            ; env'' <- simplNonRecX env' b' arg
1891            ; bind_args env'' bs' args }
1892
1893     bind_args _ _ _ =
1894       pprPanic "bind_args" $ ppr dc $$ ppr bs $$ ppr dc_args $$
1895                              text "scrut:" <+> ppr scrut
1896
1897        -- It's useful to bind bndr to scrut, rather than to a fresh
1898        -- binding      x = Con arg1 .. argn
1899        -- because very often the scrut is a variable, so we avoid
1900        -- creating, and then subsequently eliminating, a let-binding
1901        -- BUT, if scrut is a not a variable, we must be careful
1902        -- about duplicating the arg redexes; in that case, make
1903        -- a new con-app from the args
1904     bind_case_bndr env
1905       | isDeadBinder bndr   = return env
1906       | exprIsTrivial scrut = return (extendIdSubst env bndr (DoneEx scrut))
1907       | otherwise           = do { dc_args <- mapM (simplVar env) bs
1908                                          -- dc_ty_args are aready OutTypes, 
1909                                          -- but bs are InBndrs
1910                                  ; let con_app = Var (dataConWorkId dc) 
1911                                                  `mkTyApps` dc_ty_args      
1912                                                  `mkApps`   dc_args
1913                                  ; simplNonRecX env bndr con_app }
1914   
1915 -------------------
1916 missingAlt :: SimplEnv -> Id -> [InAlt] -> SimplCont -> SimplM (SimplEnv, OutExpr)
1917                 -- This isn't strictly an error, although it is unusual. 
1918                 -- It's possible that the simplifer might "see" that 
1919                 -- an inner case has no accessible alternatives before 
1920                 -- it "sees" that the entire branch of an outer case is 
1921                 -- inaccessible.  So we simply put an error case here instead.
1922 missingAlt env case_bndr alts cont
1923   = WARN( True, ptext (sLit "missingAlt") <+> ppr case_bndr )
1924     return (env, mkImpossibleExpr res_ty)
1925   where
1926     res_ty = contResultType env (substTy env (coreAltsType alts)) cont
1927 \end{code}
1928
1929
1930 %************************************************************************
1931 %*                                                                      *
1932 \subsection{Duplicating continuations}
1933 %*                                                                      *
1934 %************************************************************************
1935
1936 \begin{code}
1937 prepareCaseCont :: SimplEnv
1938                 -> [InAlt] -> SimplCont
1939                 -> SimplM (SimplEnv, SimplCont,SimplCont)
1940                         -- Return a duplicatable continuation, a non-duplicable part
1941                         -- plus some extra bindings (that scope over the entire
1942                         -- continunation)
1943
1944         -- No need to make it duplicatable if there's only one alternative
1945 prepareCaseCont env [_] cont = return (env, cont, mkBoringStop)
1946 prepareCaseCont env _   cont = mkDupableCont env cont
1947 \end{code}
1948
1949 \begin{code}
1950 mkDupableCont :: SimplEnv -> SimplCont
1951               -> SimplM (SimplEnv, SimplCont, SimplCont)
1952
1953 mkDupableCont env cont
1954   | contIsDupable cont
1955   = return (env, cont, mkBoringStop)
1956
1957 mkDupableCont _   (Stop {}) = panic "mkDupableCont"     -- Handled by previous eqn
1958
1959 mkDupableCont env (CoerceIt ty cont)
1960   = do  { (env', dup, nodup) <- mkDupableCont env cont
1961         ; return (env', CoerceIt ty dup, nodup) }
1962
1963 mkDupableCont env cont@(StrictBind {})
1964   =  return (env, mkBoringStop, cont)
1965         -- See Note [Duplicating StrictBind]
1966
1967 mkDupableCont env (StrictArg info cci cont)
1968         -- See Note [Duplicating StrictArg]
1969   = do { (env', dup, nodup) <- mkDupableCont env cont
1970        ; (env'', args')     <- mapAccumLM (makeTrivial NotTopLevel) env' (ai_args info)
1971        ; return (env'', StrictArg (info { ai_args = args' }) cci dup, nodup) }
1972
1973 mkDupableCont env (ApplyTo _ arg se cont)
1974   =     -- e.g.         [...hole...] (...arg...)
1975         --      ==>
1976         --              let a = ...arg...
1977         --              in [...hole...] a
1978     do  { (env', dup_cont, nodup_cont) <- mkDupableCont env cont
1979         ; arg' <- simplExpr (se `setInScope` env') arg
1980         ; (env'', arg'') <- makeTrivial NotTopLevel env' arg'
1981         ; let app_cont = ApplyTo OkToDup arg'' (zapSubstEnv env'') dup_cont
1982         ; return (env'', app_cont, nodup_cont) }
1983
1984 mkDupableCont env cont@(Select _ case_bndr [(_, bs, _rhs)] _ _)
1985 --  See Note [Single-alternative case]
1986 --  | not (exprIsDupable rhs && contIsDupable case_cont)
1987 --  | not (isDeadBinder case_bndr)
1988   | all isDeadBinder bs  -- InIds
1989     && not (isUnLiftedType (idType case_bndr))
1990     -- Note [Single-alternative-unlifted]
1991   = return (env, mkBoringStop, cont)
1992
1993 mkDupableCont env (Select _ case_bndr alts se cont)
1994   =     -- e.g.         (case [...hole...] of { pi -> ei })
1995         --      ===>
1996         --              let ji = \xij -> ei
1997         --              in case [...hole...] of { pi -> ji xij }
1998     do  { tick (CaseOfCase case_bndr)
1999         ; (env', dup_cont, nodup_cont) <- mkDupableCont env cont
2000                 -- NB: call mkDupableCont here, *not* prepareCaseCont
2001                 -- We must make a duplicable continuation, whereas prepareCaseCont
2002                 -- doesn't when there is a single case branch
2003
2004         ; let alt_env = se `setInScope` env'
2005         ; (alt_env', case_bndr') <- simplBinder alt_env case_bndr
2006         ; alts' <- mapM (simplAlt alt_env' [] case_bndr' dup_cont) alts
2007         -- Safe to say that there are no handled-cons for the DEFAULT case
2008                 -- NB: simplBinder does not zap deadness occ-info, so
2009                 -- a dead case_bndr' will still advertise its deadness
2010                 -- This is really important because in
2011                 --      case e of b { (# p,q #) -> ... }
2012                 -- b is always dead, and indeed we are not allowed to bind b to (# p,q #),
2013                 -- which might happen if e was an explicit unboxed pair and b wasn't marked dead.
2014                 -- In the new alts we build, we have the new case binder, so it must retain
2015                 -- its deadness.
2016         -- NB: we don't use alt_env further; it has the substEnv for
2017         --     the alternatives, and we don't want that
2018
2019         ; (env'', alts'') <- mkDupableAlts env' case_bndr' alts'
2020         ; return (env'',  -- Note [Duplicated env]
2021                   Select OkToDup case_bndr' alts'' (zapSubstEnv env'') mkBoringStop,
2022                   nodup_cont) }
2023
2024
2025 mkDupableAlts :: SimplEnv -> OutId -> [InAlt]
2026               -> SimplM (SimplEnv, [InAlt])
2027 -- Absorbs the continuation into the new alternatives
2028
2029 mkDupableAlts env case_bndr' the_alts
2030   = go env the_alts
2031   where
2032     go env0 [] = return (env0, [])
2033     go env0 (alt:alts)
2034         = do { (env1, alt') <- mkDupableAlt env0 case_bndr' alt
2035              ; (env2, alts') <- go env1 alts
2036              ; return (env2, alt' : alts' ) }
2037
2038 mkDupableAlt :: SimplEnv -> OutId -> (AltCon, [CoreBndr], CoreExpr)
2039               -> SimplM (SimplEnv, (AltCon, [CoreBndr], CoreExpr))
2040 mkDupableAlt env case_bndr (con, bndrs', rhs')
2041   | exprIsDupable rhs'  -- Note [Small alternative rhs]
2042   = return (env, (con, bndrs', rhs'))
2043   | otherwise
2044   = do  { let rhs_ty'  = exprType rhs'
2045               scrut_ty = idType case_bndr
2046               case_bndr_w_unf   
2047                 = case con of 
2048                       DEFAULT    -> case_bndr                                   
2049                       DataAlt dc -> setIdUnfolding case_bndr unf
2050                           where
2051                                  -- See Note [Case binders and join points]
2052                              unf = mkInlineUnfolding Nothing rhs
2053                              rhs = mkConApp dc (map Type (tyConAppArgs scrut_ty)
2054                                                 ++ varsToCoreExprs bndrs')
2055
2056                       LitAlt {} -> WARN( True, ptext (sLit "mkDupableAlt")
2057                                                 <+> ppr case_bndr <+> ppr con )
2058                                    case_bndr
2059                            -- The case binder is alive but trivial, so why has 
2060                            -- it not been substituted away?
2061
2062               used_bndrs' | isDeadBinder case_bndr = filter abstract_over bndrs'
2063                           | otherwise              = bndrs' ++ [case_bndr_w_unf]
2064               
2065               abstract_over bndr
2066                   | isTyCoVar bndr = True -- Abstract over all type variables just in case
2067                   | otherwise    = not (isDeadBinder bndr)
2068                         -- The deadness info on the new Ids is preserved by simplBinders
2069
2070         ; (final_bndrs', final_args)    -- Note [Join point abstraction]
2071                 <- if (any isId used_bndrs')
2072                    then return (used_bndrs', varsToCoreExprs used_bndrs')
2073                     else do { rw_id <- newId (fsLit "w") realWorldStatePrimTy
2074                             ; return ([rw_id], [Var realWorldPrimId]) }
2075
2076         ; join_bndr <- newId (fsLit "$j") (mkPiTypes final_bndrs' rhs_ty')
2077                 -- Note [Funky mkPiTypes]
2078
2079         ; let   -- We make the lambdas into one-shot-lambdas.  The
2080                 -- join point is sure to be applied at most once, and doing so
2081                 -- prevents the body of the join point being floated out by
2082                 -- the full laziness pass
2083                 really_final_bndrs     = map one_shot final_bndrs'
2084                 one_shot v | isId v    = setOneShotLambda v
2085                            | otherwise = v
2086                 join_rhs  = mkLams really_final_bndrs rhs'
2087                 join_call = mkApps (Var join_bndr) final_args
2088
2089         ; env' <- addPolyBind NotTopLevel env (NonRec join_bndr join_rhs)
2090         ; return (env', (con, bndrs', join_call)) }
2091                 -- See Note [Duplicated env]
2092 \end{code}
2093
2094 Note [Case binders and join points]
2095 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
2096 Consider this 
2097    case (case .. ) of c {
2098      I# c# -> ....c....
2099
2100 If we make a join point with c but not c# we get
2101   $j = \c -> ....c....
2102
2103 But if later inlining scrutines the c, thus
2104
2105   $j = \c -> ... case c of { I# y -> ... } ...
2106
2107 we won't see that 'c' has already been scrutinised.  This actually
2108 happens in the 'tabulate' function in wave4main, and makes a significant
2109 difference to allocation.
2110
2111 An alternative plan is this:
2112
2113    $j = \c# -> let c = I# c# in ...c....
2114
2115 but that is bad if 'c' is *not* later scrutinised.  
2116
2117 So instead we do both: we pass 'c' and 'c#' , and record in c's inlining
2118 (an InlineRule) that it's really I# c#, thus
2119    
2120    $j = \c# -> \c[=I# c#] -> ...c....
2121
2122 Absence analysis may later discard 'c'.
2123
2124 NB: take great care when doing strictness analysis; 
2125     see Note [Lamba-bound unfoldings] in DmdAnal.
2126
2127 Also note that we can still end up passing stuff that isn't used.  Before
2128 strictness analysis we have
2129    let $j x y c{=(x,y)} = (h c, ...)
2130    in ...
2131 After strictness analysis we see that h is strict, we end up with
2132    let $j x y c{=(x,y)} = ($wh x y, ...)
2133 and c is unused.
2134    
2135 Note [Duplicated env]
2136 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
2137 Some of the alternatives are simplified, but have not been turned into a join point
2138 So they *must* have an zapped subst-env.  So we can't use completeNonRecX to
2139 bind the join point, because it might to do PostInlineUnconditionally, and
2140 we'd lose that when zapping the subst-env.  We could have a per-alt subst-env,
2141 but zapping it (as we do in mkDupableCont, the Select case) is safe, and
2142 at worst delays the join-point inlining.
2143
2144 Note [Small alternative rhs]
2145 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
2146 It is worth checking for a small RHS because otherwise we
2147 get extra let bindings that may cause an extra iteration of the simplifier to
2148 inline back in place.  Quite often the rhs is just a variable or constructor.
2149 The Ord instance of Maybe in PrelMaybe.lhs, for example, took several extra
2150 iterations because the version with the let bindings looked big, and so wasn't
2151 inlined, but after the join points had been inlined it looked smaller, and so
2152 was inlined.
2153
2154 NB: we have to check the size of rhs', not rhs.
2155 Duplicating a small InAlt might invalidate occurrence information
2156 However, if it *is* dupable, we return the *un* simplified alternative,
2157 because otherwise we'd need to pair it up with an empty subst-env....
2158 but we only have one env shared between all the alts.
2159 (Remember we must zap the subst-env before re-simplifying something).
2160 Rather than do this we simply agree to re-simplify the original (small) thing later.
2161
2162 Note [Funky mkPiTypes]
2163 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
2164 Notice the funky mkPiTypes.  If the contructor has existentials
2165 it's possible that the join point will be abstracted over
2166 type varaibles as well as term variables.
2167  Example:  Suppose we have
2168         data T = forall t.  C [t]
2169  Then faced with
2170         case (case e of ...) of
2171             C t xs::[t] -> rhs
2172  We get the join point
2173         let j :: forall t. [t] -> ...
2174             j = /\t \xs::[t] -> rhs
2175         in
2176         case (case e of ...) of
2177             C t xs::[t] -> j t xs
2178
2179 Note [Join point abstaction]
2180 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
2181 If we try to lift a primitive-typed something out
2182 for let-binding-purposes, we will *caseify* it (!),
2183 with potentially-disastrous strictness results.  So
2184 instead we turn it into a function: \v -> e
2185 where v::State# RealWorld#.  The value passed to this function
2186 is realworld#, which generates (almost) no code.
2187
2188 There's a slight infelicity here: we pass the overall
2189 case_bndr to all the join points if it's used in *any* RHS,
2190 because we don't know its usage in each RHS separately
2191
2192 We used to say "&& isUnLiftedType rhs_ty'" here, but now
2193 we make the join point into a function whenever used_bndrs'
2194 is empty.  This makes the join-point more CPR friendly.
2195 Consider:       let j = if .. then I# 3 else I# 4
2196                 in case .. of { A -> j; B -> j; C -> ... }
2197
2198 Now CPR doesn't w/w j because it's a thunk, so
2199 that means that the enclosing function can't w/w either,
2200 which is a lose.  Here's the example that happened in practice:
2201         kgmod :: Int -> Int -> Int
2202         kgmod x y = if x > 0 && y < 0 || x < 0 && y > 0
2203                     then 78
2204                     else 5
2205
2206 I have seen a case alternative like this:
2207         True -> \v -> ...
2208 It's a bit silly to add the realWorld dummy arg in this case, making
2209         $j = \s v -> ...
2210            True -> $j s
2211 (the \v alone is enough to make CPR happy) but I think it's rare
2212
2213 Note [Duplicating StrictArg]
2214 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
2215 The original plan had (where E is a big argument)
2216 e.g.    f E [..hole..]
2217         ==>     let $j = \a -> f E a
2218                 in $j [..hole..]
2219
2220 But this is terrible! Here's an example:
2221         && E (case x of { T -> F; F -> T })
2222 Now, && is strict so we end up simplifying the case with
2223 an ArgOf continuation.  If we let-bind it, we get
2224         let $j = \v -> && E v
2225         in simplExpr (case x of { T -> F; F -> T })
2226                      (ArgOf (\r -> $j r)
2227 And after simplifying more we get
2228         let $j = \v -> && E v
2229         in case x of { T -> $j F; F -> $j T }
2230 Which is a Very Bad Thing
2231
2232 What we do now is this
2233         f E [..hole..]
2234         ==>     let a = E
2235                 in f a [..hole..]
2236 Now if the thing in the hole is a case expression (which is when
2237 we'll call mkDupableCont), we'll push the function call into the
2238 branches, which is what we want.  Now RULES for f may fire, and
2239 call-pattern specialisation.  Here's an example from Trac #3116
2240      go (n+1) (case l of
2241                  1  -> bs'
2242                  _  -> Chunk p fpc (o+1) (l-1) bs')
2243 If we can push the call for 'go' inside the case, we get
2244 call-pattern specialisation for 'go', which is *crucial* for 
2245 this program.
2246
2247 Here is the (&&) example: 
2248         && E (case x of { T -> F; F -> T })
2249   ==>   let a = E in 
2250         case x of { T -> && a F; F -> && a T }
2251 Much better!
2252
2253 Notice that 
2254   * Arguments to f *after* the strict one are handled by 
2255     the ApplyTo case of mkDupableCont.  Eg
2256         f [..hole..] E
2257
2258   * We can only do the let-binding of E because the function
2259     part of a StrictArg continuation is an explicit syntax
2260     tree.  In earlier versions we represented it as a function
2261     (CoreExpr -> CoreEpxr) which we couldn't take apart.
2262
2263 Do *not* duplicate StrictBind and StritArg continuations.  We gain
2264 nothing by propagating them into the expressions, and we do lose a
2265 lot.  
2266
2267 The desire not to duplicate is the entire reason that
2268 mkDupableCont returns a pair of continuations.
2269
2270 Note [Duplicating StrictBind]
2271 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
2272 Unlike StrictArg, there doesn't seem anything to gain from
2273 duplicating a StrictBind continuation, so we don't.
2274
2275 The desire not to duplicate is the entire reason that
2276 mkDupableCont returns a pair of continuations.
2277
2278
2279 Note [Single-alternative cases]
2280 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
2281 This case is just like the ArgOf case.  Here's an example:
2282         data T a = MkT !a
2283         ...(MkT (abs x))...
2284 Then we get
2285         case (case x of I# x' ->
2286               case x' <# 0# of
2287                 True  -> I# (negate# x')
2288                 False -> I# x') of y {
2289           DEFAULT -> MkT y
2290 Because the (case x) has only one alternative, we'll transform to
2291         case x of I# x' ->
2292         case (case x' <# 0# of
2293                 True  -> I# (negate# x')
2294                 False -> I# x') of y {
2295           DEFAULT -> MkT y
2296 But now we do *NOT* want to make a join point etc, giving
2297         case x of I# x' ->
2298         let $j = \y -> MkT y
2299         in case x' <# 0# of
2300                 True  -> $j (I# (negate# x'))
2301                 False -> $j (I# x')
2302 In this case the $j will inline again, but suppose there was a big
2303 strict computation enclosing the orginal call to MkT.  Then, it won't
2304 "see" the MkT any more, because it's big and won't get duplicated.
2305 And, what is worse, nothing was gained by the case-of-case transform.
2306
2307 So, in circumstances like these, we don't want to build join points
2308 and push the outer case into the branches of the inner one. Instead,
2309 don't duplicate the continuation. 
2310
2311 When should we use this strategy?  We should not use it on *every*
2312 single-alternative case:
2313   e.g.  case (case ....) of (a,b) -> (# a,b #)
2314 Here we must push the outer case into the inner one!
2315 Other choices:
2316
2317    * Match [(DEFAULT,_,_)], but in the common case of Int,
2318      the alternative-filling-in code turned the outer case into
2319                 case (...) of y { I# _ -> MkT y }
2320
2321    * Match on single alternative plus (not (isDeadBinder case_bndr))
2322      Rationale: pushing the case inwards won't eliminate the construction.
2323      But there's a risk of
2324                 case (...) of y { (a,b) -> let z=(a,b) in ... }
2325      Now y looks dead, but it'll come alive again.  Still, this
2326      seems like the best option at the moment.
2327
2328    * Match on single alternative plus (all (isDeadBinder bndrs))
2329      Rationale: this is essentially  seq.
2330
2331    * Match when the rhs is *not* duplicable, and hence would lead to a
2332      join point.  This catches the disaster-case above.  We can test
2333      the *un-simplified* rhs, which is fine.  It might get bigger or
2334      smaller after simplification; if it gets smaller, this case might
2335      fire next time round.  NB also that we must test contIsDupable
2336      case_cont *too, because case_cont might be big!
2337
2338      HOWEVER: I found that this version doesn't work well, because
2339      we can get         let x = case (...) of { small } in ...case x...
2340      When x is inlined into its full context, we find that it was a bad
2341      idea to have pushed the outer case inside the (...) case.
2342
2343 Note [Single-alternative-unlifted]
2344 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
2345 Here's another single-alternative where we really want to do case-of-case:
2346
2347 data Mk1 = Mk1 Int#
2348 data Mk1 = Mk2 Int#
2349
2350 M1.f =
2351     \r [x_s74 y_s6X]
2352         case
2353             case y_s6X of tpl_s7m {
2354               M1.Mk1 ipv_s70 -> ipv_s70;
2355               M1.Mk2 ipv_s72 -> ipv_s72;
2356             }
2357         of
2358         wild_s7c
2359         { __DEFAULT ->
2360               case
2361                   case x_s74 of tpl_s7n {
2362                     M1.Mk1 ipv_s77 -> ipv_s77;
2363                     M1.Mk2 ipv_s79 -> ipv_s79;
2364                   }
2365               of
2366               wild1_s7b
2367               { __DEFAULT -> ==# [wild1_s7b wild_s7c];
2368               };
2369         };
2370
2371 So the outer case is doing *nothing at all*, other than serving as a
2372 join-point.  In this case we really want to do case-of-case and decide
2373 whether to use a real join point or just duplicate the continuation.
2374
2375 Hence: check whether the case binder's type is unlifted, because then
2376 the outer case is *not* a seq.