Two more small bugs in abstractFloats
[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 )
14 import SimplEnv 
15 import SimplUtils
16 import Id
17 import Var
18 import IdInfo
19 import Coercion
20 import DataCon          ( dataConRepStrictness, dataConUnivTyVars )
21 import CoreSyn
22 import NewDemand        ( isStrictDmd )
23 import PprCore          ( pprParendExpr, pprCoreExpr )
24 import CoreUnfold       ( mkUnfolding, callSiteInline )
25 import CoreUtils
26 import Rules            ( lookupRule )
27 import BasicTypes       ( isMarkedStrict )
28 import CostCentre       ( currentCCS )
29 import TysPrim          ( realWorldStatePrimTy )
30 import PrelInfo         ( realWorldPrimId )
31 import BasicTypes       ( TopLevelFlag(..), isTopLevel, 
32                           RecFlag(..), isNonRuleLoopBreaker )
33 import Maybes           ( orElse )
34 import Outputable
35 import Util
36 \end{code}
37
38
39 The guts of the simplifier is in this module, but the driver loop for
40 the simplifier is in SimplCore.lhs.
41
42
43 -----------------------------------------
44         *** IMPORTANT NOTE ***
45 -----------------------------------------
46 The simplifier used to guarantee that the output had no shadowing, but
47 it does not do so any more.   (Actually, it never did!)  The reason is
48 documented with simplifyArgs.
49
50
51 -----------------------------------------
52         *** IMPORTANT NOTE ***
53 -----------------------------------------
54 Many parts of the simplifier return a bunch of "floats" as well as an
55 expression. This is wrapped as a datatype SimplUtils.FloatsWith.
56
57 All "floats" are let-binds, not case-binds, but some non-rec lets may
58 be unlifted (with RHS ok-for-speculation).
59
60
61
62 -----------------------------------------
63         ORGANISATION OF FUNCTIONS
64 -----------------------------------------
65 simplTopBinds
66   - simplify all top-level binders
67   - for NonRec, call simplRecOrTopPair
68   - for Rec,    call simplRecBind
69
70         
71         ------------------------------
72 simplExpr (applied lambda)      ==> simplNonRecBind
73 simplExpr (Let (NonRec ...) ..) ==> simplNonRecBind
74 simplExpr (Let (Rec ...)    ..) ==> simplify binders; simplRecBind
75
76         ------------------------------
77 simplRecBind    [binders already simplfied]
78   - use simplRecOrTopPair on each pair in turn
79
80 simplRecOrTopPair [binder already simplified]
81   Used for: recursive bindings (top level and nested)
82             top-level non-recursive bindings
83   Returns: 
84   - check for PreInlineUnconditionally
85   - simplLazyBind
86
87 simplNonRecBind
88   Used for: non-top-level non-recursive bindings
89             beta reductions (which amount to the same thing)
90   Because it can deal with strict arts, it takes a 
91         "thing-inside" and returns an expression
92
93   - check for PreInlineUnconditionally
94   - simplify binder, including its IdInfo
95   - if strict binding
96         simplStrictArg
97         mkAtomicArgs
98         completeNonRecX
99     else
100         simplLazyBind
101         addFloats
102
103 simplNonRecX:   [given a *simplified* RHS, but an *unsimplified* binder]
104   Used for: binding case-binder and constr args in a known-constructor case
105   - check for PreInLineUnconditionally
106   - simplify binder
107   - completeNonRecX
108  
109         ------------------------------
110 simplLazyBind:  [binder already simplified, RHS not]
111   Used for: recursive bindings (top level and nested)
112             top-level non-recursive bindings
113             non-top-level, but *lazy* non-recursive bindings
114         [must not be strict or unboxed]
115   Returns floats + an augmented environment, not an expression
116   - substituteIdInfo and add result to in-scope 
117         [so that rules are available in rec rhs]
118   - simplify rhs
119   - mkAtomicArgs
120   - float if exposes constructor or PAP
121   - completeBind
122
123
124 completeNonRecX:        [binder and rhs both simplified]
125   - if the the thing needs case binding (unlifted and not ok-for-spec)
126         build a Case
127    else
128         completeBind
129         addFloats
130
131 completeBind:   [given a simplified RHS]
132         [used for both rec and non-rec bindings, top level and not]
133   - try PostInlineUnconditionally
134   - add unfolding [this is the only place we add an unfolding]
135   - add arity
136
137
138
139 Right hand sides and arguments
140 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
141 In many ways we want to treat 
142         (a) the right hand side of a let(rec), and 
143         (b) a function argument
144 in the same way.  But not always!  In particular, we would
145 like to leave these arguments exactly as they are, so they
146 will match a RULE more easily.
147         
148         f (g x, h x)    
149         g (+ x)
150
151 It's harder to make the rule match if we ANF-ise the constructor,
152 or eta-expand the PAP:
153
154         f (let { a = g x; b = h x } in (a,b))
155         g (\y. + x y)
156
157 On the other hand if we see the let-defns
158
159         p = (g x, h x)
160         q = + x
161
162 then we *do* want to ANF-ise and eta-expand, so that p and q
163 can be safely inlined.   
164
165 Even floating lets out is a bit dubious.  For let RHS's we float lets
166 out if that exposes a value, so that the value can be inlined more vigorously.
167 For example
168
169         r = let x = e in (x,x)
170
171 Here, if we float the let out we'll expose a nice constructor. We did experiments
172 that showed this to be a generally good thing.  But it was a bad thing to float
173 lets out unconditionally, because that meant they got allocated more often.
174
175 For function arguments, there's less reason to expose a constructor (it won't
176 get inlined).  Just possibly it might make a rule match, but I'm pretty skeptical.
177 So for the moment we don't float lets out of function arguments either.
178
179
180 Eta expansion
181 ~~~~~~~~~~~~~~
182 For eta expansion, we want to catch things like
183
184         case e of (a,b) -> \x -> case a of (p,q) -> \y -> r
185
186 If the \x was on the RHS of a let, we'd eta expand to bring the two
187 lambdas together.  And in general that's a good thing to do.  Perhaps
188 we should eta expand wherever we find a (value) lambda?  Then the eta
189 expansion at a let RHS can concentrate solely on the PAP case.
190
191
192 %************************************************************************
193 %*                                                                      *
194 \subsection{Bindings}
195 %*                                                                      *
196 %************************************************************************
197
198 \begin{code}
199 simplTopBinds :: SimplEnv -> [InBind] -> SimplM [OutBind]
200
201 simplTopBinds env binds
202   = do  {       -- Put all the top-level binders into scope at the start
203                 -- so that if a transformation rule has unexpectedly brought
204                 -- anything into scope, then we don't get a complaint about that.
205                 -- It's rather as if the top-level binders were imported.
206         ; env <- simplRecBndrs env (bindersOfBinds binds)
207         ; dflags <- getDOptsSmpl
208         ; let dump_flag = dopt Opt_D_dump_inlinings dflags || 
209                           dopt Opt_D_dump_rule_firings dflags
210         ; env' <- simpl_binds dump_flag env binds
211         ; freeTick SimplifierDone
212         ; return (getFloats env') }
213   where
214         -- We need to track the zapped top-level binders, because
215         -- they should have their fragile IdInfo zapped (notably occurrence info)
216         -- That's why we run down binds and bndrs' simultaneously.
217         --
218         -- The dump-flag emits a trace for each top-level binding, which
219         -- helps to locate the tracing for inlining and rule firing
220     simpl_binds :: Bool -> SimplEnv -> [InBind] -> SimplM SimplEnv
221     simpl_binds dump env []           = return env
222     simpl_binds dump env (bind:binds) = do { env' <- trace dump bind $
223                                                      simpl_bind env bind
224                                            ; simpl_binds dump env' binds }
225
226     trace True  bind = pprTrace "SimplBind" (ppr (bindersOf bind))
227     trace False bind = \x -> x
228
229     simpl_bind env (NonRec b r) = simplRecOrTopPair env TopLevel b r
230     simpl_bind env (Rec pairs)  = simplRecBind      env TopLevel pairs
231 \end{code}
232
233
234 %************************************************************************
235 %*                                                                      *
236 \subsection{Lazy bindings}
237 %*                                                                      *
238 %************************************************************************
239
240 simplRecBind is used for
241         * recursive bindings only
242
243 \begin{code}
244 simplRecBind :: SimplEnv -> TopLevelFlag
245              -> [(InId, InExpr)]
246              -> SimplM SimplEnv
247 simplRecBind env top_lvl pairs
248   = do  { env' <- go (zapFloats env) pairs
249         ; return (env `addRecFloats` env') }
250         -- addFloats adds the floats from env', 
251         -- *and* updates env with the in-scope set from env'
252   where
253     go env [] = return env
254         
255     go env ((bndr, rhs) : pairs)
256         = do { env <- simplRecOrTopPair env top_lvl bndr rhs
257              ; go env pairs }
258 \end{code}
259
260 simplOrTopPair is used for
261         * recursive bindings (whether top level or not)
262         * top-level non-recursive bindings
263
264 It assumes the binder has already been simplified, but not its IdInfo.
265
266 \begin{code}
267 simplRecOrTopPair :: SimplEnv
268                   -> TopLevelFlag
269                   -> InId -> InExpr     -- Binder and rhs
270                   -> SimplM SimplEnv    -- Returns an env that includes the binding
271
272 simplRecOrTopPair env top_lvl bndr rhs
273   | preInlineUnconditionally env top_lvl bndr rhs       -- Check for unconditional inline
274   = do  { tick (PreInlineUnconditionally bndr)
275         ; return (extendIdSubst env bndr (mkContEx env rhs)) }
276
277   | otherwise
278   = do  { let bndr' = lookupRecBndr env bndr
279               (env', bndr'') = addLetIdInfo env bndr bndr'
280         ; simplLazyBind env' top_lvl Recursive bndr bndr'' rhs env' }
281         -- May not actually be recursive, but it doesn't matter
282 \end{code}
283
284
285 simplLazyBind is used for
286   * [simplRecOrTopPair] recursive bindings (whether top level or not)
287   * [simplRecOrTopPair] top-level non-recursive bindings
288   * [simplNonRecE]      non-top-level *lazy* non-recursive bindings
289
290 Nota bene:
291     1. It assumes that the binder is *already* simplified, 
292        and is in scope, and its IdInfo too, except unfolding
293
294     2. It assumes that the binder type is lifted.
295
296     3. It does not check for pre-inline-unconditionallly;
297        that should have been done already.
298
299 \begin{code}
300 simplLazyBind :: SimplEnv
301               -> TopLevelFlag -> RecFlag
302               -> InId -> OutId          -- Binder, both pre-and post simpl
303                                         -- The OutId has IdInfo, except arity, unfolding
304               -> InExpr -> SimplEnv     -- The RHS and its environment
305               -> SimplM SimplEnv
306
307 simplLazyBind env top_lvl is_rec bndr bndr1 rhs rhs_se
308   = do  { let   rhs_env     = rhs_se `setInScope` env
309                 (tvs, body) = collectTyBinders rhs
310         ; (body_env, tvs') <- simplBinders rhs_env tvs
311                 -- See Note [Floating and type abstraction]
312                 -- in SimplUtils
313
314         -- Simplify the RHS; note the mkRhsStop, which tells 
315         -- the simplifier that this is the RHS of a let.
316         ; let rhs_cont = mkRhsStop (applyTys (idType bndr1) (mkTyVarTys tvs'))
317         ; (body_env1, body1) <- simplExprF body_env body rhs_cont
318
319         -- ANF-ise a constructor or PAP rhs
320         ; (body_env2, body2) <- prepareRhs body_env1 body1
321
322         ; (env', rhs')
323             <-  if not (doFloatFromRhs top_lvl is_rec False body2 body_env2)
324                 then                            -- No floating, just wrap up!
325                      do { rhs' <- mkLam tvs' (wrapFloats body_env2 body2)
326                         ; return (env, rhs') }
327
328                 else if null tvs then           -- Simple floating
329                      do { tick LetFloatFromLet
330                         ; return (addFloats env body_env2, body2) }
331
332                 else                            -- Do type-abstraction first
333                      do { tick LetFloatFromLet
334                         ; (poly_binds, body3) <- abstractFloats tvs' body_env2 body2
335                         ; rhs' <- mkLam tvs' body3
336                         ; return (extendFloats env poly_binds, rhs') }
337
338         ; completeBind env' top_lvl bndr bndr1 rhs' }
339 \end{code}
340
341 A specialised variant of simplNonRec used when the RHS is already simplified, 
342 notably in knownCon.  It uses case-binding where necessary.
343
344 \begin{code}
345 simplNonRecX :: SimplEnv
346              -> InId            -- Old binder
347              -> OutExpr         -- Simplified RHS
348              -> SimplM SimplEnv
349
350 simplNonRecX env bndr new_rhs
351   = do  { (env, bndr') <- simplBinder env bndr
352         ; completeNonRecX env NotTopLevel NonRecursive
353                           (isStrictId bndr) bndr bndr' new_rhs }
354
355 completeNonRecX :: SimplEnv
356                 -> TopLevelFlag -> RecFlag -> Bool
357                 -> InId                 -- Old binder
358                 -> OutId                -- New binder
359                 -> OutExpr              -- Simplified RHS
360                 -> SimplM SimplEnv
361
362 completeNonRecX env top_lvl is_rec is_strict old_bndr new_bndr new_rhs
363   = do  { (env1, rhs1) <- prepareRhs (zapFloats env) new_rhs
364         ; (env2, rhs2) <- 
365                 if doFloatFromRhs top_lvl is_rec is_strict rhs1 env1
366                 then do { tick LetFloatFromLet
367                         ; return (addFloats env env1, rhs1) }   -- Add the floats to the main env
368                 else return (env, wrapFloats env1 rhs1)         -- Wrap the floats around the RHS
369         ; completeBind env2 NotTopLevel old_bndr new_bndr rhs2 }
370 \end{code}
371
372 {- No, no, no!  Do not try preInlineUnconditionally in completeNonRecX
373    Doing so risks exponential behaviour, because new_rhs has been simplified once already
374    In the cases described by the folowing commment, postInlineUnconditionally will 
375    catch many of the relevant cases.
376         -- This happens; for example, the case_bndr during case of
377         -- known constructor:  case (a,b) of x { (p,q) -> ... }
378         -- Here x isn't mentioned in the RHS, so we don't want to
379         -- create the (dead) let-binding  let x = (a,b) in ...
380         --
381         -- Similarly, single occurrences can be inlined vigourously
382         -- e.g.  case (f x, g y) of (a,b) -> ....
383         -- If a,b occur once we can avoid constructing the let binding for them.
384
385    Furthermore in the case-binding case preInlineUnconditionally risks extra thunks
386         -- Consider     case I# (quotInt# x y) of 
387         --                I# v -> let w = J# v in ...
388         -- If we gaily inline (quotInt# x y) for v, we end up building an
389         -- extra thunk:
390         --                let w = J# (quotInt# x y) in ...
391         -- because quotInt# can fail.
392
393   | preInlineUnconditionally env NotTopLevel bndr new_rhs
394   = thing_inside (extendIdSubst env bndr (DoneEx new_rhs))
395 -}
396
397 ----------------------------------
398 prepareRhs takes a putative RHS, checks whether it's a PAP or
399 constructor application and, if so, converts it to ANF, so that the 
400 resulting thing can be inlined more easily.  Thus
401         x = (f a, g b)
402 becomes
403         t1 = f a
404         t2 = g b
405         x = (t1,t2)
406
407 We also want to deal well cases like this
408         v = (f e1 `cast` co) e2
409 Here we want to make e1,e2 trivial and get
410         x1 = e1; x2 = e2; v = (f x1 `cast` co) v2
411 That's what the 'go' loop in prepareRhs does
412
413 \begin{code}
414 prepareRhs :: SimplEnv -> OutExpr -> SimplM (SimplEnv, OutExpr)
415 -- Adds new floats to the env iff that allows us to return a good RHS
416 prepareRhs env (Cast rhs co)    -- Note [Float coercions]
417   = do  { (env', rhs') <- makeTrivial env rhs
418         ; return (env', Cast rhs' co) }
419
420 prepareRhs env rhs
421   = do  { (is_val, env', rhs') <- go 0 env rhs 
422         ; return (env', rhs') }
423   where
424     go n_val_args env (Cast rhs co)
425         = do { (is_val, env', rhs') <- go n_val_args env rhs
426              ; return (is_val, env', Cast rhs' co) }
427     go n_val_args env (App fun (Type ty))
428         = do { (is_val, env', rhs') <- go n_val_args env fun
429              ; return (is_val, env', App rhs' (Type ty)) }
430     go n_val_args env (App fun arg)
431         = do { (is_val, env', fun') <- go (n_val_args+1) env fun
432              ; case is_val of
433                 True -> do { (env'', arg') <- makeTrivial env' arg
434                            ; return (True, env'', App fun' arg') }
435                 False -> return (False, env, App fun arg) }
436     go n_val_args env (Var fun)
437         = return (is_val, env, Var fun)
438         where
439           is_val = n_val_args > 0       -- There is at least one arg
440                                         -- ...and the fun a constructor or PAP
441                  && (isDataConWorkId fun || n_val_args < idArity fun)
442     go n_val_args env other
443         = return (False, env, other)
444 \end{code}
445
446
447 Note [Float coercions]
448 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
449 When we find the binding
450         x = e `cast` co
451 we'd like to transform it to
452         x' = e
453         x = x `cast` co         -- A trivial binding
454 There's a chance that e will be a constructor application or function, or something
455 like that, so moving the coerion to the usage site may well cancel the coersions
456 and lead to further optimisation.  Example:
457
458      data family T a :: *
459      data instance T Int = T Int
460
461      foo :: Int -> Int -> Int
462      foo m n = ...
463         where
464           x = T m
465           go 0 = 0
466           go n = case x of { T m -> go (n-m) }
467                 -- This case should optimise
468
469
470 \begin{code}
471 makeTrivial :: SimplEnv -> OutExpr -> SimplM (SimplEnv, OutExpr)
472 -- Binds the expression to a variable, if it's not trivial, returning the variable
473 makeTrivial env expr
474   | exprIsTrivial expr
475   = return (env, expr)
476   | otherwise           -- See Note [Take care] below
477   = do  { var <- newId FSLIT("a") (exprType expr)
478         ; env <- completeNonRecX env NotTopLevel NonRecursive 
479                                  False var var expr
480         ; return (env, substExpr env (Var var)) }
481 \end{code}
482
483
484 %************************************************************************
485 %*                                                                      *
486 \subsection{Completing a lazy binding}
487 %*                                                                      *
488 %************************************************************************
489
490 completeBind
491   * deals only with Ids, not TyVars
492   * takes an already-simplified binder and RHS
493   * is used for both recursive and non-recursive bindings
494   * is used for both top-level and non-top-level bindings
495
496 It does the following:
497   - tries discarding a dead binding
498   - tries PostInlineUnconditionally
499   - add unfolding [this is the only place we add an unfolding]
500   - add arity
501
502 It does *not* attempt to do let-to-case.  Why?  Because it is used for
503   - top-level bindings (when let-to-case is impossible) 
504   - many situations where the "rhs" is known to be a WHNF
505                 (so let-to-case is inappropriate).
506
507 Nor does it do the atomic-argument thing
508
509 \begin{code}
510 completeBind :: SimplEnv
511              -> TopLevelFlag            -- Flag stuck into unfolding
512              -> InId                    -- Old binder
513              -> OutId -> OutExpr        -- New binder and RHS
514              -> SimplM SimplEnv
515 -- completeBind may choose to do its work 
516 --      * by extending the substitution (e.g. let x = y in ...)
517 --      * or by adding to the floats in the envt
518
519 completeBind env top_lvl old_bndr new_bndr new_rhs
520   | postInlineUnconditionally env top_lvl new_bndr occ_info new_rhs unfolding
521                 -- Inline and discard the binding
522   = do  { tick (PostInlineUnconditionally old_bndr)
523         ; -- pprTrace "postInlineUnconditionally" (ppr old_bndr <+> ppr new_bndr <+> ppr new_rhs) $
524           return (extendIdSubst env old_bndr (DoneEx new_rhs)) }
525         -- Use the substitution to make quite, quite sure that the
526         -- substitution will happen, since we are going to discard the binding
527
528   |  otherwise
529   = let
530         --      Arity info
531         new_bndr_info = idInfo new_bndr `setArityInfo` exprArity new_rhs
532
533         --      Unfolding info
534         -- Add the unfolding *only* for non-loop-breakers
535         -- Making loop breakers not have an unfolding at all 
536         -- means that we can avoid tests in exprIsConApp, for example.
537         -- This is important: if exprIsConApp says 'yes' for a recursive
538         -- thing, then we can get into an infinite loop
539
540         --      Demand info
541         -- If the unfolding is a value, the demand info may
542         -- go pear-shaped, so we nuke it.  Example:
543         --      let x = (a,b) in
544         --      case x of (p,q) -> h p q x
545         -- Here x is certainly demanded. But after we've nuked
546         -- the case, we'll get just
547         --      let x = (a,b) in h a b x
548         -- and now x is not demanded (I'm assuming h is lazy)
549         -- This really happens.  Similarly
550         --      let f = \x -> e in ...f..f...
551         -- After inlining f at some of its call sites the original binding may
552         -- (for example) be no longer strictly demanded.
553         -- The solution here is a bit ad hoc...
554         info_w_unf = new_bndr_info `setUnfoldingInfo` unfolding
555         final_info | loop_breaker               = new_bndr_info
556                    | isEvaldUnfolding unfolding = zapDemandInfo info_w_unf `orElse` info_w_unf
557                    | otherwise                  = info_w_unf
558
559         final_id = new_bndr `setIdInfo` final_info
560     in
561                 -- These seqs forces the Id, and hence its IdInfo,
562                 -- and hence any inner substitutions
563     final_id                                    `seq`
564     -- pprTrace "Binding" (ppr final_id <+> ppr unfolding) $
565     return (addNonRec env final_id new_rhs)
566   where 
567     unfolding    = mkUnfolding (isTopLevel top_lvl) new_rhs
568     loop_breaker = isNonRuleLoopBreaker occ_info
569     old_info     = idInfo old_bndr
570     occ_info     = occInfo old_info
571 \end{code}
572
573
574
575 %************************************************************************
576 %*                                                                      *
577 \subsection[Simplify-simplExpr]{The main function: simplExpr}
578 %*                                                                      *
579 %************************************************************************
580
581 The reason for this OutExprStuff stuff is that we want to float *after*
582 simplifying a RHS, not before.  If we do so naively we get quadratic
583 behaviour as things float out.
584
585 To see why it's important to do it after, consider this (real) example:
586
587         let t = f x
588         in fst t
589 ==>
590         let t = let a = e1
591                     b = e2
592                 in (a,b)
593         in fst t
594 ==>
595         let a = e1
596             b = e2
597             t = (a,b)
598         in
599         a       -- Can't inline a this round, cos it appears twice
600 ==>
601         e1
602
603 Each of the ==> steps is a round of simplification.  We'd save a
604 whole round if we float first.  This can cascade.  Consider
605
606         let f = g d
607         in \x -> ...f...
608 ==>
609         let f = let d1 = ..d.. in \y -> e
610         in \x -> ...f...
611 ==>
612         let d1 = ..d..
613         in \x -> ...(\y ->e)...
614
615 Only in this second round can the \y be applied, and it 
616 might do the same again.
617
618
619 \begin{code}
620 simplExpr :: SimplEnv -> CoreExpr -> SimplM CoreExpr
621 simplExpr env expr = simplExprC env expr (mkBoringStop expr_ty')
622                    where
623                      expr_ty' = substTy env (exprType expr)
624         -- The type in the Stop continuation, expr_ty', is usually not used
625         -- It's only needed when discarding continuations after finding
626         -- a function that returns bottom.
627         -- Hence the lazy substitution
628
629
630 simplExprC :: SimplEnv -> CoreExpr -> SimplCont -> SimplM CoreExpr
631         -- Simplify an expression, given a continuation
632 simplExprC env expr cont 
633   = -- pprTrace "simplExprC" (ppr expr $$ ppr cont {- $$ ppr (seIdSubst env) -} $$ ppr (seFloats env) ) $
634     do  { (env', expr') <- simplExprF (zapFloats env) expr cont
635         ; -- pprTrace "simplExprC ret" (ppr expr $$ ppr expr') $
636           -- pprTrace "simplExprC ret3" (ppr (seInScope env')) $
637           -- pprTrace "simplExprC ret4" (ppr (seFloats env')) $
638           return (wrapFloats env' expr') }
639
640 --------------------------------------------------
641 simplExprF :: SimplEnv -> InExpr -> SimplCont
642            -> SimplM (SimplEnv, OutExpr)
643
644 simplExprF env e cont 
645   = -- pprTrace "simplExprF" (ppr e $$ ppr cont $$ ppr (seTvSubst env) $$ ppr (seIdSubst env) {- $$ ppr (seFloats env) -} ) $
646     simplExprF' env e cont
647                                      
648 simplExprF' env (Var v)        cont = simplVar env v cont
649 simplExprF' env (Lit lit)      cont = rebuild env (Lit lit) cont
650 simplExprF' env (Note n expr)  cont = simplNote env n expr cont
651 simplExprF' env (Cast body co) cont = simplCast env body co cont
652 simplExprF' env (App fun arg)  cont = simplExprF env fun $
653                                       ApplyTo NoDup arg env cont
654
655 simplExprF' env expr@(Lam _ _) cont 
656   = simplLam env (map zap bndrs) body cont
657         -- The main issue here is under-saturated lambdas
658         --   (\x1. \x2. e) arg1
659         -- Here x1 might have "occurs-once" occ-info, because occ-info
660         -- is computed assuming that a group of lambdas is applied
661         -- all at once.  If there are too few args, we must zap the 
662         -- occ-info.
663   where
664     n_args   = countArgs cont
665     n_params = length bndrs
666     (bndrs, body) = collectBinders expr
667     zap | n_args >= n_params = \b -> b  
668         | otherwise          = \b -> if isTyVar b then b
669                                      else zapLamIdInfo b
670         -- NB: we count all the args incl type args
671         -- so we must count all the binders (incl type lambdas)
672
673 simplExprF' env (Type ty) cont
674   = ASSERT( contIsRhsOrArg cont )
675     do  { ty' <- simplType env ty
676         ; rebuild env (Type ty') cont }
677
678 simplExprF' env (Case scrut bndr case_ty alts) cont
679   | not (switchIsOn (getSwitchChecker env) NoCaseOfCase)
680   =     -- Simplify the scrutinee with a Select continuation
681     simplExprF env scrut (Select NoDup bndr alts env cont)
682
683   | otherwise
684   =     -- If case-of-case is off, simply simplify the case expression
685         -- in a vanilla Stop context, and rebuild the result around it
686     do  { case_expr' <- simplExprC env scrut case_cont
687         ; rebuild env case_expr' cont }
688   where
689     case_cont = Select NoDup bndr alts env (mkBoringStop case_ty')
690     case_ty'  = substTy env case_ty     -- c.f. defn of simplExpr
691
692 simplExprF' env (Let (Rec pairs) body) cont
693   = do  { env <- simplRecBndrs env (map fst pairs)
694                 -- NB: bndrs' don't have unfoldings or rules
695                 -- We add them as we go down
696
697         ; env <- simplRecBind env NotTopLevel pairs
698         ; simplExprF env body cont }
699
700 simplExprF' env (Let (NonRec bndr rhs) body) cont
701   = simplNonRecE env bndr (rhs, env) ([], body) cont
702
703 ---------------------------------
704 simplType :: SimplEnv -> InType -> SimplM OutType
705         -- Kept monadic just so we can do the seqType
706 simplType env ty
707   = -- pprTrace "simplType" (ppr ty $$ ppr (seTvSubst env)) $
708     seqType new_ty   `seq`   returnSmpl new_ty
709   where
710     new_ty = substTy env ty
711 \end{code}
712
713
714 %************************************************************************
715 %*                                                                      *
716 \subsection{The main rebuilder}
717 %*                                                                      *
718 %************************************************************************
719
720 \begin{code}
721 rebuild :: SimplEnv -> OutExpr -> SimplCont -> SimplM (SimplEnv, OutExpr)
722 -- At this point the substitution in the SimplEnv should be irrelevant
723 -- only the in-scope set and floats should matter
724 rebuild env expr cont
725   = -- pprTrace "rebuild" (ppr expr $$ ppr cont $$ ppr (seFloats env)) $
726     case cont of
727       Stop {}                      -> return (env, expr)
728       CoerceIt co cont             -> rebuild env (mkCoerce co expr) cont
729       Select _ bndr alts se cont   -> rebuildCase (se `setFloats` env) expr bndr alts cont
730       StrictArg fun ty info cont   -> rebuildCall env (fun `App` expr) (funResultTy ty) info cont
731       StrictBind b bs body se cont -> do { env' <- simplNonRecX (se `setFloats` env) b expr
732                                          ; simplLam env' bs body cont }
733       ApplyTo _ arg se cont        -> do { arg' <- simplExpr (se `setInScope` env) arg
734                                          ; rebuild env (App expr arg') cont }
735 \end{code}
736
737
738 %************************************************************************
739 %*                                                                      *
740 \subsection{Lambdas}
741 %*                                                                      *
742 %************************************************************************
743
744 \begin{code}
745 simplCast :: SimplEnv -> InExpr -> Coercion -> SimplCont
746           -> SimplM (SimplEnv, OutExpr)
747 simplCast env body co cont
748   = do  { co' <- simplType env co
749         ; simplExprF env body (addCoerce co' cont) }
750   where
751        addCoerce co cont = add_coerce co (coercionKind co) cont
752
753        add_coerce co (s1, k1) cont      -- co :: ty~ty
754          | s1 `coreEqType` k1 = cont    -- is a no-op
755
756        add_coerce co1 (s1, k2) (CoerceIt co2 cont)
757          | (l1, t1) <- coercionKind co2
758                 --      coerce T1 S1 (coerce S1 K1 e)
759                 -- ==>
760                 --      e,                      if T1=K1
761                 --      coerce T1 K1 e,         otherwise
762                 --
763                 -- For example, in the initial form of a worker
764                 -- we may find  (coerce T (coerce S (\x.e))) y
765                 -- and we'd like it to simplify to e[y/x] in one round 
766                 -- of simplification
767          , s1 `coreEqType` t1  = cont            -- The coerces cancel out  
768          | otherwise           = CoerceIt (mkTransCoercion co1 co2) cont
769     
770        add_coerce co (s1s2, t1t2) (ApplyTo dup (Type arg_ty) arg_se cont)
771                 -- (f `cast` g) ty  --->   (f ty) `cast` (g @ ty)
772                 -- This implements the PushT rule from the paper
773          | Just (tyvar,_) <- splitForAllTy_maybe s1s2
774          , not (isCoVar tyvar)
775          = ApplyTo dup (Type ty') (zapSubstEnv env) (addCoerce (mkInstCoercion co ty') cont)
776          where
777            ty' = substTy arg_se arg_ty
778
779         -- ToDo: the PushC rule is not implemented at all
780
781        add_coerce co (s1s2, t1t2) (ApplyTo dup arg arg_se cont)
782          | not (isTypeArg arg)  -- This implements the Push rule from the paper
783          , isFunTy s1s2   -- t1t2 must be a function type, becuase it's applied
784                 -- co : s1s2 :=: t1t2
785                 --      (coerce (T1->T2) (S1->S2) F) E
786                 -- ===> 
787                 --      coerce T2 S2 (F (coerce S1 T1 E))
788                 --
789                 -- t1t2 must be a function type, T1->T2, because it's applied
790                 -- to something but s1s2 might conceivably not be
791                 --
792                 -- When we build the ApplyTo we can't mix the out-types
793                 -- with the InExpr in the argument, so we simply substitute
794                 -- to make it all consistent.  It's a bit messy.
795                 -- But it isn't a common case.
796                 --
797                 -- Example of use: Trac #995
798          = ApplyTo dup new_arg (zapSubstEnv env) (addCoerce co2 cont)
799          where
800            -- we split coercion t1->t2 :=: s1->s2 into t1 :=: s1 and 
801            -- t2 :=: s2 with left and right on the curried form: 
802            --    (->) t1 t2 :=: (->) s1 s2
803            [co1, co2] = decomposeCo 2 co
804            new_arg    = mkCoerce (mkSymCoercion co1) arg'
805            arg'       = substExpr arg_se arg
806
807        add_coerce co _ cont = CoerceIt co cont
808 \end{code}
809
810
811 %************************************************************************
812 %*                                                                      *
813 \subsection{Lambdas}
814 %*                                                                      *
815 %************************************************************************
816
817 \begin{code}
818 simplLam :: SimplEnv -> [InId] -> InExpr -> SimplCont
819          -> SimplM (SimplEnv, OutExpr)
820
821 simplLam env [] body cont = simplExprF env body cont
822
823         -- Type-beta reduction
824 simplLam env (bndr:bndrs) body (ApplyTo _ (Type ty_arg) arg_se cont)
825   = ASSERT( isTyVar bndr )
826     do  { tick (BetaReduction bndr)
827         ; ty_arg' <- simplType (arg_se `setInScope` env) ty_arg
828         ; simplLam (extendTvSubst env bndr ty_arg') bndrs body cont }
829
830         -- Ordinary beta reduction
831 simplLam env (bndr:bndrs) body (ApplyTo _ arg arg_se cont)
832   = do  { tick (BetaReduction bndr)     
833         ; simplNonRecE env bndr (arg, arg_se) (bndrs, body) cont }
834
835         -- Not enough args, so there are real lambdas left to put in the result
836 simplLam env bndrs body cont
837   = do  { (env, bndrs') <- simplLamBndrs env bndrs
838         ; body' <- simplExpr env body
839         ; new_lam <- mkLam bndrs' body'
840         ; rebuild env new_lam cont }
841
842 ------------------
843 simplNonRecE :: SimplEnv 
844              -> InId                    -- The binder
845              -> (InExpr, SimplEnv)      -- Rhs of binding (or arg of lambda)
846              -> ([InId], InExpr)        -- Body of the let/lambda
847                                         --      \xs.e
848              -> SimplCont
849              -> SimplM (SimplEnv, OutExpr)
850
851 -- simplNonRecE is used for
852 --  * non-top-level non-recursive lets in expressions
853 --  * beta reduction
854 --
855 -- It deals with strict bindings, via the StrictBind continuation,
856 -- which may abort the whole process
857 --
858 -- The "body" of the binding comes as a pair of ([InId],InExpr)
859 -- representing a lambda; so we recurse back to simplLam
860 -- Why?  Because of the binder-occ-info-zapping done before 
861 --       the call to simplLam in simplExprF (Lam ...)
862
863 simplNonRecE env bndr (rhs, rhs_se) (bndrs, body) cont
864   | preInlineUnconditionally env NotTopLevel bndr rhs
865   = do  { tick (PreInlineUnconditionally bndr)
866         ; simplLam (extendIdSubst env bndr (mkContEx rhs_se rhs)) bndrs body cont }
867
868   | isStrictId bndr
869   = do  { simplExprF (rhs_se `setFloats` env) rhs 
870                      (StrictBind bndr bndrs body env cont) }
871
872   | otherwise
873   = do  { (env, bndr') <- simplBinder env bndr
874         ; env <- simplLazyBind env NotTopLevel NonRecursive bndr bndr' rhs rhs_se
875         ; simplLam env bndrs body cont }
876 \end{code}
877
878
879 %************************************************************************
880 %*                                                                      *
881 \subsection{Notes}
882 %*                                                                      *
883 %************************************************************************
884
885 \begin{code}
886 -- Hack alert: we only distinguish subsumed cost centre stacks for the 
887 -- purposes of inlining.  All other CCCSs are mapped to currentCCS.
888 simplNote env (SCC cc) e cont
889   = do  { e' <- simplExpr (setEnclosingCC env currentCCS) e
890         ; rebuild env (mkSCC cc e') cont }
891
892 -- See notes with SimplMonad.inlineMode
893 simplNote env InlineMe e cont
894   | contIsRhsOrArg cont         -- Totally boring continuation; see notes above
895   = do  {                       -- Don't inline inside an INLINE expression
896           e' <- simplExpr (setMode inlineMode env) e
897         ; rebuild env (mkInlineMe e') cont }
898
899   | otherwise   -- Dissolve the InlineMe note if there's
900                 -- an interesting context of any kind to combine with
901                 -- (even a type application -- anything except Stop)
902   = simplExprF env e cont
903
904 simplNote env (CoreNote s) e cont
905   = simplExpr env e    `thenSmpl` \ e' ->
906     rebuild env (Note (CoreNote s) e') cont
907 \end{code}
908
909
910 %************************************************************************
911 %*                                                                      *
912 \subsection{Dealing with calls}
913 %*                                                                      *
914 %************************************************************************
915
916 \begin{code}
917 simplVar env var cont
918   = case substId env var of
919         DoneEx e         -> simplExprF (zapSubstEnv env) e cont
920         ContEx tvs ids e -> simplExprF (setSubstEnv env tvs ids) e cont
921         DoneId var1      -> completeCall (zapSubstEnv env) var1 cont
922                 -- Note [zapSubstEnv]
923                 -- The template is already simplified, so don't re-substitute.
924                 -- This is VITAL.  Consider
925                 --      let x = e in
926                 --      let y = \z -> ...x... in
927                 --      \ x -> ...y...
928                 -- We'll clone the inner \x, adding x->x' in the id_subst
929                 -- Then when we inline y, we must *not* replace x by x' in
930                 -- the inlined copy!!
931
932 ---------------------------------------------------------
933 --      Dealing with a call site
934
935 completeCall env var cont
936   = do  { dflags <- getDOptsSmpl
937         ; let   (args,call_cont) = contArgs cont
938                 -- The args are OutExprs, obtained by *lazily* substituting
939                 -- in the args found in cont.  These args are only examined
940                 -- to limited depth (unless a rule fires).  But we must do
941                 -- the substitution; rule matching on un-simplified args would
942                 -- be bogus
943
944         ------------- First try rules ----------------
945         -- Do this before trying inlining.  Some functions have 
946         -- rules *and* are strict; in this case, we don't want to 
947         -- inline the wrapper of the non-specialised thing; better
948         -- to call the specialised thing instead.
949         --
950         -- We used to use the black-listing mechanism to ensure that inlining of 
951         -- the wrapper didn't occur for things that have specialisations till a 
952         -- later phase, so but now we just try RULES first
953         --
954         -- You might think that we shouldn't apply rules for a loop breaker: 
955         -- doing so might give rise to an infinite loop, because a RULE is
956         -- rather like an extra equation for the function:
957         --      RULE:           f (g x) y = x+y
958         --      Eqn:            f a     y = a-y
959         --
960         -- But it's too drastic to disable rules for loop breakers.  
961         -- Even the foldr/build rule would be disabled, because foldr 
962         -- is recursive, and hence a loop breaker:
963         --      foldr k z (build g) = g k z
964         -- So it's up to the programmer: rules can cause divergence
965         ; let   in_scope   = getInScope env
966                 rules      = getRules env
967                 maybe_rule = case activeRule dflags env of
968                                 Nothing     -> Nothing  -- No rules apply
969                                 Just act_fn -> lookupRule act_fn in_scope 
970                                                           rules var args 
971         ; case maybe_rule of {
972             Just (rule, rule_rhs) -> 
973                 tick (RuleFired (ru_name rule))                 `thenSmpl_`
974                 (if dopt Opt_D_dump_rule_firings dflags then
975                    pprTrace "Rule fired" (vcat [
976                         text "Rule:" <+> ftext (ru_name rule),
977                         text "Before:" <+> ppr var <+> sep (map pprParendExpr args),
978                         text "After: " <+> pprCoreExpr rule_rhs,
979                         text "Cont:  " <+> ppr call_cont])
980                  else
981                         id)             $
982                 simplExprF env rule_rhs (dropArgs (ruleArity rule) cont)
983                 -- The ruleArity says how many args the rule consumed
984         
985           ; Nothing -> do       -- No rules
986
987         ------------- Next try inlining ----------------
988         { let   arg_infos = [interestingArg arg | arg <- args, isValArg arg]
989                 n_val_args = length arg_infos
990                 interesting_cont = interestingCallContext (notNull args)
991                                                           (notNull arg_infos)
992                                                           call_cont
993                 active_inline = activeInline env var
994                 maybe_inline  = callSiteInline dflags active_inline
995                                        var arg_infos interesting_cont
996         ; case maybe_inline of {
997             Just unfolding      -- There is an inlining!
998               ->  do { tick (UnfoldingDone var)
999                      ; (if dopt Opt_D_dump_inlinings dflags then
1000                            pprTrace "Inlining done" (vcat [
1001                                 text "Before:" <+> ppr var <+> sep (map pprParendExpr args),
1002                                 text "Inlined fn: " <+> nest 2 (ppr unfolding),
1003                                 text "Cont:  " <+> ppr call_cont])
1004                          else
1005                                 id)
1006                        simplExprF env unfolding cont }
1007
1008             ; Nothing ->                -- No inlining!
1009
1010         ------------- No inlining! ----------------
1011         -- Next, look for rules or specialisations that match
1012         --
1013         rebuildCall env (Var var) (idType var) 
1014                     (mkArgInfo var n_val_args call_cont) cont
1015     }}}}
1016
1017 rebuildCall :: SimplEnv
1018             -> OutExpr -> OutType       -- Function and its type
1019             -> (Bool, [Bool])           -- See SimplUtils.mkArgInfo
1020             -> SimplCont
1021             -> SimplM (SimplEnv, OutExpr)
1022 rebuildCall env fun fun_ty (has_rules, []) cont
1023   -- When we run out of strictness args, it means
1024   -- that the call is definitely bottom; see SimplUtils.mkArgInfo
1025   -- Then we want to discard the entire strict continuation.  E.g.
1026   --    * case (error "hello") of { ... }
1027   --    * (error "Hello") arg
1028   --    * f (error "Hello") where f is strict
1029   --    etc
1030   -- Then, especially in the first of these cases, we'd like to discard
1031   -- the continuation, leaving just the bottoming expression.  But the
1032   -- type might not be right, so we may have to add a coerce.
1033   | not (contIsTrivial cont)     -- Only do thia if there is a non-trivial
1034   = return (env, mk_coerce fun)  -- contination to discard, else we do it
1035   where                          -- again and again!
1036     cont_ty = contResultType cont
1037     co      = mkUnsafeCoercion fun_ty cont_ty
1038     mk_coerce expr | cont_ty `coreEqType` fun_ty = fun
1039                    | otherwise = mkCoerce co fun
1040
1041 rebuildCall env fun fun_ty info (ApplyTo _ (Type arg_ty) se cont)
1042   = do  { ty' <- simplType (se `setInScope` env) arg_ty
1043         ; rebuildCall env (fun `App` Type ty') (applyTy fun_ty ty') info cont }
1044
1045 rebuildCall env fun fun_ty (has_rules, str:strs) (ApplyTo _ arg arg_se cont)
1046   | str || isStrictType arg_ty          -- Strict argument
1047   = -- pprTrace "Strict Arg" (ppr arg $$ ppr (seIdSubst env) $$ ppr (seInScope env)) $
1048     simplExprF (arg_se `setFloats` env) arg
1049                (StrictArg fun fun_ty (has_rules, strs) cont)
1050                 -- Note [Shadowing]
1051
1052   | otherwise                           -- Lazy argument
1053         -- DO NOT float anything outside, hence simplExprC
1054         -- There is no benefit (unlike in a let-binding), and we'd
1055         -- have to be very careful about bogus strictness through 
1056         -- floating a demanded let.
1057   = do  { arg' <- simplExprC (arg_se `setInScope` env) arg
1058                              (mkLazyArgStop arg_ty has_rules)
1059         ; rebuildCall env (fun `App` arg') res_ty (has_rules, strs) cont }
1060   where
1061     (arg_ty, res_ty) = splitFunTy fun_ty
1062
1063 rebuildCall env fun fun_ty info cont
1064   = rebuild env fun cont
1065 \end{code}
1066
1067 Note [Shadowing]
1068 ~~~~~~~~~~~~~~~~
1069 This part of the simplifier may break the no-shadowing invariant
1070 Consider
1071         f (...(\a -> e)...) (case y of (a,b) -> e')
1072 where f is strict in its second arg
1073 If we simplify the innermost one first we get (...(\a -> e)...)
1074 Simplifying the second arg makes us float the case out, so we end up with
1075         case y of (a,b) -> f (...(\a -> e)...) e'
1076 So the output does not have the no-shadowing invariant.  However, there is
1077 no danger of getting name-capture, because when the first arg was simplified
1078 we used an in-scope set that at least mentioned all the variables free in its
1079 static environment, and that is enough.
1080
1081 We can't just do innermost first, or we'd end up with a dual problem:
1082         case x of (a,b) -> f e (...(\a -> e')...)
1083
1084 I spent hours trying to recover the no-shadowing invariant, but I just could
1085 not think of an elegant way to do it.  The simplifier is already knee-deep in
1086 continuations.  We have to keep the right in-scope set around; AND we have
1087 to get the effect that finding (error "foo") in a strict arg position will
1088 discard the entire application and replace it with (error "foo").  Getting
1089 all this at once is TOO HARD!
1090
1091 %************************************************************************
1092 %*                                                                      *
1093                 Rebuilding a cse expression
1094 %*                                                                      *
1095 %************************************************************************
1096
1097 Blob of helper functions for the "case-of-something-else" situation.
1098
1099 \begin{code}
1100 ---------------------------------------------------------
1101 --      Eliminate the case if possible
1102
1103 rebuildCase :: SimplEnv
1104             -> OutExpr          -- Scrutinee
1105             -> InId             -- Case binder
1106             -> [InAlt]          -- Alternatives (inceasing order)
1107             -> SimplCont
1108             -> SimplM (SimplEnv, OutExpr)
1109
1110 --------------------------------------------------
1111 --      1. Eliminate the case if there's a known constructor
1112 --------------------------------------------------
1113
1114 rebuildCase env scrut case_bndr alts cont
1115   | Just (con,args) <- exprIsConApp_maybe scrut 
1116         -- Works when the scrutinee is a variable with a known unfolding
1117         -- as well as when it's an explicit constructor application
1118   = knownCon env scrut (DataAlt con) args case_bndr alts cont
1119
1120   | Lit lit <- scrut    -- No need for same treatment as constructors
1121                         -- because literals are inlined more vigorously
1122   = knownCon env scrut (LitAlt lit) [] case_bndr alts cont
1123
1124
1125 --------------------------------------------------
1126 --      2. Eliminate the case if scrutinee is evaluated
1127 --------------------------------------------------
1128
1129 rebuildCase env scrut case_bndr [(con,bndrs,rhs)] cont
1130   -- See if we can get rid of the case altogether
1131   -- See the extensive notes on case-elimination above
1132   -- mkCase made sure that if all the alternatives are equal, 
1133   -- then there is now only one (DEFAULT) rhs
1134  | all isDeadBinder bndrs       -- bndrs are [InId]
1135
1136         -- Check that the scrutinee can be let-bound instead of case-bound
1137  , exprOkForSpeculation scrut
1138                 -- OK not to evaluate it
1139                 -- This includes things like (==# a# b#)::Bool
1140                 -- so that we simplify 
1141                 --      case ==# a# b# of { True -> x; False -> x }
1142                 -- to just
1143                 --      x
1144                 -- This particular example shows up in default methods for
1145                 -- comparision operations (e.g. in (>=) for Int.Int32)
1146         || exprIsHNF scrut                      -- It's already evaluated
1147         || var_demanded_later scrut             -- It'll be demanded later
1148
1149 --      || not opt_SimplPedanticBottoms)        -- Or we don't care!
1150 --      We used to allow improving termination by discarding cases, unless -fpedantic-bottoms was on,
1151 --      but that breaks badly for the dataToTag# primop, which relies on a case to evaluate
1152 --      its argument:  case x of { y -> dataToTag# y }
1153 --      Here we must *not* discard the case, because dataToTag# just fetches the tag from
1154 --      the info pointer.  So we'll be pedantic all the time, and see if that gives any
1155 --      other problems
1156 --      Also we don't want to discard 'seq's
1157   = do  { tick (CaseElim case_bndr)
1158         ; env <- simplNonRecX env case_bndr scrut
1159         ; simplExprF env rhs cont }
1160   where
1161         -- The case binder is going to be evaluated later, 
1162         -- and the scrutinee is a simple variable
1163     var_demanded_later (Var v) = isStrictDmd (idNewDemandInfo case_bndr)
1164                                  && not (isTickBoxOp v) 
1165                                     -- ugly hack; covering this case is what 
1166                                     -- exprOkForSpeculation was intended for.
1167     var_demanded_later other   = False
1168
1169
1170 --------------------------------------------------
1171 --      3. Catch-all case
1172 --------------------------------------------------
1173
1174 rebuildCase env scrut case_bndr alts cont
1175   = do  {       -- Prepare the continuation;
1176                 -- The new subst_env is in place
1177           (env, dup_cont, nodup_cont) <- prepareCaseCont env alts cont
1178
1179         -- Simplify the alternatives
1180         ; (case_bndr', alts') <- simplAlts env scrut case_bndr alts dup_cont
1181         ; let res_ty' = contResultType dup_cont
1182         ; case_expr <- mkCase scrut case_bndr' res_ty' alts'
1183
1184         -- Notice that rebuildDone returns the in-scope set from env, not alt_env
1185         -- The case binder *not* scope over the whole returned case-expression
1186         ; rebuild env case_expr nodup_cont }
1187 \end{code}
1188
1189 simplCaseBinder checks whether the scrutinee is a variable, v.  If so,
1190 try to eliminate uses of v in the RHSs in favour of case_bndr; that
1191 way, there's a chance that v will now only be used once, and hence
1192 inlined.
1193
1194 Note [no-case-of-case]
1195 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1196 There is a time we *don't* want to do that, namely when
1197 -fno-case-of-case is on.  This happens in the first simplifier pass,
1198 and enhances full laziness.  Here's the bad case:
1199         f = \ y -> ...(case x of I# v -> ...(case x of ...) ... )
1200 If we eliminate the inner case, we trap it inside the I# v -> arm,
1201 which might prevent some full laziness happening.  I've seen this
1202 in action in spectral/cichelli/Prog.hs:
1203          [(m,n) | m <- [1..max], n <- [1..max]]
1204 Hence the check for NoCaseOfCase.
1205
1206 Note [Suppressing the case binder-swap]
1207 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1208 There is another situation when it might make sense to suppress the
1209 case-expression binde-swap. If we have
1210
1211     case x of w1 { DEFAULT -> case x of w2 { A -> e1; B -> e2 }
1212                    ...other cases .... }
1213
1214 We'll perform the binder-swap for the outer case, giving
1215
1216     case x of w1 { DEFAULT -> case w1 of w2 { A -> e1; B -> e2 } 
1217                    ...other cases .... }
1218
1219 But there is no point in doing it for the inner case, because w1 can't
1220 be inlined anyway.  Furthermore, doing the case-swapping involves
1221 zapping w2's occurrence info (see paragraphs that follow), and that
1222 forces us to bind w2 when doing case merging.  So we get
1223
1224     case x of w1 { A -> let w2 = w1 in e1
1225                    B -> let w2 = w1 in e2
1226                    ...other cases .... }
1227
1228 This is plain silly in the common case where w2 is dead.
1229
1230 Even so, I can't see a good way to implement this idea.  I tried
1231 not doing the binder-swap if the scrutinee was already evaluated
1232 but that failed big-time:
1233
1234         data T = MkT !Int
1235
1236         case v of w  { MkT x ->
1237         case x of x1 { I# y1 ->
1238         case x of x2 { I# y2 -> ...
1239
1240 Notice that because MkT is strict, x is marked "evaluated".  But to
1241 eliminate the last case, we must either make sure that x (as well as
1242 x1) has unfolding MkT y1.  THe straightforward thing to do is to do
1243 the binder-swap.  So this whole note is a no-op.
1244
1245 Note [zapOccInfo]
1246 ~~~~~~~~~~~~~~~~~
1247 If we replace the scrutinee, v, by tbe case binder, then we have to nuke
1248 any occurrence info (eg IAmDead) in the case binder, because the
1249 case-binder now effectively occurs whenever v does.  AND we have to do
1250 the same for the pattern-bound variables!  Example:
1251
1252         (case x of { (a,b) -> a }) (case x of { (p,q) -> q })
1253
1254 Here, b and p are dead.  But when we move the argment inside the first
1255 case RHS, and eliminate the second case, we get
1256
1257         case x of { (a,b) -> a b }
1258
1259 Urk! b is alive!  Reason: the scrutinee was a variable, and case elimination
1260 happened.  
1261
1262 Indeed, this can happen anytime the case binder isn't dead:
1263         case <any> of x { (a,b) -> 
1264         case x of { (p,q) -> p } }
1265 Here (a,b) both look dead, but come alive after the inner case is eliminated.
1266 The point is that we bring into the envt a binding
1267         let x = (a,b) 
1268 after the outer case, and that makes (a,b) alive.  At least we do unless
1269 the case binder is guaranteed dead.
1270
1271 Note [Case of cast]
1272 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1273 Consider        case (v `cast` co) of x { I# ->
1274                 ... (case (v `cast` co) of {...}) ...
1275 We'd like to eliminate the inner case.  We can get this neatly by 
1276 arranging that inside the outer case we add the unfolding
1277         v |-> x `cast` (sym co)
1278 to v.  Then we should inline v at the inner case, cancel the casts, and away we go
1279         
1280
1281 Note [Case elimination]
1282 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1283 The case-elimination transformation discards redundant case expressions.
1284 Start with a simple situation:
1285
1286         case x# of      ===>   e[x#/y#]
1287           y# -> e
1288
1289 (when x#, y# are of primitive type, of course).  We can't (in general)
1290 do this for algebraic cases, because we might turn bottom into
1291 non-bottom!
1292
1293 The code in SimplUtils.prepareAlts has the effect of generalise this
1294 idea to look for a case where we're scrutinising a variable, and we
1295 know that only the default case can match.  For example:
1296
1297         case x of
1298           0#      -> ...
1299           DEFAULT -> ...(case x of
1300                          0#      -> ...
1301                          DEFAULT -> ...) ...
1302
1303 Here the inner case is first trimmed to have only one alternative, the
1304 DEFAULT, after which it's an instance of the previous case.  This
1305 really only shows up in eliminating error-checking code.
1306
1307 We also make sure that we deal with this very common case:
1308
1309         case e of 
1310           x -> ...x...
1311
1312 Here we are using the case as a strict let; if x is used only once
1313 then we want to inline it.  We have to be careful that this doesn't 
1314 make the program terminate when it would have diverged before, so we
1315 check that 
1316         - e is already evaluated (it may so if e is a variable)
1317         - x is used strictly, or
1318
1319 Lastly, the code in SimplUtils.mkCase combines identical RHSs.  So
1320
1321         case e of       ===> case e of DEFAULT -> r
1322            True  -> r
1323            False -> r
1324
1325 Now again the case may be elminated by the CaseElim transformation.
1326
1327
1328 Further notes about case elimination
1329 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1330 Consider:       test :: Integer -> IO ()
1331                 test = print
1332
1333 Turns out that this compiles to:
1334     Print.test
1335       = \ eta :: Integer
1336           eta1 :: State# RealWorld ->
1337           case PrelNum.< eta PrelNum.zeroInteger of wild { __DEFAULT ->
1338           case hPutStr stdout
1339                  (PrelNum.jtos eta ($w[] @ Char))
1340                  eta1
1341           of wild1 { (# new_s, a4 #) -> PrelIO.lvl23 new_s  }}
1342
1343 Notice the strange '<' which has no effect at all. This is a funny one.  
1344 It started like this:
1345
1346 f x y = if x < 0 then jtos x
1347           else if y==0 then "" else jtos x
1348
1349 At a particular call site we have (f v 1).  So we inline to get
1350
1351         if v < 0 then jtos x 
1352         else if 1==0 then "" else jtos x
1353
1354 Now simplify the 1==0 conditional:
1355
1356         if v<0 then jtos v else jtos v
1357
1358 Now common-up the two branches of the case:
1359
1360         case (v<0) of DEFAULT -> jtos v
1361
1362 Why don't we drop the case?  Because it's strict in v.  It's technically
1363 wrong to drop even unnecessary evaluations, and in practice they
1364 may be a result of 'seq' so we *definitely* don't want to drop those.
1365 I don't really know how to improve this situation.
1366
1367
1368 \begin{code}
1369 simplCaseBinder :: SimplEnv -> OutExpr -> InId -> SimplM (SimplEnv, OutId)
1370 simplCaseBinder env scrut case_bndr
1371   | switchIsOn (getSwitchChecker env) NoCaseOfCase
1372         -- See Note [no-case-of-case]
1373   = do  { (env, case_bndr') <- simplBinder env case_bndr
1374         ; return (env, case_bndr') }
1375
1376 simplCaseBinder env (Var v) case_bndr
1377 -- Failed try [see Note 2 above]
1378 --     not (isEvaldUnfolding (idUnfolding v))
1379   = do  { (env, case_bndr') <- simplBinder env (zapOccInfo case_bndr)
1380         ; return (modifyInScope env v case_bndr', case_bndr') }
1381         -- We could extend the substitution instead, but it would be
1382         -- a hack because then the substitution wouldn't be idempotent
1383         -- any more (v is an OutId).  And this does just as well.
1384             
1385 simplCaseBinder env (Cast (Var v) co) case_bndr         -- Note [Case of cast]
1386   = do  { (env, case_bndr') <- simplBinder env (zapOccInfo case_bndr)
1387         ; let rhs = Cast (Var case_bndr') (mkSymCoercion co)
1388         ; return (addBinderUnfolding env v rhs, case_bndr') }
1389
1390 simplCaseBinder env other_scrut case_bndr 
1391   = do  { (env, case_bndr') <- simplBinder env case_bndr
1392         ; return (env, case_bndr') }
1393
1394 zapOccInfo :: InId -> InId      -- See Note [zapOccInfo]
1395 zapOccInfo b = b `setIdOccInfo` NoOccInfo
1396 \end{code}
1397
1398
1399 simplAlts does two things:
1400
1401 1.  Eliminate alternatives that cannot match, including the
1402     DEFAULT alternative.
1403
1404 2.  If the DEFAULT alternative can match only one possible constructor,
1405     then make that constructor explicit.
1406     e.g.
1407         case e of x { DEFAULT -> rhs }
1408      ===>
1409         case e of x { (a,b) -> rhs }
1410     where the type is a single constructor type.  This gives better code
1411     when rhs also scrutinises x or e.
1412
1413 Here "cannot match" includes knowledge from GADTs
1414
1415 It's a good idea do do this stuff before simplifying the alternatives, to
1416 avoid simplifying alternatives we know can't happen, and to come up with
1417 the list of constructors that are handled, to put into the IdInfo of the
1418 case binder, for use when simplifying the alternatives.
1419
1420 Eliminating the default alternative in (1) isn't so obvious, but it can
1421 happen:
1422
1423 data Colour = Red | Green | Blue
1424
1425 f x = case x of
1426         Red -> ..
1427         Green -> ..
1428         DEFAULT -> h x
1429
1430 h y = case y of
1431         Blue -> ..
1432         DEFAULT -> [ case y of ... ]
1433
1434 If we inline h into f, the default case of the inlined h can't happen.
1435 If we don't notice this, we may end up filtering out *all* the cases
1436 of the inner case y, which give us nowhere to go!
1437
1438
1439 \begin{code}
1440 simplAlts :: SimplEnv 
1441           -> OutExpr
1442           -> InId                       -- Case binder
1443           -> [InAlt] -> SimplCont
1444           -> SimplM (OutId, [OutAlt])   -- Includes the continuation
1445 -- Like simplExpr, this just returns the simplified alternatives;
1446 -- it not return an environment
1447
1448 simplAlts env scrut case_bndr alts cont'
1449   = -- pprTrace "simplAlts" (ppr alts $$ ppr (seIdSubst env)) $
1450     do  { let alt_env = zapFloats env
1451         ; (alt_env, case_bndr') <- simplCaseBinder alt_env scrut case_bndr
1452
1453         ; (imposs_deflt_cons, in_alts) <- prepareAlts scrut case_bndr' alts
1454
1455         ; alts' <- mapM (simplAlt alt_env imposs_deflt_cons case_bndr' cont') in_alts
1456         ; return (case_bndr', alts') }
1457
1458 ------------------------------------
1459 simplAlt :: SimplEnv
1460          -> [AltCon]    -- These constructors can't be present when
1461                         -- matching the DEFAULT alternative
1462          -> OutId       -- The case binder
1463          -> SimplCont
1464          -> InAlt
1465          -> SimplM OutAlt
1466
1467 simplAlt env imposs_deflt_cons case_bndr' cont' (DEFAULT, bndrs, rhs)
1468   = ASSERT( null bndrs )
1469     do  { let env' = addBinderOtherCon env case_bndr' imposs_deflt_cons
1470                 -- Record the constructors that the case-binder *can't* be.
1471         ; rhs' <- simplExprC env' rhs cont'
1472         ; return (DEFAULT, [], rhs') }
1473
1474 simplAlt env imposs_deflt_cons case_bndr' cont' (LitAlt lit, bndrs, rhs)
1475   = ASSERT( null bndrs )
1476     do  { let env' = addBinderUnfolding env case_bndr' (Lit lit)
1477         ; rhs' <- simplExprC env' rhs cont'
1478         ; return (LitAlt lit, [], rhs') }
1479
1480 simplAlt env imposs_deflt_cons case_bndr' cont' (DataAlt con, vs, rhs)
1481   = do  {       -- Deal with the pattern-bound variables
1482           (env, vs') <- simplBinders env (add_evals con vs)
1483
1484                 -- Mark the ones that are in ! positions in the
1485                 -- data constructor as certainly-evaluated.
1486         ; let vs'' = add_evals con vs'
1487
1488                 -- Bind the case-binder to (con args)
1489         ; let inst_tys' = tyConAppArgs (idType case_bndr')
1490               con_args  = map Type inst_tys' ++ varsToCoreExprs vs'' 
1491               env'      = addBinderUnfolding env case_bndr' (mkConApp con con_args)
1492
1493         ; rhs' <- simplExprC env' rhs cont'
1494         ; return (DataAlt con, vs'', rhs') }
1495   where
1496         -- add_evals records the evaluated-ness of the bound variables of
1497         -- a case pattern.  This is *important*.  Consider
1498         --      data T = T !Int !Int
1499         --
1500         --      case x of { T a b -> T (a+1) b }
1501         --
1502         -- We really must record that b is already evaluated so that we don't
1503         -- go and re-evaluate it when constructing the result.
1504         -- See Note [Data-con worker strictness] in MkId.lhs
1505     add_evals dc vs = cat_evals dc vs (dataConRepStrictness dc)
1506
1507     cat_evals dc vs strs
1508         = go vs strs
1509         where
1510           go [] [] = []
1511           go (v:vs) strs | isTyVar v = v : go vs strs
1512           go (v:vs) (str:strs)
1513             | isMarkedStrict str = evald_v  : go vs strs
1514             | otherwise          = zapped_v : go vs strs
1515             where
1516               zapped_v = zap_occ_info v
1517               evald_v  = zapped_v `setIdUnfolding` evaldUnfolding
1518           go _ _ = pprPanic "cat_evals" (ppr dc $$ ppr vs $$ ppr strs)
1519
1520         -- If the case binder is alive, then we add the unfolding
1521         --      case_bndr = C vs
1522         -- to the envt; so vs are now very much alive
1523         -- Note [Aug06] I can't see why this actually matters
1524     zap_occ_info | isDeadBinder case_bndr' = \id -> id
1525                  | otherwise               = zapOccInfo
1526
1527 addBinderUnfolding :: SimplEnv -> Id -> CoreExpr -> SimplEnv
1528 addBinderUnfolding env bndr rhs
1529   = modifyInScope env bndr (bndr `setIdUnfolding` mkUnfolding False rhs)
1530
1531 addBinderOtherCon :: SimplEnv -> Id -> [AltCon] -> SimplEnv
1532 addBinderOtherCon env bndr cons
1533   = modifyInScope env bndr (bndr `setIdUnfolding` mkOtherCon cons)
1534 \end{code}
1535
1536
1537 %************************************************************************
1538 %*                                                                      *
1539 \subsection{Known constructor}
1540 %*                                                                      *
1541 %************************************************************************
1542
1543 We are a bit careful with occurrence info.  Here's an example
1544
1545         (\x* -> case x of (a*, b) -> f a) (h v, e)
1546
1547 where the * means "occurs once".  This effectively becomes
1548         case (h v, e) of (a*, b) -> f a)
1549 and then
1550         let a* = h v; b = e in f a
1551 and then
1552         f (h v)
1553
1554 All this should happen in one sweep.
1555
1556 \begin{code}
1557 knownCon :: SimplEnv -> OutExpr -> AltCon -> [OutExpr]
1558          -> InId -> [InAlt] -> SimplCont
1559          -> SimplM (SimplEnv, OutExpr)
1560
1561 knownCon env scrut con args bndr alts cont
1562   = do  { tick (KnownBranch bndr)
1563         ; knownAlt env scrut args bndr (findAlt con alts) cont }
1564
1565 knownAlt env scrut args bndr (DEFAULT, bs, rhs) cont
1566   = ASSERT( null bs )
1567     do  { env <- simplNonRecX env bndr scrut
1568                 -- This might give rise to a binding with non-atomic args
1569                 -- like x = Node (f x) (g x)
1570                 -- but simplNonRecX will atomic-ify it
1571         ; simplExprF env rhs cont }
1572
1573 knownAlt env scrut args bndr (LitAlt lit, bs, rhs) cont
1574   = ASSERT( null bs )
1575     do  { env <- simplNonRecX env bndr scrut
1576         ; simplExprF env rhs cont }
1577
1578 knownAlt env scrut args bndr (DataAlt dc, bs, rhs) cont
1579   = do  { let dead_bndr  = isDeadBinder bndr    -- bndr is an InId
1580               n_drop_tys = length (dataConUnivTyVars dc)
1581         ; env <- bind_args env dead_bndr bs (drop n_drop_tys args)
1582         ; let
1583                 -- It's useful to bind bndr to scrut, rather than to a fresh
1584                 -- binding      x = Con arg1 .. argn
1585                 -- because very often the scrut is a variable, so we avoid
1586                 -- creating, and then subsequently eliminating, a let-binding
1587                 -- BUT, if scrut is a not a variable, we must be careful
1588                 -- about duplicating the arg redexes; in that case, make
1589                 -- a new con-app from the args
1590                 bndr_rhs  = case scrut of
1591                                 Var v -> scrut
1592                                 other -> con_app
1593                 con_app = mkConApp dc (take n_drop_tys args ++ con_args)
1594                 con_args = [substExpr env (varToCoreExpr b) | b <- bs]
1595                                 -- args are aready OutExprs, but bs are InIds
1596
1597         ; env <- simplNonRecX env bndr bndr_rhs
1598         ; -- pprTrace "knownCon2" (ppr bs $$ ppr rhs $$ ppr (seIdSubst env)) $
1599           simplExprF env rhs cont }
1600
1601 -- Ugh!
1602 bind_args env dead_bndr [] _  = return env
1603
1604 bind_args env dead_bndr (b:bs) (Type ty : args)
1605   = ASSERT( isTyVar b )
1606     bind_args (extendTvSubst env b ty) dead_bndr bs args
1607     
1608 bind_args env dead_bndr (b:bs) (arg : args)
1609   = ASSERT( isId b )
1610     do  { let b' = if dead_bndr then b else zapOccInfo b
1611                 -- Note that the binder might be "dead", because it doesn't occur 
1612                 -- in the RHS; and simplNonRecX may therefore discard it via postInlineUnconditionally
1613                 -- Nevertheless we must keep it if the case-binder is alive, because it may
1614                 -- be used in the con_app.  See Note [zapOccInfo]
1615         ; env <- simplNonRecX env b' arg
1616         ; bind_args env dead_bndr bs args }
1617
1618 bind_args _ _ _ _ = panic "bind_args"
1619 \end{code}
1620
1621
1622 %************************************************************************
1623 %*                                                                      *
1624 \subsection{Duplicating continuations}
1625 %*                                                                      *
1626 %************************************************************************
1627
1628 \begin{code}
1629 prepareCaseCont :: SimplEnv
1630                 -> [InAlt] -> SimplCont
1631                 -> SimplM (SimplEnv, SimplCont,SimplCont)
1632                         -- Return a duplicatable continuation, a non-duplicable part 
1633                         -- plus some extra bindings (that scope over the entire
1634                         -- continunation)
1635
1636         -- No need to make it duplicatable if there's only one alternative
1637 prepareCaseCont env [alt] cont = return (env, cont, mkBoringStop (contResultType cont))
1638 prepareCaseCont env alts  cont = mkDupableCont env cont
1639 \end{code}
1640
1641 \begin{code}
1642 mkDupableCont :: SimplEnv -> SimplCont 
1643               -> SimplM (SimplEnv, SimplCont, SimplCont)
1644
1645 mkDupableCont env cont
1646   | contIsDupable cont
1647   = returnSmpl (env, cont, mkBoringStop (contResultType cont))
1648
1649 mkDupableCont env (Stop {}) = panic "mkDupableCont"     -- Handled by previous eqn
1650
1651 mkDupableCont env (CoerceIt ty cont)
1652   = do  { (env, dup, nodup) <- mkDupableCont env cont
1653         ; return (env, CoerceIt ty dup, nodup) }
1654
1655 mkDupableCont env cont@(StrictBind bndr _ _ se _)
1656   =  return (env, mkBoringStop (substTy se (idType bndr)), cont)
1657         -- See Note [Duplicating strict continuations]
1658
1659 mkDupableCont env cont@(StrictArg _ fun_ty _ _)
1660   =  return (env, mkBoringStop (funArgTy fun_ty), cont)
1661         -- See Note [Duplicating strict continuations]
1662
1663 mkDupableCont env (ApplyTo _ arg se cont)
1664   =     -- e.g.         [...hole...] (...arg...)
1665         --      ==>
1666         --              let a = ...arg... 
1667         --              in [...hole...] a
1668     do  { (env, dup_cont, nodup_cont) <- mkDupableCont env cont
1669         ; arg <- simplExpr (se `setInScope` env) arg
1670         ; (env, arg) <- makeTrivial env arg
1671         ; let app_cont = ApplyTo OkToDup arg (zapSubstEnv env) dup_cont
1672         ; return (env, app_cont, nodup_cont) }
1673
1674 mkDupableCont env cont@(Select _ case_bndr [(_,bs,rhs)] se case_cont)
1675 --  See Note [Single-alternative case]
1676 --  | not (exprIsDupable rhs && contIsDupable case_cont)
1677 --  | not (isDeadBinder case_bndr)
1678   | all isDeadBinder bs         -- InIds
1679   = return (env, mkBoringStop scrut_ty, cont)
1680   where
1681     scrut_ty = substTy se (idType case_bndr)
1682
1683 mkDupableCont env (Select _ case_bndr alts se cont)
1684   =     -- e.g.         (case [...hole...] of { pi -> ei })
1685         --      ===>
1686         --              let ji = \xij -> ei 
1687         --              in case [...hole...] of { pi -> ji xij }
1688     do  { tick (CaseOfCase case_bndr)
1689         ; (env, dup_cont, nodup_cont) <- mkDupableCont env cont
1690                 -- NB: call mkDupableCont here, *not* prepareCaseCont
1691                 -- We must make a duplicable continuation, whereas prepareCaseCont
1692                 -- doesn't when there is a single case branch
1693
1694         ; let alt_env = se `setInScope` env 
1695         ; (alt_env, case_bndr') <- simplBinder alt_env case_bndr
1696         ; alts' <- mapM (simplAlt alt_env [] case_bndr' dup_cont) alts
1697         -- Safe to say that there are no handled-cons for the DEFAULT case
1698                 -- NB: simplBinder does not zap deadness occ-info, so
1699                 -- a dead case_bndr' will still advertise its deadness
1700                 -- This is really important because in
1701                 --      case e of b { (# p,q #) -> ... }
1702                 -- b is always dead, and indeed we are not allowed to bind b to (# p,q #),
1703                 -- which might happen if e was an explicit unboxed pair and b wasn't marked dead.
1704                 -- In the new alts we build, we have the new case binder, so it must retain
1705                 -- its deadness.
1706         -- NB: we don't use alt_env further; it has the substEnv for
1707         --     the alternatives, and we don't want that
1708
1709         ; (env, alts') <- mkDupableAlts env case_bndr' alts'
1710         ; return (env,  -- Note [Duplicated env]
1711                   Select OkToDup case_bndr' alts' (zapSubstEnv env)
1712                          (mkBoringStop (contResultType dup_cont)),
1713                   nodup_cont) }
1714
1715
1716 mkDupableAlts :: SimplEnv -> OutId -> [InAlt]
1717               -> SimplM (SimplEnv, [InAlt])
1718 -- Absorbs the continuation into the new alternatives
1719
1720 mkDupableAlts env case_bndr' alts
1721   = go env alts
1722   where
1723     go env [] = return (env, [])
1724     go env (alt:alts)
1725         = do { (env, alt') <- mkDupableAlt env case_bndr' alt
1726      ; (env, alts') <- go env alts
1727              ; return (env, alt' : alts' ) }
1728                                         
1729 mkDupableAlt env case_bndr' (con, bndrs', rhs')
1730   | exprIsDupable rhs'  -- Note [Small alternative rhs]
1731   = return (env, (con, bndrs', rhs'))
1732   | otherwise
1733   = do  { let rhs_ty'     = exprType rhs'
1734               used_bndrs' = filter abstract_over (case_bndr' : bndrs')
1735               abstract_over bndr 
1736                   | isTyVar bndr = True -- Abstract over all type variables just in case
1737                   | otherwise    = not (isDeadBinder bndr)
1738                         -- The deadness info on the new Ids is preserved by simplBinders
1739
1740         ; (final_bndrs', final_args)    -- Note [Join point abstraction]
1741                 <- if (any isId used_bndrs')
1742                    then return (used_bndrs', varsToCoreExprs used_bndrs')
1743                     else do { rw_id <- newId FSLIT("w") realWorldStatePrimTy
1744                             ; return ([rw_id], [Var realWorldPrimId]) }
1745              
1746         ; join_bndr <- newId FSLIT("$j") (mkPiTypes final_bndrs' rhs_ty')
1747                 -- Note [Funky mkPiTypes]
1748         
1749         ; let   -- We make the lambdas into one-shot-lambdas.  The
1750                 -- join point is sure to be applied at most once, and doing so
1751                 -- prevents the body of the join point being floated out by
1752                 -- the full laziness pass
1753                 really_final_bndrs     = map one_shot final_bndrs'
1754                 one_shot v | isId v    = setOneShotLambda v
1755                            | otherwise = v
1756                 join_rhs  = mkLams really_final_bndrs rhs'
1757                 join_call = mkApps (Var join_bndr) final_args
1758
1759         ; return (addNonRec env join_bndr join_rhs, (con, bndrs', join_call)) }
1760                 -- See Note [Duplicated env]
1761 \end{code}
1762
1763 Note [Duplicated env]
1764 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1765 Some of the alternatives are simplified, but have not been turned into a join point
1766 So they *must* have an zapped subst-env.  So we can't use completeNonRecX to
1767 bind the join point, because it might to do PostInlineUnconditionally, and
1768 we'd lose that when zapping the subst-env.  We could have a per-alt subst-env,
1769 but zapping it (as we do in mkDupableCont, the Select case) is safe, and
1770 at worst delays the join-point inlining.
1771
1772 Note [Small alterantive rhs]
1773 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1774 It is worth checking for a small RHS because otherwise we
1775 get extra let bindings that may cause an extra iteration of the simplifier to
1776 inline back in place.  Quite often the rhs is just a variable or constructor.
1777 The Ord instance of Maybe in PrelMaybe.lhs, for example, took several extra
1778 iterations because the version with the let bindings looked big, and so wasn't
1779 inlined, but after the join points had been inlined it looked smaller, and so
1780 was inlined.
1781
1782 NB: we have to check the size of rhs', not rhs. 
1783 Duplicating a small InAlt might invalidate occurrence information
1784 However, if it *is* dupable, we return the *un* simplified alternative,
1785 because otherwise we'd need to pair it up with an empty subst-env....
1786 but we only have one env shared between all the alts.
1787 (Remember we must zap the subst-env before re-simplifying something).
1788 Rather than do this we simply agree to re-simplify the original (small) thing later.
1789
1790 Note [Funky mkPiTypes]
1791 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1792 Notice the funky mkPiTypes.  If the contructor has existentials
1793 it's possible that the join point will be abstracted over
1794 type varaibles as well as term variables.
1795  Example:  Suppose we have
1796         data T = forall t.  C [t]
1797  Then faced with
1798         case (case e of ...) of
1799             C t xs::[t] -> rhs
1800  We get the join point
1801         let j :: forall t. [t] -> ...
1802             j = /\t \xs::[t] -> rhs
1803         in
1804         case (case e of ...) of
1805             C t xs::[t] -> j t xs
1806
1807 Note [Join point abstaction]
1808 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1809 If we try to lift a primitive-typed something out
1810 for let-binding-purposes, we will *caseify* it (!),
1811 with potentially-disastrous strictness results.  So
1812 instead we turn it into a function: \v -> e
1813 where v::State# RealWorld#.  The value passed to this function
1814 is realworld#, which generates (almost) no code.
1815
1816 There's a slight infelicity here: we pass the overall 
1817 case_bndr to all the join points if it's used in *any* RHS,
1818 because we don't know its usage in each RHS separately
1819
1820 We used to say "&& isUnLiftedType rhs_ty'" here, but now
1821 we make the join point into a function whenever used_bndrs'
1822 is empty.  This makes the join-point more CPR friendly. 
1823 Consider:       let j = if .. then I# 3 else I# 4
1824                 in case .. of { A -> j; B -> j; C -> ... }
1825
1826 Now CPR doesn't w/w j because it's a thunk, so
1827 that means that the enclosing function can't w/w either,
1828 which is a lose.  Here's the example that happened in practice:
1829         kgmod :: Int -> Int -> Int
1830         kgmod x y = if x > 0 && y < 0 || x < 0 && y > 0
1831                     then 78
1832                     else 5
1833
1834 I have seen a case alternative like this:
1835         True -> \v -> ...
1836 It's a bit silly to add the realWorld dummy arg in this case, making
1837         $j = \s v -> ...
1838            True -> $j s
1839 (the \v alone is enough to make CPR happy) but I think it's rare
1840
1841 Note [Duplicating strict continuations]
1842 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1843 Do *not* duplicate StrictBind and StritArg continuations.  We gain
1844 nothing by propagating them into the expressions, and we do lose a
1845 lot.  Here's an example:
1846         && (case x of { T -> F; F -> T }) E
1847 Now, && is strict so we end up simplifying the case with
1848 an ArgOf continuation.  If we let-bind it, we get
1849
1850         let $j = \v -> && v E
1851         in simplExpr (case x of { T -> F; F -> T })
1852                      (ArgOf (\r -> $j r)
1853 And after simplifying more we get
1854
1855         let $j = \v -> && v E
1856         in case x of { T -> $j F; F -> $j T }
1857 Which is a Very Bad Thing
1858
1859 The desire not to duplicate is the entire reason that
1860 mkDupableCont returns a pair of continuations.
1861
1862 The original plan had:
1863 e.g.    (...strict-fn...) [...hole...]
1864         ==>
1865                 let $j = \a -> ...strict-fn...
1866                 in $j [...hole...]
1867
1868 Note [Single-alternative cases]
1869 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1870 This case is just like the ArgOf case.  Here's an example:
1871         data T a = MkT !a
1872         ...(MkT (abs x))...
1873 Then we get
1874         case (case x of I# x' -> 
1875               case x' <# 0# of
1876                 True  -> I# (negate# x')
1877                 False -> I# x') of y {
1878           DEFAULT -> MkT y
1879 Because the (case x) has only one alternative, we'll transform to
1880         case x of I# x' ->
1881         case (case x' <# 0# of
1882                 True  -> I# (negate# x')
1883                 False -> I# x') of y {
1884           DEFAULT -> MkT y
1885 But now we do *NOT* want to make a join point etc, giving 
1886         case x of I# x' ->
1887         let $j = \y -> MkT y
1888         in case x' <# 0# of
1889                 True  -> $j (I# (negate# x'))
1890                 False -> $j (I# x')
1891 In this case the $j will inline again, but suppose there was a big
1892 strict computation enclosing the orginal call to MkT.  Then, it won't
1893 "see" the MkT any more, because it's big and won't get duplicated.
1894 And, what is worse, nothing was gained by the case-of-case transform.
1895
1896 When should use this case of mkDupableCont?  
1897 However, matching on *any* single-alternative case is a *disaster*;
1898   e.g.  case (case ....) of (a,b) -> (# a,b #)
1899   We must push the outer case into the inner one!
1900 Other choices:
1901
1902    * Match [(DEFAULT,_,_)], but in the common case of Int, 
1903      the alternative-filling-in code turned the outer case into
1904                 case (...) of y { I# _ -> MkT y }
1905
1906    * Match on single alternative plus (not (isDeadBinder case_bndr))
1907      Rationale: pushing the case inwards won't eliminate the construction.
1908      But there's a risk of
1909                 case (...) of y { (a,b) -> let z=(a,b) in ... }
1910      Now y looks dead, but it'll come alive again.  Still, this
1911      seems like the best option at the moment.
1912
1913    * Match on single alternative plus (all (isDeadBinder bndrs))
1914      Rationale: this is essentially  seq.
1915
1916    * Match when the rhs is *not* duplicable, and hence would lead to a
1917      join point.  This catches the disaster-case above.  We can test
1918      the *un-simplified* rhs, which is fine.  It might get bigger or
1919      smaller after simplification; if it gets smaller, this case might
1920      fire next time round.  NB also that we must test contIsDupable
1921      case_cont *btoo, because case_cont might be big!
1922
1923      HOWEVER: I found that this version doesn't work well, because
1924      we can get         let x = case (...) of { small } in ...case x...
1925      When x is inlined into its full context, we find that it was a bad
1926      idea to have pushed the outer case inside the (...) case.
1927