Improve Simplifier and SpecConstr behaviour
[ghc-hetmet.git] / compiler / specialise / SpecConstr.lhs
1 ToDo [Nov 2010]
2 ~~~~~~~~~~~~~~~
3 1. Use a library type rather than an annotation for ForceSpecConstr
4 2. Nuke NoSpecConstr
5
6 %
7 % (c) The GRASP/AQUA Project, Glasgow University, 1992-1998
8 %
9 \section[SpecConstr]{Specialise over constructors}
10
11 \begin{code}
12 -- The above warning supression flag is a temporary kludge.
13 -- While working on this module you are encouraged to remove it and fix
14 -- any warnings in the module. See
15 --     http://hackage.haskell.org/trac/ghc/wiki/Commentary/CodingStyle#Warnings
16 -- for details
17
18 module SpecConstr(
19         specConstrProgram
20 #ifdef GHCI
21         , SpecConstrAnnotation(..)
22 #endif
23     ) where
24
25 #include "HsVersions.h"
26
27 import CoreSyn
28 import CoreSubst
29 import CoreUtils
30 import CoreUnfold       ( couldBeSmallEnoughToInline )
31 import CoreFVs          ( exprsFreeVars )
32 import CoreMonad
33 import HscTypes         ( ModGuts(..) )
34 import WwLib            ( mkWorkerArgs )
35 import DataCon
36 import Coercion 
37 import Rules
38 import Type             hiding( substTy )
39 import Id
40 import MkCore           ( mkImpossibleExpr )
41 import Var
42 import VarEnv
43 import VarSet
44 import Name
45 import BasicTypes
46 import DynFlags         ( DynFlags(..) )
47 import StaticFlags      ( opt_PprStyle_Debug )
48 import Maybes           ( orElse, catMaybes, isJust, isNothing )
49 import Demand
50 import DmdAnal          ( both )
51 import Serialized       ( deserializeWithData )
52 import Util
53 import UniqSupply
54 import Outputable
55 import FastString
56 import UniqFM
57 import MonadUtils
58 import Control.Monad    ( zipWithM )
59 import Data.List
60
61
62 -- See Note [SpecConstrAnnotation]
63 #ifndef GHCI
64 type SpecConstrAnnotation = ()
65 #else
66 import Literal          ( literalType )
67 import TyCon            ( TyCon )
68 import GHC.Exts( SpecConstrAnnotation(..) )
69 #endif
70 \end{code}
71
72 -----------------------------------------------------
73                         Game plan
74 -----------------------------------------------------
75
76 Consider
77         drop n []     = []
78         drop 0 xs     = []
79         drop n (x:xs) = drop (n-1) xs
80
81 After the first time round, we could pass n unboxed.  This happens in
82 numerical code too.  Here's what it looks like in Core:
83
84         drop n xs = case xs of
85                       []     -> []
86                       (y:ys) -> case n of 
87                                   I# n# -> case n# of
88                                              0 -> []
89                                              _ -> drop (I# (n# -# 1#)) xs
90
91 Notice that the recursive call has an explicit constructor as argument.
92 Noticing this, we can make a specialised version of drop
93         
94         RULE: drop (I# n#) xs ==> drop' n# xs
95
96         drop' n# xs = let n = I# n# in ...orig RHS...
97
98 Now the simplifier will apply the specialisation in the rhs of drop', giving
99
100         drop' n# xs = case xs of
101                       []     -> []
102                       (y:ys) -> case n# of
103                                   0 -> []
104                                   _ -> drop (n# -# 1#) xs
105
106 Much better!  
107
108 We'd also like to catch cases where a parameter is carried along unchanged,
109 but evaluated each time round the loop:
110
111         f i n = if i>0 || i>n then i else f (i*2) n
112
113 Here f isn't strict in n, but we'd like to avoid evaluating it each iteration.
114 In Core, by the time we've w/wd (f is strict in i) we get
115
116         f i# n = case i# ># 0 of
117                    False -> I# i#
118                    True  -> case n of n' { I# n# ->
119                             case i# ># n# of
120                                 False -> I# i#
121                                 True  -> f (i# *# 2#) n'
122
123 At the call to f, we see that the argument, n is know to be (I# n#),
124 and n is evaluated elsewhere in the body of f, so we can play the same
125 trick as above.  
126
127
128 Note [Reboxing]
129 ~~~~~~~~~~~~~~~
130 We must be careful not to allocate the same constructor twice.  Consider
131         f p = (...(case p of (a,b) -> e)...p...,
132                ...let t = (r,s) in ...t...(f t)...)
133 At the recursive call to f, we can see that t is a pair.  But we do NOT want
134 to make a specialised copy:
135         f' a b = let p = (a,b) in (..., ...)
136 because now t is allocated by the caller, then r and s are passed to the
137 recursive call, which allocates the (r,s) pair again.
138
139 This happens if
140   (a) the argument p is used in other than a case-scrutinsation way.
141   (b) the argument to the call is not a 'fresh' tuple; you have to
142         look into its unfolding to see that it's a tuple
143
144 Hence the "OR" part of Note [Good arguments] below.
145
146 ALTERNATIVE 2: pass both boxed and unboxed versions.  This no longer saves
147 allocation, but does perhaps save evals. In the RULE we'd have
148 something like
149
150   f (I# x#) = f' (I# x#) x#
151
152 If at the call site the (I# x) was an unfolding, then we'd have to
153 rely on CSE to eliminate the duplicate allocation.... This alternative
154 doesn't look attractive enough to pursue.
155
156 ALTERNATIVE 3: ignore the reboxing problem.  The trouble is that 
157 the conservative reboxing story prevents many useful functions from being
158 specialised.  Example:
159         foo :: Maybe Int -> Int -> Int
160         foo   (Just m) 0 = 0
161         foo x@(Just m) n = foo x (n-m)
162 Here the use of 'x' will clearly not require boxing in the specialised function.
163
164 The strictness analyser has the same problem, in fact.  Example:
165         f p@(a,b) = ...
166 If we pass just 'a' and 'b' to the worker, it might need to rebox the
167 pair to create (a,b).  A more sophisticated analysis might figure out
168 precisely the cases in which this could happen, but the strictness
169 analyser does no such analysis; it just passes 'a' and 'b', and hopes
170 for the best.
171
172 So my current choice is to make SpecConstr similarly aggressive, and
173 ignore the bad potential of reboxing.
174
175
176 Note [Good arguments]
177 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
178 So we look for
179
180 * A self-recursive function.  Ignore mutual recursion for now, 
181   because it's less common, and the code is simpler for self-recursion.
182
183 * EITHER
184
185    a) At a recursive call, one or more parameters is an explicit 
186       constructor application
187         AND
188       That same parameter is scrutinised by a case somewhere in 
189       the RHS of the function
190
191   OR
192
193     b) At a recursive call, one or more parameters has an unfolding
194        that is an explicit constructor application
195         AND
196       That same parameter is scrutinised by a case somewhere in 
197       the RHS of the function
198         AND
199       Those are the only uses of the parameter (see Note [Reboxing])
200
201
202 What to abstract over
203 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
204 There's a bit of a complication with type arguments.  If the call
205 site looks like
206
207         f p = ...f ((:) [a] x xs)...
208
209 then our specialised function look like
210
211         f_spec x xs = let p = (:) [a] x xs in ....as before....
212
213 This only makes sense if either
214   a) the type variable 'a' is in scope at the top of f, or
215   b) the type variable 'a' is an argument to f (and hence fs)
216
217 Actually, (a) may hold for value arguments too, in which case
218 we may not want to pass them.  Supose 'x' is in scope at f's
219 defn, but xs is not.  Then we'd like
220
221         f_spec xs = let p = (:) [a] x xs in ....as before....
222
223 Similarly (b) may hold too.  If x is already an argument at the
224 call, no need to pass it again.
225
226 Finally, if 'a' is not in scope at the call site, we could abstract
227 it as we do the term variables:
228
229         f_spec a x xs = let p = (:) [a] x xs in ...as before...
230
231 So the grand plan is:
232
233         * abstract the call site to a constructor-only pattern
234           e.g.  C x (D (f p) (g q))  ==>  C s1 (D s2 s3)
235
236         * Find the free variables of the abstracted pattern
237
238         * Pass these variables, less any that are in scope at
239           the fn defn.  But see Note [Shadowing] below.
240
241
242 NOTICE that we only abstract over variables that are not in scope,
243 so we're in no danger of shadowing variables used in "higher up"
244 in f_spec's RHS.
245
246
247 Note [Shadowing]
248 ~~~~~~~~~~~~~~~~
249 In this pass we gather up usage information that may mention variables
250 that are bound between the usage site and the definition site; or (more
251 seriously) may be bound to something different at the definition site.
252 For example:
253
254         f x = letrec g y v = let x = ... 
255                              in ...(g (a,b) x)...
256
257 Since 'x' is in scope at the call site, we may make a rewrite rule that 
258 looks like
259         RULE forall a,b. g (a,b) x = ...
260 But this rule will never match, because it's really a different 'x' at 
261 the call site -- and that difference will be manifest by the time the
262 simplifier gets to it.  [A worry: the simplifier doesn't *guarantee*
263 no-shadowing, so perhaps it may not be distinct?]
264
265 Anyway, the rule isn't actually wrong, it's just not useful.  One possibility
266 is to run deShadowBinds before running SpecConstr, but instead we run the
267 simplifier.  That gives the simplest possible program for SpecConstr to
268 chew on; and it virtually guarantees no shadowing.
269
270 Note [Specialising for constant parameters]
271 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
272 This one is about specialising on a *constant* (but not necessarily
273 constructor) argument
274
275     foo :: Int -> (Int -> Int) -> Int
276     foo 0 f = 0
277     foo m f = foo (f m) (+1)
278
279 It produces
280
281     lvl_rmV :: GHC.Base.Int -> GHC.Base.Int
282     lvl_rmV =
283       \ (ds_dlk :: GHC.Base.Int) ->
284         case ds_dlk of wild_alH { GHC.Base.I# x_alG ->
285         GHC.Base.I# (GHC.Prim.+# x_alG 1)
286
287     T.$wfoo :: GHC.Prim.Int# -> (GHC.Base.Int -> GHC.Base.Int) ->
288     GHC.Prim.Int#
289     T.$wfoo =
290       \ (ww_sme :: GHC.Prim.Int#) (w_smg :: GHC.Base.Int -> GHC.Base.Int) ->
291         case ww_sme of ds_Xlw {
292           __DEFAULT ->
293         case w_smg (GHC.Base.I# ds_Xlw) of w1_Xmo { GHC.Base.I# ww1_Xmz ->
294         T.$wfoo ww1_Xmz lvl_rmV
295         };
296           0 -> 0
297         }
298
299 The recursive call has lvl_rmV as its argument, so we could create a specialised copy
300 with that argument baked in; that is, not passed at all.   Now it can perhaps be inlined.
301
302 When is this worth it?  Call the constant 'lvl'
303 - If 'lvl' has an unfolding that is a constructor, see if the corresponding
304   parameter is scrutinised anywhere in the body.
305
306 - If 'lvl' has an unfolding that is a inlinable function, see if the corresponding
307   parameter is applied (...to enough arguments...?)
308
309   Also do this is if the function has RULES?
310
311 Also    
312
313 Note [Specialising for lambda parameters]
314 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
315     foo :: Int -> (Int -> Int) -> Int
316     foo 0 f = 0
317     foo m f = foo (f m) (\n -> n-m)
318
319 This is subtly different from the previous one in that we get an
320 explicit lambda as the argument:
321
322     T.$wfoo :: GHC.Prim.Int# -> (GHC.Base.Int -> GHC.Base.Int) ->
323     GHC.Prim.Int#
324     T.$wfoo =
325       \ (ww_sm8 :: GHC.Prim.Int#) (w_sma :: GHC.Base.Int -> GHC.Base.Int) ->
326         case ww_sm8 of ds_Xlr {
327           __DEFAULT ->
328         case w_sma (GHC.Base.I# ds_Xlr) of w1_Xmf { GHC.Base.I# ww1_Xmq ->
329         T.$wfoo
330           ww1_Xmq
331           (\ (n_ad3 :: GHC.Base.Int) ->
332              case n_ad3 of wild_alB { GHC.Base.I# x_alA ->
333              GHC.Base.I# (GHC.Prim.-# x_alA ds_Xlr)
334              })
335         };
336           0 -> 0
337         }
338
339 I wonder if SpecConstr couldn't be extended to handle this? After all,
340 lambda is a sort of constructor for functions and perhaps it already
341 has most of the necessary machinery?
342
343 Furthermore, there's an immediate win, because you don't need to allocate the lamda
344 at the call site; and if perchance it's called in the recursive call, then you
345 may avoid allocating it altogether.  Just like for constructors.
346
347 Looks cool, but probably rare...but it might be easy to implement.
348
349
350 Note [SpecConstr for casts]
351 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
352 Consider 
353     data family T a :: *
354     data instance T Int = T Int
355
356     foo n = ...
357        where
358          go (T 0) = 0
359          go (T n) = go (T (n-1))
360
361 The recursive call ends up looking like 
362         go (T (I# ...) `cast` g)
363 So we want to spot the construtor application inside the cast.
364 That's why we have the Cast case in argToPat
365
366 Note [Local recursive groups]
367 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
368 For a *local* recursive group, we can see all the calls to the
369 function, so we seed the specialisation loop from the calls in the
370 body, not from the calls in the RHS.  Consider:
371
372   bar m n = foo n (n,n) (n,n) (n,n) (n,n)
373    where
374      foo n p q r s
375        | n == 0    = m
376        | n > 3000  = case p of { (p1,p2) -> foo (n-1) (p2,p1) q r s }
377        | n > 2000  = case q of { (q1,q2) -> foo (n-1) p (q2,q1) r s }
378        | n > 1000  = case r of { (r1,r2) -> foo (n-1) p q (r2,r1) s }
379        | otherwise = case s of { (s1,s2) -> foo (n-1) p q r (s2,s1) }
380
381 If we start with the RHSs of 'foo', we get lots and lots of specialisations,
382 most of which are not needed.  But if we start with the (single) call
383 in the rhs of 'bar' we get exactly one fully-specialised copy, and all
384 the recursive calls go to this fully-specialised copy. Indeed, the original
385 function is later collected as dead code.  This is very important in 
386 specialising the loops arising from stream fusion, for example in NDP where
387 we were getting literally hundreds of (mostly unused) specialisations of
388 a local function.
389
390 Note [Do not specialise diverging functions]
391 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
392 Specialising a function that just diverges is a waste of code.
393 Furthermore, it broke GHC (simpl014) thus:
394    {-# STR Sb #-}
395    f = \x. case x of (a,b) -> f x
396 If we specialise f we get
397    f = \x. case x of (a,b) -> fspec a b
398 But fspec doesn't have decent strictnes info.  As it happened,
399 (f x) :: IO t, so the state hack applied and we eta expanded fspec,
400 and hence f.  But now f's strictness is less than its arity, which
401 breaks an invariant.
402
403 Note [SpecConstrAnnotation]
404 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
405 SpecConstrAnnotation is defined in GHC.Exts, and is only guaranteed to
406 be available in stage 2 (well, until the bootstrap compiler can be
407 guaranteed to have it)
408
409 So we define it to be () in stage1 (ie when GHCI is undefined), and
410 '#ifdef' out the code that uses it.
411
412 See also Note [Forcing specialisation]
413
414 Note [Forcing specialisation]
415 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
416 With stream fusion and in other similar cases, we want to fully specialise
417 some (but not necessarily all!) loops regardless of their size and the
418 number of specialisations. We allow a library to specify this by annotating
419 a type with ForceSpecConstr and then adding a parameter of that type to the
420 loop. Here is a (simplified) example from the vector library:
421
422   data SPEC = SPEC | SPEC2
423   {-# ANN type SPEC ForceSpecConstr #-}
424
425   foldl :: (a -> b -> a) -> a -> Stream b -> a
426   {-# INLINE foldl #-}
427   foldl f z (Stream step s _) = foldl_loop SPEC z s
428     where
429       foldl_loop !sPEC z s = case step s of
430                               Yield x s' -> foldl_loop sPEC (f z x) s'
431                               Skip       -> foldl_loop sPEC z s'
432                               Done       -> z
433
434 SpecConstr will spot the SPEC parameter and always fully specialise
435 foldl_loop. Note that
436
437   * We have to prevent the SPEC argument from being removed by
438     w/w which is why (a) SPEC is a sum type, and (b) we have to seq on
439     the SPEC argument.
440
441   * And lastly, the SPEC argument is ultimately eliminated by
442     SpecConstr itself so there is no runtime overhead.
443
444 This is all quite ugly; we ought to come up with a better design.
445
446 ForceSpecConstr arguments are spotted in scExpr' and scTopBinds which then set
447 sc_force to True when calling specLoop. This flag does three things:
448   * Ignore specConstrThreshold, to specialise functions of arbitrary size
449         (see scTopBind)
450   * Ignore specConstrCount, to make arbitrary numbers of specialisations
451         (see specialise)
452   * Specialise even for arguments that are not scrutinised in the loop
453         (see argToPat; Trac #4488)
454
455 This flag is inherited for nested non-recursive bindings (which are likely to
456 be join points and hence should be fully specialised) but reset for nested
457 recursive bindings.
458
459 What alternatives did I consider? Annotating the loop itself doesn't
460 work because (a) it is local and (b) it will be w/w'ed and I having
461 w/w propagating annotation somehow doesn't seem like a good idea. The
462 types of the loop arguments really seem to be the most persistent
463 thing.
464
465 Annotating the types that make up the loop state doesn't work,
466 either, because (a) it would prevent us from using types like Either
467 or tuples here, (b) we don't want to restrict the set of types that
468 can be used in Stream states and (c) some types are fixed by the user
469 (e.g., the accumulator here) but we still want to specialise as much
470 as possible.
471
472 ForceSpecConstr is done by way of an annotation:
473   data SPEC = SPEC | SPEC2
474   {-# ANN type SPEC ForceSpecConstr #-}
475 But SPEC is the *only* type so annotated, so it'd be better to
476 use a particular library type.
477
478 Alternatives to ForceSpecConstr
479 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
480 Instead of giving the loop an extra argument of type SPEC, we
481 also considered *wrapping* arguments in SPEC, thus
482   data SPEC a = SPEC a | SPEC2
483
484   loop = \arg -> case arg of
485                      SPEC state ->
486                         case state of (x,y) -> ... loop (SPEC (x',y')) ...
487                         S2 -> error ...
488 The idea is that a SPEC argument says "specialise this argument
489 regardless of whether the function case-analyses it.  But this
490 doesn't work well:
491   * SPEC must still be a sum type, else the strictness analyser
492     eliminates it
493   * But that means that 'loop' won't be strict in its real payload
494 This loss of strictness in turn screws up specialisation, because
495 we may end up with calls like
496    loop (SPEC (case z of (p,q) -> (q,p)))
497 Without the SPEC, if 'loop' was strict, the case would move out
498 and we'd see loop applied to a pair. But if 'loop' isn' strict
499 this doesn't look like a specialisable call.
500
501 Note [NoSpecConstr]
502 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
503 The ignoreAltCon stuff allows you to say
504     {-# ANN type T NoSpecConstr #-}
505 to mean "don't specialise on arguments of this type.  It was added
506 before we had ForceSpecConstr.  Lacking ForceSpecConstr we specialised
507 regardless of size; and then we needed a way to turn that *off*.  Now
508 that we have ForceSpecConstr, this NoSpecConstr is probably redundant.
509 (Used only for PArray.)
510
511 -----------------------------------------------------
512                 Stuff not yet handled
513 -----------------------------------------------------
514
515 Here are notes arising from Roman's work that I don't want to lose.
516
517 Example 1
518 ~~~~~~~~~
519     data T a = T !a
520
521     foo :: Int -> T Int -> Int
522     foo 0 t = 0
523     foo x t | even x    = case t of { T n -> foo (x-n) t }
524             | otherwise = foo (x-1) t
525
526 SpecConstr does no specialisation, because the second recursive call
527 looks like a boxed use of the argument.  A pity.
528
529     $wfoo_sFw :: GHC.Prim.Int# -> T.T GHC.Base.Int -> GHC.Prim.Int#
530     $wfoo_sFw =
531       \ (ww_sFo [Just L] :: GHC.Prim.Int#) (w_sFq [Just L] :: T.T GHC.Base.Int) ->
532          case ww_sFo of ds_Xw6 [Just L] {
533            __DEFAULT ->
534                 case GHC.Prim.remInt# ds_Xw6 2 of wild1_aEF [Dead Just A] {
535                   __DEFAULT -> $wfoo_sFw (GHC.Prim.-# ds_Xw6 1) w_sFq;
536                   0 ->
537                     case w_sFq of wild_Xy [Just L] { T.T n_ad5 [Just U(L)] ->
538                     case n_ad5 of wild1_aET [Just A] { GHC.Base.I# y_aES [Just L] ->
539                     $wfoo_sFw (GHC.Prim.-# ds_Xw6 y_aES) wild_Xy
540                     } } };
541            0 -> 0
542
543 Example 2
544 ~~~~~~~~~
545     data a :*: b = !a :*: !b
546     data T a = T !a
547
548     foo :: (Int :*: T Int) -> Int
549     foo (0 :*: t) = 0
550     foo (x :*: t) | even x    = case t of { T n -> foo ((x-n) :*: t) }
551                   | otherwise = foo ((x-1) :*: t)
552
553 Very similar to the previous one, except that the parameters are now in
554 a strict tuple. Before SpecConstr, we have
555
556     $wfoo_sG3 :: GHC.Prim.Int# -> T.T GHC.Base.Int -> GHC.Prim.Int#
557     $wfoo_sG3 =
558       \ (ww_sFU [Just L] :: GHC.Prim.Int#) (ww_sFW [Just L] :: T.T
559     GHC.Base.Int) ->
560         case ww_sFU of ds_Xws [Just L] {
561           __DEFAULT ->
562         case GHC.Prim.remInt# ds_Xws 2 of wild1_aEZ [Dead Just A] {
563           __DEFAULT ->
564             case ww_sFW of tpl_B2 [Just L] { T.T a_sFo [Just A] ->
565             $wfoo_sG3 (GHC.Prim.-# ds_Xws 1) tpl_B2             -- $wfoo1
566             };
567           0 ->
568             case ww_sFW of wild_XB [Just A] { T.T n_ad7 [Just S(L)] ->
569             case n_ad7 of wild1_aFd [Just L] { GHC.Base.I# y_aFc [Just L] ->
570             $wfoo_sG3 (GHC.Prim.-# ds_Xws y_aFc) wild_XB        -- $wfoo2
571             } } };
572           0 -> 0 }
573
574 We get two specialisations:
575 "SC:$wfoo1" [0] __forall {a_sFB :: GHC.Base.Int sc_sGC :: GHC.Prim.Int#}
576                   Foo.$wfoo sc_sGC (Foo.T @ GHC.Base.Int a_sFB)
577                   = Foo.$s$wfoo1 a_sFB sc_sGC ;
578 "SC:$wfoo2" [0] __forall {y_aFp :: GHC.Prim.Int# sc_sGC :: GHC.Prim.Int#}
579                   Foo.$wfoo sc_sGC (Foo.T @ GHC.Base.Int (GHC.Base.I# y_aFp))
580                   = Foo.$s$wfoo y_aFp sc_sGC ;
581
582 But perhaps the first one isn't good.  After all, we know that tpl_B2 is
583 a T (I# x) really, because T is strict and Int has one constructor.  (We can't
584 unbox the strict fields, becuase T is polymorphic!)
585
586 %************************************************************************
587 %*                                                                      *
588 \subsection{Top level wrapper stuff}
589 %*                                                                      *
590 %************************************************************************
591
592 \begin{code}
593 specConstrProgram :: ModGuts -> CoreM ModGuts
594 specConstrProgram guts
595   = do
596       dflags <- getDynFlags
597       us     <- getUniqueSupplyM
598       annos  <- getFirstAnnotations deserializeWithData guts
599       let binds' = fst $ initUs us (go (initScEnv dflags annos) (mg_binds guts))
600       return (guts { mg_binds = binds' })
601   where
602     go _   []           = return []
603     go env (bind:binds) = do (env', bind') <- scTopBind env bind
604                              binds' <- go env' binds
605                              return (bind' : binds')
606 \end{code}
607
608
609 %************************************************************************
610 %*                                                                      *
611 \subsection{Environment: goes downwards}
612 %*                                                                      *
613 %************************************************************************
614
615 \begin{code}
616 data ScEnv = SCE { sc_size  :: Maybe Int,       -- Size threshold
617                    sc_count :: Maybe Int,       -- Max # of specialisations for any one fn
618                                                 -- See Note [Avoiding exponential blowup]
619                    sc_force :: Bool,            -- Force specialisation?
620                                                 -- See Note [Forcing specialisation]
621
622                    sc_subst :: Subst,           -- Current substitution
623                                                 -- Maps InIds to OutExprs
624
625                    sc_how_bound :: HowBoundEnv,
626                         -- Binds interesting non-top-level variables
627                         -- Domain is OutVars (*after* applying the substitution)
628
629                    sc_vals  :: ValueEnv,
630                         -- Domain is OutIds (*after* applying the substitution)
631                         -- Used even for top-level bindings (but not imported ones)
632
633                    sc_annotations :: UniqFM SpecConstrAnnotation
634              }
635
636 ---------------------
637 -- As we go, we apply a substitution (sc_subst) to the current term
638 type InExpr = CoreExpr          -- _Before_ applying the subst
639 type InVar  = Var
640
641 type OutExpr = CoreExpr         -- _After_ applying the subst
642 type OutId   = Id
643 type OutVar  = Var
644
645 ---------------------
646 type HowBoundEnv = VarEnv HowBound      -- Domain is OutVars
647
648 ---------------------
649 type ValueEnv = IdEnv Value             -- Domain is OutIds
650 data Value    = ConVal AltCon [CoreArg] -- _Saturated_ constructors
651                                         --   The AltCon is never DEFAULT
652               | LambdaVal               -- Inlinable lambdas or PAPs
653
654 instance Outputable Value where
655    ppr (ConVal con args) = ppr con <+> interpp'SP args
656    ppr LambdaVal         = ptext (sLit "<Lambda>")
657
658 ---------------------
659 initScEnv :: DynFlags -> UniqFM SpecConstrAnnotation -> ScEnv
660 initScEnv dflags anns
661   = SCE { sc_size = specConstrThreshold dflags,
662           sc_count = specConstrCount dflags,
663           sc_force = False,
664           sc_subst = emptySubst, 
665           sc_how_bound = emptyVarEnv, 
666           sc_vals = emptyVarEnv,
667           sc_annotations = anns }
668
669 data HowBound = RecFun  -- These are the recursive functions for which 
670                         -- we seek interesting call patterns
671
672               | RecArg  -- These are those functions' arguments, or their sub-components; 
673                         -- we gather occurrence information for these
674
675 instance Outputable HowBound where
676   ppr RecFun = text "RecFun"
677   ppr RecArg = text "RecArg"
678
679 scForce :: ScEnv -> Bool -> ScEnv
680 scForce env b = env { sc_force = b }
681
682 lookupHowBound :: ScEnv -> Id -> Maybe HowBound
683 lookupHowBound env id = lookupVarEnv (sc_how_bound env) id
684
685 scSubstId :: ScEnv -> Id -> CoreExpr
686 scSubstId env v = lookupIdSubst (text "scSubstId") (sc_subst env) v
687
688 scSubstTy :: ScEnv -> Type -> Type
689 scSubstTy env ty = substTy (sc_subst env) ty
690
691 zapScSubst :: ScEnv -> ScEnv
692 zapScSubst env = env { sc_subst = zapSubstEnv (sc_subst env) }
693
694 extendScInScope :: ScEnv -> [Var] -> ScEnv
695         -- Bring the quantified variables into scope
696 extendScInScope env qvars = env { sc_subst = extendInScopeList (sc_subst env) qvars }
697
698         -- Extend the substitution
699 extendScSubst :: ScEnv -> Var -> OutExpr -> ScEnv
700 extendScSubst env var expr = env { sc_subst = extendSubst (sc_subst env) var expr }
701
702 extendScSubstList :: ScEnv -> [(Var,OutExpr)] -> ScEnv
703 extendScSubstList env prs = env { sc_subst = extendSubstList (sc_subst env) prs }
704
705 extendHowBound :: ScEnv -> [Var] -> HowBound -> ScEnv
706 extendHowBound env bndrs how_bound
707   = env { sc_how_bound = extendVarEnvList (sc_how_bound env)
708                             [(bndr,how_bound) | bndr <- bndrs] }
709
710 extendBndrsWith :: HowBound -> ScEnv -> [Var] -> (ScEnv, [Var])
711 extendBndrsWith how_bound env bndrs 
712   = (env { sc_subst = subst', sc_how_bound = hb_env' }, bndrs')
713   where
714     (subst', bndrs') = substBndrs (sc_subst env) bndrs
715     hb_env' = sc_how_bound env `extendVarEnvList` 
716                     [(bndr,how_bound) | bndr <- bndrs']
717
718 extendBndrWith :: HowBound -> ScEnv -> Var -> (ScEnv, Var)
719 extendBndrWith how_bound env bndr 
720   = (env { sc_subst = subst', sc_how_bound = hb_env' }, bndr')
721   where
722     (subst', bndr') = substBndr (sc_subst env) bndr
723     hb_env' = extendVarEnv (sc_how_bound env) bndr' how_bound
724
725 extendRecBndrs :: ScEnv -> [Var] -> (ScEnv, [Var])
726 extendRecBndrs env bndrs  = (env { sc_subst = subst' }, bndrs')
727                       where
728                         (subst', bndrs') = substRecBndrs (sc_subst env) bndrs
729
730 extendBndr :: ScEnv -> Var -> (ScEnv, Var)
731 extendBndr  env bndr  = (env { sc_subst = subst' }, bndr')
732                       where
733                         (subst', bndr') = substBndr (sc_subst env) bndr
734
735 extendValEnv :: ScEnv -> Id -> Maybe Value -> ScEnv
736 extendValEnv env _  Nothing   = env
737 extendValEnv env id (Just cv) = env { sc_vals = extendVarEnv (sc_vals env) id cv }
738
739 extendCaseBndrs :: ScEnv -> OutExpr -> OutId -> AltCon -> [Var] -> (ScEnv, [Var])
740 -- When we encounter
741 --      case scrut of b
742 --          C x y -> ...
743 -- we want to bind b, to (C x y)
744 -- NB1: Extends only the sc_vals part of the envt
745 -- NB2: Kill the dead-ness info on the pattern binders x,y, since
746 --      they are potentially made alive by the [b -> C x y] binding
747 extendCaseBndrs env scrut case_bndr con alt_bndrs
748    = (env2, alt_bndrs')
749  where
750    live_case_bndr = not (isDeadBinder case_bndr)
751    env1 | Var v <- scrut = extendValEnv env v cval
752         | otherwise      = env  -- See Note [Add scrutinee to ValueEnv too]
753    env2 | live_case_bndr = extendValEnv env case_bndr cval
754         | otherwise      = env1
755
756    alt_bndrs' | case scrut of { Var {} -> True; _ -> live_case_bndr }
757               = map zap alt_bndrs
758               | otherwise
759               = alt_bndrs
760
761    cval = case con of
762                 DEFAULT    -> Nothing
763                 LitAlt {}  -> Just (ConVal con [])
764                 DataAlt {} -> Just (ConVal con vanilla_args)
765                       where
766                         vanilla_args = map Type (tyConAppArgs (idType case_bndr)) ++
767                                        varsToCoreExprs alt_bndrs
768
769    zap v | isTyCoVar v = v              -- See NB2 above
770          | otherwise = zapIdOccInfo v
771
772
773 decreaseSpecCount :: ScEnv -> Int -> ScEnv
774 -- See Note [Avoiding exponential blowup]
775 decreaseSpecCount env n_specs 
776   = env { sc_count = case sc_count env of
777                        Nothing -> Nothing
778                        Just n  -> Just (n `div` (n_specs + 1)) }
779         -- The "+1" takes account of the original function; 
780         -- See Note [Avoiding exponential blowup]
781
782 ---------------------------------------------------
783 -- See Note [SpecConstrAnnotation]
784 ignoreType    :: ScEnv -> Type   -> Bool
785 ignoreAltCon  :: ScEnv -> AltCon -> Bool
786 forceSpecBndr :: ScEnv -> Var    -> Bool
787 #ifndef GHCI
788 ignoreType    _ _ = False
789 ignoreAltCon  _ _ = False
790 forceSpecBndr _ _ = False
791
792 #else /* GHCI */
793
794 ignoreAltCon env (DataAlt dc) = ignoreTyCon env (dataConTyCon dc)
795 ignoreAltCon env (LitAlt lit) = ignoreType env (literalType lit)
796 ignoreAltCon _   DEFAULT      = panic "ignoreAltCon"  -- DEFAULT cannot be in a ConVal
797
798 ignoreType env ty
799   = case splitTyConApp_maybe ty of
800       Just (tycon, _) -> ignoreTyCon env tycon
801       _               -> False
802
803 ignoreTyCon :: ScEnv -> TyCon -> Bool
804 ignoreTyCon env tycon
805   = lookupUFM (sc_annotations env) tycon == Just NoSpecConstr
806
807 forceSpecBndr env var = forceSpecFunTy env . snd . splitForAllTys . varType $ var
808
809 forceSpecFunTy :: ScEnv -> Type -> Bool
810 forceSpecFunTy env = any (forceSpecArgTy env) . fst . splitFunTys
811
812 forceSpecArgTy :: ScEnv -> Type -> Bool
813 forceSpecArgTy env ty
814   | Just ty' <- coreView ty = forceSpecArgTy env ty'
815
816 forceSpecArgTy env ty
817   | Just (tycon, tys) <- splitTyConApp_maybe ty
818   , tycon /= funTyCon
819       = lookupUFM (sc_annotations env) tycon == Just ForceSpecConstr
820         || any (forceSpecArgTy env) tys
821
822 forceSpecArgTy _ _ = False
823 #endif /* GHCI */
824 \end{code}
825
826 Note [Add scrutinee to ValueEnv too]
827 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
828 Consider this:
829    case x of y
830      (a,b) -> case b of c
831                 I# v -> ...(f y)...
832 By the time we get to the call (f y), the ValueEnv
833 will have a binding for y, and for c
834     y -> (a,b)
835     c -> I# v
836 BUT that's not enough!  Looking at the call (f y) we
837 see that y is pair (a,b), but we also need to know what 'b' is.
838 So in extendCaseBndrs we must *also* add the binding 
839    b -> I# v
840 else we lose a useful specialisation for f.  This is necessary even
841 though the simplifier has systematically replaced uses of 'x' with 'y'
842 and 'b' with 'c' in the code.  The use of 'b' in the ValueEnv came
843 from outside the case.  See Trac #4908 for the live example.
844
845 Note [Avoiding exponential blowup]
846 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
847 The sc_count field of the ScEnv says how many times we are prepared to
848 duplicate a single function.  But we must take care with recursive
849 specialiations.  Consider
850
851         let $j1 = let $j2 = let $j3 = ...
852                             in 
853                             ...$j3...
854                   in 
855                   ...$j2...
856         in 
857         ...$j1...
858
859 If we specialise $j1 then in each specialisation (as well as the original)
860 we can specialise $j2, and similarly $j3.  Even if we make just *one*
861 specialisation of each, becuase we also have the original we'll get 2^n
862 copies of $j3, which is not good.
863
864 So when recursively specialising we divide the sc_count by the number of
865 copies we are making at this level, including the original.
866
867
868 %************************************************************************
869 %*                                                                      *
870 \subsection{Usage information: flows upwards}
871 %*                                                                      *
872 %************************************************************************
873
874 \begin{code}
875 data ScUsage
876    = SCU {
877         scu_calls :: CallEnv,           -- Calls
878                                         -- The functions are a subset of the 
879                                         --      RecFuns in the ScEnv
880
881         scu_occs :: !(IdEnv ArgOcc)     -- Information on argument occurrences
882      }                                  -- The domain is OutIds
883
884 type CallEnv = IdEnv [Call]
885 type Call = (ValueEnv, [CoreArg])
886         -- The arguments of the call, together with the
887         -- env giving the constructor bindings at the call site
888
889 nullUsage :: ScUsage
890 nullUsage = SCU { scu_calls = emptyVarEnv, scu_occs = emptyVarEnv }
891
892 combineCalls :: CallEnv -> CallEnv -> CallEnv
893 combineCalls = plusVarEnv_C (++)
894
895 combineUsage :: ScUsage -> ScUsage -> ScUsage
896 combineUsage u1 u2 = SCU { scu_calls = combineCalls (scu_calls u1) (scu_calls u2),
897                            scu_occs  = plusVarEnv_C combineOcc (scu_occs u1) (scu_occs u2) }
898
899 combineUsages :: [ScUsage] -> ScUsage
900 combineUsages [] = nullUsage
901 combineUsages us = foldr1 combineUsage us
902
903 lookupOcc :: ScUsage -> OutVar -> (ScUsage, ArgOcc)
904 lookupOcc (SCU { scu_calls = sc_calls, scu_occs = sc_occs }) bndr
905   = (SCU {scu_calls = sc_calls, scu_occs = delVarEnv sc_occs bndr},
906      lookupVarEnv sc_occs bndr `orElse` NoOcc)
907
908 lookupOccs :: ScUsage -> [OutVar] -> (ScUsage, [ArgOcc])
909 lookupOccs (SCU { scu_calls = sc_calls, scu_occs = sc_occs }) bndrs
910   = (SCU {scu_calls = sc_calls, scu_occs = delVarEnvList sc_occs bndrs},
911      [lookupVarEnv sc_occs b `orElse` NoOcc | b <- bndrs])
912
913 data ArgOcc = NoOcc     -- Doesn't occur at all; or a type argument
914             | UnkOcc    -- Used in some unknown way
915
916             | ScrutOcc (UniqFM [ArgOcc])        -- See Note [ScrutOcc]
917
918             | BothOcc   -- Definitely taken apart, *and* perhaps used in some other way
919
920 {-      Note  [ScrutOcc]
921
922 An occurrence of ScrutOcc indicates that the thing, or a `cast` version of the thing,
923 is *only* taken apart or applied.
924
925   Functions, literal: ScrutOcc emptyUFM
926   Data constructors:  ScrutOcc subs,
927
928 where (subs :: UniqFM [ArgOcc]) gives usage of the *pattern-bound* components,
929 The domain of the UniqFM is the Unique of the data constructor
930
931 The [ArgOcc] is the occurrences of the *pattern-bound* components 
932 of the data structure.  E.g.
933         data T a = forall b. MkT a b (b->a)
934 A pattern binds b, x::a, y::b, z::b->a, but not 'a'!
935
936 -}
937
938 instance Outputable ArgOcc where
939   ppr (ScrutOcc xs) = ptext (sLit "scrut-occ") <> ppr xs
940   ppr UnkOcc        = ptext (sLit "unk-occ")
941   ppr BothOcc       = ptext (sLit "both-occ")
942   ppr NoOcc         = ptext (sLit "no-occ")
943
944 -- Experimentally, this vesion of combineOcc makes ScrutOcc "win", so
945 -- that if the thing is scrutinised anywhere then we get to see that
946 -- in the overall result, even if it's also used in a boxed way
947 -- This might be too agressive; see Note [Reboxing] Alternative 3
948 combineOcc :: ArgOcc -> ArgOcc -> ArgOcc
949 combineOcc NoOcc         occ           = occ
950 combineOcc occ           NoOcc         = occ
951 combineOcc (ScrutOcc xs) (ScrutOcc ys) = ScrutOcc (plusUFM_C combineOccs xs ys)
952 combineOcc _occ          (ScrutOcc ys) = ScrutOcc ys
953 combineOcc (ScrutOcc xs) _occ          = ScrutOcc xs
954 combineOcc UnkOcc        UnkOcc        = UnkOcc
955 combineOcc _        _                  = BothOcc
956
957 combineOccs :: [ArgOcc] -> [ArgOcc] -> [ArgOcc]
958 combineOccs xs ys = zipWithEqual "combineOccs" combineOcc xs ys
959
960 setScrutOcc :: ScEnv -> ScUsage -> OutExpr -> ArgOcc -> ScUsage
961 -- _Overwrite_ the occurrence info for the scrutinee, if the scrutinee
962 -- is a variable, and an interesting variable
963 setScrutOcc env usg (Cast e _) occ = setScrutOcc env usg e occ
964 setScrutOcc env usg (Note _ e) occ = setScrutOcc env usg e occ
965 setScrutOcc env usg (Var v)    occ
966   | Just RecArg <- lookupHowBound env v = usg { scu_occs = extendVarEnv (scu_occs usg) v occ }
967   | otherwise                           = usg
968 setScrutOcc _env usg _other _occ        -- Catch-all
969   = usg 
970
971 conArgOccs :: ArgOcc -> AltCon -> [ArgOcc]
972 -- Find usage of components of data con; returns [UnkOcc...] if unknown
973 -- See Note [ScrutOcc] for the extra UnkOccs in the vanilla datacon case
974
975 conArgOccs (ScrutOcc fm) (DataAlt dc) 
976   | Just pat_arg_occs <- lookupUFM fm dc
977   = [UnkOcc | _ <- dataConUnivTyVars dc] ++ pat_arg_occs
978
979 conArgOccs _other _con = repeat UnkOcc
980 \end{code}
981
982 %************************************************************************
983 %*                                                                      *
984 \subsection{The main recursive function}
985 %*                                                                      *
986 %************************************************************************
987
988 The main recursive function gathers up usage information, and
989 creates specialised versions of functions.
990
991 \begin{code}
992 scExpr, scExpr' :: ScEnv -> CoreExpr -> UniqSM (ScUsage, CoreExpr)
993         -- The unique supply is needed when we invent
994         -- a new name for the specialised function and its args
995
996 scExpr env e = scExpr' env e
997
998
999 scExpr' env (Var v)     = case scSubstId env v of
1000                             Var v' -> return (varUsage env v' UnkOcc, Var v')
1001                             e'     -> scExpr (zapScSubst env) e'
1002
1003 scExpr' env (Type t)    = return (nullUsage, Type (scSubstTy env t))
1004 scExpr' _   e@(Lit {})  = return (nullUsage, e)
1005 scExpr' env (Note n e)  = do (usg,e') <- scExpr env e
1006                              return (usg, Note n e')
1007 scExpr' env (Cast e co) = do (usg, e') <- scExpr env e
1008                              return (usg, Cast e' (scSubstTy env co))
1009 scExpr' env e@(App _ _) = scApp env (collectArgs e)
1010 scExpr' env (Lam b e)   = do let (env', b') = extendBndr env b
1011                              (usg, e') <- scExpr env' e
1012                              return (usg, Lam b' e')
1013
1014 scExpr' env (Case scrut b ty alts) 
1015   = do  { (scrut_usg, scrut') <- scExpr env scrut
1016         ; case isValue (sc_vals env) scrut' of
1017                 Just (ConVal con args) -> sc_con_app con args scrut'
1018                 _other                 -> sc_vanilla scrut_usg scrut'
1019         }
1020   where
1021     sc_con_app con args scrut'  -- Known constructor; simplify
1022         = do { let (_, bs, rhs) = findAlt con alts
1023                                   `orElse` (DEFAULT, [], mkImpossibleExpr (coreAltsType alts))
1024                    alt_env'  = extendScSubstList env ((b,scrut') : bs `zip` trimConArgs con args)
1025              ; scExpr alt_env' rhs }
1026                                 
1027     sc_vanilla scrut_usg scrut' -- Normal case
1028      = do { let (alt_env,b') = extendBndrWith RecArg env b
1029                         -- Record RecArg for the components
1030
1031           ; (alt_usgs, alt_occs, alts')
1032                 <- mapAndUnzip3M (sc_alt alt_env scrut' b') alts
1033
1034           ; let (alt_usg, b_occ) = lookupOcc (combineUsages alt_usgs) b'
1035                 scrut_occ        = foldr combineOcc b_occ alt_occs
1036                 scrut_usg'       = setScrutOcc env scrut_usg scrut' scrut_occ
1037                 -- The combined usage of the scrutinee is given
1038                 -- by scrut_occ, which is passed to scScrut, which
1039                 -- in turn treats a bare-variable scrutinee specially
1040
1041           ; return (alt_usg `combineUsage` scrut_usg',
1042                     Case scrut' b' (scSubstTy env ty) alts') }
1043
1044     sc_alt env scrut' b' (con,bs,rhs)
1045       = do { let (env1, bs1) = extendBndrsWith RecArg env bs
1046                  (env2, bs2) = extendCaseBndrs env1 scrut' b' con bs1
1047            ; (usg,rhs') <- scExpr env2 rhs
1048            ; let (usg', arg_occs) = lookupOccs usg bs2
1049                  scrut_occ = case con of
1050                                 DataAlt dc -> ScrutOcc (unitUFM dc arg_occs)
1051                                 _          -> ScrutOcc emptyUFM
1052            ; return (usg', scrut_occ, (con, bs2, rhs')) }
1053
1054 scExpr' env (Let (NonRec bndr rhs) body)
1055   | isTyCoVar bndr      -- Type-lets may be created by doBeta
1056   = scExpr' (extendScSubst env bndr rhs) body
1057
1058   | otherwise   
1059   = do  { let (body_env, bndr') = extendBndr env bndr
1060         ; (rhs_usg, rhs_info) <- scRecRhs env (bndr',rhs)
1061
1062         ; let body_env2 = extendHowBound body_env [bndr'] RecFun
1063                                    -- Note [Local let bindings]
1064               RI _ rhs' _ _ _ = rhs_info
1065               body_env3 = extendValEnv body_env2 bndr' (isValue (sc_vals env) rhs')
1066
1067         ; (body_usg, body') <- scExpr body_env3 body
1068
1069           -- NB: For non-recursive bindings we inherit sc_force flag from
1070           -- the parent function (see Note [Forcing specialisation])
1071         ; (spec_usg, specs) <- specialise env
1072                                           (scu_calls body_usg) 
1073                                           rhs_info
1074                                           (SI [] 0 (Just rhs_usg))
1075
1076         ; return (body_usg { scu_calls = scu_calls body_usg `delVarEnv` bndr' } 
1077                     `combineUsage` spec_usg,
1078                   mkLets [NonRec b r | (b,r) <- specInfoBinds rhs_info specs] body')
1079         }
1080
1081
1082 -- A *local* recursive group: see Note [Local recursive groups]
1083 scExpr' env (Let (Rec prs) body)
1084   = do  { let (bndrs,rhss) = unzip prs
1085               (rhs_env1,bndrs') = extendRecBndrs env bndrs
1086               rhs_env2 = extendHowBound rhs_env1 bndrs' RecFun
1087               force_spec = any (forceSpecBndr env) bndrs'
1088                 -- Note [Forcing specialisation]
1089
1090         ; (rhs_usgs, rhs_infos) <- mapAndUnzipM (scRecRhs rhs_env2) (bndrs' `zip` rhss)
1091         ; (body_usg, body')     <- scExpr rhs_env2 body
1092
1093         -- NB: start specLoop from body_usg
1094         ; (spec_usg, specs) <- specLoop (scForce rhs_env2 force_spec)
1095                                         (scu_calls body_usg) rhs_infos nullUsage
1096                                         [SI [] 0 (Just usg) | usg <- rhs_usgs]
1097                 -- Do not unconditionally use rhs_usgs. 
1098                 -- Instead use them only if we find an unspecialised call
1099                 -- See Note [Local recursive groups]
1100
1101         ; let all_usg = spec_usg `combineUsage` body_usg
1102               bind'   = Rec (concat (zipWith specInfoBinds rhs_infos specs))
1103
1104         ; return (all_usg { scu_calls = scu_calls all_usg `delVarEnvList` bndrs' },
1105                   Let bind' body') }
1106 \end{code}
1107
1108 Note [Local let bindings]
1109 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1110 It is not uncommon to find this
1111
1112    let $j = \x. <blah> in ...$j True...$j True...
1113
1114 Here $j is an arbitrary let-bound function, but it often comes up for
1115 join points.  We might like to specialise $j for its call patterns.
1116 Notice the difference from a letrec, where we look for call patterns
1117 in the *RHS* of the function.  Here we look for call patterns in the
1118 *body* of the let.
1119
1120 At one point I predicated this on the RHS mentioning the outer
1121 recursive function, but that's not essential and might even be
1122 harmful.  I'm not sure.
1123
1124
1125 \begin{code}
1126 scApp :: ScEnv -> (InExpr, [InExpr]) -> UniqSM (ScUsage, CoreExpr)
1127
1128 scApp env (Var fn, args)        -- Function is a variable
1129   = ASSERT( not (null args) )
1130     do  { args_w_usgs <- mapM (scExpr env) args
1131         ; let (arg_usgs, args') = unzip args_w_usgs
1132               arg_usg = combineUsages arg_usgs
1133         ; case scSubstId env fn of
1134             fn'@(Lam {}) -> scExpr (zapScSubst env) (doBeta fn' args')
1135                         -- Do beta-reduction and try again
1136
1137             Var fn' -> return (arg_usg `combineUsage` fn_usg, mkApps (Var fn') args')
1138                 where
1139                   fn_usg = case lookupHowBound env fn' of
1140                                 Just RecFun -> SCU { scu_calls = unitVarEnv fn' [(sc_vals env, args')], 
1141                                                      scu_occs  = emptyVarEnv }
1142                                 Just RecArg -> SCU { scu_calls = emptyVarEnv,
1143                                                      scu_occs  = unitVarEnv fn' (ScrutOcc emptyUFM) }
1144                                 Nothing     -> nullUsage
1145
1146
1147             other_fn' -> return (arg_usg, mkApps other_fn' args') }
1148                 -- NB: doing this ignores any usage info from the substituted
1149                 --     function, but I don't think that matters.  If it does
1150                 --     we can fix it.
1151   where
1152     doBeta :: OutExpr -> [OutExpr] -> OutExpr
1153     -- ToDo: adjust for System IF
1154     doBeta (Lam bndr body) (arg : args) = Let (NonRec bndr arg) (doBeta body args)
1155     doBeta fn              args         = mkApps fn args
1156
1157 -- The function is almost always a variable, but not always.  
1158 -- In particular, if this pass follows float-in,
1159 -- which it may, we can get 
1160 --      (let f = ...f... in f) arg1 arg2
1161 scApp env (other_fn, args)
1162   = do  { (fn_usg,   fn')   <- scExpr env other_fn
1163         ; (arg_usgs, args') <- mapAndUnzipM (scExpr env) args
1164         ; return (combineUsages arg_usgs `combineUsage` fn_usg, mkApps fn' args') }
1165
1166 ----------------------
1167 scTopBind :: ScEnv -> CoreBind -> UniqSM (ScEnv, CoreBind)
1168 scTopBind env (Rec prs)
1169   | Just threshold <- sc_size env
1170   , not force_spec
1171   , not (all (couldBeSmallEnoughToInline threshold) rhss)
1172                 -- No specialisation
1173   = do  { let (rhs_env,bndrs') = extendRecBndrs env bndrs
1174         ; (_, rhss') <- mapAndUnzipM (scExpr rhs_env) rhss
1175         ; return (rhs_env, Rec (bndrs' `zip` rhss')) }
1176   | otherwise   -- Do specialisation
1177   = do  { let (rhs_env1,bndrs') = extendRecBndrs env bndrs
1178               rhs_env2 = extendHowBound rhs_env1 bndrs' RecFun
1179
1180         ; (rhs_usgs, rhs_infos) <- mapAndUnzipM (scRecRhs rhs_env2) (bndrs' `zip` rhss)
1181         ; let rhs_usg = combineUsages rhs_usgs
1182
1183         ; (_, specs) <- specLoop (scForce rhs_env2 force_spec)
1184                                  (scu_calls rhs_usg) rhs_infos nullUsage
1185                                  [SI [] 0 Nothing | _ <- bndrs]
1186
1187         ; return (rhs_env1,  -- For the body of the letrec, delete the RecFun business
1188                   Rec (concat (zipWith specInfoBinds rhs_infos specs))) }
1189   where
1190     (bndrs,rhss) = unzip prs
1191     force_spec = any (forceSpecBndr env) bndrs
1192       -- Note [Forcing specialisation]
1193
1194 scTopBind env (NonRec bndr rhs)
1195   = do  { (_, rhs') <- scExpr env rhs
1196         ; let (env1, bndr') = extendBndr env bndr
1197               env2 = extendValEnv env1 bndr' (isValue (sc_vals env) rhs')
1198         ; return (env2, NonRec bndr' rhs') }
1199
1200 ----------------------
1201 scRecRhs :: ScEnv -> (OutId, InExpr) -> UniqSM (ScUsage, RhsInfo)
1202 scRecRhs env (bndr,rhs)
1203   = do  { let (arg_bndrs,body) = collectBinders rhs
1204               (body_env, arg_bndrs') = extendBndrsWith RecArg env arg_bndrs
1205         ; (body_usg, body') <- scExpr body_env body
1206         ; let (rhs_usg, arg_occs) = lookupOccs body_usg arg_bndrs'
1207         ; return (rhs_usg, RI bndr (mkLams arg_bndrs' body')
1208                                    arg_bndrs body arg_occs) }
1209                 -- The arg_occs says how the visible,
1210                 -- lambda-bound binders of the RHS are used
1211                 -- (including the TyVar binders)
1212                 -- Two pats are the same if they match both ways
1213
1214 ----------------------
1215 specInfoBinds :: RhsInfo -> SpecInfo -> [(Id,CoreExpr)]
1216 specInfoBinds (RI fn new_rhs _ _ _) (SI specs _ _)
1217   = [(id,rhs) | OS _ _ id rhs <- specs] ++ 
1218     [(fn `addIdSpecialisations` rules, new_rhs)]
1219   where
1220     rules = [r | OS _ r _ _ <- specs]
1221
1222 ----------------------
1223 varUsage :: ScEnv -> OutVar -> ArgOcc -> ScUsage
1224 varUsage env v use 
1225   | Just RecArg <- lookupHowBound env v = SCU { scu_calls = emptyVarEnv 
1226                                               , scu_occs = unitVarEnv v use }
1227   | otherwise                           = nullUsage
1228 \end{code}
1229
1230
1231 %************************************************************************
1232 %*                                                                      *
1233                 The specialiser itself
1234 %*                                                                      *
1235 %************************************************************************
1236
1237 \begin{code}
1238 data RhsInfo = RI OutId                 -- The binder
1239                   OutExpr               -- The new RHS
1240                   [InVar] InExpr        -- The *original* RHS (\xs.body)
1241                                         --   Note [Specialise original body]
1242                   [ArgOcc]              -- Info on how the xs occur in body
1243
1244 data SpecInfo = SI [OneSpec]            -- The specialisations we have generated
1245
1246                    Int                  -- Length of specs; used for numbering them
1247
1248                    (Maybe ScUsage)      -- Nothing => we have generated specialisations
1249                                         --            from calls in the *original* RHS
1250                                         -- Just cs => we haven't, and this is the usage
1251                                         --            of the original RHS
1252                                         -- See Note [Local recursive groups]
1253
1254         -- One specialisation: Rule plus definition
1255 data OneSpec  = OS CallPat              -- Call pattern that generated this specialisation
1256                    CoreRule             -- Rule connecting original id with the specialisation
1257                    OutId OutExpr        -- Spec id + its rhs
1258
1259
1260 specLoop :: ScEnv
1261          -> CallEnv
1262          -> [RhsInfo]
1263          -> ScUsage -> [SpecInfo]               -- One per binder; acccumulating parameter
1264          -> UniqSM (ScUsage, [SpecInfo])        -- ...ditto...
1265 specLoop env all_calls rhs_infos usg_so_far specs_so_far
1266   = do  { specs_w_usg <- zipWithM (specialise env all_calls) rhs_infos specs_so_far
1267         ; let (new_usg_s, all_specs) = unzip specs_w_usg
1268               new_usg   = combineUsages new_usg_s
1269               new_calls = scu_calls new_usg
1270               all_usg   = usg_so_far `combineUsage` new_usg
1271         ; if isEmptyVarEnv new_calls then
1272                 return (all_usg, all_specs) 
1273           else 
1274                 specLoop env new_calls rhs_infos all_usg all_specs }
1275
1276 specialise 
1277    :: ScEnv
1278    -> CallEnv                           -- Info on calls
1279    -> RhsInfo
1280    -> SpecInfo                          -- Original RHS plus patterns dealt with
1281    -> UniqSM (ScUsage, SpecInfo)        -- New specialised versions and their usage
1282
1283 -- Note: the rhs here is the optimised version of the original rhs
1284 -- So when we make a specialised copy of the RHS, we're starting
1285 -- from an RHS whose nested functions have been optimised already.
1286
1287 specialise env bind_calls (RI fn _ arg_bndrs body arg_occs) 
1288                spec_info@(SI specs spec_count mb_unspec)
1289   | not (isBottomingId fn)      -- Note [Do not specialise diverging functions]
1290   , not (isNeverActive (idInlineActivation fn)) -- See Note [Transfer activation]
1291   , notNull arg_bndrs           -- Only specialise functions
1292   , Just all_calls <- lookupVarEnv bind_calls fn
1293   = do  { (boring_call, pats) <- callsToPats env specs arg_occs all_calls
1294 --      ; pprTrace "specialise" (vcat [ ppr fn <+> text "with" <+> int (length pats) <+> text "good patterns"
1295 --                                      , text "arg_occs" <+> ppr arg_occs
1296 --                                    , text "calls" <+> ppr all_calls
1297 --                                    , text "good pats" <+> ppr pats])  $
1298 --        return ()
1299
1300                 -- Bale out if too many specialisations
1301         ; let n_pats      = length pats
1302               spec_count' = n_pats + spec_count
1303         ; case sc_count env of
1304             Just max | not (sc_force env) && spec_count' > max
1305                 -> pprTrace "SpecConstr" msg $  
1306                    return (nullUsage, spec_info)
1307                 where
1308                    msg = vcat [ sep [ ptext (sLit "Function") <+> quotes (ppr fn)
1309                                     , nest 2 (ptext (sLit "has") <+> 
1310                                               speakNOf spec_count' (ptext (sLit "call pattern")) <> comma <+>
1311                                               ptext (sLit "but the limit is") <+> int max) ]
1312                               , ptext (sLit "Use -fspec-constr-count=n to set the bound")
1313                               , extra ]
1314                    extra | not opt_PprStyle_Debug = ptext (sLit "Use -dppr-debug to see specialisations")
1315                          | otherwise = ptext (sLit "Specialisations:") <+> ppr (pats ++ [p | OS p _ _ _ <- specs])
1316
1317             _normal_case -> do {
1318
1319           let spec_env = decreaseSpecCount env n_pats
1320         ; (spec_usgs, new_specs) <- mapAndUnzipM (spec_one spec_env fn arg_bndrs body)
1321                                                  (pats `zip` [spec_count..])
1322                 -- See Note [Specialise original body]
1323
1324         ; let spec_usg = combineUsages spec_usgs
1325               (new_usg, mb_unspec')
1326                   = case mb_unspec of
1327                       Just rhs_usg | boring_call -> (spec_usg `combineUsage` rhs_usg, Nothing)
1328                       _                          -> (spec_usg,                      mb_unspec)
1329             
1330         ; return (new_usg, SI (new_specs ++ specs) spec_count' mb_unspec') } }
1331   | otherwise
1332   = return (nullUsage, spec_info)               -- The boring case
1333
1334
1335 ---------------------
1336 spec_one :: ScEnv
1337          -> OutId       -- Function
1338          -> [InVar]     -- Lambda-binders of RHS; should match patterns
1339          -> InExpr      -- Body of the original function
1340          -> (CallPat, Int)
1341          -> UniqSM (ScUsage, OneSpec)   -- Rule and binding
1342
1343 -- spec_one creates a specialised copy of the function, together
1344 -- with a rule for using it.  I'm very proud of how short this
1345 -- function is, considering what it does :-).
1346
1347 {- 
1348   Example
1349   
1350      In-scope: a, x::a   
1351      f = /\b \y::[(a,b)] -> ....f (b,c) ((:) (a,(b,c)) (x,v) (h w))...
1352           [c::*, v::(b,c) are presumably bound by the (...) part]
1353   ==>
1354      f_spec = /\ b c \ v::(b,c) hw::[(a,(b,c))] ->
1355                   (...entire body of f...) [b -> (b,c), 
1356                                             y -> ((:) (a,(b,c)) (x,v) hw)]
1357   
1358      RULE:  forall b::* c::*,           -- Note, *not* forall a, x
1359                    v::(b,c),
1360                    hw::[(a,(b,c))] .
1361   
1362             f (b,c) ((:) (a,(b,c)) (x,v) hw) = f_spec b c v hw
1363 -}
1364
1365 spec_one env fn arg_bndrs body (call_pat@(qvars, pats), rule_number)
1366   = do  { spec_uniq <- getUniqueUs
1367         ; let spec_env = extendScSubstList (extendScInScope env qvars)
1368                                            (arg_bndrs `zip` pats)
1369               fn_name    = idName fn
1370               fn_loc     = nameSrcSpan fn_name
1371               spec_occ   = mkSpecOcc (nameOccName fn_name)
1372               rule_name  = mkFastString ("SC:" ++ showSDoc (ppr fn <> int rule_number))
1373               spec_name  = mkInternalName spec_uniq spec_occ fn_loc
1374 --      ; pprTrace "{spec_one" (ppr (sc_count env) <+> ppr fn <+> ppr pats <+> text "-->" <+> ppr spec_name) $ 
1375 --        return ()
1376
1377         -- Specialise the body
1378         ; (spec_usg, spec_body) <- scExpr spec_env body
1379
1380 --      ; pprTrace "done spec_one}" (ppr fn) $ 
1381 --        return ()
1382
1383                 -- And build the results
1384         ; let spec_id = mkLocalId spec_name (mkPiTypes spec_lam_args body_ty) 
1385                              `setIdStrictness` spec_str         -- See Note [Transfer strictness]
1386                              `setIdArity` count isId spec_lam_args
1387               spec_str   = calcSpecStrictness fn spec_lam_args pats
1388               (spec_lam_args, spec_call_args) = mkWorkerArgs qvars body_ty
1389                 -- Usual w/w hack to avoid generating 
1390                 -- a spec_rhs of unlifted type and no args
1391
1392               spec_rhs   = mkLams spec_lam_args spec_body
1393               body_ty    = exprType spec_body
1394               rule_rhs   = mkVarApps (Var spec_id) spec_call_args
1395               inline_act = idInlineActivation fn
1396               rule       = mkRule True {- Auto -} True {- Local -}
1397                                   rule_name inline_act fn_name qvars pats rule_rhs
1398                            -- See Note [Transfer activation]
1399         ; return (spec_usg, OS call_pat rule spec_id spec_rhs) }
1400
1401 calcSpecStrictness :: Id                     -- The original function
1402                    -> [Var] -> [CoreExpr]    -- Call pattern
1403                    -> StrictSig              -- Strictness of specialised thing
1404 -- See Note [Transfer strictness]
1405 calcSpecStrictness fn qvars pats
1406   = StrictSig (mkTopDmdType spec_dmds TopRes)
1407   where
1408     spec_dmds = [ lookupVarEnv dmd_env qv `orElse` lazyDmd | qv <- qvars, isId qv ]
1409     StrictSig (DmdType _ dmds _) = idStrictness fn
1410
1411     dmd_env = go emptyVarEnv dmds pats
1412
1413     go env ds (Type {} : pats) = go env ds pats
1414     go env (d:ds) (pat : pats) = go (go_one env d pat) ds pats
1415     go env _      _            = env
1416
1417     go_one env d   (Var v) = extendVarEnv_C both env v d
1418     go_one env (Box d)   e = go_one env d e
1419     go_one env (Eval (Prod ds)) e 
1420            | (Var _, args) <- collectArgs e = go env ds args
1421     go_one env _         _ = env
1422
1423 \end{code}
1424
1425 Note [Specialise original body]
1426 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1427 The RhsInfo for a binding keeps the *original* body of the binding.  We
1428 must specialise that, *not* the result of applying specExpr to the RHS
1429 (which is also kept in RhsInfo). Otherwise we end up specialising a
1430 specialised RHS, and that can lead directly to exponential behaviour.
1431
1432 Note [Transfer activation]
1433 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1434   This note is for SpecConstr, but exactly the same thing
1435   happens in the overloading specialiser; see
1436   Note [Auto-specialisation and RULES] in Specialise.
1437
1438 In which phase should the specialise-constructor rules be active?
1439 Originally I made them always-active, but Manuel found that this
1440 defeated some clever user-written rules.  Then I made them active only
1441 in Phase 0; after all, currently, the specConstr transformation is
1442 only run after the simplifier has reached Phase 0, but that meant
1443 that specialisations didn't fire inside wrappers; see test
1444 simplCore/should_compile/spec-inline.
1445
1446 So now I just use the inline-activation of the parent Id, as the
1447 activation for the specialiation RULE, just like the main specialiser;
1448
1449 This in turn means there is no point in specialising NOINLINE things,
1450 so we test for that.
1451
1452 Note [Transfer strictness]
1453 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1454 We must transfer strictness information from the original function to
1455 the specialised one.  Suppose, for example
1456
1457   f has strictness     SS
1458         and a RULE     f (a:as) b = f_spec a as b
1459
1460 Now we want f_spec to have strictess  LLS, otherwise we'll use call-by-need
1461 when calling f_spec instead of call-by-value.  And that can result in 
1462 unbounded worsening in space (cf the classic foldl vs foldl')
1463
1464 See Trac #3437 for a good example.
1465
1466 The function calcSpecStrictness performs the calculation.
1467
1468
1469 %************************************************************************
1470 %*                                                                      *
1471 \subsection{Argument analysis}
1472 %*                                                                      *
1473 %************************************************************************
1474
1475 This code deals with analysing call-site arguments to see whether
1476 they are constructor applications.
1477
1478
1479 \begin{code}
1480 type CallPat = ([Var], [CoreExpr])      -- Quantified variables and arguments
1481
1482
1483 callsToPats :: ScEnv -> [OneSpec] -> [ArgOcc] -> [Call] -> UniqSM (Bool, [CallPat])
1484         -- Result has no duplicate patterns, 
1485         -- nor ones mentioned in done_pats
1486         -- Bool indicates that there was at least one boring pattern
1487 callsToPats env done_specs bndr_occs calls
1488   = do  { mb_pats <- mapM (callToPats env bndr_occs) calls
1489
1490         ; let good_pats :: [([Var], [CoreArg])]
1491               good_pats = catMaybes mb_pats
1492               done_pats = [p | OS p _ _ _ <- done_specs] 
1493               is_done p = any (samePat p) done_pats
1494
1495         ; return (any isNothing mb_pats, 
1496                   filterOut is_done (nubBy samePat good_pats)) }
1497
1498 callToPats :: ScEnv -> [ArgOcc] -> Call -> UniqSM (Maybe CallPat)
1499         -- The [Var] is the variables to quantify over in the rule
1500         --      Type variables come first, since they may scope 
1501         --      over the following term variables
1502         -- The [CoreExpr] are the argument patterns for the rule
1503 callToPats env bndr_occs (con_env, args)
1504   | length args < length bndr_occs      -- Check saturated
1505   = return Nothing
1506   | otherwise
1507   = do  { let in_scope = substInScope (sc_subst env)
1508         ; prs <- argsToPats env in_scope con_env (args `zip` bndr_occs)
1509         ; let (interesting_s, pats) = unzip prs
1510               pat_fvs = varSetElems (exprsFreeVars pats)
1511               qvars   = filterOut (`elemInScopeSet` in_scope) pat_fvs
1512                 -- Quantify over variables that are not in sccpe
1513                 -- at the call site
1514                 -- See Note [Shadowing] at the top
1515                 
1516               (tvs, ids) = partition isTyCoVar qvars
1517               qvars'     = tvs ++ ids
1518                 -- Put the type variables first; the type of a term
1519                 -- variable may mention a type variable
1520
1521         ; -- pprTrace "callToPats"  (ppr args $$ ppr prs $$ ppr bndr_occs) $
1522           if or interesting_s
1523           then return (Just (qvars', pats))
1524           else return Nothing }
1525
1526     -- argToPat takes an actual argument, and returns an abstracted
1527     -- version, consisting of just the "constructor skeleton" of the
1528     -- argument, with non-constructor sub-expression replaced by new
1529     -- placeholder variables.  For example:
1530     --    C a (D (f x) (g y))  ==>  C p1 (D p2 p3)
1531
1532 argToPat :: ScEnv
1533          -> InScopeSet                  -- What's in scope at the fn defn site
1534          -> ValueEnv                    -- ValueEnv at the call site
1535          -> CoreArg                     -- A call arg (or component thereof)
1536          -> ArgOcc
1537          -> UniqSM (Bool, CoreArg)
1538 -- Returns (interesting, pat), 
1539 -- where pat is the pattern derived from the argument
1540 --            intersting=True if the pattern is non-trivial (not a variable or type)
1541 -- E.g.         x:xs         --> (True, x:xs)
1542 --              f xs         --> (False, w)        where w is a fresh wildcard
1543 --              (f xs, 'c')  --> (True, (w, 'c'))  where w is a fresh wildcard
1544 --              \x. x+y      --> (True, \x. x+y)
1545 --              lvl7         --> (True, lvl7)      if lvl7 is bound 
1546 --                                                 somewhere further out
1547
1548 argToPat _env _in_scope _val_env arg@(Type {}) _arg_occ
1549   = return (False, arg)
1550
1551 argToPat env in_scope val_env (Note _ arg) arg_occ
1552   = argToPat env in_scope val_env arg arg_occ
1553         -- Note [Notes in call patterns]
1554         -- ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1555         -- Ignore Notes.  In particular, we want to ignore any InlineMe notes
1556         -- Perhaps we should not ignore profiling notes, but I'm going to
1557         -- ride roughshod over them all for now.
1558         --- See Note [Notes in RULE matching] in Rules
1559
1560 argToPat env in_scope val_env (Let _ arg) arg_occ
1561   = argToPat env in_scope val_env arg arg_occ
1562         -- See Note [Matching lets] in Rule.lhs
1563         -- Look through let expressions
1564         -- e.g.         f (let v = rhs in (v,w))
1565         -- Here we can specialise for f (v,w)
1566         -- because the rule-matcher will look through the let.
1567
1568 {- Disabled; see Note [Matching cases] in Rule.lhs
1569 argToPat env in_scope val_env (Case scrut _ _ [(_, _, rhs)]) arg_occ
1570   | exprOkForSpeculation scrut  -- See Note [Matching cases] in Rule.hhs
1571   = argToPat env in_scope val_env rhs arg_occ
1572 -}
1573
1574 argToPat env in_scope val_env (Cast arg co) arg_occ
1575   | isIdentityCoercion co     -- Substitution in the SpecConstr itself
1576                               -- can lead to identity coercions
1577   = argToPat env in_scope val_env arg arg_occ
1578   | not (ignoreType env ty2)
1579   = do  { (interesting, arg') <- argToPat env in_scope val_env arg arg_occ
1580         ; if not interesting then 
1581                 wildCardPat ty2
1582           else do
1583         { -- Make a wild-card pattern for the coercion
1584           uniq <- getUniqueUs
1585         ; let co_name = mkSysTvName uniq (fsLit "sg")
1586               co_var = mkCoVar co_name (mkCoKind ty1 ty2)
1587         ; return (interesting, Cast arg' (mkTyVarTy co_var)) } }
1588   where
1589     (ty1, ty2) = coercionKind co
1590
1591     
1592
1593 {-      Disabling lambda specialisation for now
1594         It's fragile, and the spec_loop can be infinite
1595 argToPat in_scope val_env arg arg_occ
1596   | is_value_lam arg
1597   = return (True, arg)
1598   where
1599     is_value_lam (Lam v e)      -- Spot a value lambda, even if 
1600         | isId v = True         -- it is inside a type lambda
1601         | otherwise = is_value_lam e
1602     is_value_lam other = False
1603 -}
1604
1605   -- Check for a constructor application
1606   -- NB: this *precedes* the Var case, so that we catch nullary constrs
1607 argToPat env in_scope val_env arg arg_occ
1608   | Just (ConVal dc args) <- isValue val_env arg
1609   , not (ignoreAltCon env dc)        -- See Note [NoSpecConstr]
1610   , sc_force env || scrutinised
1611   = do  { args' <- argsToPats env in_scope val_env (args `zip` conArgOccs arg_occ dc)
1612         ; return (True, mk_con_app dc (map snd args')) }
1613   where
1614     scrutinised
1615       = case arg_occ of
1616           ScrutOcc _ -> True            -- Used only by case scrutinee
1617           BothOcc    -> case arg of     -- Used elsewhere
1618                           App {} -> True        --     see Note [Reboxing]
1619                           _other -> False
1620           _other     -> False           -- No point; the arg is not decomposed
1621
1622
1623   -- Check if the argument is a variable that 
1624   -- is in scope at the function definition site
1625   -- It's worth specialising on this if
1626   --    (a) it's used in an interesting way in the body
1627   --    (b) we know what its value is
1628 argToPat env in_scope val_env (Var v) arg_occ
1629   | sc_force env || case arg_occ of { UnkOcc -> False; _other -> True }, -- (a)
1630     is_value,                                                            -- (b)
1631     not (ignoreType env (varType v))
1632   = return (True, Var v)
1633   where
1634     is_value 
1635         | isLocalId v = v `elemInScopeSet` in_scope 
1636                         && isJust (lookupVarEnv val_env v)
1637                 -- Local variables have values in val_env
1638         | otherwise   = isValueUnfolding (idUnfolding v)
1639                 -- Imports have unfoldings
1640
1641 --      I'm really not sure what this comment means
1642 --      And by not wild-carding we tend to get forall'd 
1643 --      variables that are in soope, which in turn can
1644 --      expose the weakness in let-matching
1645 --      See Note [Matching lets] in Rules
1646
1647   -- Check for a variable bound inside the function. 
1648   -- Don't make a wild-card, because we may usefully share
1649   --    e.g.  f a = let x = ... in f (x,x)
1650   -- NB: this case follows the lambda and con-app cases!!
1651 -- argToPat _in_scope _val_env (Var v) _arg_occ
1652 --   = return (False, Var v)
1653         -- SLPJ : disabling this to avoid proliferation of versions
1654         -- also works badly when thinking about seeding the loop
1655         -- from the body of the let
1656         --       f x y = letrec g z = ... in g (x,y)
1657         -- We don't want to specialise for that *particular* x,y
1658
1659   -- The default case: make a wild-card
1660 argToPat _env _in_scope _val_env arg _arg_occ
1661   = wildCardPat (exprType arg)
1662
1663 wildCardPat :: Type -> UniqSM (Bool, CoreArg)
1664 wildCardPat ty = do { uniq <- getUniqueUs
1665                     ; let id = mkSysLocal (fsLit "sc") uniq ty
1666                     ; return (False, Var id) }
1667
1668 argsToPats :: ScEnv -> InScopeSet -> ValueEnv
1669            -> [(CoreArg, ArgOcc)]
1670            -> UniqSM [(Bool, CoreArg)]
1671 argsToPats env in_scope val_env args
1672   = mapM do_one args
1673   where
1674     do_one (arg,occ) = argToPat env in_scope val_env arg occ
1675 \end{code}
1676
1677
1678 \begin{code}
1679 isValue :: ValueEnv -> CoreExpr -> Maybe Value
1680 isValue _env (Lit lit)
1681   = Just (ConVal (LitAlt lit) [])
1682
1683 isValue env (Var v)
1684   | Just stuff <- lookupVarEnv env v
1685   = Just stuff  -- You might think we could look in the idUnfolding here
1686                 -- but that doesn't take account of which branch of a 
1687                 -- case we are in, which is the whole point
1688
1689   | not (isLocalId v) && isCheapUnfolding unf
1690   = isValue env (unfoldingTemplate unf)
1691   where
1692     unf = idUnfolding v
1693         -- However we do want to consult the unfolding 
1694         -- as well, for let-bound constructors!
1695
1696 isValue env (Lam b e)
1697   | isTyCoVar b = case isValue env e of
1698                   Just _  -> Just LambdaVal
1699                   Nothing -> Nothing
1700   | otherwise = Just LambdaVal
1701
1702 isValue _env expr       -- Maybe it's a constructor application
1703   | (Var fun, args) <- collectArgs expr
1704   = case isDataConWorkId_maybe fun of
1705
1706         Just con | args `lengthAtLeast` dataConRepArity con 
1707                 -- Check saturated; might be > because the 
1708                 --                  arity excludes type args
1709                 -> Just (ConVal (DataAlt con) args)
1710
1711         _other | valArgCount args < idArity fun
1712                 -- Under-applied function
1713                -> Just LambdaVal        -- Partial application
1714
1715         _other -> Nothing
1716
1717 isValue _env _expr = Nothing
1718
1719 mk_con_app :: AltCon -> [CoreArg] -> CoreExpr
1720 mk_con_app (LitAlt lit)  []   = Lit lit
1721 mk_con_app (DataAlt con) args = mkConApp con args
1722 mk_con_app _other _args = panic "SpecConstr.mk_con_app"
1723
1724 samePat :: CallPat -> CallPat -> Bool
1725 samePat (vs1, as1) (vs2, as2)
1726   = all2 same as1 as2
1727   where
1728     same (Var v1) (Var v2) 
1729         | v1 `elem` vs1 = v2 `elem` vs2
1730         | v2 `elem` vs2 = False
1731         | otherwise     = v1 == v2
1732
1733     same (Lit l1)    (Lit l2)    = l1==l2
1734     same (App f1 a1) (App f2 a2) = same f1 f2 && same a1 a2
1735
1736     same (Type {}) (Type {}) = True     -- Note [Ignore type differences]
1737     same (Note _ e1) e2 = same e1 e2    -- Ignore casts and notes
1738     same (Cast e1 _) e2 = same e1 e2
1739     same e1 (Note _ e2) = same e1 e2
1740     same e1 (Cast e2 _) = same e1 e2
1741
1742     same e1 e2 = WARN( bad e1 || bad e2, ppr e1 $$ ppr e2) 
1743                  False  -- Let, lambda, case should not occur
1744     bad (Case {}) = True
1745     bad (Let {})  = True
1746     bad (Lam {})  = True
1747     bad _other    = False
1748 \end{code}
1749
1750 Note [Ignore type differences]
1751 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1752 We do not want to generate specialisations where the call patterns
1753 differ only in their type arguments!  Not only is it utterly useless,
1754 but it also means that (with polymorphic recursion) we can generate
1755 an infinite number of specialisations. Example is Data.Sequence.adjustTree, 
1756 I think.
1757