Two signficant changes to the simplifier
[ghc-hetmet.git] / compiler / simplCore / Simplify.lhs
1 %
2 % (c) The AQUA Project, Glasgow University, 1993-1998
3 %
4 \section[Simplify]{The main module of the simplifier}
5
6 \begin{code}
7 module Simplify ( simplTopBinds, simplExpr ) where
8
9 #include "HsVersions.h"
10
11 import DynFlags
12 import SimplMonad
13 import Type hiding      ( substTy, extendTvSubst, substTyVar )
14 import SimplEnv
15 import SimplUtils
16 import FamInstEnv       ( FamInstEnv )
17 import Id
18 import MkId             ( seqId, realWorldPrimId )
19 import MkCore           ( mkImpossibleExpr )
20 import Var
21 import IdInfo
22 import Name             ( mkSystemVarName, isExternalName )
23 import Coercion
24 import OptCoercion      ( optCoercion )
25 import FamInstEnv       ( topNormaliseType )
26 import DataCon          ( DataCon, dataConWorkId, dataConRepStrictness )
27 import CoreMonad        ( SimplifierSwitch(..), Tick(..) )
28 import CoreSyn
29 import Demand           ( isStrictDmd )
30 import PprCore          ( pprParendExpr, pprCoreExpr )
31 import CoreUnfold       ( mkUnfolding, mkCoreUnfolding
32                         , mkInlineUnfolding, mkSimpleUnfolding
33                         , exprIsConApp_maybe, callSiteInline, CallCtxt(..) )
34 import CoreUtils
35 import qualified CoreSubst
36 import CoreArity
37 import Rules            ( lookupRule, getRules )
38 import BasicTypes       ( isMarkedStrict, Arity )
39 import CostCentre       ( currentCCS, pushCCisNop )
40 import TysPrim          ( realWorldStatePrimTy )
41 import BasicTypes       ( TopLevelFlag(..), isTopLevel, RecFlag(..) )
42 import MonadUtils       ( foldlM, mapAccumLM )
43 import Maybes           ( orElse )
44 import Data.List        ( mapAccumL )
45 import Outputable
46 import FastString
47 \end{code}
48
49
50 The guts of the simplifier is in this module, but the driver loop for
51 the simplifier is in SimplCore.lhs.
52
53
54 -----------------------------------------
55         *** IMPORTANT NOTE ***
56 -----------------------------------------
57 The simplifier used to guarantee that the output had no shadowing, but
58 it does not do so any more.   (Actually, it never did!)  The reason is
59 documented with simplifyArgs.
60
61
62 -----------------------------------------
63         *** IMPORTANT NOTE ***
64 -----------------------------------------
65 Many parts of the simplifier return a bunch of "floats" as well as an
66 expression. This is wrapped as a datatype SimplUtils.FloatsWith.
67
68 All "floats" are let-binds, not case-binds, but some non-rec lets may
69 be unlifted (with RHS ok-for-speculation).
70
71
72
73 -----------------------------------------
74         ORGANISATION OF FUNCTIONS
75 -----------------------------------------
76 simplTopBinds
77   - simplify all top-level binders
78   - for NonRec, call simplRecOrTopPair
79   - for Rec,    call simplRecBind
80
81
82         ------------------------------
83 simplExpr (applied lambda)      ==> simplNonRecBind
84 simplExpr (Let (NonRec ...) ..) ==> simplNonRecBind
85 simplExpr (Let (Rec ...)    ..) ==> simplify binders; simplRecBind
86
87         ------------------------------
88 simplRecBind    [binders already simplfied]
89   - use simplRecOrTopPair on each pair in turn
90
91 simplRecOrTopPair [binder already simplified]
92   Used for: recursive bindings (top level and nested)
93             top-level non-recursive bindings
94   Returns:
95   - check for PreInlineUnconditionally
96   - simplLazyBind
97
98 simplNonRecBind
99   Used for: non-top-level non-recursive bindings
100             beta reductions (which amount to the same thing)
101   Because it can deal with strict arts, it takes a
102         "thing-inside" and returns an expression
103
104   - check for PreInlineUnconditionally
105   - simplify binder, including its IdInfo
106   - if strict binding
107         simplStrictArg
108         mkAtomicArgs
109         completeNonRecX
110     else
111         simplLazyBind
112         addFloats
113
114 simplNonRecX:   [given a *simplified* RHS, but an *unsimplified* binder]
115   Used for: binding case-binder and constr args in a known-constructor case
116   - check for PreInLineUnconditionally
117   - simplify binder
118   - completeNonRecX
119
120         ------------------------------
121 simplLazyBind:  [binder already simplified, RHS not]
122   Used for: recursive bindings (top level and nested)
123             top-level non-recursive bindings
124             non-top-level, but *lazy* non-recursive bindings
125         [must not be strict or unboxed]
126   Returns floats + an augmented environment, not an expression
127   - substituteIdInfo and add result to in-scope
128         [so that rules are available in rec rhs]
129   - simplify rhs
130   - mkAtomicArgs
131   - float if exposes constructor or PAP
132   - completeBind
133
134
135 completeNonRecX:        [binder and rhs both simplified]
136   - if the the thing needs case binding (unlifted and not ok-for-spec)
137         build a Case
138    else
139         completeBind
140         addFloats
141
142 completeBind:   [given a simplified RHS]
143         [used for both rec and non-rec bindings, top level and not]
144   - try PostInlineUnconditionally
145   - add unfolding [this is the only place we add an unfolding]
146   - add arity
147
148
149
150 Right hand sides and arguments
151 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
152 In many ways we want to treat
153         (a) the right hand side of a let(rec), and
154         (b) a function argument
155 in the same way.  But not always!  In particular, we would
156 like to leave these arguments exactly as they are, so they
157 will match a RULE more easily.
158
159         f (g x, h x)
160         g (+ x)
161
162 It's harder to make the rule match if we ANF-ise the constructor,
163 or eta-expand the PAP:
164
165         f (let { a = g x; b = h x } in (a,b))
166         g (\y. + x y)
167
168 On the other hand if we see the let-defns
169
170         p = (g x, h x)
171         q = + x
172
173 then we *do* want to ANF-ise and eta-expand, so that p and q
174 can be safely inlined.
175
176 Even floating lets out is a bit dubious.  For let RHS's we float lets
177 out if that exposes a value, so that the value can be inlined more vigorously.
178 For example
179
180         r = let x = e in (x,x)
181
182 Here, if we float the let out we'll expose a nice constructor. We did experiments
183 that showed this to be a generally good thing.  But it was a bad thing to float
184 lets out unconditionally, because that meant they got allocated more often.
185
186 For function arguments, there's less reason to expose a constructor (it won't
187 get inlined).  Just possibly it might make a rule match, but I'm pretty skeptical.
188 So for the moment we don't float lets out of function arguments either.
189
190
191 Eta expansion
192 ~~~~~~~~~~~~~~
193 For eta expansion, we want to catch things like
194
195         case e of (a,b) -> \x -> case a of (p,q) -> \y -> r
196
197 If the \x was on the RHS of a let, we'd eta expand to bring the two
198 lambdas together.  And in general that's a good thing to do.  Perhaps
199 we should eta expand wherever we find a (value) lambda?  Then the eta
200 expansion at a let RHS can concentrate solely on the PAP case.
201
202
203 %************************************************************************
204 %*                                                                      *
205 \subsection{Bindings}
206 %*                                                                      *
207 %************************************************************************
208
209 \begin{code}
210 simplTopBinds :: SimplEnv -> [InBind] -> SimplM SimplEnv
211
212 simplTopBinds env0 binds0
213   = do  {       -- Put all the top-level binders into scope at the start
214                 -- so that if a transformation rule has unexpectedly brought
215                 -- anything into scope, then we don't get a complaint about that.
216                 -- It's rather as if the top-level binders were imported.
217         ; env1 <- simplRecBndrs env0 (bindersOfBinds binds0)
218         ; dflags <- getDOptsSmpl
219         ; let dump_flag = dopt Opt_D_verbose_core2core dflags
220         ; env2 <- simpl_binds dump_flag env1 binds0
221         ; freeTick SimplifierDone
222         ; return env2 }
223   where
224         -- We need to track the zapped top-level binders, because
225         -- they should have their fragile IdInfo zapped (notably occurrence info)
226         -- That's why we run down binds and bndrs' simultaneously.
227         --
228         -- The dump-flag emits a trace for each top-level binding, which
229         -- helps to locate the tracing for inlining and rule firing
230     simpl_binds :: Bool -> SimplEnv -> [InBind] -> SimplM SimplEnv
231     simpl_binds _    env []           = return env
232     simpl_binds dump env (bind:binds) = do { env' <- trace_bind dump bind $
233                                                      simpl_bind env bind
234                                            ; simpl_binds dump env' binds }
235
236     trace_bind True  bind = pprTrace "SimplBind" (ppr (bindersOf bind))
237     trace_bind False _    = \x -> x
238
239     simpl_bind env (Rec pairs)  = simplRecBind      env  TopLevel pairs
240     simpl_bind env (NonRec b r) = simplRecOrTopPair env' TopLevel b b' r
241         where
242           (env', b') = addBndrRules env b (lookupRecBndr env b)
243 \end{code}
244
245
246 %************************************************************************
247 %*                                                                      *
248 \subsection{Lazy bindings}
249 %*                                                                      *
250 %************************************************************************
251
252 simplRecBind is used for
253         * recursive bindings only
254
255 \begin{code}
256 simplRecBind :: SimplEnv -> TopLevelFlag
257              -> [(InId, InExpr)]
258              -> SimplM SimplEnv
259 simplRecBind env0 top_lvl pairs0
260   = do  { let (env_with_info, triples) = mapAccumL add_rules env0 pairs0
261         ; env1 <- go (zapFloats env_with_info) triples
262         ; return (env0 `addRecFloats` env1) }
263         -- addFloats adds the floats from env1,
264         -- _and_ updates env0 with the in-scope set from env1
265   where
266     add_rules :: SimplEnv -> (InBndr,InExpr) -> (SimplEnv, (InBndr, OutBndr, InExpr))
267         -- Add the (substituted) rules to the binder
268     add_rules env (bndr, rhs) = (env', (bndr, bndr', rhs))
269         where
270           (env', bndr') = addBndrRules env bndr (lookupRecBndr env bndr)
271
272     go env [] = return env
273
274     go env ((old_bndr, new_bndr, rhs) : pairs)
275         = do { env' <- simplRecOrTopPair env top_lvl old_bndr new_bndr rhs
276              ; go env' pairs }
277 \end{code}
278
279 simplOrTopPair is used for
280         * recursive bindings (whether top level or not)
281         * top-level non-recursive bindings
282
283 It assumes the binder has already been simplified, but not its IdInfo.
284
285 \begin{code}
286 simplRecOrTopPair :: SimplEnv
287                   -> TopLevelFlag
288                   -> InId -> OutBndr -> InExpr  -- Binder and rhs
289                   -> SimplM SimplEnv    -- Returns an env that includes the binding
290
291 simplRecOrTopPair env top_lvl old_bndr new_bndr rhs
292   | preInlineUnconditionally env top_lvl old_bndr rhs   -- Check for unconditional inline
293   = do  { tick (PreInlineUnconditionally old_bndr)
294         ; return (extendIdSubst env old_bndr (mkContEx env rhs)) }
295
296   | otherwise
297   = simplLazyBind env top_lvl Recursive old_bndr new_bndr rhs env
298         -- May not actually be recursive, but it doesn't matter
299 \end{code}
300
301
302 simplLazyBind is used for
303   * [simplRecOrTopPair] recursive bindings (whether top level or not)
304   * [simplRecOrTopPair] top-level non-recursive bindings
305   * [simplNonRecE]      non-top-level *lazy* non-recursive bindings
306
307 Nota bene:
308     1. It assumes that the binder is *already* simplified,
309        and is in scope, and its IdInfo too, except unfolding
310
311     2. It assumes that the binder type is lifted.
312
313     3. It does not check for pre-inline-unconditionallly;
314        that should have been done already.
315
316 \begin{code}
317 simplLazyBind :: SimplEnv
318               -> TopLevelFlag -> RecFlag
319               -> InId -> OutId          -- Binder, both pre-and post simpl
320                                         -- The OutId has IdInfo, except arity, unfolding
321               -> InExpr -> SimplEnv     -- The RHS and its environment
322               -> SimplM SimplEnv
323
324 simplLazyBind env top_lvl is_rec bndr bndr1 rhs rhs_se
325   = -- pprTrace "simplLazyBind" ((ppr bndr <+> ppr bndr1) $$ ppr rhs $$ ppr (seIdSubst rhs_se)) $
326     do  { let   rhs_env     = rhs_se `setInScope` env
327                 (tvs, body) = case collectTyBinders rhs of
328                                 (tvs, body) | not_lam body -> (tvs,body)
329                                             | otherwise    -> ([], rhs)
330                 not_lam (Lam _ _) = False
331                 not_lam _         = True
332                         -- Do not do the "abstract tyyvar" thing if there's
333                         -- a lambda inside, becuase it defeats eta-reduction
334                         --    f = /\a. \x. g a x  
335                         -- should eta-reduce
336
337         ; (body_env, tvs') <- simplBinders rhs_env tvs
338                 -- See Note [Floating and type abstraction] in SimplUtils
339
340         -- Simplify the RHS
341         ; (body_env1, body1) <- simplExprF body_env body mkRhsStop
342         -- ANF-ise a constructor or PAP rhs
343         ; (body_env2, body2) <- prepareRhs top_lvl body_env1 bndr1 body1
344
345         ; (env', rhs')
346             <-  if not (doFloatFromRhs top_lvl is_rec False body2 body_env2)
347                 then                            -- No floating, revert to body1
348                      do { rhs' <- mkLam env tvs' (wrapFloats body_env1 body1)
349                         ; return (env, rhs') }
350
351                 else if null tvs then           -- Simple floating
352                      do { tick LetFloatFromLet
353                         ; return (addFloats env body_env2, body2) }
354
355                 else                            -- Do type-abstraction first
356                      do { tick LetFloatFromLet
357                         ; (poly_binds, body3) <- abstractFloats tvs' body_env2 body2
358                         ; rhs' <- mkLam env tvs' body3
359                         ; env' <- foldlM (addPolyBind top_lvl) env poly_binds
360                         ; return (env', rhs') }
361
362         ; completeBind env' top_lvl bndr bndr1 rhs' }
363 \end{code}
364
365 A specialised variant of simplNonRec used when the RHS is already simplified,
366 notably in knownCon.  It uses case-binding where necessary.
367
368 \begin{code}
369 simplNonRecX :: SimplEnv
370              -> InId            -- Old binder
371              -> OutExpr         -- Simplified RHS
372              -> SimplM SimplEnv
373
374 simplNonRecX env bndr new_rhs
375   | isDeadBinder bndr   -- Not uncommon; e.g. case (a,b) of b { (p,q) -> p }
376   = return env          --               Here b is dead, and we avoid creating
377   | otherwise           --               the binding b = (a,b)
378   = do  { (env', bndr') <- simplBinder env bndr
379         ; completeNonRecX NotTopLevel env' (isStrictId bndr) bndr bndr' new_rhs }
380                 -- simplNonRecX is only used for NotTopLevel things
381
382 completeNonRecX :: TopLevelFlag -> SimplEnv
383                 -> Bool
384                 -> InId                 -- Old binder
385                 -> OutId                -- New binder
386                 -> OutExpr              -- Simplified RHS
387                 -> SimplM SimplEnv
388
389 completeNonRecX top_lvl env is_strict old_bndr new_bndr new_rhs
390   = do  { (env1, rhs1) <- prepareRhs top_lvl (zapFloats env) new_bndr new_rhs
391         ; (env2, rhs2) <- 
392                 if doFloatFromRhs NotTopLevel NonRecursive is_strict rhs1 env1
393                 then do { tick LetFloatFromLet
394                         ; return (addFloats env env1, rhs1) }   -- Add the floats to the main env
395                 else return (env, wrapFloats env1 rhs1)         -- Wrap the floats around the RHS
396         ; completeBind env2 NotTopLevel old_bndr new_bndr rhs2 }
397 \end{code}
398
399 {- No, no, no!  Do not try preInlineUnconditionally in completeNonRecX
400    Doing so risks exponential behaviour, because new_rhs has been simplified once already
401    In the cases described by the folowing commment, postInlineUnconditionally will
402    catch many of the relevant cases.
403         -- This happens; for example, the case_bndr during case of
404         -- known constructor:  case (a,b) of x { (p,q) -> ... }
405         -- Here x isn't mentioned in the RHS, so we don't want to
406         -- create the (dead) let-binding  let x = (a,b) in ...
407         --
408         -- Similarly, single occurrences can be inlined vigourously
409         -- e.g.  case (f x, g y) of (a,b) -> ....
410         -- If a,b occur once we can avoid constructing the let binding for them.
411
412    Furthermore in the case-binding case preInlineUnconditionally risks extra thunks
413         -- Consider     case I# (quotInt# x y) of
414         --                I# v -> let w = J# v in ...
415         -- If we gaily inline (quotInt# x y) for v, we end up building an
416         -- extra thunk:
417         --                let w = J# (quotInt# x y) in ...
418         -- because quotInt# can fail.
419
420   | preInlineUnconditionally env NotTopLevel bndr new_rhs
421   = thing_inside (extendIdSubst env bndr (DoneEx new_rhs))
422 -}
423
424 ----------------------------------
425 prepareRhs takes a putative RHS, checks whether it's a PAP or
426 constructor application and, if so, converts it to ANF, so that the
427 resulting thing can be inlined more easily.  Thus
428         x = (f a, g b)
429 becomes
430         t1 = f a
431         t2 = g b
432         x = (t1,t2)
433
434 We also want to deal well cases like this
435         v = (f e1 `cast` co) e2
436 Here we want to make e1,e2 trivial and get
437         x1 = e1; x2 = e2; v = (f x1 `cast` co) v2
438 That's what the 'go' loop in prepareRhs does
439
440 \begin{code}
441 prepareRhs :: TopLevelFlag -> SimplEnv -> OutId -> OutExpr -> SimplM (SimplEnv, OutExpr)
442 -- Adds new floats to the env iff that allows us to return a good RHS
443 prepareRhs top_lvl env id (Cast rhs co)    -- Note [Float coercions]
444   | (ty1, _ty2) <- coercionKind co       -- Do *not* do this if rhs has an unlifted type
445   , not (isUnLiftedType ty1)            -- see Note [Float coercions (unlifted)]
446   = do  { (env', rhs') <- makeTrivialWithInfo top_lvl env sanitised_info rhs
447         ; return (env', Cast rhs' co) }
448   where
449     sanitised_info = vanillaIdInfo `setStrictnessInfo` strictnessInfo info
450                                    `setDemandInfo`     demandInfo info
451     info = idInfo id
452
453 prepareRhs top_lvl env0 _ rhs0
454   = do  { (_is_exp, env1, rhs1) <- go 0 env0 rhs0
455         ; return (env1, rhs1) }
456   where
457     go n_val_args env (Cast rhs co)
458         = do { (is_exp, env', rhs') <- go n_val_args env rhs
459              ; return (is_exp, env', Cast rhs' co) }
460     go n_val_args env (App fun (Type ty))
461         = do { (is_exp, env', rhs') <- go n_val_args env fun
462              ; return (is_exp, env', App rhs' (Type ty)) }
463     go n_val_args env (App fun arg)
464         = do { (is_exp, env', fun') <- go (n_val_args+1) env fun
465              ; case is_exp of
466                 True -> do { (env'', arg') <- makeTrivial top_lvl env' arg
467                            ; return (True, env'', App fun' arg') }
468                 False -> return (False, env, App fun arg) }
469     go n_val_args env (Var fun)
470         = return (is_exp, env, Var fun)
471         where
472           is_exp = isExpandableApp fun n_val_args   -- The fun a constructor or PAP
473                         -- See Note [CONLIKE pragma] in BasicTypes
474                         -- The definition of is_exp should match that in
475                         -- OccurAnal.occAnalApp
476
477     go _ env other
478         = return (False, env, other)
479 \end{code}
480
481
482 Note [Float coercions]
483 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
484 When we find the binding
485         x = e `cast` co
486 we'd like to transform it to
487         x' = e
488         x = x `cast` co         -- A trivial binding
489 There's a chance that e will be a constructor application or function, or something
490 like that, so moving the coerion to the usage site may well cancel the coersions
491 and lead to further optimisation.  Example:
492
493      data family T a :: *
494      data instance T Int = T Int
495
496      foo :: Int -> Int -> Int
497      foo m n = ...
498         where
499           x = T m
500           go 0 = 0
501           go n = case x of { T m -> go (n-m) }
502                 -- This case should optimise
503
504 Note [Preserve strictness when floating coercions]
505 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
506 In the Note [Float coercions] transformation, keep the strictness info.
507 Eg
508         f = e `cast` co    -- f has strictness SSL
509 When we transform to
510         f' = e             -- f' also has strictness SSL
511         f = f' `cast` co   -- f still has strictness SSL
512
513 Its not wrong to drop it on the floor, but better to keep it.
514
515 Note [Float coercions (unlifted)]
516 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
517 BUT don't do [Float coercions] if 'e' has an unlifted type.
518 This *can* happen:
519
520      foo :: Int = (error (# Int,Int #) "urk")
521                   `cast` CoUnsafe (# Int,Int #) Int
522
523 If do the makeTrivial thing to the error call, we'll get
524     foo = case error (# Int,Int #) "urk" of v -> v `cast` ...
525 But 'v' isn't in scope!
526
527 These strange casts can happen as a result of case-of-case
528         bar = case (case x of { T -> (# 2,3 #); F -> error "urk" }) of
529                 (# p,q #) -> p+q
530
531
532 \begin{code}
533 makeTrivial :: TopLevelFlag -> SimplEnv -> OutExpr -> SimplM (SimplEnv, OutExpr)
534 -- Binds the expression to a variable, if it's not trivial, returning the variable
535 makeTrivial top_lvl env expr = makeTrivialWithInfo top_lvl env vanillaIdInfo expr
536
537 makeTrivialWithInfo :: TopLevelFlag -> SimplEnv -> IdInfo 
538                     -> OutExpr -> SimplM (SimplEnv, OutExpr)
539 -- Propagate strictness and demand info to the new binder
540 -- Note [Preserve strictness when floating coercions]
541 -- Returned SimplEnv has same substitution as incoming one
542 makeTrivialWithInfo top_lvl env info expr
543   | exprIsTrivial expr                          -- Already trivial
544   || not (bindingOk top_lvl expr expr_ty)       -- Cannot trivialise
545                                                 --   See Note [Cannot trivialise]
546   = return (env, expr)
547   | otherwise           -- See Note [Take care] below
548   = do  { uniq <- getUniqueM
549         ; let name = mkSystemVarName uniq (fsLit "a")
550               var = mkLocalIdWithInfo name expr_ty info
551         ; env'  <- completeNonRecX top_lvl env False var var expr
552         ; expr' <- simplVar env' var
553         ; return (env', expr') }
554         -- The simplVar is needed becase we're constructing a new binding
555         --     a = rhs
556         -- And if rhs is of form (rhs1 |> co), then we might get
557         --     a1 = rhs1
558         --     a = a1 |> co
559         -- and now a's RHS is trivial and can be substituted out, and that
560         -- is what completeNonRecX will do
561         -- To put it another way, it's as if we'd simplified
562         --    let var = e in var
563   where
564     expr_ty = exprType expr
565
566 bindingOk :: TopLevelFlag -> CoreExpr -> Type -> Bool
567 -- True iff we can have a binding of this expression at this level
568 -- Precondition: the type is the type of the expression
569 bindingOk top_lvl _ expr_ty
570   | isTopLevel top_lvl = not (isUnLiftedType expr_ty) 
571   | otherwise          = True
572 \end{code}
573
574 Note [Cannot trivialise]
575 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
576 Consider tih
577    f :: Int -> Addr#
578    
579    foo :: Bar
580    foo = Bar (f 3)
581
582 Then we can't ANF-ise foo, even though we'd like to, because
583 we can't make a top-level binding for the Addr# (f 3). And if
584 so we don't want to turn it into
585    foo = let x = f 3 in Bar x
586 because we'll just end up inlining x back, and that makes the
587 simplifier loop.  Better not to ANF-ise it at all.
588
589 A case in point is literal strings (a MachStr is not regarded as
590 trivial):
591
592    foo = Ptr "blob"#
593
594 We don't want to ANF-ise this.
595
596 %************************************************************************
597 %*                                                                      *
598 \subsection{Completing a lazy binding}
599 %*                                                                      *
600 %************************************************************************
601
602 completeBind
603   * deals only with Ids, not TyVars
604   * takes an already-simplified binder and RHS
605   * is used for both recursive and non-recursive bindings
606   * is used for both top-level and non-top-level bindings
607
608 It does the following:
609   - tries discarding a dead binding
610   - tries PostInlineUnconditionally
611   - add unfolding [this is the only place we add an unfolding]
612   - add arity
613
614 It does *not* attempt to do let-to-case.  Why?  Because it is used for
615   - top-level bindings (when let-to-case is impossible)
616   - many situations where the "rhs" is known to be a WHNF
617                 (so let-to-case is inappropriate).
618
619 Nor does it do the atomic-argument thing
620
621 \begin{code}
622 completeBind :: SimplEnv
623              -> TopLevelFlag            -- Flag stuck into unfolding
624              -> InId                    -- Old binder
625              -> OutId -> OutExpr        -- New binder and RHS
626              -> SimplM SimplEnv
627 -- completeBind may choose to do its work
628 --      * by extending the substitution (e.g. let x = y in ...)
629 --      * or by adding to the floats in the envt
630
631 completeBind env top_lvl old_bndr new_bndr new_rhs
632  = ASSERT( isId new_bndr )
633    do { let old_info = idInfo old_bndr
634             old_unf  = unfoldingInfo old_info
635             occ_info = occInfo old_info
636
637         -- Do eta-expansion on the RHS of the binding
638         -- See Note [Eta-expanding at let bindings] in SimplUtils
639       ; (new_arity, final_rhs) <- tryEtaExpand env new_bndr new_rhs
640
641         -- Simplify the unfolding
642       ; new_unfolding <- simplUnfolding env top_lvl old_bndr occ_info final_rhs old_unf
643
644       ; if postInlineUnconditionally env top_lvl new_bndr occ_info final_rhs new_unfolding
645                         -- Inline and discard the binding
646         then do  { tick (PostInlineUnconditionally old_bndr)
647                  ; -- pprTrace "postInlineUnconditionally" 
648                    --         (ppr old_bndr <+> equals <+> ppr final_rhs $$ ppr occ_info) $
649                    return (extendIdSubst env old_bndr (DoneEx final_rhs)) }
650                 -- Use the substitution to make quite, quite sure that the
651                 -- substitution will happen, since we are going to discard the binding
652         else
653    do { let info1 = idInfo new_bndr `setArityInfo` new_arity
654         
655               -- Unfolding info: Note [Setting the new unfolding]
656             info2 = info1 `setUnfoldingInfo` new_unfolding
657
658               -- Demand info: Note [Setting the demand info]
659             info3 | isEvaldUnfolding new_unfolding = zapDemandInfo info2 `orElse` info2
660                   | otherwise                      = info2
661
662             final_id = new_bndr `setIdInfo` info3
663
664       ; -- pprTrace "Binding" (ppr final_id <+> ppr unfolding) $
665         return (addNonRec env final_id final_rhs) } }
666                 -- The addNonRec adds it to the in-scope set too
667
668 ------------------------------
669 addPolyBind :: TopLevelFlag -> SimplEnv -> OutBind -> SimplM SimplEnv
670 -- Add a new binding to the environment, complete with its unfolding
671 -- but *do not* do postInlineUnconditionally, because we have already
672 -- processed some of the scope of the binding
673 -- We still want the unfolding though.  Consider
674 --      let 
675 --            x = /\a. let y = ... in Just y
676 --      in body
677 -- Then we float the y-binding out (via abstractFloats and addPolyBind)
678 -- but 'x' may well then be inlined in 'body' in which case we'd like the 
679 -- opportunity to inline 'y' too.
680
681 addPolyBind top_lvl env (NonRec poly_id rhs)
682   = do  { unfolding <- simplUnfolding env top_lvl poly_id NoOccInfo rhs noUnfolding
683                         -- Assumes that poly_id did not have an INLINE prag
684                         -- which is perhaps wrong.  ToDo: think about this
685         ; let final_id = setIdInfo poly_id $
686                          idInfo poly_id `setUnfoldingInfo` unfolding
687                                         `setArityInfo`     exprArity rhs
688
689         ; return (addNonRec env final_id rhs) }
690
691 addPolyBind _ env bind@(Rec _) 
692   = return (extendFloats env bind)
693         -- Hack: letrecs are more awkward, so we extend "by steam"
694         -- without adding unfoldings etc.  At worst this leads to
695         -- more simplifier iterations
696
697 ------------------------------
698 simplUnfolding :: SimplEnv-> TopLevelFlag
699                -> Id
700                -> OccInfo -> OutExpr
701                -> Unfolding -> SimplM Unfolding
702 -- Note [Setting the new unfolding]
703 simplUnfolding env _ _ _ _ (DFunUnfolding ar con ops)
704   = return (DFunUnfolding ar con ops')
705   where
706     ops' = map (substExpr (text "simplUnfolding") env) ops
707
708 simplUnfolding env top_lvl id _ _ 
709     (CoreUnfolding { uf_tmpl = expr, uf_arity = arity
710                    , uf_src = src, uf_guidance = guide })
711   | isStableSource src
712   = do { expr' <- simplExpr rule_env expr
713        ; let src' = CoreSubst.substUnfoldingSource (mkCoreSubst (text "inline-unf") env) src
714              is_top_lvl = isTopLevel top_lvl
715        ; case guide of
716            UnfIfGoodArgs{} ->
717               -- We need to force bottoming, or the new unfolding holds
718               -- on to the old unfolding (which is part of the id).
719               let bottoming = isBottomingId id
720               in bottoming `seq` return (mkUnfolding src' is_top_lvl bottoming expr')
721                 -- If the guidance is UnfIfGoodArgs, this is an INLINABLE
722                 -- unfolding, and we need to make sure the guidance is kept up
723                 -- to date with respect to any changes in the unfolding.
724            _other -> 
725               return (mkCoreUnfolding src' is_top_lvl expr' arity guide)
726                 -- See Note [Top-level flag on inline rules] in CoreUnfold
727        }
728   where
729     act      = idInlineActivation id
730     rule_env = updMode (updModeForInlineRules act) env
731                -- See Note [Simplifying inside InlineRules] in SimplUtils
732
733 simplUnfolding _ top_lvl id _occ_info new_rhs _
734   = -- We need to force bottoming, or the new unfolding holds
735     -- on to the old unfolding (which is part of the id).
736     let bottoming = isBottomingId id
737     in bottoming `seq` return (mkUnfolding InlineRhs (isTopLevel top_lvl) bottoming new_rhs)
738   -- We make an  unfolding *even for loop-breakers*.
739   -- Reason: (a) It might be useful to know that they are WHNF
740   --         (b) In TidyPgm we currently assume that, if we want to
741   --             expose the unfolding then indeed we *have* an unfolding
742   --             to expose.  (We could instead use the RHS, but currently
743   --             we don't.)  The simple thing is always to have one.
744 \end{code}
745
746 Note [Arity decrease]
747 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
748 Generally speaking the arity of a binding should not decrease.  But it *can* 
749 legitimately happen becuase of RULES.  Eg
750         f = g Int
751 where g has arity 2, will have arity 2.  But if there's a rewrite rule
752         g Int --> h
753 where h has arity 1, then f's arity will decrease.  Here's a real-life example,
754 which is in the output of Specialise:
755
756      Rec {
757         $dm {Arity 2} = \d.\x. op d
758         {-# RULES forall d. $dm Int d = $s$dm #-}
759         
760         dInt = MkD .... opInt ...
761         opInt {Arity 1} = $dm dInt
762
763         $s$dm {Arity 0} = \x. op dInt }
764
765 Here opInt has arity 1; but when we apply the rule its arity drops to 0.
766 That's why Specialise goes to a little trouble to pin the right arity
767 on specialised functions too.
768
769 Note [Setting the new unfolding]
770 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
771 * If there's an INLINE pragma, we simplify the RHS gently.  Maybe we
772   should do nothing at all, but simplifying gently might get rid of 
773   more crap.
774
775 * If not, we make an unfolding from the new RHS.  But *only* for
776   non-loop-breakers. Making loop breakers not have an unfolding at all
777   means that we can avoid tests in exprIsConApp, for example.  This is
778   important: if exprIsConApp says 'yes' for a recursive thing, then we
779   can get into an infinite loop
780
781 If there's an InlineRule on a loop breaker, we hang on to the inlining.
782 It's pretty dodgy, but the user did say 'INLINE'.  May need to revisit
783 this choice.
784
785 Note [Setting the demand info]
786 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
787 If the unfolding is a value, the demand info may
788 go pear-shaped, so we nuke it.  Example:
789      let x = (a,b) in
790      case x of (p,q) -> h p q x
791 Here x is certainly demanded. But after we've nuked
792 the case, we'll get just
793      let x = (a,b) in h a b x
794 and now x is not demanded (I'm assuming h is lazy)
795 This really happens.  Similarly
796      let f = \x -> e in ...f..f...
797 After inlining f at some of its call sites the original binding may
798 (for example) be no longer strictly demanded.
799 The solution here is a bit ad hoc...
800
801
802 %************************************************************************
803 %*                                                                      *
804 \subsection[Simplify-simplExpr]{The main function: simplExpr}
805 %*                                                                      *
806 %************************************************************************
807
808 The reason for this OutExprStuff stuff is that we want to float *after*
809 simplifying a RHS, not before.  If we do so naively we get quadratic
810 behaviour as things float out.
811
812 To see why it's important to do it after, consider this (real) example:
813
814         let t = f x
815         in fst t
816 ==>
817         let t = let a = e1
818                     b = e2
819                 in (a,b)
820         in fst t
821 ==>
822         let a = e1
823             b = e2
824             t = (a,b)
825         in
826         a       -- Can't inline a this round, cos it appears twice
827 ==>
828         e1
829
830 Each of the ==> steps is a round of simplification.  We'd save a
831 whole round if we float first.  This can cascade.  Consider
832
833         let f = g d
834         in \x -> ...f...
835 ==>
836         let f = let d1 = ..d.. in \y -> e
837         in \x -> ...f...
838 ==>
839         let d1 = ..d..
840         in \x -> ...(\y ->e)...
841
842 Only in this second round can the \y be applied, and it
843 might do the same again.
844
845
846 \begin{code}
847 simplExpr :: SimplEnv -> CoreExpr -> SimplM CoreExpr
848 simplExpr env expr = simplExprC env expr mkBoringStop
849
850 simplExprC :: SimplEnv -> CoreExpr -> SimplCont -> SimplM CoreExpr
851         -- Simplify an expression, given a continuation
852 simplExprC env expr cont
853   = -- pprTrace "simplExprC" (ppr expr $$ ppr cont {- $$ ppr (seIdSubst env) -} $$ ppr (seFloats env) ) $
854     do  { (env', expr') <- simplExprF (zapFloats env) expr cont
855         ; -- pprTrace "simplExprC ret" (ppr expr $$ ppr expr') $
856           -- pprTrace "simplExprC ret3" (ppr (seInScope env')) $
857           -- pprTrace "simplExprC ret4" (ppr (seFloats env')) $
858           return (wrapFloats env' expr') }
859
860 --------------------------------------------------
861 simplExprF :: SimplEnv -> InExpr -> SimplCont
862            -> SimplM (SimplEnv, OutExpr)
863
864 simplExprF env e cont
865   = -- pprTrace "simplExprF" (ppr e $$ ppr cont $$ ppr (seTvSubst env) $$ ppr (seIdSubst env) {- $$ ppr (seFloats env) -} ) $
866     simplExprF' env e cont
867
868 simplExprF' :: SimplEnv -> InExpr -> SimplCont
869             -> SimplM (SimplEnv, OutExpr)
870 simplExprF' env (Var v)        cont = simplVarF env v cont
871 simplExprF' env (Lit lit)      cont = rebuild env (Lit lit) cont
872 simplExprF' env (Note n expr)  cont = simplNote env n expr cont
873 simplExprF' env (Cast body co) cont = simplCast env body co cont
874 simplExprF' env (App fun arg)  cont = simplExprF env fun $
875                                       ApplyTo NoDup arg env cont
876
877 simplExprF' env expr@(Lam _ _) cont
878   = simplLam env zapped_bndrs body cont
879         -- The main issue here is under-saturated lambdas
880         --   (\x1. \x2. e) arg1
881         -- Here x1 might have "occurs-once" occ-info, because occ-info
882         -- is computed assuming that a group of lambdas is applied
883         -- all at once.  If there are too few args, we must zap the
884         -- occ-info, UNLESS the remaining binders are one-shot
885   where
886     (bndrs, body) = collectBinders expr
887     zapped_bndrs | need_to_zap = map zap bndrs
888                  | otherwise   = bndrs
889
890     need_to_zap = any zappable_bndr (drop n_args bndrs)
891     n_args = countArgs cont
892         -- NB: countArgs counts all the args (incl type args)
893         -- and likewise drop counts all binders (incl type lambdas)
894         
895     zappable_bndr b = isId b && not (isOneShotBndr b)
896     zap b | isTyCoVar b = b
897           | otherwise   = zapLamIdInfo b
898
899 simplExprF' env (Type ty) cont
900   = ASSERT( contIsRhsOrArg cont )
901     do  { ty' <- simplCoercion env ty
902         ; rebuild env (Type ty') cont }
903
904 simplExprF' env (Case scrut bndr _ alts) cont
905   | not (switchIsOn (getSwitchChecker env) NoCaseOfCase)
906   =     -- Simplify the scrutinee with a Select continuation
907     simplExprF env scrut (Select NoDup bndr alts env cont)
908
909   | otherwise
910   =     -- If case-of-case is off, simply simplify the case expression
911         -- in a vanilla Stop context, and rebuild the result around it
912     do  { case_expr' <- simplExprC env scrut
913                              (Select NoDup bndr alts env mkBoringStop)
914         ; rebuild env case_expr' cont }
915
916 simplExprF' env (Let (Rec pairs) body) cont
917   = do  { env' <- simplRecBndrs env (map fst pairs)
918                 -- NB: bndrs' don't have unfoldings or rules
919                 -- We add them as we go down
920
921         ; env'' <- simplRecBind env' NotTopLevel pairs
922         ; simplExprF env'' body cont }
923
924 simplExprF' env (Let (NonRec bndr rhs) body) cont
925   = simplNonRecE env bndr (rhs, env) ([], body) cont
926
927 ---------------------------------
928 simplType :: SimplEnv -> InType -> SimplM OutType
929         -- Kept monadic just so we can do the seqType
930 simplType env ty
931   = -- pprTrace "simplType" (ppr ty $$ ppr (seTvSubst env)) $
932     seqType new_ty `seq` return new_ty
933   where
934     new_ty = substTy env ty
935
936 ---------------------------------
937 simplCoercion :: SimplEnv -> InType -> SimplM OutType
938 -- The InType isn't *necessarily* a coercion, but it might be
939 -- (in a type application, say) and optCoercion is a no-op on types
940 simplCoercion env co
941   = seqType new_co `seq` return new_co
942   where 
943     new_co = optCoercion (getTvSubst env) co
944 \end{code}
945
946
947 %************************************************************************
948 %*                                                                      *
949 \subsection{The main rebuilder}
950 %*                                                                      *
951 %************************************************************************
952
953 \begin{code}
954 rebuild :: SimplEnv -> OutExpr -> SimplCont -> SimplM (SimplEnv, OutExpr)
955 -- At this point the substitution in the SimplEnv should be irrelevant
956 -- only the in-scope set and floats should matter
957 rebuild env expr cont
958   = case cont of
959       Stop {}                      -> return (env, expr)
960       CoerceIt co cont             -> rebuild env (mkCoerce co expr) cont
961       Select _ bndr alts se cont   -> rebuildCase (se `setFloats` env) expr bndr alts cont
962       StrictArg info _ cont        -> rebuildCall env (info `addArgTo` expr) cont
963       StrictBind b bs body se cont -> do { env' <- simplNonRecX (se `setFloats` env) b expr
964                                          ; simplLam env' bs body cont }
965       ApplyTo dup_flag arg se cont -- See Note [Avoid redundant simplification]
966         | isSimplified dup_flag    -> rebuild env (App expr arg) cont
967         | otherwise                -> do { arg' <- simplExpr (se `setInScope` env) arg
968                                          ; rebuild env (App expr arg') cont }
969 \end{code}
970
971
972 %************************************************************************
973 %*                                                                      *
974 \subsection{Lambdas}
975 %*                                                                      *
976 %************************************************************************
977
978 \begin{code}
979 simplCast :: SimplEnv -> InExpr -> Coercion -> SimplCont
980           -> SimplM (SimplEnv, OutExpr)
981 simplCast env body co0 cont0
982   = do  { co1 <- simplCoercion env co0
983         ; simplExprF env body (addCoerce co1 cont0) }
984   where
985        addCoerce co cont = add_coerce co (coercionKind co) cont
986
987        add_coerce _co (s1, k1) cont     -- co :: ty~ty
988          | s1 `coreEqType` k1 = cont    -- is a no-op
989
990        add_coerce co1 (s1, _k2) (CoerceIt co2 cont)
991          | (_l1, t1) <- coercionKind co2
992                 --      e |> (g1 :: S1~L) |> (g2 :: L~T1)
993                 -- ==>
994                 --      e,                       if S1=T1
995                 --      e |> (g1 . g2 :: S1~T1)  otherwise
996                 --
997                 -- For example, in the initial form of a worker
998                 -- we may find  (coerce T (coerce S (\x.e))) y
999                 -- and we'd like it to simplify to e[y/x] in one round
1000                 -- of simplification
1001          , s1 `coreEqType` t1  = cont            -- The coerces cancel out
1002          | otherwise           = CoerceIt (mkTransCoercion co1 co2) cont
1003
1004        add_coerce co (s1s2, _t1t2) (ApplyTo dup (Type arg_ty) arg_se cont)
1005                 -- (f |> g) ty  --->   (f ty) |> (g @ ty)
1006                 -- This implements the PushT and PushC rules from the paper
1007          | Just (tyvar,_) <- splitForAllTy_maybe s1s2
1008          = let 
1009              (new_arg_ty, new_cast)
1010                | isCoVar tyvar = (new_arg_co, mkCselRCoercion co)       -- PushC rule
1011                | otherwise     = (ty',        mkInstCoercion co ty')    -- PushT rule
1012            in 
1013            ApplyTo dup (Type new_arg_ty) (zapSubstEnv arg_se) (addCoerce new_cast cont)
1014          where
1015            ty' = substTy (arg_se `setInScope` env) arg_ty
1016            new_arg_co = mkCsel1Coercion co  `mkTransCoercion`
1017                               ty'           `mkTransCoercion`
1018                         mkSymCoercion (mkCsel2Coercion co)
1019
1020        add_coerce co (s1s2, _t1t2) (ApplyTo dup arg arg_se cont)
1021          | not (isTypeArg arg)  -- This implements the Push rule from the paper
1022          , isFunTy s1s2   -- t1t2 must be a function type, becuase it's applied
1023                 --      (e |> (g :: s1s2 ~ t1->t2)) f
1024                 -- ===>
1025                 --      (e (f |> (arg g :: t1~s1))
1026                 --      |> (res g :: s2->t2)
1027                 --
1028                 -- t1t2 must be a function type, t1->t2, because it's applied
1029                 -- to something but s1s2 might conceivably not be
1030                 --
1031                 -- When we build the ApplyTo we can't mix the out-types
1032                 -- with the InExpr in the argument, so we simply substitute
1033                 -- to make it all consistent.  It's a bit messy.
1034                 -- But it isn't a common case.
1035                 --
1036                 -- Example of use: Trac #995
1037          = ApplyTo dup new_arg (zapSubstEnv arg_se) (addCoerce co2 cont)
1038          where
1039            -- we split coercion t1->t2 ~ s1->s2 into t1 ~ s1 and
1040            -- t2 ~ s2 with left and right on the curried form:
1041            --    (->) t1 t2 ~ (->) s1 s2
1042            [co1, co2] = decomposeCo 2 co
1043            new_arg    = mkCoerce (mkSymCoercion co1) arg'
1044            arg'       = substExpr (text "move-cast") (arg_se `setInScope` env) arg
1045
1046        add_coerce co _ cont = CoerceIt co cont
1047 \end{code}
1048
1049
1050 %************************************************************************
1051 %*                                                                      *
1052 \subsection{Lambdas}
1053 %*                                                                      *
1054 %************************************************************************
1055
1056 \begin{code}
1057 simplLam :: SimplEnv -> [InId] -> InExpr -> SimplCont
1058          -> SimplM (SimplEnv, OutExpr)
1059
1060 simplLam env [] body cont = simplExprF env body cont
1061
1062         -- Beta reduction
1063 simplLam env (bndr:bndrs) body (ApplyTo _ arg arg_se cont)
1064   = do  { tick (BetaReduction bndr)
1065         ; simplNonRecE env bndr (arg, arg_se) (bndrs, body) cont }
1066
1067         -- Not enough args, so there are real lambdas left to put in the result
1068 simplLam env bndrs body cont
1069   = do  { (env', bndrs') <- simplLamBndrs env bndrs
1070         ; body' <- simplExpr env' body
1071         ; new_lam <- mkLam env' bndrs' body'
1072         ; rebuild env' new_lam cont }
1073
1074 ------------------
1075 simplNonRecE :: SimplEnv
1076              -> InBndr                  -- The binder
1077              -> (InExpr, SimplEnv)      -- Rhs of binding (or arg of lambda)
1078              -> ([InBndr], InExpr)      -- Body of the let/lambda
1079                                         --      \xs.e
1080              -> SimplCont
1081              -> SimplM (SimplEnv, OutExpr)
1082
1083 -- simplNonRecE is used for
1084 --  * non-top-level non-recursive lets in expressions
1085 --  * beta reduction
1086 --
1087 -- It deals with strict bindings, via the StrictBind continuation,
1088 -- which may abort the whole process
1089 --
1090 -- The "body" of the binding comes as a pair of ([InId],InExpr)
1091 -- representing a lambda; so we recurse back to simplLam
1092 -- Why?  Because of the binder-occ-info-zapping done before
1093 --       the call to simplLam in simplExprF (Lam ...)
1094
1095         -- First deal with type applications and type lets
1096         --   (/\a. e) (Type ty)   and   (let a = Type ty in e)
1097 simplNonRecE env bndr (Type ty_arg, rhs_se) (bndrs, body) cont
1098   = ASSERT( isTyCoVar bndr )
1099     do  { ty_arg' <- simplType (rhs_se `setInScope` env) ty_arg
1100         ; simplLam (extendTvSubst env bndr ty_arg') bndrs body cont }
1101
1102 simplNonRecE env bndr (rhs, rhs_se) (bndrs, body) cont
1103   | preInlineUnconditionally env NotTopLevel bndr rhs
1104   = do  { tick (PreInlineUnconditionally bndr)
1105         ; -- pprTrace "preInlineUncond" (ppr bndr <+> ppr rhs) $
1106           simplLam (extendIdSubst env bndr (mkContEx rhs_se rhs)) bndrs body cont }
1107
1108   | isStrictId bndr
1109   = do  { simplExprF (rhs_se `setFloats` env) rhs
1110                      (StrictBind bndr bndrs body env cont) }
1111
1112   | otherwise
1113   = ASSERT( not (isTyCoVar bndr) )
1114     do  { (env1, bndr1) <- simplNonRecBndr env bndr
1115         ; let (env2, bndr2) = addBndrRules env1 bndr bndr1
1116         ; env3 <- simplLazyBind env2 NotTopLevel NonRecursive bndr bndr2 rhs rhs_se
1117         ; simplLam env3 bndrs body cont }
1118 \end{code}
1119
1120
1121 %************************************************************************
1122 %*                                                                      *
1123 \subsection{Notes}
1124 %*                                                                      *
1125 %************************************************************************
1126
1127 \begin{code}
1128 -- Hack alert: we only distinguish subsumed cost centre stacks for the
1129 -- purposes of inlining.  All other CCCSs are mapped to currentCCS.
1130 simplNote :: SimplEnv -> Note -> CoreExpr -> SimplCont
1131           -> SimplM (SimplEnv, OutExpr)
1132 simplNote env (SCC cc) e cont
1133   | pushCCisNop cc (getEnclosingCC env)  -- scc "f" (...(scc "f" e)...) 
1134   = simplExprF env e cont                -- ==>  scc "f" (...e...)
1135   | otherwise
1136   = do  { e' <- simplExpr (setEnclosingCC env currentCCS) e
1137         ; rebuild env (mkSCC cc e') cont }
1138
1139 simplNote env (CoreNote s) e cont
1140   = do { e' <- simplExpr env e
1141        ; rebuild env (Note (CoreNote s) e') cont }
1142 \end{code}
1143
1144
1145 %************************************************************************
1146 %*                                                                      *
1147                      Variables
1148 %*                                                                      *
1149 %************************************************************************
1150
1151 \begin{code}
1152 simplVar :: SimplEnv -> InVar -> SimplM OutExpr
1153 -- Look up an InVar in the environment
1154 simplVar env var
1155   | isTyCoVar var 
1156   = return (Type (substTyVar env var))
1157   | otherwise
1158   = case substId env var of
1159         DoneId var1      -> return (Var var1)
1160         DoneEx e         -> return e
1161         ContEx tvs ids e -> simplExpr (setSubstEnv env tvs ids) e
1162
1163 simplVarF :: SimplEnv -> InId -> SimplCont -> SimplM (SimplEnv, OutExpr)
1164 simplVarF env var cont
1165   = case substId env var of
1166         DoneEx e         -> simplExprF (zapSubstEnv env) e cont
1167         ContEx tvs ids e -> simplExprF (setSubstEnv env tvs ids) e cont
1168         DoneId var1      -> completeCall env var1 cont
1169                 -- Note [zapSubstEnv]
1170                 -- The template is already simplified, so don't re-substitute.
1171                 -- This is VITAL.  Consider
1172                 --      let x = e in
1173                 --      let y = \z -> ...x... in
1174                 --      \ x -> ...y...
1175                 -- We'll clone the inner \x, adding x->x' in the id_subst
1176                 -- Then when we inline y, we must *not* replace x by x' in
1177                 -- the inlined copy!!
1178
1179 ---------------------------------------------------------
1180 --      Dealing with a call site
1181
1182 completeCall :: SimplEnv -> Id -> SimplCont -> SimplM (SimplEnv, OutExpr)
1183 completeCall env var cont
1184   = do  {   ------------- Try inlining ----------------
1185           dflags <- getDOptsSmpl
1186         ; let  (lone_variable, arg_infos, call_cont) = contArgs cont
1187                 -- The args are OutExprs, obtained by *lazily* substituting
1188                 -- in the args found in cont.  These args are only examined
1189                 -- to limited depth (unless a rule fires).  But we must do
1190                 -- the substitution; rule matching on un-simplified args would
1191                 -- be bogus
1192
1193                n_val_args = length arg_infos
1194                interesting_cont = interestingCallContext call_cont
1195                unfolding    = activeUnfolding env var
1196                maybe_inline = callSiteInline dflags var unfolding
1197                                              lone_variable arg_infos interesting_cont
1198         ; case maybe_inline of {
1199             Just expr      -- There is an inlining!
1200               ->  do { tick (UnfoldingDone var)
1201                      ; trace_inline dflags expr cont $
1202                        simplExprF (zapSubstEnv env) expr cont }
1203
1204             ; Nothing -> do               -- No inlining!
1205
1206         { rule_base <- getSimplRules
1207         ; let info = mkArgInfo var (getRules rule_base var) n_val_args call_cont
1208         ; rebuildCall env info cont
1209     }}}
1210   where
1211     trace_inline dflags unfolding cont stuff
1212       | not (dopt Opt_D_dump_inlinings dflags) = stuff
1213       | not (dopt Opt_D_verbose_core2core dflags) 
1214       = if isExternalName (idName var) then 
1215           pprTrace "Inlining done:" (ppr var) stuff
1216         else stuff
1217       | otherwise
1218       = pprTrace ("Inlining done: " ++ showSDoc (ppr var))
1219            (vcat [text "Inlined fn: " <+> nest 2 (ppr unfolding),
1220                   text "Cont:  " <+> ppr cont])
1221            stuff
1222
1223 rebuildCall :: SimplEnv
1224             -> ArgInfo
1225             -> SimplCont
1226             -> SimplM (SimplEnv, OutExpr)
1227 rebuildCall env (ArgInfo { ai_fun = fun, ai_args = rev_args, ai_strs = [] }) cont
1228   -- When we run out of strictness args, it means
1229   -- that the call is definitely bottom; see SimplUtils.mkArgInfo
1230   -- Then we want to discard the entire strict continuation.  E.g.
1231   --    * case (error "hello") of { ... }
1232   --    * (error "Hello") arg
1233   --    * f (error "Hello") where f is strict
1234   --    etc
1235   -- Then, especially in the first of these cases, we'd like to discard
1236   -- the continuation, leaving just the bottoming expression.  But the
1237   -- type might not be right, so we may have to add a coerce.
1238   | not (contIsTrivial cont)     -- Only do this if there is a non-trivial
1239   = return (env, mk_coerce res)  -- contination to discard, else we do it
1240   where                          -- again and again!
1241     res     = mkApps (Var fun) (reverse rev_args)
1242     res_ty  = exprType res
1243     cont_ty = contResultType env res_ty cont
1244     co      = mkUnsafeCoercion res_ty cont_ty
1245     mk_coerce expr | cont_ty `coreEqType` res_ty = expr
1246                    | otherwise = mkCoerce co expr
1247
1248 rebuildCall env info (ApplyTo _ (Type arg_ty) se cont)
1249   = do  { ty' <- simplCoercion (se `setInScope` env) arg_ty
1250         ; rebuildCall env (info `addArgTo` Type ty') cont }
1251
1252 rebuildCall env info@(ArgInfo { ai_encl = encl_rules
1253                               , ai_strs = str:strs, ai_discs = disc:discs })
1254             (ApplyTo dup_flag arg arg_se cont)
1255   | isSimplified dup_flag     -- See Note [Avoid redundant simplification]
1256   = rebuildCall env (addArgTo info' arg) cont
1257
1258   | str                 -- Strict argument
1259   = -- pprTrace "Strict Arg" (ppr arg $$ ppr (seIdSubst env) $$ ppr (seInScope env)) $
1260     simplExprF (arg_se `setFloats` env) arg
1261                (StrictArg info' cci cont)
1262                 -- Note [Shadowing]
1263
1264   | otherwise                           -- Lazy argument
1265         -- DO NOT float anything outside, hence simplExprC
1266         -- There is no benefit (unlike in a let-binding), and we'd
1267         -- have to be very careful about bogus strictness through
1268         -- floating a demanded let.
1269   = do  { arg' <- simplExprC (arg_se `setInScope` env) arg
1270                              (mkLazyArgStop cci)
1271         ; rebuildCall env (addArgTo info' arg') cont }
1272   where
1273     info' = info { ai_strs = strs, ai_discs = discs }
1274     cci | encl_rules || disc > 0 = ArgCtxt encl_rules  -- Be keener here
1275         | otherwise              = BoringCtxt          -- Nothing interesting
1276
1277 rebuildCall env (ArgInfo { ai_fun = fun, ai_args = rev_args, ai_rules = rules }) cont
1278   = do {  -- We've accumulated a simplified call in <fun,rev_args> 
1279           -- so try rewrite rules; see Note [RULEs apply to simplified arguments]
1280           -- See also Note [Rules for recursive functions]
1281         ; let args = reverse rev_args
1282               env' = zapSubstEnv env
1283         ; mb_rule <- tryRules env rules fun args cont
1284         ; case mb_rule of {
1285              Just (n_args, rule_rhs) -> simplExprF env' rule_rhs $
1286                                         pushSimplifiedArgs env' (drop n_args args) cont ;
1287                  -- n_args says how many args the rule consumed
1288            ; Nothing -> rebuild env (mkApps (Var fun) args) cont      -- No rules
1289     } }
1290 \end{code}
1291
1292 Note [RULES apply to simplified arguments]
1293 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1294 It's very desirable to try RULES once the arguments have been simplified, because
1295 doing so ensures that rule cascades work in one pass.  Consider
1296    {-# RULES g (h x) = k x
1297              f (k x) = x #-}
1298    ...f (g (h x))...
1299 Then we want to rewrite (g (h x)) to (k x) and only then try f's rules. If
1300 we match f's rules against the un-simplified RHS, it won't match.  This 
1301 makes a particularly big difference when superclass selectors are involved:
1302         op ($p1 ($p2 (df d)))
1303 We want all this to unravel in one sweeep.
1304
1305 Note [Avoid redundant simplification]
1306 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1307 Because RULES apply to simplified arguments, there's a danger of repeatedly
1308 simplifying already-simplified arguments.  An important example is that of
1309             (>>=) d e1 e2
1310 Here e1, e2 are simplified before the rule is applied, but don't really
1311 participate in the rule firing. So we mark them as Simplified to avoid
1312 re-simplifying them.
1313
1314 Note [Shadowing]
1315 ~~~~~~~~~~~~~~~~
1316 This part of the simplifier may break the no-shadowing invariant
1317 Consider
1318         f (...(\a -> e)...) (case y of (a,b) -> e')
1319 where f is strict in its second arg
1320 If we simplify the innermost one first we get (...(\a -> e)...)
1321 Simplifying the second arg makes us float the case out, so we end up with
1322         case y of (a,b) -> f (...(\a -> e)...) e'
1323 So the output does not have the no-shadowing invariant.  However, there is
1324 no danger of getting name-capture, because when the first arg was simplified
1325 we used an in-scope set that at least mentioned all the variables free in its
1326 static environment, and that is enough.
1327
1328 We can't just do innermost first, or we'd end up with a dual problem:
1329         case x of (a,b) -> f e (...(\a -> e')...)
1330
1331 I spent hours trying to recover the no-shadowing invariant, but I just could
1332 not think of an elegant way to do it.  The simplifier is already knee-deep in
1333 continuations.  We have to keep the right in-scope set around; AND we have
1334 to get the effect that finding (error "foo") in a strict arg position will
1335 discard the entire application and replace it with (error "foo").  Getting
1336 all this at once is TOO HARD!
1337
1338
1339 %************************************************************************
1340 %*                                                                      *
1341                 Rewrite rules
1342 %*                                                                      *
1343 %************************************************************************
1344
1345 \begin{code}
1346 tryRules :: SimplEnv -> [CoreRule]
1347          -> Id -> [OutExpr] -> SimplCont 
1348          -> SimplM (Maybe (Arity, CoreExpr))         -- The arity is the number of
1349                                                      -- args consumed by the rule
1350 tryRules env rules fn args call_cont
1351   | null rules
1352   = return Nothing
1353   | otherwise
1354   = do { dflags <- getDOptsSmpl
1355        ; case activeRule dflags env of {
1356            Nothing     -> return Nothing  ; -- No rules apply
1357            Just act_fn -> 
1358          case lookupRule act_fn (activeUnfInRule env) (getInScope env) fn args rules of {
1359            Nothing               -> return Nothing ;   -- No rule matches
1360            Just (rule, rule_rhs) ->
1361
1362              do { tick (RuleFired (ru_name rule))
1363                 ; trace_dump dflags rule rule_rhs $
1364                   return (Just (ruleArity rule, rule_rhs)) }}}}
1365   where
1366     trace_dump dflags rule rule_rhs stuff
1367       | not (dopt Opt_D_dump_rule_firings dflags) = stuff
1368       | not (dopt Opt_D_verbose_core2core dflags) 
1369
1370       = pprTrace "Rule fired:" (ftext (ru_name rule)) stuff
1371       | otherwise
1372       = pprTrace "Rule fired"
1373            (vcat [text "Rule:" <+> ftext (ru_name rule),
1374                   text "Before:" <+> ppr fn <+> sep (map pprParendExpr args),
1375                   text "After: " <+> pprCoreExpr rule_rhs,
1376                   text "Cont:  " <+> ppr call_cont])
1377            stuff
1378 \end{code}
1379
1380 Note [Rules for recursive functions]
1381 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1382 You might think that we shouldn't apply rules for a loop breaker:
1383 doing so might give rise to an infinite loop, because a RULE is
1384 rather like an extra equation for the function:
1385      RULE:           f (g x) y = x+y
1386      Eqn:            f a     y = a-y
1387
1388 But it's too drastic to disable rules for loop breakers.
1389 Even the foldr/build rule would be disabled, because foldr
1390 is recursive, and hence a loop breaker:
1391      foldr k z (build g) = g k z
1392 So it's up to the programmer: rules can cause divergence
1393
1394
1395 %************************************************************************
1396 %*                                                                      *
1397                 Rebuilding a cse expression
1398 %*                                                                      *
1399 %************************************************************************
1400
1401 Note [Case elimination]
1402 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1403 The case-elimination transformation discards redundant case expressions.
1404 Start with a simple situation:
1405
1406         case x# of      ===>   e[x#/y#]
1407           y# -> e
1408
1409 (when x#, y# are of primitive type, of course).  We can't (in general)
1410 do this for algebraic cases, because we might turn bottom into
1411 non-bottom!
1412
1413 The code in SimplUtils.prepareAlts has the effect of generalise this
1414 idea to look for a case where we're scrutinising a variable, and we
1415 know that only the default case can match.  For example:
1416
1417         case x of
1418           0#      -> ...
1419           DEFAULT -> ...(case x of
1420                          0#      -> ...
1421                          DEFAULT -> ...) ...
1422
1423 Here the inner case is first trimmed to have only one alternative, the
1424 DEFAULT, after which it's an instance of the previous case.  This
1425 really only shows up in eliminating error-checking code.
1426
1427 We also make sure that we deal with this very common case:
1428
1429         case e of
1430           x -> ...x...
1431
1432 Here we are using the case as a strict let; if x is used only once
1433 then we want to inline it.  We have to be careful that this doesn't
1434 make the program terminate when it would have diverged before, so we
1435 check that
1436         - e is already evaluated (it may so if e is a variable)
1437         - x is used strictly, or
1438
1439 Lastly, the code in SimplUtils.mkCase combines identical RHSs.  So
1440
1441         case e of       ===> case e of DEFAULT -> r
1442            True  -> r
1443            False -> r
1444
1445 Now again the case may be elminated by the CaseElim transformation.
1446
1447
1448 Further notes about case elimination
1449 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1450 Consider:       test :: Integer -> IO ()
1451                 test = print
1452
1453 Turns out that this compiles to:
1454     Print.test
1455       = \ eta :: Integer
1456           eta1 :: State# RealWorld ->
1457           case PrelNum.< eta PrelNum.zeroInteger of wild { __DEFAULT ->
1458           case hPutStr stdout
1459                  (PrelNum.jtos eta ($w[] @ Char))
1460                  eta1
1461           of wild1 { (# new_s, a4 #) -> PrelIO.lvl23 new_s  }}
1462
1463 Notice the strange '<' which has no effect at all. This is a funny one.
1464 It started like this:
1465
1466 f x y = if x < 0 then jtos x
1467           else if y==0 then "" else jtos x
1468
1469 At a particular call site we have (f v 1).  So we inline to get
1470
1471         if v < 0 then jtos x
1472         else if 1==0 then "" else jtos x
1473
1474 Now simplify the 1==0 conditional:
1475
1476         if v<0 then jtos v else jtos v
1477
1478 Now common-up the two branches of the case:
1479
1480         case (v<0) of DEFAULT -> jtos v
1481
1482 Why don't we drop the case?  Because it's strict in v.  It's technically
1483 wrong to drop even unnecessary evaluations, and in practice they
1484 may be a result of 'seq' so we *definitely* don't want to drop those.
1485 I don't really know how to improve this situation.
1486
1487 \begin{code}
1488 ---------------------------------------------------------
1489 --      Eliminate the case if possible
1490
1491 rebuildCase, reallyRebuildCase
1492    :: SimplEnv
1493    -> OutExpr          -- Scrutinee
1494    -> InId             -- Case binder
1495    -> [InAlt]          -- Alternatives (inceasing order)
1496    -> SimplCont
1497    -> SimplM (SimplEnv, OutExpr)
1498
1499 --------------------------------------------------
1500 --      1. Eliminate the case if there's a known constructor
1501 --------------------------------------------------
1502
1503 rebuildCase env scrut case_bndr alts cont
1504   | Lit lit <- scrut    -- No need for same treatment as constructors
1505                         -- because literals are inlined more vigorously
1506   = do  { tick (KnownBranch case_bndr)
1507         ; case findAlt (LitAlt lit) alts of
1508             Nothing           -> missingAlt env case_bndr alts cont
1509             Just (_, bs, rhs) -> simple_rhs bs rhs }
1510
1511   | Just (con, ty_args, other_args) <- exprIsConApp_maybe (activeUnfInRule env) scrut
1512         -- Works when the scrutinee is a variable with a known unfolding
1513         -- as well as when it's an explicit constructor application
1514   = do  { tick (KnownBranch case_bndr)
1515         ; case findAlt (DataAlt con) alts of
1516             Nothing  -> missingAlt env case_bndr alts cont
1517             Just (DEFAULT, bs, rhs) -> simple_rhs bs rhs
1518             Just (_, bs, rhs)       -> knownCon env scrut con ty_args other_args 
1519                                                 case_bndr bs rhs cont
1520         }
1521   where
1522     simple_rhs bs rhs = ASSERT( null bs ) 
1523                         do { env' <- simplNonRecX env case_bndr scrut
1524                            ; simplExprF env' rhs cont }
1525
1526
1527 --------------------------------------------------
1528 --      2. Eliminate the case if scrutinee is evaluated
1529 --------------------------------------------------
1530
1531 rebuildCase env scrut case_bndr [(_, bndrs, rhs)] cont
1532   -- See if we can get rid of the case altogether
1533   -- See Note [Case elimination] 
1534   -- mkCase made sure that if all the alternatives are equal,
1535   -- then there is now only one (DEFAULT) rhs
1536  | all isDeadBinder bndrs       -- bndrs are [InId]
1537
1538         -- Check that the scrutinee can be let-bound instead of case-bound
1539  , exprOkForSpeculation scrut
1540                 -- OK not to evaluate it
1541                 -- This includes things like (==# a# b#)::Bool
1542                 -- so that we simplify
1543                 --      case ==# a# b# of { True -> x; False -> x }
1544                 -- to just
1545                 --      x
1546                 -- This particular example shows up in default methods for
1547                 -- comparision operations (e.g. in (>=) for Int.Int32)
1548         || exprIsHNF scrut                      -- It's already evaluated
1549         || var_demanded_later scrut             -- It'll be demanded later
1550
1551 --      || not opt_SimplPedanticBottoms)        -- Or we don't care!
1552 --      We used to allow improving termination by discarding cases, unless -fpedantic-bottoms was on,
1553 --      but that breaks badly for the dataToTag# primop, which relies on a case to evaluate
1554 --      its argument:  case x of { y -> dataToTag# y }
1555 --      Here we must *not* discard the case, because dataToTag# just fetches the tag from
1556 --      the info pointer.  So we'll be pedantic all the time, and see if that gives any
1557 --      other problems
1558 --      Also we don't want to discard 'seq's
1559   = do  { tick (CaseElim case_bndr)
1560         ; env' <- simplNonRecX env case_bndr scrut
1561         ; simplExprF env' rhs cont }
1562   where
1563         -- The case binder is going to be evaluated later,
1564         -- and the scrutinee is a simple variable
1565     var_demanded_later (Var v) = isStrictDmd (idDemandInfo case_bndr)
1566                                  && not (isTickBoxOp v)
1567                                     -- ugly hack; covering this case is what
1568                                     -- exprOkForSpeculation was intended for.
1569     var_demanded_later _       = False
1570
1571 --------------------------------------------------
1572 --      3. Try seq rules; see Note [User-defined RULES for seq] in MkId
1573 --------------------------------------------------
1574
1575 rebuildCase env scrut case_bndr alts@[(_, bndrs, rhs)] cont
1576   | all isDeadBinder (case_bndr : bndrs)  -- So this is just 'seq'
1577   = do { let rhs' = substExpr (text "rebuild-case") env rhs
1578              out_args = [Type (substTy env (idType case_bndr)), 
1579                          Type (exprType rhs'), scrut, rhs']
1580                       -- Lazily evaluated, so we don't do most of this
1581
1582        ; rule_base <- getSimplRules
1583        ; mb_rule <- tryRules env (getRules rule_base seqId) seqId out_args cont
1584        ; case mb_rule of 
1585            Just (n_args, res) -> simplExprF (zapSubstEnv env) 
1586                                             (mkApps res (drop n_args out_args))
1587                                             cont
1588            Nothing -> reallyRebuildCase env scrut case_bndr alts cont }
1589
1590 rebuildCase env scrut case_bndr alts cont
1591   = reallyRebuildCase env scrut case_bndr alts cont
1592
1593 --------------------------------------------------
1594 --      3. Catch-all case
1595 --------------------------------------------------
1596
1597 reallyRebuildCase env scrut case_bndr alts cont
1598   = do  {       -- Prepare the continuation;
1599                 -- The new subst_env is in place
1600           (env', dup_cont, nodup_cont) <- prepareCaseCont env alts cont
1601
1602         -- Simplify the alternatives
1603         ; (scrut', case_bndr', alts') <- simplAlts env' scrut case_bndr alts dup_cont
1604
1605         -- Check for empty alternatives
1606         ; if null alts' then missingAlt env case_bndr alts cont
1607           else do
1608         { dflags <- getDOptsSmpl
1609         ; case_expr <- mkCase dflags scrut' case_bndr' alts'
1610
1611         -- Notice that rebuild gets the in-scope set from env', not alt_env
1612         -- (which in any case is only build in simplAlts)
1613         -- The case binder *not* scope over the whole returned case-expression
1614         ; rebuild env' case_expr nodup_cont } }
1615 \end{code}
1616
1617 simplCaseBinder checks whether the scrutinee is a variable, v.  If so,
1618 try to eliminate uses of v in the RHSs in favour of case_bndr; that
1619 way, there's a chance that v will now only be used once, and hence
1620 inlined.
1621
1622 Historical note: we use to do the "case binder swap" in the Simplifier
1623 so there were additional complications if the scrutinee was a variable.
1624 Now the binder-swap stuff is done in the occurrence analyer; see
1625 OccurAnal Note [Binder swap].
1626
1627 Note [zapOccInfo]
1628 ~~~~~~~~~~~~~~~~~
1629 If the case binder is not dead, then neither are the pattern bound
1630 variables:  
1631         case <any> of x { (a,b) ->
1632         case x of { (p,q) -> p } }
1633 Here (a,b) both look dead, but come alive after the inner case is eliminated.
1634 The point is that we bring into the envt a binding
1635         let x = (a,b)
1636 after the outer case, and that makes (a,b) alive.  At least we do unless
1637 the case binder is guaranteed dead.
1638
1639 In practice, the scrutinee is almost always a variable, so we pretty
1640 much always zap the OccInfo of the binders.  It doesn't matter much though.
1641
1642
1643 Note [Case of cast]
1644 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1645 Consider        case (v `cast` co) of x { I# y ->
1646                 ... (case (v `cast` co) of {...}) ...
1647 We'd like to eliminate the inner case.  We can get this neatly by
1648 arranging that inside the outer case we add the unfolding
1649         v |-> x `cast` (sym co)
1650 to v.  Then we should inline v at the inner case, cancel the casts, and away we go
1651
1652 Note [Improving seq]
1653 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1654 Consider
1655         type family F :: * -> *
1656         type instance F Int = Int
1657
1658         ... case e of x { DEFAULT -> rhs } ...
1659
1660 where x::F Int.  Then we'd like to rewrite (F Int) to Int, getting
1661
1662         case e `cast` co of x'::Int
1663            I# x# -> let x = x' `cast` sym co
1664                     in rhs
1665
1666 so that 'rhs' can take advantage of the form of x'.  
1667
1668 Notice that Note [Case of cast] may then apply to the result. 
1669
1670 Nota Bene: We only do the [Improving seq] transformation if the 
1671 case binder 'x' is actually used in the rhs; that is, if the case 
1672 is *not* a *pure* seq.  
1673   a) There is no point in adding the cast to a pure seq.
1674   b) There is a good reason not to: doing so would interfere 
1675      with seq rules (Note [Built-in RULES for seq] in MkId).
1676      In particular, this [Improving seq] thing *adds* a cast
1677      while [Built-in RULES for seq] *removes* one, so they
1678      just flip-flop.
1679
1680 You might worry about 
1681    case v of x { __DEFAULT ->
1682       ... case (v `cast` co) of y { I# -> ... }}
1683 This is a pure seq (since x is unused), so [Improving seq] won't happen.
1684 But it's ok: the simplifier will replace 'v' by 'x' in the rhs to get
1685    case v of x { __DEFAULT ->
1686       ... case (x `cast` co) of y { I# -> ... }}
1687 Now the outer case is not a pure seq, so [Improving seq] will happen,
1688 and then the inner case will disappear.
1689
1690 The need for [Improving seq] showed up in Roman's experiments.  Example:
1691   foo :: F Int -> Int -> Int
1692   foo t n = t `seq` bar n
1693      where
1694        bar 0 = 0
1695        bar n = bar (n - case t of TI i -> i)
1696 Here we'd like to avoid repeated evaluating t inside the loop, by
1697 taking advantage of the `seq`.
1698
1699 At one point I did transformation in LiberateCase, but it's more
1700 robust here.  (Otherwise, there's a danger that we'll simply drop the
1701 'seq' altogether, before LiberateCase gets to see it.)
1702
1703 \begin{code}
1704 simplAlts :: SimplEnv
1705           -> OutExpr
1706           -> InId                       -- Case binder
1707           -> [InAlt]                    -- Non-empty
1708           -> SimplCont
1709           -> SimplM (OutExpr, OutId, [OutAlt])  -- Includes the continuation
1710 -- Like simplExpr, this just returns the simplified alternatives;
1711 -- it does not return an environment
1712
1713 simplAlts env scrut case_bndr alts cont'
1714   = -- pprTrace "simplAlts" (ppr alts $$ ppr (seTvSubst env)) $
1715     do  { let env0 = zapFloats env
1716
1717         ; (env1, case_bndr1) <- simplBinder env0 case_bndr
1718
1719         ; fam_envs <- getFamEnvs
1720         ; (alt_env', scrut', case_bndr') <- improveSeq fam_envs env1 scrut 
1721                                                        case_bndr case_bndr1 alts
1722
1723         ; (imposs_deflt_cons, in_alts) <- prepareAlts scrut' case_bndr' alts
1724
1725         ; alts' <- mapM (simplAlt alt_env' imposs_deflt_cons case_bndr' cont') in_alts
1726         ; return (scrut', case_bndr', alts') }
1727
1728
1729 ------------------------------------
1730 improveSeq :: (FamInstEnv, FamInstEnv) -> SimplEnv
1731            -> OutExpr -> InId -> OutId -> [InAlt]
1732            -> SimplM (SimplEnv, OutExpr, OutId)
1733 -- Note [Improving seq]
1734 improveSeq fam_envs env scrut case_bndr case_bndr1 [(DEFAULT,_,_)]
1735   | not (isDeadBinder case_bndr)        -- Not a pure seq!  See the Note!
1736   , Just (co, ty2) <- topNormaliseType fam_envs (idType case_bndr1)
1737   = do { case_bndr2 <- newId (fsLit "nt") ty2
1738         ; let rhs  = DoneEx (Var case_bndr2 `Cast` mkSymCoercion co)
1739               env2 = extendIdSubst env case_bndr rhs
1740         ; return (env2, scrut `Cast` co, case_bndr2) }
1741
1742 improveSeq _ env scrut _ case_bndr1 _
1743   = return (env, scrut, case_bndr1)
1744
1745
1746 ------------------------------------
1747 simplAlt :: SimplEnv
1748          -> [AltCon]    -- These constructors can't be present when
1749                         -- matching the DEFAULT alternative
1750          -> OutId       -- The case binder
1751          -> SimplCont
1752          -> InAlt
1753          -> SimplM OutAlt
1754
1755 simplAlt env imposs_deflt_cons case_bndr' cont' (DEFAULT, bndrs, rhs)
1756   = ASSERT( null bndrs )
1757     do  { let env' = addBinderOtherCon env case_bndr' imposs_deflt_cons
1758                 -- Record the constructors that the case-binder *can't* be.
1759         ; rhs' <- simplExprC env' rhs cont'
1760         ; return (DEFAULT, [], rhs') }
1761
1762 simplAlt env _ case_bndr' cont' (LitAlt lit, bndrs, rhs)
1763   = ASSERT( null bndrs )
1764     do  { let env' = addBinderUnfolding env case_bndr' (Lit lit)
1765         ; rhs' <- simplExprC env' rhs cont'
1766         ; return (LitAlt lit, [], rhs') }
1767
1768 simplAlt env _ case_bndr' cont' (DataAlt con, vs, rhs)
1769   = do  {       -- Deal with the pattern-bound variables
1770                 -- Mark the ones that are in ! positions in the
1771                 -- data constructor as certainly-evaluated.
1772                 -- NB: simplLamBinders preserves this eval info
1773           let vs_with_evals = add_evals (dataConRepStrictness con)
1774         ; (env', vs') <- simplLamBndrs env vs_with_evals
1775
1776                 -- Bind the case-binder to (con args)
1777         ; let inst_tys' = tyConAppArgs (idType case_bndr')
1778               con_args  = map Type inst_tys' ++ varsToCoreExprs vs'
1779               env''     = addBinderUnfolding env' case_bndr'
1780                                              (mkConApp con con_args)
1781
1782         ; rhs' <- simplExprC env'' rhs cont'
1783         ; return (DataAlt con, vs', rhs') }
1784   where
1785         -- add_evals records the evaluated-ness of the bound variables of
1786         -- a case pattern.  This is *important*.  Consider
1787         --      data T = T !Int !Int
1788         --
1789         --      case x of { T a b -> T (a+1) b }
1790         --
1791         -- We really must record that b is already evaluated so that we don't
1792         -- go and re-evaluate it when constructing the result.
1793         -- See Note [Data-con worker strictness] in MkId.lhs
1794     add_evals the_strs
1795         = go vs the_strs
1796         where
1797           go [] [] = []
1798           go (v:vs') strs | isTyCoVar v = v : go vs' strs
1799           go (v:vs') (str:strs)
1800             | isMarkedStrict str = evald_v  : go vs' strs
1801             | otherwise          = zapped_v : go vs' strs
1802             where
1803               zapped_v = zap_occ_info v
1804               evald_v  = zapped_v `setIdUnfolding` evaldUnfolding
1805           go _ _ = pprPanic "cat_evals" (ppr con $$ ppr vs $$ ppr the_strs)
1806
1807         -- See Note [zapOccInfo]
1808         -- zap_occ_info: if the case binder is alive, then we add the unfolding
1809         --      case_bndr = C vs
1810         -- to the envt; so vs are now very much alive
1811         -- Note [Aug06] I can't see why this actually matters, but it's neater
1812         --        case e of t { (a,b) -> ...(case t of (p,q) -> p)... }
1813         --   ==>  case e of t { (a,b) -> ...(a)... }
1814         -- Look, Ma, a is alive now.
1815     zap_occ_info = zapCasePatIdOcc case_bndr'
1816
1817 addBinderUnfolding :: SimplEnv -> Id -> CoreExpr -> SimplEnv
1818 addBinderUnfolding env bndr rhs
1819   = modifyInScope env (bndr `setIdUnfolding` mkSimpleUnfolding rhs)
1820
1821 addBinderOtherCon :: SimplEnv -> Id -> [AltCon] -> SimplEnv
1822 addBinderOtherCon env bndr cons
1823   = modifyInScope env (bndr `setIdUnfolding` mkOtherCon cons)
1824
1825 zapCasePatIdOcc :: Id -> Id -> Id
1826 -- Consider  case e of b { (a,b) -> ... }
1827 -- Then if we bind b to (a,b) in "...", and b is not dead,
1828 -- then we must zap the deadness info on a,b
1829 zapCasePatIdOcc case_bndr
1830   | isDeadBinder case_bndr = \ pat_id -> pat_id
1831   | otherwise              = \ pat_id -> zapIdOccInfo pat_id
1832 \end{code}
1833
1834
1835 %************************************************************************
1836 %*                                                                      *
1837 \subsection{Known constructor}
1838 %*                                                                      *
1839 %************************************************************************
1840
1841 We are a bit careful with occurrence info.  Here's an example
1842
1843         (\x* -> case x of (a*, b) -> f a) (h v, e)
1844
1845 where the * means "occurs once".  This effectively becomes
1846         case (h v, e) of (a*, b) -> f a)
1847 and then
1848         let a* = h v; b = e in f a
1849 and then
1850         f (h v)
1851
1852 All this should happen in one sweep.
1853
1854 \begin{code}
1855 knownCon :: SimplEnv            
1856          -> OutExpr                             -- The scrutinee
1857          -> DataCon -> [OutType] -> [OutExpr]   -- The scrutinee (in pieces)
1858          -> InId -> [InBndr] -> InExpr          -- The alternative
1859          -> SimplCont
1860          -> SimplM (SimplEnv, OutExpr)
1861
1862 knownCon env scrut dc dc_ty_args dc_args bndr bs rhs cont
1863   = do  { env'  <- bind_args env bs dc_args
1864         ; env'' <- bind_case_bndr env'
1865         ; simplExprF env'' rhs cont }
1866   where
1867     zap_occ = zapCasePatIdOcc bndr    -- bndr is an InId
1868
1869                   -- Ugh!
1870     bind_args env' [] _  = return env'
1871
1872     bind_args env' (b:bs') (Type ty : args)
1873       = ASSERT( isTyCoVar b )
1874         bind_args (extendTvSubst env' b ty) bs' args
1875
1876     bind_args env' (b:bs') (arg : args)
1877       = ASSERT( isId b )
1878         do { let b' = zap_occ b
1879              -- Note that the binder might be "dead", because it doesn't
1880              -- occur in the RHS; and simplNonRecX may therefore discard
1881              -- it via postInlineUnconditionally.
1882              -- Nevertheless we must keep it if the case-binder is alive,
1883              -- because it may be used in the con_app.  See Note [zapOccInfo]
1884            ; env'' <- simplNonRecX env' b' arg
1885            ; bind_args env'' bs' args }
1886
1887     bind_args _ _ _ =
1888       pprPanic "bind_args" $ ppr dc $$ ppr bs $$ ppr dc_args $$
1889                              text "scrut:" <+> ppr scrut
1890
1891        -- It's useful to bind bndr to scrut, rather than to a fresh
1892        -- binding      x = Con arg1 .. argn
1893        -- because very often the scrut is a variable, so we avoid
1894        -- creating, and then subsequently eliminating, a let-binding
1895        -- BUT, if scrut is a not a variable, we must be careful
1896        -- about duplicating the arg redexes; in that case, make
1897        -- a new con-app from the args
1898     bind_case_bndr env
1899       | isDeadBinder bndr   = return env
1900       | exprIsTrivial scrut = return (extendIdSubst env bndr (DoneEx scrut))
1901       | otherwise           = do { dc_args <- mapM (simplVar env) bs
1902                                          -- dc_ty_args are aready OutTypes, 
1903                                          -- but bs are InBndrs
1904                                  ; let con_app = Var (dataConWorkId dc) 
1905                                                  `mkTyApps` dc_ty_args      
1906                                                  `mkApps`   dc_args
1907                                  ; simplNonRecX env bndr con_app }
1908   
1909 -------------------
1910 missingAlt :: SimplEnv -> Id -> [InAlt] -> SimplCont -> SimplM (SimplEnv, OutExpr)
1911                 -- This isn't strictly an error, although it is unusual. 
1912                 -- It's possible that the simplifer might "see" that 
1913                 -- an inner case has no accessible alternatives before 
1914                 -- it "sees" that the entire branch of an outer case is 
1915                 -- inaccessible.  So we simply put an error case here instead.
1916 missingAlt env case_bndr alts cont
1917   = WARN( True, ptext (sLit "missingAlt") <+> ppr case_bndr )
1918     return (env, mkImpossibleExpr res_ty)
1919   where
1920     res_ty = contResultType env (substTy env (coreAltsType alts)) cont
1921 \end{code}
1922
1923
1924 %************************************************************************
1925 %*                                                                      *
1926 \subsection{Duplicating continuations}
1927 %*                                                                      *
1928 %************************************************************************
1929
1930 \begin{code}
1931 prepareCaseCont :: SimplEnv
1932                 -> [InAlt] -> SimplCont
1933                 -> SimplM (SimplEnv, SimplCont,SimplCont)
1934                         -- Return a duplicatable continuation, a non-duplicable part
1935                         -- plus some extra bindings (that scope over the entire
1936                         -- continunation)
1937
1938         -- No need to make it duplicatable if there's only one alternative
1939 prepareCaseCont env [_] cont = return (env, cont, mkBoringStop)
1940 prepareCaseCont env _   cont = mkDupableCont env cont
1941 \end{code}
1942
1943 \begin{code}
1944 mkDupableCont :: SimplEnv -> SimplCont
1945               -> SimplM (SimplEnv, SimplCont, SimplCont)
1946
1947 mkDupableCont env cont
1948   | contIsDupable cont
1949   = return (env, cont, mkBoringStop)
1950
1951 mkDupableCont _   (Stop {}) = panic "mkDupableCont"     -- Handled by previous eqn
1952
1953 mkDupableCont env (CoerceIt ty cont)
1954   = do  { (env', dup, nodup) <- mkDupableCont env cont
1955         ; return (env', CoerceIt ty dup, nodup) }
1956
1957 mkDupableCont env cont@(StrictBind {})
1958   =  return (env, mkBoringStop, cont)
1959         -- See Note [Duplicating StrictBind]
1960
1961 mkDupableCont env (StrictArg info cci cont)
1962         -- See Note [Duplicating StrictArg]
1963   = do { (env', dup, nodup) <- mkDupableCont env cont
1964        ; (env'', args')     <- mapAccumLM (makeTrivial NotTopLevel) env' (ai_args info)
1965        ; return (env'', StrictArg (info { ai_args = args' }) cci dup, nodup) }
1966
1967 mkDupableCont env (ApplyTo _ arg se cont)
1968   =     -- e.g.         [...hole...] (...arg...)
1969         --      ==>
1970         --              let a = ...arg...
1971         --              in [...hole...] a
1972     do  { (env', dup_cont, nodup_cont) <- mkDupableCont env cont
1973         ; arg' <- simplExpr (se `setInScope` env') arg
1974         ; (env'', arg'') <- makeTrivial NotTopLevel env' arg'
1975         ; let app_cont = ApplyTo OkToDup arg'' (zapSubstEnv env'') dup_cont
1976         ; return (env'', app_cont, nodup_cont) }
1977
1978 mkDupableCont env cont@(Select _ case_bndr [(_, bs, _rhs)] _ _)
1979 --  See Note [Single-alternative case]
1980 --  | not (exprIsDupable rhs && contIsDupable case_cont)
1981 --  | not (isDeadBinder case_bndr)
1982   | all isDeadBinder bs  -- InIds
1983     && not (isUnLiftedType (idType case_bndr))
1984     -- Note [Single-alternative-unlifted]
1985   = return (env, mkBoringStop, cont)
1986
1987 mkDupableCont env (Select _ case_bndr alts se cont)
1988   =     -- e.g.         (case [...hole...] of { pi -> ei })
1989         --      ===>
1990         --              let ji = \xij -> ei
1991         --              in case [...hole...] of { pi -> ji xij }
1992     do  { tick (CaseOfCase case_bndr)
1993         ; (env', dup_cont, nodup_cont) <- mkDupableCont env cont
1994                 -- NB: call mkDupableCont here, *not* prepareCaseCont
1995                 -- We must make a duplicable continuation, whereas prepareCaseCont
1996                 -- doesn't when there is a single case branch
1997
1998         ; let alt_env = se `setInScope` env'
1999         ; (alt_env', case_bndr') <- simplBinder alt_env case_bndr
2000         ; alts' <- mapM (simplAlt alt_env' [] case_bndr' dup_cont) alts
2001         -- Safe to say that there are no handled-cons for the DEFAULT case
2002                 -- NB: simplBinder does not zap deadness occ-info, so
2003                 -- a dead case_bndr' will still advertise its deadness
2004                 -- This is really important because in
2005                 --      case e of b { (# p,q #) -> ... }
2006                 -- b is always dead, and indeed we are not allowed to bind b to (# p,q #),
2007                 -- which might happen if e was an explicit unboxed pair and b wasn't marked dead.
2008                 -- In the new alts we build, we have the new case binder, so it must retain
2009                 -- its deadness.
2010         -- NB: we don't use alt_env further; it has the substEnv for
2011         --     the alternatives, and we don't want that
2012
2013         ; (env'', alts'') <- mkDupableAlts env' case_bndr' alts'
2014         ; return (env'',  -- Note [Duplicated env]
2015                   Select OkToDup case_bndr' alts'' (zapSubstEnv env'') mkBoringStop,
2016                   nodup_cont) }
2017
2018
2019 mkDupableAlts :: SimplEnv -> OutId -> [InAlt]
2020               -> SimplM (SimplEnv, [InAlt])
2021 -- Absorbs the continuation into the new alternatives
2022
2023 mkDupableAlts env case_bndr' the_alts
2024   = go env the_alts
2025   where
2026     go env0 [] = return (env0, [])
2027     go env0 (alt:alts)
2028         = do { (env1, alt') <- mkDupableAlt env0 case_bndr' alt
2029              ; (env2, alts') <- go env1 alts
2030              ; return (env2, alt' : alts' ) }
2031
2032 mkDupableAlt :: SimplEnv -> OutId -> (AltCon, [CoreBndr], CoreExpr)
2033               -> SimplM (SimplEnv, (AltCon, [CoreBndr], CoreExpr))
2034 mkDupableAlt env case_bndr (con, bndrs', rhs')
2035   | exprIsDupable rhs'  -- Note [Small alternative rhs]
2036   = return (env, (con, bndrs', rhs'))
2037   | otherwise
2038   = do  { let rhs_ty'  = exprType rhs'
2039               scrut_ty = idType case_bndr
2040               case_bndr_w_unf   
2041                 = case con of 
2042                       DEFAULT    -> case_bndr                                   
2043                       DataAlt dc -> setIdUnfolding case_bndr unf
2044                           where
2045                                  -- See Note [Case binders and join points]
2046                              unf = mkInlineUnfolding Nothing rhs
2047                              rhs = mkConApp dc (map Type (tyConAppArgs scrut_ty)
2048                                                 ++ varsToCoreExprs bndrs')
2049
2050                       LitAlt {} -> WARN( True, ptext (sLit "mkDupableAlt")
2051                                                 <+> ppr case_bndr <+> ppr con )
2052                                    case_bndr
2053                            -- The case binder is alive but trivial, so why has 
2054                            -- it not been substituted away?
2055
2056               used_bndrs' | isDeadBinder case_bndr = filter abstract_over bndrs'
2057                           | otherwise              = bndrs' ++ [case_bndr_w_unf]
2058               
2059               abstract_over bndr
2060                   | isTyCoVar bndr = True -- Abstract over all type variables just in case
2061                   | otherwise    = not (isDeadBinder bndr)
2062                         -- The deadness info on the new Ids is preserved by simplBinders
2063
2064         ; (final_bndrs', final_args)    -- Note [Join point abstraction]
2065                 <- if (any isId used_bndrs')
2066                    then return (used_bndrs', varsToCoreExprs used_bndrs')
2067                     else do { rw_id <- newId (fsLit "w") realWorldStatePrimTy
2068                             ; return ([rw_id], [Var realWorldPrimId]) }
2069
2070         ; join_bndr <- newId (fsLit "$j") (mkPiTypes final_bndrs' rhs_ty')
2071                 -- Note [Funky mkPiTypes]
2072
2073         ; let   -- We make the lambdas into one-shot-lambdas.  The
2074                 -- join point is sure to be applied at most once, and doing so
2075                 -- prevents the body of the join point being floated out by
2076                 -- the full laziness pass
2077                 really_final_bndrs     = map one_shot final_bndrs'
2078                 one_shot v | isId v    = setOneShotLambda v
2079                            | otherwise = v
2080                 join_rhs  = mkLams really_final_bndrs rhs'
2081                 join_call = mkApps (Var join_bndr) final_args
2082
2083         ; env' <- addPolyBind NotTopLevel env (NonRec join_bndr join_rhs)
2084         ; return (env', (con, bndrs', join_call)) }
2085                 -- See Note [Duplicated env]
2086 \end{code}
2087
2088 Note [Case binders and join points]
2089 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
2090 Consider this 
2091    case (case .. ) of c {
2092      I# c# -> ....c....
2093
2094 If we make a join point with c but not c# we get
2095   $j = \c -> ....c....
2096
2097 But if later inlining scrutines the c, thus
2098
2099   $j = \c -> ... case c of { I# y -> ... } ...
2100
2101 we won't see that 'c' has already been scrutinised.  This actually
2102 happens in the 'tabulate' function in wave4main, and makes a significant
2103 difference to allocation.
2104
2105 An alternative plan is this:
2106
2107    $j = \c# -> let c = I# c# in ...c....
2108
2109 but that is bad if 'c' is *not* later scrutinised.  
2110
2111 So instead we do both: we pass 'c' and 'c#' , and record in c's inlining
2112 (an InlineRule) that it's really I# c#, thus
2113    
2114    $j = \c# -> \c[=I# c#] -> ...c....
2115
2116 Absence analysis may later discard 'c'.
2117
2118 NB: take great care when doing strictness analysis; 
2119     see Note [Lamba-bound unfoldings] in DmdAnal.
2120
2121 Also note that we can still end up passing stuff that isn't used.  Before
2122 strictness analysis we have
2123    let $j x y c{=(x,y)} = (h c, ...)
2124    in ...
2125 After strictness analysis we see that h is strict, we end up with
2126    let $j x y c{=(x,y)} = ($wh x y, ...)
2127 and c is unused.
2128    
2129 Note [Duplicated env]
2130 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
2131 Some of the alternatives are simplified, but have not been turned into a join point
2132 So they *must* have an zapped subst-env.  So we can't use completeNonRecX to
2133 bind the join point, because it might to do PostInlineUnconditionally, and
2134 we'd lose that when zapping the subst-env.  We could have a per-alt subst-env,
2135 but zapping it (as we do in mkDupableCont, the Select case) is safe, and
2136 at worst delays the join-point inlining.
2137
2138 Note [Small alternative rhs]
2139 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
2140 It is worth checking for a small RHS because otherwise we
2141 get extra let bindings that may cause an extra iteration of the simplifier to
2142 inline back in place.  Quite often the rhs is just a variable or constructor.
2143 The Ord instance of Maybe in PrelMaybe.lhs, for example, took several extra
2144 iterations because the version with the let bindings looked big, and so wasn't
2145 inlined, but after the join points had been inlined it looked smaller, and so
2146 was inlined.
2147
2148 NB: we have to check the size of rhs', not rhs.
2149 Duplicating a small InAlt might invalidate occurrence information
2150 However, if it *is* dupable, we return the *un* simplified alternative,
2151 because otherwise we'd need to pair it up with an empty subst-env....
2152 but we only have one env shared between all the alts.
2153 (Remember we must zap the subst-env before re-simplifying something).
2154 Rather than do this we simply agree to re-simplify the original (small) thing later.
2155
2156 Note [Funky mkPiTypes]
2157 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
2158 Notice the funky mkPiTypes.  If the contructor has existentials
2159 it's possible that the join point will be abstracted over
2160 type varaibles as well as term variables.
2161  Example:  Suppose we have
2162         data T = forall t.  C [t]
2163  Then faced with
2164         case (case e of ...) of
2165             C t xs::[t] -> rhs
2166  We get the join point
2167         let j :: forall t. [t] -> ...
2168             j = /\t \xs::[t] -> rhs
2169         in
2170         case (case e of ...) of
2171             C t xs::[t] -> j t xs
2172
2173 Note [Join point abstaction]
2174 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
2175 If we try to lift a primitive-typed something out
2176 for let-binding-purposes, we will *caseify* it (!),
2177 with potentially-disastrous strictness results.  So
2178 instead we turn it into a function: \v -> e
2179 where v::State# RealWorld#.  The value passed to this function
2180 is realworld#, which generates (almost) no code.
2181
2182 There's a slight infelicity here: we pass the overall
2183 case_bndr to all the join points if it's used in *any* RHS,
2184 because we don't know its usage in each RHS separately
2185
2186 We used to say "&& isUnLiftedType rhs_ty'" here, but now
2187 we make the join point into a function whenever used_bndrs'
2188 is empty.  This makes the join-point more CPR friendly.
2189 Consider:       let j = if .. then I# 3 else I# 4
2190                 in case .. of { A -> j; B -> j; C -> ... }
2191
2192 Now CPR doesn't w/w j because it's a thunk, so
2193 that means that the enclosing function can't w/w either,
2194 which is a lose.  Here's the example that happened in practice:
2195         kgmod :: Int -> Int -> Int
2196         kgmod x y = if x > 0 && y < 0 || x < 0 && y > 0
2197                     then 78
2198                     else 5
2199
2200 I have seen a case alternative like this:
2201         True -> \v -> ...
2202 It's a bit silly to add the realWorld dummy arg in this case, making
2203         $j = \s v -> ...
2204            True -> $j s
2205 (the \v alone is enough to make CPR happy) but I think it's rare
2206
2207 Note [Duplicating StrictArg]
2208 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
2209 The original plan had (where E is a big argument)
2210 e.g.    f E [..hole..]
2211         ==>     let $j = \a -> f E a
2212                 in $j [..hole..]
2213
2214 But this is terrible! Here's an example:
2215         && E (case x of { T -> F; F -> T })
2216 Now, && is strict so we end up simplifying the case with
2217 an ArgOf continuation.  If we let-bind it, we get
2218         let $j = \v -> && E v
2219         in simplExpr (case x of { T -> F; F -> T })
2220                      (ArgOf (\r -> $j r)
2221 And after simplifying more we get
2222         let $j = \v -> && E v
2223         in case x of { T -> $j F; F -> $j T }
2224 Which is a Very Bad Thing
2225
2226 What we do now is this
2227         f E [..hole..]
2228         ==>     let a = E
2229                 in f a [..hole..]
2230 Now if the thing in the hole is a case expression (which is when
2231 we'll call mkDupableCont), we'll push the function call into the
2232 branches, which is what we want.  Now RULES for f may fire, and
2233 call-pattern specialisation.  Here's an example from Trac #3116
2234      go (n+1) (case l of
2235                  1  -> bs'
2236                  _  -> Chunk p fpc (o+1) (l-1) bs')
2237 If we can push the call for 'go' inside the case, we get
2238 call-pattern specialisation for 'go', which is *crucial* for 
2239 this program.
2240
2241 Here is the (&&) example: 
2242         && E (case x of { T -> F; F -> T })
2243   ==>   let a = E in 
2244         case x of { T -> && a F; F -> && a T }
2245 Much better!
2246
2247 Notice that 
2248   * Arguments to f *after* the strict one are handled by 
2249     the ApplyTo case of mkDupableCont.  Eg
2250         f [..hole..] E
2251
2252   * We can only do the let-binding of E because the function
2253     part of a StrictArg continuation is an explicit syntax
2254     tree.  In earlier versions we represented it as a function
2255     (CoreExpr -> CoreEpxr) which we couldn't take apart.
2256
2257 Do *not* duplicate StrictBind and StritArg continuations.  We gain
2258 nothing by propagating them into the expressions, and we do lose a
2259 lot.  
2260
2261 The desire not to duplicate is the entire reason that
2262 mkDupableCont returns a pair of continuations.
2263
2264 Note [Duplicating StrictBind]
2265 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
2266 Unlike StrictArg, there doesn't seem anything to gain from
2267 duplicating a StrictBind continuation, so we don't.
2268
2269 The desire not to duplicate is the entire reason that
2270 mkDupableCont returns a pair of continuations.
2271
2272
2273 Note [Single-alternative cases]
2274 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
2275 This case is just like the ArgOf case.  Here's an example:
2276         data T a = MkT !a
2277         ...(MkT (abs x))...
2278 Then we get
2279         case (case x of I# x' ->
2280               case x' <# 0# of
2281                 True  -> I# (negate# x')
2282                 False -> I# x') of y {
2283           DEFAULT -> MkT y
2284 Because the (case x) has only one alternative, we'll transform to
2285         case x of I# x' ->
2286         case (case x' <# 0# of
2287                 True  -> I# (negate# x')
2288                 False -> I# x') of y {
2289           DEFAULT -> MkT y
2290 But now we do *NOT* want to make a join point etc, giving
2291         case x of I# x' ->
2292         let $j = \y -> MkT y
2293         in case x' <# 0# of
2294                 True  -> $j (I# (negate# x'))
2295                 False -> $j (I# x')
2296 In this case the $j will inline again, but suppose there was a big
2297 strict computation enclosing the orginal call to MkT.  Then, it won't
2298 "see" the MkT any more, because it's big and won't get duplicated.
2299 And, what is worse, nothing was gained by the case-of-case transform.
2300
2301 So, in circumstances like these, we don't want to build join points
2302 and push the outer case into the branches of the inner one. Instead,
2303 don't duplicate the continuation. 
2304
2305 When should we use this strategy?  We should not use it on *every*
2306 single-alternative case:
2307   e.g.  case (case ....) of (a,b) -> (# a,b #)
2308 Here we must push the outer case into the inner one!
2309 Other choices:
2310
2311    * Match [(DEFAULT,_,_)], but in the common case of Int,
2312      the alternative-filling-in code turned the outer case into
2313                 case (...) of y { I# _ -> MkT y }
2314
2315    * Match on single alternative plus (not (isDeadBinder case_bndr))
2316      Rationale: pushing the case inwards won't eliminate the construction.
2317      But there's a risk of
2318                 case (...) of y { (a,b) -> let z=(a,b) in ... }
2319      Now y looks dead, but it'll come alive again.  Still, this
2320      seems like the best option at the moment.
2321
2322    * Match on single alternative plus (all (isDeadBinder bndrs))
2323      Rationale: this is essentially  seq.
2324
2325    * Match when the rhs is *not* duplicable, and hence would lead to a
2326      join point.  This catches the disaster-case above.  We can test
2327      the *un-simplified* rhs, which is fine.  It might get bigger or
2328      smaller after simplification; if it gets smaller, this case might
2329      fire next time round.  NB also that we must test contIsDupable
2330      case_cont *too, because case_cont might be big!
2331
2332      HOWEVER: I found that this version doesn't work well, because
2333      we can get         let x = case (...) of { small } in ...case x...
2334      When x is inlined into its full context, we find that it was a bad
2335      idea to have pushed the outer case inside the (...) case.
2336
2337 Note [Single-alternative-unlifted]
2338 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
2339 Here's another single-alternative where we really want to do case-of-case:
2340
2341 data Mk1 = Mk1 Int#
2342 data Mk1 = Mk2 Int#
2343
2344 M1.f =
2345     \r [x_s74 y_s6X]
2346         case
2347             case y_s6X of tpl_s7m {
2348               M1.Mk1 ipv_s70 -> ipv_s70;
2349               M1.Mk2 ipv_s72 -> ipv_s72;
2350             }
2351         of
2352         wild_s7c
2353         { __DEFAULT ->
2354               case
2355                   case x_s74 of tpl_s7n {
2356                     M1.Mk1 ipv_s77 -> ipv_s77;
2357                     M1.Mk2 ipv_s79 -> ipv_s79;
2358                   }
2359               of
2360               wild1_s7b
2361               { __DEFAULT -> ==# [wild1_s7b wild_s7c];
2362               };
2363         };
2364
2365 So the outer case is doing *nothing at all*, other than serving as a
2366 join-point.  In this case we really want to do case-of-case and decide
2367 whether to use a real join point or just duplicate the continuation.
2368
2369 Hence: check whether the case binder's type is unlifted, because then
2370 the outer case is *not* a seq.