Re-factor mkAtomicArgs and completeNonRecX
[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 Unify            ( coreRefineTys, dataConCanMatch )
38 import DataCon          ( DataCon, dataConTyCon, dataConRepStrictness, isVanillaDataCon,
39                           dataConInstArgTys, dataConTyVars )
40 import TyCon            ( tyConArity, isAlgTyCon, isNewTyCon, tyConDataCons_maybe )
41 import CoreSyn
42 import PprCore          ( pprParendExpr, pprCoreExpr )
43 import CoreUnfold       ( mkUnfolding, callSiteInline )
44 import CoreUtils        ( exprIsDupable, exprIsTrivial, needsCaseBinding,
45                           exprIsConApp_maybe, mkPiTypes, findAlt, 
46                           exprType, exprIsHNF, findDefault, mergeAlts,
47                           exprOkForSpeculation, exprArity, 
48                           mkCoerce, mkCoerce2, mkSCC, mkInlineMe, applyTypeToArg
49                         )
50 import Rules            ( lookupRule )
51 import BasicTypes       ( isMarkedStrict )
52 import CostCentre       ( currentCCS )
53 import Type             ( TvSubstEnv, isUnLiftedType, seqType, tyConAppArgs, funArgTy,
54                           splitFunTy_maybe, splitFunTy, coreEqType, splitTyConApp_maybe,
55                           isTyVarTy, mkTyVarTys
56                         )
57 import Var              ( tyVarKind, mkTyVar )
58 import VarEnv           ( elemVarEnv, emptyVarEnv )
59 import TysPrim          ( realWorldStatePrimTy )
60 import PrelInfo         ( realWorldPrimId )
61 import BasicTypes       ( TopLevelFlag(..), isTopLevel, 
62                           RecFlag(..), isNonRec
63                         )
64 import Name             ( mkSysTvName )
65 import StaticFlags      ( opt_PprStyle_Debug )
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         ASSERT2( 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 (App fun arg)    cont = simplExprF env fun (ApplyTo NoDup arg (Just env) cont)
719
720 simplExprF env (Type ty) cont
721   = ASSERT( contIsRhsOrArg cont )
722     simplType env ty                    `thenSmpl` \ ty' ->
723     rebuild env (Type ty') cont
724
725 simplExprF env (Case scrut bndr case_ty alts) cont
726   | not (switchIsOn (getSwitchChecker env) NoCaseOfCase)
727   =     -- Simplify the scrutinee with a Select continuation
728     simplExprF env scrut (Select NoDup bndr alts env cont)
729
730   | otherwise
731   =     -- If case-of-case is off, simply simplify the case expression
732         -- in a vanilla Stop context, and rebuild the result around it
733     simplExprC env scrut case_cont      `thenSmpl` \ case_expr' ->
734     rebuild env case_expr' cont
735   where
736     case_cont = Select NoDup bndr alts env (mkBoringStop case_ty')
737     case_ty'  = substTy env case_ty     -- c.f. defn of simplExpr
738
739 simplExprF env (Let (Rec pairs) body) cont
740   = simplRecBndrs env (map fst pairs)           `thenSmpl` \ (env, bndrs') -> 
741         -- NB: bndrs' don't have unfoldings or rules
742         -- We add them as we go down
743
744     simplRecBind env NotTopLevel pairs bndrs'   `thenSmpl` \ (floats, env) ->
745     addFloats env floats                        $ \ env ->
746     simplExprF env body cont
747
748 -- A non-recursive let is dealt with by simplNonRecBind
749 simplExprF env (Let (NonRec bndr rhs) body) cont
750   = simplNonRecBind env bndr rhs env (contResultType cont)      $ \ env ->
751     simplExprF env body cont
752
753
754 ---------------------------------
755 simplType :: SimplEnv -> InType -> SimplM OutType
756         -- Kept monadic just so we can do the seqType
757 simplType env ty
758   = seqType new_ty   `seq`   returnSmpl new_ty
759   where
760     new_ty = substTy env ty
761 \end{code}
762
763
764 %************************************************************************
765 %*                                                                      *
766 \subsection{Lambdas}
767 %*                                                                      *
768 %************************************************************************
769
770 \begin{code}
771 simplLam env fun cont
772   = go env fun cont
773   where
774     zap_it  = mkLamBndrZapper fun (countArgs cont)
775     cont_ty = contResultType cont
776
777         -- Type-beta reduction
778     go env (Lam bndr body) (ApplyTo _ (Type ty_arg) mb_arg_se body_cont)
779       = ASSERT( isTyVar bndr )
780         do { tick (BetaReduction bndr)
781            ; ty_arg' <- case mb_arg_se of
782                           Just arg_se -> simplType (setInScope arg_se env) ty_arg
783                           Nothing     -> return ty_arg
784            ; go (extendTvSubst env bndr ty_arg') body body_cont }
785
786         -- Ordinary beta reduction
787     go env (Lam bndr body) cont@(ApplyTo _ arg (Just arg_se) body_cont)
788       = do { tick (BetaReduction bndr)  
789            ; simplNonRecBind env (zap_it bndr) arg arg_se cont_ty       $ \ env -> 
790              go env body body_cont }
791
792     go env (Lam bndr body) cont@(ApplyTo _ arg Nothing body_cont)
793       = do { tick (BetaReduction bndr)  
794            ; simplNonRecX env (zap_it bndr) arg         $ \ env -> 
795              go env body body_cont }
796
797         -- Not enough args, so there are real lambdas left to put in the result
798     go env lam@(Lam _ _) cont
799       = do { (env, bndrs') <- simplLamBndrs env bndrs
800            ; body' <- simplExpr env body
801            ; (floats, new_lam) <- mkLam env bndrs' body' cont
802            ; addFloats env floats               $ \ env -> 
803              rebuild env new_lam cont }
804       where
805         (bndrs,body) = collectBinders lam
806
807         -- Exactly enough args
808     go env expr cont = simplExprF env expr cont
809
810 mkLamBndrZapper :: CoreExpr     -- Function
811                 -> Int          -- Number of args supplied, *including* type args
812                 -> Id -> Id     -- Use this to zap the binders
813 mkLamBndrZapper fun n_args
814   | n_args >= n_params fun = \b -> b            -- Enough args
815   | otherwise              = \b -> zapLamIdInfo b
816   where
817         -- NB: we count all the args incl type args
818         -- so we must count all the binders (incl type lambdas)
819     n_params (Note _ e) = n_params e
820     n_params (Lam b e)  = 1 + n_params e
821     n_params other      = 0::Int
822 \end{code}
823
824
825 %************************************************************************
826 %*                                                                      *
827 \subsection{Notes}
828 %*                                                                      *
829 %************************************************************************
830
831 \begin{code}
832 simplNote env (Coerce to from) body cont
833   = let
834         addCoerce s1 k1 cont    -- Drop redundant coerces.  This can happen if a polymoprhic
835                                 -- (coerce a b e) is instantiated with a=ty1 b=ty2 and the
836                                 -- two are the same. This happens a lot in Happy-generated parsers
837           | s1 `coreEqType` k1 = cont
838
839         addCoerce s1 k1 (CoerceIt t1 cont)
840                 --      coerce T1 S1 (coerce S1 K1 e)
841                 -- ==>
842                 --      e,                      if T1=K1
843                 --      coerce T1 K1 e,         otherwise
844                 --
845                 -- For example, in the initial form of a worker
846                 -- we may find  (coerce T (coerce S (\x.e))) y
847                 -- and we'd like it to simplify to e[y/x] in one round 
848                 -- of simplification
849           | t1 `coreEqType` k1  = cont                  -- The coerces cancel out
850           | otherwise           = CoerceIt t1 cont      -- They don't cancel, but 
851                                                         -- the inner one is redundant
852
853         addCoerce t1t2 s1s2 (ApplyTo dup arg mb_arg_se cont)
854           | not (isTypeArg arg),        -- This whole case only works for value args
855                                         -- Could upgrade to have equiv thing for type apps too  
856             Just (s1, s2) <- splitFunTy_maybe s1s2
857                 --      (coerce (T1->T2) (S1->S2) F) E
858                 -- ===> 
859                 --      coerce T2 S2 (F (coerce S1 T1 E))
860                 --
861                 -- t1t2 must be a function type, T1->T2, because it's applied to something
862                 -- but s1s2 might conceivably not be
863                 --
864                 -- When we build the ApplyTo we can't mix the out-types
865                 -- with the InExpr in the argument, so we simply substitute
866                 -- to make it all consistent.  It's a bit messy.
867                 -- But it isn't a common case.
868           = let 
869                 (t1,t2) = splitFunTy t1t2
870                 new_arg = mkCoerce2 s1 t1 arg'
871                 arg' = case mb_arg_se of
872                           Nothing -> arg
873                           Just arg_se -> substExpr (setInScope arg_se env) arg
874             in
875             ApplyTo dup new_arg Nothing (addCoerce t2 s2 cont)
876                         
877         addCoerce to' _ cont = CoerceIt to' cont
878     in
879     simplType env to            `thenSmpl` \ to' ->
880     simplType env from          `thenSmpl` \ from' ->
881     simplExprF env body (addCoerce to' from' cont)
882
883                 
884 -- Hack: we only distinguish subsumed cost centre stacks for the purposes of
885 -- inlining.  All other CCCSs are mapped to currentCCS.
886 simplNote env (SCC cc) e cont
887   = simplExpr (setEnclosingCC env currentCCS) e         `thenSmpl` \ e' ->
888     rebuild env (mkSCC cc e') cont
889
890 -- See notes with SimplMonad.inlineMode
891 simplNote env InlineMe e cont
892   | contIsRhsOrArg cont         -- Totally boring continuation; see notes above
893   =                             -- Don't inline inside an INLINE expression
894     simplExpr (setMode inlineMode env )  e      `thenSmpl` \ e' ->
895     rebuild env (mkInlineMe e') cont
896
897   | otherwise   -- Dissolve the InlineMe note if there's
898                 -- an interesting context of any kind to combine with
899                 -- (even a type application -- anything except Stop)
900   = simplExprF env e cont
901
902 simplNote env (CoreNote s) e cont
903   = simplExpr env e    `thenSmpl` \ e' ->
904     rebuild env (Note (CoreNote s) e') cont
905 \end{code}
906
907
908 %************************************************************************
909 %*                                                                      *
910 \subsection{Dealing with calls}
911 %*                                                                      *
912 %************************************************************************
913
914 \begin{code}
915 simplVar env var cont
916   = case substId env var of
917         DoneEx e         -> simplExprF (zapSubstEnv env) e cont
918         ContEx tvs ids e -> simplExprF (setSubstEnv env tvs ids) e cont
919         DoneId var1 occ  -> completeCall (zapSubstEnv env) var1 occ cont
920                 -- Note [zapSubstEnv]
921                 -- The template is already simplified, so don't re-substitute.
922                 -- This is VITAL.  Consider
923                 --      let x = e in
924                 --      let y = \z -> ...x... in
925                 --      \ x -> ...y...
926                 -- We'll clone the inner \x, adding x->x' in the id_subst
927                 -- Then when we inline y, we must *not* replace x by x' in
928                 -- the inlined copy!!
929
930 ---------------------------------------------------------
931 --      Dealing with a call site
932
933 completeCall env var occ_info cont
934   =     -- Simplify the arguments
935     getDOptsSmpl                                        `thenSmpl` \ dflags ->
936     let
937         chkr              = getSwitchChecker env
938         (args, call_cont) = getContArgs chkr var cont
939         fn_ty             = idType var
940     in
941     simplifyArgs env fn_ty (interestingArgContext var call_cont) args 
942                  (contResultType call_cont)     $ \ env args ->
943
944         -- Next, look for rules or specialisations that match
945         --
946         -- It's important to simplify the args first, because the rule-matcher
947         -- doesn't do substitution as it goes.  We don't want to use subst_args
948         -- (defined in the 'where') because that throws away useful occurrence info,
949         -- and perhaps-very-important specialisations.
950         --
951         -- Some functions have specialisations *and* are strict; in this case,
952         -- we don't want to inline the wrapper of the non-specialised thing; better
953         -- to call the specialised thing instead.
954         -- We used to use the black-listing mechanism to ensure that inlining of 
955         -- the wrapper didn't occur for things that have specialisations till a 
956         -- later phase, so but now we just try RULES first
957         --
958         -- You might think that we shouldn't apply rules for a loop breaker: 
959         -- doing so might give rise to an infinite loop, because a RULE is
960         -- rather like an extra equation for the function:
961         --      RULE:           f (g x) y = x+y
962         --      Eqn:            f a     y = a-y
963         --
964         -- But it's too drastic to disable rules for loop breakers.  
965         -- Even the foldr/build rule would be disabled, because foldr 
966         -- is recursive, and hence a loop breaker:
967         --      foldr k z (build g) = g k z
968         -- So it's up to the programmer: rules can cause divergence
969
970     let
971         in_scope   = getInScope env
972         rules      = getRules env
973         maybe_rule = case activeRule env of
974                         Nothing     -> Nothing  -- No rules apply
975                         Just act_fn -> lookupRule act_fn in_scope rules var args 
976     in
977     case maybe_rule of {
978         Just (rule_name, rule_rhs) -> 
979                 tick (RuleFired rule_name)                      `thenSmpl_`
980                 (if dopt Opt_D_dump_inlinings dflags then
981                    pprTrace "Rule fired" (vcat [
982                         text "Rule:" <+> ftext rule_name,
983                         text "Before:" <+> ppr var <+> sep (map pprParendExpr args),
984                         text "After: " <+> pprCoreExpr rule_rhs,
985                         text "Cont:  " <+> ppr call_cont])
986                  else
987                         id)             $
988                 simplExprF env rule_rhs call_cont ;
989         
990         Nothing ->              -- No rules
991
992         -- Next, look for an inlining
993     let
994         arg_infos = [ interestingArg arg | arg <- args, isValArg arg]
995         interesting_cont = interestingCallContext (notNull args)
996                                                   (notNull arg_infos)
997                                                   call_cont
998         active_inline = activeInline env var occ_info
999         maybe_inline  = callSiteInline dflags active_inline occ_info
1000                                        var arg_infos interesting_cont
1001     in
1002     case maybe_inline of {
1003         Just unfolding          -- There is an inlining!
1004           ->  tick (UnfoldingDone var)          `thenSmpl_`
1005                 (if dopt Opt_D_dump_inlinings dflags then
1006                    pprTrace "Inlining done" (vcat [
1007                         text "Before:" <+> ppr var <+> sep (map pprParendExpr args),
1008                         text "Inlined fn: " <+> ppr unfolding,
1009                         text "Cont:  " <+> ppr call_cont])
1010                  else
1011                         id)             $
1012               simplExprF env unfolding (pushContArgs args call_cont)
1013
1014         ;
1015         Nothing ->              -- No inlining!
1016
1017         -- Done
1018     rebuild env (mkApps (Var var) args) call_cont
1019     }}
1020 \end{code}
1021
1022 %************************************************************************
1023 %*                                                                      *
1024 \subsection{Arguments}
1025 %*                                                                      *
1026 %************************************************************************
1027
1028 \begin{code}
1029 ---------------------------------------------------------
1030 --      Simplifying the arguments of a call
1031
1032 simplifyArgs :: SimplEnv 
1033              -> OutType                         -- Type of the function
1034              -> Bool                            -- True if the fn has RULES
1035              -> [(InExpr, Maybe SimplEnv, Bool)] -- Details of the arguments
1036              -> OutType                         -- Type of the continuation
1037              -> (SimplEnv -> [OutExpr] -> SimplM FloatsWithExpr)
1038              -> SimplM FloatsWithExpr
1039
1040 -- [CPS-like because of strict arguments]
1041
1042 -- Simplify the arguments to a call.
1043 -- This part of the simplifier may break the no-shadowing invariant
1044 -- Consider
1045 --      f (...(\a -> e)...) (case y of (a,b) -> e')
1046 -- where f is strict in its second arg
1047 -- If we simplify the innermost one first we get (...(\a -> e)...)
1048 -- Simplifying the second arg makes us float the case out, so we end up with
1049 --      case y of (a,b) -> f (...(\a -> e)...) e'
1050 -- So the output does not have the no-shadowing invariant.  However, there is
1051 -- no danger of getting name-capture, because when the first arg was simplified
1052 -- we used an in-scope set that at least mentioned all the variables free in its
1053 -- static environment, and that is enough.
1054 --
1055 -- We can't just do innermost first, or we'd end up with a dual problem:
1056 --      case x of (a,b) -> f e (...(\a -> e')...)
1057 --
1058 -- I spent hours trying to recover the no-shadowing invariant, but I just could
1059 -- not think of an elegant way to do it.  The simplifier is already knee-deep in
1060 -- continuations.  We have to keep the right in-scope set around; AND we have
1061 -- to get the effect that finding (error "foo") in a strict arg position will
1062 -- discard the entire application and replace it with (error "foo").  Getting
1063 -- all this at once is TOO HARD!
1064
1065 simplifyArgs env fn_ty has_rules args cont_ty thing_inside
1066   = go env fn_ty args thing_inside
1067   where
1068     go env fn_ty []         thing_inside = thing_inside env []
1069     go env fn_ty (arg:args) thing_inside = simplifyArg env fn_ty has_rules arg cont_ty  $ \ env arg' ->
1070                                            go env (applyTypeToArg fn_ty arg') args      $ \ env args' ->
1071                                            thing_inside env (arg':args')
1072
1073 simplifyArg env fn_ty has_rules (arg, Nothing, _) cont_ty thing_inside
1074   = thing_inside env arg        -- Already simplified
1075
1076 simplifyArg env fn_ty has_rules (Type ty_arg, Just se, _) cont_ty thing_inside
1077   = simplType (setInScope se env) ty_arg        `thenSmpl` \ new_ty_arg ->
1078     thing_inside env (Type new_ty_arg)
1079
1080 simplifyArg env fn_ty has_rules (val_arg, Just arg_se, is_strict) cont_ty thing_inside 
1081   | is_strict 
1082   = simplStrictArg AnArg env val_arg arg_se arg_ty cont_ty thing_inside
1083
1084   | otherwise   -- Lazy argument
1085                 -- DO NOT float anything outside, hence simplExprC
1086                 -- There is no benefit (unlike in a let-binding), and we'd
1087                 -- have to be very careful about bogus strictness through 
1088                 -- floating a demanded let.
1089   = simplExprC (setInScope arg_se env) val_arg
1090                (mkLazyArgStop arg_ty has_rules)         `thenSmpl` \ arg1 ->
1091     thing_inside env arg1
1092   where
1093     arg_ty = funArgTy fn_ty
1094
1095
1096 simplStrictArg ::  LetRhsFlag
1097                 -> SimplEnv             -- The env of the call
1098                 -> InExpr -> SimplEnv   -- The arg plus its env
1099                 -> OutType              -- arg_ty: type of the argument
1100                 -> OutType              -- cont_ty: Type of thing computed by the context
1101                 -> (SimplEnv -> OutExpr -> SimplM FloatsWithExpr)       
1102                                         -- Takes an expression of type rhs_ty, 
1103                                         -- returns an expression of type cont_ty
1104                                         -- The env passed to this continuation is the
1105                                         -- env of the call, plus any new in-scope variables
1106                 -> SimplM FloatsWithExpr        -- An expression of type cont_ty
1107
1108 simplStrictArg is_rhs call_env arg arg_env arg_ty cont_ty thing_inside
1109   = simplExprF (setInScope arg_env call_env) arg
1110                (ArgOf is_rhs arg_ty cont_ty (\ new_env -> thing_inside (setInScope call_env new_env)))
1111   -- Notice the way we use arg_env (augmented with in-scope vars from call_env) 
1112   --    to simplify the argument
1113   -- and call-env (augmented with in-scope vars from the arg) to pass to the continuation
1114 \end{code}
1115
1116
1117 %************************************************************************
1118 %*                                                                      *
1119 \subsection{mkAtomicArgs}
1120 %*                                                                      *
1121 %************************************************************************
1122
1123 mkAtomicArgs takes a putative RHS, checks whether it's a PAP or
1124 constructor application and, if so, converts it to ANF, so that the 
1125 resulting thing can be inlined more easily.  Thus
1126         x = (f a, g b)
1127 becomes
1128         t1 = f a
1129         t2 = g b
1130         x = (t1,t2)
1131
1132 There are three sorts of binding context, specified by the two
1133 boolean arguments
1134
1135 Strict
1136    OK-unlifted
1137
1138 N  N    Top-level or recursive                  Only bind args of lifted type
1139
1140 N  Y    Non-top-level and non-recursive,        Bind args of lifted type, or
1141                 but lazy                        unlifted-and-ok-for-speculation
1142
1143 Y  Y    Non-top-level, non-recursive,           Bind all args
1144                  and strict (demanded)
1145         
1146
1147 For example, given
1148
1149         x = MkC (y div# z)
1150
1151 there is no point in transforming to
1152
1153         x = case (y div# z) of r -> MkC r
1154
1155 because the (y div# z) can't float out of the let. But if it was
1156 a *strict* let, then it would be a good thing to do.  Hence the
1157 context information.
1158
1159 \begin{code}
1160 mkAtomicArgsE :: SimplEnv 
1161               -> Bool   -- A strict binding
1162               -> OutExpr                                                -- The rhs
1163               -> (SimplEnv -> OutExpr -> SimplM FloatsWithExpr)
1164               -> SimplM FloatsWithExpr
1165
1166 mkAtomicArgsE env is_strict rhs thing_inside
1167   | (Var fun, args) <- collectArgs rhs,                         -- It's an application
1168     isDataConWorkId fun || valArgCount args < idArity fun       -- And it's a constructor or PAP
1169   = go env (Var fun) args
1170
1171   | otherwise = thing_inside env rhs
1172
1173   where
1174     go env fun [] = thing_inside env fun
1175
1176     go env fun (arg : args) 
1177         |  exprIsTrivial arg    -- Easy case
1178         || no_float_arg         -- Can't make it atomic
1179         = go env (App fun arg) args
1180
1181         | otherwise
1182         = do { arg_id <- newId FSLIT("a") arg_ty
1183              ; completeNonRecX env False {- pessimistic -} arg_id arg_id arg $ \env ->
1184                go env (App fun (Var arg_id)) args }
1185         where
1186           arg_ty = exprType arg
1187           no_float_arg = not is_strict && (isUnLiftedType arg_ty) && not (exprOkForSpeculation arg)
1188
1189
1190 -- Old code: consider rewriting to be more like mkAtomicArgsE
1191
1192 mkAtomicArgs :: Bool    -- A strict binding
1193              -> Bool    -- OK to float unlifted args
1194              -> OutExpr
1195              -> SimplM (OrdList (OutId,OutExpr),  -- The floats (unusually) may include
1196                         OutExpr)                  -- things that need case-binding,
1197                                                   -- if the strict-binding flag is on
1198
1199 mkAtomicArgs is_strict ok_float_unlifted rhs
1200   | (Var fun, args) <- collectArgs rhs,                         -- It's an application
1201     isDataConWorkId fun || valArgCount args < idArity fun       -- And it's a constructor or PAP
1202   = go fun nilOL [] args        -- Have a go
1203
1204   | otherwise = bale_out        -- Give up
1205
1206   where
1207     bale_out = returnSmpl (nilOL, rhs)
1208
1209     go fun binds rev_args [] 
1210         = returnSmpl (binds, mkApps (Var fun) (reverse rev_args))
1211
1212     go fun binds rev_args (arg : args) 
1213         | exprIsTrivial arg     -- Easy case
1214         = go fun binds (arg:rev_args) args
1215
1216         | not can_float_arg     -- Can't make this arg atomic
1217         = bale_out              -- ... so give up
1218
1219         | otherwise     -- Don't forget to do it recursively
1220                         -- E.g.  x = a:b:c:[]
1221         =  mkAtomicArgs is_strict ok_float_unlifted arg `thenSmpl` \ (arg_binds, arg') ->
1222            newId FSLIT("a") arg_ty                      `thenSmpl` \ arg_id ->
1223            go fun ((arg_binds `snocOL` (arg_id,arg')) `appOL` binds) 
1224               (Var arg_id : rev_args) args
1225         where
1226           arg_ty        = exprType arg
1227           can_float_arg =  is_strict 
1228                         || not (isUnLiftedType arg_ty)
1229                         || (ok_float_unlifted && exprOkForSpeculation arg)
1230
1231
1232 addAtomicBinds :: SimplEnv -> [(OutId,OutExpr)]
1233                -> (SimplEnv -> SimplM (FloatsWith a))
1234                -> SimplM (FloatsWith a)
1235 addAtomicBinds env []         thing_inside = thing_inside env
1236 addAtomicBinds env ((v,r):bs) thing_inside = addAuxiliaryBind env (NonRec v r) $ \ env -> 
1237                                              addAtomicBinds env bs thing_inside
1238 \end{code}
1239
1240
1241 %************************************************************************
1242 %*                                                                      *
1243 \subsection{The main rebuilder}
1244 %*                                                                      *
1245 %************************************************************************
1246
1247 \begin{code}
1248 rebuild :: SimplEnv -> OutExpr -> SimplCont -> SimplM FloatsWithExpr
1249
1250 rebuild env expr (Stop _ _ _)                 = rebuildDone env expr
1251 rebuild env expr (ArgOf _ _ _ cont_fn)        = cont_fn env expr
1252 rebuild env expr (CoerceIt to_ty cont)        = rebuild env (mkCoerce to_ty expr) cont
1253 rebuild env expr (Select _ bndr alts se cont) = rebuildCase (setInScope se env) expr bndr alts cont
1254 rebuild env expr (ApplyTo _ arg mb_se cont)   = rebuildApp  env expr arg mb_se cont
1255
1256 rebuildApp env fun arg mb_se cont
1257   = do  { arg' <- simplArg env arg mb_se
1258         ; rebuild env (App fun arg') cont }
1259
1260 simplArg :: SimplEnv -> CoreExpr -> Maybe SimplEnv -> SimplM CoreExpr
1261 simplArg env arg Nothing        = return arg    -- The arg is already simplified
1262 simplArg env arg (Just arg_env) = simplExpr (setInScope arg_env env) arg
1263
1264 rebuildDone env expr = returnSmpl (emptyFloats env, expr)
1265 \end{code}
1266
1267
1268 %************************************************************************
1269 %*                                                                      *
1270 \subsection{Functions dealing with a case}
1271 %*                                                                      *
1272 %************************************************************************
1273
1274 Blob of helper functions for the "case-of-something-else" situation.
1275
1276 \begin{code}
1277 ---------------------------------------------------------
1278 --      Eliminate the case if possible
1279
1280 rebuildCase :: SimplEnv
1281             -> OutExpr          -- Scrutinee
1282             -> InId             -- Case binder
1283             -> [InAlt]          -- Alternatives (inceasing order)
1284             -> SimplCont
1285             -> SimplM FloatsWithExpr
1286
1287 rebuildCase env scrut case_bndr alts cont
1288   | Just (con,args) <- exprIsConApp_maybe scrut 
1289         -- Works when the scrutinee is a variable with a known unfolding
1290         -- as well as when it's an explicit constructor application
1291   = knownCon env scrut (DataAlt con) args case_bndr alts cont
1292
1293   | Lit lit <- scrut    -- No need for same treatment as constructors
1294                         -- because literals are inlined more vigorously
1295   = knownCon env scrut (LitAlt lit) [] case_bndr alts cont
1296
1297   | otherwise
1298   =     -- Prepare the continuation;
1299         -- The new subst_env is in place
1300     prepareCaseCont env alts cont       `thenSmpl` \ (floats, (dup_cont, nondup_cont)) ->
1301     addFloats env floats                $ \ env ->      
1302
1303     let
1304         -- The case expression is annotated with the result type of the continuation
1305         -- This may differ from the type originally on the case.  For example
1306         --      case(T) (case(Int#) a of { True -> 1#; False -> 0# }) of
1307         --         a# -> <blob>
1308         -- ===>
1309         --      let j a# = <blob>
1310         --      in case(T) a of { True -> j 1#; False -> j 0# }
1311         -- Note that the case that scrutinises a now returns a T not an Int#
1312         res_ty' = contResultType dup_cont
1313     in
1314
1315         -- Deal with case binder
1316     simplCaseBinder env scrut case_bndr         `thenSmpl` \ (alt_env, case_bndr') ->
1317
1318         -- Deal with the case alternatives
1319     simplAlts alt_env scrut case_bndr' alts dup_cont    `thenSmpl` \ alts' ->
1320
1321         -- Put the case back together
1322     mkCase scrut case_bndr' res_ty' alts'       `thenSmpl` \ case_expr ->
1323
1324         -- Notice that rebuildDone returns the in-scope set from env, not alt_env
1325         -- The case binder *not* scope over the whole returned case-expression
1326     rebuild env case_expr nondup_cont
1327 \end{code}
1328
1329 simplCaseBinder checks whether the scrutinee is a variable, v.  If so,
1330 try to eliminate uses of v in the RHSs in favour of case_bndr; that
1331 way, there's a chance that v will now only be used once, and hence
1332 inlined.
1333
1334 Note 1
1335 ~~~~~~
1336 There is a time we *don't* want to do that, namely when
1337 -fno-case-of-case is on.  This happens in the first simplifier pass,
1338 and enhances full laziness.  Here's the bad case:
1339         f = \ y -> ...(case x of I# v -> ...(case x of ...) ... )
1340 If we eliminate the inner case, we trap it inside the I# v -> arm,
1341 which might prevent some full laziness happening.  I've seen this
1342 in action in spectral/cichelli/Prog.hs:
1343          [(m,n) | m <- [1..max], n <- [1..max]]
1344 Hence the check for NoCaseOfCase.
1345
1346 Note 2
1347 ~~~~~~
1348 There is another situation when we don't want to do it.  If we have
1349
1350     case x of w1 { DEFAULT -> case x of w2 { A -> e1; B -> e2 }
1351                    ...other cases .... }
1352
1353 We'll perform the binder-swap for the outer case, giving
1354
1355     case x of w1 { DEFAULT -> case w1 of w2 { A -> e1; B -> e2 } 
1356                    ...other cases .... }
1357
1358 But there is no point in doing it for the inner case, because w1 can't
1359 be inlined anyway.  Furthermore, doing the case-swapping involves
1360 zapping w2's occurrence info (see paragraphs that follow), and that
1361 forces us to bind w2 when doing case merging.  So we get
1362
1363     case x of w1 { A -> let w2 = w1 in e1
1364                    B -> let w2 = w1 in e2
1365                    ...other cases .... }
1366
1367 This is plain silly in the common case where w2 is dead.
1368
1369 Even so, I can't see a good way to implement this idea.  I tried
1370 not doing the binder-swap if the scrutinee was already evaluated
1371 but that failed big-time:
1372
1373         data T = MkT !Int
1374
1375         case v of w  { MkT x ->
1376         case x of x1 { I# y1 ->
1377         case x of x2 { I# y2 -> ...
1378
1379 Notice that because MkT is strict, x is marked "evaluated".  But to
1380 eliminate the last case, we must either make sure that x (as well as
1381 x1) has unfolding MkT y1.  THe straightforward thing to do is to do
1382 the binder-swap.  So this whole note is a no-op.
1383
1384 Note 3
1385 ~~~~~~
1386 If we replace the scrutinee, v, by tbe case binder, then we have to nuke
1387 any occurrence info (eg IAmDead) in the case binder, because the
1388 case-binder now effectively occurs whenever v does.  AND we have to do
1389 the same for the pattern-bound variables!  Example:
1390
1391         (case x of { (a,b) -> a }) (case x of { (p,q) -> q })
1392
1393 Here, b and p are dead.  But when we move the argment inside the first
1394 case RHS, and eliminate the second case, we get
1395
1396         case x of { (a,b) -> a b }
1397
1398 Urk! b is alive!  Reason: the scrutinee was a variable, and case elimination
1399 happened.  
1400
1401 Indeed, this can happen anytime the case binder isn't dead:
1402         case <any> of x { (a,b) -> 
1403         case x of { (p,q) -> p } }
1404 Here (a,b) both look dead, but come alive after the inner case is eliminated.
1405 The point is that we bring into the envt a binding
1406         let x = (a,b) 
1407 after the outer case, and that makes (a,b) alive.  At least we do unless
1408 the case binder is guaranteed dead.
1409
1410 \begin{code}
1411 simplCaseBinder env (Var v) case_bndr
1412   | not (switchIsOn (getSwitchChecker env) NoCaseOfCase)
1413
1414 -- Failed try [see Note 2 above]
1415 --     not (isEvaldUnfolding (idUnfolding v))
1416
1417   = simplBinder env (zap case_bndr)             `thenSmpl` \ (env, case_bndr') ->
1418     returnSmpl (modifyInScope env v case_bndr', case_bndr')
1419         -- We could extend the substitution instead, but it would be
1420         -- a hack because then the substitution wouldn't be idempotent
1421         -- any more (v is an OutId).  And this does just as well.
1422   where
1423     zap b = b `setIdOccInfo` NoOccInfo
1424             
1425 simplCaseBinder env other_scrut case_bndr 
1426   = simplBinder env case_bndr           `thenSmpl` \ (env, case_bndr') ->
1427     returnSmpl (env, case_bndr')
1428 \end{code}
1429
1430
1431 simplAlts does two things:
1432
1433 1.  Eliminate alternatives that cannot match, including the
1434     DEFAULT alternative.
1435
1436 2.  If the DEFAULT alternative can match only one possible constructor,
1437     then make that constructor explicit.
1438     e.g.
1439         case e of x { DEFAULT -> rhs }
1440      ===>
1441         case e of x { (a,b) -> rhs }
1442     where the type is a single constructor type.  This gives better code
1443     when rhs also scrutinises x or e.
1444
1445 Here "cannot match" includes knowledge from GADTs
1446
1447 It's a good idea do do this stuff before simplifying the alternatives, to
1448 avoid simplifying alternatives we know can't happen, and to come up with
1449 the list of constructors that are handled, to put into the IdInfo of the
1450 case binder, for use when simplifying the alternatives.
1451
1452 Eliminating the default alternative in (1) isn't so obvious, but it can
1453 happen:
1454
1455 data Colour = Red | Green | Blue
1456
1457 f x = case x of
1458         Red -> ..
1459         Green -> ..
1460         DEFAULT -> h x
1461
1462 h y = case y of
1463         Blue -> ..
1464         DEFAULT -> [ case y of ... ]
1465
1466 If we inline h into f, the default case of the inlined h can't happen.
1467 If we don't notice this, we may end up filtering out *all* the cases
1468 of the inner case y, which give us nowhere to go!
1469
1470
1471 \begin{code}
1472 simplAlts :: SimplEnv 
1473           -> OutExpr
1474           -> OutId                      -- Case binder
1475           -> [InAlt] -> SimplCont
1476           -> SimplM [OutAlt]            -- Includes the continuation
1477
1478 simplAlts env scrut case_bndr' alts cont'
1479   = do  { mb_alts      <- mapSmpl (simplAlt env imposs_cons case_bndr' cont') alts_wo_default
1480         ; default_alts <- simplDefault env case_bndr' imposs_deflt_cons cont' maybe_deflt
1481         ; return (mergeAlts default_alts [alt' | Just (_, alt') <- mb_alts]) }
1482         -- We need the mergeAlts in case the new default_alt 
1483         -- has turned into a constructor alternative.
1484   where
1485     (alts_wo_default, maybe_deflt) = findDefault alts
1486     imposs_cons = case scrut of
1487                     Var v -> otherCons (idUnfolding v)
1488                     other -> []
1489
1490         -- "imposs_deflt_cons" are handled either by the context, 
1491         -- OR by a branch in this case expression. (Don't include DEFAULT!!)
1492     imposs_deflt_cons = nub (imposs_cons ++ [con | (con,_,_) <- alts_wo_default])
1493
1494 simplDefault :: SimplEnv
1495              -> OutId           -- Case binder; need just for its type. Note that as an
1496                                 --   OutId, it has maximum information; this is important.
1497                                 --   Test simpl013 is an example
1498              -> [AltCon]        -- These cons can't happen when matching the default
1499              -> SimplCont
1500              -> Maybe InExpr
1501              -> SimplM [OutAlt] -- One branch or none; we use a list because it's what 
1502                                 --   mergeAlts expects
1503
1504
1505 simplDefault env case_bndr' imposs_cons cont Nothing
1506   = return []   -- No default branch
1507 simplDefault env case_bndr' imposs_cons cont (Just rhs)
1508   |     -- This branch handles the case where we are 
1509         -- scrutinisng an algebraic data type
1510     Just (tycon, inst_tys) <- splitTyConApp_maybe (idType case_bndr'),
1511     isAlgTyCon tycon,           -- It's a data type, tuple, or unboxed tuples.  
1512     not (isNewTyCon tycon),     -- We can have a newtype, if we are just doing an eval:
1513                                 --      case x of { DEFAULT -> e }
1514                                 -- and we don't want to fill in a default for them!
1515     Just all_cons <- tyConDataCons_maybe tycon,
1516     not (null all_cons),        -- This is a tricky corner case.  If the data type has no constructors,
1517                                 -- which GHC allows, then the case expression will have at most a default
1518                                 -- alternative.  We don't want to eliminate that alternative, because the
1519                                 -- invariant is that there's always one alternative.  It's more convenient
1520                                 -- to leave     
1521                                 --      case x of { DEFAULT -> e }     
1522                                 -- as it is, rather than transform it to
1523                                 --      error "case cant match"
1524                                 -- which would be quite legitmate.  But it's a really obscure corner, and
1525                                 -- not worth wasting code on.
1526
1527     let imposs_data_cons = [con | DataAlt con <- imposs_cons]   -- We now know it's a data type 
1528         poss_data_cons   = filterOut (`elem` imposs_data_cons) all_cons
1529         gadt_imposs      | all isTyVarTy inst_tys = []
1530                          | otherwise = filter (cant_match inst_tys) poss_data_cons
1531         final_poss       = filterOut (`elem` gadt_imposs) poss_data_cons
1532         
1533   = case final_poss of
1534         []    -> returnSmpl []  -- Eliminate the default alternative
1535                                 -- altogether if it can't match
1536
1537         [con] ->        -- It matches exactly one constructor, so fill it in
1538                  do { con_alt <- mkDataConAlt case_bndr' con inst_tys rhs
1539                     ; Just (_, alt') <- simplAlt env [] case_bndr' cont con_alt
1540                         -- The simplAlt must succeed with Just because we have
1541                         -- already filtered out construtors that can't match
1542                     ; return [alt'] }
1543
1544         two_or_more -> simplify_default (map DataAlt gadt_imposs ++ imposs_cons)
1545
1546   | otherwise
1547   = simplify_default imposs_cons
1548   where
1549     cant_match tys data_con = not (dataConCanMatch data_con tys)
1550
1551     simplify_default imposs_cons
1552         = do { let env' = mk_rhs_env env case_bndr' (mkOtherCon imposs_cons)
1553                 -- Record the constructors that the case-binder *can't* be.
1554              ; rhs' <- simplExprC env' rhs cont
1555              ; return [(DEFAULT, [], rhs')] }
1556
1557 mkDataConAlt :: Id -> DataCon -> [OutType] -> InExpr -> SimplM InAlt
1558 -- Make a data-constructor alternative to replace the DEFAULT case
1559 -- NB: there's something a bit bogus here, because we put OutTypes into an InAlt
1560 mkDataConAlt case_bndr con tys rhs
1561   = do  { tick (FillInCaseDefault case_bndr)
1562         ; args <- mk_args con tys
1563         ; return (DataAlt con, args, rhs) }
1564   where
1565     mk_args con inst_tys
1566       = do { (tv_bndrs, inst_tys') <- mk_tv_bndrs con inst_tys
1567            ; let arg_tys = dataConInstArgTys con inst_tys'
1568            ; arg_ids <- mapM (newId FSLIT("a")) arg_tys
1569            ; returnSmpl (tv_bndrs ++ arg_ids) }
1570
1571     mk_tv_bndrs con inst_tys
1572       | isVanillaDataCon con
1573       = return ([], inst_tys)
1574       | otherwise
1575       = do { tv_uniqs <- getUniquesSmpl
1576            ; let new_tvs    = zipWith mk tv_uniqs (dataConTyVars con)
1577                  mk uniq tv = mkTyVar (mkSysTvName uniq FSLIT("t")) (tyVarKind tv)
1578            ; return (new_tvs, mkTyVarTys new_tvs) }
1579
1580 simplAlt :: SimplEnv
1581          -> [AltCon]    -- These constructors can't be present when
1582                         -- matching this alternative
1583          -> OutId       -- The case binder
1584          -> SimplCont
1585          -> InAlt
1586          -> SimplM (Maybe (TvSubstEnv, OutAlt))
1587
1588 -- Simplify an alternative, returning the type refinement for the 
1589 -- alternative, if the alternative does any refinement at all
1590 -- Nothing => the alternative is inaccessible
1591
1592 simplAlt env imposs_cons case_bndr' cont' (con, bndrs, rhs)
1593   | con `elem` imposs_cons      -- This case can't match
1594   = return Nothing
1595
1596 simplAlt env handled_cons case_bndr' cont' (DEFAULT, bndrs, rhs)
1597         -- TURGID DUPLICATION, needed only for the simplAlt call
1598         -- in mkDupableAlt.  Clean this up when moving to FC
1599   = ASSERT( null bndrs )
1600     simplExprC env' rhs cont'   `thenSmpl` \ rhs' ->
1601     returnSmpl (Just (emptyVarEnv, (DEFAULT, [], rhs')))
1602   where
1603     env' = mk_rhs_env env case_bndr' (mkOtherCon handled_cons)
1604         -- Record the constructors that the case-binder *can't* be.
1605
1606 simplAlt env handled_cons case_bndr' cont' (LitAlt lit, bndrs, rhs)
1607   = ASSERT( null bndrs )
1608     simplExprC env' rhs cont'   `thenSmpl` \ rhs' ->
1609     returnSmpl (Just (emptyVarEnv, (LitAlt lit, [], rhs')))
1610   where
1611     env' = mk_rhs_env env case_bndr' (mkUnfolding False (Lit lit))
1612
1613 simplAlt env handled_cons case_bndr' cont' (DataAlt con, vs, rhs)
1614   | isVanillaDataCon con
1615   =     -- Deal with the pattern-bound variables
1616         -- Mark the ones that are in ! positions in the data constructor
1617         -- as certainly-evaluated.
1618         -- NB: it happens that simplBinders does *not* erase the OtherCon
1619         --     form of unfolding, so it's ok to add this info before 
1620         --     doing simplBinders
1621     simplBinders env (add_evals con vs)         `thenSmpl` \ (env, vs') ->
1622
1623                 -- Bind the case-binder to (con args)
1624     let unf       = mkUnfolding False (mkConApp con con_args)
1625         inst_tys' = tyConAppArgs (idType case_bndr')
1626         con_args  = map Type inst_tys' ++ map varToCoreExpr vs' 
1627         env'      = mk_rhs_env env case_bndr' unf
1628     in
1629     simplExprC env' rhs cont'   `thenSmpl` \ rhs' ->
1630     returnSmpl (Just (emptyVarEnv, (DataAlt con, vs', rhs')))
1631
1632   | otherwise   -- GADT case
1633   = let
1634         (tvs,ids) = span isTyVar vs
1635     in
1636     simplBinders env tvs                        `thenSmpl` \ (env1, tvs') ->
1637     case coreRefineTys con tvs' (idType case_bndr') of {
1638         Nothing         -- Inaccessible
1639             | opt_PprStyle_Debug        -- Hack: if debugging is on, generate an error case 
1640                                         --       so we can see it
1641             ->  let rhs' = mkApps (Var eRROR_ID) 
1642                                 [Type (substTy env (exprType rhs)),
1643                                  Lit (mkStringLit "Impossible alternative (GADT)")]
1644                 in 
1645                 simplBinders env1 ids           `thenSmpl` \ (env2, ids') -> 
1646                 returnSmpl (Just (emptyVarEnv, (DataAlt con, tvs' ++ ids', rhs'))) 
1647
1648             | otherwise -- Filter out the inaccessible branch
1649             -> return Nothing ; 
1650
1651         Just refine@(tv_subst_env, _) ->        -- The normal case
1652
1653     let 
1654         env2 = refineSimplEnv env1 refine
1655         -- Simplify the Ids in the refined environment, so their types
1656         -- reflect the refinement.  Usually this doesn't matter, but it helps
1657         -- in mkDupableAlt, when we want to float a lambda that uses these binders
1658         -- Furthermore, it means the binders contain maximal type information
1659     in
1660     simplBinders env2 (add_evals con ids)       `thenSmpl` \ (env3, ids') ->
1661     let unf        = mkUnfolding False con_app
1662         con_app    = mkConApp con con_args
1663         con_args   = map varToCoreExpr vs'      -- NB: no inst_tys'
1664         env_w_unf  = mk_rhs_env env3 case_bndr' unf
1665         vs'        = tvs' ++ ids'
1666     in
1667     simplExprC env_w_unf rhs cont'      `thenSmpl` \ rhs' ->
1668     returnSmpl (Just (tv_subst_env, (DataAlt con, vs', rhs'))) }
1669
1670   where
1671         -- add_evals records the evaluated-ness of the bound variables of
1672         -- a case pattern.  This is *important*.  Consider
1673         --      data T = T !Int !Int
1674         --
1675         --      case x of { T a b -> T (a+1) b }
1676         --
1677         -- We really must record that b is already evaluated so that we don't
1678         -- go and re-evaluate it when constructing the result.
1679     add_evals dc vs = cat_evals dc vs (dataConRepStrictness dc)
1680
1681     cat_evals dc vs strs
1682         = go vs strs
1683         where
1684           go [] [] = []
1685           go (v:vs) strs | isTyVar v = v : go vs strs
1686           go (v:vs) (str:strs)
1687             | isMarkedStrict str = evald_v  : go vs strs
1688             | otherwise          = zapped_v : go vs strs
1689             where
1690               zapped_v = zap_occ_info v
1691               evald_v  = zapped_v `setIdUnfolding` evaldUnfolding
1692           go _ _ = pprPanic "cat_evals" (ppr dc $$ ppr vs $$ ppr strs)
1693
1694         -- If the case binder is alive, then we add the unfolding
1695         --      case_bndr = C vs
1696         -- to the envt; so vs are now very much alive
1697     zap_occ_info | isDeadBinder case_bndr' = \id -> id
1698                  | otherwise               = \id -> id `setIdOccInfo` NoOccInfo
1699
1700 mk_rhs_env env case_bndr' case_bndr_unf
1701   = modifyInScope env case_bndr' (case_bndr' `setIdUnfolding` case_bndr_unf)
1702 \end{code}
1703
1704
1705 %************************************************************************
1706 %*                                                                      *
1707 \subsection{Known constructor}
1708 %*                                                                      *
1709 %************************************************************************
1710
1711 We are a bit careful with occurrence info.  Here's an example
1712
1713         (\x* -> case x of (a*, b) -> f a) (h v, e)
1714
1715 where the * means "occurs once".  This effectively becomes
1716         case (h v, e) of (a*, b) -> f a)
1717 and then
1718         let a* = h v; b = e in f a
1719 and then
1720         f (h v)
1721
1722 All this should happen in one sweep.
1723
1724 \begin{code}
1725 knownCon :: SimplEnv -> OutExpr -> AltCon -> [OutExpr]
1726          -> InId -> [InAlt] -> SimplCont
1727          -> SimplM FloatsWithExpr
1728
1729 knownCon env scrut con args bndr alts cont
1730   = tick (KnownBranch bndr)             `thenSmpl_`
1731     case findAlt con alts of
1732         (DEFAULT, bs, rhs)     -> ASSERT( null bs )
1733                                   simplNonRecX env bndr scrut   $ \ env ->
1734                                 -- This might give rise to a binding with non-atomic args
1735                                 -- like x = Node (f x) (g x)
1736                                 -- but simplNonRecX will atomic-ify it
1737                                   simplExprF env rhs cont
1738
1739         (LitAlt lit, bs, rhs) ->  ASSERT( null bs )
1740                                   simplNonRecX env bndr scrut   $ \ env ->
1741                                   simplExprF env rhs cont
1742
1743         (DataAlt dc, bs, rhs)  
1744                 -> ASSERT( n_drop_tys + length bs == length args )
1745                    bind_args env bs (drop n_drop_tys args)      $ \ env ->
1746                    let
1747                         -- It's useful to bind bndr to scrut, rather than to a fresh
1748                         -- binding      x = Con arg1 .. argn
1749                         -- because very often the scrut is a variable, so we avoid
1750                         -- creating, and then subsequently eliminating, a let-binding
1751                         -- BUT, if scrut is a not a variable, we must be careful
1752                         -- about duplicating the arg redexes; in that case, make
1753                         -- a new con-app from the args
1754                         bndr_rhs  = case scrut of
1755                                         Var v -> scrut
1756                                         other -> con_app
1757                         con_app = mkConApp dc (take n_drop_tys args ++ con_args)
1758                         con_args = [substExpr env (varToCoreExpr b) | b <- bs]
1759                                         -- args are aready OutExprs, but bs are InIds
1760                    in
1761                    simplNonRecX env bndr bndr_rhs               $ \ env ->
1762                    simplExprF env rhs cont
1763                 where
1764                    n_drop_tys | isVanillaDataCon dc = tyConArity (dataConTyCon dc)
1765                               | otherwise           = 0
1766                         -- Vanilla data constructors lack type arguments in the pattern
1767
1768 -- Ugh!
1769 bind_args env [] _ thing_inside = thing_inside env
1770
1771 bind_args env (b:bs) (Type ty : args) thing_inside
1772   = ASSERT( isTyVar b )
1773     bind_args (extendTvSubst env b ty) bs args thing_inside
1774     
1775 bind_args env (b:bs) (arg : args) thing_inside
1776 -- Note that the binder might be "dead", because it doesn't occur in the RHS
1777 -- Nevertheless we bind it here, in case we need it for the con_app for the case_bndr
1778   = ASSERT( isId b )
1779     simplNonRecX env b arg      $ \ env ->
1780     bind_args env bs args thing_inside
1781 \end{code}
1782
1783
1784 %************************************************************************
1785 %*                                                                      *
1786 \subsection{Duplicating continuations}
1787 %*                                                                      *
1788 %************************************************************************
1789
1790 \begin{code}
1791 prepareCaseCont :: SimplEnv
1792                 -> [InAlt] -> SimplCont
1793                 -> SimplM (FloatsWith (SimplCont,SimplCont))    
1794                         -- Return a duplicatable continuation, a non-duplicable part 
1795                         -- plus some extra bindings (that scope over the entire
1796                         -- continunation)
1797
1798         -- No need to make it duplicatable if there's only one alternative
1799 prepareCaseCont env [alt] cont = returnSmpl (emptyFloats env, (cont, mkBoringStop (contResultType cont)))
1800 prepareCaseCont env alts  cont = mkDupableCont env cont
1801 \end{code}
1802
1803 \begin{code}
1804 mkDupableCont :: SimplEnv -> SimplCont 
1805               -> SimplM (FloatsWith (SimplCont, SimplCont))
1806
1807 mkDupableCont env cont
1808   | contIsDupable cont
1809   = returnSmpl (emptyFloats env, (cont, mkBoringStop (contResultType cont)))
1810
1811 mkDupableCont env (CoerceIt ty cont)
1812   = mkDupableCont env cont              `thenSmpl` \ (floats, (dup_cont, nondup_cont)) ->
1813     returnSmpl (floats, (CoerceIt ty dup_cont, nondup_cont))
1814
1815 mkDupableCont env cont@(ArgOf _ arg_ty _ _)
1816   =  returnSmpl (emptyFloats env, (mkBoringStop arg_ty, cont))
1817         -- Do *not* duplicate an ArgOf continuation
1818         -- Because ArgOf continuations are opaque, we gain nothing by
1819         -- propagating them into the expressions, and we do lose a lot.
1820         -- Here's an example:
1821         --      && (case x of { T -> F; F -> T }) E
1822         -- Now, && is strict so we end up simplifying the case with
1823         -- an ArgOf continuation.  If we let-bind it, we get
1824         --
1825         --      let $j = \v -> && v E
1826         --      in simplExpr (case x of { T -> F; F -> T })
1827         --                   (ArgOf (\r -> $j r)
1828         -- And after simplifying more we get
1829         --
1830         --      let $j = \v -> && v E
1831         --      in case of { T -> $j F; F -> $j T }
1832         -- Which is a Very Bad Thing
1833         --
1834         -- The desire not to duplicate is the entire reason that
1835         -- mkDupableCont returns a pair of continuations.
1836         --
1837         -- The original plan had:
1838         -- e.g.         (...strict-fn...) [...hole...]
1839         --      ==>
1840         --              let $j = \a -> ...strict-fn...
1841         --              in $j [...hole...]
1842
1843 mkDupableCont env (ApplyTo _ arg mb_se cont)
1844   =     -- e.g.         [...hole...] (...arg...)
1845         --      ==>
1846         --              let a = ...arg... 
1847         --              in [...hole...] a
1848     do  { (floats, (dup_cont, nondup_cont)) <- mkDupableCont env cont
1849         ; addFloats env floats $ \ env -> do
1850         { arg1 <- simplArg env arg mb_se
1851         ; (floats2, arg2) <- mkDupableArg env arg1
1852         ; return (floats2, (ApplyTo OkToDup arg2 Nothing dup_cont, nondup_cont)) }}
1853
1854 mkDupableCont env cont@(Select _ case_bndr [(_,bs,rhs)] se case_cont)
1855 --   | not (exprIsDupable rhs && contIsDupable case_cont)       -- See notes below
1856 --  | not (isDeadBinder case_bndr)
1857   | all isDeadBinder bs
1858   = returnSmpl (emptyFloats env, (mkBoringStop scrut_ty, cont))
1859   where
1860     scrut_ty = substTy se (idType case_bndr)
1861
1862 {-      Note [Single-alternative cases]
1863         ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1864 This case is just like the ArgOf case.  Here's an example:
1865         data T a = MkT !a
1866         ...(MkT (abs x))...
1867 Then we get
1868         case (case x of I# x' -> 
1869               case x' <# 0# of
1870                 True  -> I# (negate# x')
1871                 False -> I# x') of y {
1872           DEFAULT -> MkT y
1873 Because the (case x) has only one alternative, we'll transform to
1874         case x of I# x' ->
1875         case (case x' <# 0# of
1876                 True  -> I# (negate# x')
1877                 False -> I# x') of y {
1878           DEFAULT -> MkT y
1879 But now we do *NOT* want to make a join point etc, giving 
1880         case x of I# x' ->
1881         let $j = \y -> MkT y
1882         in case x' <# 0# of
1883                 True  -> $j (I# (negate# x'))
1884                 False -> $j (I# x')
1885 In this case the $j will inline again, but suppose there was a big
1886 strict computation enclosing the orginal call to MkT.  Then, it won't
1887 "see" the MkT any more, because it's big and won't get duplicated.
1888 And, what is worse, nothing was gained by the case-of-case transform.
1889
1890 When should use this case of mkDupableCont?  
1891 However, matching on *any* single-alternative case is a *disaster*;
1892   e.g.  case (case ....) of (a,b) -> (# a,b #)
1893   We must push the outer case into the inner one!
1894 Other choices:
1895
1896    * Match [(DEFAULT,_,_)], but in the common case of Int, 
1897      the alternative-filling-in code turned the outer case into
1898                 case (...) of y { I# _ -> MkT y }
1899
1900    * Match on single alternative plus (not (isDeadBinder case_bndr))
1901      Rationale: pushing the case inwards won't eliminate the construction.
1902      But there's a risk of
1903                 case (...) of y { (a,b) -> let z=(a,b) in ... }
1904      Now y looks dead, but it'll come alive again.  Still, this
1905      seems like the best option at the moment.
1906
1907    * Match on single alternative plus (all (isDeadBinder bndrs))
1908      Rationale: this is essentially  seq.
1909
1910    * Match when the rhs is *not* duplicable, and hence would lead to a
1911      join point.  This catches the disaster-case above.  We can test
1912      the *un-simplified* rhs, which is fine.  It might get bigger or
1913      smaller after simplification; if it gets smaller, this case might
1914      fire next time round.  NB also that we must test contIsDupable
1915      case_cont *btoo, because case_cont might be big!
1916
1917      HOWEVER: I found that this version doesn't work well, because
1918      we can get         let x = case (...) of { small } in ...case x...
1919      When x is inlined into its full context, we find that it was a bad
1920      idea to have pushed the outer case inside the (...) case.
1921 -}
1922
1923 mkDupableCont env (Select _ case_bndr alts se cont)
1924   =     -- e.g.         (case [...hole...] of { pi -> ei })
1925         --      ===>
1926         --              let ji = \xij -> ei 
1927         --              in case [...hole...] of { pi -> ji xij }
1928     do  { tick (CaseOfCase case_bndr)
1929         ; let alt_env = setInScope se env
1930         ; (floats1, (dup_cont, nondup_cont)) <- mkDupableCont alt_env cont
1931                 -- NB: call mkDupableCont here, *not* prepareCaseCont
1932                 -- We must make a duplicable continuation, whereas prepareCaseCont
1933                 -- doesn't when there is a single case branch
1934         ; addFloats alt_env floats1     $ \ alt_env -> do
1935
1936         { (alt_env, case_bndr') <- simplBinder alt_env case_bndr
1937                 -- NB: simplBinder does not zap deadness occ-info, so
1938                 -- a dead case_bndr' will still advertise its deadness
1939                 -- This is really important because in
1940                 --      case e of b { (# a,b #) -> ... }
1941                 -- b is always dead, and indeed we are not allowed to bind b to (# a,b #),
1942                 -- which might happen if e was an explicit unboxed pair and b wasn't marked dead.
1943                 -- In the new alts we build, we have the new case binder, so it must retain
1944                 -- its deadness.
1945
1946         ; (floats2, alts') <- mkDupableAlts alt_env case_bndr' alts dup_cont
1947         ; return (floats2, (Select OkToDup case_bndr' alts' (zapSubstEnv se) 
1948                                    (mkBoringStop (contResultType dup_cont)),
1949                             nondup_cont))
1950         }}
1951
1952 mkDupableArg :: SimplEnv -> OutExpr -> SimplM (FloatsWith OutExpr)
1953 -- Let-bind the thing if necessary
1954 mkDupableArg env arg
1955   | exprIsDupable arg 
1956   = return (emptyFloats env, arg)
1957   | otherwise      
1958   = do  { arg_id <- newId FSLIT("a") (exprType arg)
1959         ; tick (CaseOfCase arg_id)
1960                 -- Want to tick here so that we go round again,
1961                 -- and maybe copy or inline the code.
1962                 -- Not strictly CaseOfCase, but never mind
1963         ; return (unitFloat env arg_id arg, Var arg_id) }
1964         -- What if the arg should be case-bound? 
1965         -- This has been this way for a long time, so I'll leave it,
1966         -- but I can't convince myself that it's right.
1967
1968 mkDupableAlts :: SimplEnv -> OutId -> [InAlt] -> SimplCont
1969               -> SimplM (FloatsWith [InAlt])
1970 -- Absorbs the continuation into the new alternatives
1971
1972 mkDupableAlts env case_bndr' alts dupable_cont 
1973   = go env alts
1974   where
1975     go env [] = returnSmpl (emptyFloats env, [])
1976     go env (alt:alts)
1977         = do { (floats1, mb_alt') <- mkDupableAlt env case_bndr' dupable_cont alt
1978              ; addFloats env floats1    $ \ env -> do
1979              { (floats2, alts') <- go env alts
1980              ; returnSmpl (floats2, case mb_alt' of
1981                                         Just alt' -> alt' : alts'
1982                                         Nothing   -> alts'
1983                           )}}
1984                                         
1985 mkDupableAlt env case_bndr' cont alt
1986   = simplAlt env [] case_bndr' cont alt         `thenSmpl` \ mb_stuff ->
1987     case mb_stuff of {
1988         Nothing -> returnSmpl (emptyFloats env, Nothing) ;
1989
1990         Just (reft, (con, bndrs', rhs')) ->
1991         -- Safe to say that there are no handled-cons for the DEFAULT case
1992
1993     if exprIsDupable rhs' then
1994         returnSmpl (emptyFloats env, Just (con, bndrs', rhs'))
1995         -- It is worth checking for a small RHS because otherwise we
1996         -- get extra let bindings that may cause an extra iteration of the simplifier to
1997         -- inline back in place.  Quite often the rhs is just a variable or constructor.
1998         -- The Ord instance of Maybe in PrelMaybe.lhs, for example, took several extra
1999         -- iterations because the version with the let bindings looked big, and so wasn't
2000         -- inlined, but after the join points had been inlined it looked smaller, and so
2001         -- was inlined.
2002         --
2003         -- NB: we have to check the size of rhs', not rhs. 
2004         -- Duplicating a small InAlt might invalidate occurrence information
2005         -- However, if it *is* dupable, we return the *un* simplified alternative,
2006         -- because otherwise we'd need to pair it up with an empty subst-env....
2007         -- but we only have one env shared between all the alts.
2008         -- (Remember we must zap the subst-env before re-simplifying something).
2009         -- Rather than do this we simply agree to re-simplify the original (small) thing later.
2010
2011     else
2012     let
2013         rhs_ty'     = exprType rhs'
2014         used_bndrs' = filter abstract_over (case_bndr' : bndrs')
2015         abstract_over bndr
2016           | isTyVar bndr = not (bndr `elemVarEnv` reft)
2017                 -- Don't abstract over tyvar binders which are refined away
2018                 -- See Note [Refinement] below
2019           | otherwise    = not (isDeadBinder bndr)
2020                 -- The deadness info on the new Ids is preserved by simplBinders
2021     in
2022         -- If we try to lift a primitive-typed something out
2023         -- for let-binding-purposes, we will *caseify* it (!),
2024         -- with potentially-disastrous strictness results.  So
2025         -- instead we turn it into a function: \v -> e
2026         -- where v::State# RealWorld#.  The value passed to this function
2027         -- is realworld#, which generates (almost) no code.
2028
2029         -- There's a slight infelicity here: we pass the overall 
2030         -- case_bndr to all the join points if it's used in *any* RHS,
2031         -- because we don't know its usage in each RHS separately
2032
2033         -- We used to say "&& isUnLiftedType rhs_ty'" here, but now
2034         -- we make the join point into a function whenever used_bndrs'
2035         -- is empty.  This makes the join-point more CPR friendly. 
2036         -- Consider:    let j = if .. then I# 3 else I# 4
2037         --              in case .. of { A -> j; B -> j; C -> ... }
2038         --
2039         -- Now CPR doesn't w/w j because it's a thunk, so
2040         -- that means that the enclosing function can't w/w either,
2041         -- which is a lose.  Here's the example that happened in practice:
2042         --      kgmod :: Int -> Int -> Int
2043         --      kgmod x y = if x > 0 && y < 0 || x < 0 && y > 0
2044         --                  then 78
2045         --                  else 5
2046         --
2047         -- I have seen a case alternative like this:
2048         --      True -> \v -> ...
2049         -- It's a bit silly to add the realWorld dummy arg in this case, making
2050         --      $j = \s v -> ...
2051         --         True -> $j s
2052         -- (the \v alone is enough to make CPR happy) but I think it's rare
2053
2054     ( if not (any isId used_bndrs')
2055         then newId FSLIT("w") realWorldStatePrimTy      `thenSmpl` \ rw_id ->
2056              returnSmpl ([rw_id], [Var realWorldPrimId])
2057         else 
2058              returnSmpl (used_bndrs', map varToCoreExpr used_bndrs')
2059     )                                                   `thenSmpl` \ (final_bndrs', final_args) ->
2060
2061         -- See comment about "$j" name above
2062     newId FSLIT("$j") (mkPiTypes final_bndrs' rhs_ty')  `thenSmpl` \ join_bndr ->
2063         -- Notice the funky mkPiTypes.  If the contructor has existentials
2064         -- it's possible that the join point will be abstracted over
2065         -- type varaibles as well as term variables.
2066         --  Example:  Suppose we have
2067         --      data T = forall t.  C [t]
2068         --  Then faced with
2069         --      case (case e of ...) of
2070         --          C t xs::[t] -> rhs
2071         --  We get the join point
2072         --      let j :: forall t. [t] -> ...
2073         --          j = /\t \xs::[t] -> rhs
2074         --      in
2075         --      case (case e of ...) of
2076         --          C t xs::[t] -> j t xs
2077     let 
2078         -- We make the lambdas into one-shot-lambdas.  The
2079         -- join point is sure to be applied at most once, and doing so
2080         -- prevents the body of the join point being floated out by
2081         -- the full laziness pass
2082         really_final_bndrs     = map one_shot final_bndrs'
2083         one_shot v | isId v    = setOneShotLambda v
2084                    | otherwise = v
2085         join_rhs  = mkLams really_final_bndrs rhs'
2086         join_call = mkApps (Var join_bndr) final_args
2087     in
2088     returnSmpl (unitFloat env join_bndr join_rhs, Just (con, bndrs', join_call)) }
2089 \end{code}
2090
2091 Note [Refinement]
2092 ~~~~~~~~~~~~~~~~~
2093 Consider
2094         data T a where
2095           MkT :: a -> b -> T a
2096
2097         f = /\a. \(w::a).
2098            case (case ...) of
2099                   MkT a' b (p::a') (q::b) -> [p,w]
2100
2101 The danger is that we'll make a join point
2102         
2103         j a' p = [p,w]
2104
2105 and that's ill-typed, because (p::a') but (w::a).  
2106
2107 Solution so far: don't abstract over a', because the type refinement
2108 maps [a' -> a] .  Ultimately that won't work when real refinement goes on.
2109
2110 Then we must abstract over any refined free variables.  Hmm.  Maybe we 
2111 could just abstract over *all* free variables, thereby lambda-lifting
2112 the join point?   We should try this.