Fix the GHC.Base.inline builtin rule
[ghc-hetmet.git] / compiler / specialise / Rules.lhs
1 %
2 % (c) The GRASP/AQUA Project, Glasgow University, 1992-1998
3 %
4 \section[CoreRules]{Transformation rules}
5
6 \begin{code}
7 module Rules (
8         RuleBase, emptyRuleBase, mkRuleBase, extendRuleBaseList, 
9         unionRuleBase, pprRuleBase, ruleCheckProgram,
10
11         mkSpecInfo, extendSpecInfo, addSpecInfo,
12         rulesOfBinds, addIdSpecialisations, 
13         
14         matchN,
15
16         lookupRule, mkLocalRule, roughTopNames
17     ) where
18
19 #include "HsVersions.h"
20
21 import CoreSyn          -- All of it
22 import OccurAnal        ( occurAnalyseExpr )
23 import CoreFVs          ( exprFreeVars, exprsFreeVars, bindFreeVars, rulesRhsFreeVars )
24 import CoreUnfold       ( isCheapUnfolding, unfoldingTemplate )
25 import CoreUtils        ( tcEqExprX, exprType )
26 import PprCore          ( pprRules )
27 import Type             ( Type, TvSubstEnv )
28 import Coercion         ( coercionKind )
29 import TcType           ( tcSplitTyConApp_maybe )
30 import CoreTidy         ( tidyRules )
31 import Id               ( Id, idUnfolding, isLocalId, isGlobalId, idName, idType,
32                           idSpecialisation, idCoreRules, setIdSpecialisation ) 
33 import IdInfo           ( SpecInfo( SpecInfo ) )
34 import Var              ( Var )
35 import VarEnv
36 import VarSet
37 import Name             ( Name, NamedThing(..) )
38 import NameEnv
39 import Unify            ( ruleMatchTyX, MatchEnv(..) )
40 import BasicTypes       ( Activation, CompilerPhase, isActive )
41 import Outputable
42 import FastString
43 import Maybes
44 import OrdList
45 import Bag
46 import Util
47 import List hiding( mapAccumL ) -- Also defined in Util
48 \end{code}
49
50
51 %************************************************************************
52 %*                                                                      *
53 \subsection[specialisation-IdInfo]{Specialisation info about an @Id@}
54 %*                                                                      *
55 %************************************************************************
56
57 A @CoreRule@ holds details of one rule for an @Id@, which
58 includes its specialisations.
59
60 For example, if a rule for @f@ contains the mapping:
61 \begin{verbatim}
62         forall a b d. [Type (List a), Type b, Var d]  ===>  f' a b
63 \end{verbatim}
64 then when we find an application of f to matching types, we simply replace
65 it by the matching RHS:
66 \begin{verbatim}
67         f (List Int) Bool dict ===>  f' Int Bool
68 \end{verbatim}
69 All the stuff about how many dictionaries to discard, and what types
70 to apply the specialised function to, are handled by the fact that the
71 Rule contains a template for the result of the specialisation.
72
73 There is one more exciting case, which is dealt with in exactly the same
74 way.  If the specialised value is unboxed then it is lifted at its
75 definition site and unlifted at its uses.  For example:
76
77         pi :: forall a. Num a => a
78
79 might have a specialisation
80
81         [Int#] ===>  (case pi' of Lift pi# -> pi#)
82
83 where pi' :: Lift Int# is the specialised version of pi.
84
85 \begin{code}
86 mkLocalRule :: RuleName -> Activation 
87             -> Name -> [CoreBndr] -> [CoreExpr] -> CoreExpr -> CoreRule
88 -- Used to make CoreRule for an Id defined in this module
89 mkLocalRule name act fn bndrs args rhs
90   = Rule { ru_name = name, ru_fn = fn, ru_act = act,
91            ru_bndrs = bndrs, ru_args = args,
92            ru_rhs = rhs, ru_rough = roughTopNames args,
93            ru_local = True }
94
95 --------------
96 roughTopNames :: [CoreExpr] -> [Maybe Name]
97 roughTopNames args = map roughTopName args
98
99 roughTopName :: CoreExpr -> Maybe Name
100 -- Find the "top" free name of an expression
101 -- a) the function in an App chain (if a GlobalId)
102 -- b) the TyCon in a type
103 -- This is used for the fast-match-check for rules; 
104 --      if the top names don't match, the rest can't
105 roughTopName (Type ty) = case tcSplitTyConApp_maybe ty of
106                           Just (tc,_) -> Just (getName tc)
107                           Nothing     -> Nothing
108 roughTopName (App f a) = roughTopName f
109 roughTopName (Var f) | isGlobalId f = Just (idName f)
110                      | otherwise    = Nothing
111 roughTopName other = Nothing
112
113 ruleCantMatch :: [Maybe Name] -> [Maybe Name] -> Bool
114 -- (ruleCantMatch tpl actual) returns True only if 'actual'
115 -- definitely can't match 'tpl' by instantiating 'tpl'.  
116 -- It's only a one-way match; unlike instance matching we 
117 -- don't consider unification
118 -- 
119 -- Notice that there is no case
120 --      ruleCantMatch (Just n1 : ts) (Nothing : as) = True
121 -- Reason: a local variable 'v' in the actuals might 
122 --         have an unfolding which is a global.
123 --         This quite often happens with case scrutinees.
124 ruleCantMatch (Just n1 : ts) (Just n2 : as) = n1 /= n2 || ruleCantMatch ts as
125 ruleCantMatch (t       : ts) (a       : as) = ruleCantMatch ts as
126 ruleCantMatch ts             as             = False
127 \end{code}
128
129
130 %************************************************************************
131 %*                                                                      *
132                 SpecInfo: the rules in an IdInfo
133 %*                                                                      *
134 %************************************************************************
135
136 \begin{code}
137 mkSpecInfo :: [CoreRule] -> SpecInfo
138 mkSpecInfo rules = SpecInfo rules (rulesRhsFreeVars rules)
139
140 extendSpecInfo :: SpecInfo -> [CoreRule] -> SpecInfo
141 extendSpecInfo (SpecInfo rs1 fvs1) rs2
142   = SpecInfo (rs2 ++ rs1) (rulesRhsFreeVars rs2 `unionVarSet` fvs1)
143
144 addSpecInfo :: SpecInfo -> SpecInfo -> SpecInfo
145 addSpecInfo (SpecInfo rs1 fvs1) (SpecInfo rs2 fvs2) 
146   = SpecInfo (rs1 ++ rs2) (fvs1 `unionVarSet` fvs2)
147
148 addIdSpecialisations :: Id -> [CoreRule] -> Id
149 addIdSpecialisations id rules
150   = setIdSpecialisation id $
151     extendSpecInfo (idSpecialisation id) rules
152
153 rulesOfBinds :: [CoreBind] -> [CoreRule]
154 rulesOfBinds binds = concatMap (concatMap idCoreRules . bindersOf) binds
155 \end{code}
156
157
158 %************************************************************************
159 %*                                                                      *
160                 RuleBase
161 %*                                                                      *
162 %************************************************************************
163
164 \begin{code}
165 type RuleBase = NameEnv [CoreRule]
166         -- Maps (the name of) an Id to its rules
167         -- The rules are are unordered; 
168         -- we sort out any overlaps on lookup
169
170 emptyRuleBase = emptyNameEnv
171
172 mkRuleBase :: [CoreRule] -> RuleBase
173 mkRuleBase rules = extendRuleBaseList emptyRuleBase rules
174
175 extendRuleBaseList :: RuleBase -> [CoreRule] -> RuleBase
176 extendRuleBaseList rule_base new_guys
177   = foldl extendRuleBase rule_base new_guys
178
179 unionRuleBase :: RuleBase -> RuleBase -> RuleBase
180 unionRuleBase rb1 rb2 = plusNameEnv_C (++) rb1 rb2
181
182 extendRuleBase :: RuleBase -> CoreRule -> RuleBase
183 extendRuleBase rule_base rule
184   = extendNameEnv_Acc (:) singleton rule_base (ruleIdName rule) rule
185
186 pprRuleBase :: RuleBase -> SDoc
187 pprRuleBase rules = vcat [ pprRules (tidyRules emptyTidyEnv rs) 
188                          | rs <- nameEnvElts rules ]
189 \end{code}
190
191
192 %************************************************************************
193 %*                                                                      *
194 \subsection{Matching}
195 %*                                                                      *
196 %************************************************************************
197
198 Note [Extra args in rule matching]
199 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
200 If we find a matching rule, we return (Just (rule, rhs)), 
201 but the rule firing has only consumed as many of the input args
202 as the ruleArity says.  It's up to the caller to keep track
203 of any left-over args.  E.g. if you call
204         lookupRule ... f [e1, e2, e3]
205 and it returns Just (r, rhs), where r has ruleArity 2
206 then the real rewrite is
207         f e1 e2 e3 ==> rhs e3
208
209 You might think it'd be cleaner for lookupRule to deal with the
210 leftover arguments, by applying 'rhs' to them, but the main call
211 in the Simplifier works better as it is.  Reason: the 'args' passed
212 to lookupRule are the result of a lazy substitution
213
214 \begin{code}
215 lookupRule :: (Activation -> Bool) -> InScopeSet
216            -> RuleBase  -- Imported rules
217            -> Id -> [CoreExpr] -> Maybe (CoreRule, CoreExpr)
218 -- See Note [Extra argsin rule matching]
219 lookupRule is_active in_scope rule_base fn args
220   = matchRules is_active in_scope fn args rules
221   where
222         -- The rules for an Id come from two places:
223         --      (a) the ones it is born with (idCoreRules fn)
224         --      (b) rules added in subsequent modules (extra_rules)
225         -- PrimOps, for example, are born with a bunch of rules under (a)
226     rules = extra_rules ++ idCoreRules fn
227     extra_rules | isLocalId fn = []
228                 | otherwise    = lookupNameEnv rule_base (idName fn) `orElse` []
229
230 matchRules :: (Activation -> Bool) -> InScopeSet
231            -> Id -> [CoreExpr]
232            -> [CoreRule] -> Maybe (CoreRule, CoreExpr)
233 -- See comments on matchRule
234 matchRules is_active in_scope fn args rules
235   = -- pprTrace "matchRules" (ppr fn <+> ppr rules) $
236     case go [] rules of
237         []     -> Nothing
238         (m:ms) -> Just (findBest (fn,args) m ms)
239   where
240     rough_args = map roughTopName args
241
242     go :: [(CoreRule,CoreExpr)] -> [CoreRule] -> [(CoreRule,CoreExpr)]
243     go ms []           = ms
244     go ms (r:rs) = case (matchRule is_active in_scope args rough_args r) of
245                         Just e  -> go ((r,e):ms) rs
246                         Nothing -> -- pprTrace "match failed" (ppr r $$ ppr args $$ 
247                                    --   ppr [(arg_id, unfoldingTemplate unf) | Var arg_id <- args, let unf = idUnfolding arg_id, isCheapUnfolding unf] )
248                                    go ms         rs
249
250 findBest :: (Id, [CoreExpr])
251          -> (CoreRule,CoreExpr) -> [(CoreRule,CoreExpr)] -> (CoreRule,CoreExpr)
252 -- All these pairs matched the expression
253 -- Return the pair the the most specific rule
254 -- The (fn,args) is just for overlap reporting
255
256 findBest target (rule,ans)   [] = (rule,ans)
257 findBest target (rule1,ans1) ((rule2,ans2):prs)
258   | rule1 `isMoreSpecific` rule2 = findBest target (rule1,ans1) prs
259   | rule2 `isMoreSpecific` rule1 = findBest target (rule2,ans2) prs
260 #ifdef DEBUG
261   | otherwise = pprTrace "Rules.findBest: rule overlap (Rule 1 wins)"
262                          (vcat [ptext SLIT("Expression to match:") <+> ppr fn <+> sep (map ppr args),
263                                 ptext SLIT("Rule 1:") <+> ppr rule1, 
264                                 ptext SLIT("Rule 2:") <+> ppr rule2]) $
265                 findBest target (rule1,ans1) prs
266 #else
267   | otherwise = findBest target (rule1,ans1) prs
268 #endif
269   where
270     (fn,args) = target
271
272 isMoreSpecific :: CoreRule -> CoreRule -> Bool
273 isMoreSpecific (BuiltinRule {}) r2 = True
274 isMoreSpecific r1 (BuiltinRule {}) = False
275 isMoreSpecific (Rule { ru_bndrs = bndrs1, ru_args = args1 })
276                (Rule { ru_bndrs = bndrs2, ru_args = args2 })
277   = isJust (matchN in_scope bndrs2 args2 args1)
278   where
279    in_scope = mkInScopeSet (mkVarSet bndrs1)
280         -- Actually we should probably include the free vars 
281         -- of rule1's args, but I can't be bothered
282
283 noBlackList :: Activation -> Bool
284 noBlackList act = False         -- Nothing is black listed
285
286 matchRule :: (Activation -> Bool) -> InScopeSet
287           -> [CoreExpr] -> [Maybe Name]
288           -> CoreRule -> Maybe CoreExpr
289
290 -- If (matchRule rule args) returns Just (name,rhs)
291 -- then (f args) matches the rule, and the corresponding
292 -- rewritten RHS is rhs
293 --
294 -- The bndrs and rhs is occurrence-analysed
295 --
296 --      Example
297 --
298 -- The rule
299 --      forall f g x. map f (map g x) ==> map (f . g) x
300 -- is stored
301 --      CoreRule "map/map" 
302 --               [f,g,x]                -- tpl_vars
303 --               [f,map g x]            -- tpl_args
304 --               map (f.g) x)           -- rhs
305 --        
306 -- Then the call: matchRule the_rule [e1,map e2 e3]
307 --        = Just ("map/map", (\f,g,x -> rhs) e1 e2 e3)
308 --
309 -- Any 'surplus' arguments in the input are simply put on the end
310 -- of the output.
311
312 matchRule is_active in_scope args rough_args
313           (BuiltinRule { ru_name = name, ru_try = match_fn })
314   = case match_fn args of
315         Just expr -> Just expr
316         Nothing   -> Nothing
317
318 matchRule is_active in_scope args rough_args
319           (Rule { ru_name = rn, ru_act = act, ru_rough = tpl_tops,
320                   ru_bndrs = tpl_vars, ru_args = tpl_args,
321                   ru_rhs = rhs })
322   | not (is_active act)               = Nothing
323   | ruleCantMatch tpl_tops rough_args = Nothing
324   | otherwise
325   = case matchN in_scope tpl_vars tpl_args args of
326         Nothing                -> Nothing
327         Just (binds, tpl_vals) -> Just (mkLets binds $
328                                         rule_fn `mkApps` tpl_vals)
329   where
330     rule_fn = occurAnalyseExpr (mkLams tpl_vars rhs)
331         -- We could do this when putting things into the rulebase, I guess
332 \end{code}
333
334 \begin{code}
335 matchN  :: InScopeSet
336         -> [Var]                -- Template tyvars
337         -> [CoreExpr]           -- Template
338         -> [CoreExpr]           -- Target; can have more elts than template
339         -> Maybe ([CoreBind],   -- Bindings to wrap around the entire result
340                   [CoreExpr])   -- What is substituted for each template var
341
342 matchN in_scope tmpl_vars tmpl_es target_es
343   = do  { (tv_subst, id_subst, binds)
344                 <- go init_menv emptySubstEnv tmpl_es target_es
345         ; return (fromOL binds, 
346                   map (lookup_tmpl tv_subst id_subst) tmpl_vars') }
347   where
348     (init_rn_env, tmpl_vars') = mapAccumL rnBndrL (mkRnEnv2 in_scope) tmpl_vars
349         -- See Note [Template binders]
350
351     init_menv = ME { me_tmpls = mkVarSet tmpl_vars', me_env = init_rn_env }
352                 
353     go menv subst []     es     = Just subst
354     go menv subst ts     []     = Nothing       -- Fail if too few actual args
355     go menv subst (t:ts) (e:es) = do { subst1 <- match menv subst t e 
356                                      ; go menv subst1 ts es }
357
358     lookup_tmpl :: TvSubstEnv -> IdSubstEnv -> Var -> CoreExpr
359     lookup_tmpl tv_subst id_subst tmpl_var'
360         | isTyVar tmpl_var' = case lookupVarEnv tv_subst tmpl_var' of
361                                 Just ty         -> Type ty
362                                 Nothing         -> unbound tmpl_var'
363         | otherwise         = case lookupVarEnv id_subst tmpl_var' of
364                                 Just e -> e
365                                 other  -> unbound tmpl_var'
366  
367     unbound var = pprPanic "Template variable unbound in rewrite rule" 
368                         (ppr var $$ ppr tmpl_vars $$ ppr tmpl_vars' $$ ppr tmpl_es $$ ppr target_es)
369 \end{code}
370
371 Note [Template binders]
372 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
373 Consider the following match:
374         Template:  forall x.  f x 
375         Target:     f (x+1)
376 This should succeed, because the template variable 'x' has 
377 nothing to do with the 'x' in the target. 
378
379 On reflection, this case probably does just work, but this might not
380         Template:  forall x. f (\x.x) 
381         Target:    f (\y.y)
382 Here we want to clone when we find the \x, but to know that x must be in scope
383
384 To achive this, we use rnBndrL to rename the template variables if
385 necessary; the renamed ones are the tmpl_vars'
386
387
388         ---------------------------------------------
389                 The inner workings of matching
390         ---------------------------------------------
391
392 \begin{code}
393 -- These two definitions are not the same as in Subst,
394 -- but they simple and direct, and purely local to this module
395 --
396 -- * The domain of the TvSubstEnv and IdSubstEnv are the template
397 --   variables passed into the match.
398 --
399 -- * The (OrdList CoreBind) in a SubstEnv are the bindings floated out
400 --   from nested matches; see the Let case of match, below
401 --
402 type SubstEnv   = (TvSubstEnv, IdSubstEnv, OrdList CoreBind)
403 type IdSubstEnv = IdEnv CoreExpr                
404
405 emptySubstEnv :: SubstEnv
406 emptySubstEnv = (emptyVarEnv, emptyVarEnv, nilOL)
407
408
409 --      At one stage I tried to match even if there are more 
410 --      template args than real args.
411
412 --      I now think this is probably a bad idea.
413 --      Should the template (map f xs) match (map g)?  I think not.
414 --      For a start, in general eta expansion wastes work.
415 --      SLPJ July 99
416
417
418 match :: MatchEnv
419       -> SubstEnv
420       -> CoreExpr               -- Template
421       -> CoreExpr               -- Target
422       -> Maybe SubstEnv
423
424 -- See the notes with Unify.match, which matches types
425 -- Everything is very similar for terms
426
427 -- Interesting examples:
428 -- Consider matching
429 --      \x->f      against    \f->f
430 -- When we meet the lambdas we must remember to rename f to f' in the
431 -- second expresion.  The RnEnv2 does that.
432 --
433 -- Consider matching 
434 --      forall a. \b->b    against   \a->3
435 -- We must rename the \a.  Otherwise when we meet the lambdas we 
436 -- might substitute [a/b] in the template, and then erroneously 
437 -- succeed in matching what looks like the template variable 'a' against 3.
438
439 -- The Var case follows closely what happens in Unify.match
440 match menv subst (Var v1) e2 
441   | Just subst <- match_var menv subst v1 e2
442   = Just subst
443
444 match menv subst e1 (Note n e2)
445   = match menv subst e1 e2
446         -- Note [Notes in RULE matching]
447         -- ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
448         -- Look through Notes.  In particular, we don't want to
449         -- be confused by InlineMe notes.  Maybe we should be more
450         -- careful about profiling notes, but for now I'm just
451         -- riding roughshod over them.  
452         --- See Note [Notes in call patterns] in SpecConstr
453
454 -- Here is another important rule: if the term being matched is a
455 -- variable, we expand it so long as its unfolding is a WHNF
456 -- (Its occurrence information is not necessarily up to date,
457 --  so we don't use it.)
458 match menv subst e1 (Var v2)
459   | isCheapUnfolding unfolding
460   = match menv subst e1 (unfoldingTemplate unfolding)
461   where
462     rn_env    = me_env menv
463     unfolding = idUnfolding (lookupRnInScope rn_env (rnOccR rn_env v2))
464         -- Notice that we look up v2 in the in-scope set
465         -- See Note [Lookup in-scope]
466         -- Remember to apply any renaming first (hence rnOccR)
467
468 -- Note [Matching lets]
469 -- ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
470 -- Matching a let-expression.  Consider
471 --      RULE forall x.  f (g x) = <rhs>
472 -- and target expression
473 --      f (let { w=R } in g E))
474 -- Then we'd like the rule to match, to generate
475 --      let { w=R } in (\x. <rhs>) E
476 -- In effect, we want to float the let-binding outward, to enable
477 -- the match to happen.  This is the WHOLE REASON for accumulating
478 -- bindings in the SubstEnv
479 --
480 -- We can only do this if
481 --      (a) Widening the scope of w does not capture any variables
482 --          We use a conservative test: w is not already in scope
483 --          If not, we clone the binders, and substitute
484 --      (b) The free variables of R are not bound by the part of the
485 --          target expression outside the let binding; e.g.
486 --              f (\v. let w = v+1 in g E)
487 --          Here we obviously cannot float the let-binding for w.
488 --
489 -- You may think rule (a) would never apply, because rule matching is
490 -- mostly invoked from the simplifier, when we have just run substExpr 
491 -- over the argument, so there will be no shadowing anyway.
492 -- The fly in the ointment is that the forall'd variables of the
493 -- RULE itself are considered in scope.
494 --
495 -- I though of various cheapo ways to solve this tiresome problem,
496 -- but ended up doing the straightforward thing, which is to 
497 -- clone the binders if they are in scope.  It's tiresome, and
498 -- potentially inefficient, because of the calls to substExpr,
499 -- but I don't think it'll happen much in pracice.
500
501 {-  Cases to think about
502         (let x=y+1 in \x. (x,x))
503                 --> let x=y+1 in (\x1. (x1,x1))
504         (\x. let x = y+1 in (x,x))
505                 --> let x1 = y+1 in (\x. (x1,x1)
506         (let x=y+1 in (x,x), let x=y-1 in (x,x))
507                 --> let x=y+1 in let x1=y-1 in ((x,x),(x1,x1))
508
509 Watch out!
510         (let x=y+1 in let z=x+1 in (z,z)
511                 --> matches (p,p) but watch out that the use of 
512                         x on z's rhs is OK!
513 I'm removing the cloning because that makes the above case
514 fail, because the inner let looks as if it has locally-bound vars -}
515
516 match menv subst@(tv_subst, id_subst, binds) e1 (Let bind e2)
517   | all freshly_bound bndrs,
518     not (any locally_bound bind_fvs)
519   = match (menv { me_env = rn_env' }) 
520           (tv_subst, id_subst, binds `snocOL` bind')
521           e1 e2'
522   where
523     rn_env   = me_env menv
524     bndrs    = bindersOf  bind
525     bind_fvs = varSetElems (bindFreeVars bind)
526     locally_bound x   = inRnEnvR rn_env x
527     freshly_bound x = not (x `rnInScope` rn_env)
528     bind' = bind
529     e2'   = e2
530     rn_env' = extendRnInScopeList rn_env bndrs
531 {-
532     (rn_env', bndrs') = mapAccumL rnBndrR rn_env bndrs
533     s_prs = [(bndr, Var bndr') | (bndr,bndr') <- zip bndrs bndrs', bndr /= bndr']
534     subst = mkSubst (rnInScopeSet rn_env) emptyVarEnv (mkVarEnv s_prs)
535     (bind', e2') | null s_prs = (bind,   e2)
536                  | otherwise  = (s_bind, substExpr subst e2)
537     s_bind = case bind of
538                 NonRec {} -> NonRec (head bndrs') (head rhss)
539                 Rec {}    -> Rec (bndrs' `zip` map (substExpr subst) rhss)
540 -}
541
542 match menv subst (Lit lit1) (Lit lit2)
543   | lit1 == lit2
544   = Just subst
545
546 match menv subst (App f1 a1) (App f2 a2)
547   = do  { subst' <- match menv subst f1 f2
548         ; match menv subst' a1 a2 }
549
550 match menv subst (Lam x1 e1) (Lam x2 e2)
551   = match menv' subst e1 e2
552   where
553     menv' = menv { me_env = rnBndr2 (me_env menv) x1 x2 }
554
555 -- This rule does eta expansion
556 --              (\x.M)  ~  N    iff     M  ~  N x
557 -- It's important that this is *after* the let rule,
558 -- so that      (\x.M)  ~  (let y = e in \y.N)
559 -- does the let thing, and then gets the lam/lam rule above
560 match menv subst (Lam x1 e1) e2
561   = match menv' subst e1 (App e2 (varToCoreExpr new_x))
562   where
563     (rn_env', new_x) = rnBndrL (me_env menv) x1
564     menv' = menv { me_env = rn_env' }
565
566 -- Eta expansion the other way
567 --      M  ~  (\y.N)    iff   M y     ~  N
568 match menv subst e1 (Lam x2 e2)
569   = match menv' subst (App e1 (varToCoreExpr new_x)) e2
570   where
571     (rn_env', new_x) = rnBndrR (me_env menv) x2
572     menv' = menv { me_env = rn_env' }
573
574 match menv subst (Case e1 x1 ty1 alts1) (Case e2 x2 ty2 alts2)
575   = do  { subst1 <- match_ty menv subst ty1 ty2
576         ; subst2 <- match menv subst1 e1 e2
577         ; let menv' = menv { me_env = rnBndr2 (me_env menv) x1 x2 }
578         ; match_alts menv' subst2 alts1 alts2   -- Alts are both sorted
579         }
580
581 match menv subst (Type ty1) (Type ty2)
582   = match_ty menv subst ty1 ty2
583
584 match menv subst (Cast e1 co1) (Cast e2 co2)
585   | (from1, to1) <- coercionKind co1
586   , (from2, to2) <- coercionKind co2
587   = do  { subst1 <- match_ty menv subst  to1   to2
588         ; subst2 <- match_ty menv subst1 from1 from2
589         ; match menv subst2 e1 e2 }
590
591 {-      REMOVING OLD CODE: I think that the above handling for let is 
592                            better than the stuff here, which looks 
593                            pretty suspicious to me.  SLPJ Sept 06
594 -- This is an interesting rule: we simply ignore lets in the 
595 -- term being matched against!  The unfolding inside it is (by assumption)
596 -- already inside any occurrences of the bound variables, so we'll expand
597 -- them when we encounter them.  This gives a chance of matching
598 --      forall x,y.  f (g (x,y))
599 -- against
600 --      f (let v = (a,b) in g v)
601
602 match menv subst e1 (Let bind e2)
603   = match (menv { me_env = rn_env' }) subst e1 e2
604   where
605     (rn_env', _bndrs') = mapAccumL rnBndrR (me_env menv) (bindersOf bind)
606         -- It's important to do this renaming, so that the bndrs
607         -- are brought into the local scope. For example:
608         -- Matching
609         --      forall f,x,xs. f (x:xs)
610         --   against
611         --      f (let y = e in (y:[]))
612         -- We must not get success with x->y!  So we record that y is
613         -- locally bound (with rnBndrR), and proceed.  The Var case
614         -- will fail when trying to bind x->y
615 -}
616
617 -- Everything else fails
618 match menv subst e1 e2 = -- pprTrace "Failing at" ((text "e1:" <+> ppr e1) $$ (text "e2:" <+> ppr e2)) $ 
619                          Nothing
620
621 ------------------------------------------
622 match_var :: MatchEnv
623           -> SubstEnv
624           -> Var                -- Template
625           -> CoreExpr           -- Target
626           -> Maybe SubstEnv
627 match_var menv subst@(tv_subst, id_subst, binds) v1 e2
628   | v1' `elemVarSet` me_tmpls menv
629   = case lookupVarEnv id_subst v1' of
630         Nothing | any (inRnEnvR rn_env) (varSetElems (exprFreeVars e2))
631                 -> Nothing      -- Occurs check failure
632                 -- e.g. match forall a. (\x-> a x) against (\y. y y)
633
634                 | otherwise     -- No renaming to do on e2, because no free var
635                                 -- of e2 is in the rnEnvR of the envt
636                 -- However, we must match the *types*; e.g.
637                 --   forall (c::Char->Int) (x::Char). 
638                 --      f (c x) = "RULE FIRED"
639                 -- We must only match on args that have the right type
640                 -- It's actually quite difficult to come up with an example that shows
641                 -- you need type matching, esp since matching is left-to-right, so type
642                 -- args get matched first.  But it's possible (e.g. simplrun008) and
643                 -- this is the Right Thing to do
644                 -> do   { tv_subst' <- Unify.ruleMatchTyX menv tv_subst (idType v1') (exprType e2)
645                                                 -- c.f. match_ty below
646                         ; return (tv_subst', extendVarEnv id_subst v1' e2, binds) }
647
648         Just e1' | tcEqExprX (nukeRnEnvL rn_env) e1' e2 
649                  -> Just subst
650
651                  | otherwise
652                  -> Nothing
653
654   | otherwise   -- v1 is not a template variable; check for an exact match with e2
655   = case e2 of
656        Var v2 | v1' == rnOccR rn_env v2 -> Just subst
657        other                            -> Nothing
658
659   where
660     rn_env = me_env menv
661     v1'    = rnOccL rn_env v1   
662         -- If the template is
663         --      forall x. f x (\x -> x) = ...
664         -- Then the x inside the lambda isn't the 
665         -- template x, so we must rename first!
666                                 
667
668 ------------------------------------------
669 match_alts :: MatchEnv
670       -> SubstEnv
671       -> [CoreAlt]              -- Template
672       -> [CoreAlt]              -- Target
673       -> Maybe SubstEnv
674 match_alts menv subst [] []
675   = return subst
676 match_alts menv subst ((c1,vs1,r1):alts1) ((c2,vs2,r2):alts2)
677   | c1 == c2
678   = do  { subst1 <- match menv' subst r1 r2
679         ; match_alts menv subst1 alts1 alts2 }
680   where
681     menv' :: MatchEnv
682     menv' = menv { me_env = rnBndrs2 (me_env menv) vs1 vs2 }
683
684 match_alts menv subst alts1 alts2 
685   = Nothing
686 \end{code}
687
688 Matching Core types: use the matcher in TcType.
689 Notice that we treat newtypes as opaque.  For example, suppose 
690 we have a specialised version of a function at a newtype, say 
691         newtype T = MkT Int
692 We only want to replace (f T) with f', not (f Int).
693
694 \begin{code}
695 ------------------------------------------
696 match_ty :: MatchEnv
697          -> SubstEnv
698          -> Type                -- Template
699          -> Type                -- Target
700          -> Maybe SubstEnv
701 match_ty menv (tv_subst, id_subst, binds) ty1 ty2
702   = do  { tv_subst' <- Unify.ruleMatchTyX menv tv_subst ty1 ty2
703         ; return (tv_subst', id_subst, binds) }
704 \end{code}
705
706
707 Note [Lookup in-scope]
708 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
709 Consider this example
710         foo :: Int -> Maybe Int -> Int
711         foo 0 (Just n) = n
712         foo m (Just n) = foo (m-n) (Just n)
713
714 SpecConstr sees this fragment:
715
716         case w_smT of wild_Xf [Just A] {
717           Data.Maybe.Nothing -> lvl_smf;
718           Data.Maybe.Just n_acT [Just S(L)] ->
719             case n_acT of wild1_ams [Just A] { GHC.Base.I# y_amr [Just L] ->
720             $wfoo_smW (GHC.Prim.-# ds_Xmb y_amr) wild_Xf
721             }};
722
723 and correctly generates the rule
724
725         RULES: "SC:$wfoo1" [0] __forall {y_amr [Just L] :: GHC.Prim.Int#
726                                           sc_snn :: GHC.Prim.Int#}
727           $wfoo_smW sc_snn (Data.Maybe.Just @ GHC.Base.Int (GHC.Base.I# y_amr))
728           = $s$wfoo_sno y_amr sc_snn ;]
729
730 BUT we must ensure that this rule matches in the original function!
731 Note that the call to $wfoo is
732             $wfoo_smW (GHC.Prim.-# ds_Xmb y_amr) wild_Xf
733
734 During matching we expand wild_Xf to (Just n_acT).  But then we must also
735 expand n_acT to (I# y_amr).  And we can only do that if we look up n_acT
736 in the in-scope set, because in wild_Xf's unfolding it won't have an unfolding
737 at all. 
738
739 That is why the 'lookupRnInScope' call in the (Var v2) case of 'match'
740 is so important.
741
742
743 %************************************************************************
744 %*                                                                      *
745 \subsection{Checking a program for failing rule applications}
746 %*                                                                      *
747 %************************************************************************
748
749 -----------------------------------------------------
750                         Game plan
751 -----------------------------------------------------
752
753 We want to know what sites have rules that could have fired but didn't.
754 This pass runs over the tree (without changing it) and reports such.
755
756 NB: we assume that this follows a run of the simplifier, so every Id
757 occurrence (including occurrences of imported Ids) is decorated with
758 all its (active) rules.  No need to construct a rule base or anything
759 like that.
760
761 \begin{code}
762 ruleCheckProgram :: CompilerPhase -> String -> [CoreBind] -> SDoc
763 -- Report partial matches for rules beginning 
764 -- with the specified string
765 ruleCheckProgram phase rule_pat binds 
766   | isEmptyBag results
767   = text "Rule check results: no rule application sites"
768   | otherwise
769   = vcat [text "Rule check results:",
770           line,
771           vcat [ p $$ line | p <- bagToList results ]
772          ]
773   where
774     results = unionManyBags (map (ruleCheckBind (phase, rule_pat)) binds)
775     line = text (replicate 20 '-')
776           
777 type RuleCheckEnv = (CompilerPhase, String)     -- Phase and Pattern
778
779 ruleCheckBind :: RuleCheckEnv -> CoreBind -> Bag SDoc
780    -- The Bag returned has one SDoc for each call site found
781 ruleCheckBind env (NonRec b r) = ruleCheck env r
782 ruleCheckBind env (Rec prs)    = unionManyBags [ruleCheck env r | (b,r) <- prs]
783
784 ruleCheck :: RuleCheckEnv -> CoreExpr -> Bag SDoc
785 ruleCheck env (Var v)       = emptyBag
786 ruleCheck env (Lit l)       = emptyBag
787 ruleCheck env (Type ty)     = emptyBag
788 ruleCheck env (App f a)     = ruleCheckApp env (App f a) []
789 ruleCheck env (Note n e)    = ruleCheck env e
790 ruleCheck env (Cast e co)   = ruleCheck env e
791 ruleCheck env (Let bd e)    = ruleCheckBind env bd `unionBags` ruleCheck env e
792 ruleCheck env (Lam b e)     = ruleCheck env e
793 ruleCheck env (Case e _ _ as) = ruleCheck env e `unionBags` 
794                                 unionManyBags [ruleCheck env r | (_,_,r) <- as]
795
796 ruleCheckApp env (App f a) as = ruleCheck env a `unionBags` ruleCheckApp env f (a:as)
797 ruleCheckApp env (Var f) as   = ruleCheckFun env f as
798 ruleCheckApp env other as     = ruleCheck env other
799 \end{code}
800
801 \begin{code}
802 ruleCheckFun :: RuleCheckEnv -> Id -> [CoreExpr] -> Bag SDoc
803 -- Produce a report for all rules matching the predicate
804 -- saying why it doesn't match the specified application
805
806 ruleCheckFun (phase, pat) fn args
807   | null name_match_rules = emptyBag
808   | otherwise             = unitBag (ruleAppCheck_help phase fn args name_match_rules)
809   where
810     name_match_rules = filter match (idCoreRules fn)
811     match rule = pat `isPrefixOf` unpackFS (ruleName rule)
812
813 ruleAppCheck_help :: CompilerPhase -> Id -> [CoreExpr] -> [CoreRule] -> SDoc
814 ruleAppCheck_help phase fn args rules
815   =     -- The rules match the pattern, so we want to print something
816     vcat [text "Expression:" <+> ppr (mkApps (Var fn) args),
817           vcat (map check_rule rules)]
818   where
819     n_args = length args
820     i_args = args `zip` [1::Int ..]
821     rough_args = map roughTopName args
822
823     check_rule rule = rule_herald rule <> colon <+> rule_info rule
824
825     rule_herald (BuiltinRule { ru_name = name })
826         = ptext SLIT("Builtin rule") <+> doubleQuotes (ftext name)
827     rule_herald (Rule { ru_name = name })
828         = ptext SLIT("Rule") <+> doubleQuotes (ftext name)
829
830     rule_info rule
831         | Just _ <- matchRule noBlackList emptyInScopeSet args rough_args rule
832         = text "matches (which is very peculiar!)"
833
834     rule_info (BuiltinRule {}) = text "does not match"
835
836     rule_info (Rule { ru_name = name, ru_act = act, 
837                       ru_bndrs = rule_bndrs, ru_args = rule_args})
838         | not (isActive phase act)    = text "active only in later phase"
839         | n_args < n_rule_args        = text "too few arguments"
840         | n_mismatches == n_rule_args = text "no arguments match"
841         | n_mismatches == 0           = text "all arguments match (considered individually), but rule as a whole does not"
842         | otherwise                   = text "arguments" <+> ppr mismatches <+> text "do not match (1-indexing)"
843         where
844           n_rule_args  = length rule_args
845           n_mismatches = length mismatches
846           mismatches   = [i | (rule_arg, (arg,i)) <- rule_args `zip` i_args,
847                               not (isJust (match_fn rule_arg arg))]
848
849           lhs_fvs = exprsFreeVars rule_args     -- Includes template tyvars
850           match_fn rule_arg arg = match menv emptySubstEnv rule_arg arg
851                 where
852                   in_scope = lhs_fvs `unionVarSet` exprFreeVars arg
853                   menv = ME { me_env   = mkRnEnv2 (mkInScopeSet in_scope)
854                             , me_tmpls = mkVarSet rule_bndrs }
855 \end{code}
856