fix out-of-scope variable
[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 SimplEnv 
16 import SimplUtils       ( mkCase, mkLam, 
17                           SimplCont(..), DupFlag(..), LetRhsFlag(..), 
18                           mkRhsStop, mkBoringStop,  mkLazyArgStop, pushContArgs,
19                           contResultType, countArgs, contIsDupable, contIsRhsOrArg,
20                           getContArgs, interestingCallContext, interestingArg, isStrictType,
21                           preInlineUnconditionally, postInlineUnconditionally, 
22                           interestingArgContext, inlineMode, activeInline, activeRule
23                         )
24 import Id               ( Id, idType, idInfo, idArity, isDataConWorkId, 
25                           idUnfolding, setIdUnfolding, isDeadBinder,
26                           idNewDemandInfo, setIdInfo, 
27                           setIdOccInfo, zapLamIdInfo, setOneShotLambda
28                         )
29 import MkId             ( eRROR_ID )
30 import Literal          ( mkStringLit )
31 import IdInfo           ( OccInfo(..), isLoopBreaker,
32                           setArityInfo, zapDemandInfo,
33                           setUnfoldingInfo, 
34                           occInfo
35                         )
36 import NewDemand        ( isStrictDmd )
37 import TcGadt           ( dataConCanMatch )
38 import DataCon          ( DataCon, dataConTyCon, dataConRepStrictness )
39 import TyCon            ( tyConArity, isAlgTyCon, isNewTyCon, tyConDataCons_maybe )
40 import CoreSyn
41 import PprCore          ( pprParendExpr, pprCoreExpr )
42 import CoreUnfold       ( mkUnfolding, callSiteInline )
43 import CoreUtils        ( exprIsDupable, exprIsTrivial, needsCaseBinding,
44                           exprIsConApp_maybe, mkPiTypes, findAlt, 
45                           exprType, exprIsHNF, findDefault, mergeAlts,
46                           exprOkForSpeculation, exprArity, 
47                           mkCoerce, mkSCC, mkInlineMe, applyTypeToArg
48                         )
49 import Rules            ( lookupRule )
50 import BasicTypes       ( isMarkedStrict )
51 import CostCentre       ( currentCCS )
52 import Type             ( TvSubstEnv, isUnLiftedType, seqType, tyConAppArgs, funArgTy,
53                           splitFunTy_maybe, splitFunTy, coreEqType, splitTyConApp_maybe,
54                           isTyVarTy, mkTyVarTys, isFunTy, tcEqType
55                         )
56 import Coercion         ( Coercion, coercionKind,
57                           mkTransCoercion, mkLeftCoercion, mkRightCoercion, 
58                           mkSymCoercion, splitCoercionKind_maybe, decomposeCo  )
59 import Var              ( tyVarKind, mkTyVar )
60 import VarEnv           ( elemVarEnv, emptyVarEnv )
61 import TysPrim          ( realWorldStatePrimTy )
62 import PrelInfo         ( realWorldPrimId )
63 import BasicTypes       ( TopLevelFlag(..), isTopLevel, 
64                           RecFlag(..), isNonRec
65                         )
66 import OrdList
67 import List             ( nub )
68 import Maybes           ( orElse )
69 import Outputable
70 import Util             ( notNull, filterOut )
71 \end{code}
72
73
74 The guts of the simplifier is in this module, but the driver loop for
75 the simplifier is in SimplCore.lhs.
76
77
78 -----------------------------------------
79         *** IMPORTANT NOTE ***
80 -----------------------------------------
81 The simplifier used to guarantee that the output had no shadowing, but
82 it does not do so any more.   (Actually, it never did!)  The reason is
83 documented with simplifyArgs.
84
85
86 -----------------------------------------
87         *** IMPORTANT NOTE ***
88 -----------------------------------------
89 Many parts of the simplifier return a bunch of "floats" as well as an
90 expression. This is wrapped as a datatype SimplUtils.FloatsWith.
91
92 All "floats" are let-binds, not case-binds, but some non-rec lets may
93 be unlifted (with RHS ok-for-speculation).
94
95
96
97 -----------------------------------------
98         ORGANISATION OF FUNCTIONS
99 -----------------------------------------
100 simplTopBinds
101   - simplify all top-level binders
102   - for NonRec, call simplRecOrTopPair
103   - for Rec,    call simplRecBind
104
105         
106         ------------------------------
107 simplExpr (applied lambda)      ==> simplNonRecBind
108 simplExpr (Let (NonRec ...) ..) ==> simplNonRecBind
109 simplExpr (Let (Rec ...)    ..) ==> simplify binders; simplRecBind
110
111         ------------------------------
112 simplRecBind    [binders already simplfied]
113   - use simplRecOrTopPair on each pair in turn
114
115 simplRecOrTopPair [binder already simplified]
116   Used for: recursive bindings (top level and nested)
117             top-level non-recursive bindings
118   Returns: 
119   - check for PreInlineUnconditionally
120   - simplLazyBind
121
122 simplNonRecBind
123   Used for: non-top-level non-recursive bindings
124             beta reductions (which amount to the same thing)
125   Because it can deal with strict arts, it takes a 
126         "thing-inside" and returns an expression
127
128   - check for PreInlineUnconditionally
129   - simplify binder, including its IdInfo
130   - if strict binding
131         simplStrictArg
132         mkAtomicArgs
133         completeNonRecX
134     else
135         simplLazyBind
136         addFloats
137
138 simplNonRecX:   [given a *simplified* RHS, but an *unsimplified* binder]
139   Used for: binding case-binder and constr args in a known-constructor case
140   - check for PreInLineUnconditionally
141   - simplify binder
142   - completeNonRecX
143  
144         ------------------------------
145 simplLazyBind:  [binder already simplified, RHS not]
146   Used for: recursive bindings (top level and nested)
147             top-level non-recursive bindings
148             non-top-level, but *lazy* non-recursive bindings
149         [must not be strict or unboxed]
150   Returns floats + an augmented environment, not an expression
151   - substituteIdInfo and add result to in-scope 
152         [so that rules are available in rec rhs]
153   - simplify rhs
154   - mkAtomicArgs
155   - float if exposes constructor or PAP
156   - completeLazyBind
157
158
159 completeNonRecX:        [binder and rhs both simplified]
160   - if the the thing needs case binding (unlifted and not ok-for-spec)
161         build a Case
162    else
163         completeLazyBind
164         addFloats
165
166 completeLazyBind:       [given a simplified RHS]
167         [used for both rec and non-rec bindings, top level and not]
168   - try PostInlineUnconditionally
169   - add unfolding [this is the only place we add an unfolding]
170   - add arity
171
172
173
174 Right hand sides and arguments
175 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
176 In many ways we want to treat 
177         (a) the right hand side of a let(rec), and 
178         (b) a function argument
179 in the same way.  But not always!  In particular, we would
180 like to leave these arguments exactly as they are, so they
181 will match a RULE more easily.
182         
183         f (g x, h x)    
184         g (+ x)
185
186 It's harder to make the rule match if we ANF-ise the constructor,
187 or eta-expand the PAP:
188
189         f (let { a = g x; b = h x } in (a,b))
190         g (\y. + x y)
191
192 On the other hand if we see the let-defns
193
194         p = (g x, h x)
195         q = + x
196
197 then we *do* want to ANF-ise and eta-expand, so that p and q
198 can be safely inlined.   
199
200 Even floating lets out is a bit dubious.  For let RHS's we float lets
201 out if that exposes a value, so that the value can be inlined more vigorously.
202 For example
203
204         r = let x = e in (x,x)
205
206 Here, if we float the let out we'll expose a nice constructor. We did experiments
207 that showed this to be a generally good thing.  But it was a bad thing to float
208 lets out unconditionally, because that meant they got allocated more often.
209
210 For function arguments, there's less reason to expose a constructor (it won't
211 get inlined).  Just possibly it might make a rule match, but I'm pretty skeptical.
212 So for the moment we don't float lets out of function arguments either.
213
214
215 Eta expansion
216 ~~~~~~~~~~~~~~
217 For eta expansion, we want to catch things like
218
219         case e of (a,b) -> \x -> case a of (p,q) -> \y -> r
220
221 If the \x was on the RHS of a let, we'd eta expand to bring the two
222 lambdas together.  And in general that's a good thing to do.  Perhaps
223 we should eta expand wherever we find a (value) lambda?  Then the eta
224 expansion at a let RHS can concentrate solely on the PAP case.
225
226
227 %************************************************************************
228 %*                                                                      *
229 \subsection{Bindings}
230 %*                                                                      *
231 %************************************************************************
232
233 \begin{code}
234 simplTopBinds :: SimplEnv -> [InBind] -> SimplM [OutBind]
235
236 simplTopBinds env binds
237   =     -- Put all the top-level binders into scope at the start
238         -- so that if a transformation rule has unexpectedly brought
239         -- anything into scope, then we don't get a complaint about that.
240         -- It's rather as if the top-level binders were imported.
241     simplRecBndrs env (bindersOfBinds binds)    `thenSmpl` \ (env, bndrs') -> 
242     simpl_binds env binds bndrs'                `thenSmpl` \ (floats, _) ->
243     freeTick SimplifierDone                     `thenSmpl_`
244     returnSmpl (floatBinds floats)
245   where
246         -- We need to track the zapped top-level binders, because
247         -- they should have their fragile IdInfo zapped (notably occurrence info)
248         -- That's why we run down binds and bndrs' simultaneously.
249     simpl_binds :: SimplEnv -> [InBind] -> [OutId] -> SimplM (FloatsWith ())
250     simpl_binds env []           bs = ASSERT( null bs ) returnSmpl (emptyFloats env, ())
251     simpl_binds env (bind:binds) bs = simpl_bind env bind bs            `thenSmpl` \ (floats,env) ->
252                                       addFloats env floats              $ \env -> 
253                                       simpl_binds env binds (drop_bs bind bs)
254
255     drop_bs (NonRec _ _) (_ : bs) = bs
256     drop_bs (Rec prs)    bs       = drop (length prs) bs
257
258     simpl_bind env bind bs 
259       = getDOptsSmpl                            `thenSmpl` \ dflags ->
260         if dopt Opt_D_dump_inlinings dflags then
261            pprTrace "SimplBind" (ppr (bindersOf bind)) $ simpl_bind1 env bind bs
262         else
263            simpl_bind1 env bind bs
264
265     simpl_bind1 env (NonRec b r) (b':_) = simplRecOrTopPair env TopLevel b b' r
266     simpl_bind1 env (Rec pairs)  bs'    = simplRecBind      env TopLevel pairs bs'
267 \end{code}
268
269
270 %************************************************************************
271 %*                                                                      *
272 \subsection{simplNonRec}
273 %*                                                                      *
274 %************************************************************************
275
276 simplNonRecBind is used for
277   * non-top-level non-recursive lets in expressions
278   * beta reduction
279
280 It takes 
281   * An unsimplified (binder, rhs) pair
282   * The env for the RHS.  It may not be the same as the
283         current env because the bind might occur via (\x.E) arg
284
285 It uses the CPS form because the binding might be strict, in which
286 case we might discard the continuation:
287         let x* = error "foo" in (...x...)
288
289 It needs to turn unlifted bindings into a @case@.  They can arise
290 from, say:      (\x -> e) (4# + 3#)
291
292 \begin{code}
293 simplNonRecBind :: SimplEnv
294                 -> InId                                 -- Binder
295                 -> InExpr -> SimplEnv                   -- Arg, with its subst-env
296                 -> OutType                              -- Type of thing computed by the context
297                 -> (SimplEnv -> SimplM FloatsWithExpr)  -- The body
298                 -> SimplM FloatsWithExpr
299 #ifdef DEBUG
300 simplNonRecBind env bndr rhs rhs_se cont_ty thing_inside
301   | isTyVar bndr
302   = pprPanic "simplNonRecBind" (ppr bndr <+> ppr rhs)
303 #endif
304
305 simplNonRecBind env bndr rhs rhs_se cont_ty thing_inside
306   = simplNonRecBind' env bndr rhs rhs_se cont_ty thing_inside
307
308 simplNonRecBind' env bndr rhs rhs_se cont_ty thing_inside
309   | preInlineUnconditionally env NotTopLevel bndr rhs
310   = tick (PreInlineUnconditionally bndr)                `thenSmpl_`
311     thing_inside (extendIdSubst env bndr (mkContEx rhs_se rhs))
312
313   | isStrictDmd (idNewDemandInfo bndr) || isStrictType bndr_ty  -- A strict let
314   =     -- Don't use simplBinder because that doesn't keep 
315         -- fragile occurrence info in the substitution
316     simplNonRecBndr env bndr                                    `thenSmpl` \ (env, bndr1) ->
317     simplStrictArg AnRhs env rhs rhs_se (idType bndr1) cont_ty  $ \ env1 rhs1 ->
318
319         -- Now complete the binding and simplify the body
320     let
321         (env2,bndr2) = addLetIdInfo env1 bndr bndr1
322     in
323     completeNonRecX env2 True {- strict -} bndr bndr2 rhs1 thing_inside
324
325   | otherwise                                                   -- Normal, lazy case
326   =     -- Don't use simplBinder because that doesn't keep 
327         -- fragile occurrence info in the substitution
328     simplNonRecBndr env bndr                            `thenSmpl` \ (env, bndr') ->
329     simplLazyBind env NotTopLevel NonRecursive
330                   bndr bndr' rhs rhs_se                 `thenSmpl` \ (floats, env) ->
331     addFloats env floats thing_inside
332
333   where
334     bndr_ty = idType bndr
335 \end{code}
336
337 A specialised variant of simplNonRec used when the RHS is already simplified, notably
338 in knownCon.  It uses case-binding where necessary.
339
340 \begin{code}
341 simplNonRecX :: SimplEnv
342              -> InId            -- Old binder
343              -> OutExpr         -- Simplified RHS
344              -> (SimplEnv -> SimplM FloatsWithExpr)
345              -> SimplM FloatsWithExpr
346
347 simplNonRecX env bndr new_rhs thing_inside
348   = do  { (env, bndr') <- simplBinder env bndr
349         ; completeNonRecX env False {- Non-strict; pessimistic -} 
350                           bndr bndr' new_rhs thing_inside }
351
352
353 completeNonRecX :: SimplEnv
354                 -> Bool                 -- Strict binding
355                 -> InId                 -- Old binder
356                 -> OutId                -- New binder
357                 -> OutExpr              -- Simplified RHS
358                 -> (SimplEnv -> SimplM FloatsWithExpr)
359                 -> SimplM FloatsWithExpr
360
361 completeNonRecX env is_strict old_bndr new_bndr new_rhs thing_inside
362   | needsCaseBinding (idType new_bndr) new_rhs
363         -- Make this test *before* the preInlineUnconditionally
364         -- Consider     case I# (quotInt# x y) of 
365         --                I# v -> let w = J# v in ...
366         -- If we gaily inline (quotInt# x y) for v, we end up building an
367         -- extra thunk:
368         --                let w = J# (quotInt# x y) in ...
369         -- because quotInt# can fail.
370   = do  { (floats, body) <- thing_inside env
371         ; let body' = wrapFloats floats body
372         ; return (emptyFloats env, Case new_rhs new_bndr (exprType body) 
373                                         [(DEFAULT, [], body')]) }
374
375   | otherwise
376   =     -- Make the arguments atomic if necessary, 
377         -- adding suitable bindings
378     -- pprTrace "completeNonRecX" (ppr new_bndr <+> ppr new_rhs) $
379     mkAtomicArgsE env is_strict new_rhs         $ \ env new_rhs ->
380     completeLazyBind env NotTopLevel
381                      old_bndr new_bndr new_rhs  `thenSmpl` \ (floats, env) ->
382     addFloats env floats thing_inside
383
384 {- No, no, no!  Do not try preInlineUnconditionally in completeNonRecX
385    Doing so risks exponential behaviour, because new_rhs has been simplified once already
386    In the cases described by the folowing commment, postInlineUnconditionally will 
387    catch many of the relevant cases.
388         -- This happens; for example, the case_bndr during case of
389         -- known constructor:  case (a,b) of x { (p,q) -> ... }
390         -- Here x isn't mentioned in the RHS, so we don't want to
391         -- create the (dead) let-binding  let x = (a,b) in ...
392         --
393         -- Similarly, single occurrences can be inlined vigourously
394         -- e.g.  case (f x, g y) of (a,b) -> ....
395         -- If a,b occur once we can avoid constructing the let binding for them.
396   | preInlineUnconditionally env NotTopLevel bndr new_rhs
397   = thing_inside (extendIdSubst env bndr (DoneEx new_rhs))
398
399   -- NB: completeLazyBind uses postInlineUnconditionally; no need to do that here
400 -}
401 \end{code}
402
403
404 %************************************************************************
405 %*                                                                      *
406 \subsection{Lazy bindings}
407 %*                                                                      *
408 %************************************************************************
409
410 simplRecBind is used for
411         * recursive bindings only
412
413 \begin{code}
414 simplRecBind :: SimplEnv -> TopLevelFlag
415              -> [(InId, InExpr)] -> [OutId]
416              -> SimplM (FloatsWith SimplEnv)
417 simplRecBind env top_lvl pairs bndrs'
418   = go env pairs bndrs'         `thenSmpl` \ (floats, env) ->
419     returnSmpl (flattenFloats floats, env)
420   where
421     go env [] _ = returnSmpl (emptyFloats env, env)
422         
423     go env ((bndr, rhs) : pairs) (bndr' : bndrs')
424         = simplRecOrTopPair env top_lvl bndr bndr' rhs  `thenSmpl` \ (floats, env) ->
425           addFloats env floats (\env -> go env pairs bndrs')
426 \end{code}
427
428
429 simplRecOrTopPair is used for
430         * recursive bindings (whether top level or not)
431         * top-level non-recursive bindings
432
433 It assumes the binder has already been simplified, but not its IdInfo.
434
435 \begin{code}
436 simplRecOrTopPair :: SimplEnv
437                   -> TopLevelFlag
438                   -> InId -> OutId              -- Binder, both pre-and post simpl
439                   -> InExpr                     -- The RHS and its environment
440                   -> SimplM (FloatsWith SimplEnv)
441
442 simplRecOrTopPair env top_lvl bndr bndr' rhs
443   | preInlineUnconditionally env top_lvl bndr rhs       -- Check for unconditional inline
444   = tick (PreInlineUnconditionally bndr)                `thenSmpl_`
445     returnSmpl (emptyFloats env, extendIdSubst env bndr (mkContEx env rhs))
446
447   | otherwise
448   = simplLazyBind env top_lvl Recursive bndr bndr' rhs env
449         -- May not actually be recursive, but it doesn't matter
450 \end{code}
451
452
453 simplLazyBind is used for
454         * recursive bindings (whether top level or not)
455         * top-level non-recursive bindings
456         * non-top-level *lazy* non-recursive bindings
457
458 [Thus it deals with the lazy cases from simplNonRecBind, and all cases
459 from SimplRecOrTopBind]
460
461 Nota bene:
462     1. It assumes that the binder is *already* simplified, 
463        and is in scope, but not its IdInfo
464
465     2. It assumes that the binder type is lifted.
466
467     3. It does not check for pre-inline-unconditionallly;
468        that should have been done already.
469
470 \begin{code}
471 simplLazyBind :: SimplEnv
472               -> TopLevelFlag -> RecFlag
473               -> InId -> OutId          -- Binder, both pre-and post simpl
474               -> InExpr -> SimplEnv     -- The RHS and its environment
475               -> SimplM (FloatsWith SimplEnv)
476
477 simplLazyBind env top_lvl is_rec bndr bndr1 rhs rhs_se
478   = let 
479         (env1,bndr2)      = addLetIdInfo env bndr bndr1
480         rhs_env           = setInScope rhs_se env1
481         is_top_level      = isTopLevel top_lvl
482         ok_float_unlifted = not is_top_level && isNonRec is_rec
483         rhs_cont          = mkRhsStop (idType bndr2)
484     in
485         -- Simplify the RHS; note the mkRhsStop, which tells 
486         -- the simplifier that this is the RHS of a let.
487     simplExprF rhs_env rhs rhs_cont             `thenSmpl` \ (floats, rhs1) ->
488
489         -- If any of the floats can't be floated, give up now
490         -- (The allLifted predicate says True for empty floats.)
491     if (not ok_float_unlifted && not (allLifted floats)) then
492         completeLazyBind env1 top_lvl bndr bndr2
493                          (wrapFloats floats rhs1)
494     else        
495
496         -- ANF-ise a constructor or PAP rhs
497     mkAtomicArgs False {- Not strict -} 
498                  ok_float_unlifted rhs1                 `thenSmpl` \ (aux_binds, rhs2) ->
499
500         -- If the result is a PAP, float the floats out, else wrap them
501         -- By this time it's already been ANF-ised (if necessary)
502     if isEmptyFloats floats && isNilOL aux_binds then   -- Shortcut a common case
503         completeLazyBind env1 top_lvl bndr bndr2 rhs2
504
505     else if is_top_level || exprIsTrivial rhs2 || exprIsHNF rhs2 then
506         --      WARNING: long dodgy argument coming up
507         --      WANTED: a better way to do this
508         --              
509         -- We can't use "exprIsCheap" instead of exprIsHNF, 
510         -- because that causes a strictness bug.
511         --         x = let y* = E in case (scc y) of { T -> F; F -> T}
512         -- The case expression is 'cheap', but it's wrong to transform to
513         --         y* = E; x = case (scc y) of {...}
514         -- Either we must be careful not to float demanded non-values, or
515         -- we must use exprIsHNF for the test, which ensures that the
516         -- thing is non-strict.  So exprIsHNF => bindings are non-strict
517         -- I think.  The WARN below tests for this.
518         --
519         -- We use exprIsTrivial here because we want to reveal lone variables.  
520         -- E.g.  let { x = letrec { y = E } in y } in ...
521         -- Here we definitely want to float the y=E defn. 
522         -- exprIsHNF definitely isn't right for that.
523         --
524         -- Again, the floated binding can't be strict; if it's recursive it'll
525         -- be non-strict; if it's non-recursive it'd be inlined.
526         --
527         -- Note [SCC-and-exprIsTrivial]
528         -- If we have
529         --      y = let { x* = E } in scc "foo" x
530         -- then we do *not* want to float out the x binding, because
531         -- it's strict!  Fortunately, exprIsTrivial replies False to
532         -- (scc "foo" x).
533
534                 -- There's a subtlety here.  There may be a binding (x* = e) in the
535                 -- floats, where the '*' means 'will be demanded'.  So is it safe
536                 -- to float it out?  Answer no, but it won't matter because
537                 -- we only float if (a) arg' is a WHNF, or (b) it's going to top level
538                 -- and so there can't be any 'will be demanded' bindings in the floats.
539                 -- Hence the warning
540         WARN( not (is_top_level || not (any demanded_float (floatBinds floats))), 
541               ppr (filter demanded_float (floatBinds floats)) )
542
543         tick LetFloatFromLet                    `thenSmpl_` (
544         addFloats env1 floats                   $ \ env2 ->
545         addAtomicBinds env2 (fromOL aux_binds)  $ \ env3 ->
546         completeLazyBind env3 top_lvl bndr bndr2 rhs2)
547
548     else
549         completeLazyBind env1 top_lvl bndr bndr2 (wrapFloats floats rhs1)
550
551 #ifdef DEBUG
552 demanded_float (NonRec b r) = isStrictDmd (idNewDemandInfo b) && not (isUnLiftedType (idType b))
553                 -- Unlifted-type (cheap-eagerness) lets may well have a demanded flag on them
554 demanded_float (Rec _)      = False
555 #endif
556 \end{code}
557
558
559 %************************************************************************
560 %*                                                                      *
561 \subsection{Completing a lazy binding}
562 %*                                                                      *
563 %************************************************************************
564
565 completeLazyBind
566         * deals only with Ids, not TyVars
567         * takes an already-simplified binder and RHS
568         * is used for both recursive and non-recursive bindings
569         * is used for both top-level and non-top-level bindings
570
571 It does the following:
572   - tries discarding a dead binding
573   - tries PostInlineUnconditionally
574   - add unfolding [this is the only place we add an unfolding]
575   - add arity
576
577 It does *not* attempt to do let-to-case.  Why?  Because it is used for
578         - top-level bindings (when let-to-case is impossible) 
579         - many situations where the "rhs" is known to be a WHNF
580                 (so let-to-case is inappropriate).
581
582 \begin{code}
583 completeLazyBind :: SimplEnv
584                  -> TopLevelFlag        -- Flag stuck into unfolding
585                  -> InId                -- Old binder
586                  -> OutId               -- New binder
587                  -> OutExpr             -- Simplified RHS
588                  -> SimplM (FloatsWith SimplEnv)
589 -- We return a new SimplEnv, because completeLazyBind may choose to do its work
590 -- by extending the substitution (e.g. let x = y in ...)
591 -- The new binding (if any) is returned as part of the floats.
592 -- NB: the returned SimplEnv has the right SubstEnv, but you should
593 --     (as usual) use the in-scope-env from the floats
594
595 completeLazyBind env top_lvl old_bndr new_bndr new_rhs
596   | postInlineUnconditionally env top_lvl new_bndr occ_info new_rhs unfolding
597   =             -- Drop the binding
598     tick (PostInlineUnconditionally old_bndr)   `thenSmpl_`
599     -- pprTrace "Inline unconditionally" (ppr old_bndr <+> ppr new_bndr <+> ppr new_rhs) $
600     returnSmpl (emptyFloats env, extendIdSubst env old_bndr (DoneEx new_rhs))
601                 -- Use the substitution to make quite, quite sure that the substitution
602                 -- will happen, since we are going to discard the binding
603
604   |  otherwise
605   = let
606                 -- Add arity info
607         new_bndr_info = idInfo new_bndr `setArityInfo` exprArity new_rhs
608
609         -- Add the unfolding *only* for non-loop-breakers
610         -- Making loop breakers not have an unfolding at all 
611         -- means that we can avoid tests in exprIsConApp, for example.
612         -- This is important: if exprIsConApp says 'yes' for a recursive
613         -- thing, then we can get into an infinite loop
614
615         -- If the unfolding is a value, the demand info may
616         -- go pear-shaped, so we nuke it.  Example:
617         --      let x = (a,b) in
618         --      case x of (p,q) -> h p q x
619         -- Here x is certainly demanded. But after we've nuked
620         -- the case, we'll get just
621         --      let x = (a,b) in h a b x
622         -- and now x is not demanded (I'm assuming h is lazy)
623         -- This really happens.  Similarly
624         --      let f = \x -> e in ...f..f...
625         -- After inling f at some of its call sites the original binding may
626         -- (for example) be no longer strictly demanded.
627         -- The solution here is a bit ad hoc...
628         info_w_unf = new_bndr_info `setUnfoldingInfo` unfolding
629         final_info | loop_breaker               = new_bndr_info
630                    | isEvaldUnfolding unfolding = zapDemandInfo info_w_unf `orElse` info_w_unf
631                    | otherwise                  = info_w_unf
632
633         final_id = new_bndr `setIdInfo` final_info
634     in
635                 -- These seqs forces the Id, and hence its IdInfo,
636                 -- and hence any inner substitutions
637     final_id                                    `seq`
638     -- pprTrace "Binding" (ppr final_id <+> ppr unfolding) $
639     returnSmpl (unitFloat env final_id new_rhs, env)
640
641   where 
642     unfolding    = mkUnfolding (isTopLevel top_lvl) new_rhs
643     loop_breaker = isLoopBreaker occ_info
644     old_info     = idInfo old_bndr
645     occ_info     = occInfo old_info
646 \end{code}    
647
648
649
650 %************************************************************************
651 %*                                                                      *
652 \subsection[Simplify-simplExpr]{The main function: simplExpr}
653 %*                                                                      *
654 %************************************************************************
655
656 The reason for this OutExprStuff stuff is that we want to float *after*
657 simplifying a RHS, not before.  If we do so naively we get quadratic
658 behaviour as things float out.
659
660 To see why it's important to do it after, consider this (real) example:
661
662         let t = f x
663         in fst t
664 ==>
665         let t = let a = e1
666                     b = e2
667                 in (a,b)
668         in fst t
669 ==>
670         let a = e1
671             b = e2
672             t = (a,b)
673         in
674         a       -- Can't inline a this round, cos it appears twice
675 ==>
676         e1
677
678 Each of the ==> steps is a round of simplification.  We'd save a
679 whole round if we float first.  This can cascade.  Consider
680
681         let f = g d
682         in \x -> ...f...
683 ==>
684         let f = let d1 = ..d.. in \y -> e
685         in \x -> ...f...
686 ==>
687         let d1 = ..d..
688         in \x -> ...(\y ->e)...
689
690 Only in this second round can the \y be applied, and it 
691 might do the same again.
692
693
694 \begin{code}
695 simplExpr :: SimplEnv -> CoreExpr -> SimplM CoreExpr
696 simplExpr env expr = simplExprC env expr (mkBoringStop expr_ty')
697                    where
698                      expr_ty' = substTy env (exprType expr)
699         -- The type in the Stop continuation, expr_ty', is usually not used
700         -- It's only needed when discarding continuations after finding
701         -- a function that returns bottom.
702         -- Hence the lazy substitution
703
704
705 simplExprC :: SimplEnv -> CoreExpr -> SimplCont -> SimplM CoreExpr
706         -- Simplify an expression, given a continuation
707 simplExprC env expr cont 
708   = simplExprF env expr cont    `thenSmpl` \ (floats, expr) ->
709     returnSmpl (wrapFloats floats expr)
710
711 simplExprF :: SimplEnv -> InExpr -> SimplCont -> SimplM FloatsWithExpr
712         -- Simplify an expression, returning floated binds
713
714 simplExprF env (Var v)          cont = simplVar env v cont
715 simplExprF env (Lit lit)        cont = rebuild env (Lit lit) cont
716 simplExprF env expr@(Lam _ _)   cont = simplLam env expr cont
717 simplExprF env (Note note expr) cont = simplNote env note expr cont
718 simplExprF env (Cast body co)   cont = simplCast env body co cont
719 simplExprF env (App fun arg)    cont = simplExprF env fun 
720                                          (ApplyTo NoDup arg (Just env) cont)
721
722 simplExprF env (Type ty) cont
723   = ASSERT( contIsRhsOrArg cont )
724     simplType env ty                    `thenSmpl` \ ty' ->
725     rebuild env (Type ty') cont
726
727 simplExprF env (Case scrut bndr case_ty alts) cont
728   | not (switchIsOn (getSwitchChecker env) NoCaseOfCase)
729   =     -- Simplify the scrutinee with a Select continuation
730     simplExprF env scrut (Select NoDup bndr alts env cont)
731
732   | otherwise
733   =     -- If case-of-case is off, simply simplify the case expression
734         -- in a vanilla Stop context, and rebuild the result around it
735     simplExprC env scrut case_cont      `thenSmpl` \ case_expr' ->
736     rebuild env case_expr' cont
737   where
738     case_cont = Select NoDup bndr alts env (mkBoringStop case_ty')
739     case_ty'  = substTy env case_ty     -- c.f. defn of simplExpr
740
741 simplExprF env (Let (Rec pairs) body) cont
742   = simplRecBndrs env (map fst pairs)           `thenSmpl` \ (env, bndrs') -> 
743         -- NB: bndrs' don't have unfoldings or rules
744         -- We add them as we go down
745
746     simplRecBind env NotTopLevel pairs bndrs'   `thenSmpl` \ (floats, env) ->
747     addFloats env floats                        $ \ env ->
748     simplExprF env body cont
749
750 -- A non-recursive let is dealt with by simplNonRecBind
751 simplExprF env (Let (NonRec bndr rhs) body) cont
752   = simplNonRecBind env bndr rhs env (contResultType cont)      $ \ env ->
753     simplExprF env body cont
754
755
756 ---------------------------------
757 simplType :: SimplEnv -> InType -> SimplM OutType
758         -- Kept monadic just so we can do the seqType
759 simplType env ty
760   = seqType new_ty   `seq`   returnSmpl new_ty
761   where
762     new_ty = substTy env ty
763 \end{code}
764
765
766 %************************************************************************
767 %*                                                                      *
768 \subsection{Lambdas}
769 %*                                                                      *
770 %************************************************************************
771
772 \begin{code}
773 simplCast :: SimplEnv -> InExpr -> Coercion -> SimplCont -> SimplM FloatsWithExpr
774 simplCast env body co cont
775   = let
776        addCoerce co cont 
777          | (s1, k1) <- coercionKind co
778          , s1 `tcEqType` k1 = cont
779        addCoerce co1 (CoerceIt co2 cont)
780          | (s1, k1) <- coercionKind co1
781          , (l1, t1) <- coercionKind co2
782                 --      coerce T1 S1 (coerce S1 K1 e)
783                 -- ==>
784                 --      e,                      if T1=K1
785                 --      coerce T1 K1 e,         otherwise
786                 --
787                 -- For example, in the initial form of a worker
788                 -- we may find  (coerce T (coerce S (\x.e))) y
789                 -- and we'd like it to simplify to e[y/x] in one round 
790                 -- of simplification
791          , s1 `coreEqType` t1  = cont            -- The coerces cancel out  
792          | otherwise           = CoerceIt (mkTransCoercion co1 co2) cont
793     
794        addCoerce co (ApplyTo dup arg arg_se cont)
795          | not (isTypeArg arg)    -- This whole case only works for value args
796                                 -- Could upgrade to have equiv thing for type apps too  
797          , Just (s1s2, t1t2) <- splitCoercionKind_maybe co
798          , isFunTy s1s2
799                 -- co : s1s2 :=: t1t2
800                 --      (coerce (T1->T2) (S1->S2) F) E
801                 -- ===> 
802                 --      coerce T2 S2 (F (coerce S1 T1 E))
803                 --
804                 -- t1t2 must be a function type, T1->T2, because it's applied
805                 -- to something but s1s2 might conceivably not be
806                 --
807                 -- When we build the ApplyTo we can't mix the out-types
808                 -- with the InExpr in the argument, so we simply substitute
809                 -- to make it all consistent.  It's a bit messy.
810                 -- But it isn't a common case.
811          = result
812          where
813            -- we split coercion t1->t2 :=: s1->s2 into t1 :=: s1 and 
814            -- t2 :=: s2 with left and right on the curried form: 
815            --    (->) t1 t2 :=: (->) s1 s2
816            [co1, co2] = decomposeCo 2 co
817            new_arg    = mkCoerce (mkSymCoercion co1) (substExpr arg_env arg)
818            arg_env    = setInScope arg_se env
819            result     = ApplyTo dup new_arg (zapSubstEnv env) (addCoerce co2 cont)
820        addCoerce co cont = CoerceIt co cont
821     in
822     simplType env co            `thenSmpl` \ co' ->
823     simplExprF env body (addCoerce co' cont)
824 \end{code}
825
826 %************************************************************************
827 %*                                                                      *
828 \subsection{Lambdas}
829 %*                                                                      *
830 %************************************************************************
831
832 \begin{code}
833 simplLam env fun cont
834   = go env fun cont
835   where
836     zap_it  = mkLamBndrZapper fun (countArgs cont)
837     cont_ty = contResultType cont
838
839         -- Type-beta reduction
840     go env (Lam bndr body) (ApplyTo _ (Type ty_arg) mb_arg_se body_cont)
841       = ASSERT( isTyVar bndr )
842         do { tick (BetaReduction bndr)
843            ; ty_arg' <- case mb_arg_se of
844                           Just arg_se -> simplType (setInScope arg_se env) ty_arg
845                           Nothing     -> return ty_arg
846            ; go (extendTvSubst env bndr ty_arg') body body_cont }
847
848         -- Ordinary beta reduction
849     go env (Lam bndr body) cont@(ApplyTo _ arg (Just arg_se) body_cont)
850       = do { tick (BetaReduction bndr)  
851            ; simplNonRecBind env (zap_it bndr) arg arg_se cont_ty       $ \ env -> 
852              go env body body_cont }
853
854     go env (Lam bndr body) cont@(ApplyTo _ arg Nothing body_cont)
855       = do { tick (BetaReduction bndr)  
856            ; simplNonRecX env (zap_it bndr) arg         $ \ env -> 
857              go env body body_cont }
858
859         -- Not enough args, so there are real lambdas left to put in the result
860     go env lam@(Lam _ _) cont
861       = do { (env, bndrs') <- simplLamBndrs env bndrs
862            ; body' <- simplExpr env body
863            ; (floats, new_lam) <- mkLam env bndrs' body' cont
864            ; addFloats env floats               $ \ env -> 
865              rebuild env new_lam cont }
866       where
867         (bndrs,body) = collectBinders lam
868
869         -- Exactly enough args
870     go env expr cont = simplExprF env expr cont
871
872 mkLamBndrZapper :: CoreExpr     -- Function
873                 -> Int          -- Number of args supplied, *including* type args
874                 -> Id -> Id     -- Use this to zap the binders
875 mkLamBndrZapper fun n_args
876   | n_args >= n_params fun = \b -> b            -- Enough args
877   | otherwise              = \b -> zapLamIdInfo b
878   where
879         -- NB: we count all the args incl type args
880         -- so we must count all the binders (incl type lambdas)
881     n_params (Note _ e) = n_params e
882     n_params (Lam b e)  = 1 + n_params e
883     n_params other      = 0::Int
884 \end{code}
885
886
887 %************************************************************************
888 %*                                                                      *
889 \subsection{Notes}
890 %*                                                                      *
891 %************************************************************************
892
893 \begin{code}
894
895                 
896 -- Hack: we only distinguish subsumed cost centre stacks for the purposes of
897 -- inlining.  All other CCCSs are mapped to currentCCS.
898 simplNote env (SCC cc) e cont
899   = simplExpr (setEnclosingCC env currentCCS) e         `thenSmpl` \ e' ->
900     rebuild env (mkSCC cc e') cont
901
902 -- See notes with SimplMonad.inlineMode
903 simplNote env InlineMe e cont
904   | contIsRhsOrArg cont         -- Totally boring continuation; see notes above
905   =                             -- Don't inline inside an INLINE expression
906     simplExpr (setMode inlineMode env )  e      `thenSmpl` \ e' ->
907     rebuild env (mkInlineMe e') cont
908
909   | otherwise   -- Dissolve the InlineMe note if there's
910                 -- an interesting context of any kind to combine with
911                 -- (even a type application -- anything except Stop)
912   = simplExprF env e cont
913
914 simplNote env (CoreNote s) e cont
915   = simplExpr env e    `thenSmpl` \ e' ->
916     rebuild env (Note (CoreNote s) e') cont
917 \end{code}
918
919
920 %************************************************************************
921 %*                                                                      *
922 \subsection{Dealing with calls}
923 %*                                                                      *
924 %************************************************************************
925
926 \begin{code}
927 simplVar env var cont
928   = case substId env var of
929         DoneEx e         -> simplExprF (zapSubstEnv env) e cont
930         ContEx tvs ids e -> simplExprF (setSubstEnv env tvs ids) e cont
931         DoneId var1 occ  -> completeCall (zapSubstEnv env) var1 occ cont
932                 -- Note [zapSubstEnv]
933                 -- The template is already simplified, so don't re-substitute.
934                 -- This is VITAL.  Consider
935                 --      let x = e in
936                 --      let y = \z -> ...x... in
937                 --      \ x -> ...y...
938                 -- We'll clone the inner \x, adding x->x' in the id_subst
939                 -- Then when we inline y, we must *not* replace x by x' in
940                 -- the inlined copy!!
941
942 ---------------------------------------------------------
943 --      Dealing with a call site
944
945 completeCall env var occ_info cont
946   =     -- Simplify the arguments
947     getDOptsSmpl                                        `thenSmpl` \ dflags ->
948     let
949         chkr              = getSwitchChecker env
950         (args, call_cont) = getContArgs chkr var cont
951         fn_ty             = idType var
952     in
953     simplifyArgs env fn_ty (interestingArgContext var call_cont) args 
954                  (contResultType call_cont)     $ \ env args ->
955
956         -- Next, look for rules or specialisations that match
957         --
958         -- It's important to simplify the args first, because the rule-matcher
959         -- doesn't do substitution as it goes.  We don't want to use subst_args
960         -- (defined in the 'where') because that throws away useful occurrence info,
961         -- and perhaps-very-important specialisations.
962         --
963         -- Some functions have specialisations *and* are strict; in this case,
964         -- we don't want to inline the wrapper of the non-specialised thing; better
965         -- to call the specialised thing instead.
966         -- We used to use the black-listing mechanism to ensure that inlining of 
967         -- the wrapper didn't occur for things that have specialisations till a 
968         -- later phase, so but now we just try RULES first
969         --
970         -- You might think that we shouldn't apply rules for a loop breaker: 
971         -- doing so might give rise to an infinite loop, because a RULE is
972         -- rather like an extra equation for the function:
973         --      RULE:           f (g x) y = x+y
974         --      Eqn:            f a     y = a-y
975         --
976         -- But it's too drastic to disable rules for loop breakers.  
977         -- Even the foldr/build rule would be disabled, because foldr 
978         -- is recursive, and hence a loop breaker:
979         --      foldr k z (build g) = g k z
980         -- So it's up to the programmer: rules can cause divergence
981
982     let
983         in_scope   = getInScope env
984         rules      = getRules env
985         maybe_rule = case activeRule env of
986                         Nothing     -> Nothing  -- No rules apply
987                         Just act_fn -> lookupRule act_fn in_scope rules var args 
988     in
989     case maybe_rule of {
990         Just (rule_name, rule_rhs) -> 
991                 tick (RuleFired rule_name)                      `thenSmpl_`
992                 (if dopt Opt_D_dump_inlinings dflags then
993                    pprTrace "Rule fired" (vcat [
994                         text "Rule:" <+> ftext rule_name,
995                         text "Before:" <+> ppr var <+> sep (map pprParendExpr args),
996                         text "After: " <+> pprCoreExpr rule_rhs,
997                         text "Cont:  " <+> ppr call_cont])
998                  else
999                         id)             $
1000                 simplExprF env rule_rhs call_cont ;
1001         
1002         Nothing ->              -- No rules
1003
1004         -- Next, look for an inlining
1005     let
1006         arg_infos = [ interestingArg arg | arg <- args, isValArg arg]
1007         interesting_cont = interestingCallContext (notNull args)
1008                                                   (notNull arg_infos)
1009                                                   call_cont
1010         active_inline = activeInline env var occ_info
1011         maybe_inline  = callSiteInline dflags active_inline occ_info
1012                                        var arg_infos interesting_cont
1013     in
1014     case maybe_inline of {
1015         Just unfolding          -- There is an inlining!
1016           ->  tick (UnfoldingDone var)          `thenSmpl_`
1017                 (if dopt Opt_D_dump_inlinings dflags then
1018                    pprTrace "Inlining done" (vcat [
1019                         text "Before:" <+> ppr var <+> sep (map pprParendExpr args),
1020                         text "Inlined fn: " <+> ppr unfolding,
1021                         text "Cont:  " <+> ppr call_cont])
1022                  else
1023                         id)             $
1024               simplExprF env unfolding (pushContArgs args call_cont)
1025
1026         ;
1027         Nothing ->              -- No inlining!
1028
1029         -- Done
1030     rebuild env (mkApps (Var var) args) call_cont
1031     }}
1032 \end{code}
1033
1034 %************************************************************************
1035 %*                                                                      *
1036 \subsection{Arguments}
1037 %*                                                                      *
1038 %************************************************************************
1039
1040 \begin{code}
1041 ---------------------------------------------------------
1042 --      Simplifying the arguments of a call
1043
1044 simplifyArgs :: SimplEnv 
1045              -> OutType                         -- Type of the function
1046              -> Bool                            -- True if the fn has RULES
1047              -> [(InExpr, Maybe SimplEnv, Bool)] -- Details of the arguments
1048              -> OutType                         -- Type of the continuation
1049              -> (SimplEnv -> [OutExpr] -> SimplM FloatsWithExpr)
1050              -> SimplM FloatsWithExpr
1051
1052 -- [CPS-like because of strict arguments]
1053
1054 -- Simplify the arguments to a call.
1055 -- This part of the simplifier may break the no-shadowing invariant
1056 -- Consider
1057 --      f (...(\a -> e)...) (case y of (a,b) -> e')
1058 -- where f is strict in its second arg
1059 -- If we simplify the innermost one first we get (...(\a -> e)...)
1060 -- Simplifying the second arg makes us float the case out, so we end up with
1061 --      case y of (a,b) -> f (...(\a -> e)...) e'
1062 -- So the output does not have the no-shadowing invariant.  However, there is
1063 -- no danger of getting name-capture, because when the first arg was simplified
1064 -- we used an in-scope set that at least mentioned all the variables free in its
1065 -- static environment, and that is enough.
1066 --
1067 -- We can't just do innermost first, or we'd end up with a dual problem:
1068 --      case x of (a,b) -> f e (...(\a -> e')...)
1069 --
1070 -- I spent hours trying to recover the no-shadowing invariant, but I just could
1071 -- not think of an elegant way to do it.  The simplifier is already knee-deep in
1072 -- continuations.  We have to keep the right in-scope set around; AND we have
1073 -- to get the effect that finding (error "foo") in a strict arg position will
1074 -- discard the entire application and replace it with (error "foo").  Getting
1075 -- all this at once is TOO HARD!
1076
1077 simplifyArgs env fn_ty has_rules args cont_ty thing_inside
1078   = go env fn_ty args thing_inside
1079   where
1080     go env fn_ty []         thing_inside = thing_inside env []
1081     go env fn_ty (arg:args) thing_inside = simplifyArg env fn_ty has_rules arg cont_ty  $ \ env arg' ->
1082                                            go env (applyTypeToArg fn_ty arg') args      $ \ env args' ->
1083                                            thing_inside env (arg':args')
1084
1085 simplifyArg env fn_ty has_rules (arg, Nothing, _) cont_ty thing_inside
1086   = thing_inside env arg        -- Already simplified
1087
1088 simplifyArg env fn_ty has_rules (Type ty_arg, Just se, _) cont_ty thing_inside
1089   = simplType (setInScope se env) ty_arg        `thenSmpl` \ new_ty_arg ->
1090     thing_inside env (Type new_ty_arg)
1091
1092 simplifyArg env fn_ty has_rules (val_arg, Just arg_se, is_strict) cont_ty thing_inside 
1093   | is_strict 
1094   = simplStrictArg AnArg env val_arg arg_se arg_ty cont_ty thing_inside
1095
1096   | otherwise   -- Lazy argument
1097                 -- DO NOT float anything outside, hence simplExprC
1098                 -- There is no benefit (unlike in a let-binding), and we'd
1099                 -- have to be very careful about bogus strictness through 
1100                 -- floating a demanded let.
1101   = simplExprC (setInScope arg_se env) val_arg
1102                (mkLazyArgStop arg_ty has_rules)         `thenSmpl` \ arg1 ->
1103     thing_inside env arg1
1104   where
1105     arg_ty = funArgTy fn_ty
1106
1107
1108 simplStrictArg ::  LetRhsFlag
1109                 -> SimplEnv             -- The env of the call
1110                 -> InExpr -> SimplEnv   -- The arg plus its env
1111                 -> OutType              -- arg_ty: type of the argument
1112                 -> OutType              -- cont_ty: Type of thing computed by the context
1113                 -> (SimplEnv -> OutExpr -> SimplM FloatsWithExpr)       
1114                                         -- Takes an expression of type rhs_ty, 
1115                                         -- returns an expression of type cont_ty
1116                                         -- The env passed to this continuation is the
1117                                         -- env of the call, plus any new in-scope variables
1118                 -> SimplM FloatsWithExpr        -- An expression of type cont_ty
1119
1120 simplStrictArg is_rhs call_env arg arg_env arg_ty cont_ty thing_inside
1121   = simplExprF (setInScope arg_env call_env) arg
1122                (ArgOf is_rhs arg_ty cont_ty (\ new_env -> thing_inside (setInScope call_env new_env)))
1123   -- Notice the way we use arg_env (augmented with in-scope vars from call_env) 
1124   --    to simplify the argument
1125   -- and call-env (augmented with in-scope vars from the arg) to pass to the continuation
1126 \end{code}
1127
1128
1129 %************************************************************************
1130 %*                                                                      *
1131 \subsection{mkAtomicArgs}
1132 %*                                                                      *
1133 %************************************************************************
1134
1135 mkAtomicArgs takes a putative RHS, checks whether it's a PAP or
1136 constructor application and, if so, converts it to ANF, so that the 
1137 resulting thing can be inlined more easily.  Thus
1138         x = (f a, g b)
1139 becomes
1140         t1 = f a
1141         t2 = g b
1142         x = (t1,t2)
1143
1144 There are three sorts of binding context, specified by the two
1145 boolean arguments
1146
1147 Strict
1148    OK-unlifted
1149
1150 N  N    Top-level or recursive                  Only bind args of lifted type
1151
1152 N  Y    Non-top-level and non-recursive,        Bind args of lifted type, or
1153                 but lazy                        unlifted-and-ok-for-speculation
1154
1155 Y  Y    Non-top-level, non-recursive,           Bind all args
1156                  and strict (demanded)
1157         
1158
1159 For example, given
1160
1161         x = MkC (y div# z)
1162
1163 there is no point in transforming to
1164
1165         x = case (y div# z) of r -> MkC r
1166
1167 because the (y div# z) can't float out of the let. But if it was
1168 a *strict* let, then it would be a good thing to do.  Hence the
1169 context information.
1170
1171 \begin{code}
1172 mkAtomicArgsE :: SimplEnv 
1173               -> Bool   -- A strict binding
1174               -> OutExpr                                                -- The rhs
1175               -> (SimplEnv -> OutExpr -> SimplM FloatsWithExpr)
1176               -> SimplM FloatsWithExpr
1177
1178 mkAtomicArgsE env is_strict rhs thing_inside
1179   | (Var fun, args) <- collectArgs rhs,                         -- It's an application
1180     isDataConWorkId fun || valArgCount args < idArity fun       -- And it's a constructor or PAP
1181   = go env (Var fun) args
1182
1183   | otherwise = thing_inside env rhs
1184
1185   where
1186     go env fun [] = thing_inside env fun
1187
1188     go env fun (arg : args) 
1189         |  exprIsTrivial arg    -- Easy case
1190         || no_float_arg         -- Can't make it atomic
1191         = go env (App fun arg) args
1192
1193         | otherwise
1194         = do { arg_id <- newId FSLIT("a") arg_ty
1195              ; completeNonRecX env False {- pessimistic -} arg_id arg_id arg $ \env ->
1196                go env (App fun (Var arg_id)) args }
1197         where
1198           arg_ty = exprType arg
1199           no_float_arg = not is_strict && (isUnLiftedType arg_ty) && not (exprOkForSpeculation arg)
1200
1201
1202 -- Old code: consider rewriting to be more like mkAtomicArgsE
1203
1204 mkAtomicArgs :: Bool    -- A strict binding
1205              -> Bool    -- OK to float unlifted args
1206              -> OutExpr
1207              -> SimplM (OrdList (OutId,OutExpr),  -- The floats (unusually) may include
1208                         OutExpr)                  -- things that need case-binding,
1209                                                   -- if the strict-binding flag is on
1210
1211 mkAtomicArgs is_strict ok_float_unlifted rhs
1212   | (Var fun, args) <- collectArgs rhs,                         -- It's an application
1213     isDataConWorkId fun || valArgCount args < idArity fun       -- And it's a constructor or PAP
1214   = go fun nilOL [] args        -- Have a go
1215
1216   | otherwise = bale_out        -- Give up
1217
1218   where
1219     bale_out = returnSmpl (nilOL, rhs)
1220
1221     go fun binds rev_args [] 
1222         = returnSmpl (binds, mkApps (Var fun) (reverse rev_args))
1223
1224     go fun binds rev_args (arg : args) 
1225         | exprIsTrivial arg     -- Easy case
1226         = go fun binds (arg:rev_args) args
1227
1228         | not can_float_arg     -- Can't make this arg atomic
1229         = bale_out              -- ... so give up
1230
1231         | otherwise     -- Don't forget to do it recursively
1232                         -- E.g.  x = a:b:c:[]
1233         =  mkAtomicArgs is_strict ok_float_unlifted arg `thenSmpl` \ (arg_binds, arg') ->
1234            newId FSLIT("a") arg_ty                      `thenSmpl` \ arg_id ->
1235            go fun ((arg_binds `snocOL` (arg_id,arg')) `appOL` binds) 
1236               (Var arg_id : rev_args) args
1237         where
1238           arg_ty        = exprType arg
1239           can_float_arg =  is_strict 
1240                         || not (isUnLiftedType arg_ty)
1241                         || (ok_float_unlifted && exprOkForSpeculation arg)
1242
1243
1244 addAtomicBinds :: SimplEnv -> [(OutId,OutExpr)]
1245                -> (SimplEnv -> SimplM (FloatsWith a))
1246                -> SimplM (FloatsWith a)
1247 addAtomicBinds env []         thing_inside = thing_inside env
1248 addAtomicBinds env ((v,r):bs) thing_inside = addAuxiliaryBind env (NonRec v r) $ \ env -> 
1249                                              addAtomicBinds env bs thing_inside
1250 \end{code}
1251
1252
1253 %************************************************************************
1254 %*                                                                      *
1255 \subsection{The main rebuilder}
1256 %*                                                                      *
1257 %************************************************************************
1258
1259 \begin{code}
1260 rebuild :: SimplEnv -> OutExpr -> SimplCont -> SimplM FloatsWithExpr
1261
1262 rebuild env expr (Stop _ _ _)                 = rebuildDone env expr
1263 rebuild env expr (ArgOf _ _ _ cont_fn)        = cont_fn env expr
1264 rebuild env expr (CoerceIt co cont)           = rebuild env (mkCoerce co expr) cont
1265 rebuild env expr (Select _ bndr alts se cont) = rebuildCase (setInScope se env) expr bndr alts cont
1266 rebuild env expr (ApplyTo _ arg mb_se cont)   = rebuildApp  env expr arg mb_se cont
1267
1268 rebuildApp env fun arg mb_se cont
1269   = do  { arg' <- simplArg env arg mb_se
1270         ; rebuild env (App fun arg') cont }
1271
1272 simplArg :: SimplEnv -> CoreExpr -> Maybe SimplEnv -> SimplM CoreExpr
1273 simplArg env arg Nothing        = return arg    -- The arg is already simplified
1274 simplArg env arg (Just arg_env) = simplExpr (setInScope arg_env env) arg
1275
1276 rebuildDone env expr = returnSmpl (emptyFloats env, expr)
1277 \end{code}
1278
1279
1280 %************************************************************************
1281 %*                                                                      *
1282 \subsection{Functions dealing with a case}
1283 %*                                                                      *
1284 %************************************************************************
1285
1286 Blob of helper functions for the "case-of-something-else" situation.
1287
1288 \begin{code}
1289 ---------------------------------------------------------
1290 --      Eliminate the case if possible
1291
1292 rebuildCase :: SimplEnv
1293             -> OutExpr          -- Scrutinee
1294             -> InId             -- Case binder
1295             -> [InAlt]          -- Alternatives (inceasing order)
1296             -> SimplCont
1297             -> SimplM FloatsWithExpr
1298
1299 rebuildCase env scrut case_bndr alts cont
1300   | Just (con,args) <- exprIsConApp_maybe scrut 
1301         -- Works when the scrutinee is a variable with a known unfolding
1302         -- as well as when it's an explicit constructor application
1303   = knownCon env scrut (DataAlt con) args case_bndr alts cont
1304
1305   | Lit lit <- scrut    -- No need for same treatment as constructors
1306                         -- because literals are inlined more vigorously
1307   = knownCon env scrut (LitAlt lit) [] case_bndr alts cont
1308
1309   | otherwise
1310   =     -- Prepare the continuation;
1311         -- The new subst_env is in place
1312     prepareCaseCont env alts cont       `thenSmpl` \ (floats, (dup_cont, nondup_cont)) ->
1313     addFloats env floats                $ \ env ->      
1314
1315     let
1316         -- The case expression is annotated with the result type of the continuation
1317         -- This may differ from the type originally on the case.  For example
1318         --      case(T) (case(Int#) a of { True -> 1#; False -> 0# }) of
1319         --         a# -> <blob>
1320         -- ===>
1321         --      let j a# = <blob>
1322         --      in case(T) a of { True -> j 1#; False -> j 0# }
1323         -- Note that the case that scrutinises a now returns a T not an Int#
1324         res_ty' = contResultType dup_cont
1325     in
1326
1327         -- Deal with case binder
1328     simplCaseBinder env scrut case_bndr         `thenSmpl` \ (alt_env, case_bndr') ->
1329
1330         -- Deal with the case alternatives
1331     simplAlts alt_env scrut case_bndr' alts dup_cont    `thenSmpl` \ alts' ->
1332
1333         -- Put the case back together
1334     mkCase scrut case_bndr' res_ty' alts'       `thenSmpl` \ case_expr ->
1335
1336         -- Notice that rebuildDone returns the in-scope set from env, not alt_env
1337         -- The case binder *not* scope over the whole returned case-expression
1338     rebuild env case_expr nondup_cont
1339 \end{code}
1340
1341 simplCaseBinder checks whether the scrutinee is a variable, v.  If so,
1342 try to eliminate uses of v in the RHSs in favour of case_bndr; that
1343 way, there's a chance that v will now only be used once, and hence
1344 inlined.
1345
1346 Note 1
1347 ~~~~~~
1348 There is a time we *don't* want to do that, namely when
1349 -fno-case-of-case is on.  This happens in the first simplifier pass,
1350 and enhances full laziness.  Here's the bad case:
1351         f = \ y -> ...(case x of I# v -> ...(case x of ...) ... )
1352 If we eliminate the inner case, we trap it inside the I# v -> arm,
1353 which might prevent some full laziness happening.  I've seen this
1354 in action in spectral/cichelli/Prog.hs:
1355          [(m,n) | m <- [1..max], n <- [1..max]]
1356 Hence the check for NoCaseOfCase.
1357
1358 Note 2
1359 ~~~~~~
1360 There is another situation when we don't want to do it.  If we have
1361
1362     case x of w1 { DEFAULT -> case x of w2 { A -> e1; B -> e2 }
1363                    ...other cases .... }
1364
1365 We'll perform the binder-swap for the outer case, giving
1366
1367     case x of w1 { DEFAULT -> case w1 of w2 { A -> e1; B -> e2 } 
1368                    ...other cases .... }
1369
1370 But there is no point in doing it for the inner case, because w1 can't
1371 be inlined anyway.  Furthermore, doing the case-swapping involves
1372 zapping w2's occurrence info (see paragraphs that follow), and that
1373 forces us to bind w2 when doing case merging.  So we get
1374
1375     case x of w1 { A -> let w2 = w1 in e1
1376                    B -> let w2 = w1 in e2
1377                    ...other cases .... }
1378
1379 This is plain silly in the common case where w2 is dead.
1380
1381 Even so, I can't see a good way to implement this idea.  I tried
1382 not doing the binder-swap if the scrutinee was already evaluated
1383 but that failed big-time:
1384
1385         data T = MkT !Int
1386
1387         case v of w  { MkT x ->
1388         case x of x1 { I# y1 ->
1389         case x of x2 { I# y2 -> ...
1390
1391 Notice that because MkT is strict, x is marked "evaluated".  But to
1392 eliminate the last case, we must either make sure that x (as well as
1393 x1) has unfolding MkT y1.  THe straightforward thing to do is to do
1394 the binder-swap.  So this whole note is a no-op.
1395
1396 Note 3
1397 ~~~~~~
1398 If we replace the scrutinee, v, by tbe case binder, then we have to nuke
1399 any occurrence info (eg IAmDead) in the case binder, because the
1400 case-binder now effectively occurs whenever v does.  AND we have to do
1401 the same for the pattern-bound variables!  Example:
1402
1403         (case x of { (a,b) -> a }) (case x of { (p,q) -> q })
1404
1405 Here, b and p are dead.  But when we move the argment inside the first
1406 case RHS, and eliminate the second case, we get
1407
1408         case x of { (a,b) -> a b }
1409
1410 Urk! b is alive!  Reason: the scrutinee was a variable, and case elimination
1411 happened.  
1412
1413 Indeed, this can happen anytime the case binder isn't dead:
1414         case <any> of x { (a,b) -> 
1415         case x of { (p,q) -> p } }
1416 Here (a,b) both look dead, but come alive after the inner case is eliminated.
1417 The point is that we bring into the envt a binding
1418         let x = (a,b) 
1419 after the outer case, and that makes (a,b) alive.  At least we do unless
1420 the case binder is guaranteed dead.
1421
1422 \begin{code}
1423 simplCaseBinder env (Var v) case_bndr
1424   | not (switchIsOn (getSwitchChecker env) NoCaseOfCase)
1425
1426 -- Failed try [see Note 2 above]
1427 --     not (isEvaldUnfolding (idUnfolding v))
1428
1429   = simplBinder env (zapOccInfo case_bndr)              `thenSmpl` \ (env, case_bndr') ->
1430     returnSmpl (modifyInScope env v case_bndr', case_bndr')
1431         -- We could extend the substitution instead, but it would be
1432         -- a hack because then the substitution wouldn't be idempotent
1433         -- any more (v is an OutId).  And this does just as well.
1434             
1435 simplCaseBinder env other_scrut case_bndr 
1436   = simplBinder env case_bndr           `thenSmpl` \ (env, case_bndr') ->
1437     returnSmpl (env, case_bndr')
1438
1439 zapOccInfo :: InId -> InId
1440 zapOccInfo b = b `setIdOccInfo` NoOccInfo
1441 \end{code}
1442
1443
1444 simplAlts does two things:
1445
1446 1.  Eliminate alternatives that cannot match, including the
1447     DEFAULT alternative.
1448
1449 2.  If the DEFAULT alternative can match only one possible constructor,
1450     then make that constructor explicit.
1451     e.g.
1452         case e of x { DEFAULT -> rhs }
1453      ===>
1454         case e of x { (a,b) -> rhs }
1455     where the type is a single constructor type.  This gives better code
1456     when rhs also scrutinises x or e.
1457
1458 Here "cannot match" includes knowledge from GADTs
1459
1460 It's a good idea do do this stuff before simplifying the alternatives, to
1461 avoid simplifying alternatives we know can't happen, and to come up with
1462 the list of constructors that are handled, to put into the IdInfo of the
1463 case binder, for use when simplifying the alternatives.
1464
1465 Eliminating the default alternative in (1) isn't so obvious, but it can
1466 happen:
1467
1468 data Colour = Red | Green | Blue
1469
1470 f x = case x of
1471         Red -> ..
1472         Green -> ..
1473         DEFAULT -> h x
1474
1475 h y = case y of
1476         Blue -> ..
1477         DEFAULT -> [ case y of ... ]
1478
1479 If we inline h into f, the default case of the inlined h can't happen.
1480 If we don't notice this, we may end up filtering out *all* the cases
1481 of the inner case y, which give us nowhere to go!
1482
1483
1484 \begin{code}
1485 simplAlts :: SimplEnv 
1486           -> OutExpr
1487           -> OutId                      -- Case binder
1488           -> [InAlt] -> SimplCont
1489           -> SimplM [OutAlt]            -- Includes the continuation
1490
1491 simplAlts env scrut case_bndr' alts cont'
1492   = do  { mb_alts      <- mapSmpl (simplAlt env imposs_cons case_bndr' cont') alts_wo_default
1493         ; default_alts <- simplDefault env case_bndr' imposs_deflt_cons cont' maybe_deflt
1494         ; return (mergeAlts default_alts [alt' | Just (_, alt') <- mb_alts]) }
1495         -- We need the mergeAlts in case the new default_alt 
1496         -- has turned into a constructor alternative.
1497   where
1498     (alts_wo_default, maybe_deflt) = findDefault alts
1499     imposs_cons = case scrut of
1500                     Var v -> otherCons (idUnfolding v)
1501                     other -> []
1502
1503         -- "imposs_deflt_cons" are handled either by the context, 
1504         -- OR by a branch in this case expression. (Don't include DEFAULT!!)
1505     imposs_deflt_cons = nub (imposs_cons ++ [con | (con,_,_) <- alts_wo_default])
1506
1507 simplDefault :: SimplEnv
1508              -> OutId           -- Case binder; need just for its type. Note that as an
1509                                 --   OutId, it has maximum information; this is important.
1510                                 --   Test simpl013 is an example
1511              -> [AltCon]        -- These cons can't happen when matching the default
1512              -> SimplCont
1513              -> Maybe InExpr
1514              -> SimplM [OutAlt] -- One branch or none; we use a list because it's what 
1515                                 --   mergeAlts expects
1516
1517
1518 simplDefault env case_bndr' imposs_cons cont Nothing
1519   = return []   -- No default branch
1520 simplDefault env case_bndr' imposs_cons cont (Just rhs)
1521   |     -- This branch handles the case where we are 
1522         -- scrutinisng an algebraic data type
1523     Just (tycon, inst_tys) <- splitTyConApp_maybe (idType case_bndr'),
1524     isAlgTyCon tycon,           -- It's a data type, tuple, or unboxed tuples.  
1525     not (isNewTyCon tycon),     -- We can have a newtype, if we are just doing an eval:
1526                                 --      case x of { DEFAULT -> e }
1527                                 -- and we don't want to fill in a default for them!
1528     Just all_cons <- tyConDataCons_maybe tycon,
1529     not (null all_cons),        -- This is a tricky corner case.  If the data type has no constructors,
1530                                 -- which GHC allows, then the case expression will have at most a default
1531                                 -- alternative.  We don't want to eliminate that alternative, because the
1532                                 -- invariant is that there's always one alternative.  It's more convenient
1533                                 -- to leave     
1534                                 --      case x of { DEFAULT -> e }     
1535                                 -- as it is, rather than transform it to
1536                                 --      error "case cant match"
1537                                 -- which would be quite legitmate.  But it's a really obscure corner, and
1538                                 -- not worth wasting code on.
1539
1540     let imposs_data_cons = [con | DataAlt con <- imposs_cons]   -- We now know it's a data type 
1541         poss_data_cons   = filterOut (`elem` imposs_data_cons) all_cons
1542         gadt_imposs      | all isTyVarTy inst_tys = []
1543                          | otherwise = filter (cant_match inst_tys) poss_data_cons
1544         final_poss       = filterOut (`elem` gadt_imposs) poss_data_cons
1545         
1546   = case final_poss of
1547         []    -> returnSmpl []  -- Eliminate the default alternative
1548                                 -- altogether if it can't match
1549
1550         [con] ->        -- It matches exactly one constructor, so fill it in
1551                  do { tick (FillInCaseDefault case_bndr')
1552                     ; con_alt <- mkDataConAlt con inst_tys rhs
1553                     ; Just (_, alt') <- simplAlt env [] case_bndr' cont con_alt
1554                         -- The simplAlt must succeed with Just because we have
1555                         -- already filtered out construtors that can't match
1556                     ; return [alt'] }
1557
1558         two_or_more -> simplify_default (map DataAlt gadt_imposs ++ imposs_cons)
1559
1560   | otherwise
1561   = simplify_default imposs_cons
1562   where
1563     cant_match tys data_con = not (dataConCanMatch data_con tys)
1564
1565     simplify_default imposs_cons
1566         = do { let env' = mk_rhs_env env case_bndr' (mkOtherCon imposs_cons)
1567                 -- Record the constructors that the case-binder *can't* be.
1568              ; rhs' <- simplExprC env' rhs cont
1569              ; return [(DEFAULT, [], rhs')] }
1570
1571 simplAlt :: SimplEnv
1572          -> [AltCon]    -- These constructors can't be present when
1573                         -- matching this alternative
1574          -> OutId       -- The case binder
1575          -> SimplCont
1576          -> InAlt
1577          -> SimplM (Maybe (TvSubstEnv, OutAlt))
1578
1579 -- Simplify an alternative, returning the type refinement for the 
1580 -- alternative, if the alternative does any refinement at all
1581 -- Nothing => the alternative is inaccessible
1582
1583 simplAlt env imposs_cons case_bndr' cont' (con, bndrs, rhs)
1584   | con `elem` imposs_cons      -- This case can't match
1585   = return Nothing
1586
1587 simplAlt env handled_cons case_bndr' cont' (DEFAULT, bndrs, rhs)
1588         -- TURGID DUPLICATION, needed only for the simplAlt call
1589         -- in mkDupableAlt.  Clean this up when moving to FC
1590   = ASSERT( null bndrs )
1591     simplExprC env' rhs cont'   `thenSmpl` \ rhs' ->
1592     returnSmpl (Just (emptyVarEnv, (DEFAULT, [], rhs')))
1593   where
1594     env' = mk_rhs_env env case_bndr' (mkOtherCon handled_cons)
1595         -- Record the constructors that the case-binder *can't* be.
1596
1597 simplAlt env handled_cons case_bndr' cont' (LitAlt lit, bndrs, rhs)
1598   = ASSERT( null bndrs )
1599     simplExprC env' rhs cont'   `thenSmpl` \ rhs' ->
1600     returnSmpl (Just (emptyVarEnv, (LitAlt lit, [], rhs')))
1601   where
1602     env' = mk_rhs_env env case_bndr' (mkUnfolding False (Lit lit))
1603
1604 simplAlt env handled_cons case_bndr' cont' (DataAlt con, vs, rhs)
1605   =     -- Deal with the pattern-bound variables
1606         -- Mark the ones that are in ! positions in the data constructor
1607         -- as certainly-evaluated.
1608         -- NB: it happens that simplBinders does *not* erase the OtherCon
1609         --     form of unfolding, so it's ok to add this info before 
1610         --     doing simplBinders
1611     simplBinders env (add_evals con vs)         `thenSmpl` \ (env, vs') ->
1612
1613                 -- Bind the case-binder to (con args)
1614     let unf       = mkUnfolding False (mkConApp con con_args)
1615         inst_tys' = tyConAppArgs (idType case_bndr')
1616         con_args  = map Type inst_tys' ++ varsToCoreExprs vs' 
1617         env'      = mk_rhs_env env case_bndr' unf
1618     in
1619     simplExprC env' rhs cont'   `thenSmpl` \ rhs' ->
1620     returnSmpl (Just (emptyVarEnv, (DataAlt con, vs', rhs')))
1621   where
1622         -- add_evals records the evaluated-ness of the bound variables of
1623         -- a case pattern.  This is *important*.  Consider
1624         --      data T = T !Int !Int
1625         --
1626         --      case x of { T a b -> T (a+1) b }
1627         --
1628         -- We really must record that b is already evaluated so that we don't
1629         -- go and re-evaluate it when constructing the result.
1630     add_evals dc vs = cat_evals dc vs (dataConRepStrictness dc)
1631
1632     cat_evals dc vs strs
1633         = go vs strs
1634         where
1635           go [] [] = []
1636           go (v:vs) strs | isTyVar v = v : go vs strs
1637           go (v:vs) (str:strs)
1638             | isMarkedStrict str = evald_v  : go vs strs
1639             | otherwise          = zapped_v : go vs strs
1640             where
1641               zapped_v = zap_occ_info v
1642               evald_v  = zapped_v `setIdUnfolding` evaldUnfolding
1643           go _ _ = pprPanic "cat_evals" (ppr dc $$ ppr vs $$ ppr strs)
1644
1645         -- If the case binder is alive, then we add the unfolding
1646         --      case_bndr = C vs
1647         -- to the envt; so vs are now very much alive
1648         -- Note [Aug06] I can't see why this actually matters
1649     zap_occ_info | isDeadBinder case_bndr' = \id -> id
1650                  | otherwise               = zapOccInfo
1651
1652 mk_rhs_env env case_bndr' case_bndr_unf
1653   = modifyInScope env case_bndr' (case_bndr' `setIdUnfolding` case_bndr_unf)
1654 \end{code}
1655
1656
1657 %************************************************************************
1658 %*                                                                      *
1659 \subsection{Known constructor}
1660 %*                                                                      *
1661 %************************************************************************
1662
1663 We are a bit careful with occurrence info.  Here's an example
1664
1665         (\x* -> case x of (a*, b) -> f a) (h v, e)
1666
1667 where the * means "occurs once".  This effectively becomes
1668         case (h v, e) of (a*, b) -> f a)
1669 and then
1670         let a* = h v; b = e in f a
1671 and then
1672         f (h v)
1673
1674 All this should happen in one sweep.
1675
1676 \begin{code}
1677 knownCon :: SimplEnv -> OutExpr -> AltCon -> [OutExpr]
1678          -> InId -> [InAlt] -> SimplCont
1679          -> SimplM FloatsWithExpr
1680
1681 knownCon env scrut con args bndr alts cont
1682   = tick (KnownBranch bndr)             `thenSmpl_`
1683     case findAlt con alts of
1684         (DEFAULT, bs, rhs)     -> ASSERT( null bs )
1685                                   simplNonRecX env bndr scrut   $ \ env ->
1686                                 -- This might give rise to a binding with non-atomic args
1687                                 -- like x = Node (f x) (g x)
1688                                 -- but simplNonRecX will atomic-ify it
1689                                   simplExprF env rhs cont
1690
1691         (LitAlt lit, bs, rhs) ->  ASSERT( null bs )
1692                                   simplNonRecX env bndr scrut   $ \ env ->
1693                                   simplExprF env rhs cont
1694
1695         (DataAlt dc, bs, rhs)  
1696                 -> ASSERT( n_drop_tys + length bs == length args )
1697                    bind_args env dead_bndr bs (drop n_drop_tys args)    $ \ env ->
1698                    let
1699                         -- It's useful to bind bndr to scrut, rather than to a fresh
1700                         -- binding      x = Con arg1 .. argn
1701                         -- because very often the scrut is a variable, so we avoid
1702                         -- creating, and then subsequently eliminating, a let-binding
1703                         -- BUT, if scrut is a not a variable, we must be careful
1704                         -- about duplicating the arg redexes; in that case, make
1705                         -- a new con-app from the args
1706                         bndr_rhs  = case scrut of
1707                                         Var v -> scrut
1708                                         other -> con_app
1709                         con_app = mkConApp dc (take n_drop_tys args ++ con_args)
1710                         con_args = [substExpr env (varToCoreExpr b) | b <- bs]
1711                                         -- args are aready OutExprs, but bs are InIds
1712                    in
1713                    simplNonRecX env bndr bndr_rhs               $ \ env ->
1714                    simplExprF env rhs cont
1715                 where
1716                    n_drop_tys = tyConArity (dataConTyCon dc)
1717
1718 -- Ugh!
1719 bind_args env dead_bndr [] _ thing_inside = thing_inside env
1720
1721 bind_args env dead_bndr (b:bs) (Type ty : args) thing_inside
1722   = ASSERT( isTyVar b )
1723     bind_args (extendTvSubst env b ty) dead_bndr bs args thing_inside
1724     
1725 bind_args env dead_bndr (b:bs) (arg : args) thing_inside
1726   = ASSERT( isId b )
1727     let
1728         b' = if dead_bndr then b else zapOccInfo b
1729                 -- Note that the binder might be "dead", because it doesn't occur 
1730                 -- in the RHS; and simplNonRecX may therefore discard it via postInlineUnconditionally
1731                 -- Nevertheless we must keep it if the case-binder is alive, because it may
1732                 -- be used in teh con_app
1733     in
1734     simplNonRecX env b' arg     $ \ env ->
1735     bind_args env dead_bndr bs args thing_inside
1736 \end{code}
1737
1738
1739 %************************************************************************
1740 %*                                                                      *
1741 \subsection{Duplicating continuations}
1742 %*                                                                      *
1743 %************************************************************************
1744
1745 \begin{code}
1746 prepareCaseCont :: SimplEnv
1747                 -> [InAlt] -> SimplCont
1748                 -> SimplM (FloatsWith (SimplCont,SimplCont))    
1749                         -- Return a duplicatable continuation, a non-duplicable part 
1750                         -- plus some extra bindings (that scope over the entire
1751                         -- continunation)
1752
1753         -- No need to make it duplicatable if there's only one alternative
1754 prepareCaseCont env [alt] cont = returnSmpl (emptyFloats env, (cont, mkBoringStop (contResultType cont)))
1755 prepareCaseCont env alts  cont = mkDupableCont env cont
1756 \end{code}
1757
1758 \begin{code}
1759 mkDupableCont :: SimplEnv -> SimplCont 
1760               -> SimplM (FloatsWith (SimplCont, SimplCont))
1761
1762 mkDupableCont env cont
1763   | contIsDupable cont
1764   = returnSmpl (emptyFloats env, (cont, mkBoringStop (contResultType cont)))
1765
1766 mkDupableCont env (CoerceIt ty cont)
1767   = mkDupableCont env cont              `thenSmpl` \ (floats, (dup_cont, nondup_cont)) ->
1768     returnSmpl (floats, (CoerceIt ty dup_cont, nondup_cont))
1769
1770 mkDupableCont env cont@(ArgOf _ arg_ty _ _)
1771   =  returnSmpl (emptyFloats env, (mkBoringStop arg_ty, cont))
1772         -- Do *not* duplicate an ArgOf continuation
1773         -- Because ArgOf continuations are opaque, we gain nothing by
1774         -- propagating them into the expressions, and we do lose a lot.
1775         -- Here's an example:
1776         --      && (case x of { T -> F; F -> T }) E
1777         -- Now, && is strict so we end up simplifying the case with
1778         -- an ArgOf continuation.  If we let-bind it, we get
1779         --
1780         --      let $j = \v -> && v E
1781         --      in simplExpr (case x of { T -> F; F -> T })
1782         --                   (ArgOf (\r -> $j r)
1783         -- And after simplifying more we get
1784         --
1785         --      let $j = \v -> && v E
1786         --      in case of { T -> $j F; F -> $j T }
1787         -- Which is a Very Bad Thing
1788         --
1789         -- The desire not to duplicate is the entire reason that
1790         -- mkDupableCont returns a pair of continuations.
1791         --
1792         -- The original plan had:
1793         -- e.g.         (...strict-fn...) [...hole...]
1794         --      ==>
1795         --              let $j = \a -> ...strict-fn...
1796         --              in $j [...hole...]
1797
1798 mkDupableCont env (ApplyTo _ arg mb_se cont)
1799   =     -- e.g.         [...hole...] (...arg...)
1800         --      ==>
1801         --              let a = ...arg... 
1802         --              in [...hole...] a
1803     do  { (floats, (dup_cont, nondup_cont)) <- mkDupableCont env cont
1804         ; addFloats env floats $ \ env -> do
1805         { arg1 <- simplArg env arg mb_se
1806         ; (floats2, arg2) <- mkDupableArg env arg1
1807         ; return (floats2, (ApplyTo OkToDup arg2 Nothing dup_cont, nondup_cont)) }}
1808
1809 mkDupableCont env cont@(Select _ case_bndr [(_,bs,rhs)] se case_cont)
1810 --   | not (exprIsDupable rhs && contIsDupable case_cont)       -- See notes below
1811 --  | not (isDeadBinder case_bndr)
1812   | all isDeadBinder bs
1813   = returnSmpl (emptyFloats env, (mkBoringStop scrut_ty, cont))
1814   where
1815     scrut_ty = substTy se (idType case_bndr)
1816
1817 {-      Note [Single-alternative cases]
1818         ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1819 This case is just like the ArgOf case.  Here's an example:
1820         data T a = MkT !a
1821         ...(MkT (abs x))...
1822 Then we get
1823         case (case x of I# x' -> 
1824               case x' <# 0# of
1825                 True  -> I# (negate# x')
1826                 False -> I# x') of y {
1827           DEFAULT -> MkT y
1828 Because the (case x) has only one alternative, we'll transform to
1829         case x of I# x' ->
1830         case (case x' <# 0# of
1831                 True  -> I# (negate# x')
1832                 False -> I# x') of y {
1833           DEFAULT -> MkT y
1834 But now we do *NOT* want to make a join point etc, giving 
1835         case x of I# x' ->
1836         let $j = \y -> MkT y
1837         in case x' <# 0# of
1838                 True  -> $j (I# (negate# x'))
1839                 False -> $j (I# x')
1840 In this case the $j will inline again, but suppose there was a big
1841 strict computation enclosing the orginal call to MkT.  Then, it won't
1842 "see" the MkT any more, because it's big and won't get duplicated.
1843 And, what is worse, nothing was gained by the case-of-case transform.
1844
1845 When should use this case of mkDupableCont?  
1846 However, matching on *any* single-alternative case is a *disaster*;
1847   e.g.  case (case ....) of (a,b) -> (# a,b #)
1848   We must push the outer case into the inner one!
1849 Other choices:
1850
1851    * Match [(DEFAULT,_,_)], but in the common case of Int, 
1852      the alternative-filling-in code turned the outer case into
1853                 case (...) of y { I# _ -> MkT y }
1854
1855    * Match on single alternative plus (not (isDeadBinder case_bndr))
1856      Rationale: pushing the case inwards won't eliminate the construction.
1857      But there's a risk of
1858                 case (...) of y { (a,b) -> let z=(a,b) in ... }
1859      Now y looks dead, but it'll come alive again.  Still, this
1860      seems like the best option at the moment.
1861
1862    * Match on single alternative plus (all (isDeadBinder bndrs))
1863      Rationale: this is essentially  seq.
1864
1865    * Match when the rhs is *not* duplicable, and hence would lead to a
1866      join point.  This catches the disaster-case above.  We can test
1867      the *un-simplified* rhs, which is fine.  It might get bigger or
1868      smaller after simplification; if it gets smaller, this case might
1869      fire next time round.  NB also that we must test contIsDupable
1870      case_cont *btoo, because case_cont might be big!
1871
1872      HOWEVER: I found that this version doesn't work well, because
1873      we can get         let x = case (...) of { small } in ...case x...
1874      When x is inlined into its full context, we find that it was a bad
1875      idea to have pushed the outer case inside the (...) case.
1876 -}
1877
1878 mkDupableCont env (Select _ case_bndr alts se cont)
1879   =     -- e.g.         (case [...hole...] of { pi -> ei })
1880         --      ===>
1881         --              let ji = \xij -> ei 
1882         --              in case [...hole...] of { pi -> ji xij }
1883     do  { tick (CaseOfCase case_bndr)
1884         ; let alt_env = setInScope se env
1885         ; (floats1, (dup_cont, nondup_cont)) <- mkDupableCont alt_env cont
1886                 -- NB: call mkDupableCont here, *not* prepareCaseCont
1887                 -- We must make a duplicable continuation, whereas prepareCaseCont
1888                 -- doesn't when there is a single case branch
1889         ; addFloats alt_env floats1     $ \ alt_env -> do
1890
1891         { (alt_env, case_bndr') <- simplBinder alt_env case_bndr
1892                 -- NB: simplBinder does not zap deadness occ-info, so
1893                 -- a dead case_bndr' will still advertise its deadness
1894                 -- This is really important because in
1895                 --      case e of b { (# a,b #) -> ... }
1896                 -- b is always dead, and indeed we are not allowed to bind b to (# a,b #),
1897                 -- which might happen if e was an explicit unboxed pair and b wasn't marked dead.
1898                 -- In the new alts we build, we have the new case binder, so it must retain
1899                 -- its deadness.
1900
1901         ; (floats2, alts') <- mkDupableAlts alt_env case_bndr' alts dup_cont
1902         ; return (floats2, (Select OkToDup case_bndr' alts' (zapSubstEnv se) 
1903                                    (mkBoringStop (contResultType dup_cont)),
1904                             nondup_cont))
1905         }}
1906
1907 mkDupableArg :: SimplEnv -> OutExpr -> SimplM (FloatsWith OutExpr)
1908 -- Let-bind the thing if necessary
1909 mkDupableArg env arg
1910   | exprIsDupable arg 
1911   = return (emptyFloats env, arg)
1912   | otherwise      
1913   = do  { arg_id <- newId FSLIT("a") (exprType arg)
1914         ; tick (CaseOfCase arg_id)
1915                 -- Want to tick here so that we go round again,
1916                 -- and maybe copy or inline the code.
1917                 -- Not strictly CaseOfCase, but never mind
1918         ; return (unitFloat env arg_id arg, Var arg_id) }
1919         -- What if the arg should be case-bound? 
1920         -- This has been this way for a long time, so I'll leave it,
1921         -- but I can't convince myself that it's right.
1922
1923 mkDupableAlts :: SimplEnv -> OutId -> [InAlt] -> SimplCont
1924               -> SimplM (FloatsWith [InAlt])
1925 -- Absorbs the continuation into the new alternatives
1926
1927 mkDupableAlts env case_bndr' alts dupable_cont 
1928   = go env alts
1929   where
1930     go env [] = returnSmpl (emptyFloats env, [])
1931     go env (alt:alts)
1932         = do { (floats1, mb_alt') <- mkDupableAlt env case_bndr' dupable_cont alt
1933              ; addFloats env floats1    $ \ env -> do
1934              { (floats2, alts') <- go env alts
1935              ; returnSmpl (floats2, case mb_alt' of
1936                                         Just alt' -> alt' : alts'
1937                                         Nothing   -> alts'
1938                           )}}
1939                                         
1940 mkDupableAlt env case_bndr' cont alt
1941   = simplAlt env [] case_bndr' cont alt         `thenSmpl` \ mb_stuff ->
1942     case mb_stuff of {
1943         Nothing -> returnSmpl (emptyFloats env, Nothing) ;
1944
1945         Just (reft, (con, bndrs', rhs')) ->
1946         -- Safe to say that there are no handled-cons for the DEFAULT case
1947
1948     if exprIsDupable rhs' then
1949         returnSmpl (emptyFloats env, Just (con, bndrs', rhs'))
1950         -- It is worth checking for a small RHS because otherwise we
1951         -- get extra let bindings that may cause an extra iteration of the simplifier to
1952         -- inline back in place.  Quite often the rhs is just a variable or constructor.
1953         -- The Ord instance of Maybe in PrelMaybe.lhs, for example, took several extra
1954         -- iterations because the version with the let bindings looked big, and so wasn't
1955         -- inlined, but after the join points had been inlined it looked smaller, and so
1956         -- was inlined.
1957         --
1958         -- NB: we have to check the size of rhs', not rhs. 
1959         -- Duplicating a small InAlt might invalidate occurrence information
1960         -- However, if it *is* dupable, we return the *un* simplified alternative,
1961         -- because otherwise we'd need to pair it up with an empty subst-env....
1962         -- but we only have one env shared between all the alts.
1963         -- (Remember we must zap the subst-env before re-simplifying something).
1964         -- Rather than do this we simply agree to re-simplify the original (small) thing later.
1965
1966     else
1967     let
1968         rhs_ty'     = exprType rhs'
1969         used_bndrs' = filter abstract_over (case_bndr' : bndrs')
1970         abstract_over bndr
1971           | isTyVar bndr = not (bndr `elemVarEnv` reft)
1972                 -- Don't abstract over tyvar binders which are refined away
1973                 -- See Note [Refinement] below
1974           | otherwise    = not (isDeadBinder bndr)
1975                 -- The deadness info on the new Ids is preserved by simplBinders
1976     in
1977         -- If we try to lift a primitive-typed something out
1978         -- for let-binding-purposes, we will *caseify* it (!),
1979         -- with potentially-disastrous strictness results.  So
1980         -- instead we turn it into a function: \v -> e
1981         -- where v::State# RealWorld#.  The value passed to this function
1982         -- is realworld#, which generates (almost) no code.
1983
1984         -- There's a slight infelicity here: we pass the overall 
1985         -- case_bndr to all the join points if it's used in *any* RHS,
1986         -- because we don't know its usage in each RHS separately
1987
1988         -- We used to say "&& isUnLiftedType rhs_ty'" here, but now
1989         -- we make the join point into a function whenever used_bndrs'
1990         -- is empty.  This makes the join-point more CPR friendly. 
1991         -- Consider:    let j = if .. then I# 3 else I# 4
1992         --              in case .. of { A -> j; B -> j; C -> ... }
1993         --
1994         -- Now CPR doesn't w/w j because it's a thunk, so
1995         -- that means that the enclosing function can't w/w either,
1996         -- which is a lose.  Here's the example that happened in practice:
1997         --      kgmod :: Int -> Int -> Int
1998         --      kgmod x y = if x > 0 && y < 0 || x < 0 && y > 0
1999         --                  then 78
2000         --                  else 5
2001         --
2002         -- I have seen a case alternative like this:
2003         --      True -> \v -> ...
2004         -- It's a bit silly to add the realWorld dummy arg in this case, making
2005         --      $j = \s v -> ...
2006         --         True -> $j s
2007         -- (the \v alone is enough to make CPR happy) but I think it's rare
2008
2009     ( if not (any isId used_bndrs')
2010         then newId FSLIT("w") realWorldStatePrimTy      `thenSmpl` \ rw_id ->
2011              returnSmpl ([rw_id], [Var realWorldPrimId])
2012         else 
2013              returnSmpl (used_bndrs', varsToCoreExprs used_bndrs')
2014     )                                                   `thenSmpl` \ (final_bndrs', final_args) ->
2015
2016         -- See comment about "$j" name above
2017     newId FSLIT("$j") (mkPiTypes final_bndrs' rhs_ty')  `thenSmpl` \ join_bndr ->
2018         -- Notice the funky mkPiTypes.  If the contructor has existentials
2019         -- it's possible that the join point will be abstracted over
2020         -- type varaibles as well as term variables.
2021         --  Example:  Suppose we have
2022         --      data T = forall t.  C [t]
2023         --  Then faced with
2024         --      case (case e of ...) of
2025         --          C t xs::[t] -> rhs
2026         --  We get the join point
2027         --      let j :: forall t. [t] -> ...
2028         --          j = /\t \xs::[t] -> rhs
2029         --      in
2030         --      case (case e of ...) of
2031         --          C t xs::[t] -> j t xs
2032     let 
2033         -- We make the lambdas into one-shot-lambdas.  The
2034         -- join point is sure to be applied at most once, and doing so
2035         -- prevents the body of the join point being floated out by
2036         -- the full laziness pass
2037         really_final_bndrs     = map one_shot final_bndrs'
2038         one_shot v | isId v    = setOneShotLambda v
2039                    | otherwise = v
2040         join_rhs  = mkLams really_final_bndrs rhs'
2041         join_call = mkApps (Var join_bndr) final_args
2042     in
2043     returnSmpl (unitFloat env join_bndr join_rhs, Just (con, bndrs', join_call)) }
2044 \end{code}
2045
2046 Note [Refinement]
2047 ~~~~~~~~~~~~~~~~~
2048 Consider
2049         data T a where
2050           MkT :: a -> b -> T a
2051
2052         f = /\a. \(w::a).
2053            case (case ...) of
2054                   MkT a' b (p::a') (q::b) -> [p,w]
2055
2056 The danger is that we'll make a join point
2057         
2058         j a' p = [p,w]
2059
2060 and that's ill-typed, because (p::a') but (w::a).  
2061
2062 Solution so far: don't abstract over a', because the type refinement
2063 maps [a' -> a] .  Ultimately that won't work when real refinement goes on.
2064
2065 Then we must abstract over any refined free variables.  Hmm.  Maybe we 
2066 could just abstract over *all* free variables, thereby lambda-lifting
2067 the join point?   We should try this.