Fix #4346 (INLINABLE pragma not behaving consistently)
[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        ( SimplifierSwitch(..), Tick(..) )
28 import CoreSyn
29 import Demand           ( isStrictDmd, splitStrictSig )
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        ( exprArity )
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 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 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
288                   -> InId -> OutBndr -> InExpr  -- Binder and rhs
289                   -> SimplM SimplEnv    -- Returns an env that includes the binding
290
291 simplRecOrTopPair env top_lvl 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 Recursive old_bndr new_bndr rhs env
298         -- May not actually be recursive, but it doesn't matter
299 \end{code}
300
301
302 simplLazyBind is used for
303   * [simplRecOrTopPair] recursive bindings (whether top level or not)
304   * [simplRecOrTopPair] top-level non-recursive bindings
305   * [simplNonRecE]      non-top-level *lazy* non-recursive bindings
306
307 Nota bene:
308     1. It assumes that the binder is *already* simplified,
309        and is in scope, and its IdInfo too, except unfolding
310
311     2. It assumes that the binder type is lifted.
312
313     3. It does not check for pre-inline-unconditionallly;
314        that should have been done already.
315
316 \begin{code}
317 simplLazyBind :: SimplEnv
318               -> TopLevelFlag -> RecFlag
319               -> InId -> OutId          -- Binder, both pre-and post simpl
320                                         -- The OutId has IdInfo, except arity, unfolding
321               -> InExpr -> SimplEnv     -- The RHS and its environment
322               -> SimplM SimplEnv
323
324 simplLazyBind env top_lvl is_rec bndr bndr1 rhs rhs_se
325   = -- pprTrace "simplLazyBind" ((ppr bndr <+> ppr bndr1) $$ ppr rhs $$ ppr (seIdSubst rhs_se)) $
326     do  { let   rhs_env     = rhs_se `setInScope` env
327                 (tvs, body) = case collectTyBinders rhs of
328                                 (tvs, body) | not_lam body -> (tvs,body)
329                                             | otherwise    -> ([], rhs)
330                 not_lam (Lam _ _) = False
331                 not_lam _         = True
332                         -- Do not do the "abstract tyyvar" thing if there's
333                         -- a lambda inside, becuase it defeats eta-reduction
334                         --    f = /\a. \x. g a x  
335                         -- should eta-reduce
336
337         ; (body_env, tvs') <- simplBinders rhs_env tvs
338                 -- See Note [Floating and type abstraction] in SimplUtils
339
340         -- Simplify the RHS
341         ; (body_env1, body1) <- simplExprF body_env body mkRhsStop
342         -- ANF-ise a constructor or PAP rhs
343         ; (body_env2, body2) <- prepareRhs top_lvl body_env1 bndr1 body1
344
345         ; (env', rhs')
346             <-  if not (doFloatFromRhs top_lvl is_rec False body2 body_env2)
347                 then                            -- No floating, revert to body1
348                      do { rhs' <- mkLam env tvs' (wrapFloats body_env1 body1)
349                         ; return (env, rhs') }
350
351                 else if null tvs then           -- Simple floating
352                      do { tick LetFloatFromLet
353                         ; return (addFloats env body_env2, body2) }
354
355                 else                            -- Do type-abstraction first
356                      do { tick LetFloatFromLet
357                         ; (poly_binds, body3) <- abstractFloats tvs' body_env2 body2
358                         ; rhs' <- mkLam env tvs' body3
359                         ; env' <- foldlM (addPolyBind top_lvl) env poly_binds
360                         ; return (env', rhs') }
361
362         ; completeBind env' top_lvl bndr bndr1 rhs' }
363 \end{code}
364
365 A specialised variant of simplNonRec used when the RHS is already simplified,
366 notably in knownCon.  It uses case-binding where necessary.
367
368 \begin{code}
369 simplNonRecX :: SimplEnv
370              -> InId            -- Old binder
371              -> OutExpr         -- Simplified RHS
372              -> SimplM SimplEnv
373
374 simplNonRecX env bndr new_rhs
375   | isDeadBinder bndr   -- Not uncommon; e.g. case (a,b) of b { (p,q) -> p }
376   = return env          --               Here b is dead, and we avoid creating
377   | otherwise           --               the binding b = (a,b)
378   = do  { (env', bndr') <- simplBinder env bndr
379         ; completeNonRecX NotTopLevel env' (isStrictId bndr) bndr bndr' new_rhs }
380                 -- simplNonRecX is only used for NotTopLevel things
381
382 completeNonRecX :: TopLevelFlag -> SimplEnv
383                 -> Bool
384                 -> InId                 -- Old binder
385                 -> OutId                -- New binder
386                 -> OutExpr              -- Simplified RHS
387                 -> SimplM SimplEnv
388
389 completeNonRecX top_lvl env is_strict old_bndr new_bndr new_rhs
390   = do  { (env1, rhs1) <- prepareRhs top_lvl (zapFloats env) new_bndr new_rhs
391         ; (env2, rhs2) <- 
392                 if doFloatFromRhs NotTopLevel NonRecursive is_strict rhs1 env1
393                 then do { tick LetFloatFromLet
394                         ; return (addFloats env env1, rhs1) }   -- Add the floats to the main env
395                 else return (env, wrapFloats env1 rhs1)         -- Wrap the floats around the RHS
396         ; completeBind env2 NotTopLevel old_bndr new_bndr rhs2 }
397 \end{code}
398
399 {- No, no, no!  Do not try preInlineUnconditionally in completeNonRecX
400    Doing so risks exponential behaviour, because new_rhs has been simplified once already
401    In the cases described by the folowing commment, postInlineUnconditionally will
402    catch many of the relevant cases.
403         -- This happens; for example, the case_bndr during case of
404         -- known constructor:  case (a,b) of x { (p,q) -> ... }
405         -- Here x isn't mentioned in the RHS, so we don't want to
406         -- create the (dead) let-binding  let x = (a,b) in ...
407         --
408         -- Similarly, single occurrences can be inlined vigourously
409         -- e.g.  case (f x, g y) of (a,b) -> ....
410         -- If a,b occur once we can avoid constructing the let binding for them.
411
412    Furthermore in the case-binding case preInlineUnconditionally risks extra thunks
413         -- Consider     case I# (quotInt# x y) of
414         --                I# v -> let w = J# v in ...
415         -- If we gaily inline (quotInt# x y) for v, we end up building an
416         -- extra thunk:
417         --                let w = J# (quotInt# x y) in ...
418         -- because quotInt# can fail.
419
420   | preInlineUnconditionally env NotTopLevel bndr new_rhs
421   = thing_inside (extendIdSubst env bndr (DoneEx new_rhs))
422 -}
423
424 ----------------------------------
425 prepareRhs takes a putative RHS, checks whether it's a PAP or
426 constructor application and, if so, converts it to ANF, so that the
427 resulting thing can be inlined more easily.  Thus
428         x = (f a, g b)
429 becomes
430         t1 = f a
431         t2 = g b
432         x = (t1,t2)
433
434 We also want to deal well cases like this
435         v = (f e1 `cast` co) e2
436 Here we want to make e1,e2 trivial and get
437         x1 = e1; x2 = e2; v = (f x1 `cast` co) v2
438 That's what the 'go' loop in prepareRhs does
439
440 \begin{code}
441 prepareRhs :: TopLevelFlag -> SimplEnv -> OutId -> OutExpr -> SimplM (SimplEnv, OutExpr)
442 -- Adds new floats to the env iff that allows us to return a good RHS
443 prepareRhs top_lvl env id (Cast rhs co)    -- Note [Float coercions]
444   | (ty1, _ty2) <- coercionKind co       -- Do *not* do this if rhs has an unlifted type
445   , not (isUnLiftedType ty1)            -- see Note [Float coercions (unlifted)]
446   = do  { (env', rhs') <- makeTrivialWithInfo top_lvl env sanitised_info rhs
447         ; return (env', Cast rhs' co) }
448   where
449     sanitised_info = vanillaIdInfo `setStrictnessInfo` strictnessInfo info
450                                    `setDemandInfo`     demandInfo info
451     info = idInfo id
452
453 prepareRhs top_lvl env0 _ rhs0
454   = do  { (_is_exp, env1, rhs1) <- go 0 env0 rhs0
455         ; return (env1, rhs1) }
456   where
457     go n_val_args env (Cast rhs co)
458         = do { (is_exp, env', rhs') <- go n_val_args env rhs
459              ; return (is_exp, env', Cast rhs' co) }
460     go n_val_args env (App fun (Type ty))
461         = do { (is_exp, env', rhs') <- go n_val_args env fun
462              ; return (is_exp, env', App rhs' (Type ty)) }
463     go n_val_args env (App fun arg)
464         = do { (is_exp, env', fun') <- go (n_val_args+1) env fun
465              ; case is_exp of
466                 True -> do { (env'', arg') <- makeTrivial top_lvl env' arg
467                            ; return (True, env'', App fun' arg') }
468                 False -> return (False, env, App fun arg) }
469     go n_val_args env (Var fun)
470         = return (is_exp, env, Var fun)
471         where
472           is_exp = isExpandableApp fun n_val_args   -- The fun a constructor or PAP
473                         -- See Note [CONLIKE pragma] in BasicTypes
474                         -- The definition of is_exp should match that in
475                         -- OccurAnal.occAnalApp
476
477     go _ env other
478         = return (False, env, other)
479 \end{code}
480
481
482 Note [Float coercions]
483 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
484 When we find the binding
485         x = e `cast` co
486 we'd like to transform it to
487         x' = e
488         x = x `cast` co         -- A trivial binding
489 There's a chance that e will be a constructor application or function, or something
490 like that, so moving the coerion to the usage site may well cancel the coersions
491 and lead to further optimisation.  Example:
492
493      data family T a :: *
494      data instance T Int = T Int
495
496      foo :: Int -> Int -> Int
497      foo m n = ...
498         where
499           x = T m
500           go 0 = 0
501           go n = case x of { T m -> go (n-m) }
502                 -- This case should optimise
503
504 Note [Preserve strictness when floating coercions]
505 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
506 In the Note [Float coercions] transformation, keep the strictness info.
507 Eg
508         f = e `cast` co    -- f has strictness SSL
509 When we transform to
510         f' = e             -- f' also has strictness SSL
511         f = f' `cast` co   -- f still has strictness SSL
512
513 Its not wrong to drop it on the floor, but better to keep it.
514
515 Note [Float coercions (unlifted)]
516 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
517 BUT don't do [Float coercions] if 'e' has an unlifted type.
518 This *can* happen:
519
520      foo :: Int = (error (# Int,Int #) "urk")
521                   `cast` CoUnsafe (# Int,Int #) Int
522
523 If do the makeTrivial thing to the error call, we'll get
524     foo = case error (# Int,Int #) "urk" of v -> v `cast` ...
525 But 'v' isn't in scope!
526
527 These strange casts can happen as a result of case-of-case
528         bar = case (case x of { T -> (# 2,3 #); F -> error "urk" }) of
529                 (# p,q #) -> p+q
530
531
532 \begin{code}
533 makeTrivial :: TopLevelFlag -> SimplEnv -> OutExpr -> SimplM (SimplEnv, OutExpr)
534 -- Binds the expression to a variable, if it's not trivial, returning the variable
535 makeTrivial top_lvl env expr = makeTrivialWithInfo top_lvl env vanillaIdInfo expr
536
537 makeTrivialWithInfo :: TopLevelFlag -> SimplEnv -> IdInfo 
538                     -> OutExpr -> SimplM (SimplEnv, OutExpr)
539 -- Propagate strictness and demand info to the new binder
540 -- Note [Preserve strictness when floating coercions]
541 -- Returned SimplEnv has same substitution as incoming one
542 makeTrivialWithInfo top_lvl env info expr
543   | exprIsTrivial expr                          -- Already trivial
544   || not (bindingOk top_lvl expr expr_ty)       -- Cannot trivialise
545                                                 --   See Note [Cannot trivialise]
546   = return (env, expr)
547   | otherwise           -- See Note [Take care] below
548   = do  { uniq <- getUniqueM
549         ; let name = mkSystemVarName uniq (fsLit "a")
550               var = mkLocalIdWithInfo name expr_ty info
551         ; env'  <- completeNonRecX top_lvl env False var var expr
552         ; expr' <- simplVar env' var
553         ; return (env', expr') }
554         -- The simplVar is needed becase we're constructing a new binding
555         --     a = rhs
556         -- And if rhs is of form (rhs1 |> co), then we might get
557         --     a1 = rhs1
558         --     a = a1 |> co
559         -- and now a's RHS is trivial and can be substituted out, and that
560         -- is what completeNonRecX will do
561         -- To put it another way, it's as if we'd simplified
562         --    let var = e in var
563   where
564     expr_ty = exprType expr
565
566 bindingOk :: TopLevelFlag -> CoreExpr -> Type -> Bool
567 -- True iff we can have a binding of this expression at this level
568 -- Precondition: the type is the type of the expression
569 bindingOk top_lvl _ expr_ty
570   | isTopLevel top_lvl = not (isUnLiftedType expr_ty) 
571   | otherwise          = True
572 \end{code}
573
574 Note [Cannot trivialise]
575 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
576 Consider tih
577    f :: Int -> Addr#
578    
579    foo :: Bar
580    foo = Bar (f 3)
581
582 Then we can't ANF-ise foo, even though we'd like to, because
583 we can't make a top-level binding for the Addr# (f 3). And if
584 so we don't want to turn it into
585    foo = let x = f 3 in Bar x
586 because we'll just end up inlining x back, and that makes the
587 simplifier loop.  Better not to ANF-ise it at all.
588
589 A case in point is literal strings (a MachStr is not regarded as
590 trivial):
591
592    foo = Ptr "blob"#
593
594 We don't want to ANF-ise this.
595
596 %************************************************************************
597 %*                                                                      *
598 \subsection{Completing a lazy binding}
599 %*                                                                      *
600 %************************************************************************
601
602 completeBind
603   * deals only with Ids, not TyVars
604   * takes an already-simplified binder and RHS
605   * is used for both recursive and non-recursive bindings
606   * is used for both top-level and non-top-level bindings
607
608 It does the following:
609   - tries discarding a dead binding
610   - tries PostInlineUnconditionally
611   - add unfolding [this is the only place we add an unfolding]
612   - add arity
613
614 It does *not* attempt to do let-to-case.  Why?  Because it is used for
615   - top-level bindings (when let-to-case is impossible)
616   - many situations where the "rhs" is known to be a WHNF
617                 (so let-to-case is inappropriate).
618
619 Nor does it do the atomic-argument thing
620
621 \begin{code}
622 completeBind :: SimplEnv
623              -> TopLevelFlag            -- Flag stuck into unfolding
624              -> InId                    -- Old binder
625              -> OutId -> OutExpr        -- New binder and RHS
626              -> SimplM SimplEnv
627 -- completeBind may choose to do its work
628 --      * by extending the substitution (e.g. let x = y in ...)
629 --      * or by adding to the floats in the envt
630
631 completeBind env top_lvl old_bndr new_bndr new_rhs
632   = do  { let old_info = idInfo old_bndr
633               old_unf  = unfoldingInfo old_info
634               occ_info = occInfo old_info
635
636         ; new_unfolding <- simplUnfolding env top_lvl old_bndr occ_info new_rhs old_unf
637
638         ; if postInlineUnconditionally env top_lvl new_bndr occ_info new_rhs new_unfolding
639                         -- Inline and discard the binding
640           then do  { tick (PostInlineUnconditionally old_bndr)
641                    ; -- pprTrace "postInlineUnconditionally" (ppr old_bndr <+> equals <+> ppr new_rhs) $
642                      return (extendIdSubst env old_bndr (DoneEx new_rhs)) }
643                 -- Use the substitution to make quite, quite sure that the
644                 -- substitution will happen, since we are going to discard the binding
645
646           else return (addNonRecWithUnf env new_bndr new_rhs new_unfolding) }
647
648 ------------------------------
649 addPolyBind :: TopLevelFlag -> SimplEnv -> OutBind -> SimplM SimplEnv
650 -- Add a new binding to the environment, complete with its unfolding
651 -- but *do not* do postInlineUnconditionally, because we have already
652 -- processed some of the scope of the binding
653 -- We still want the unfolding though.  Consider
654 --      let 
655 --            x = /\a. let y = ... in Just y
656 --      in body
657 -- Then we float the y-binding out (via abstractFloats and addPolyBind)
658 -- but 'x' may well then be inlined in 'body' in which case we'd like the 
659 -- opportunity to inline 'y' too.
660
661 addPolyBind top_lvl env (NonRec poly_id rhs)
662   = do  { unfolding <- simplUnfolding env top_lvl poly_id NoOccInfo rhs noUnfolding
663                         -- Assumes that poly_id did not have an INLINE prag
664                         -- which is perhaps wrong.  ToDo: think about this
665         ; return (addNonRecWithUnf env poly_id rhs unfolding) }
666
667 addPolyBind _ env bind@(Rec _) = return (extendFloats env bind)
668                 -- Hack: letrecs are more awkward, so we extend "by steam"
669                 -- without adding unfoldings etc.  At worst this leads to
670                 -- more simplifier iterations
671
672 ------------------------------
673 addNonRecWithUnf :: SimplEnv
674                  -> OutId -> OutExpr    -- New binder and RHS
675                  -> Unfolding           -- New unfolding
676                  -> SimplEnv
677 addNonRecWithUnf env new_bndr new_rhs new_unfolding
678   = let new_arity = exprArity new_rhs
679         old_arity = idArity new_bndr
680         info1 = idInfo new_bndr `setArityInfo` new_arity
681         
682               -- Unfolding info: Note [Setting the new unfolding]
683         info2 = info1 `setUnfoldingInfo` new_unfolding
684
685         -- Demand info: Note [Setting the demand info]
686         info3 | isEvaldUnfolding new_unfolding = zapDemandInfo info2 `orElse` info2
687               | otherwise                      = info2
688
689         final_id = new_bndr `setIdInfo` info3
690         dmd_arity = length $ fst $ splitStrictSig $ idStrictness new_bndr
691     in
692     ASSERT( isId new_bndr )
693     WARN( new_arity < old_arity || new_arity < dmd_arity, 
694           (ptext (sLit "Arity decrease:") <+> (ppr final_id <+> ppr old_arity
695                 <+> ppr new_arity <+> ppr dmd_arity) $$ ppr new_rhs) )
696         -- Note [Arity decrease]
697
698     final_id `seq`   -- This seq forces the Id, and hence its IdInfo,
699                      -- and hence any inner substitutions
700             -- pprTrace "Binding" (ppr final_id <+> ppr unfolding) $
701     addNonRec env final_id new_rhs
702                 -- The addNonRec adds it to the in-scope set too
703
704 ------------------------------
705 simplUnfolding :: SimplEnv-> TopLevelFlag
706                -> Id
707                -> OccInfo -> OutExpr
708                -> Unfolding -> SimplM Unfolding
709 -- Note [Setting the new unfolding]
710 simplUnfolding env _ _ _ _ (DFunUnfolding ar con ops)
711   = return (DFunUnfolding ar con ops')
712   where
713     ops' = map (substExpr (text "simplUnfolding") env) ops
714
715 simplUnfolding env top_lvl id _ _ 
716     (CoreUnfolding { uf_tmpl = expr, uf_arity = arity
717                    , uf_src = src, uf_guidance = guide })
718   | isStableSource src
719   = do { expr' <- simplExpr rule_env expr
720        ; let src' = CoreSubst.substUnfoldingSource (mkCoreSubst (text "inline-unf") env) src
721              is_top_lvl = isTopLevel top_lvl
722        ; case guide of
723            UnfIfGoodArgs{} ->
724               return (mkUnfolding src' is_top_lvl (isBottomingId id) expr')
725                 -- If the guidance is UnfIfGoodArgs, this is an INLINABLE
726                 -- unfolding, and we need to make sure the guidance is kept up
727                 -- to date with respect to any changes in the unfolding.
728            _other -> 
729               return (mkCoreUnfolding src' is_top_lvl expr' arity guide)
730                 -- See Note [Top-level flag on inline rules] in CoreUnfold
731        }
732   where
733     act      = idInlineActivation id
734     rule_env = updMode (updModeForInlineRules act) env
735                -- See Note [Simplifying inside InlineRules] in SimplUtils
736
737 simplUnfolding _ top_lvl id _occ_info new_rhs _
738   = return (mkUnfolding InlineRhs (isTopLevel top_lvl) (isBottomingId id) new_rhs)
739   -- We make an  unfolding *even for loop-breakers*.
740   -- Reason: (a) It might be useful to know that they are WHNF
741   --         (b) In TidyPgm we currently assume that, if we want to
742   --             expose the unfolding then indeed we *have* an unfolding
743   --             to expose.  (We could instead use the RHS, but currently
744   --             we don't.)  The simple thing is always to have one.
745 \end{code}
746
747 Note [Arity decrease]
748 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
749 Generally speaking the arity of a binding should not decrease.  But it *can* 
750 legitimately happen becuase of RULES.  Eg
751         f = g Int
752 where g has arity 2, will have arity 2.  But if there's a rewrite rule
753         g Int --> h
754 where h has arity 1, then f's arity will decrease.  Here's a real-life example,
755 which is in the output of Specialise:
756
757      Rec {
758         $dm {Arity 2} = \d.\x. op d
759         {-# RULES forall d. $dm Int d = $s$dm #-}
760         
761         dInt = MkD .... opInt ...
762         opInt {Arity 1} = $dm dInt
763
764         $s$dm {Arity 0} = \x. op dInt }
765
766 Here opInt has arity 1; but when we apply the rule its arity drops to 0.
767 That's why Specialise goes to a little trouble to pin the right arity
768 on specialised functions too.
769
770 Note [Setting the new unfolding]
771 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
772 * If there's an INLINE pragma, we simplify the RHS gently.  Maybe we
773   should do nothing at all, but simplifying gently might get rid of 
774   more crap.
775
776 * If not, we make an unfolding from the new RHS.  But *only* for
777   non-loop-breakers. Making loop breakers not have an unfolding at all
778   means that we can avoid tests in exprIsConApp, for example.  This is
779   important: if exprIsConApp says 'yes' for a recursive thing, then we
780   can get into an infinite loop
781
782 If there's an InlineRule on a loop breaker, we hang on to the inlining.
783 It's pretty dodgy, but the user did say 'INLINE'.  May need to revisit
784 this choice.
785
786 Note [Setting the demand info]
787 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
788 If the unfolding is a value, the demand info may
789 go pear-shaped, so we nuke it.  Example:
790      let x = (a,b) in
791      case x of (p,q) -> h p q x
792 Here x is certainly demanded. But after we've nuked
793 the case, we'll get just
794      let x = (a,b) in h a b x
795 and now x is not demanded (I'm assuming h is lazy)
796 This really happens.  Similarly
797      let f = \x -> e in ...f..f...
798 After inlining f at some of its call sites the original binding may
799 (for example) be no longer strictly demanded.
800 The solution here is a bit ad hoc...
801
802
803 %************************************************************************
804 %*                                                                      *
805 \subsection[Simplify-simplExpr]{The main function: simplExpr}
806 %*                                                                      *
807 %************************************************************************
808
809 The reason for this OutExprStuff stuff is that we want to float *after*
810 simplifying a RHS, not before.  If we do so naively we get quadratic
811 behaviour as things float out.
812
813 To see why it's important to do it after, consider this (real) example:
814
815         let t = f x
816         in fst t
817 ==>
818         let t = let a = e1
819                     b = e2
820                 in (a,b)
821         in fst t
822 ==>
823         let a = e1
824             b = e2
825             t = (a,b)
826         in
827         a       -- Can't inline a this round, cos it appears twice
828 ==>
829         e1
830
831 Each of the ==> steps is a round of simplification.  We'd save a
832 whole round if we float first.  This can cascade.  Consider
833
834         let f = g d
835         in \x -> ...f...
836 ==>
837         let f = let d1 = ..d.. in \y -> e
838         in \x -> ...f...
839 ==>
840         let d1 = ..d..
841         in \x -> ...(\y ->e)...
842
843 Only in this second round can the \y be applied, and it
844 might do the same again.
845
846
847 \begin{code}
848 simplExpr :: SimplEnv -> CoreExpr -> SimplM CoreExpr
849 simplExpr env expr = simplExprC env expr mkBoringStop
850
851 simplExprC :: SimplEnv -> CoreExpr -> SimplCont -> SimplM CoreExpr
852         -- Simplify an expression, given a continuation
853 simplExprC env expr cont
854   = -- pprTrace "simplExprC" (ppr expr $$ ppr cont {- $$ ppr (seIdSubst env) -} $$ ppr (seFloats env) ) $
855     do  { (env', expr') <- simplExprF (zapFloats env) expr cont
856         ; -- pprTrace "simplExprC ret" (ppr expr $$ ppr expr') $
857           -- pprTrace "simplExprC ret3" (ppr (seInScope env')) $
858           -- pprTrace "simplExprC ret4" (ppr (seFloats env')) $
859           return (wrapFloats env' expr') }
860
861 --------------------------------------------------
862 simplExprF :: SimplEnv -> InExpr -> SimplCont
863            -> SimplM (SimplEnv, OutExpr)
864
865 simplExprF env e cont
866   = -- pprTrace "simplExprF" (ppr e $$ ppr cont $$ ppr (seTvSubst env) $$ ppr (seIdSubst env) {- $$ ppr (seFloats env) -} ) $
867     simplExprF' env e cont
868
869 simplExprF' :: SimplEnv -> InExpr -> SimplCont
870             -> SimplM (SimplEnv, OutExpr)
871 simplExprF' env (Var v)        cont = simplVarF env v cont
872 simplExprF' env (Lit lit)      cont = rebuild env (Lit lit) cont
873 simplExprF' env (Note n expr)  cont = simplNote env n expr cont
874 simplExprF' env (Cast body co) cont = simplCast env body co cont
875 simplExprF' env (App fun arg)  cont = simplExprF env fun $
876                                       ApplyTo NoDup arg env cont
877
878 simplExprF' env expr@(Lam _ _) cont
879   = simplLam env (map zap bndrs) body cont
880         -- The main issue here is under-saturated lambdas
881         --   (\x1. \x2. e) arg1
882         -- Here x1 might have "occurs-once" occ-info, because occ-info
883         -- is computed assuming that a group of lambdas is applied
884         -- all at once.  If there are too few args, we must zap the
885         -- occ-info.
886   where
887     n_args   = countArgs cont
888     n_params = length bndrs
889     (bndrs, body) = collectBinders expr
890     zap | n_args >= n_params = \b -> b
891         | otherwise          = \b -> if isTyCoVar b then b
892                                      else zapLamIdInfo b
893         -- NB: we count all the args incl type args
894         -- so we must count all the binders (incl type lambdas)
895
896 simplExprF' env (Type ty) cont
897   = ASSERT( contIsRhsOrArg cont )
898     do  { ty' <- simplCoercion env ty
899         ; rebuild env (Type ty') cont }
900
901 simplExprF' env (Case scrut bndr _ alts) cont
902   | not (switchIsOn (getSwitchChecker env) NoCaseOfCase)
903   =     -- Simplify the scrutinee with a Select continuation
904     simplExprF env scrut (Select NoDup bndr alts env cont)
905
906   | otherwise
907   =     -- If case-of-case is off, simply simplify the case expression
908         -- in a vanilla Stop context, and rebuild the result around it
909     do  { case_expr' <- simplExprC env scrut
910                              (Select NoDup bndr alts env mkBoringStop)
911         ; rebuild env case_expr' cont }
912
913 simplExprF' env (Let (Rec pairs) body) cont
914   = do  { env' <- simplRecBndrs env (map fst pairs)
915                 -- NB: bndrs' don't have unfoldings or rules
916                 -- We add them as we go down
917
918         ; env'' <- simplRecBind env' NotTopLevel pairs
919         ; simplExprF env'' body cont }
920
921 simplExprF' env (Let (NonRec bndr rhs) body) cont
922   = simplNonRecE env bndr (rhs, env) ([], body) cont
923
924 ---------------------------------
925 simplType :: SimplEnv -> InType -> SimplM OutType
926         -- Kept monadic just so we can do the seqType
927 simplType env ty
928   = -- pprTrace "simplType" (ppr ty $$ ppr (seTvSubst env)) $
929     seqType new_ty `seq` return new_ty
930   where
931     new_ty = substTy env ty
932
933 ---------------------------------
934 simplCoercion :: SimplEnv -> InType -> SimplM OutType
935 -- The InType isn't *necessarily* a coercion, but it might be
936 -- (in a type application, say) and optCoercion is a no-op on types
937 simplCoercion env co
938   = seqType new_co `seq` return new_co
939   where 
940     new_co = optCoercion (getTvSubst env) co
941 \end{code}
942
943
944 %************************************************************************
945 %*                                                                      *
946 \subsection{The main rebuilder}
947 %*                                                                      *
948 %************************************************************************
949
950 \begin{code}
951 rebuild :: SimplEnv -> OutExpr -> SimplCont -> SimplM (SimplEnv, OutExpr)
952 -- At this point the substitution in the SimplEnv should be irrelevant
953 -- only the in-scope set and floats should matter
954 rebuild env expr cont0
955   = -- pprTrace "rebuild" (ppr expr $$ ppr cont0 $$ ppr (seFloats env)) $
956     case cont0 of
957       Stop {}                      -> return (env, expr)
958       CoerceIt co cont             -> rebuild env (mkCoerce co expr) cont
959       Select _ bndr alts se cont   -> rebuildCase (se `setFloats` env) expr bndr alts cont
960       StrictArg info _ cont        -> rebuildCall env (info `addArgTo` expr) cont
961       StrictBind b bs body se cont -> do { env' <- simplNonRecX (se `setFloats` env) b expr
962                                          ; simplLam env' bs body cont }
963       ApplyTo dup_flag arg se cont -- See Note [Avoid redundant simplification]
964         | isSimplified dup_flag    -> rebuild env (App expr arg) cont
965         | otherwise                -> do { arg' <- simplExpr (se `setInScope` env) arg
966                                          ; rebuild env (App expr arg') cont }
967 \end{code}
968
969
970 %************************************************************************
971 %*                                                                      *
972 \subsection{Lambdas}
973 %*                                                                      *
974 %************************************************************************
975
976 \begin{code}
977 simplCast :: SimplEnv -> InExpr -> Coercion -> SimplCont
978           -> SimplM (SimplEnv, OutExpr)
979 simplCast env body co0 cont0
980   = do  { co1 <- simplCoercion env co0
981         ; simplExprF env body (addCoerce co1 cont0) }
982   where
983        addCoerce co cont = add_coerce co (coercionKind co) cont
984
985        add_coerce _co (s1, k1) cont     -- co :: ty~ty
986          | s1 `coreEqType` k1 = cont    -- is a no-op
987
988        add_coerce co1 (s1, _k2) (CoerceIt co2 cont)
989          | (_l1, t1) <- coercionKind co2
990                 --      e |> (g1 :: S1~L) |> (g2 :: L~T1)
991                 -- ==>
992                 --      e,                       if S1=T1
993                 --      e |> (g1 . g2 :: S1~T1)  otherwise
994                 --
995                 -- For example, in the initial form of a worker
996                 -- we may find  (coerce T (coerce S (\x.e))) y
997                 -- and we'd like it to simplify to e[y/x] in one round
998                 -- of simplification
999          , s1 `coreEqType` t1  = cont            -- The coerces cancel out
1000          | otherwise           = CoerceIt (mkTransCoercion co1 co2) cont
1001
1002        add_coerce co (s1s2, _t1t2) (ApplyTo dup (Type arg_ty) arg_se cont)
1003                 -- (f |> g) ty  --->   (f ty) |> (g @ ty)
1004                 -- This implements the PushT and PushC rules from the paper
1005          | Just (tyvar,_) <- splitForAllTy_maybe s1s2
1006          = let 
1007              (new_arg_ty, new_cast)
1008                | isCoVar tyvar = (new_arg_co, mkCselRCoercion co)       -- PushC rule
1009                | otherwise     = (ty',        mkInstCoercion co ty')    -- PushT rule
1010            in 
1011            ApplyTo dup (Type new_arg_ty) (zapSubstEnv arg_se) (addCoerce new_cast cont)
1012          where
1013            ty' = substTy (arg_se `setInScope` env) arg_ty
1014            new_arg_co = mkCsel1Coercion co  `mkTransCoercion`
1015                               ty'           `mkTransCoercion`
1016                         mkSymCoercion (mkCsel2Coercion co)
1017
1018        add_coerce co (s1s2, _t1t2) (ApplyTo dup arg arg_se cont)
1019          | not (isTypeArg arg)  -- This implements the Push rule from the paper
1020          , isFunTy s1s2   -- t1t2 must be a function type, becuase it's applied
1021                 --      (e |> (g :: s1s2 ~ t1->t2)) f
1022                 -- ===>
1023                 --      (e (f |> (arg g :: t1~s1))
1024                 --      |> (res g :: s2->t2)
1025                 --
1026                 -- t1t2 must be a function type, t1->t2, because it's applied
1027                 -- to something but s1s2 might conceivably not be
1028                 --
1029                 -- When we build the ApplyTo we can't mix the out-types
1030                 -- with the InExpr in the argument, so we simply substitute
1031                 -- to make it all consistent.  It's a bit messy.
1032                 -- But it isn't a common case.
1033                 --
1034                 -- Example of use: Trac #995
1035          = ApplyTo dup new_arg (zapSubstEnv arg_se) (addCoerce co2 cont)
1036          where
1037            -- we split coercion t1->t2 ~ s1->s2 into t1 ~ s1 and
1038            -- t2 ~ s2 with left and right on the curried form:
1039            --    (->) t1 t2 ~ (->) s1 s2
1040            [co1, co2] = decomposeCo 2 co
1041            new_arg    = mkCoerce (mkSymCoercion co1) arg'
1042            arg'       = substExpr (text "move-cast") (arg_se `setInScope` env) arg
1043
1044        add_coerce co _ cont = CoerceIt co cont
1045 \end{code}
1046
1047
1048 %************************************************************************
1049 %*                                                                      *
1050 \subsection{Lambdas}
1051 %*                                                                      *
1052 %************************************************************************
1053
1054 \begin{code}
1055 simplLam :: SimplEnv -> [InId] -> InExpr -> SimplCont
1056          -> SimplM (SimplEnv, OutExpr)
1057
1058 simplLam env [] body cont = simplExprF env body cont
1059
1060         -- Beta reduction
1061 simplLam env (bndr:bndrs) body (ApplyTo _ arg arg_se cont)
1062   = do  { tick (BetaReduction bndr)
1063         ; simplNonRecE env bndr (arg, arg_se) (bndrs, body) cont }
1064
1065         -- Not enough args, so there are real lambdas left to put in the result
1066 simplLam env bndrs body cont
1067   = do  { (env', bndrs') <- simplLamBndrs env bndrs
1068         ; body' <- simplExpr env' body
1069         ; new_lam <- mkLam env' bndrs' body'
1070         ; rebuild env' new_lam cont }
1071
1072 ------------------
1073 simplNonRecE :: SimplEnv
1074              -> InBndr                  -- The binder
1075              -> (InExpr, SimplEnv)      -- Rhs of binding (or arg of lambda)
1076              -> ([InBndr], InExpr)      -- Body of the let/lambda
1077                                         --      \xs.e
1078              -> SimplCont
1079              -> SimplM (SimplEnv, OutExpr)
1080
1081 -- simplNonRecE is used for
1082 --  * non-top-level non-recursive lets in expressions
1083 --  * beta reduction
1084 --
1085 -- It deals with strict bindings, via the StrictBind continuation,
1086 -- which may abort the whole process
1087 --
1088 -- The "body" of the binding comes as a pair of ([InId],InExpr)
1089 -- representing a lambda; so we recurse back to simplLam
1090 -- Why?  Because of the binder-occ-info-zapping done before
1091 --       the call to simplLam in simplExprF (Lam ...)
1092
1093         -- First deal with type applications and type lets
1094         --   (/\a. e) (Type ty)   and   (let a = Type ty in e)
1095 simplNonRecE env bndr (Type ty_arg, rhs_se) (bndrs, body) cont
1096   = ASSERT( isTyCoVar bndr )
1097     do  { ty_arg' <- simplType (rhs_se `setInScope` env) ty_arg
1098         ; simplLam (extendTvSubst env bndr ty_arg') bndrs body cont }
1099
1100 simplNonRecE env bndr (rhs, rhs_se) (bndrs, body) cont
1101   | preInlineUnconditionally env NotTopLevel bndr rhs
1102   = do  { tick (PreInlineUnconditionally bndr)
1103         ; -- pprTrace "preInlineUncond" (ppr bndr <+> ppr rhs) $
1104           simplLam (extendIdSubst env bndr (mkContEx rhs_se rhs)) bndrs body cont }
1105
1106   | isStrictId bndr
1107   = do  { simplExprF (rhs_se `setFloats` env) rhs
1108                      (StrictBind bndr bndrs body env cont) }
1109
1110   | otherwise
1111   = ASSERT( not (isTyCoVar bndr) )
1112     do  { (env1, bndr1) <- simplNonRecBndr env bndr
1113         ; let (env2, bndr2) = addBndrRules env1 bndr bndr1
1114         ; env3 <- simplLazyBind env2 NotTopLevel NonRecursive bndr bndr2 rhs rhs_se
1115         ; simplLam env3 bndrs body cont }
1116 \end{code}
1117
1118
1119 %************************************************************************
1120 %*                                                                      *
1121 \subsection{Notes}
1122 %*                                                                      *
1123 %************************************************************************
1124
1125 \begin{code}
1126 -- Hack alert: we only distinguish subsumed cost centre stacks for the
1127 -- purposes of inlining.  All other CCCSs are mapped to currentCCS.
1128 simplNote :: SimplEnv -> Note -> CoreExpr -> SimplCont
1129           -> SimplM (SimplEnv, OutExpr)
1130 simplNote env (SCC cc) e cont
1131   | pushCCisNop cc (getEnclosingCC env)  -- scc "f" (...(scc "f" e)...) 
1132   = simplExprF env e cont                -- ==>  scc "f" (...e...)
1133   | otherwise
1134   = do  { e' <- simplExpr (setEnclosingCC env currentCCS) e
1135         ; rebuild env (mkSCC cc e') cont }
1136
1137 simplNote env (CoreNote s) e cont
1138   = do { e' <- simplExpr env e
1139        ; rebuild env (Note (CoreNote s) e') cont }
1140 \end{code}
1141
1142
1143 %************************************************************************
1144 %*                                                                      *
1145                      Variables
1146 %*                                                                      *
1147 %************************************************************************
1148
1149 \begin{code}
1150 simplVar :: SimplEnv -> InVar -> SimplM OutExpr
1151 -- Look up an InVar in the environment
1152 simplVar env var
1153   | isTyCoVar var 
1154   = return (Type (substTyVar env var))
1155   | otherwise
1156   = case substId env var of
1157         DoneId var1      -> return (Var var1)
1158         DoneEx e         -> return e
1159         ContEx tvs ids e -> simplExpr (setSubstEnv env tvs ids) e
1160
1161 simplVarF :: SimplEnv -> InId -> SimplCont -> SimplM (SimplEnv, OutExpr)
1162 simplVarF env var cont
1163   = case substId env var of
1164         DoneEx e         -> simplExprF (zapSubstEnv env) e cont
1165         ContEx tvs ids e -> simplExprF (setSubstEnv env tvs ids) e cont
1166         DoneId var1      -> completeCall env var1 cont
1167                 -- Note [zapSubstEnv]
1168                 -- The template is already simplified, so don't re-substitute.
1169                 -- This is VITAL.  Consider
1170                 --      let x = e in
1171                 --      let y = \z -> ...x... in
1172                 --      \ x -> ...y...
1173                 -- We'll clone the inner \x, adding x->x' in the id_subst
1174                 -- Then when we inline y, we must *not* replace x by x' in
1175                 -- the inlined copy!!
1176
1177 ---------------------------------------------------------
1178 --      Dealing with a call site
1179
1180 completeCall :: SimplEnv -> Id -> SimplCont -> SimplM (SimplEnv, OutExpr)
1181 completeCall env var cont
1182   = do  {   ------------- Try inlining ----------------
1183           dflags <- getDOptsSmpl
1184         ; let  (lone_variable, arg_infos, call_cont) = contArgs cont
1185                 -- The args are OutExprs, obtained by *lazily* substituting
1186                 -- in the args found in cont.  These args are only examined
1187                 -- to limited depth (unless a rule fires).  But we must do
1188                 -- the substitution; rule matching on un-simplified args would
1189                 -- be bogus
1190
1191                n_val_args = length arg_infos
1192                interesting_cont = interestingCallContext call_cont
1193                unfolding    = activeUnfolding env var
1194                maybe_inline = callSiteInline dflags var unfolding
1195                                              lone_variable arg_infos interesting_cont
1196         ; case maybe_inline of {
1197             Just expr      -- There is an inlining!
1198               ->  do { tick (UnfoldingDone var)
1199                      ; trace_inline dflags expr cont $
1200                        simplExprF (zapSubstEnv env) expr cont }
1201
1202             ; Nothing -> do               -- No inlining!
1203
1204         { rule_base <- getSimplRules
1205         ; let info = mkArgInfo var (getRules rule_base var) n_val_args call_cont
1206         ; rebuildCall env info cont
1207     }}}
1208   where
1209     trace_inline dflags unfolding cont stuff
1210       | not (dopt Opt_D_dump_inlinings dflags) = stuff
1211       | not (dopt Opt_D_verbose_core2core dflags) 
1212       = if isExternalName (idName var) then 
1213           pprTrace "Inlining done:" (ppr var) stuff
1214         else stuff
1215       | otherwise
1216       = pprTrace ("Inlining done: " ++ showSDoc (ppr var))
1217            (vcat [text "Inlined fn: " <+> nest 2 (ppr unfolding),
1218                   text "Cont:  " <+> ppr cont])
1219            stuff
1220
1221 rebuildCall :: SimplEnv
1222             -> ArgInfo
1223             -> SimplCont
1224             -> SimplM (SimplEnv, OutExpr)
1225 rebuildCall env (ArgInfo { ai_fun = fun, ai_args = rev_args, ai_strs = [] }) cont
1226   -- When we run out of strictness args, it means
1227   -- that the call is definitely bottom; see SimplUtils.mkArgInfo
1228   -- Then we want to discard the entire strict continuation.  E.g.
1229   --    * case (error "hello") of { ... }
1230   --    * (error "Hello") arg
1231   --    * f (error "Hello") where f is strict
1232   --    etc
1233   -- Then, especially in the first of these cases, we'd like to discard
1234   -- the continuation, leaving just the bottoming expression.  But the
1235   -- type might not be right, so we may have to add a coerce.
1236   | not (contIsTrivial cont)     -- Only do this if there is a non-trivial
1237   = return (env, mk_coerce res)  -- contination to discard, else we do it
1238   where                          -- again and again!
1239     res     = mkApps (Var fun) (reverse rev_args)
1240     res_ty  = exprType res
1241     cont_ty = contResultType env res_ty cont
1242     co      = mkUnsafeCoercion res_ty cont_ty
1243     mk_coerce expr | cont_ty `coreEqType` res_ty = expr
1244                    | otherwise = mkCoerce co expr
1245
1246 rebuildCall env info (ApplyTo _ (Type arg_ty) se cont)
1247   = do  { ty' <- simplCoercion (se `setInScope` env) arg_ty
1248         ; rebuildCall env (info `addArgTo` Type ty') cont }
1249
1250 rebuildCall env info@(ArgInfo { ai_encl = encl_rules
1251                               , ai_strs = str:strs, ai_discs = disc:discs })
1252             (ApplyTo dup_flag arg arg_se cont)
1253   | isSimplified dup_flag     -- See Note [Avoid redundant simplification]
1254   = rebuildCall env (addArgTo info' arg) cont
1255
1256   | str                 -- Strict argument
1257   = -- pprTrace "Strict Arg" (ppr arg $$ ppr (seIdSubst env) $$ ppr (seInScope env)) $
1258     simplExprF (arg_se `setFloats` env) arg
1259                (StrictArg info' cci cont)
1260                 -- Note [Shadowing]
1261
1262   | otherwise                           -- Lazy argument
1263         -- DO NOT float anything outside, hence simplExprC
1264         -- There is no benefit (unlike in a let-binding), and we'd
1265         -- have to be very careful about bogus strictness through
1266         -- floating a demanded let.
1267   = do  { arg' <- simplExprC (arg_se `setInScope` env) arg
1268                              (mkLazyArgStop cci)
1269         ; rebuildCall env (addArgTo info' arg') cont }
1270   where
1271     info' = info { ai_strs = strs, ai_discs = discs }
1272     cci | encl_rules || disc > 0 = ArgCtxt encl_rules  -- Be keener here
1273         | otherwise              = BoringCtxt          -- Nothing interesting
1274
1275 rebuildCall env (ArgInfo { ai_fun = fun, ai_args = rev_args, ai_rules = rules }) cont
1276   = do {  -- We've accumulated a simplified call in <fun,rev_args> 
1277           -- so try rewrite rules; see Note [RULEs apply to simplified arguments]
1278           -- See also Note [Rules for recursive functions]
1279         ; let args = reverse rev_args
1280               env' = zapSubstEnv env
1281         ; mb_rule <- tryRules env rules fun args cont
1282         ; case mb_rule of {
1283              Just (n_args, rule_rhs) -> simplExprF env' rule_rhs $
1284                                         pushSimplifiedArgs env' (drop n_args args) cont ;
1285                  -- n_args says how many args the rule consumed
1286            ; Nothing -> rebuild env (mkApps (Var fun) args) cont      -- No rules
1287     } }
1288 \end{code}
1289
1290 Note [RULES apply to simplified arguments]
1291 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1292 It's very desirable to try RULES once the arguments have been simplified, because
1293 doing so ensures that rule cascades work in one pass.  Consider
1294    {-# RULES g (h x) = k x
1295              f (k x) = x #-}
1296    ...f (g (h x))...
1297 Then we want to rewrite (g (h x)) to (k x) and only then try f's rules. If
1298 we match f's rules against the un-simplified RHS, it won't match.  This 
1299 makes a particularly big difference when superclass selectors are involved:
1300         op ($p1 ($p2 (df d)))
1301 We want all this to unravel in one sweeep.
1302
1303 Note [Avoid redundant simplification]
1304 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1305 Because RULES apply to simplified arguments, there's a danger of repeatedly
1306 simplifying already-simplified arguments.  An important example is that of
1307             (>>=) d e1 e2
1308 Here e1, e2 are simplified before the rule is applied, but don't really
1309 participate in the rule firing. So we mark them as Simplified to avoid
1310 re-simplifying them.
1311
1312 Note [Shadowing]
1313 ~~~~~~~~~~~~~~~~
1314 This part of the simplifier may break the no-shadowing invariant
1315 Consider
1316         f (...(\a -> e)...) (case y of (a,b) -> e')
1317 where f is strict in its second arg
1318 If we simplify the innermost one first we get (...(\a -> e)...)
1319 Simplifying the second arg makes us float the case out, so we end up with
1320         case y of (a,b) -> f (...(\a -> e)...) e'
1321 So the output does not have the no-shadowing invariant.  However, there is
1322 no danger of getting name-capture, because when the first arg was simplified
1323 we used an in-scope set that at least mentioned all the variables free in its
1324 static environment, and that is enough.
1325
1326 We can't just do innermost first, or we'd end up with a dual problem:
1327         case x of (a,b) -> f e (...(\a -> e')...)
1328
1329 I spent hours trying to recover the no-shadowing invariant, but I just could
1330 not think of an elegant way to do it.  The simplifier is already knee-deep in
1331 continuations.  We have to keep the right in-scope set around; AND we have
1332 to get the effect that finding (error "foo") in a strict arg position will
1333 discard the entire application and replace it with (error "foo").  Getting
1334 all this at once is TOO HARD!
1335
1336
1337 %************************************************************************
1338 %*                                                                      *
1339                 Rewrite rules
1340 %*                                                                      *
1341 %************************************************************************
1342
1343 \begin{code}
1344 tryRules :: SimplEnv -> [CoreRule]
1345          -> Id -> [OutExpr] -> SimplCont 
1346          -> SimplM (Maybe (Arity, CoreExpr))         -- The arity is the number of
1347                                                      -- args consumed by the rule
1348 tryRules env rules fn args call_cont
1349   | null rules
1350   = return Nothing
1351   | otherwise
1352   = do { dflags <- getDOptsSmpl
1353        ; case activeRule dflags env of {
1354            Nothing     -> return Nothing  ; -- No rules apply
1355            Just act_fn -> 
1356          case lookupRule act_fn (activeUnfInRule env) (getInScope env) fn args rules of {
1357            Nothing               -> return Nothing ;   -- No rule matches
1358            Just (rule, rule_rhs) ->
1359
1360              do { tick (RuleFired (ru_name rule))
1361                 ; trace_dump dflags rule rule_rhs $
1362                   return (Just (ruleArity rule, rule_rhs)) }}}}
1363   where
1364     trace_dump dflags rule rule_rhs stuff
1365       | not (dopt Opt_D_dump_rule_firings dflags) = stuff
1366       | not (dopt Opt_D_verbose_core2core dflags) 
1367
1368       = pprTrace "Rule fired:" (ftext (ru_name rule)) stuff
1369       | otherwise
1370       = pprTrace "Rule fired"
1371            (vcat [text "Rule:" <+> ftext (ru_name rule),
1372                   text "Before:" <+> ppr fn <+> sep (map pprParendExpr args),
1373                   text "After: " <+> pprCoreExpr rule_rhs,
1374                   text "Cont:  " <+> ppr call_cont])
1375            stuff
1376 \end{code}
1377
1378 Note [Rules for recursive functions]
1379 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1380 You might think that we shouldn't apply rules for a loop breaker:
1381 doing so might give rise to an infinite loop, because a RULE is
1382 rather like an extra equation for the function:
1383      RULE:           f (g x) y = x+y
1384      Eqn:            f a     y = a-y
1385
1386 But it's too drastic to disable rules for loop breakers.
1387 Even the foldr/build rule would be disabled, because foldr
1388 is recursive, and hence a loop breaker:
1389      foldr k z (build g) = g k z
1390 So it's up to the programmer: rules can cause divergence
1391
1392
1393 %************************************************************************
1394 %*                                                                      *
1395                 Rebuilding a cse expression
1396 %*                                                                      *
1397 %************************************************************************
1398
1399 Note [Case elimination]
1400 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1401 The case-elimination transformation discards redundant case expressions.
1402 Start with a simple situation:
1403
1404         case x# of      ===>   e[x#/y#]
1405           y# -> e
1406
1407 (when x#, y# are of primitive type, of course).  We can't (in general)
1408 do this for algebraic cases, because we might turn bottom into
1409 non-bottom!
1410
1411 The code in SimplUtils.prepareAlts has the effect of generalise this
1412 idea to look for a case where we're scrutinising a variable, and we
1413 know that only the default case can match.  For example:
1414
1415         case x of
1416           0#      -> ...
1417           DEFAULT -> ...(case x of
1418                          0#      -> ...
1419                          DEFAULT -> ...) ...
1420
1421 Here the inner case is first trimmed to have only one alternative, the
1422 DEFAULT, after which it's an instance of the previous case.  This
1423 really only shows up in eliminating error-checking code.
1424
1425 We also make sure that we deal with this very common case:
1426
1427         case e of
1428           x -> ...x...
1429
1430 Here we are using the case as a strict let; if x is used only once
1431 then we want to inline it.  We have to be careful that this doesn't
1432 make the program terminate when it would have diverged before, so we
1433 check that
1434         - e is already evaluated (it may so if e is a variable)
1435         - x is used strictly, or
1436
1437 Lastly, the code in SimplUtils.mkCase combines identical RHSs.  So
1438
1439         case e of       ===> case e of DEFAULT -> r
1440            True  -> r
1441            False -> r
1442
1443 Now again the case may be elminated by the CaseElim transformation.
1444
1445
1446 Further notes about case elimination
1447 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1448 Consider:       test :: Integer -> IO ()
1449                 test = print
1450
1451 Turns out that this compiles to:
1452     Print.test
1453       = \ eta :: Integer
1454           eta1 :: State# RealWorld ->
1455           case PrelNum.< eta PrelNum.zeroInteger of wild { __DEFAULT ->
1456           case hPutStr stdout
1457                  (PrelNum.jtos eta ($w[] @ Char))
1458                  eta1
1459           of wild1 { (# new_s, a4 #) -> PrelIO.lvl23 new_s  }}
1460
1461 Notice the strange '<' which has no effect at all. This is a funny one.
1462 It started like this:
1463
1464 f x y = if x < 0 then jtos x
1465           else if y==0 then "" else jtos x
1466
1467 At a particular call site we have (f v 1).  So we inline to get
1468
1469         if v < 0 then jtos x
1470         else if 1==0 then "" else jtos x
1471
1472 Now simplify the 1==0 conditional:
1473
1474         if v<0 then jtos v else jtos v
1475
1476 Now common-up the two branches of the case:
1477
1478         case (v<0) of DEFAULT -> jtos v
1479
1480 Why don't we drop the case?  Because it's strict in v.  It's technically
1481 wrong to drop even unnecessary evaluations, and in practice they
1482 may be a result of 'seq' so we *definitely* don't want to drop those.
1483 I don't really know how to improve this situation.
1484
1485 \begin{code}
1486 ---------------------------------------------------------
1487 --      Eliminate the case if possible
1488
1489 rebuildCase, reallyRebuildCase
1490    :: SimplEnv
1491    -> OutExpr          -- Scrutinee
1492    -> InId             -- Case binder
1493    -> [InAlt]          -- Alternatives (inceasing order)
1494    -> SimplCont
1495    -> SimplM (SimplEnv, OutExpr)
1496
1497 --------------------------------------------------
1498 --      1. Eliminate the case if there's a known constructor
1499 --------------------------------------------------
1500
1501 rebuildCase env scrut case_bndr alts cont
1502   | Lit lit <- scrut    -- No need for same treatment as constructors
1503                         -- because literals are inlined more vigorously
1504   = do  { tick (KnownBranch case_bndr)
1505         ; case findAlt (LitAlt lit) alts of
1506             Nothing           -> missingAlt env case_bndr alts cont
1507             Just (_, bs, rhs) -> simple_rhs bs rhs }
1508
1509   | Just (con, ty_args, other_args) <- exprIsConApp_maybe (activeUnfInRule env) scrut
1510         -- Works when the scrutinee is a variable with a known unfolding
1511         -- as well as when it's an explicit constructor application
1512   = do  { tick (KnownBranch case_bndr)
1513         ; case findAlt (DataAlt con) alts of
1514             Nothing  -> missingAlt env case_bndr alts cont
1515             Just (DEFAULT, bs, rhs) -> simple_rhs bs rhs
1516             Just (_, bs, rhs)       -> knownCon env scrut con ty_args other_args 
1517                                                 case_bndr bs rhs cont
1518         }
1519   where
1520     simple_rhs bs rhs = ASSERT( null bs ) 
1521                         do { env' <- simplNonRecX env case_bndr scrut
1522                            ; simplExprF env' rhs cont }
1523
1524
1525 --------------------------------------------------
1526 --      2. Eliminate the case if scrutinee is evaluated
1527 --------------------------------------------------
1528
1529 rebuildCase env scrut case_bndr [(_, bndrs, rhs)] cont
1530   -- See if we can get rid of the case altogether
1531   -- See Note [Case elimination] 
1532   -- mkCase made sure that if all the alternatives are equal,
1533   -- then there is now only one (DEFAULT) rhs
1534  | all isDeadBinder bndrs       -- bndrs are [InId]
1535
1536         -- Check that the scrutinee can be let-bound instead of case-bound
1537  , exprOkForSpeculation scrut
1538                 -- OK not to evaluate it
1539                 -- This includes things like (==# a# b#)::Bool
1540                 -- so that we simplify
1541                 --      case ==# a# b# of { True -> x; False -> x }
1542                 -- to just
1543                 --      x
1544                 -- This particular example shows up in default methods for
1545                 -- comparision operations (e.g. in (>=) for Int.Int32)
1546         || exprIsHNF scrut                      -- It's already evaluated
1547         || var_demanded_later scrut             -- It'll be demanded later
1548
1549 --      || not opt_SimplPedanticBottoms)        -- Or we don't care!
1550 --      We used to allow improving termination by discarding cases, unless -fpedantic-bottoms was on,
1551 --      but that breaks badly for the dataToTag# primop, which relies on a case to evaluate
1552 --      its argument:  case x of { y -> dataToTag# y }
1553 --      Here we must *not* discard the case, because dataToTag# just fetches the tag from
1554 --      the info pointer.  So we'll be pedantic all the time, and see if that gives any
1555 --      other problems
1556 --      Also we don't want to discard 'seq's
1557   = do  { tick (CaseElim case_bndr)
1558         ; env' <- simplNonRecX env case_bndr scrut
1559         ; simplExprF env' rhs cont }
1560   where
1561         -- The case binder is going to be evaluated later,
1562         -- and the scrutinee is a simple variable
1563     var_demanded_later (Var v) = isStrictDmd (idDemandInfo case_bndr)
1564                                  && not (isTickBoxOp v)
1565                                     -- ugly hack; covering this case is what
1566                                     -- exprOkForSpeculation was intended for.
1567     var_demanded_later _       = False
1568
1569 --------------------------------------------------
1570 --      3. Try seq rules; see Note [User-defined RULES for seq] in MkId
1571 --------------------------------------------------
1572
1573 rebuildCase env scrut case_bndr alts@[(_, bndrs, rhs)] cont
1574   | all isDeadBinder (case_bndr : bndrs)  -- So this is just 'seq'
1575   = do { let rhs' = substExpr (text "rebuild-case") env rhs
1576              out_args = [Type (substTy env (idType case_bndr)), 
1577                          Type (exprType rhs'), scrut, rhs']
1578                       -- Lazily evaluated, so we don't do most of this
1579
1580        ; rule_base <- getSimplRules
1581        ; mb_rule <- tryRules env (getRules rule_base seqId) seqId out_args cont
1582        ; case mb_rule of 
1583            Just (n_args, res) -> simplExprF (zapSubstEnv env) 
1584                                             (mkApps res (drop n_args out_args))
1585                                             cont
1586            Nothing -> reallyRebuildCase env scrut case_bndr alts cont }
1587
1588 rebuildCase env scrut case_bndr alts cont
1589   = reallyRebuildCase env scrut case_bndr alts cont
1590
1591 --------------------------------------------------
1592 --      3. Catch-all case
1593 --------------------------------------------------
1594
1595 reallyRebuildCase env scrut case_bndr alts cont
1596   = do  {       -- Prepare the continuation;
1597                 -- The new subst_env is in place
1598           (env', dup_cont, nodup_cont) <- prepareCaseCont env alts cont
1599
1600         -- Simplify the alternatives
1601         ; (scrut', case_bndr', alts') <- simplAlts env' scrut case_bndr alts dup_cont
1602
1603         -- Check for empty alternatives
1604         ; if null alts' then missingAlt env case_bndr alts cont
1605           else do
1606         { dflags <- getDOptsSmpl
1607         ; case_expr <- mkCase dflags scrut' case_bndr' alts'
1608
1609         -- Notice that rebuild gets the in-scope set from env', not alt_env
1610         -- (which in any case is only build in simplAlts)
1611         -- The case binder *not* scope over the whole returned case-expression
1612         ; rebuild env' case_expr nodup_cont } }
1613 \end{code}
1614
1615 simplCaseBinder checks whether the scrutinee is a variable, v.  If so,
1616 try to eliminate uses of v in the RHSs in favour of case_bndr; that
1617 way, there's a chance that v will now only be used once, and hence
1618 inlined.
1619
1620 Historical note: we use to do the "case binder swap" in the Simplifier
1621 so there were additional complications if the scrutinee was a variable.
1622 Now the binder-swap stuff is done in the occurrence analyer; see
1623 OccurAnal Note [Binder swap].
1624
1625 Note [zapOccInfo]
1626 ~~~~~~~~~~~~~~~~~
1627 If the case binder is not dead, then neither are the pattern bound
1628 variables:  
1629         case <any> of x { (a,b) ->
1630         case x of { (p,q) -> p } }
1631 Here (a,b) both look dead, but come alive after the inner case is eliminated.
1632 The point is that we bring into the envt a binding
1633         let x = (a,b)
1634 after the outer case, and that makes (a,b) alive.  At least we do unless
1635 the case binder is guaranteed dead.
1636
1637 In practice, the scrutinee is almost always a variable, so we pretty
1638 much always zap the OccInfo of the binders.  It doesn't matter much though.
1639
1640
1641 Note [Case of cast]
1642 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1643 Consider        case (v `cast` co) of x { I# y ->
1644                 ... (case (v `cast` co) of {...}) ...
1645 We'd like to eliminate the inner case.  We can get this neatly by
1646 arranging that inside the outer case we add the unfolding
1647         v |-> x `cast` (sym co)
1648 to v.  Then we should inline v at the inner case, cancel the casts, and away we go
1649
1650 Note [Improving seq]
1651 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1652 Consider
1653         type family F :: * -> *
1654         type instance F Int = Int
1655
1656         ... case e of x { DEFAULT -> rhs } ...
1657
1658 where x::F Int.  Then we'd like to rewrite (F Int) to Int, getting
1659
1660         case e `cast` co of x'::Int
1661            I# x# -> let x = x' `cast` sym co
1662                     in rhs
1663
1664 so that 'rhs' can take advantage of the form of x'.  
1665
1666 Notice that Note [Case of cast] may then apply to the result. 
1667
1668 Nota Bene: We only do the [Improving seq] transformation if the 
1669 case binder 'x' is actually used in the rhs; that is, if the case 
1670 is *not* a *pure* seq.  
1671   a) There is no point in adding the cast to a pure seq.
1672   b) There is a good reason not to: doing so would interfere 
1673      with seq rules (Note [Built-in RULES for seq] in MkId).
1674      In particular, this [Improving seq] thing *adds* a cast
1675      while [Built-in RULES for seq] *removes* one, so they
1676      just flip-flop.
1677
1678 You might worry about 
1679    case v of x { __DEFAULT ->
1680       ... case (v `cast` co) of y { I# -> ... }}
1681 This is a pure seq (since x is unused), so [Improving seq] won't happen.
1682 But it's ok: the simplifier will replace 'v' by 'x' in the rhs to get
1683    case v of x { __DEFAULT ->
1684       ... case (x `cast` co) of y { I# -> ... }}
1685 Now the outer case is not a pure seq, so [Improving seq] will happen,
1686 and then the inner case will disappear.
1687
1688 The need for [Improving seq] showed up in Roman's experiments.  Example:
1689   foo :: F Int -> Int -> Int
1690   foo t n = t `seq` bar n
1691      where
1692        bar 0 = 0
1693        bar n = bar (n - case t of TI i -> i)
1694 Here we'd like to avoid repeated evaluating t inside the loop, by
1695 taking advantage of the `seq`.
1696
1697 At one point I did transformation in LiberateCase, but it's more
1698 robust here.  (Otherwise, there's a danger that we'll simply drop the
1699 'seq' altogether, before LiberateCase gets to see it.)
1700
1701 \begin{code}
1702 simplAlts :: SimplEnv
1703           -> OutExpr
1704           -> InId                       -- Case binder
1705           -> [InAlt]                    -- Non-empty
1706           -> SimplCont
1707           -> SimplM (OutExpr, OutId, [OutAlt])  -- Includes the continuation
1708 -- Like simplExpr, this just returns the simplified alternatives;
1709 -- it does not return an environment
1710
1711 simplAlts env scrut case_bndr alts cont'
1712   = -- pprTrace "simplAlts" (ppr alts $$ ppr (seTvSubst env)) $
1713     do  { let env0 = zapFloats env
1714
1715         ; (env1, case_bndr1) <- simplBinder env0 case_bndr
1716
1717         ; fam_envs <- getFamEnvs
1718         ; (alt_env', scrut', case_bndr') <- improveSeq fam_envs env1 scrut 
1719                                                        case_bndr case_bndr1 alts
1720
1721         ; (imposs_deflt_cons, in_alts) <- prepareAlts scrut' case_bndr' alts
1722
1723         ; alts' <- mapM (simplAlt alt_env' imposs_deflt_cons case_bndr' cont') in_alts
1724         ; return (scrut', case_bndr', alts') }
1725
1726
1727 ------------------------------------
1728 improveSeq :: (FamInstEnv, FamInstEnv) -> SimplEnv
1729            -> OutExpr -> InId -> OutId -> [InAlt]
1730            -> SimplM (SimplEnv, OutExpr, OutId)
1731 -- Note [Improving seq]
1732 improveSeq fam_envs env scrut case_bndr case_bndr1 [(DEFAULT,_,_)]
1733   | not (isDeadBinder case_bndr)        -- Not a pure seq!  See the Note!
1734   , Just (co, ty2) <- topNormaliseType fam_envs (idType case_bndr1)
1735   = do { case_bndr2 <- newId (fsLit "nt") ty2
1736         ; let rhs  = DoneEx (Var case_bndr2 `Cast` mkSymCoercion co)
1737               env2 = extendIdSubst env case_bndr rhs
1738         ; return (env2, scrut `Cast` co, case_bndr2) }
1739
1740 improveSeq _ env scrut _ case_bndr1 _
1741   = return (env, scrut, case_bndr1)
1742
1743
1744 ------------------------------------
1745 simplAlt :: SimplEnv
1746          -> [AltCon]    -- These constructors can't be present when
1747                         -- matching the DEFAULT alternative
1748          -> OutId       -- The case binder
1749          -> SimplCont
1750          -> InAlt
1751          -> SimplM OutAlt
1752
1753 simplAlt env imposs_deflt_cons case_bndr' cont' (DEFAULT, bndrs, rhs)
1754   = ASSERT( null bndrs )
1755     do  { let env' = addBinderOtherCon env case_bndr' imposs_deflt_cons
1756                 -- Record the constructors that the case-binder *can't* be.
1757         ; rhs' <- simplExprC env' rhs cont'
1758         ; return (DEFAULT, [], rhs') }
1759
1760 simplAlt env _ case_bndr' cont' (LitAlt lit, bndrs, rhs)
1761   = ASSERT( null bndrs )
1762     do  { let env' = addBinderUnfolding env case_bndr' (Lit lit)
1763         ; rhs' <- simplExprC env' rhs cont'
1764         ; return (LitAlt lit, [], rhs') }
1765
1766 simplAlt env _ case_bndr' cont' (DataAlt con, vs, rhs)
1767   = do  {       -- Deal with the pattern-bound variables
1768                 -- Mark the ones that are in ! positions in the
1769                 -- data constructor as certainly-evaluated.
1770                 -- NB: simplLamBinders preserves this eval info
1771           let vs_with_evals = add_evals (dataConRepStrictness con)
1772         ; (env', vs') <- simplLamBndrs env vs_with_evals
1773
1774                 -- Bind the case-binder to (con args)
1775         ; let inst_tys' = tyConAppArgs (idType case_bndr')
1776               con_args  = map Type inst_tys' ++ varsToCoreExprs vs'
1777               env''     = addBinderUnfolding env' case_bndr'
1778                                              (mkConApp con con_args)
1779
1780         ; rhs' <- simplExprC env'' rhs cont'
1781         ; return (DataAlt con, vs', rhs') }
1782   where
1783         -- add_evals records the evaluated-ness of the bound variables of
1784         -- a case pattern.  This is *important*.  Consider
1785         --      data T = T !Int !Int
1786         --
1787         --      case x of { T a b -> T (a+1) b }
1788         --
1789         -- We really must record that b is already evaluated so that we don't
1790         -- go and re-evaluate it when constructing the result.
1791         -- See Note [Data-con worker strictness] in MkId.lhs
1792     add_evals the_strs
1793         = go vs the_strs
1794         where
1795           go [] [] = []
1796           go (v:vs') strs | isTyCoVar v = v : go vs' strs
1797           go (v:vs') (str:strs)
1798             | isMarkedStrict str = evald_v  : go vs' strs
1799             | otherwise          = zapped_v : go vs' strs
1800             where
1801               zapped_v = zap_occ_info v
1802               evald_v  = zapped_v `setIdUnfolding` evaldUnfolding
1803           go _ _ = pprPanic "cat_evals" (ppr con $$ ppr vs $$ ppr the_strs)
1804
1805         -- See Note [zapOccInfo]
1806         -- zap_occ_info: if the case binder is alive, then we add the unfolding
1807         --      case_bndr = C vs
1808         -- to the envt; so vs are now very much alive
1809         -- Note [Aug06] I can't see why this actually matters, but it's neater
1810         --        case e of t { (a,b) -> ...(case t of (p,q) -> p)... }
1811         --   ==>  case e of t { (a,b) -> ...(a)... }
1812         -- Look, Ma, a is alive now.
1813     zap_occ_info = zapCasePatIdOcc case_bndr'
1814
1815 addBinderUnfolding :: SimplEnv -> Id -> CoreExpr -> SimplEnv
1816 addBinderUnfolding env bndr rhs
1817   = modifyInScope env (bndr `setIdUnfolding` mkSimpleUnfolding rhs)
1818
1819 addBinderOtherCon :: SimplEnv -> Id -> [AltCon] -> SimplEnv
1820 addBinderOtherCon env bndr cons
1821   = modifyInScope env (bndr `setIdUnfolding` mkOtherCon cons)
1822
1823 zapCasePatIdOcc :: Id -> Id -> Id
1824 -- Consider  case e of b { (a,b) -> ... }
1825 -- Then if we bind b to (a,b) in "...", and b is not dead,
1826 -- then we must zap the deadness info on a,b
1827 zapCasePatIdOcc case_bndr
1828   | isDeadBinder case_bndr = \ pat_id -> pat_id
1829   | otherwise              = \ pat_id -> zapIdOccInfo pat_id
1830 \end{code}
1831
1832
1833 %************************************************************************
1834 %*                                                                      *
1835 \subsection{Known constructor}
1836 %*                                                                      *
1837 %************************************************************************
1838
1839 We are a bit careful with occurrence info.  Here's an example
1840
1841         (\x* -> case x of (a*, b) -> f a) (h v, e)
1842
1843 where the * means "occurs once".  This effectively becomes
1844         case (h v, e) of (a*, b) -> f a)
1845 and then
1846         let a* = h v; b = e in f a
1847 and then
1848         f (h v)
1849
1850 All this should happen in one sweep.
1851
1852 \begin{code}
1853 knownCon :: SimplEnv            
1854          -> OutExpr                             -- The scrutinee
1855          -> DataCon -> [OutType] -> [OutExpr]   -- The scrutinee (in pieces)
1856          -> InId -> [InBndr] -> InExpr          -- The alternative
1857          -> SimplCont
1858          -> SimplM (SimplEnv, OutExpr)
1859
1860 knownCon env scrut dc dc_ty_args dc_args bndr bs rhs cont
1861   = do  { env'  <- bind_args env bs dc_args
1862         ; env'' <- bind_case_bndr env'
1863         ; simplExprF env'' rhs cont }
1864   where
1865     zap_occ = zapCasePatIdOcc bndr    -- bndr is an InId
1866
1867                   -- Ugh!
1868     bind_args env' [] _  = return env'
1869
1870     bind_args env' (b:bs') (Type ty : args)
1871       = ASSERT( isTyCoVar b )
1872         bind_args (extendTvSubst env' b ty) bs' args
1873
1874     bind_args env' (b:bs') (arg : args)
1875       = ASSERT( isId b )
1876         do { let b' = zap_occ b
1877              -- Note that the binder might be "dead", because it doesn't
1878              -- occur in the RHS; and simplNonRecX may therefore discard
1879              -- it via postInlineUnconditionally.
1880              -- Nevertheless we must keep it if the case-binder is alive,
1881              -- because it may be used in the con_app.  See Note [zapOccInfo]
1882            ; env'' <- simplNonRecX env' b' arg
1883            ; bind_args env'' bs' args }
1884
1885     bind_args _ _ _ =
1886       pprPanic "bind_args" $ ppr dc $$ ppr bs $$ ppr dc_args $$
1887                              text "scrut:" <+> ppr scrut
1888
1889        -- It's useful to bind bndr to scrut, rather than to a fresh
1890        -- binding      x = Con arg1 .. argn
1891        -- because very often the scrut is a variable, so we avoid
1892        -- creating, and then subsequently eliminating, a let-binding
1893        -- BUT, if scrut is a not a variable, we must be careful
1894        -- about duplicating the arg redexes; in that case, make
1895        -- a new con-app from the args
1896     bind_case_bndr env
1897       | isDeadBinder bndr   = return env
1898       | exprIsTrivial scrut = return (extendIdSubst env bndr (DoneEx scrut))
1899       | otherwise           = do { dc_args <- mapM (simplVar env) bs
1900                                          -- dc_ty_args are aready OutTypes, 
1901                                          -- but bs are InBndrs
1902                                  ; let con_app = Var (dataConWorkId dc) 
1903                                                  `mkTyApps` dc_ty_args      
1904                                                  `mkApps`   dc_args
1905                                  ; simplNonRecX env bndr con_app }
1906   
1907 -------------------
1908 missingAlt :: SimplEnv -> Id -> [InAlt] -> SimplCont -> SimplM (SimplEnv, OutExpr)
1909                 -- This isn't strictly an error, although it is unusual. 
1910                 -- It's possible that the simplifer might "see" that 
1911                 -- an inner case has no accessible alternatives before 
1912                 -- it "sees" that the entire branch of an outer case is 
1913                 -- inaccessible.  So we simply put an error case here instead.
1914 missingAlt env case_bndr alts cont
1915   = WARN( True, ptext (sLit "missingAlt") <+> ppr case_bndr )
1916     return (env, mkImpossibleExpr res_ty)
1917   where
1918     res_ty = contResultType env (substTy env (coreAltsType alts)) cont
1919 \end{code}
1920
1921
1922 %************************************************************************
1923 %*                                                                      *
1924 \subsection{Duplicating continuations}
1925 %*                                                                      *
1926 %************************************************************************
1927
1928 \begin{code}
1929 prepareCaseCont :: SimplEnv
1930                 -> [InAlt] -> SimplCont
1931                 -> SimplM (SimplEnv, SimplCont,SimplCont)
1932                         -- Return a duplicatable continuation, a non-duplicable part
1933                         -- plus some extra bindings (that scope over the entire
1934                         -- continunation)
1935
1936         -- No need to make it duplicatable if there's only one alternative
1937 prepareCaseCont env [_] cont = return (env, cont, mkBoringStop)
1938 prepareCaseCont env _   cont = mkDupableCont env cont
1939 \end{code}
1940
1941 \begin{code}
1942 mkDupableCont :: SimplEnv -> SimplCont
1943               -> SimplM (SimplEnv, SimplCont, SimplCont)
1944
1945 mkDupableCont env cont
1946   | contIsDupable cont
1947   = return (env, cont, mkBoringStop)
1948
1949 mkDupableCont _   (Stop {}) = panic "mkDupableCont"     -- Handled by previous eqn
1950
1951 mkDupableCont env (CoerceIt ty cont)
1952   = do  { (env', dup, nodup) <- mkDupableCont env cont
1953         ; return (env', CoerceIt ty dup, nodup) }
1954
1955 mkDupableCont env cont@(StrictBind {})
1956   =  return (env, mkBoringStop, cont)
1957         -- See Note [Duplicating StrictBind]
1958
1959 mkDupableCont env (StrictArg info cci cont)
1960         -- See Note [Duplicating StrictArg]
1961   = do { (env', dup, nodup) <- mkDupableCont env cont
1962        ; (env'', args')     <- mapAccumLM (makeTrivial NotTopLevel) env' (ai_args info)
1963        ; return (env'', StrictArg (info { ai_args = args' }) cci dup, nodup) }
1964
1965 mkDupableCont env (ApplyTo _ arg se cont)
1966   =     -- e.g.         [...hole...] (...arg...)
1967         --      ==>
1968         --              let a = ...arg...
1969         --              in [...hole...] a
1970     do  { (env', dup_cont, nodup_cont) <- mkDupableCont env cont
1971         ; arg' <- simplExpr (se `setInScope` env') arg
1972         ; (env'', arg'') <- makeTrivial NotTopLevel env' arg'
1973         ; let app_cont = ApplyTo OkToDup arg'' (zapSubstEnv env'') dup_cont
1974         ; return (env'', app_cont, nodup_cont) }
1975
1976 mkDupableCont env cont@(Select _ case_bndr [(_, bs, _rhs)] _ _)
1977 --  See Note [Single-alternative case]
1978 --  | not (exprIsDupable rhs && contIsDupable case_cont)
1979 --  | not (isDeadBinder case_bndr)
1980   | all isDeadBinder bs  -- InIds
1981     && not (isUnLiftedType (idType case_bndr))
1982     -- Note [Single-alternative-unlifted]
1983   = return (env, mkBoringStop, cont)
1984
1985 mkDupableCont env (Select _ case_bndr alts se cont)
1986   =     -- e.g.         (case [...hole...] of { pi -> ei })
1987         --      ===>
1988         --              let ji = \xij -> ei
1989         --              in case [...hole...] of { pi -> ji xij }
1990     do  { tick (CaseOfCase case_bndr)
1991         ; (env', dup_cont, nodup_cont) <- mkDupableCont env cont
1992                 -- NB: call mkDupableCont here, *not* prepareCaseCont
1993                 -- We must make a duplicable continuation, whereas prepareCaseCont
1994                 -- doesn't when there is a single case branch
1995
1996         ; let alt_env = se `setInScope` env'
1997         ; (alt_env', case_bndr') <- simplBinder alt_env case_bndr
1998         ; alts' <- mapM (simplAlt alt_env' [] case_bndr' dup_cont) alts
1999         -- Safe to say that there are no handled-cons for the DEFAULT case
2000                 -- NB: simplBinder does not zap deadness occ-info, so
2001                 -- a dead case_bndr' will still advertise its deadness
2002                 -- This is really important because in
2003                 --      case e of b { (# p,q #) -> ... }
2004                 -- b is always dead, and indeed we are not allowed to bind b to (# p,q #),
2005                 -- which might happen if e was an explicit unboxed pair and b wasn't marked dead.
2006                 -- In the new alts we build, we have the new case binder, so it must retain
2007                 -- its deadness.
2008         -- NB: we don't use alt_env further; it has the substEnv for
2009         --     the alternatives, and we don't want that
2010
2011         ; (env'', alts'') <- mkDupableAlts env' case_bndr' alts'
2012         ; return (env'',  -- Note [Duplicated env]
2013                   Select OkToDup case_bndr' alts'' (zapSubstEnv env'') mkBoringStop,
2014                   nodup_cont) }
2015
2016
2017 mkDupableAlts :: SimplEnv -> OutId -> [InAlt]
2018               -> SimplM (SimplEnv, [InAlt])
2019 -- Absorbs the continuation into the new alternatives
2020
2021 mkDupableAlts env case_bndr' the_alts
2022   = go env the_alts
2023   where
2024     go env0 [] = return (env0, [])
2025     go env0 (alt:alts)
2026         = do { (env1, alt') <- mkDupableAlt env0 case_bndr' alt
2027              ; (env2, alts') <- go env1 alts
2028              ; return (env2, alt' : alts' ) }
2029
2030 mkDupableAlt :: SimplEnv -> OutId -> (AltCon, [CoreBndr], CoreExpr)
2031               -> SimplM (SimplEnv, (AltCon, [CoreBndr], CoreExpr))
2032 mkDupableAlt env case_bndr (con, bndrs', rhs')
2033   | exprIsDupable rhs'  -- Note [Small alternative rhs]
2034   = return (env, (con, bndrs', rhs'))
2035   | otherwise
2036   = do  { let rhs_ty'  = exprType rhs'
2037               scrut_ty = idType case_bndr
2038               case_bndr_w_unf   
2039                 = case con of 
2040                       DEFAULT    -> case_bndr                                   
2041                       DataAlt dc -> setIdUnfolding case_bndr unf
2042                           where
2043                                  -- See Note [Case binders and join points]
2044                              unf = mkInlineUnfolding Nothing rhs
2045                              rhs = mkConApp dc (map Type (tyConAppArgs scrut_ty)
2046                                                 ++ varsToCoreExprs bndrs')
2047
2048                       LitAlt {} -> WARN( True, ptext (sLit "mkDupableAlt")
2049                                                 <+> ppr case_bndr <+> ppr con )
2050                                    case_bndr
2051                            -- The case binder is alive but trivial, so why has 
2052                            -- it not been substituted away?
2053
2054               used_bndrs' | isDeadBinder case_bndr = filter abstract_over bndrs'
2055                           | otherwise              = bndrs' ++ [case_bndr_w_unf]
2056               
2057               abstract_over bndr
2058                   | isTyCoVar bndr = True -- Abstract over all type variables just in case
2059                   | otherwise    = not (isDeadBinder bndr)
2060                         -- The deadness info on the new Ids is preserved by simplBinders
2061
2062         ; (final_bndrs', final_args)    -- Note [Join point abstraction]
2063                 <- if (any isId used_bndrs')
2064                    then return (used_bndrs', varsToCoreExprs used_bndrs')
2065                     else do { rw_id <- newId (fsLit "w") realWorldStatePrimTy
2066                             ; return ([rw_id], [Var realWorldPrimId]) }
2067
2068         ; join_bndr <- newId (fsLit "$j") (mkPiTypes final_bndrs' rhs_ty')
2069                 -- Note [Funky mkPiTypes]
2070
2071         ; let   -- We make the lambdas into one-shot-lambdas.  The
2072                 -- join point is sure to be applied at most once, and doing so
2073                 -- prevents the body of the join point being floated out by
2074                 -- the full laziness pass
2075                 really_final_bndrs     = map one_shot final_bndrs'
2076                 one_shot v | isId v    = setOneShotLambda v
2077                            | otherwise = v
2078                 join_rhs  = mkLams really_final_bndrs rhs'
2079                 join_call = mkApps (Var join_bndr) final_args
2080
2081         ; env' <- addPolyBind NotTopLevel env (NonRec join_bndr join_rhs)
2082         ; return (env', (con, bndrs', join_call)) }
2083                 -- See Note [Duplicated env]
2084 \end{code}
2085
2086 Note [Case binders and join points]
2087 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
2088 Consider this 
2089    case (case .. ) of c {
2090      I# c# -> ....c....
2091
2092 If we make a join point with c but not c# we get
2093   $j = \c -> ....c....
2094
2095 But if later inlining scrutines the c, thus
2096
2097   $j = \c -> ... case c of { I# y -> ... } ...
2098
2099 we won't see that 'c' has already been scrutinised.  This actually
2100 happens in the 'tabulate' function in wave4main, and makes a significant
2101 difference to allocation.
2102
2103 An alternative plan is this:
2104
2105    $j = \c# -> let c = I# c# in ...c....
2106
2107 but that is bad if 'c' is *not* later scrutinised.  
2108
2109 So instead we do both: we pass 'c' and 'c#' , and record in c's inlining
2110 (an InlineRule) that it's really I# c#, thus
2111    
2112    $j = \c# -> \c[=I# c#] -> ...c....
2113
2114 Absence analysis may later discard 'c'.
2115
2116 NB: take great care when doing strictness analysis; 
2117     see Note [Lamba-bound unfoldings] in DmdAnal.
2118
2119 Also note that we can still end up passing stuff that isn't used.  Before
2120 strictness analysis we have
2121    let $j x y c{=(x,y)} = (h c, ...)
2122    in ...
2123 After strictness analysis we see that h is strict, we end up with
2124    let $j x y c{=(x,y)} = ($wh x y, ...)
2125 and c is unused.
2126    
2127 Note [Duplicated env]
2128 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
2129 Some of the alternatives are simplified, but have not been turned into a join point
2130 So they *must* have an zapped subst-env.  So we can't use completeNonRecX to
2131 bind the join point, because it might to do PostInlineUnconditionally, and
2132 we'd lose that when zapping the subst-env.  We could have a per-alt subst-env,
2133 but zapping it (as we do in mkDupableCont, the Select case) is safe, and
2134 at worst delays the join-point inlining.
2135
2136 Note [Small alternative rhs]
2137 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
2138 It is worth checking for a small RHS because otherwise we
2139 get extra let bindings that may cause an extra iteration of the simplifier to
2140 inline back in place.  Quite often the rhs is just a variable or constructor.
2141 The Ord instance of Maybe in PrelMaybe.lhs, for example, took several extra
2142 iterations because the version with the let bindings looked big, and so wasn't
2143 inlined, but after the join points had been inlined it looked smaller, and so
2144 was inlined.
2145
2146 NB: we have to check the size of rhs', not rhs.
2147 Duplicating a small InAlt might invalidate occurrence information
2148 However, if it *is* dupable, we return the *un* simplified alternative,
2149 because otherwise we'd need to pair it up with an empty subst-env....
2150 but we only have one env shared between all the alts.
2151 (Remember we must zap the subst-env before re-simplifying something).
2152 Rather than do this we simply agree to re-simplify the original (small) thing later.
2153
2154 Note [Funky mkPiTypes]
2155 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
2156 Notice the funky mkPiTypes.  If the contructor has existentials
2157 it's possible that the join point will be abstracted over
2158 type varaibles as well as term variables.
2159  Example:  Suppose we have
2160         data T = forall t.  C [t]
2161  Then faced with
2162         case (case e of ...) of
2163             C t xs::[t] -> rhs
2164  We get the join point
2165         let j :: forall t. [t] -> ...
2166             j = /\t \xs::[t] -> rhs
2167         in
2168         case (case e of ...) of
2169             C t xs::[t] -> j t xs
2170
2171 Note [Join point abstaction]
2172 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
2173 If we try to lift a primitive-typed something out
2174 for let-binding-purposes, we will *caseify* it (!),
2175 with potentially-disastrous strictness results.  So
2176 instead we turn it into a function: \v -> e
2177 where v::State# RealWorld#.  The value passed to this function
2178 is realworld#, which generates (almost) no code.
2179
2180 There's a slight infelicity here: we pass the overall
2181 case_bndr to all the join points if it's used in *any* RHS,
2182 because we don't know its usage in each RHS separately
2183
2184 We used to say "&& isUnLiftedType rhs_ty'" here, but now
2185 we make the join point into a function whenever used_bndrs'
2186 is empty.  This makes the join-point more CPR friendly.
2187 Consider:       let j = if .. then I# 3 else I# 4
2188                 in case .. of { A -> j; B -> j; C -> ... }
2189
2190 Now CPR doesn't w/w j because it's a thunk, so
2191 that means that the enclosing function can't w/w either,
2192 which is a lose.  Here's the example that happened in practice:
2193         kgmod :: Int -> Int -> Int
2194         kgmod x y = if x > 0 && y < 0 || x < 0 && y > 0
2195                     then 78
2196                     else 5
2197
2198 I have seen a case alternative like this:
2199         True -> \v -> ...
2200 It's a bit silly to add the realWorld dummy arg in this case, making
2201         $j = \s v -> ...
2202            True -> $j s
2203 (the \v alone is enough to make CPR happy) but I think it's rare
2204
2205 Note [Duplicating StrictArg]
2206 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
2207 The original plan had (where E is a big argument)
2208 e.g.    f E [..hole..]
2209         ==>     let $j = \a -> f E a
2210                 in $j [..hole..]
2211
2212 But this is terrible! Here's an example:
2213         && E (case x of { T -> F; F -> T })
2214 Now, && is strict so we end up simplifying the case with
2215 an ArgOf continuation.  If we let-bind it, we get
2216         let $j = \v -> && E v
2217         in simplExpr (case x of { T -> F; F -> T })
2218                      (ArgOf (\r -> $j r)
2219 And after simplifying more we get
2220         let $j = \v -> && E v
2221         in case x of { T -> $j F; F -> $j T }
2222 Which is a Very Bad Thing
2223
2224 What we do now is this
2225         f E [..hole..]
2226         ==>     let a = E
2227                 in f a [..hole..]
2228 Now if the thing in the hole is a case expression (which is when
2229 we'll call mkDupableCont), we'll push the function call into the
2230 branches, which is what we want.  Now RULES for f may fire, and
2231 call-pattern specialisation.  Here's an example from Trac #3116
2232      go (n+1) (case l of
2233                  1  -> bs'
2234                  _  -> Chunk p fpc (o+1) (l-1) bs')
2235 If we can push the call for 'go' inside the case, we get
2236 call-pattern specialisation for 'go', which is *crucial* for 
2237 this program.
2238
2239 Here is the (&&) example: 
2240         && E (case x of { T -> F; F -> T })
2241   ==>   let a = E in 
2242         case x of { T -> && a F; F -> && a T }
2243 Much better!
2244
2245 Notice that 
2246   * Arguments to f *after* the strict one are handled by 
2247     the ApplyTo case of mkDupableCont.  Eg
2248         f [..hole..] E
2249
2250   * We can only do the let-binding of E because the function
2251     part of a StrictArg continuation is an explicit syntax
2252     tree.  In earlier versions we represented it as a function
2253     (CoreExpr -> CoreEpxr) which we couldn't take apart.
2254
2255 Do *not* duplicate StrictBind and StritArg continuations.  We gain
2256 nothing by propagating them into the expressions, and we do lose a
2257 lot.  
2258
2259 The desire not to duplicate is the entire reason that
2260 mkDupableCont returns a pair of continuations.
2261
2262 Note [Duplicating StrictBind]
2263 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
2264 Unlike StrictArg, there doesn't seem anything to gain from
2265 duplicating a StrictBind continuation, so we don't.
2266
2267 The desire not to duplicate is the entire reason that
2268 mkDupableCont returns a pair of continuations.
2269
2270
2271 Note [Single-alternative cases]
2272 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
2273 This case is just like the ArgOf case.  Here's an example:
2274         data T a = MkT !a
2275         ...(MkT (abs x))...
2276 Then we get
2277         case (case x of I# x' ->
2278               case x' <# 0# of
2279                 True  -> I# (negate# x')
2280                 False -> I# x') of y {
2281           DEFAULT -> MkT y
2282 Because the (case x) has only one alternative, we'll transform to
2283         case x of I# x' ->
2284         case (case x' <# 0# of
2285                 True  -> I# (negate# x')
2286                 False -> I# x') of y {
2287           DEFAULT -> MkT y
2288 But now we do *NOT* want to make a join point etc, giving
2289         case x of I# x' ->
2290         let $j = \y -> MkT y
2291         in case x' <# 0# of
2292                 True  -> $j (I# (negate# x'))
2293                 False -> $j (I# x')
2294 In this case the $j will inline again, but suppose there was a big
2295 strict computation enclosing the orginal call to MkT.  Then, it won't
2296 "see" the MkT any more, because it's big and won't get duplicated.
2297 And, what is worse, nothing was gained by the case-of-case transform.
2298
2299 So, in circumstances like these, we don't want to build join points
2300 and push the outer case into the branches of the inner one. Instead,
2301 don't duplicate the continuation. 
2302
2303 When should we use this strategy?  We should not use it on *every*
2304 single-alternative case:
2305   e.g.  case (case ....) of (a,b) -> (# a,b #)
2306 Here we must push the outer case into the inner one!
2307 Other choices:
2308
2309    * Match [(DEFAULT,_,_)], but in the common case of Int,
2310      the alternative-filling-in code turned the outer case into
2311                 case (...) of y { I# _ -> MkT y }
2312
2313    * Match on single alternative plus (not (isDeadBinder case_bndr))
2314      Rationale: pushing the case inwards won't eliminate the construction.
2315      But there's a risk of
2316                 case (...) of y { (a,b) -> let z=(a,b) in ... }
2317      Now y looks dead, but it'll come alive again.  Still, this
2318      seems like the best option at the moment.
2319
2320    * Match on single alternative plus (all (isDeadBinder bndrs))
2321      Rationale: this is essentially  seq.
2322
2323    * Match when the rhs is *not* duplicable, and hence would lead to a
2324      join point.  This catches the disaster-case above.  We can test
2325      the *un-simplified* rhs, which is fine.  It might get bigger or
2326      smaller after simplification; if it gets smaller, this case might
2327      fire next time round.  NB also that we must test contIsDupable
2328      case_cont *too, because case_cont might be big!
2329
2330      HOWEVER: I found that this version doesn't work well, because
2331      we can get         let x = case (...) of { small } in ...case x...
2332      When x is inlined into its full context, we find that it was a bad
2333      idea to have pushed the outer case inside the (...) case.
2334
2335 Note [Single-alternative-unlifted]
2336 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
2337 Here's another single-alternative where we really want to do case-of-case:
2338
2339 data Mk1 = Mk1 Int#
2340 data Mk1 = Mk2 Int#
2341
2342 M1.f =
2343     \r [x_s74 y_s6X]
2344         case
2345             case y_s6X of tpl_s7m {
2346               M1.Mk1 ipv_s70 -> ipv_s70;
2347               M1.Mk2 ipv_s72 -> ipv_s72;
2348             }
2349         of
2350         wild_s7c
2351         { __DEFAULT ->
2352               case
2353                   case x_s74 of tpl_s7n {
2354                     M1.Mk1 ipv_s77 -> ipv_s77;
2355                     M1.Mk2 ipv_s79 -> ipv_s79;
2356                   }
2357               of
2358               wild1_s7b
2359               { __DEFAULT -> ==# [wild1_s7b wild_s7c];
2360               };
2361         };
2362
2363 So the outer case is doing *nothing at all*, other than serving as a
2364 join-point.  In this case we really want to do case-of-case and decide
2365 whether to use a real join point or just duplicate the continuation.
2366
2367 Hence: check whether the case binder's type is unlifted, because then
2368 the outer case is *not* a seq.