Major overhaul of the Simplifier
[ghc-hetmet.git] / compiler / simplCore / Simplify.lhs
1 %
2 % (c) The AQUA Project, Glasgow University, 1993-1998
3 %
4 \section[Simplify]{The main module of the simplifier}
5
6 \begin{code}
7 module Simplify ( simplTopBinds, simplExpr ) where
8
9 #include "HsVersions.h"
10
11 import DynFlags ( dopt, DynFlag(Opt_D_dump_inlinings),
12                           SimplifierSwitch(..)
13                         )
14 import SimplMonad
15 import Type hiding      ( substTy, extendTvSubst )
16 import SimplEnv 
17 import SimplUtils
18 import Id
19 import IdInfo
20 import Coercion
21 import TcGadt           ( dataConCanMatch )
22 import DataCon          ( dataConTyCon, dataConRepStrictness )
23 import TyCon            ( tyConArity, isAlgTyCon, isNewTyCon, tyConDataCons_maybe )
24 import CoreSyn
25 import PprCore          ( pprParendExpr, pprCoreExpr )
26 import CoreUnfold       ( mkUnfolding, callSiteInline )
27 import CoreUtils
28 import Rules            ( lookupRule )
29 import BasicTypes       ( isMarkedStrict )
30 import CostCentre       ( currentCCS )
31 import TysPrim          ( realWorldStatePrimTy )
32 import PrelInfo         ( realWorldPrimId )
33 import BasicTypes       ( TopLevelFlag(..), isTopLevel, 
34                           RecFlag(..), isNonRuleLoopBreaker )
35 import List             ( nub )
36 import Maybes           ( orElse )
37 import Outputable
38 import Util
39 \end{code}
40
41
42 The guts of the simplifier is in this module, but the driver loop for
43 the simplifier is in SimplCore.lhs.
44
45
46 -----------------------------------------
47         *** IMPORTANT NOTE ***
48 -----------------------------------------
49 The simplifier used to guarantee that the output had no shadowing, but
50 it does not do so any more.   (Actually, it never did!)  The reason is
51 documented with simplifyArgs.
52
53
54 -----------------------------------------
55         *** IMPORTANT NOTE ***
56 -----------------------------------------
57 Many parts of the simplifier return a bunch of "floats" as well as an
58 expression. This is wrapped as a datatype SimplUtils.FloatsWith.
59
60 All "floats" are let-binds, not case-binds, but some non-rec lets may
61 be unlifted (with RHS ok-for-speculation).
62
63
64
65 -----------------------------------------
66         ORGANISATION OF FUNCTIONS
67 -----------------------------------------
68 simplTopBinds
69   - simplify all top-level binders
70   - for NonRec, call simplRecOrTopPair
71   - for Rec,    call simplRecBind
72
73         
74         ------------------------------
75 simplExpr (applied lambda)      ==> simplNonRecBind
76 simplExpr (Let (NonRec ...) ..) ==> simplNonRecBind
77 simplExpr (Let (Rec ...)    ..) ==> simplify binders; simplRecBind
78
79         ------------------------------
80 simplRecBind    [binders already simplfied]
81   - use simplRecOrTopPair on each pair in turn
82
83 simplRecOrTopPair [binder already simplified]
84   Used for: recursive bindings (top level and nested)
85             top-level non-recursive bindings
86   Returns: 
87   - check for PreInlineUnconditionally
88   - simplLazyBind
89
90 simplNonRecBind
91   Used for: non-top-level non-recursive bindings
92             beta reductions (which amount to the same thing)
93   Because it can deal with strict arts, it takes a 
94         "thing-inside" and returns an expression
95
96   - check for PreInlineUnconditionally
97   - simplify binder, including its IdInfo
98   - if strict binding
99         simplStrictArg
100         mkAtomicArgs
101         completeNonRecX
102     else
103         simplLazyBind
104         addFloats
105
106 simplNonRecX:   [given a *simplified* RHS, but an *unsimplified* binder]
107   Used for: binding case-binder and constr args in a known-constructor case
108   - check for PreInLineUnconditionally
109   - simplify binder
110   - completeNonRecX
111  
112         ------------------------------
113 simplLazyBind:  [binder already simplified, RHS not]
114   Used for: recursive bindings (top level and nested)
115             top-level non-recursive bindings
116             non-top-level, but *lazy* non-recursive bindings
117         [must not be strict or unboxed]
118   Returns floats + an augmented environment, not an expression
119   - substituteIdInfo and add result to in-scope 
120         [so that rules are available in rec rhs]
121   - simplify rhs
122   - mkAtomicArgs
123   - float if exposes constructor or PAP
124   - completeBind
125
126
127 completeNonRecX:        [binder and rhs both simplified]
128   - if the the thing needs case binding (unlifted and not ok-for-spec)
129         build a Case
130    else
131         completeBind
132         addFloats
133
134 completeBind:   [given a simplified RHS]
135         [used for both rec and non-rec bindings, top level and not]
136   - try PostInlineUnconditionally
137   - add unfolding [this is the only place we add an unfolding]
138   - add arity
139
140
141
142 Right hand sides and arguments
143 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
144 In many ways we want to treat 
145         (a) the right hand side of a let(rec), and 
146         (b) a function argument
147 in the same way.  But not always!  In particular, we would
148 like to leave these arguments exactly as they are, so they
149 will match a RULE more easily.
150         
151         f (g x, h x)    
152         g (+ x)
153
154 It's harder to make the rule match if we ANF-ise the constructor,
155 or eta-expand the PAP:
156
157         f (let { a = g x; b = h x } in (a,b))
158         g (\y. + x y)
159
160 On the other hand if we see the let-defns
161
162         p = (g x, h x)
163         q = + x
164
165 then we *do* want to ANF-ise and eta-expand, so that p and q
166 can be safely inlined.   
167
168 Even floating lets out is a bit dubious.  For let RHS's we float lets
169 out if that exposes a value, so that the value can be inlined more vigorously.
170 For example
171
172         r = let x = e in (x,x)
173
174 Here, if we float the let out we'll expose a nice constructor. We did experiments
175 that showed this to be a generally good thing.  But it was a bad thing to float
176 lets out unconditionally, because that meant they got allocated more often.
177
178 For function arguments, there's less reason to expose a constructor (it won't
179 get inlined).  Just possibly it might make a rule match, but I'm pretty skeptical.
180 So for the moment we don't float lets out of function arguments either.
181
182
183 Eta expansion
184 ~~~~~~~~~~~~~~
185 For eta expansion, we want to catch things like
186
187         case e of (a,b) -> \x -> case a of (p,q) -> \y -> r
188
189 If the \x was on the RHS of a let, we'd eta expand to bring the two
190 lambdas together.  And in general that's a good thing to do.  Perhaps
191 we should eta expand wherever we find a (value) lambda?  Then the eta
192 expansion at a let RHS can concentrate solely on the PAP case.
193
194
195 %************************************************************************
196 %*                                                                      *
197 \subsection{Bindings}
198 %*                                                                      *
199 %************************************************************************
200
201 \begin{code}
202 simplTopBinds :: SimplEnv -> [InBind] -> SimplM [OutBind]
203
204 simplTopBinds env binds
205   = do  {       -- Put all the top-level binders into scope at the start
206                 -- so that if a transformation rule has unexpectedly brought
207                 -- anything into scope, then we don't get a complaint about that.
208                 -- It's rather as if the top-level binders were imported.
209         ; env <- simplRecBndrs env (bindersOfBinds binds)
210         ; dflags <- getDOptsSmpl
211         ; let dump_flag = dopt Opt_D_dump_inlinings dflags
212         ; env' <- simpl_binds dump_flag env binds
213         ; freeTick SimplifierDone
214         ; return (getFloats env') }
215   where
216         -- We need to track the zapped top-level binders, because
217         -- they should have their fragile IdInfo zapped (notably occurrence info)
218         -- That's why we run down binds and bndrs' simultaneously.
219     simpl_binds :: Bool -> SimplEnv -> [InBind] -> SimplM SimplEnv
220     simpl_binds dump env []           = return env
221     simpl_binds dump env (bind:binds) = do { env' <- trace dump bind $
222                                                      simpl_bind env bind
223                                            ; simpl_binds dump env' binds }
224
225     trace True  bind = pprTrace "SimplBind" (ppr (bindersOf bind))
226     trace False bind = \x -> x
227
228     simpl_bind env (NonRec b r) = simplRecOrTopPair env TopLevel b r
229     simpl_bind env (Rec pairs)  = simplRecBind      env TopLevel pairs
230 \end{code}
231
232
233 %************************************************************************
234 %*                                                                      *
235 \subsection{Lazy bindings}
236 %*                                                                      *
237 %************************************************************************
238
239 simplRecBind is used for
240         * recursive bindings only
241
242 \begin{code}
243 simplRecBind :: SimplEnv -> TopLevelFlag
244              -> [(InId, InExpr)]
245              -> SimplM SimplEnv
246 simplRecBind env top_lvl pairs
247   = do  { env' <- go (zapFloats env) pairs
248         ; return (env `addRecFloats` env') }
249         -- addFloats adds the floats from env', 
250         -- *and* updates env with the in-scope set from env'
251   where
252     go env [] = return env
253         
254     go env ((bndr, rhs) : pairs)
255         = do { env <- simplRecOrTopPair env top_lvl bndr rhs
256              ; go env pairs }
257 \end{code}
258
259 simplOrTopPair is used for
260         * recursive bindings (whether top level or not)
261         * top-level non-recursive bindings
262
263 It assumes the binder has already been simplified, but not its IdInfo.
264
265 \begin{code}
266 simplRecOrTopPair :: SimplEnv
267                   -> TopLevelFlag
268                   -> InId -> InExpr     -- Binder and rhs
269                   -> SimplM SimplEnv    -- Returns an env that includes the binding
270
271 simplRecOrTopPair env top_lvl bndr rhs
272   | preInlineUnconditionally env top_lvl bndr rhs       -- Check for unconditional inline
273   = do  { tick (PreInlineUnconditionally bndr)
274         ; return (extendIdSubst env bndr (mkContEx env rhs)) }
275
276   | otherwise
277   = do  { let bndr' = lookupRecBndr env bndr
278               (env', bndr'') = addLetIdInfo env bndr bndr'
279         ; simplLazyBind env' top_lvl Recursive bndr bndr'' rhs env' }
280         -- May not actually be recursive, but it doesn't matter
281 \end{code}
282
283
284 simplLazyBind is used for
285   * [simplRecOrTopPair] recursive bindings (whether top level or not)
286   * [simplRecOrTopPair] top-level non-recursive bindings
287   * [simplNonRecE]      non-top-level *lazy* non-recursive bindings
288
289 Nota bene:
290     1. It assumes that the binder is *already* simplified, 
291        and is in scope, and its IdInfo too, except unfolding
292
293     2. It assumes that the binder type is lifted.
294
295     3. It does not check for pre-inline-unconditionallly;
296        that should have been done already.
297
298 \begin{code}
299 simplLazyBind :: SimplEnv
300               -> TopLevelFlag -> RecFlag
301               -> InId -> OutId          -- Binder, both pre-and post simpl
302                                         -- The OutId has IdInfo, except arity, unfolding
303               -> InExpr -> SimplEnv     -- The RHS and its environment
304               -> SimplM SimplEnv
305
306 simplLazyBind env top_lvl is_rec bndr bndr1 rhs rhs_se
307   = do  { let   rhs_env  = rhs_se `setInScope` env
308                 rhs_cont = mkRhsStop (idType bndr1)
309
310         -- Simplify the RHS; note the mkRhsStop, which tells 
311         -- the simplifier that this is the RHS of a let.
312         ; (rhs_env1, rhs1) <- simplExprF rhs_env rhs rhs_cont
313
314         -- If any of the floats can't be floated, give up now
315         -- (The canFloat predicate says True for empty floats.)
316         ; if (not (canFloat top_lvl is_rec False rhs_env1))
317           then  completeBind env top_lvl bndr bndr1
318                                  (wrapFloats rhs_env1 rhs1)
319           else do
320         -- ANF-ise a constructor or PAP rhs
321         { (rhs_env2, rhs2) <- prepareRhs rhs_env1 rhs1
322         ; (env', rhs3) <- chooseRhsFloats top_lvl is_rec False env rhs_env2 rhs2
323         ; completeBind env' top_lvl bndr bndr1 rhs3 } }
324
325 chooseRhsFloats :: TopLevelFlag -> RecFlag -> Bool
326                 -> SimplEnv     -- Env for the let
327                 -> SimplEnv     -- Env for the RHS, with RHS floats in it
328                 -> OutExpr              -- ..and the RHS itself
329                 -> SimplM (SimplEnv, OutExpr)   -- New env for let, and RHS
330
331 chooseRhsFloats top_lvl is_rec is_strict env rhs_env rhs
332   | not (isEmptyFloats rhs_env)                 -- Something to float
333   , canFloat top_lvl is_rec is_strict rhs_env   -- ...that can float
334   , (isTopLevel top_lvl  || exprIsCheap rhs)    -- ...and we want to float      
335   = do  { tick LetFloatFromLet  -- Float
336         ; return (addFloats env rhs_env, rhs) } -- Add the floats to the main env
337   | otherwise                   -- Don't float
338   = return (env, wrapFloats rhs_env rhs)        -- Wrap the floats around the RHS
339 \end{code}
340
341
342 %************************************************************************
343 %*                                                                      *
344 \subsection{simplNonRec}
345 %*                                                                      *
346 %************************************************************************
347
348 A specialised variant of simplNonRec used when the RHS is already simplified, 
349 notably in knownCon.  It uses case-binding where necessary.
350
351 \begin{code}
352 simplNonRecX :: SimplEnv
353              -> InId            -- Old binder
354              -> OutExpr         -- Simplified RHS
355              -> SimplM SimplEnv
356
357 simplNonRecX env bndr new_rhs
358   = do  { (env, bndr') <- simplBinder env bndr
359         ; completeNonRecX env NotTopLevel NonRecursive
360                           (isStrictBndr bndr) bndr bndr' new_rhs }
361
362 completeNonRecX :: SimplEnv
363                 -> TopLevelFlag -> RecFlag -> Bool
364                 -> InId                 -- Old binder
365                 -> OutId                -- New binder
366                 -> OutExpr              -- Simplified RHS
367                 -> SimplM SimplEnv
368
369 completeNonRecX env top_lvl is_rec is_strict old_bndr new_bndr new_rhs
370   = do  { (env1, rhs1) <- prepareRhs (zapFloats env) new_rhs
371         ; (env2, rhs2) <- chooseRhsFloats top_lvl is_rec is_strict env env1 rhs1
372         ; completeBind env2 NotTopLevel old_bndr new_bndr rhs2 }
373 \end{code}
374
375 {- No, no, no!  Do not try preInlineUnconditionally in completeNonRecX
376    Doing so risks exponential behaviour, because new_rhs has been simplified once already
377    In the cases described by the folowing commment, postInlineUnconditionally will 
378    catch many of the relevant cases.
379         -- This happens; for example, the case_bndr during case of
380         -- known constructor:  case (a,b) of x { (p,q) -> ... }
381         -- Here x isn't mentioned in the RHS, so we don't want to
382         -- create the (dead) let-binding  let x = (a,b) in ...
383         --
384         -- Similarly, single occurrences can be inlined vigourously
385         -- e.g.  case (f x, g y) of (a,b) -> ....
386         -- If a,b occur once we can avoid constructing the let binding for them.
387
388    Furthermore in the case-binding case preInlineUnconditionally risks extra thunks
389         -- Consider     case I# (quotInt# x y) of 
390         --                I# v -> let w = J# v in ...
391         -- If we gaily inline (quotInt# x y) for v, we end up building an
392         -- extra thunk:
393         --                let w = J# (quotInt# x y) in ...
394         -- because quotInt# can fail.
395
396   | preInlineUnconditionally env NotTopLevel bndr new_rhs
397   = thing_inside (extendIdSubst env bndr (DoneEx new_rhs))
398 -}
399
400 prepareRhs takes a putative RHS, checks whether it's a PAP or
401 constructor application and, if so, converts it to ANF, so that the 
402 resulting thing can be inlined more easily.  Thus
403         x = (f a, g b)
404 becomes
405         t1 = f a
406         t2 = g b
407         x = (t1,t2)
408
409 \begin{code}
410 prepareRhs :: SimplEnv -> OutExpr -> SimplM (SimplEnv, OutExpr)
411 -- Adds new floats to the env iff that allows us to return a good RHS
412
413 prepareRhs env (Cast rhs co)    -- Note [Float coersions]
414   = do  { (env', rhs') <- makeTrivial env rhs
415         ; return (env', Cast rhs' co) }
416
417 prepareRhs env rhs
418   | (Var fun, args) <- collectArgs rhs          -- It's an application
419   , let n_args = valArgCount args       
420   , n_args > 0                                  -- ...but not a trivial one     
421   , isDataConWorkId fun || n_args < idArity fun -- ...and it's a constructor or PAP
422   = go env (Var fun) args
423   where
424     go env fun []           = return (env, fun)
425     go env fun (arg : args) = do { (env', arg') <- makeTrivial env arg
426                                  ; go env' (App fun arg') args }
427
428 prepareRhs env rhs              -- The default case
429   = return (env, rhs)
430 \end{code}
431
432 Note [Float coercions]
433 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
434 When we find the binding
435         x = e `cast` co
436 we'd like to transform it to
437         x' = e
438         x = x `cast` co         -- A trivial binding
439 There's a chance that e will be a constructor application or function, or something
440 like that, so moving the coerion to the usage site may well cancel the coersions
441 and lead to further optimisation.  Example:
442
443      data family T a :: *
444      data instance T Int = T Int
445
446      foo :: Int -> Int -> Int
447      foo m n = ...
448         where
449           x = T m
450           go 0 = 0
451           go n = case x of { T m -> go (n-m) }
452                 -- This case should optimise
453
454
455 \begin{code}
456 makeTrivial :: SimplEnv -> OutExpr -> SimplM (SimplEnv, OutExpr)
457 -- Binds the expression to a variable, if it's not trivial, returning the variable
458 makeTrivial env expr
459   | exprIsTrivial expr
460   = return (env, expr)
461   | otherwise           -- See Note [Take care] below
462   = do  { var <- newId FSLIT("a") (exprType expr)
463         ; env <- completeNonRecX env NotTopLevel NonRecursive 
464                                  False var var expr
465         ; return (env, substExpr env (Var var)) }
466 \end{code}
467
468
469 %************************************************************************
470 %*                                                                      *
471 \subsection{Completing a lazy binding}
472 %*                                                                      *
473 %************************************************************************
474
475 completeBind
476   * deals only with Ids, not TyVars
477   * takes an already-simplified binder and RHS
478   * is used for both recursive and non-recursive bindings
479   * is used for both top-level and non-top-level bindings
480
481 It does the following:
482   - tries discarding a dead binding
483   - tries PostInlineUnconditionally
484   - add unfolding [this is the only place we add an unfolding]
485   - add arity
486
487 It does *not* attempt to do let-to-case.  Why?  Because it is used for
488   - top-level bindings (when let-to-case is impossible) 
489   - many situations where the "rhs" is known to be a WHNF
490                 (so let-to-case is inappropriate).
491
492 Nor does it do the atomic-argument thing
493
494 \begin{code}
495 completeBind :: SimplEnv
496              -> TopLevelFlag            -- Flag stuck into unfolding
497              -> InId                    -- Old binder
498              -> OutId -> OutExpr        -- New binder and RHS
499              -> SimplM SimplEnv
500 -- completeBind may choose to do its work 
501 --      * by extending the substitution (e.g. let x = y in ...)
502 --      * or by adding to the floats in the envt
503
504 completeBind env top_lvl old_bndr new_bndr new_rhs
505   | postInlineUnconditionally env top_lvl new_bndr occ_info new_rhs unfolding
506                 -- Inline and discard the binding
507   = do  { tick (PostInlineUnconditionally old_bndr)
508         ; -- pprTrace "postInlineUnconditionally" (ppr old_bndr <+> ppr new_bndr <+> ppr new_rhs) $
509           return (extendIdSubst env old_bndr (DoneEx new_rhs)) }
510         -- Use the substitution to make quite, quite sure that the
511         -- substitution will happen, since we are going to discard the binding
512
513   |  otherwise
514   = let
515         --      Arity info
516         new_bndr_info = idInfo new_bndr `setArityInfo` exprArity new_rhs
517
518         --      Unfolding info
519         -- Add the unfolding *only* for non-loop-breakers
520         -- Making loop breakers not have an unfolding at all 
521         -- means that we can avoid tests in exprIsConApp, for example.
522         -- This is important: if exprIsConApp says 'yes' for a recursive
523         -- thing, then we can get into an infinite loop
524
525         --      Demand info
526         -- If the unfolding is a value, the demand info may
527         -- go pear-shaped, so we nuke it.  Example:
528         --      let x = (a,b) in
529         --      case x of (p,q) -> h p q x
530         -- Here x is certainly demanded. But after we've nuked
531         -- the case, we'll get just
532         --      let x = (a,b) in h a b x
533         -- and now x is not demanded (I'm assuming h is lazy)
534         -- This really happens.  Similarly
535         --      let f = \x -> e in ...f..f...
536         -- After inlining f at some of its call sites the original binding may
537         -- (for example) be no longer strictly demanded.
538         -- The solution here is a bit ad hoc...
539         info_w_unf = new_bndr_info `setUnfoldingInfo` unfolding
540         final_info | loop_breaker               = new_bndr_info
541                    | isEvaldUnfolding unfolding = zapDemandInfo info_w_unf `orElse` info_w_unf
542                    | otherwise                  = info_w_unf
543
544         final_id = new_bndr `setIdInfo` final_info
545     in
546                 -- These seqs forces the Id, and hence its IdInfo,
547                 -- and hence any inner substitutions
548     final_id                                    `seq`
549     -- pprTrace "Binding" (ppr final_id <+> ppr unfolding) $
550     return (addNonRec env final_id new_rhs)
551   where 
552     unfolding    = mkUnfolding (isTopLevel top_lvl) new_rhs
553     loop_breaker = isNonRuleLoopBreaker occ_info
554     old_info     = idInfo old_bndr
555     occ_info     = occInfo old_info
556 \end{code}    
557
558
559
560 %************************************************************************
561 %*                                                                      *
562 \subsection[Simplify-simplExpr]{The main function: simplExpr}
563 %*                                                                      *
564 %************************************************************************
565
566 The reason for this OutExprStuff stuff is that we want to float *after*
567 simplifying a RHS, not before.  If we do so naively we get quadratic
568 behaviour as things float out.
569
570 To see why it's important to do it after, consider this (real) example:
571
572         let t = f x
573         in fst t
574 ==>
575         let t = let a = e1
576                     b = e2
577                 in (a,b)
578         in fst t
579 ==>
580         let a = e1
581             b = e2
582             t = (a,b)
583         in
584         a       -- Can't inline a this round, cos it appears twice
585 ==>
586         e1
587
588 Each of the ==> steps is a round of simplification.  We'd save a
589 whole round if we float first.  This can cascade.  Consider
590
591         let f = g d
592         in \x -> ...f...
593 ==>
594         let f = let d1 = ..d.. in \y -> e
595         in \x -> ...f...
596 ==>
597         let d1 = ..d..
598         in \x -> ...(\y ->e)...
599
600 Only in this second round can the \y be applied, and it 
601 might do the same again.
602
603
604 \begin{code}
605 simplExpr :: SimplEnv -> CoreExpr -> SimplM CoreExpr
606 simplExpr env expr = simplExprC env expr (mkBoringStop expr_ty')
607                    where
608                      expr_ty' = substTy env (exprType expr)
609         -- The type in the Stop continuation, expr_ty', is usually not used
610         -- It's only needed when discarding continuations after finding
611         -- a function that returns bottom.
612         -- Hence the lazy substitution
613
614
615 simplExprC :: SimplEnv -> CoreExpr -> SimplCont -> SimplM CoreExpr
616         -- Simplify an expression, given a continuation
617 simplExprC env expr cont 
618   = -- pprTrace "simplExprC" (ppr expr $$ ppr cont {- $$ ppr (seIdSubst env) -} $$ ppr (seFloats env) ) $
619     do  { (env', expr') <- simplExprF (zapFloats env) expr cont
620         ; -- pprTrace "simplExprC ret" (ppr expr $$ ppr expr') $
621           -- pprTrace "simplExprC ret3" (ppr (seInScope env')) $
622           -- pprTrace "simplExprC ret4" (ppr (seFloats env')) $
623           return (wrapFloats env' expr') }
624
625 --------------------------------------------------
626 simplExprF :: SimplEnv -> InExpr -> SimplCont
627            -> SimplM (SimplEnv, OutExpr)
628
629 simplExprF env e cont = -- pprTrace "simplExprF" (ppr e $$ ppr cont {- $$ ppr (seIdSubst env) -} $$ ppr (seFloats env) ) $
630                         simplExprF' env e cont
631                                      
632 simplExprF' env (Var v)       cont = simplVar env v cont
633 simplExprF' env (Lit lit)      cont = rebuild env (Lit lit) cont
634 simplExprF' env (Note n expr)  cont = simplNote env n expr cont
635 simplExprF' env (Cast body co) cont = simplCast env body co cont
636 simplExprF' env (App fun arg)  cont = simplExprF env fun $
637                                      ApplyTo NoDup arg env cont
638
639 simplExprF' env expr@(Lam _ _) cont 
640   = simplLam env (map zap bndrs) body cont
641         -- The main issue here is under-saturated lambdas
642         --   (\x1. \x2. e) arg1
643         -- Here x1 might have "occurs-once" occ-info, because occ-info
644         -- is computed assuming that a group of lambdas is applied
645         -- all at once.  If there are too few args, we must zap the 
646         -- occ-info.
647   where
648     n_args   = countArgs cont
649     n_params = length bndrs
650     (bndrs, body) = collectBinders expr
651     zap | n_args >= n_params = \b -> b  
652         | otherwise          = \b -> if isTyVar b then b
653                                      else zapLamIdInfo b
654         -- NB: we count all the args incl type args
655         -- so we must count all the binders (incl type lambdas)
656
657 simplExprF' env (Type ty) cont
658   = ASSERT( contIsRhsOrArg cont )
659     do  { ty' <- simplType env ty
660         ; rebuild env (Type ty') cont }
661
662 simplExprF' env (Case scrut bndr case_ty alts) cont
663   | not (switchIsOn (getSwitchChecker env) NoCaseOfCase)
664   =     -- Simplify the scrutinee with a Select continuation
665     simplExprF env scrut (Select NoDup bndr alts env cont)
666
667   | otherwise
668   =     -- If case-of-case is off, simply simplify the case expression
669         -- in a vanilla Stop context, and rebuild the result around it
670     do  { case_expr' <- simplExprC env scrut case_cont
671         ; rebuild env case_expr' cont }
672   where
673     case_cont = Select NoDup bndr alts env (mkBoringStop case_ty')
674     case_ty'  = substTy env case_ty     -- c.f. defn of simplExpr
675
676 simplExprF' env (Let (Rec pairs) body) cont
677   = do  { env <- simplRecBndrs env (map fst pairs)
678                 -- NB: bndrs' don't have unfoldings or rules
679                 -- We add them as we go down
680
681         ; env <- simplRecBind env NotTopLevel pairs
682         ; simplExprF env body cont }
683
684 simplExprF' env (Let (NonRec bndr rhs) body) cont
685   = simplNonRecE env bndr (rhs, env) ([], body) cont
686
687 ---------------------------------
688 simplType :: SimplEnv -> InType -> SimplM OutType
689         -- Kept monadic just so we can do the seqType
690 simplType env ty
691   = -- pprTrace "simplType" (ppr ty $$ ppr (seTvSubst env)) $
692     seqType new_ty   `seq`   returnSmpl new_ty
693   where
694     new_ty = substTy env ty
695 \end{code}
696
697
698 %************************************************************************
699 %*                                                                      *
700 \subsection{The main rebuilder}
701 %*                                                                      *
702 %************************************************************************
703
704 \begin{code}
705 rebuild :: SimplEnv -> OutExpr -> SimplCont -> SimplM (SimplEnv, OutExpr)
706 -- At this point the substitution in the SimplEnv should be irrelevant
707 -- only the in-scope set and floats should matter
708 rebuild env expr cont
709   = -- pprTrace "rebuild" (ppr expr $$ ppr cont $$ ppr (seFloats env)) $
710     case cont of
711       Stop {}                      -> return (env, expr)
712       CoerceIt co cont             -> rebuild env (mkCoerce co expr) cont
713       Select _ bndr alts se cont   -> rebuildCase (se `setFloats` env) expr bndr alts cont
714       StrictArg fun ty info cont   -> rebuildCall env (fun `App` expr) (funResultTy ty) info cont
715       StrictBind b bs body se cont -> do { env' <- simplNonRecX (se `setFloats` env) b expr
716                                          ; simplLam env' bs body cont }
717       ApplyTo _ arg se cont        -> do { arg' <- simplExpr (se `setInScope` env) arg
718                                          ; rebuild env (App expr arg') cont }
719 \end{code}
720
721
722 %************************************************************************
723 %*                                                                      *
724 \subsection{Lambdas}
725 %*                                                                      *
726 %************************************************************************
727
728 \begin{code}
729 simplCast :: SimplEnv -> InExpr -> Coercion -> SimplCont
730           -> SimplM (SimplEnv, OutExpr)
731 simplCast env body co cont
732   = do  { co' <- simplType env co
733         ; simplExprF env body (addCoerce co' cont) }
734   where
735        addCoerce co cont 
736          | (s1, k1) <- coercionKind co
737          , s1 `coreEqType` k1 = cont
738        addCoerce co1 (CoerceIt co2 cont)
739          | (s1, k1) <- coercionKind co1
740          , (l1, t1) <- coercionKind co2
741                 --      coerce T1 S1 (coerce S1 K1 e)
742                 -- ==>
743                 --      e,                      if T1=K1
744                 --      coerce T1 K1 e,         otherwise
745                 --
746                 -- For example, in the initial form of a worker
747                 -- we may find  (coerce T (coerce S (\x.e))) y
748                 -- and we'd like it to simplify to e[y/x] in one round 
749                 -- of simplification
750          , s1 `coreEqType` t1  = cont            -- The coerces cancel out  
751          | otherwise           = CoerceIt (mkTransCoercion co1 co2) cont
752     
753        addCoerce co (ApplyTo dup arg arg_se cont)
754          | not (isTypeArg arg)    -- This whole case only works for value args
755                                 -- Could upgrade to have equiv thing for type apps too  
756          , Just (s1s2, t1t2) <- splitCoercionKind_maybe co
757          , isFunTy s1s2
758                 -- co : s1s2 :=: t1t2
759                 --      (coerce (T1->T2) (S1->S2) F) E
760                 -- ===> 
761                 --      coerce T2 S2 (F (coerce S1 T1 E))
762                 --
763                 -- t1t2 must be a function type, T1->T2, because it's applied
764                 -- to something but s1s2 might conceivably not be
765                 --
766                 -- When we build the ApplyTo we can't mix the out-types
767                 -- with the InExpr in the argument, so we simply substitute
768                 -- to make it all consistent.  It's a bit messy.
769                 -- But it isn't a common case.
770          = ApplyTo dup new_arg (zapSubstEnv env) (addCoerce co2 cont)
771          where
772            -- we split coercion t1->t2 :=: s1->s2 into t1 :=: s1 and 
773            -- t2 :=: s2 with left and right on the curried form: 
774            --    (->) t1 t2 :=: (->) s1 s2
775            [co1, co2] = decomposeCo 2 co
776            new_arg    = mkCoerce (mkSymCoercion co1) arg'
777            arg'       = substExpr arg_se arg
778
779        addCoerce co cont = CoerceIt co cont
780 \end{code}
781
782
783 %************************************************************************
784 %*                                                                      *
785 \subsection{Lambdas}
786 %*                                                                      *
787 %************************************************************************
788
789 \begin{code}
790 simplLam :: SimplEnv -> [InId] -> InExpr -> SimplCont
791          -> SimplM (SimplEnv, OutExpr)
792
793 simplLam env [] body cont = simplExprF env body cont
794
795         -- Type-beta reduction
796 simplLam env (bndr:bndrs) body (ApplyTo _ (Type ty_arg) arg_se cont)
797   = ASSERT( isTyVar bndr )
798     do  { tick (BetaReduction bndr)
799         ; ty_arg' <- simplType (arg_se `setInScope` env) ty_arg
800         ; simplLam (extendTvSubst env bndr ty_arg') bndrs body cont }
801
802         -- Ordinary beta reduction
803 simplLam env (bndr:bndrs) body (ApplyTo _ arg arg_se cont)
804   = do  { tick (BetaReduction bndr)     
805         ; simplNonRecE env bndr (arg, arg_se) (bndrs, body) cont }
806
807         -- Not enough args, so there are real lambdas left to put in the result
808 simplLam env bndrs body cont
809   = do  { (env, bndrs') <- simplLamBndrs env bndrs
810         ; body' <- simplExpr env body
811         ; new_lam <- mkLam bndrs' body'
812         ; rebuild env new_lam cont }
813
814 ------------------
815 simplNonRecE :: SimplEnv 
816              -> InId                    -- The binder
817              -> (InExpr, SimplEnv)      -- Rhs of binding (or arg of lambda)
818              -> ([InId], InExpr)        -- Body of the let/lambda
819                                         --      \xs.e
820              -> SimplCont
821              -> SimplM (SimplEnv, OutExpr)
822
823 -- simplNonRecE is used for
824 --  * non-top-level non-recursive lets in expressions
825 --  * beta reduction
826 --
827 -- It deals with strict bindings, via the StrictBind continuation,
828 -- which may abort the whole process
829 --
830 -- The "body" of the binding comes as a pair of ([InId],InExpr)
831 -- representing a lambda; so we recurse back to simplLam
832 -- Why?  Because of the binder-occ-info-zapping done before 
833 --       the call to simplLam in simplExprF (Lam ...)
834
835 simplNonRecE env bndr (rhs, rhs_se) (bndrs, body) cont
836   | preInlineUnconditionally env NotTopLevel bndr rhs
837   = do  { tick (PreInlineUnconditionally bndr)
838         ; simplLam (extendIdSubst env bndr (mkContEx rhs_se rhs)) bndrs body cont }
839
840   | isStrictBndr bndr
841   = do  { simplExprF (rhs_se `setFloats` env) rhs 
842                      (StrictBind bndr bndrs body env cont) }
843
844   | otherwise
845   = do  { (env, bndr') <- simplBinder env bndr
846         ; env <- simplLazyBind env NotTopLevel NonRecursive bndr bndr' rhs rhs_se
847         ; simplLam env bndrs body cont }
848 \end{code}
849
850
851 %************************************************************************
852 %*                                                                      *
853 \subsection{Notes}
854 %*                                                                      *
855 %************************************************************************
856
857 \begin{code}
858 -- Hack alert: we only distinguish subsumed cost centre stacks for the 
859 -- purposes of inlining.  All other CCCSs are mapped to currentCCS.
860 simplNote env (SCC cc) e cont
861   = do  { e' <- simplExpr (setEnclosingCC env currentCCS) e
862         ; rebuild env (mkSCC cc e') cont }
863
864 -- See notes with SimplMonad.inlineMode
865 simplNote env InlineMe e cont
866   | contIsRhsOrArg cont         -- Totally boring continuation; see notes above
867   = do  {                       -- Don't inline inside an INLINE expression
868           e' <- simplExpr (setMode inlineMode env) e
869         ; rebuild env (mkInlineMe e') cont }
870
871   | otherwise   -- Dissolve the InlineMe note if there's
872                 -- an interesting context of any kind to combine with
873                 -- (even a type application -- anything except Stop)
874   = simplExprF env e cont
875
876 simplNote env (CoreNote s) e cont
877   = do  { e' <- simplExpr env e
878         ; rebuild env (Note (CoreNote s) e') cont }
879
880 simplNote env note@(TickBox {}) e cont
881   = do  { e' <- simplExpr env e
882         ; rebuild env (Note note e') cont }
883
884 simplNote env note@(BinaryTickBox {}) e cont
885   = do  { e' <- simplExpr env e
886         ; rebuild env (Note note e') cont }
887 \end{code}
888
889
890 %************************************************************************
891 %*                                                                      *
892 \subsection{Dealing with calls}
893 %*                                                                      *
894 %************************************************************************
895
896 \begin{code}
897 simplVar env var cont
898   = case substId env var of
899         DoneEx e         -> simplExprF (zapSubstEnv env) e cont
900         ContEx tvs ids e -> simplExprF (setSubstEnv env tvs ids) e cont
901         DoneId var1      -> completeCall (zapSubstEnv env) var1 cont
902                 -- Note [zapSubstEnv]
903                 -- The template is already simplified, so don't re-substitute.
904                 -- This is VITAL.  Consider
905                 --      let x = e in
906                 --      let y = \z -> ...x... in
907                 --      \ x -> ...y...
908                 -- We'll clone the inner \x, adding x->x' in the id_subst
909                 -- Then when we inline y, we must *not* replace x by x' in
910                 -- the inlined copy!!
911
912 ---------------------------------------------------------
913 --      Dealing with a call site
914
915 completeCall env var cont
916   = do  { dflags <- getDOptsSmpl
917         ; let   (args,call_cont) = contArgs cont
918                 -- The args are OutExprs, obtained by *lazily* substituting
919                 -- in the args found in cont.  These args are only examined
920                 -- to limited depth (unless a rule fires).  But we must do
921                 -- the substitution; rule matching on un-simplified args would
922                 -- be bogus
923
924         ------------- First try rules ----------------
925         -- Do this before trying inlining.  Some functions have 
926         -- rules *and* are strict; in this case, we don't want to 
927         -- inline the wrapper of the non-specialised thing; better
928         -- to call the specialised thing instead.
929         --
930         -- We used to use the black-listing mechanism to ensure that inlining of 
931         -- the wrapper didn't occur for things that have specialisations till a 
932         -- later phase, so but now we just try RULES first
933         --
934         -- You might think that we shouldn't apply rules for a loop breaker: 
935         -- doing so might give rise to an infinite loop, because a RULE is
936         -- rather like an extra equation for the function:
937         --      RULE:           f (g x) y = x+y
938         --      Eqn:            f a     y = a-y
939         --
940         -- But it's too drastic to disable rules for loop breakers.  
941         -- Even the foldr/build rule would be disabled, because foldr 
942         -- is recursive, and hence a loop breaker:
943         --      foldr k z (build g) = g k z
944         -- So it's up to the programmer: rules can cause divergence
945         ; let   in_scope   = getInScope env
946                 rules      = getRules env
947                 maybe_rule = case activeRule env of
948                                 Nothing     -> Nothing  -- No rules apply
949                                 Just act_fn -> lookupRule act_fn in_scope 
950                                                           rules var args 
951         ; case maybe_rule of {
952             Just (rule, rule_rhs) -> 
953                 tick (RuleFired (ru_name rule))                 `thenSmpl_`
954                 (if dopt Opt_D_dump_inlinings dflags then
955                    pprTrace "Rule fired" (vcat [
956                         text "Rule:" <+> ftext (ru_name rule),
957                         text "Before:" <+> ppr var <+> sep (map pprParendExpr args),
958                         text "After: " <+> pprCoreExpr rule_rhs,
959                         text "Cont:  " <+> ppr call_cont])
960                  else
961                         id)             $
962                 simplExprF env rule_rhs (dropArgs (ruleArity rule) cont)
963                 -- The ruleArity says how many args the rule consumed
964         
965           ; Nothing -> do       -- No rules
966
967         ------------- Next try inlining ----------------
968         { let   arg_infos = [interestingArg arg | arg <- args, isValArg arg]
969                 n_val_args = length arg_infos
970                 interesting_cont = interestingCallContext (notNull args)
971                                                           (notNull arg_infos)
972                                                           call_cont
973                 active_inline = activeInline env var
974                 maybe_inline  = callSiteInline dflags active_inline
975                                        var arg_infos interesting_cont
976         ; case maybe_inline of {
977             Just unfolding      -- There is an inlining!
978               ->  do { tick (UnfoldingDone var)
979                      ; (if dopt Opt_D_dump_inlinings dflags then
980                            pprTrace "Inlining done" (vcat [
981                                 text "Before:" <+> ppr var <+> sep (map pprParendExpr args),
982                                 text "Inlined fn: " <+> nest 2 (ppr unfolding),
983                                 text "Cont:  " <+> ppr call_cont])
984                          else
985                                 id)
986                        simplExprF env unfolding cont }
987
988             ; Nothing ->                -- No inlining!
989
990         ------------- No inlining! ----------------
991         -- Next, look for rules or specialisations that match
992         --
993         rebuildCall env (Var var) (idType var) 
994                     (mkArgInfo var n_val_args call_cont) cont
995     }}}}
996
997 rebuildCall :: SimplEnv
998             -> OutExpr -> OutType       -- Function and its type
999             -> (Bool, [Bool])           -- See SimplUtils.mkArgInfo
1000             -> SimplCont
1001             -> SimplM (SimplEnv, OutExpr)
1002 rebuildCall env fun fun_ty (has_rules, []) cont
1003   -- When we run out of strictness args, it means
1004   -- that the call is definitely bottom; see SimplUtils.mkArgInfo
1005   -- Then we want to discard the entire strict continuation.  E.g.
1006   --    * case (error "hello") of { ... }
1007   --    * (error "Hello") arg
1008   --    * f (error "Hello") where f is strict
1009   --    etc
1010   -- Then, especially in the first of these cases, we'd like to discard
1011   -- the continuation, leaving just the bottoming expression.  But the
1012   -- type might not be right, so we may have to add a coerce.
1013   | not (contIsTrivial cont)     -- Only do thia if there is a non-trivial
1014   = return (env, mk_coerce fun)  -- contination to discard, else we do it
1015   where                          -- again and again!
1016     cont_ty = contResultType cont
1017     co      = mkUnsafeCoercion fun_ty cont_ty
1018     mk_coerce expr | cont_ty `coreEqType` fun_ty = fun
1019                    | otherwise = mkCoerce co fun
1020
1021 rebuildCall env fun fun_ty info (ApplyTo _ (Type arg_ty) se cont)
1022   = do  { ty' <- simplType (se `setInScope` env) arg_ty
1023         ; rebuildCall env (fun `App` Type ty') (applyTy fun_ty ty') info cont }
1024
1025 rebuildCall env fun fun_ty (has_rules, str:strs) (ApplyTo _ arg arg_se cont)
1026   | str || isStrictType arg_ty          -- Strict argument
1027   = -- pprTrace "Strict Arg" (ppr arg $$ ppr (seIdSubst env) $$ ppr (seInScope env)) $
1028     simplExprF (arg_se `setFloats` env) arg
1029                (StrictArg fun fun_ty (has_rules, strs) cont)
1030                 -- Note [Shadowing]
1031
1032   | otherwise                           -- Lazy argument
1033         -- DO NOT float anything outside, hence simplExprC
1034         -- There is no benefit (unlike in a let-binding), and we'd
1035         -- have to be very careful about bogus strictness through 
1036         -- floating a demanded let.
1037   = do  { arg' <- simplExprC (arg_se `setInScope` env) arg
1038                              (mkLazyArgStop arg_ty has_rules)
1039         ; rebuildCall env (fun `App` arg') res_ty (has_rules, strs) cont }
1040   where
1041     (arg_ty, res_ty) = splitFunTy fun_ty
1042
1043 rebuildCall env fun fun_ty info cont
1044   = rebuild env fun cont
1045 \end{code}
1046
1047 Note [Shadowing]
1048 ~~~~~~~~~~~~~~~~
1049 This part of the simplifier may break the no-shadowing invariant
1050 Consider
1051         f (...(\a -> e)...) (case y of (a,b) -> e')
1052 where f is strict in its second arg
1053 If we simplify the innermost one first we get (...(\a -> e)...)
1054 Simplifying the second arg makes us float the case out, so we end up with
1055         case y of (a,b) -> f (...(\a -> e)...) e'
1056 So the output does not have the no-shadowing invariant.  However, there is
1057 no danger of getting name-capture, because when the first arg was simplified
1058 we used an in-scope set that at least mentioned all the variables free in its
1059 static environment, and that is enough.
1060
1061 We can't just do innermost first, or we'd end up with a dual problem:
1062         case x of (a,b) -> f e (...(\a -> e')...)
1063
1064 I spent hours trying to recover the no-shadowing invariant, but I just could
1065 not think of an elegant way to do it.  The simplifier is already knee-deep in
1066 continuations.  We have to keep the right in-scope set around; AND we have
1067 to get the effect that finding (error "foo") in a strict arg position will
1068 discard the entire application and replace it with (error "foo").  Getting
1069 all this at once is TOO HARD!
1070
1071 %************************************************************************
1072 %*                                                                      *
1073                 Rebuilding a cse expression
1074 %*                                                                      *
1075 %************************************************************************
1076
1077 Blob of helper functions for the "case-of-something-else" situation.
1078
1079 \begin{code}
1080 ---------------------------------------------------------
1081 --      Eliminate the case if possible
1082
1083 rebuildCase :: SimplEnv
1084             -> OutExpr          -- Scrutinee
1085             -> InId             -- Case binder
1086             -> [InAlt]          -- Alternatives (inceasing order)
1087             -> SimplCont
1088             -> SimplM (SimplEnv, OutExpr)
1089
1090 rebuildCase env scrut case_bndr alts cont
1091   | Just (con,args) <- exprIsConApp_maybe scrut 
1092         -- Works when the scrutinee is a variable with a known unfolding
1093         -- as well as when it's an explicit constructor application
1094   = knownCon env scrut (DataAlt con) args case_bndr alts cont
1095
1096   | Lit lit <- scrut    -- No need for same treatment as constructors
1097                         -- because literals are inlined more vigorously
1098   = knownCon env scrut (LitAlt lit) [] case_bndr alts cont
1099
1100   | otherwise
1101   = do  {       -- Prepare the continuation;
1102                 -- The new subst_env is in place
1103           (env, dup_cont, nodup_cont) <- prepareCaseCont env alts cont
1104
1105         -- Simplify the alternatives
1106         ; (case_bndr', alts') <- simplAlts env scrut case_bndr alts dup_cont
1107         ; let res_ty' = contResultType dup_cont
1108         ; case_expr <- mkCase scrut case_bndr' res_ty' alts'
1109
1110         -- Notice that rebuildDone returns the in-scope set from env, not alt_env
1111         -- The case binder *not* scope over the whole returned case-expression
1112         ; rebuild env case_expr nodup_cont }
1113 \end{code}
1114
1115 simplCaseBinder checks whether the scrutinee is a variable, v.  If so,
1116 try to eliminate uses of v in the RHSs in favour of case_bndr; that
1117 way, there's a chance that v will now only be used once, and hence
1118 inlined.
1119
1120 Note [no-case-of-case]
1121 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1122 There is a time we *don't* want to do that, namely when
1123 -fno-case-of-case is on.  This happens in the first simplifier pass,
1124 and enhances full laziness.  Here's the bad case:
1125         f = \ y -> ...(case x of I# v -> ...(case x of ...) ... )
1126 If we eliminate the inner case, we trap it inside the I# v -> arm,
1127 which might prevent some full laziness happening.  I've seen this
1128 in action in spectral/cichelli/Prog.hs:
1129          [(m,n) | m <- [1..max], n <- [1..max]]
1130 Hence the check for NoCaseOfCase.
1131
1132 Note [Case of cast]
1133 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1134 Consider        case (v `cast` co) of x { I# ->
1135                 ... (case (v `cast` co) of {...}) ...
1136 We'd like to eliminate the inner case.  We can get this neatly by 
1137 arranging that inside the outer case we add the unfolding
1138         v |-> x `cast` (sym co)
1139 to v.  Then we should inline v at the inner case, cancel the casts, and away we go
1140         
1141 Note 2
1142 ~~~~~~
1143 There is another situation when we don't want to do it.  If we have
1144
1145     case x of w1 { DEFAULT -> case x of w2 { A -> e1; B -> e2 }
1146                    ...other cases .... }
1147
1148 We'll perform the binder-swap for the outer case, giving
1149
1150     case x of w1 { DEFAULT -> case w1 of w2 { A -> e1; B -> e2 } 
1151                    ...other cases .... }
1152
1153 But there is no point in doing it for the inner case, because w1 can't
1154 be inlined anyway.  Furthermore, doing the case-swapping involves
1155 zapping w2's occurrence info (see paragraphs that follow), and that
1156 forces us to bind w2 when doing case merging.  So we get
1157
1158     case x of w1 { A -> let w2 = w1 in e1
1159                    B -> let w2 = w1 in e2
1160                    ...other cases .... }
1161
1162 This is plain silly in the common case where w2 is dead.
1163
1164 Even so, I can't see a good way to implement this idea.  I tried
1165 not doing the binder-swap if the scrutinee was already evaluated
1166 but that failed big-time:
1167
1168         data T = MkT !Int
1169
1170         case v of w  { MkT x ->
1171         case x of x1 { I# y1 ->
1172         case x of x2 { I# y2 -> ...
1173
1174 Notice that because MkT is strict, x is marked "evaluated".  But to
1175 eliminate the last case, we must either make sure that x (as well as
1176 x1) has unfolding MkT y1.  THe straightforward thing to do is to do
1177 the binder-swap.  So this whole note is a no-op.
1178
1179 Note [zapOccInfo]
1180 ~~~~~~~~~~~~~~~~~
1181 If we replace the scrutinee, v, by tbe case binder, then we have to nuke
1182 any occurrence info (eg IAmDead) in the case binder, because the
1183 case-binder now effectively occurs whenever v does.  AND we have to do
1184 the same for the pattern-bound variables!  Example:
1185
1186         (case x of { (a,b) -> a }) (case x of { (p,q) -> q })
1187
1188 Here, b and p are dead.  But when we move the argment inside the first
1189 case RHS, and eliminate the second case, we get
1190
1191         case x of { (a,b) -> a b }
1192
1193 Urk! b is alive!  Reason: the scrutinee was a variable, and case elimination
1194 happened.  
1195
1196 Indeed, this can happen anytime the case binder isn't dead:
1197         case <any> of x { (a,b) -> 
1198         case x of { (p,q) -> p } }
1199 Here (a,b) both look dead, but come alive after the inner case is eliminated.
1200 The point is that we bring into the envt a binding
1201         let x = (a,b) 
1202 after the outer case, and that makes (a,b) alive.  At least we do unless
1203 the case binder is guaranteed dead.
1204
1205 \begin{code}
1206 simplCaseBinder :: SimplEnv -> OutExpr -> InId -> SimplM (SimplEnv, OutId)
1207 simplCaseBinder env scrut case_bndr
1208   | switchIsOn (getSwitchChecker env) NoCaseOfCase
1209         -- See Note [no-case-of-case]
1210   = do  { (env, case_bndr') <- simplBinder env case_bndr
1211         ; return (env, case_bndr') }
1212
1213 simplCaseBinder env (Var v) case_bndr
1214 -- Failed try [see Note 2 above]
1215 --     not (isEvaldUnfolding (idUnfolding v))
1216   = do  { (env, case_bndr') <- simplBinder env (zapOccInfo case_bndr)
1217         ; return (modifyInScope env v case_bndr', case_bndr') }
1218         -- We could extend the substitution instead, but it would be
1219         -- a hack because then the substitution wouldn't be idempotent
1220         -- any more (v is an OutId).  And this does just as well.
1221             
1222 simplCaseBinder env (Cast (Var v) co) case_bndr         -- Note [Case of cast]
1223   = do  { (env, case_bndr') <- simplBinder env (zapOccInfo case_bndr)
1224         ; let rhs = Cast (Var case_bndr') (mkSymCoercion co)
1225         ; return (addBinderUnfolding env v rhs, case_bndr') }
1226
1227 simplCaseBinder env other_scrut case_bndr 
1228   = do  { (env, case_bndr') <- simplBinder env case_bndr
1229         ; return (env, case_bndr') }
1230
1231 zapOccInfo :: InId -> InId      -- See Note [zapOccInfo]
1232 zapOccInfo b = b `setIdOccInfo` NoOccInfo
1233 \end{code}
1234
1235
1236 simplAlts does two things:
1237
1238 1.  Eliminate alternatives that cannot match, including the
1239     DEFAULT alternative.
1240
1241 2.  If the DEFAULT alternative can match only one possible constructor,
1242     then make that constructor explicit.
1243     e.g.
1244         case e of x { DEFAULT -> rhs }
1245      ===>
1246         case e of x { (a,b) -> rhs }
1247     where the type is a single constructor type.  This gives better code
1248     when rhs also scrutinises x or e.
1249
1250 Here "cannot match" includes knowledge from GADTs
1251
1252 It's a good idea do do this stuff before simplifying the alternatives, to
1253 avoid simplifying alternatives we know can't happen, and to come up with
1254 the list of constructors that are handled, to put into the IdInfo of the
1255 case binder, for use when simplifying the alternatives.
1256
1257 Eliminating the default alternative in (1) isn't so obvious, but it can
1258 happen:
1259
1260 data Colour = Red | Green | Blue
1261
1262 f x = case x of
1263         Red -> ..
1264         Green -> ..
1265         DEFAULT -> h x
1266
1267 h y = case y of
1268         Blue -> ..
1269         DEFAULT -> [ case y of ... ]
1270
1271 If we inline h into f, the default case of the inlined h can't happen.
1272 If we don't notice this, we may end up filtering out *all* the cases
1273 of the inner case y, which give us nowhere to go!
1274
1275
1276 \begin{code}
1277 simplAlts :: SimplEnv 
1278           -> OutExpr
1279           -> InId                       -- Case binder
1280           -> [InAlt] -> SimplCont
1281           -> SimplM (OutId, [OutAlt])   -- Includes the continuation
1282 -- Like simplExpr, this just returns the simplified alternatives;
1283 -- it not return an environment
1284
1285 simplAlts env scrut case_bndr alts cont'
1286   = -- pprTrace "simplAlts" (ppr alts $$ ppr (seIdSubst env)) $
1287     do  { let alt_env = zapFloats env
1288         ; (alt_env, case_bndr') <- simplCaseBinder alt_env scrut case_bndr
1289
1290         ; default_alts <- prepareDefault alt_env case_bndr' imposs_deflt_cons cont' maybe_deflt
1291
1292         ; let inst_tys = tyConAppArgs (idType case_bndr')
1293               trimmed_alts = filter (is_possible inst_tys) alts_wo_default
1294               in_alts      = mergeAlts default_alts trimmed_alts
1295                 -- We need the mergeAlts in case the new default_alt 
1296                 -- has turned into a constructor alternative.
1297
1298         ; alts' <- mapM (simplAlt alt_env imposs_cons case_bndr' cont') in_alts
1299         ; return (case_bndr', alts') }
1300   where
1301     (alts_wo_default, maybe_deflt) = findDefault alts
1302     imposs_cons = case scrut of
1303                     Var v -> otherCons (idUnfolding v)
1304                     other -> []
1305
1306         -- "imposs_deflt_cons" are handled either by the context, 
1307         -- OR by a branch in this case expression. (Don't include DEFAULT!!)
1308     imposs_deflt_cons = nub (imposs_cons ++ [con | (con,_,_) <- alts_wo_default])
1309
1310     is_possible :: [Type] -> CoreAlt -> Bool
1311     is_possible tys (con, _, _) | con `elem` imposs_cons = False
1312     is_possible tys (DataAlt con, _, _) = dataConCanMatch tys con
1313     is_possible tys alt                 = True
1314
1315 ------------------------------------
1316 prepareDefault :: SimplEnv
1317                -> OutId         -- Case binder; need just for its type. Note that as an
1318                                 --   OutId, it has maximum information; this is important.
1319                                 --   Test simpl013 is an example
1320              -> [AltCon]        -- These cons can't happen when matching the default
1321              -> SimplCont
1322              -> Maybe InExpr
1323              -> SimplM [InAlt]  -- One branch or none; still unsimplified
1324                                 -- We use a list because it's what mergeAlts expects
1325
1326 prepareDefault env case_bndr' imposs_cons cont Nothing
1327   = return []   -- No default branch
1328
1329 prepareDefault env case_bndr' imposs_cons cont (Just rhs)
1330   |     -- This branch handles the case where we are 
1331         -- scrutinisng an algebraic data type
1332     Just (tycon, inst_tys) <- splitTyConApp_maybe (idType case_bndr'),
1333     isAlgTyCon tycon,           -- It's a data type, tuple, or unboxed tuples.  
1334     not (isNewTyCon tycon),     -- We can have a newtype, if we are just doing an eval:
1335                                 --      case x of { DEFAULT -> e }
1336                                 -- and we don't want to fill in a default for them!
1337     Just all_cons <- tyConDataCons_maybe tycon,
1338     not (null all_cons),        -- This is a tricky corner case.  If the data type has no constructors,
1339                                 -- which GHC allows, then the case expression will have at most a default
1340                                 -- alternative.  We don't want to eliminate that alternative, because the
1341                                 -- invariant is that there's always one alternative.  It's more convenient
1342                                 -- to leave     
1343                                 --      case x of { DEFAULT -> e }     
1344                                 -- as it is, rather than transform it to
1345                                 --      error "case cant match"
1346                                 -- which would be quite legitmate.  But it's a really obscure corner, and
1347                                 -- not worth wasting code on.
1348
1349     let imposs_data_cons = [con | DataAlt con <- imposs_cons]   -- We now know it's a data type 
1350         is_possible con  = not (con `elem` imposs_data_cons)
1351                            && dataConCanMatch inst_tys con
1352   = case filter is_possible all_cons of
1353         []    -> return []      -- Eliminate the default alternative
1354                                 -- altogether if it can't match
1355
1356         [con] ->        -- It matches exactly one constructor, so fill it in
1357                  do { tick (FillInCaseDefault case_bndr')
1358                     ; us <- getUniquesSmpl
1359                     ; let (ex_tvs, co_tvs, arg_ids) =
1360                               dataConRepInstPat us con inst_tys
1361                     ; return [(DataAlt con, ex_tvs ++ co_tvs ++ arg_ids, rhs)] }
1362
1363         two_or_more -> return [(DEFAULT, [], rhs)]
1364
1365   | otherwise 
1366   = return [(DEFAULT, [], rhs)]
1367
1368 ------------------------------------
1369 simplAlt :: SimplEnv
1370          -> [AltCon]    -- These constructors can't be present when
1371                         -- matching this alternative
1372          -> OutId       -- The case binder
1373          -> SimplCont
1374          -> InAlt
1375          -> SimplM (OutAlt)
1376
1377 -- Simplify an alternative, returning the type refinement for the 
1378 -- alternative, if the alternative does any refinement at all
1379
1380 simplAlt env handled_cons case_bndr' cont' (DEFAULT, bndrs, rhs)
1381   = ASSERT( null bndrs )
1382     do  { let env' = addBinderOtherCon env case_bndr' handled_cons
1383                 -- Record the constructors that the case-binder *can't* be.
1384         ; rhs' <- simplExprC env' rhs cont'
1385         ; return (DEFAULT, [], rhs') }
1386
1387 simplAlt env handled_cons case_bndr' cont' (LitAlt lit, bndrs, rhs)
1388   = ASSERT( null bndrs )
1389     do  { let env' = addBinderUnfolding env case_bndr' (Lit lit)
1390         ; rhs' <- simplExprC env' rhs cont'
1391         ; return (LitAlt lit, [], rhs') }
1392
1393 simplAlt env handled_cons case_bndr' cont' (DataAlt con, vs, rhs)
1394   = do  {       -- Deal with the pattern-bound variables
1395                 -- Mark the ones that are in ! positions in the data constructor
1396                 -- as certainly-evaluated.
1397                 -- NB: it happens that simplBinders does *not* erase the OtherCon
1398                 --     form of unfolding, so it's ok to add this info before 
1399                 --     doing simplBinders
1400           (env, vs') <- simplBinders env (add_evals con vs)
1401
1402                 -- Bind the case-binder to (con args)
1403         ; let inst_tys' = tyConAppArgs (idType case_bndr')
1404               con_args  = map Type inst_tys' ++ varsToCoreExprs vs' 
1405               env'      = addBinderUnfolding env case_bndr' (mkConApp con con_args)
1406
1407         ; rhs' <- simplExprC env' rhs cont'
1408         ; return (DataAlt con, vs', rhs') }
1409   where
1410         -- add_evals records the evaluated-ness of the bound variables of
1411         -- a case pattern.  This is *important*.  Consider
1412         --      data T = T !Int !Int
1413         --
1414         --      case x of { T a b -> T (a+1) b }
1415         --
1416         -- We really must record that b is already evaluated so that we don't
1417         -- go and re-evaluate it when constructing the result.
1418         -- See Note [Data-con worker strictness] in MkId.lhs
1419     add_evals dc vs = cat_evals dc vs (dataConRepStrictness dc)
1420
1421     cat_evals dc vs strs
1422         = go vs strs
1423         where
1424           go [] [] = []
1425           go (v:vs) strs | isTyVar v = v : go vs strs
1426           go (v:vs) (str:strs)
1427             | isMarkedStrict str = evald_v  : go vs strs
1428             | otherwise          = zapped_v : go vs strs
1429             where
1430               zapped_v = zap_occ_info v
1431               evald_v  = zapped_v `setIdUnfolding` evaldUnfolding
1432           go _ _ = pprPanic "cat_evals" (ppr dc $$ ppr vs $$ ppr strs)
1433
1434         -- If the case binder is alive, then we add the unfolding
1435         --      case_bndr = C vs
1436         -- to the envt; so vs are now very much alive
1437         -- Note [Aug06] I can't see why this actually matters
1438     zap_occ_info | isDeadBinder case_bndr' = \id -> id
1439                  | otherwise               = zapOccInfo
1440
1441 addBinderUnfolding :: SimplEnv -> Id -> CoreExpr -> SimplEnv
1442 addBinderUnfolding env bndr rhs
1443   = modifyInScope env bndr (bndr `setIdUnfolding` mkUnfolding False rhs)
1444
1445 addBinderOtherCon :: SimplEnv -> Id -> [AltCon] -> SimplEnv
1446 addBinderOtherCon env bndr cons
1447   = modifyInScope env bndr (bndr `setIdUnfolding` mkOtherCon cons)
1448 \end{code}
1449
1450
1451 %************************************************************************
1452 %*                                                                      *
1453 \subsection{Known constructor}
1454 %*                                                                      *
1455 %************************************************************************
1456
1457 We are a bit careful with occurrence info.  Here's an example
1458
1459         (\x* -> case x of (a*, b) -> f a) (h v, e)
1460
1461 where the * means "occurs once".  This effectively becomes
1462         case (h v, e) of (a*, b) -> f a)
1463 and then
1464         let a* = h v; b = e in f a
1465 and then
1466         f (h v)
1467
1468 All this should happen in one sweep.
1469
1470 \begin{code}
1471 knownCon :: SimplEnv -> OutExpr -> AltCon -> [OutExpr]
1472          -> InId -> [InAlt] -> SimplCont
1473          -> SimplM (SimplEnv, OutExpr)
1474
1475 knownCon env scrut con args bndr alts cont
1476   = do  { tick (KnownBranch bndr)
1477         ; knownAlt env scrut args bndr (findAlt con alts) cont }
1478
1479 knownAlt env scrut args bndr (DEFAULT, bs, rhs) cont
1480   = ASSERT( null bs )
1481     do  { env <- simplNonRecX env bndr scrut
1482                 -- This might give rise to a binding with non-atomic args
1483                 -- like x = Node (f x) (g x)
1484                 -- but simplNonRecX will atomic-ify it
1485         ; simplExprF env rhs cont }
1486
1487 knownAlt env scrut args bndr (LitAlt lit, bs, rhs) cont
1488   = ASSERT( null bs )
1489     do  { env <- simplNonRecX env bndr scrut
1490         ; simplExprF env rhs cont }
1491
1492 knownAlt env scrut args bndr (DataAlt dc, bs, rhs) cont
1493   = do  { let dead_bndr  = isDeadBinder bndr
1494               n_drop_tys = tyConArity (dataConTyCon dc)
1495         ; env <- bind_args env dead_bndr bs (drop n_drop_tys args)
1496         ; let
1497                 -- It's useful to bind bndr to scrut, rather than to a fresh
1498                 -- binding      x = Con arg1 .. argn
1499                 -- because very often the scrut is a variable, so we avoid
1500                 -- creating, and then subsequently eliminating, a let-binding
1501                 -- BUT, if scrut is a not a variable, we must be careful
1502                 -- about duplicating the arg redexes; in that case, make
1503                 -- a new con-app from the args
1504                 bndr_rhs  = case scrut of
1505                                 Var v -> scrut
1506                                 other -> con_app
1507                 con_app = mkConApp dc (take n_drop_tys args ++ con_args)
1508                 con_args = [substExpr env (varToCoreExpr b) | b <- bs]
1509                                 -- args are aready OutExprs, but bs are InIds
1510
1511         ; env <- simplNonRecX env bndr bndr_rhs
1512         ; -- pprTrace "knownCon2" (ppr bs $$ ppr rhs $$ ppr (seIdSubst env)) $
1513           simplExprF env rhs cont }
1514
1515 -- Ugh!
1516 bind_args env dead_bndr [] _  = return env
1517
1518 bind_args env dead_bndr (b:bs) (Type ty : args)
1519   = ASSERT( isTyVar b )
1520     bind_args (extendTvSubst env b ty) dead_bndr bs args
1521     
1522 bind_args env dead_bndr (b:bs) (arg : args)
1523   = ASSERT( isId b )
1524     do  { let b' = if dead_bndr then b else zapOccInfo b
1525                 -- Note that the binder might be "dead", because it doesn't occur 
1526                 -- in the RHS; and simplNonRecX may therefore discard it via postInlineUnconditionally
1527                 -- Nevertheless we must keep it if the case-binder is alive, because it may
1528                 -- be used in the con_app.  See Note [zapOccInfo]
1529         ; env <- simplNonRecX env b' arg
1530         ; bind_args env dead_bndr bs args }
1531
1532 bind_args _ _ _ _ = panic "bind_args"
1533 \end{code}
1534
1535
1536 %************************************************************************
1537 %*                                                                      *
1538 \subsection{Duplicating continuations}
1539 %*                                                                      *
1540 %************************************************************************
1541
1542 \begin{code}
1543 prepareCaseCont :: SimplEnv
1544                 -> [InAlt] -> SimplCont
1545                 -> SimplM (SimplEnv, SimplCont,SimplCont)
1546                         -- Return a duplicatable continuation, a non-duplicable part 
1547                         -- plus some extra bindings (that scope over the entire
1548                         -- continunation)
1549
1550         -- No need to make it duplicatable if there's only one alternative
1551 prepareCaseCont env [alt] cont = return (env, cont, mkBoringStop (contResultType cont))
1552 prepareCaseCont env alts  cont = mkDupableCont env cont
1553 \end{code}
1554
1555 \begin{code}
1556 mkDupableCont :: SimplEnv -> SimplCont 
1557               -> SimplM (SimplEnv, SimplCont, SimplCont)
1558
1559 mkDupableCont env cont
1560   | contIsDupable cont
1561   = returnSmpl (env, cont, mkBoringStop (contResultType cont))
1562
1563 mkDupableCont env (Stop {}) = panic "mkDupableCont"     -- Handled by previous eqn
1564
1565 mkDupableCont env (CoerceIt ty cont)
1566   = do  { (env, dup, nodup) <- mkDupableCont env cont
1567         ; return (env, CoerceIt ty dup, nodup) }
1568
1569 mkDupableCont env cont@(StrictBind bndr _ _ se _)
1570   =  return (env, mkBoringStop (substTy se (idType bndr)), cont)
1571         -- See Note [Duplicating strict continuations]
1572
1573 mkDupableCont env cont@(StrictArg _ fun_ty _ _)
1574   =  return (env, mkBoringStop (funArgTy fun_ty), cont)
1575         -- See Note [Duplicating strict continuations]
1576
1577 mkDupableCont env (ApplyTo _ arg se cont)
1578   =     -- e.g.         [...hole...] (...arg...)
1579         --      ==>
1580         --              let a = ...arg... 
1581         --              in [...hole...] a
1582     do  { (env, dup_cont, nodup_cont) <- mkDupableCont env cont
1583         ; arg <- simplExpr (se `setInScope` env) arg
1584         ; (env, arg) <- makeTrivial env arg
1585         ; let app_cont = ApplyTo OkToDup arg (zapSubstEnv env) dup_cont
1586         ; return (env, app_cont, nodup_cont) }
1587
1588 mkDupableCont env cont@(Select _ case_bndr [(_,bs,rhs)] se case_cont)
1589 --  See Note [Single-alternative case]
1590 --  | not (exprIsDupable rhs && contIsDupable case_cont)
1591 --  | not (isDeadBinder case_bndr)
1592   | all isDeadBinder bs
1593   = return (env, mkBoringStop scrut_ty, cont)
1594   where
1595     scrut_ty = substTy se (idType case_bndr)
1596
1597 mkDupableCont env (Select _ case_bndr alts se cont)
1598   =     -- e.g.         (case [...hole...] of { pi -> ei })
1599         --      ===>
1600         --              let ji = \xij -> ei 
1601         --              in case [...hole...] of { pi -> ji xij }
1602     do  { tick (CaseOfCase case_bndr)
1603         ; (env, dup_cont, nodup_cont) <- mkDupableCont env cont
1604                 -- NB: call mkDupableCont here, *not* prepareCaseCont
1605                 -- We must make a duplicable continuation, whereas prepareCaseCont
1606                 -- doesn't when there is a single case branch
1607
1608         ; let alt_env = se `setInScope` env 
1609         ; (alt_env, case_bndr') <- simplBinder alt_env case_bndr
1610         ; alts' <- mapM (simplAlt alt_env [] case_bndr' dup_cont) alts
1611         -- Safe to say that there are no handled-cons for the DEFAULT case
1612                 -- NB: simplBinder does not zap deadness occ-info, so
1613                 -- a dead case_bndr' will still advertise its deadness
1614                 -- This is really important because in
1615                 --      case e of b { (# a,b #) -> ... }
1616                 -- b is always dead, and indeed we are not allowed to bind b to (# a,b #),
1617                 -- which might happen if e was an explicit unboxed pair and b wasn't marked dead.
1618                 -- In the new alts we build, we have the new case binder, so it must retain
1619                 -- its deadness.
1620         -- NB: we don't use alt_env further; it has the substEnv for
1621         --     the alternatives, and we don't want that
1622
1623         ; (env, alts') <- mkDupableAlts env case_bndr' alts'
1624         ; return (env,  -- Note [Duplicated env]
1625                   Select OkToDup case_bndr' alts' (zapSubstEnv env)
1626                          (mkBoringStop (contResultType dup_cont)),
1627                   nodup_cont) }
1628
1629
1630 mkDupableAlts :: SimplEnv -> OutId -> [InAlt]
1631               -> SimplM (SimplEnv, [InAlt])
1632 -- Absorbs the continuation into the new alternatives
1633
1634 mkDupableAlts env case_bndr' alts
1635   = go env alts
1636   where
1637     go env [] = return (env, [])
1638     go env (alt:alts)
1639         = do { (env, alt') <- mkDupableAlt env case_bndr' alt
1640      ; (env, alts') <- go env alts
1641              ; return (env, alt' : alts' ) }
1642                                         
1643 mkDupableAlt env case_bndr' (con, bndrs', rhs')
1644   | exprIsDupable rhs'  -- Note [Small alternative rhs]
1645   = return (env, (con, bndrs', rhs'))
1646   | otherwise
1647   = do  { let rhs_ty'     = exprType rhs'
1648               used_bndrs' = filter abstract_over (case_bndr' : bndrs')
1649               abstract_over bndr 
1650                   | isTyVar bndr = True -- Abstract over all type variables just in case
1651                   | otherwise    = not (isDeadBinder bndr)
1652                         -- The deadness info on the new Ids is preserved by simplBinders
1653
1654         ; (final_bndrs', final_args)    -- Note [Join point abstraction]
1655                 <- if (any isId used_bndrs')
1656                    then return (used_bndrs', varsToCoreExprs used_bndrs')
1657                     else do { rw_id <- newId FSLIT("w") realWorldStatePrimTy
1658                             ; return ([rw_id], [Var realWorldPrimId]) }
1659              
1660         ; join_bndr <- newId FSLIT("$j") (mkPiTypes final_bndrs' rhs_ty')
1661                 -- Note [Funky mkPiTypes]
1662         
1663         ; let   -- We make the lambdas into one-shot-lambdas.  The
1664                 -- join point is sure to be applied at most once, and doing so
1665                 -- prevents the body of the join point being floated out by
1666                 -- the full laziness pass
1667                 really_final_bndrs     = map one_shot final_bndrs'
1668                 one_shot v | isId v    = setOneShotLambda v
1669                            | otherwise = v
1670                 join_rhs  = mkLams really_final_bndrs rhs'
1671                 join_call = mkApps (Var join_bndr) final_args
1672
1673         ; return (addNonRec env join_bndr join_rhs, (con, bndrs', join_call)) }
1674                 -- See Note [Duplicated env]
1675 \end{code}
1676
1677 Note [Duplicated env]
1678 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1679 Some of the alternatives are simplified, but have not been turned into a join point
1680 So they *must* have an zapped subst-env.  So we can't use completeNonRecX to
1681 bind the join point, because it might to do PostInlineUnconditionally, and
1682 we'd lose that when zapping the subst-env.  We could have a per-alt subst-env,
1683 but zapping it (as we do in mkDupableCont, the Select case) is safe, and
1684 at worst delays the join-point inlining.
1685
1686 Note [Small alterantive rhs]
1687 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1688 It is worth checking for a small RHS because otherwise we
1689 get extra let bindings that may cause an extra iteration of the simplifier to
1690 inline back in place.  Quite often the rhs is just a variable or constructor.
1691 The Ord instance of Maybe in PrelMaybe.lhs, for example, took several extra
1692 iterations because the version with the let bindings looked big, and so wasn't
1693 inlined, but after the join points had been inlined it looked smaller, and so
1694 was inlined.
1695
1696 NB: we have to check the size of rhs', not rhs. 
1697 Duplicating a small InAlt might invalidate occurrence information
1698 However, if it *is* dupable, we return the *un* simplified alternative,
1699 because otherwise we'd need to pair it up with an empty subst-env....
1700 but we only have one env shared between all the alts.
1701 (Remember we must zap the subst-env before re-simplifying something).
1702 Rather than do this we simply agree to re-simplify the original (small) thing later.
1703
1704 Note [Funky mkPiTypes]
1705 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1706 Notice the funky mkPiTypes.  If the contructor has existentials
1707 it's possible that the join point will be abstracted over
1708 type varaibles as well as term variables.
1709  Example:  Suppose we have
1710         data T = forall t.  C [t]
1711  Then faced with
1712         case (case e of ...) of
1713             C t xs::[t] -> rhs
1714  We get the join point
1715         let j :: forall t. [t] -> ...
1716             j = /\t \xs::[t] -> rhs
1717         in
1718         case (case e of ...) of
1719             C t xs::[t] -> j t xs
1720
1721 Note [Join point abstaction]
1722 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1723 If we try to lift a primitive-typed something out
1724 for let-binding-purposes, we will *caseify* it (!),
1725 with potentially-disastrous strictness results.  So
1726 instead we turn it into a function: \v -> e
1727 where v::State# RealWorld#.  The value passed to this function
1728 is realworld#, which generates (almost) no code.
1729
1730 There's a slight infelicity here: we pass the overall 
1731 case_bndr to all the join points if it's used in *any* RHS,
1732 because we don't know its usage in each RHS separately
1733
1734 We used to say "&& isUnLiftedType rhs_ty'" here, but now
1735 we make the join point into a function whenever used_bndrs'
1736 is empty.  This makes the join-point more CPR friendly. 
1737 Consider:       let j = if .. then I# 3 else I# 4
1738                 in case .. of { A -> j; B -> j; C -> ... }
1739
1740 Now CPR doesn't w/w j because it's a thunk, so
1741 that means that the enclosing function can't w/w either,
1742 which is a lose.  Here's the example that happened in practice:
1743         kgmod :: Int -> Int -> Int
1744         kgmod x y = if x > 0 && y < 0 || x < 0 && y > 0
1745                     then 78
1746                     else 5
1747
1748 I have seen a case alternative like this:
1749         True -> \v -> ...
1750 It's a bit silly to add the realWorld dummy arg in this case, making
1751         $j = \s v -> ...
1752            True -> $j s
1753 (the \v alone is enough to make CPR happy) but I think it's rare
1754
1755 Note [Duplicating strict continuations]
1756 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1757 Do *not* duplicate StrictBind and StritArg continuations.  We gain
1758 nothing by propagating them into the expressions, and we do lose a
1759 lot.  Here's an example:
1760         && (case x of { T -> F; F -> T }) E
1761 Now, && is strict so we end up simplifying the case with
1762 an ArgOf continuation.  If we let-bind it, we get
1763
1764         let $j = \v -> && v E
1765         in simplExpr (case x of { T -> F; F -> T })
1766                      (ArgOf (\r -> $j r)
1767 And after simplifying more we get
1768
1769         let $j = \v -> && v E
1770         in case x of { T -> $j F; F -> $j T }
1771 Which is a Very Bad Thing
1772
1773 The desire not to duplicate is the entire reason that
1774 mkDupableCont returns a pair of continuations.
1775
1776 The original plan had:
1777 e.g.    (...strict-fn...) [...hole...]
1778         ==>
1779                 let $j = \a -> ...strict-fn...
1780                 in $j [...hole...]
1781
1782 Note [Single-alternative cases]
1783 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1784 This case is just like the ArgOf case.  Here's an example:
1785         data T a = MkT !a
1786         ...(MkT (abs x))...
1787 Then we get
1788         case (case x of I# x' -> 
1789               case x' <# 0# of
1790                 True  -> I# (negate# x')
1791                 False -> I# x') of y {
1792           DEFAULT -> MkT y
1793 Because the (case x) has only one alternative, we'll transform to
1794         case x of I# x' ->
1795         case (case x' <# 0# of
1796                 True  -> I# (negate# x')
1797                 False -> I# x') of y {
1798           DEFAULT -> MkT y
1799 But now we do *NOT* want to make a join point etc, giving 
1800         case x of I# x' ->
1801         let $j = \y -> MkT y
1802         in case x' <# 0# of
1803                 True  -> $j (I# (negate# x'))
1804                 False -> $j (I# x')
1805 In this case the $j will inline again, but suppose there was a big
1806 strict computation enclosing the orginal call to MkT.  Then, it won't
1807 "see" the MkT any more, because it's big and won't get duplicated.
1808 And, what is worse, nothing was gained by the case-of-case transform.
1809
1810 When should use this case of mkDupableCont?  
1811 However, matching on *any* single-alternative case is a *disaster*;
1812   e.g.  case (case ....) of (a,b) -> (# a,b #)
1813   We must push the outer case into the inner one!
1814 Other choices:
1815
1816    * Match [(DEFAULT,_,_)], but in the common case of Int, 
1817      the alternative-filling-in code turned the outer case into
1818                 case (...) of y { I# _ -> MkT y }
1819
1820    * Match on single alternative plus (not (isDeadBinder case_bndr))
1821      Rationale: pushing the case inwards won't eliminate the construction.
1822      But there's a risk of
1823                 case (...) of y { (a,b) -> let z=(a,b) in ... }
1824      Now y looks dead, but it'll come alive again.  Still, this
1825      seems like the best option at the moment.
1826
1827    * Match on single alternative plus (all (isDeadBinder bndrs))
1828      Rationale: this is essentially  seq.
1829
1830    * Match when the rhs is *not* duplicable, and hence would lead to a
1831      join point.  This catches the disaster-case above.  We can test
1832      the *un-simplified* rhs, which is fine.  It might get bigger or
1833      smaller after simplification; if it gets smaller, this case might
1834      fire next time round.  NB also that we must test contIsDupable
1835      case_cont *btoo, because case_cont might be big!
1836
1837      HOWEVER: I found that this version doesn't work well, because
1838      we can get         let x = case (...) of { small } in ...case x...
1839      When x is inlined into its full context, we find that it was a bad
1840      idea to have pushed the outer case inside the (...) case.
1841