Float coercions out of lets
[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 IdInfo           ( OccInfo(..), setArityInfo, zapDemandInfo,
30                           setUnfoldingInfo, occInfo
31                         )
32 import NewDemand        ( isStrictDmd )
33 import TcGadt           ( dataConCanMatch )
34 import DataCon          ( dataConTyCon, dataConRepStrictness )
35 import TyCon            ( tyConArity, isAlgTyCon, isNewTyCon, tyConDataCons_maybe )
36 import CoreSyn
37 import PprCore          ( pprParendExpr, pprCoreExpr )
38 import CoreUnfold       ( mkUnfolding, callSiteInline )
39 import CoreUtils        ( exprIsDupable, exprIsTrivial, needsCaseBinding,
40                           exprIsConApp_maybe, mkPiTypes, findAlt, 
41                           exprType, exprIsHNF, findDefault, mergeAlts,
42                           exprOkForSpeculation, exprArity, 
43                           mkCoerce, mkSCC, mkInlineMe, applyTypeToArg,
44                           dataConRepInstPat
45                         )
46 import Rules            ( lookupRule )
47 import BasicTypes       ( isMarkedStrict )
48 import CostCentre       ( currentCCS )
49 import Type             ( TvSubstEnv, isUnLiftedType, seqType, tyConAppArgs, funArgTy,
50                           coreEqType, splitTyConApp_maybe,
51                           isTyVarTy, isFunTy, tcEqType
52                         )
53 import Coercion         ( Coercion, coercionKind,
54                           mkTransCoercion, mkSymCoercion, splitCoercionKind_maybe, decomposeCo  )
55 import VarEnv           ( elemVarEnv, emptyVarEnv )
56 import TysPrim          ( realWorldStatePrimTy )
57 import PrelInfo         ( realWorldPrimId )
58 import BasicTypes       ( TopLevelFlag(..), isTopLevel, 
59                           RecFlag(..), isNonRec, isNonRuleLoopBreaker
60                         )
61 import OrdList
62 import List             ( nub )
63 import Maybes           ( orElse )
64 import Outputable
65 import Util             ( notNull, filterOut )
66 \end{code}
67
68
69 The guts of the simplifier is in this module, but the driver loop for
70 the simplifier is in SimplCore.lhs.
71
72
73 -----------------------------------------
74         *** IMPORTANT NOTE ***
75 -----------------------------------------
76 The simplifier used to guarantee that the output had no shadowing, but
77 it does not do so any more.   (Actually, it never did!)  The reason is
78 documented with simplifyArgs.
79
80
81 -----------------------------------------
82         *** IMPORTANT NOTE ***
83 -----------------------------------------
84 Many parts of the simplifier return a bunch of "floats" as well as an
85 expression. This is wrapped as a datatype SimplUtils.FloatsWith.
86
87 All "floats" are let-binds, not case-binds, but some non-rec lets may
88 be unlifted (with RHS ok-for-speculation).
89
90
91
92 -----------------------------------------
93         ORGANISATION OF FUNCTIONS
94 -----------------------------------------
95 simplTopBinds
96   - simplify all top-level binders
97   - for NonRec, call simplRecOrTopPair
98   - for Rec,    call simplRecBind
99
100         
101         ------------------------------
102 simplExpr (applied lambda)      ==> simplNonRecBind
103 simplExpr (Let (NonRec ...) ..) ==> simplNonRecBind
104 simplExpr (Let (Rec ...)    ..) ==> simplify binders; simplRecBind
105
106         ------------------------------
107 simplRecBind    [binders already simplfied]
108   - use simplRecOrTopPair on each pair in turn
109
110 simplRecOrTopPair [binder already simplified]
111   Used for: recursive bindings (top level and nested)
112             top-level non-recursive bindings
113   Returns: 
114   - check for PreInlineUnconditionally
115   - simplLazyBind
116
117 simplNonRecBind
118   Used for: non-top-level non-recursive bindings
119             beta reductions (which amount to the same thing)
120   Because it can deal with strict arts, it takes a 
121         "thing-inside" and returns an expression
122
123   - check for PreInlineUnconditionally
124   - simplify binder, including its IdInfo
125   - if strict binding
126         simplStrictArg
127         mkAtomicArgs
128         completeNonRecX
129     else
130         simplLazyBind
131         addFloats
132
133 simplNonRecX:   [given a *simplified* RHS, but an *unsimplified* binder]
134   Used for: binding case-binder and constr args in a known-constructor case
135   - check for PreInLineUnconditionally
136   - simplify binder
137   - completeNonRecX
138  
139         ------------------------------
140 simplLazyBind:  [binder already simplified, RHS not]
141   Used for: recursive bindings (top level and nested)
142             top-level non-recursive bindings
143             non-top-level, but *lazy* non-recursive bindings
144         [must not be strict or unboxed]
145   Returns floats + an augmented environment, not an expression
146   - substituteIdInfo and add result to in-scope 
147         [so that rules are available in rec rhs]
148   - simplify rhs
149   - mkAtomicArgs
150   - float if exposes constructor or PAP
151   - completeLazyBind
152
153
154 completeNonRecX:        [binder and rhs both simplified]
155   - if the the thing needs case binding (unlifted and not ok-for-spec)
156         build a Case
157    else
158         completeLazyBind
159         addFloats
160
161 completeLazyBind:       [given a simplified RHS]
162         [used for both rec and non-rec bindings, top level and not]
163   - try PostInlineUnconditionally
164   - add unfolding [this is the only place we add an unfolding]
165   - add arity
166
167
168
169 Right hand sides and arguments
170 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
171 In many ways we want to treat 
172         (a) the right hand side of a let(rec), and 
173         (b) a function argument
174 in the same way.  But not always!  In particular, we would
175 like to leave these arguments exactly as they are, so they
176 will match a RULE more easily.
177         
178         f (g x, h x)    
179         g (+ x)
180
181 It's harder to make the rule match if we ANF-ise the constructor,
182 or eta-expand the PAP:
183
184         f (let { a = g x; b = h x } in (a,b))
185         g (\y. + x y)
186
187 On the other hand if we see the let-defns
188
189         p = (g x, h x)
190         q = + x
191
192 then we *do* want to ANF-ise and eta-expand, so that p and q
193 can be safely inlined.   
194
195 Even floating lets out is a bit dubious.  For let RHS's we float lets
196 out if that exposes a value, so that the value can be inlined more vigorously.
197 For example
198
199         r = let x = e in (x,x)
200
201 Here, if we float the let out we'll expose a nice constructor. We did experiments
202 that showed this to be a generally good thing.  But it was a bad thing to float
203 lets out unconditionally, because that meant they got allocated more often.
204
205 For function arguments, there's less reason to expose a constructor (it won't
206 get inlined).  Just possibly it might make a rule match, but I'm pretty skeptical.
207 So for the moment we don't float lets out of function arguments either.
208
209
210 Eta expansion
211 ~~~~~~~~~~~~~~
212 For eta expansion, we want to catch things like
213
214         case e of (a,b) -> \x -> case a of (p,q) -> \y -> r
215
216 If the \x was on the RHS of a let, we'd eta expand to bring the two
217 lambdas together.  And in general that's a good thing to do.  Perhaps
218 we should eta expand wherever we find a (value) lambda?  Then the eta
219 expansion at a let RHS can concentrate solely on the PAP case.
220
221
222 %************************************************************************
223 %*                                                                      *
224 \subsection{Bindings}
225 %*                                                                      *
226 %************************************************************************
227
228 \begin{code}
229 simplTopBinds :: SimplEnv -> [InBind] -> SimplM [OutBind]
230
231 simplTopBinds env binds
232   =     -- Put all the top-level binders into scope at the start
233         -- so that if a transformation rule has unexpectedly brought
234         -- anything into scope, then we don't get a complaint about that.
235         -- It's rather as if the top-level binders were imported.
236     simplRecBndrs env (bindersOfBinds binds)    `thenSmpl` \ (env, bndrs') -> 
237     simpl_binds env binds bndrs'                `thenSmpl` \ (floats, _) ->
238     freeTick SimplifierDone                     `thenSmpl_`
239     returnSmpl (floatBinds floats)
240   where
241         -- We need to track the zapped top-level binders, because
242         -- they should have their fragile IdInfo zapped (notably occurrence info)
243         -- That's why we run down binds and bndrs' simultaneously.
244     simpl_binds :: SimplEnv -> [InBind] -> [OutId] -> SimplM (FloatsWith ())
245     simpl_binds env []           bs = ASSERT( null bs ) returnSmpl (emptyFloats env, ())
246     simpl_binds env (bind:binds) bs = simpl_bind env bind bs            `thenSmpl` \ (floats,env) ->
247                                       addFloats env floats              $ \env -> 
248                                       simpl_binds env binds (drop_bs bind bs)
249
250     drop_bs (NonRec _ _) (_ : bs) = bs
251     drop_bs (Rec prs)    bs       = drop (length prs) bs
252
253     simpl_bind env bind bs 
254       = getDOptsSmpl                            `thenSmpl` \ dflags ->
255         if dopt Opt_D_dump_inlinings dflags then
256            pprTrace "SimplBind" (ppr (bindersOf bind)) $ simpl_bind1 env bind bs
257         else
258            simpl_bind1 env bind bs
259
260     simpl_bind1 env (NonRec b r) (b':_) = simplRecOrTopPair env TopLevel b b' r
261     simpl_bind1 env (Rec pairs)  bs'    = simplRecBind      env TopLevel pairs bs'
262 \end{code}
263
264
265 %************************************************************************
266 %*                                                                      *
267 \subsection{simplNonRec}
268 %*                                                                      *
269 %************************************************************************
270
271 simplNonRecBind is used for
272   * non-top-level non-recursive lets in expressions
273   * beta reduction
274
275 It takes 
276   * An unsimplified (binder, rhs) pair
277   * The env for the RHS.  It may not be the same as the
278         current env because the bind might occur via (\x.E) arg
279
280 It uses the CPS form because the binding might be strict, in which
281 case we might discard the continuation:
282         let x* = error "foo" in (...x...)
283
284 It needs to turn unlifted bindings into a @case@.  They can arise
285 from, say:      (\x -> e) (4# + 3#)
286
287 \begin{code}
288 simplNonRecBind :: SimplEnv
289                 -> InId                                 -- Binder
290                 -> InExpr -> SimplEnv                   -- Arg, with its subst-env
291                 -> OutType                              -- Type of thing computed by the context
292                 -> (SimplEnv -> SimplM FloatsWithExpr)  -- The body
293                 -> SimplM FloatsWithExpr
294 #ifdef DEBUG
295 simplNonRecBind env bndr rhs rhs_se cont_ty thing_inside
296   | isTyVar bndr
297   = pprPanic "simplNonRecBind" (ppr bndr <+> ppr rhs)
298 #endif
299
300 simplNonRecBind env bndr rhs rhs_se cont_ty thing_inside
301   = simplNonRecBind' env bndr rhs rhs_se cont_ty thing_inside
302
303 simplNonRecBind' env bndr rhs rhs_se cont_ty thing_inside
304   | preInlineUnconditionally env NotTopLevel bndr rhs
305   = tick (PreInlineUnconditionally bndr)                `thenSmpl_`
306     thing_inside (extendIdSubst env bndr (mkContEx rhs_se rhs))
307
308   | isStrictDmd (idNewDemandInfo bndr) || isStrictType bndr_ty  -- A strict let
309   =     -- Don't use simplBinder because that doesn't keep 
310         -- fragile occurrence info in the substitution
311     simplNonRecBndr env bndr                                    `thenSmpl` \ (env, bndr1) ->
312     simplStrictArg AnRhs env rhs rhs_se (idType bndr1) cont_ty  $ \ env1 rhs1 ->
313
314         -- Now complete the binding and simplify the body
315     let
316         (env2,bndr2) = addLetIdInfo env1 bndr bndr1
317     in
318     completeNonRecX env2 True {- strict -} bndr bndr2 rhs1 thing_inside
319
320   | otherwise                                                   -- Normal, lazy case
321   =     -- Don't use simplBinder because that doesn't keep 
322         -- fragile occurrence info in the substitution
323     simplNonRecBndr env bndr                            `thenSmpl` \ (env, bndr') ->
324     simplLazyBind env NotTopLevel NonRecursive
325                   bndr bndr' rhs rhs_se                 `thenSmpl` \ (floats, env) ->
326     addFloats env floats thing_inside
327
328   where
329     bndr_ty = idType bndr
330 \end{code}
331
332 A specialised variant of simplNonRec used when the RHS is already simplified, notably
333 in knownCon.  It uses case-binding where necessary.
334
335 \begin{code}
336 simplNonRecX :: SimplEnv
337              -> InId            -- Old binder
338              -> OutExpr         -- Simplified RHS
339              -> (SimplEnv -> SimplM FloatsWithExpr)
340              -> SimplM FloatsWithExpr
341
342 simplNonRecX env bndr new_rhs thing_inside
343   = do  { (env, bndr') <- simplBinder env bndr
344         ; completeNonRecX env False {- Non-strict; pessimistic -} 
345                           bndr bndr' new_rhs thing_inside }
346
347
348 completeNonRecX :: SimplEnv
349                 -> Bool                 -- Strict binding
350                 -> InId                 -- Old binder
351                 -> OutId                -- New binder
352                 -> OutExpr              -- Simplified RHS
353                 -> (SimplEnv -> SimplM FloatsWithExpr)
354                 -> SimplM FloatsWithExpr
355
356 completeNonRecX env is_strict old_bndr new_bndr new_rhs thing_inside
357   | needsCaseBinding (idType new_bndr) new_rhs
358         -- Make this test *before* the preInlineUnconditionally
359         -- Consider     case I# (quotInt# x y) of 
360         --                I# v -> let w = J# v in ...
361         -- If we gaily inline (quotInt# x y) for v, we end up building an
362         -- extra thunk:
363         --                let w = J# (quotInt# x y) in ...
364         -- because quotInt# can fail.
365   = do  { (floats, body) <- thing_inside env
366         ; let body' = wrapFloats floats body
367         ; return (emptyFloats env, Case new_rhs new_bndr (exprType body) 
368                                         [(DEFAULT, [], body')]) }
369
370   | otherwise
371   =     -- Make the arguments atomic if necessary, 
372         -- adding suitable bindings
373     mkAtomicArgsE env is_strict new_rhs         $ \ env new_rhs ->
374     completeLazyBind env NotTopLevel
375                      old_bndr new_bndr new_rhs  `thenSmpl` \ (floats, env) ->
376     addFloats env floats thing_inside
377
378 {- No, no, no!  Do not try preInlineUnconditionally in completeNonRecX
379    Doing so risks exponential behaviour, because new_rhs has been simplified once already
380    In the cases described by the folowing commment, postInlineUnconditionally will 
381    catch many of the relevant cases.
382         -- This happens; for example, the case_bndr during case of
383         -- known constructor:  case (a,b) of x { (p,q) -> ... }
384         -- Here x isn't mentioned in the RHS, so we don't want to
385         -- create the (dead) let-binding  let x = (a,b) in ...
386         --
387         -- Similarly, single occurrences can be inlined vigourously
388         -- e.g.  case (f x, g y) of (a,b) -> ....
389         -- If a,b occur once we can avoid constructing the let binding for them.
390   | preInlineUnconditionally env NotTopLevel bndr new_rhs
391   = thing_inside (extendIdSubst env bndr (DoneEx new_rhs))
392
393   -- NB: completeLazyBind uses postInlineUnconditionally; no need to do that here
394 -}
395 \end{code}
396
397
398 %************************************************************************
399 %*                                                                      *
400 \subsection{Lazy bindings}
401 %*                                                                      *
402 %************************************************************************
403
404 simplRecBind is used for
405         * recursive bindings only
406
407 \begin{code}
408 simplRecBind :: SimplEnv -> TopLevelFlag
409              -> [(InId, InExpr)] -> [OutId]
410              -> SimplM (FloatsWith SimplEnv)
411 simplRecBind env top_lvl pairs bndrs'
412   = go env pairs bndrs'         `thenSmpl` \ (floats, env) ->
413     returnSmpl (flattenFloats floats, env)
414   where
415     go env [] _ = returnSmpl (emptyFloats env, env)
416         
417     go env ((bndr, rhs) : pairs) (bndr' : bndrs')
418         = simplRecOrTopPair env top_lvl bndr bndr' rhs  `thenSmpl` \ (floats, env) ->
419           addFloats env floats (\env -> go env pairs bndrs')
420 \end{code}
421
422
423 simplRecOrTopPair is used for
424         * recursive bindings (whether top level or not)
425         * top-level non-recursive bindings
426
427 It assumes the binder has already been simplified, but not its IdInfo.
428
429 \begin{code}
430 simplRecOrTopPair :: SimplEnv
431                   -> TopLevelFlag
432                   -> InId -> OutId              -- Binder, both pre-and post simpl
433                   -> InExpr                     -- The RHS and its environment
434                   -> SimplM (FloatsWith SimplEnv)
435
436 simplRecOrTopPair env top_lvl bndr bndr' rhs
437   | preInlineUnconditionally env top_lvl bndr rhs       -- Check for unconditional inline
438   = tick (PreInlineUnconditionally bndr)                `thenSmpl_`
439     returnSmpl (emptyFloats env, extendIdSubst env bndr (mkContEx env rhs))
440
441   | otherwise
442   = simplLazyBind env top_lvl Recursive bndr bndr' rhs env
443         -- May not actually be recursive, but it doesn't matter
444 \end{code}
445
446
447 simplLazyBind is used for
448         * recursive bindings (whether top level or not)
449         * top-level non-recursive bindings
450         * non-top-level *lazy* non-recursive bindings
451
452 [Thus it deals with the lazy cases from simplNonRecBind, and all cases
453 from SimplRecOrTopBind]
454
455 Nota bene:
456     1. It assumes that the binder is *already* simplified, 
457        and is in scope, but not its IdInfo
458
459     2. It assumes that the binder type is lifted.
460
461     3. It does not check for pre-inline-unconditionallly;
462        that should have been done already.
463
464 \begin{code}
465 simplLazyBind :: SimplEnv
466               -> TopLevelFlag -> RecFlag
467               -> InId -> OutId          -- Binder, both pre-and post simpl
468               -> InExpr -> SimplEnv     -- The RHS and its environment
469               -> SimplM (FloatsWith SimplEnv)
470
471 simplLazyBind env top_lvl is_rec bndr bndr1 rhs rhs_se
472   = let 
473         (env1,bndr2)      = addLetIdInfo env bndr bndr1
474         rhs_env           = setInScope rhs_se env1
475         is_top_level      = isTopLevel top_lvl
476         ok_float_unlifted = not is_top_level && isNonRec is_rec
477         rhs_cont          = mkRhsStop (idType bndr2)
478     in
479         -- Simplify the RHS; note the mkRhsStop, which tells 
480         -- the simplifier that this is the RHS of a let.
481     simplExprF rhs_env rhs rhs_cont             `thenSmpl` \ (floats, rhs1) ->
482
483         -- If any of the floats can't be floated, give up now
484         -- (The allLifted predicate says True for empty floats.)
485     if (not ok_float_unlifted && not (allLifted floats)) then
486         completeLazyBind env1 top_lvl bndr bndr2
487                          (wrapFloats floats rhs1)
488     else        
489
490         -- ANF-ise a constructor or PAP rhs
491     mkAtomicArgs ok_float_unlifted rhs1                 `thenSmpl` \ (aux_binds, rhs2) ->
492
493         -- If the result is a PAP, float the floats out, else wrap them
494         -- By this time it's already been ANF-ised (if necessary)
495     if isEmptyFloats floats && isNilOL aux_binds then   -- Shortcut a common case
496         completeLazyBind env1 top_lvl bndr bndr2 rhs2
497
498     else if is_top_level || exprIsTrivial rhs2 || exprIsHNF rhs2 then
499         --      WARNING: long dodgy argument coming up
500         --      WANTED: a better way to do this
501         --              
502         -- We can't use "exprIsCheap" instead of exprIsHNF, 
503         -- because that causes a strictness bug.
504         --         x = let y* = E in case (scc y) of { T -> F; F -> T}
505         -- The case expression is 'cheap', but it's wrong to transform to
506         --         y* = E; x = case (scc y) of {...}
507         -- Either we must be careful not to float demanded non-values, or
508         -- we must use exprIsHNF for the test, which ensures that the
509         -- thing is non-strict.  So exprIsHNF => bindings are non-strict
510         -- I think.  The WARN below tests for this.
511         --
512         -- We use exprIsTrivial here because we want to reveal lone variables.  
513         -- E.g.  let { x = letrec { y = E } in y } in ...
514         -- Here we definitely want to float the y=E defn. 
515         -- exprIsHNF definitely isn't right for that.
516         --
517         -- Again, the floated binding can't be strict; if it's recursive it'll
518         -- be non-strict; if it's non-recursive it'd be inlined.
519         --
520         -- Note [SCC-and-exprIsTrivial]
521         -- If we have
522         --      y = let { x* = E } in scc "foo" x
523         -- then we do *not* want to float out the x binding, because
524         -- it's strict!  Fortunately, exprIsTrivial replies False to
525         -- (scc "foo" x).
526
527                 -- There's a subtlety here.  There may be a binding (x* = e) in the
528                 -- floats, where the '*' means 'will be demanded'.  So is it safe
529                 -- to float it out?  Answer no, but it won't matter because
530                 -- we only float if (a) arg' is a WHNF, or (b) it's going to top level
531                 -- and so there can't be any 'will be demanded' bindings in the floats.
532                 -- Hence the warning
533         WARN( not (is_top_level || not (any demanded_float (floatBinds floats))), 
534               ppr (filter demanded_float (floatBinds floats)) )
535
536         tick LetFloatFromLet                    `thenSmpl_` (
537         addFloats env1 floats                   $ \ env2 ->
538         addAtomicBinds env2 (fromOL aux_binds)  $ \ env3 ->
539         completeLazyBind env3 top_lvl bndr bndr2 rhs2)
540
541     else
542         completeLazyBind env1 top_lvl bndr bndr2 (wrapFloats floats rhs1)
543
544 #ifdef DEBUG
545 demanded_float (NonRec b r) = isStrictDmd (idNewDemandInfo b) && not (isUnLiftedType (idType b))
546                 -- Unlifted-type (cheap-eagerness) lets may well have a demanded flag on them
547 demanded_float (Rec _)      = False
548 #endif
549 \end{code}
550
551
552 %************************************************************************
553 %*                                                                      *
554 \subsection{Completing a lazy binding}
555 %*                                                                      *
556 %************************************************************************
557
558 completeLazyBind
559         * deals only with Ids, not TyVars
560         * takes an already-simplified binder and RHS
561         * is used for both recursive and non-recursive bindings
562         * is used for both top-level and non-top-level bindings
563
564 It does the following:
565   - tries discarding a dead binding
566   - tries PostInlineUnconditionally
567   - add unfolding [this is the only place we add an unfolding]
568   - add arity
569
570 It does *not* attempt to do let-to-case.  Why?  Because it is used for
571         - top-level bindings (when let-to-case is impossible) 
572         - many situations where the "rhs" is known to be a WHNF
573                 (so let-to-case is inappropriate).
574
575 \begin{code}
576 completeLazyBind :: SimplEnv
577                  -> TopLevelFlag        -- Flag stuck into unfolding
578                  -> InId                -- Old binder
579                  -> OutId               -- New binder
580                  -> OutExpr             -- Simplified RHS
581                  -> SimplM (FloatsWith SimplEnv)
582 -- We return a new SimplEnv, because completeLazyBind may choose to do its work
583 -- by extending the substitution (e.g. let x = y in ...)
584 -- The new binding (if any) is returned as part of the floats.
585 -- NB: the returned SimplEnv has the right SubstEnv, but you should
586 --     (as usual) use the in-scope-env from the floats
587
588 completeLazyBind env top_lvl old_bndr new_bndr new_rhs
589   | postInlineUnconditionally env top_lvl new_bndr occ_info new_rhs unfolding
590   =             -- Drop the binding
591     tick (PostInlineUnconditionally old_bndr)   `thenSmpl_`
592     -- pprTrace "Inline unconditionally" (ppr old_bndr <+> ppr new_bndr <+> ppr new_rhs) $
593     returnSmpl (emptyFloats env, extendIdSubst env old_bndr (DoneEx new_rhs))
594                 -- Use the substitution to make quite, quite sure that the substitution
595                 -- will happen, since we are going to discard the binding
596
597   |  otherwise
598   = let
599         --      Arity info
600         new_bndr_info = idInfo new_bndr `setArityInfo` exprArity new_rhs
601
602         --      Unfolding info
603         -- Add the unfolding *only* for non-loop-breakers
604         -- Making loop breakers not have an unfolding at all 
605         -- means that we can avoid tests in exprIsConApp, for example.
606         -- This is important: if exprIsConApp says 'yes' for a recursive
607         -- thing, then we can get into an infinite loop
608
609         --      Demand info
610         -- If the unfolding is a value, the demand info may
611         -- go pear-shaped, so we nuke it.  Example:
612         --      let x = (a,b) in
613         --      case x of (p,q) -> h p q x
614         -- Here x is certainly demanded. But after we've nuked
615         -- the case, we'll get just
616         --      let x = (a,b) in h a b x
617         -- and now x is not demanded (I'm assuming h is lazy)
618         -- This really happens.  Similarly
619         --      let f = \x -> e in ...f..f...
620         -- After inlining f at some of its call sites the original binding may
621         -- (for example) be no longer strictly demanded.
622         -- The solution here is a bit ad hoc...
623         info_w_unf = new_bndr_info `setUnfoldingInfo` unfolding
624         final_info | loop_breaker               = new_bndr_info
625                    | isEvaldUnfolding unfolding = zapDemandInfo info_w_unf `orElse` info_w_unf
626                    | otherwise                  = info_w_unf
627
628         final_id = new_bndr `setIdInfo` final_info
629     in
630                 -- These seqs forces the Id, and hence its IdInfo,
631                 -- and hence any inner substitutions
632     final_id                                    `seq`
633     -- pprTrace "Binding" (ppr final_id <+> ppr unfolding) $
634     returnSmpl (unitFloat env final_id new_rhs, env)
635   where 
636     unfolding    = mkUnfolding (isTopLevel top_lvl) new_rhs
637     loop_breaker = isNonRuleLoopBreaker occ_info
638     old_info     = idInfo old_bndr
639     occ_info     = occInfo old_info
640 \end{code}    
641
642
643
644 %************************************************************************
645 %*                                                                      *
646 \subsection[Simplify-simplExpr]{The main function: simplExpr}
647 %*                                                                      *
648 %************************************************************************
649
650 The reason for this OutExprStuff stuff is that we want to float *after*
651 simplifying a RHS, not before.  If we do so naively we get quadratic
652 behaviour as things float out.
653
654 To see why it's important to do it after, consider this (real) example:
655
656         let t = f x
657         in fst t
658 ==>
659         let t = let a = e1
660                     b = e2
661                 in (a,b)
662         in fst t
663 ==>
664         let a = e1
665             b = e2
666             t = (a,b)
667         in
668         a       -- Can't inline a this round, cos it appears twice
669 ==>
670         e1
671
672 Each of the ==> steps is a round of simplification.  We'd save a
673 whole round if we float first.  This can cascade.  Consider
674
675         let f = g d
676         in \x -> ...f...
677 ==>
678         let f = let d1 = ..d.. in \y -> e
679         in \x -> ...f...
680 ==>
681         let d1 = ..d..
682         in \x -> ...(\y ->e)...
683
684 Only in this second round can the \y be applied, and it 
685 might do the same again.
686
687
688 \begin{code}
689 simplExpr :: SimplEnv -> CoreExpr -> SimplM CoreExpr
690 simplExpr env expr = simplExprC env expr (mkBoringStop expr_ty')
691                    where
692                      expr_ty' = substTy env (exprType expr)
693         -- The type in the Stop continuation, expr_ty', is usually not used
694         -- It's only needed when discarding continuations after finding
695         -- a function that returns bottom.
696         -- Hence the lazy substitution
697
698
699 simplExprC :: SimplEnv -> CoreExpr -> SimplCont -> SimplM CoreExpr
700         -- Simplify an expression, given a continuation
701 simplExprC env expr cont 
702   = simplExprF env expr cont    `thenSmpl` \ (floats, expr) ->
703     returnSmpl (wrapFloats floats expr)
704
705 simplExprF :: SimplEnv -> InExpr -> SimplCont -> SimplM FloatsWithExpr
706         -- Simplify an expression, returning floated binds
707
708 simplExprF env (Var v)          cont = simplVar env v cont
709 simplExprF env (Lit lit)        cont = rebuild env (Lit lit) cont
710 simplExprF env expr@(Lam _ _)   cont = simplLam env expr cont
711 simplExprF env (Note note expr) cont = simplNote env note expr cont
712 simplExprF env (Cast body co)   cont = simplCast env body co cont
713 simplExprF env (App fun arg)    cont = simplExprF env fun 
714                                          (ApplyTo NoDup arg (Just env) cont)
715
716 simplExprF env (Type ty) cont
717   = ASSERT( contIsRhsOrArg cont )
718     simplType env ty                    `thenSmpl` \ ty' ->
719     rebuild env (Type ty') cont
720
721 simplExprF env (Case scrut bndr case_ty alts) cont
722   | not (switchIsOn (getSwitchChecker env) NoCaseOfCase)
723   =     -- Simplify the scrutinee with a Select continuation
724     simplExprF env scrut (Select NoDup bndr alts env cont)
725
726   | otherwise
727   =     -- If case-of-case is off, simply simplify the case expression
728         -- in a vanilla Stop context, and rebuild the result around it
729     simplExprC env scrut case_cont      `thenSmpl` \ case_expr' ->
730     rebuild env case_expr' cont
731   where
732     case_cont = Select NoDup bndr alts env (mkBoringStop case_ty')
733     case_ty'  = substTy env case_ty     -- c.f. defn of simplExpr
734
735 simplExprF env (Let (Rec pairs) body) cont
736   = simplRecBndrs env (map fst pairs)           `thenSmpl` \ (env, bndrs') -> 
737         -- NB: bndrs' don't have unfoldings or rules
738         -- We add them as we go down
739
740     simplRecBind env NotTopLevel pairs bndrs'   `thenSmpl` \ (floats, env) ->
741     addFloats env floats                        $ \ env ->
742     simplExprF env body cont
743
744 -- A non-recursive let is dealt with by simplNonRecBind
745 simplExprF env (Let (NonRec bndr rhs) body) cont
746   = simplNonRecBind env bndr rhs env (contResultType cont)      $ \ env ->
747     simplExprF env body cont
748
749
750 ---------------------------------
751 simplType :: SimplEnv -> InType -> SimplM OutType
752         -- Kept monadic just so we can do the seqType
753 simplType env ty
754   = seqType new_ty   `seq`   returnSmpl new_ty
755   where
756     new_ty = substTy env ty
757 \end{code}
758
759
760 %************************************************************************
761 %*                                                                      *
762 \subsection{Lambdas}
763 %*                                                                      *
764 %************************************************************************
765
766 \begin{code}
767 simplCast :: SimplEnv -> InExpr -> Coercion -> SimplCont -> SimplM FloatsWithExpr
768 simplCast env body co cont
769   = let
770        addCoerce co cont 
771          | (s1, k1) <- coercionKind co
772          , s1 `tcEqType` k1 = cont
773        addCoerce co1 (CoerceIt co2 cont)
774          | (s1, k1) <- coercionKind co1
775          , (l1, t1) <- coercionKind co2
776                 --      coerce T1 S1 (coerce S1 K1 e)
777                 -- ==>
778                 --      e,                      if T1=K1
779                 --      coerce T1 K1 e,         otherwise
780                 --
781                 -- For example, in the initial form of a worker
782                 -- we may find  (coerce T (coerce S (\x.e))) y
783                 -- and we'd like it to simplify to e[y/x] in one round 
784                 -- of simplification
785          , s1 `coreEqType` t1  = cont            -- The coerces cancel out  
786          | otherwise           = CoerceIt (mkTransCoercion co1 co2) cont
787     
788        addCoerce co (ApplyTo dup arg arg_se cont)
789          | not (isTypeArg arg)    -- This whole case only works for value args
790                                 -- Could upgrade to have equiv thing for type apps too  
791          , Just (s1s2, t1t2) <- splitCoercionKind_maybe co
792          , isFunTy s1s2
793                 -- co : s1s2 :=: t1t2
794                 --      (coerce (T1->T2) (S1->S2) F) E
795                 -- ===> 
796                 --      coerce T2 S2 (F (coerce S1 T1 E))
797                 --
798                 -- t1t2 must be a function type, T1->T2, because it's applied
799                 -- to something but s1s2 might conceivably not be
800                 --
801                 -- When we build the ApplyTo we can't mix the out-types
802                 -- with the InExpr in the argument, so we simply substitute
803                 -- to make it all consistent.  It's a bit messy.
804                 -- But it isn't a common case.
805          = result
806          where
807            -- we split coercion t1->t2 :=: s1->s2 into t1 :=: s1 and 
808            -- t2 :=: s2 with left and right on the curried form: 
809            --    (->) t1 t2 :=: (->) s1 s2
810            [co1, co2] = decomposeCo 2 co
811            new_arg    = mkCoerce (mkSymCoercion co1) arg'
812            arg'       = case arg_se of
813                           Nothing     -> arg
814                           Just arg_se -> substExpr (setInScope arg_se env) arg
815            result     = ApplyTo dup new_arg (Just $ zapSubstEnv env) 
816                                 (addCoerce co2 cont)
817        addCoerce co cont = CoerceIt co cont
818     in
819     simplType env co            `thenSmpl` \ co' ->
820     simplExprF env body (addCoerce co' cont)
821 \end{code}
822
823 %************************************************************************
824 %*                                                                      *
825 \subsection{Lambdas}
826 %*                                                                      *
827 %************************************************************************
828
829 \begin{code}
830 simplLam env fun cont
831   = go env fun cont
832   where
833     zap_it  = mkLamBndrZapper fun (countArgs cont)
834     cont_ty = contResultType cont
835
836         -- Type-beta reduction
837     go env (Lam bndr body) (ApplyTo _ (Type ty_arg) mb_arg_se body_cont)
838       = ASSERT( isTyVar bndr )
839         do { tick (BetaReduction bndr)
840            ; ty_arg' <- case mb_arg_se of
841                           Just arg_se -> simplType (setInScope arg_se env) ty_arg
842                           Nothing     -> return ty_arg
843            ; go (extendTvSubst env bndr ty_arg') body body_cont }
844
845         -- Ordinary beta reduction
846     go env (Lam bndr body) cont@(ApplyTo _ arg (Just arg_se) body_cont)
847       = do { tick (BetaReduction bndr)  
848            ; simplNonRecBind env (zap_it bndr) arg arg_se cont_ty       $ \ env -> 
849              go env body body_cont }
850
851     go env (Lam bndr body) cont@(ApplyTo _ arg Nothing body_cont)
852       = do { tick (BetaReduction bndr)  
853            ; simplNonRecX env (zap_it bndr) arg         $ \ env -> 
854              go env body body_cont }
855
856         -- Not enough args, so there are real lambdas left to put in the result
857     go env lam@(Lam _ _) cont
858       = do { (env, bndrs') <- simplLamBndrs env bndrs
859            ; body' <- simplExpr env body
860            ; (floats, new_lam) <- mkLam env bndrs' body' cont
861            ; addFloats env floats               $ \ env -> 
862              rebuild env new_lam cont }
863       where
864         (bndrs,body) = collectBinders lam
865
866         -- Exactly enough args
867     go env expr cont = simplExprF env expr cont
868
869 mkLamBndrZapper :: CoreExpr     -- Function
870                 -> Int          -- Number of args supplied, *including* type args
871                 -> Id -> Id     -- Use this to zap the binders
872 mkLamBndrZapper fun n_args
873   | n_args >= n_params fun = \b -> b            -- Enough args
874   | otherwise              = \b -> zapLamIdInfo b
875   where
876         -- NB: we count all the args incl type args
877         -- so we must count all the binders (incl type lambdas)
878     n_params (Note _ e) = n_params e
879     n_params (Lam b e)  = 1 + n_params e
880     n_params other      = 0::Int
881 \end{code}
882
883
884 %************************************************************************
885 %*                                                                      *
886 \subsection{Notes}
887 %*                                                                      *
888 %************************************************************************
889
890 \begin{code}
891
892                 
893 -- Hack: we only distinguish subsumed cost centre stacks for the purposes of
894 -- inlining.  All other CCCSs are mapped to currentCCS.
895 simplNote env (SCC cc) e cont
896   = simplExpr (setEnclosingCC env currentCCS) e         `thenSmpl` \ e' ->
897     rebuild env (mkSCC cc e') cont
898
899 -- See notes with SimplMonad.inlineMode
900 simplNote env InlineMe e cont
901   | contIsRhsOrArg cont         -- Totally boring continuation; see notes above
902   =                             -- Don't inline inside an INLINE expression
903     simplExpr (setMode inlineMode env )  e      `thenSmpl` \ e' ->
904     rebuild env (mkInlineMe e') cont
905
906   | otherwise   -- Dissolve the InlineMe note if there's
907                 -- an interesting context of any kind to combine with
908                 -- (even a type application -- anything except Stop)
909   = simplExprF env e cont
910
911 simplNote env (CoreNote s) e cont
912   = simplExpr env e    `thenSmpl` \ e' ->
913     rebuild env (Note (CoreNote s) e') cont
914 \end{code}
915
916
917 %************************************************************************
918 %*                                                                      *
919 \subsection{Dealing with calls}
920 %*                                                                      *
921 %************************************************************************
922
923 \begin{code}
924 simplVar env var cont
925   = case substId env var of
926         DoneEx e         -> simplExprF (zapSubstEnv env) e cont
927         ContEx tvs ids e -> simplExprF (setSubstEnv env tvs ids) e cont
928         DoneId var1      -> completeCall (zapSubstEnv env) var1 cont
929                 -- Note [zapSubstEnv]
930                 -- The template is already simplified, so don't re-substitute.
931                 -- This is VITAL.  Consider
932                 --      let x = e in
933                 --      let y = \z -> ...x... in
934                 --      \ x -> ...y...
935                 -- We'll clone the inner \x, adding x->x' in the id_subst
936                 -- Then when we inline y, we must *not* replace x by x' in
937                 -- the inlined copy!!
938
939 ---------------------------------------------------------
940 --      Dealing with a call site
941
942 completeCall env var cont
943   =     -- Simplify the arguments
944     getDOptsSmpl                                        `thenSmpl` \ dflags ->
945     let
946         chkr              = getSwitchChecker env
947         (args, call_cont) = getContArgs chkr var cont
948         fn_ty             = idType var
949     in
950     simplifyArgs env fn_ty (interestingArgContext var call_cont) args 
951                  (contResultType call_cont)     $ \ env args ->
952
953         -- Next, look for rules or specialisations that match
954         --
955         -- It's important to simplify the args first, because the rule-matcher
956         -- doesn't do substitution as it goes.  We don't want to use subst_args
957         -- (defined in the 'where') because that throws away useful occurrence info,
958         -- and perhaps-very-important specialisations.
959         --
960         -- Some functions have specialisations *and* are strict; in this case,
961         -- we don't want to inline the wrapper of the non-specialised thing; better
962         -- to call the specialised thing instead.
963         -- We used to use the black-listing mechanism to ensure that inlining of 
964         -- the wrapper didn't occur for things that have specialisations till a 
965         -- later phase, so but now we just try RULES first
966         --
967         -- You might think that we shouldn't apply rules for a loop breaker: 
968         -- doing so might give rise to an infinite loop, because a RULE is
969         -- rather like an extra equation for the function:
970         --      RULE:           f (g x) y = x+y
971         --      Eqn:            f a     y = a-y
972         --
973         -- But it's too drastic to disable rules for loop breakers.  
974         -- Even the foldr/build rule would be disabled, because foldr 
975         -- is recursive, and hence a loop breaker:
976         --      foldr k z (build g) = g k z
977         -- So it's up to the programmer: rules can cause divergence
978
979     let
980         in_scope   = getInScope env
981         rules      = getRules env
982         maybe_rule = case activeRule env of
983                         Nothing     -> Nothing  -- No rules apply
984                         Just act_fn -> lookupRule act_fn in_scope rules var args 
985     in
986     case maybe_rule of {
987         Just (rule_name, rule_rhs) -> 
988                 tick (RuleFired rule_name)                      `thenSmpl_`
989                 (if dopt Opt_D_dump_inlinings dflags then
990                    pprTrace "Rule fired" (vcat [
991                         text "Rule:" <+> ftext rule_name,
992                         text "Before:" <+> ppr var <+> sep (map pprParendExpr args),
993                         text "After: " <+> pprCoreExpr rule_rhs,
994                         text "Cont:  " <+> ppr call_cont])
995                  else
996                         id)             $
997                 simplExprF env rule_rhs call_cont ;
998         
999         Nothing ->              -- No rules
1000
1001         -- Next, look for an inlining
1002     let
1003         arg_infos = [ interestingArg arg | arg <- args, isValArg arg]
1004         interesting_cont = interestingCallContext (notNull args)
1005                                                   (notNull arg_infos)
1006                                                   call_cont
1007         active_inline = activeInline env var
1008         maybe_inline  = callSiteInline dflags active_inline
1009                                        var arg_infos interesting_cont
1010     in
1011     case maybe_inline of {
1012         Just unfolding          -- There is an inlining!
1013           ->  tick (UnfoldingDone var)          `thenSmpl_`
1014                 (if dopt Opt_D_dump_inlinings dflags then
1015                    pprTrace "Inlining done" (vcat [
1016                         text "Before:" <+> ppr var <+> sep (map pprParendExpr args),
1017                         text "Inlined fn: " <+> ppr unfolding,
1018                         text "Cont:  " <+> ppr call_cont])
1019                  else
1020                         id)             $
1021               simplExprF env unfolding (pushContArgs args call_cont)
1022
1023         ;
1024         Nothing ->              -- No inlining!
1025
1026         -- Done
1027     rebuild env (mkApps (Var var) args) call_cont
1028     }}
1029 \end{code}
1030
1031 %************************************************************************
1032 %*                                                                      *
1033 \subsection{Arguments}
1034 %*                                                                      *
1035 %************************************************************************
1036
1037 \begin{code}
1038 ---------------------------------------------------------
1039 --      Simplifying the arguments of a call
1040
1041 simplifyArgs :: SimplEnv 
1042              -> OutType                         -- Type of the function
1043              -> Bool                            -- True if the fn has RULES
1044              -> [(InExpr, Maybe SimplEnv, Bool)] -- Details of the arguments
1045              -> OutType                         -- Type of the continuation
1046              -> (SimplEnv -> [OutExpr] -> SimplM FloatsWithExpr)
1047              -> SimplM FloatsWithExpr
1048
1049 -- [CPS-like because of strict arguments]
1050
1051 -- Simplify the arguments to a call.
1052 -- This part of the simplifier may break the no-shadowing invariant
1053 -- Consider
1054 --      f (...(\a -> e)...) (case y of (a,b) -> e')
1055 -- where f is strict in its second arg
1056 -- If we simplify the innermost one first we get (...(\a -> e)...)
1057 -- Simplifying the second arg makes us float the case out, so we end up with
1058 --      case y of (a,b) -> f (...(\a -> e)...) e'
1059 -- So the output does not have the no-shadowing invariant.  However, there is
1060 -- no danger of getting name-capture, because when the first arg was simplified
1061 -- we used an in-scope set that at least mentioned all the variables free in its
1062 -- static environment, and that is enough.
1063 --
1064 -- We can't just do innermost first, or we'd end up with a dual problem:
1065 --      case x of (a,b) -> f e (...(\a -> e')...)
1066 --
1067 -- I spent hours trying to recover the no-shadowing invariant, but I just could
1068 -- not think of an elegant way to do it.  The simplifier is already knee-deep in
1069 -- continuations.  We have to keep the right in-scope set around; AND we have
1070 -- to get the effect that finding (error "foo") in a strict arg position will
1071 -- discard the entire application and replace it with (error "foo").  Getting
1072 -- all this at once is TOO HARD!
1073
1074 simplifyArgs env fn_ty has_rules args cont_ty thing_inside
1075   = go env fn_ty args thing_inside
1076   where
1077     go env fn_ty []         thing_inside = thing_inside env []
1078     go env fn_ty (arg:args) thing_inside = simplifyArg env fn_ty has_rules arg cont_ty  $ \ env arg' ->
1079                                            go env (applyTypeToArg fn_ty arg') args      $ \ env args' ->
1080                                            thing_inside env (arg':args')
1081
1082 simplifyArg env fn_ty has_rules (arg, Nothing, _) cont_ty thing_inside
1083   = thing_inside env arg        -- Already simplified
1084
1085 simplifyArg env fn_ty has_rules (Type ty_arg, Just se, _) cont_ty thing_inside
1086   = simplType (setInScope se env) ty_arg        `thenSmpl` \ new_ty_arg ->
1087     thing_inside env (Type new_ty_arg)
1088
1089 simplifyArg env fn_ty has_rules (val_arg, Just arg_se, is_strict) cont_ty thing_inside 
1090   | is_strict 
1091   = simplStrictArg AnArg env val_arg arg_se arg_ty cont_ty thing_inside
1092
1093   | otherwise   -- Lazy argument
1094                 -- DO NOT float anything outside, hence simplExprC
1095                 -- There is no benefit (unlike in a let-binding), and we'd
1096                 -- have to be very careful about bogus strictness through 
1097                 -- floating a demanded let.
1098   = simplExprC (setInScope arg_se env) val_arg
1099                (mkLazyArgStop arg_ty has_rules)         `thenSmpl` \ arg1 ->
1100     thing_inside env arg1
1101   where
1102     arg_ty = funArgTy fn_ty
1103
1104
1105 simplStrictArg ::  LetRhsFlag
1106                 -> SimplEnv             -- The env of the call
1107                 -> InExpr -> SimplEnv   -- The arg plus its env
1108                 -> OutType              -- arg_ty: type of the argument
1109                 -> OutType              -- cont_ty: Type of thing computed by the context
1110                 -> (SimplEnv -> OutExpr -> SimplM FloatsWithExpr)       
1111                                         -- Takes an expression of type rhs_ty, 
1112                                         -- returns an expression of type cont_ty
1113                                         -- The env passed to this continuation is the
1114                                         -- env of the call, plus any new in-scope variables
1115                 -> SimplM FloatsWithExpr        -- An expression of type cont_ty
1116
1117 simplStrictArg is_rhs call_env arg arg_env arg_ty cont_ty thing_inside
1118   = simplExprF (setInScope arg_env call_env) arg
1119                (ArgOf is_rhs arg_ty cont_ty (\ new_env -> thing_inside (setInScope call_env new_env)))
1120   -- Notice the way we use arg_env (augmented with in-scope vars from call_env) 
1121   --    to simplify the argument
1122   -- and call-env (augmented with in-scope vars from the arg) to pass to the continuation
1123 \end{code}
1124
1125
1126 %************************************************************************
1127 %*                                                                      *
1128 \subsection{mkAtomicArgs}
1129 %*                                                                      *
1130 %************************************************************************
1131
1132 mkAtomicArgs takes a putative RHS, checks whether it's a PAP or
1133 constructor application and, if so, converts it to ANF, so that the 
1134 resulting thing can be inlined more easily.  Thus
1135         x = (f a, g b)
1136 becomes
1137         t1 = f a
1138         t2 = g b
1139         x = (t1,t2)
1140
1141 There are three sorts of binding context, specified by the two
1142 boolean arguments
1143
1144 Strict
1145    OK-unlifted
1146
1147 N  N    Top-level or recursive                  Only bind args of lifted type
1148
1149 N  Y    Non-top-level and non-recursive,        Bind args of lifted type, or
1150                 but lazy                        unlifted-and-ok-for-speculation
1151
1152 Y  Y    Non-top-level, non-recursive,           Bind all args
1153                  and strict (demanded)
1154         
1155 For example, given
1156
1157         x = MkC (y div# z)
1158
1159 there is no point in transforming to
1160
1161         x = case (y div# z) of r -> MkC r
1162
1163 because the (y div# z) can't float out of the let. But if it was
1164 a *strict* let, then it would be a good thing to do.  Hence the
1165 context information.
1166
1167 Note [Float coercions]
1168 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1169 When we find the binding
1170         x = e `cast` co
1171 we'd like to transform it to
1172         x' = e
1173         x = x `cast` co         -- A trivial binding
1174 There's a chance that e will be a constructor application or function, or something
1175 like that, so moving the coerion to the usage site may well cancel the coersions
1176 and lead to further optimisation.  Example:
1177
1178      data family T a :: *
1179      data instance T Int = T Int
1180
1181      foo :: Int -> Int -> Int
1182      foo m n = ...
1183         where
1184           x = T m
1185           go 0 = 0
1186           go n = case x of { T m -> go (n-m) }
1187                 -- This case should optimise
1188
1189 \begin{code}
1190 mkAtomicArgsE :: SimplEnv 
1191               -> Bool           -- A strict binding
1192               -> OutExpr        -- The rhs
1193               -> (SimplEnv -> OutExpr -> SimplM FloatsWithExpr)
1194                                 -- Consumer for the simpler rhs
1195               -> SimplM FloatsWithExpr
1196
1197 mkAtomicArgsE env is_strict (Cast rhs co) thing_inside
1198         -- Note [Float coersions]
1199   = do  { id <- newId FSLIT("a") (exprType rhs)
1200         ; completeNonRecX env False id id rhs $ \ env ->
1201           thing_inside env (Cast (Var id) co) }
1202
1203 mkAtomicArgsE env is_strict rhs thing_inside
1204   | (Var fun, args) <- collectArgs rhs,                         -- It's an application
1205     isDataConWorkId fun || valArgCount args < idArity fun       -- And it's a constructor or PAP
1206   = go env (Var fun) args
1207
1208   | otherwise = thing_inside env rhs
1209
1210   where
1211     go env fun [] = thing_inside env fun
1212
1213     go env fun (arg : args) 
1214         |  exprIsTrivial arg    -- Easy case
1215         || no_float_arg         -- Can't make it atomic
1216         = go env (App fun arg) args
1217
1218         | otherwise
1219         = do { arg_id <- newId FSLIT("a") arg_ty
1220              ; completeNonRecX env False {- pessimistic -} arg_id arg_id arg $ \env ->
1221                go env (App fun (Var arg_id)) args }
1222         where
1223           arg_ty = exprType arg
1224           no_float_arg = not is_strict && (isUnLiftedType arg_ty) && not (exprOkForSpeculation arg)
1225
1226
1227 -- Old code: consider rewriting to be more like mkAtomicArgsE
1228
1229 mkAtomicArgs :: Bool    -- OK to float unlifted args
1230              -> OutExpr
1231              -> SimplM (OrdList (OutId,OutExpr),  -- The floats (unusually) may include
1232                         OutExpr)                  -- things that need case-binding,
1233                                                   -- if the strict-binding flag is on
1234
1235 mkAtomicArgs ok_float_unlifted (Cast rhs co)
1236         -- Note [Float coersions]
1237   = do  { id <- newId FSLIT("a") (exprType rhs)
1238         ; (binds, rhs') <- mkAtomicArgs ok_float_unlifted rhs
1239         ; return (binds `snocOL` (id, rhs'), Cast (Var id) co) }
1240
1241 mkAtomicArgs ok_float_unlifted rhs
1242   | (Var fun, args) <- collectArgs rhs,                         -- It's an application
1243     isDataConWorkId fun || valArgCount args < idArity fun       -- And it's a constructor or PAP
1244   = go fun nilOL [] args        -- Have a go
1245
1246   | otherwise = bale_out        -- Give up
1247
1248   where
1249     bale_out = returnSmpl (nilOL, rhs)
1250
1251     go fun binds rev_args [] 
1252         = returnSmpl (binds, mkApps (Var fun) (reverse rev_args))
1253
1254     go fun binds rev_args (arg : args) 
1255         | exprIsTrivial arg     -- Easy case
1256         = go fun binds (arg:rev_args) args
1257
1258         | not can_float_arg     -- Can't make this arg atomic
1259         = bale_out              -- ... so give up
1260
1261         | otherwise     -- Don't forget to do it recursively
1262                         -- E.g.  x = a:b:c:[]
1263         =  mkAtomicArgs ok_float_unlifted arg   `thenSmpl` \ (arg_binds, arg') ->
1264            newId FSLIT("a") arg_ty              `thenSmpl` \ arg_id ->
1265            go fun ((arg_binds `snocOL` (arg_id,arg')) `appOL` binds) 
1266               (Var arg_id : rev_args) args
1267         where
1268           arg_ty        = exprType arg
1269           can_float_arg =  not (isUnLiftedType arg_ty)
1270                         || (ok_float_unlifted && exprOkForSpeculation arg)
1271
1272
1273 addAtomicBinds :: SimplEnv -> [(OutId,OutExpr)]
1274                -> (SimplEnv -> SimplM (FloatsWith a))
1275                -> SimplM (FloatsWith a)
1276 addAtomicBinds env []         thing_inside = thing_inside env
1277 addAtomicBinds env ((v,r):bs) thing_inside = addAuxiliaryBind env (NonRec v r) $ \ env -> 
1278                                              addAtomicBinds env bs thing_inside
1279 \end{code}
1280
1281
1282 %************************************************************************
1283 %*                                                                      *
1284 \subsection{The main rebuilder}
1285 %*                                                                      *
1286 %************************************************************************
1287
1288 \begin{code}
1289 rebuild :: SimplEnv -> OutExpr -> SimplCont -> SimplM FloatsWithExpr
1290
1291 rebuild env expr (Stop _ _ _)                 = rebuildDone env expr
1292 rebuild env expr (ArgOf _ _ _ cont_fn)        = cont_fn env expr
1293 rebuild env expr (CoerceIt co cont)           = rebuild env (mkCoerce co expr) cont
1294 rebuild env expr (Select _ bndr alts se cont) = rebuildCase (setInScope se env) expr bndr alts cont
1295 rebuild env expr (ApplyTo _ arg mb_se cont)   = rebuildApp  env expr arg mb_se cont
1296
1297 rebuildApp env fun arg mb_se cont
1298   = do  { arg' <- simplArg env arg mb_se
1299         ; rebuild env (App fun arg') cont }
1300
1301 simplArg :: SimplEnv -> CoreExpr -> Maybe SimplEnv -> SimplM CoreExpr
1302 simplArg env arg Nothing        = return arg    -- The arg is already simplified
1303 simplArg env arg (Just arg_env) = simplExpr (setInScope arg_env env) arg
1304
1305 rebuildDone env expr = returnSmpl (emptyFloats env, expr)
1306 \end{code}
1307
1308
1309 %************************************************************************
1310 %*                                                                      *
1311 \subsection{Functions dealing with a case}
1312 %*                                                                      *
1313 %************************************************************************
1314
1315 Blob of helper functions for the "case-of-something-else" situation.
1316
1317 \begin{code}
1318 ---------------------------------------------------------
1319 --      Eliminate the case if possible
1320
1321 rebuildCase :: SimplEnv
1322             -> OutExpr          -- Scrutinee
1323             -> InId             -- Case binder
1324             -> [InAlt]          -- Alternatives (inceasing order)
1325             -> SimplCont
1326             -> SimplM FloatsWithExpr
1327
1328 rebuildCase env scrut case_bndr alts cont
1329   | Just (con,args) <- exprIsConApp_maybe scrut 
1330         -- Works when the scrutinee is a variable with a known unfolding
1331         -- as well as when it's an explicit constructor application
1332   = knownCon env scrut (DataAlt con) args case_bndr alts cont
1333
1334   | Lit lit <- scrut    -- No need for same treatment as constructors
1335                         -- because literals are inlined more vigorously
1336   = knownCon env scrut (LitAlt lit) [] case_bndr alts cont
1337
1338   | otherwise
1339   =     -- Prepare the continuation;
1340         -- The new subst_env is in place
1341     prepareCaseCont env alts cont       `thenSmpl` \ (floats, (dup_cont, nondup_cont)) ->
1342     addFloats env floats                $ \ env ->      
1343
1344     let
1345         -- The case expression is annotated with the result type of the continuation
1346         -- This may differ from the type originally on the case.  For example
1347         --      case(T) (case(Int#) a of { True -> 1#; False -> 0# }) of
1348         --         a# -> <blob>
1349         -- ===>
1350         --      let j a# = <blob>
1351         --      in case(T) a of { True -> j 1#; False -> j 0# }
1352         -- Note that the case that scrutinises a now returns a T not an Int#
1353         res_ty' = contResultType dup_cont
1354     in
1355
1356         -- Deal with case binder
1357     simplCaseBinder env scrut case_bndr         `thenSmpl` \ (alt_env, case_bndr') ->
1358
1359         -- Deal with the case alternatives
1360     simplAlts alt_env scrut case_bndr' alts dup_cont    `thenSmpl` \ alts' ->
1361
1362         -- Put the case back together
1363     mkCase scrut case_bndr' res_ty' alts'       `thenSmpl` \ case_expr ->
1364
1365         -- Notice that rebuildDone returns the in-scope set from env, not alt_env
1366         -- The case binder *not* scope over the whole returned case-expression
1367     rebuild env case_expr nondup_cont
1368 \end{code}
1369
1370 simplCaseBinder checks whether the scrutinee is a variable, v.  If so,
1371 try to eliminate uses of v in the RHSs in favour of case_bndr; that
1372 way, there's a chance that v will now only be used once, and hence
1373 inlined.
1374
1375 Note [no-case-of-case]
1376 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1377 There is a time we *don't* want to do that, namely when
1378 -fno-case-of-case is on.  This happens in the first simplifier pass,
1379 and enhances full laziness.  Here's the bad case:
1380         f = \ y -> ...(case x of I# v -> ...(case x of ...) ... )
1381 If we eliminate the inner case, we trap it inside the I# v -> arm,
1382 which might prevent some full laziness happening.  I've seen this
1383 in action in spectral/cichelli/Prog.hs:
1384          [(m,n) | m <- [1..max], n <- [1..max]]
1385 Hence the check for NoCaseOfCase.
1386
1387 Note [Case of cast]
1388 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1389 Consider        case (v `cast` co) of x { I# ->
1390                 ... (case (v `cast` co) of {...}) ...
1391 We'd like to eliminate the inner case.  We can get this neatly by 
1392 arranging that inside the outer case we add the unfolding
1393         v |-> x `cast` (sym co)
1394 to v.  Then we should inline v at the inner case, cancel the casts, and away we go
1395         
1396 Note 2
1397 ~~~~~~
1398 There is another situation when we don't want to do it.  If we have
1399
1400     case x of w1 { DEFAULT -> case x of w2 { A -> e1; B -> e2 }
1401                    ...other cases .... }
1402
1403 We'll perform the binder-swap for the outer case, giving
1404
1405     case x of w1 { DEFAULT -> case w1 of w2 { A -> e1; B -> e2 } 
1406                    ...other cases .... }
1407
1408 But there is no point in doing it for the inner case, because w1 can't
1409 be inlined anyway.  Furthermore, doing the case-swapping involves
1410 zapping w2's occurrence info (see paragraphs that follow), and that
1411 forces us to bind w2 when doing case merging.  So we get
1412
1413     case x of w1 { A -> let w2 = w1 in e1
1414                    B -> let w2 = w1 in e2
1415                    ...other cases .... }
1416
1417 This is plain silly in the common case where w2 is dead.
1418
1419 Even so, I can't see a good way to implement this idea.  I tried
1420 not doing the binder-swap if the scrutinee was already evaluated
1421 but that failed big-time:
1422
1423         data T = MkT !Int
1424
1425         case v of w  { MkT x ->
1426         case x of x1 { I# y1 ->
1427         case x of x2 { I# y2 -> ...
1428
1429 Notice that because MkT is strict, x is marked "evaluated".  But to
1430 eliminate the last case, we must either make sure that x (as well as
1431 x1) has unfolding MkT y1.  THe straightforward thing to do is to do
1432 the binder-swap.  So this whole note is a no-op.
1433
1434 Note [zapOccInfo]
1435 ~~~~~~~~~~~~~~~~~
1436 If we replace the scrutinee, v, by tbe case binder, then we have to nuke
1437 any occurrence info (eg IAmDead) in the case binder, because the
1438 case-binder now effectively occurs whenever v does.  AND we have to do
1439 the same for the pattern-bound variables!  Example:
1440
1441         (case x of { (a,b) -> a }) (case x of { (p,q) -> q })
1442
1443 Here, b and p are dead.  But when we move the argment inside the first
1444 case RHS, and eliminate the second case, we get
1445
1446         case x of { (a,b) -> a b }
1447
1448 Urk! b is alive!  Reason: the scrutinee was a variable, and case elimination
1449 happened.  
1450
1451 Indeed, this can happen anytime the case binder isn't dead:
1452         case <any> of x { (a,b) -> 
1453         case x of { (p,q) -> p } }
1454 Here (a,b) both look dead, but come alive after the inner case is eliminated.
1455 The point is that we bring into the envt a binding
1456         let x = (a,b) 
1457 after the outer case, and that makes (a,b) alive.  At least we do unless
1458 the case binder is guaranteed dead.
1459
1460 \begin{code}
1461 simplCaseBinder env scrut case_bndr
1462   | switchIsOn (getSwitchChecker env) NoCaseOfCase
1463         -- See Note [no-case-of-case]
1464   = do  { (env, case_bndr') <- simplBinder env case_bndr
1465         ; return (env, case_bndr') }
1466
1467 simplCaseBinder env (Var v) case_bndr
1468 -- Failed try [see Note 2 above]
1469 --     not (isEvaldUnfolding (idUnfolding v))
1470   = do  { (env, case_bndr') <- simplBinder env (zapOccInfo case_bndr)
1471         ; return (modifyInScope env v case_bndr', case_bndr') }
1472         -- We could extend the substitution instead, but it would be
1473         -- a hack because then the substitution wouldn't be idempotent
1474         -- any more (v is an OutId).  And this does just as well.
1475             
1476 simplCaseBinder env (Cast (Var v) co) case_bndr         -- Note [Case of cast]
1477   = do  { (env, case_bndr') <- simplBinder env (zapOccInfo case_bndr)
1478         ; let rhs = Cast (Var case_bndr') (mkSymCoercion co)
1479         ; return (addBinderUnfolding env v rhs, case_bndr') }
1480
1481 simplCaseBinder env other_scrut case_bndr 
1482   = do  { (env, case_bndr') <- simplBinder env case_bndr
1483         ; return (env, case_bndr') }
1484
1485 zapOccInfo :: InId -> InId      -- See Note [zapOccInfo]
1486 zapOccInfo b = b `setIdOccInfo` NoOccInfo
1487 \end{code}
1488
1489
1490 simplAlts does two things:
1491
1492 1.  Eliminate alternatives that cannot match, including the
1493     DEFAULT alternative.
1494
1495 2.  If the DEFAULT alternative can match only one possible constructor,
1496     then make that constructor explicit.
1497     e.g.
1498         case e of x { DEFAULT -> rhs }
1499      ===>
1500         case e of x { (a,b) -> rhs }
1501     where the type is a single constructor type.  This gives better code
1502     when rhs also scrutinises x or e.
1503
1504 Here "cannot match" includes knowledge from GADTs
1505
1506 It's a good idea do do this stuff before simplifying the alternatives, to
1507 avoid simplifying alternatives we know can't happen, and to come up with
1508 the list of constructors that are handled, to put into the IdInfo of the
1509 case binder, for use when simplifying the alternatives.
1510
1511 Eliminating the default alternative in (1) isn't so obvious, but it can
1512 happen:
1513
1514 data Colour = Red | Green | Blue
1515
1516 f x = case x of
1517         Red -> ..
1518         Green -> ..
1519         DEFAULT -> h x
1520
1521 h y = case y of
1522         Blue -> ..
1523         DEFAULT -> [ case y of ... ]
1524
1525 If we inline h into f, the default case of the inlined h can't happen.
1526 If we don't notice this, we may end up filtering out *all* the cases
1527 of the inner case y, which give us nowhere to go!
1528
1529
1530 \begin{code}
1531 simplAlts :: SimplEnv 
1532           -> OutExpr
1533           -> OutId                      -- Case binder
1534           -> [InAlt] -> SimplCont
1535           -> SimplM [OutAlt]            -- Includes the continuation
1536
1537 simplAlts env scrut case_bndr' alts cont'
1538   = do  { mb_alts      <- mapSmpl (simplAlt env imposs_cons case_bndr' cont') alts_wo_default
1539         ; default_alts <- simplDefault env case_bndr' imposs_deflt_cons cont' maybe_deflt
1540         ; return (mergeAlts default_alts [alt' | Just (_, alt') <- mb_alts]) }
1541         -- We need the mergeAlts in case the new default_alt 
1542         -- has turned into a constructor alternative.
1543   where
1544     (alts_wo_default, maybe_deflt) = findDefault alts
1545     imposs_cons = case scrut of
1546                     Var v -> otherCons (idUnfolding v)
1547                     other -> []
1548
1549         -- "imposs_deflt_cons" are handled either by the context, 
1550         -- OR by a branch in this case expression. (Don't include DEFAULT!!)
1551     imposs_deflt_cons = nub (imposs_cons ++ [con | (con,_,_) <- alts_wo_default])
1552
1553 simplDefault :: SimplEnv
1554              -> OutId           -- Case binder; need just for its type. Note that as an
1555                                 --   OutId, it has maximum information; this is important.
1556                                 --   Test simpl013 is an example
1557              -> [AltCon]        -- These cons can't happen when matching the default
1558              -> SimplCont
1559              -> Maybe InExpr
1560              -> SimplM [OutAlt] -- One branch or none; we use a list because it's what 
1561                                 --   mergeAlts expects
1562
1563
1564 simplDefault env case_bndr' imposs_cons cont Nothing
1565   = return []   -- No default branch
1566
1567 simplDefault env case_bndr' imposs_cons cont (Just rhs)
1568   |     -- This branch handles the case where we are 
1569         -- scrutinisng an algebraic data type
1570     Just (tycon, inst_tys) <- splitTyConApp_maybe (idType case_bndr'),
1571     isAlgTyCon tycon,           -- It's a data type, tuple, or unboxed tuples.  
1572     not (isNewTyCon tycon),     -- We can have a newtype, if we are just doing an eval:
1573                                 --      case x of { DEFAULT -> e }
1574                                 -- and we don't want to fill in a default for them!
1575     Just all_cons <- tyConDataCons_maybe tycon,
1576     not (null all_cons),        -- This is a tricky corner case.  If the data type has no constructors,
1577                                 -- which GHC allows, then the case expression will have at most a default
1578                                 -- alternative.  We don't want to eliminate that alternative, because the
1579                                 -- invariant is that there's always one alternative.  It's more convenient
1580                                 -- to leave     
1581                                 --      case x of { DEFAULT -> e }     
1582                                 -- as it is, rather than transform it to
1583                                 --      error "case cant match"
1584                                 -- which would be quite legitmate.  But it's a really obscure corner, and
1585                                 -- not worth wasting code on.
1586
1587     let imposs_data_cons = [con | DataAlt con <- imposs_cons]   -- We now know it's a data type 
1588         poss_data_cons   = filterOut (`elem` imposs_data_cons) all_cons
1589         gadt_imposs      | all isTyVarTy inst_tys = []
1590                          | otherwise = filter (cant_match inst_tys) poss_data_cons
1591         final_poss       = filterOut (`elem` gadt_imposs) poss_data_cons
1592         
1593   = case final_poss of
1594         []    -> returnSmpl []  -- Eliminate the default alternative
1595                                 -- altogether if it can't match
1596
1597         [con] ->        -- It matches exactly one constructor, so fill it in
1598                  do { tick (FillInCaseDefault case_bndr')
1599                     ; us <- getUniquesSmpl
1600                     ; let (ex_tvs, co_tvs, arg_ids) =
1601                               dataConRepInstPat us con inst_tys
1602                     ; let con_alt = (DataAlt con, ex_tvs ++ co_tvs ++ arg_ids, rhs)
1603                     ; Just (_, alt') <- simplAlt env [] case_bndr' cont con_alt
1604                         -- The simplAlt must succeed with Just because we have
1605                         -- already filtered out construtors that can't match
1606                     ; return [alt'] }
1607
1608         two_or_more -> simplify_default (map DataAlt gadt_imposs ++ imposs_cons)
1609
1610   | otherwise 
1611   = simplify_default imposs_cons
1612   where
1613     cant_match tys data_con = not (dataConCanMatch data_con tys)
1614
1615     simplify_default imposs_cons
1616         = do { let env' = addBinderOtherCon env case_bndr' imposs_cons
1617                 -- Record the constructors that the case-binder *can't* be.
1618              ; rhs' <- simplExprC env' rhs cont
1619              ; return [(DEFAULT, [], rhs')] }
1620
1621 simplAlt :: SimplEnv
1622          -> [AltCon]    -- These constructors can't be present when
1623                         -- matching this alternative
1624          -> OutId       -- The case binder
1625          -> SimplCont
1626          -> InAlt
1627          -> SimplM (Maybe (TvSubstEnv, OutAlt))
1628
1629 -- Simplify an alternative, returning the type refinement for the 
1630 -- alternative, if the alternative does any refinement at all
1631 -- Nothing => the alternative is inaccessible
1632
1633 simplAlt env imposs_cons case_bndr' cont' (con, bndrs, rhs)
1634   | con `elem` imposs_cons      -- This case can't match
1635   = return Nothing
1636
1637 simplAlt env handled_cons case_bndr' cont' (DEFAULT, bndrs, rhs)
1638         -- TURGID DUPLICATION, needed only for the simplAlt call
1639         -- in mkDupableAlt.  Clean this up when moving to FC
1640   = ASSERT( null bndrs )
1641     simplExprC env' rhs cont'   `thenSmpl` \ rhs' ->
1642     returnSmpl (Just (emptyVarEnv, (DEFAULT, [], rhs')))
1643   where
1644     env' = addBinderOtherCon env case_bndr' handled_cons
1645         -- Record the constructors that the case-binder *can't* be.
1646
1647 simplAlt env handled_cons case_bndr' cont' (LitAlt lit, bndrs, rhs)
1648   = ASSERT( null bndrs )
1649     simplExprC env' rhs cont'   `thenSmpl` \ rhs' ->
1650     returnSmpl (Just (emptyVarEnv, (LitAlt lit, [], rhs')))
1651   where
1652     env' = addBinderUnfolding env case_bndr' (Lit lit)
1653
1654 simplAlt env handled_cons case_bndr' cont' (DataAlt con, vs, rhs)
1655   =     -- Deal with the pattern-bound variables
1656         -- Mark the ones that are in ! positions in the data constructor
1657         -- as certainly-evaluated.
1658         -- NB: it happens that simplBinders does *not* erase the OtherCon
1659         --     form of unfolding, so it's ok to add this info before 
1660         --     doing simplBinders
1661     simplBinders env (add_evals con vs)         `thenSmpl` \ (env, vs') ->
1662
1663                 -- Bind the case-binder to (con args)
1664     let inst_tys' = tyConAppArgs (idType case_bndr')
1665         con_args  = map Type inst_tys' ++ varsToCoreExprs vs' 
1666         env'      = addBinderUnfolding env case_bndr' (mkConApp con con_args)
1667     in
1668     simplExprC env' rhs cont'   `thenSmpl` \ rhs' ->
1669     returnSmpl (Just (emptyVarEnv, (DataAlt con, vs', rhs')))
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         -- Note [Aug06] I can't see why this actually matters
1698     zap_occ_info | isDeadBinder case_bndr' = \id -> id
1699                  | otherwise               = zapOccInfo
1700
1701 addBinderUnfolding :: SimplEnv -> Id -> CoreExpr -> SimplEnv
1702 addBinderUnfolding env bndr rhs
1703   = modifyInScope env bndr (bndr `setIdUnfolding` mkUnfolding False rhs)
1704
1705 addBinderOtherCon :: SimplEnv -> Id -> [AltCon] -> SimplEnv
1706 addBinderOtherCon env bndr cons
1707   = modifyInScope env bndr (bndr `setIdUnfolding` mkOtherCon cons)
1708 \end{code}
1709
1710
1711 %************************************************************************
1712 %*                                                                      *
1713 \subsection{Known constructor}
1714 %*                                                                      *
1715 %************************************************************************
1716
1717 We are a bit careful with occurrence info.  Here's an example
1718
1719         (\x* -> case x of (a*, b) -> f a) (h v, e)
1720
1721 where the * means "occurs once".  This effectively becomes
1722         case (h v, e) of (a*, b) -> f a)
1723 and then
1724         let a* = h v; b = e in f a
1725 and then
1726         f (h v)
1727
1728 All this should happen in one sweep.
1729
1730 \begin{code}
1731 knownCon :: SimplEnv -> OutExpr -> AltCon -> [OutExpr]
1732          -> InId -> [InAlt] -> SimplCont
1733          -> SimplM FloatsWithExpr
1734
1735 knownCon env scrut con args bndr alts cont
1736   = tick (KnownBranch bndr)             `thenSmpl_`
1737     case findAlt con alts of
1738         (DEFAULT, bs, rhs)     -> ASSERT( null bs )
1739                                   simplNonRecX env bndr scrut   $ \ env ->
1740                                 -- This might give rise to a binding with non-atomic args
1741                                 -- like x = Node (f x) (g x)
1742                                 -- but simplNonRecX will atomic-ify it
1743                                   simplExprF env rhs cont
1744
1745         (LitAlt lit, bs, rhs) ->  ASSERT( null bs )
1746                                   simplNonRecX env bndr scrut   $ \ env ->
1747                                   simplExprF env rhs cont
1748
1749         (DataAlt dc, bs, rhs)  
1750                 -> -- ASSERT( n_drop_tys + length bs == length args )
1751                    bind_args env dead_bndr bs (drop n_drop_tys args)    $ \ env ->
1752                    let
1753                         -- It's useful to bind bndr to scrut, rather than to a fresh
1754                         -- binding      x = Con arg1 .. argn
1755                         -- because very often the scrut is a variable, so we avoid
1756                         -- creating, and then subsequently eliminating, a let-binding
1757                         -- BUT, if scrut is a not a variable, we must be careful
1758                         -- about duplicating the arg redexes; in that case, make
1759                         -- a new con-app from the args
1760                         bndr_rhs  = case scrut of
1761                                         Var v -> scrut
1762                                         other -> con_app
1763                         con_app = mkConApp dc (take n_drop_tys args ++ con_args)
1764                         con_args = [substExpr env (varToCoreExpr b) | b <- bs]
1765                                         -- args are aready OutExprs, but bs are InIds
1766                    in
1767                    simplNonRecX env bndr bndr_rhs               $ \ env ->
1768                    simplExprF env rhs cont
1769                 where
1770                    dead_bndr  = isDeadBinder bndr
1771                    n_drop_tys = tyConArity (dataConTyCon dc)
1772
1773 -- Ugh!
1774 bind_args env dead_bndr [] _ thing_inside = thing_inside env
1775
1776 bind_args env dead_bndr (b:bs) (Type ty : args) thing_inside
1777   = ASSERT( isTyVar b )
1778     bind_args (extendTvSubst env b ty) dead_bndr bs args thing_inside
1779     
1780 bind_args env dead_bndr (b:bs) (arg : args) thing_inside
1781   = ASSERT( isId b )
1782     let
1783         b' = if dead_bndr then b else zapOccInfo b
1784                 -- Note that the binder might be "dead", because it doesn't occur 
1785                 -- in the RHS; and simplNonRecX may therefore discard it via postInlineUnconditionally
1786                 -- Nevertheless we must keep it if the case-binder is alive, because it may
1787                 -- be used in the con_app.  See Note [zapOccInfo]
1788     in
1789     simplNonRecX env b' arg     $ \ env ->
1790     bind_args env dead_bndr bs args thing_inside
1791 \end{code}
1792
1793
1794 %************************************************************************
1795 %*                                                                      *
1796 \subsection{Duplicating continuations}
1797 %*                                                                      *
1798 %************************************************************************
1799
1800 \begin{code}
1801 prepareCaseCont :: SimplEnv
1802                 -> [InAlt] -> SimplCont
1803                 -> SimplM (FloatsWith (SimplCont,SimplCont))    
1804                         -- Return a duplicatable continuation, a non-duplicable part 
1805                         -- plus some extra bindings (that scope over the entire
1806                         -- continunation)
1807
1808         -- No need to make it duplicatable if there's only one alternative
1809 prepareCaseCont env [alt] cont = returnSmpl (emptyFloats env, (cont, mkBoringStop (contResultType cont)))
1810 prepareCaseCont env alts  cont = mkDupableCont env cont
1811 \end{code}
1812
1813 \begin{code}
1814 mkDupableCont :: SimplEnv -> SimplCont 
1815               -> SimplM (FloatsWith (SimplCont, SimplCont))
1816
1817 mkDupableCont env cont
1818   | contIsDupable cont
1819   = returnSmpl (emptyFloats env, (cont, mkBoringStop (contResultType cont)))
1820
1821 mkDupableCont env (CoerceIt ty cont)
1822   = mkDupableCont env cont              `thenSmpl` \ (floats, (dup_cont, nondup_cont)) ->
1823     returnSmpl (floats, (CoerceIt ty dup_cont, nondup_cont))
1824
1825 mkDupableCont env cont@(ArgOf _ arg_ty _ _)
1826   =  returnSmpl (emptyFloats env, (mkBoringStop arg_ty, cont))
1827         -- Do *not* duplicate an ArgOf continuation
1828         -- Because ArgOf continuations are opaque, we gain nothing by
1829         -- propagating them into the expressions, and we do lose a lot.
1830         -- Here's an example:
1831         --      && (case x of { T -> F; F -> T }) E
1832         -- Now, && is strict so we end up simplifying the case with
1833         -- an ArgOf continuation.  If we let-bind it, we get
1834         --
1835         --      let $j = \v -> && v E
1836         --      in simplExpr (case x of { T -> F; F -> T })
1837         --                   (ArgOf (\r -> $j r)
1838         -- And after simplifying more we get
1839         --
1840         --      let $j = \v -> && v E
1841         --      in case of { T -> $j F; F -> $j T }
1842         -- Which is a Very Bad Thing
1843         --
1844         -- The desire not to duplicate is the entire reason that
1845         -- mkDupableCont returns a pair of continuations.
1846         --
1847         -- The original plan had:
1848         -- e.g.         (...strict-fn...) [...hole...]
1849         --      ==>
1850         --              let $j = \a -> ...strict-fn...
1851         --              in $j [...hole...]
1852
1853 mkDupableCont env (ApplyTo _ arg mb_se cont)
1854   =     -- e.g.         [...hole...] (...arg...)
1855         --      ==>
1856         --              let a = ...arg... 
1857         --              in [...hole...] a
1858     do  { (floats, (dup_cont, nondup_cont)) <- mkDupableCont env cont
1859         ; addFloats env floats $ \ env -> do
1860         { arg1 <- simplArg env arg mb_se
1861         ; (floats2, arg2) <- mkDupableArg env arg1
1862         ; return (floats2, (ApplyTo OkToDup arg2 Nothing dup_cont, nondup_cont)) }}
1863
1864 mkDupableCont env cont@(Select _ case_bndr [(_,bs,rhs)] se case_cont)
1865 --   | not (exprIsDupable rhs && contIsDupable case_cont)       -- See notes below
1866 --  | not (isDeadBinder case_bndr)
1867   | all isDeadBinder bs
1868   = returnSmpl (emptyFloats env, (mkBoringStop scrut_ty, cont))
1869   where
1870     scrut_ty = substTy se (idType case_bndr)
1871
1872 {-      Note [Single-alternative cases]
1873         ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1874 This case is just like the ArgOf case.  Here's an example:
1875         data T a = MkT !a
1876         ...(MkT (abs x))...
1877 Then we get
1878         case (case x of I# x' -> 
1879               case x' <# 0# of
1880                 True  -> I# (negate# x')
1881                 False -> I# x') of y {
1882           DEFAULT -> MkT y
1883 Because the (case x) has only one alternative, we'll transform to
1884         case x of I# x' ->
1885         case (case x' <# 0# of
1886                 True  -> I# (negate# x')
1887                 False -> I# x') of y {
1888           DEFAULT -> MkT y
1889 But now we do *NOT* want to make a join point etc, giving 
1890         case x of I# x' ->
1891         let $j = \y -> MkT y
1892         in case x' <# 0# of
1893                 True  -> $j (I# (negate# x'))
1894                 False -> $j (I# x')
1895 In this case the $j will inline again, but suppose there was a big
1896 strict computation enclosing the orginal call to MkT.  Then, it won't
1897 "see" the MkT any more, because it's big and won't get duplicated.
1898 And, what is worse, nothing was gained by the case-of-case transform.
1899
1900 When should use this case of mkDupableCont?  
1901 However, matching on *any* single-alternative case is a *disaster*;
1902   e.g.  case (case ....) of (a,b) -> (# a,b #)
1903   We must push the outer case into the inner one!
1904 Other choices:
1905
1906    * Match [(DEFAULT,_,_)], but in the common case of Int, 
1907      the alternative-filling-in code turned the outer case into
1908                 case (...) of y { I# _ -> MkT y }
1909
1910    * Match on single alternative plus (not (isDeadBinder case_bndr))
1911      Rationale: pushing the case inwards won't eliminate the construction.
1912      But there's a risk of
1913                 case (...) of y { (a,b) -> let z=(a,b) in ... }
1914      Now y looks dead, but it'll come alive again.  Still, this
1915      seems like the best option at the moment.
1916
1917    * Match on single alternative plus (all (isDeadBinder bndrs))
1918      Rationale: this is essentially  seq.
1919
1920    * Match when the rhs is *not* duplicable, and hence would lead to a
1921      join point.  This catches the disaster-case above.  We can test
1922      the *un-simplified* rhs, which is fine.  It might get bigger or
1923      smaller after simplification; if it gets smaller, this case might
1924      fire next time round.  NB also that we must test contIsDupable
1925      case_cont *btoo, because case_cont might be big!
1926
1927      HOWEVER: I found that this version doesn't work well, because
1928      we can get         let x = case (...) of { small } in ...case x...
1929      When x is inlined into its full context, we find that it was a bad
1930      idea to have pushed the outer case inside the (...) case.
1931 -}
1932
1933 mkDupableCont env (Select _ case_bndr alts se cont)
1934   =     -- e.g.         (case [...hole...] of { pi -> ei })
1935         --      ===>
1936         --              let ji = \xij -> ei 
1937         --              in case [...hole...] of { pi -> ji xij }
1938     do  { tick (CaseOfCase case_bndr)
1939         ; let alt_env = setInScope se env
1940         ; (floats1, (dup_cont, nondup_cont)) <- mkDupableCont alt_env cont
1941                 -- NB: call mkDupableCont here, *not* prepareCaseCont
1942                 -- We must make a duplicable continuation, whereas prepareCaseCont
1943                 -- doesn't when there is a single case branch
1944         ; addFloats alt_env floats1     $ \ alt_env -> do
1945
1946         { (alt_env, case_bndr') <- simplBinder alt_env case_bndr
1947                 -- NB: simplBinder does not zap deadness occ-info, so
1948                 -- a dead case_bndr' will still advertise its deadness
1949                 -- This is really important because in
1950                 --      case e of b { (# a,b #) -> ... }
1951                 -- b is always dead, and indeed we are not allowed to bind b to (# a,b #),
1952                 -- which might happen if e was an explicit unboxed pair and b wasn't marked dead.
1953                 -- In the new alts we build, we have the new case binder, so it must retain
1954                 -- its deadness.
1955
1956         ; (floats2, alts') <- mkDupableAlts alt_env case_bndr' alts dup_cont
1957         ; return (floats2, (Select OkToDup case_bndr' alts' (zapSubstEnv se) 
1958                                    (mkBoringStop (contResultType dup_cont)),
1959                             nondup_cont))
1960         }}
1961
1962 mkDupableArg :: SimplEnv -> OutExpr -> SimplM (FloatsWith OutExpr)
1963 -- Let-bind the thing if necessary
1964 mkDupableArg env arg
1965   | exprIsDupable arg 
1966   = return (emptyFloats env, arg)
1967   | otherwise      
1968   = do  { arg_id <- newId FSLIT("a") (exprType arg)
1969         ; tick (CaseOfCase arg_id)
1970                 -- Want to tick here so that we go round again,
1971                 -- and maybe copy or inline the code.
1972                 -- Not strictly CaseOfCase, but never mind
1973         ; return (unitFloat env arg_id arg, Var arg_id) }
1974         -- What if the arg should be case-bound? 
1975         -- This has been this way for a long time, so I'll leave it,
1976         -- but I can't convince myself that it's right.
1977
1978 mkDupableAlts :: SimplEnv -> OutId -> [InAlt] -> SimplCont
1979               -> SimplM (FloatsWith [InAlt])
1980 -- Absorbs the continuation into the new alternatives
1981
1982 mkDupableAlts env case_bndr' alts dupable_cont 
1983   = go env alts
1984   where
1985     go env [] = returnSmpl (emptyFloats env, [])
1986     go env (alt:alts)
1987         = do { (floats1, mb_alt') <- mkDupableAlt env case_bndr' dupable_cont alt
1988              ; addFloats env floats1    $ \ env -> do
1989              { (floats2, alts') <- go env alts
1990              ; returnSmpl (floats2, case mb_alt' of
1991                                         Just alt' -> alt' : alts'
1992                                         Nothing   -> alts'
1993                           )}}
1994                                         
1995 mkDupableAlt env case_bndr' cont alt
1996   = simplAlt env [] case_bndr' cont alt         `thenSmpl` \ mb_stuff ->
1997     case mb_stuff of {
1998         Nothing -> returnSmpl (emptyFloats env, Nothing) ;
1999
2000         Just (reft, (con, bndrs', rhs')) ->
2001         -- Safe to say that there are no handled-cons for the DEFAULT case
2002
2003     if exprIsDupable rhs' then
2004         returnSmpl (emptyFloats env, Just (con, bndrs', rhs'))
2005         -- It is worth checking for a small RHS because otherwise we
2006         -- get extra let bindings that may cause an extra iteration of the simplifier to
2007         -- inline back in place.  Quite often the rhs is just a variable or constructor.
2008         -- The Ord instance of Maybe in PrelMaybe.lhs, for example, took several extra
2009         -- iterations because the version with the let bindings looked big, and so wasn't
2010         -- inlined, but after the join points had been inlined it looked smaller, and so
2011         -- was inlined.
2012         --
2013         -- NB: we have to check the size of rhs', not rhs. 
2014         -- Duplicating a small InAlt might invalidate occurrence information
2015         -- However, if it *is* dupable, we return the *un* simplified alternative,
2016         -- because otherwise we'd need to pair it up with an empty subst-env....
2017         -- but we only have one env shared between all the alts.
2018         -- (Remember we must zap the subst-env before re-simplifying something).
2019         -- Rather than do this we simply agree to re-simplify the original (small) thing later.
2020
2021     else
2022     let
2023         rhs_ty'     = exprType rhs'
2024         used_bndrs' = filter abstract_over (case_bndr' : bndrs')
2025         abstract_over bndr
2026           | isTyVar bndr = not (bndr `elemVarEnv` reft)
2027                 -- Don't abstract over tyvar binders which are refined away
2028                 -- See Note [Refinement] below
2029           | otherwise    = not (isDeadBinder bndr)
2030                 -- The deadness info on the new Ids is preserved by simplBinders
2031     in
2032         -- If we try to lift a primitive-typed something out
2033         -- for let-binding-purposes, we will *caseify* it (!),
2034         -- with potentially-disastrous strictness results.  So
2035         -- instead we turn it into a function: \v -> e
2036         -- where v::State# RealWorld#.  The value passed to this function
2037         -- is realworld#, which generates (almost) no code.
2038
2039         -- There's a slight infelicity here: we pass the overall 
2040         -- case_bndr to all the join points if it's used in *any* RHS,
2041         -- because we don't know its usage in each RHS separately
2042
2043         -- We used to say "&& isUnLiftedType rhs_ty'" here, but now
2044         -- we make the join point into a function whenever used_bndrs'
2045         -- is empty.  This makes the join-point more CPR friendly. 
2046         -- Consider:    let j = if .. then I# 3 else I# 4
2047         --              in case .. of { A -> j; B -> j; C -> ... }
2048         --
2049         -- Now CPR doesn't w/w j because it's a thunk, so
2050         -- that means that the enclosing function can't w/w either,
2051         -- which is a lose.  Here's the example that happened in practice:
2052         --      kgmod :: Int -> Int -> Int
2053         --      kgmod x y = if x > 0 && y < 0 || x < 0 && y > 0
2054         --                  then 78
2055         --                  else 5
2056         --
2057         -- I have seen a case alternative like this:
2058         --      True -> \v -> ...
2059         -- It's a bit silly to add the realWorld dummy arg in this case, making
2060         --      $j = \s v -> ...
2061         --         True -> $j s
2062         -- (the \v alone is enough to make CPR happy) but I think it's rare
2063
2064     ( if not (any isId used_bndrs')
2065         then newId FSLIT("w") realWorldStatePrimTy      `thenSmpl` \ rw_id ->
2066              returnSmpl ([rw_id], [Var realWorldPrimId])
2067         else 
2068              returnSmpl (used_bndrs', varsToCoreExprs used_bndrs')
2069     )                                                   `thenSmpl` \ (final_bndrs', final_args) ->
2070
2071         -- See comment about "$j" name above
2072     newId FSLIT("$j") (mkPiTypes final_bndrs' rhs_ty')  `thenSmpl` \ join_bndr ->
2073         -- Notice the funky mkPiTypes.  If the contructor has existentials
2074         -- it's possible that the join point will be abstracted over
2075         -- type varaibles as well as term variables.
2076         --  Example:  Suppose we have
2077         --      data T = forall t.  C [t]
2078         --  Then faced with
2079         --      case (case e of ...) of
2080         --          C t xs::[t] -> rhs
2081         --  We get the join point
2082         --      let j :: forall t. [t] -> ...
2083         --          j = /\t \xs::[t] -> rhs
2084         --      in
2085         --      case (case e of ...) of
2086         --          C t xs::[t] -> j t xs
2087     let 
2088         -- We make the lambdas into one-shot-lambdas.  The
2089         -- join point is sure to be applied at most once, and doing so
2090         -- prevents the body of the join point being floated out by
2091         -- the full laziness pass
2092         really_final_bndrs     = map one_shot final_bndrs'
2093         one_shot v | isId v    = setOneShotLambda v
2094                    | otherwise = v
2095         join_rhs  = mkLams really_final_bndrs rhs'
2096         join_call = mkApps (Var join_bndr) final_args
2097     in
2098     returnSmpl (unitFloat env join_bndr join_rhs, Just (con, bndrs', join_call)) }
2099 \end{code}
2100
2101 Note [Refinement]
2102 ~~~~~~~~~~~~~~~~~
2103 Consider
2104         data T a where
2105           MkT :: a -> b -> T a
2106
2107         f = /\a. \(w::a).
2108            case (case ...) of
2109                   MkT a' b (p::a') (q::b) -> [p,w]
2110
2111 The danger is that we'll make a join point
2112         
2113         j a' p = [p,w]
2114
2115 and that's ill-typed, because (p::a') but (w::a).  
2116
2117 Solution so far: don't abstract over a', because the type refinement
2118 maps [a' -> a] .  Ultimately that won't work when real refinement goes on.
2119
2120 Then we must abstract over any refined free variables.  Hmm.  Maybe we 
2121 could just abstract over *all* free variables, thereby lambda-lifting
2122 the join point?   We should try this.