cbe1c0b76aa47f3eda59ba84ce570bbc70c3c034
[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 What alternatives did I consider? Annotating the loop itself doesn't
456 work because (a) it is local and (b) it will be w/w'ed and I having
457 w/w propagating annotation somehow doesn't seem like a good idea. The
458 types of the loop arguments really seem to be the most persistent
459 thing.
460
461 Annotating the types that make up the loop state doesn't work,
462 either, because (a) it would prevent us from using types like Either
463 or tuples here, (b) we don't want to restrict the set of types that
464 can be used in Stream states and (c) some types are fixed by the user
465 (e.g., the accumulator here) but we still want to specialise as much
466 as possible.
467
468 ForceSpecConstr is done by way of an annotation:
469   data SPEC = SPEC | SPEC2
470   {-# ANN type SPEC ForceSpecConstr #-}
471 But SPEC is the *only* type so annotated, so it'd be better to
472 use a particular library type.
473
474 Alternatives to ForceSpecConstr
475 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
476 Instead of giving the loop an extra argument of type SPEC, we
477 also considered *wrapping* arguments in SPEC, thus
478   data SPEC a = SPEC a | SPEC2
479
480   loop = \arg -> case arg of
481                      SPEC state ->
482                         case state of (x,y) -> ... loop (SPEC (x',y')) ...
483                         S2 -> error ...
484 The idea is that a SPEC argument says "specialise this argument
485 regardless of whether the function case-analyses it.  But this
486 doesn't work well:
487   * SPEC must still be a sum type, else the strictness analyser
488     eliminates it
489   * But that means that 'loop' won't be strict in its real payload
490 This loss of strictness in turn screws up specialisation, because
491 we may end up with calls like
492    loop (SPEC (case z of (p,q) -> (q,p)))
493 Without the SPEC, if 'loop' was strict, the case would move out
494 and we'd see loop applied to a pair. But if 'loop' isn' strict
495 this doesn't look like a specialisable call.
496
497 Note [NoSpecConstr]
498 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
499 The ignoreAltCon stuff allows you to say
500     {-# ANN type T NoSpecConstr #-}
501 to mean "don't specialise on arguments of this type.  It was added
502 before we had ForceSpecConstr.  Lacking ForceSpecConstr we specialised
503 regardless of size; and then we needed a way to turn that *off*.  Now
504 that we have ForceSpecConstr, this NoSpecConstr is probably redundant.
505 (Used only for PArray.)
506
507 -----------------------------------------------------
508                 Stuff not yet handled
509 -----------------------------------------------------
510
511 Here are notes arising from Roman's work that I don't want to lose.
512
513 Example 1
514 ~~~~~~~~~
515     data T a = T !a
516
517     foo :: Int -> T Int -> Int
518     foo 0 t = 0
519     foo x t | even x    = case t of { T n -> foo (x-n) t }
520             | otherwise = foo (x-1) t
521
522 SpecConstr does no specialisation, because the second recursive call
523 looks like a boxed use of the argument.  A pity.
524
525     $wfoo_sFw :: GHC.Prim.Int# -> T.T GHC.Base.Int -> GHC.Prim.Int#
526     $wfoo_sFw =
527       \ (ww_sFo [Just L] :: GHC.Prim.Int#) (w_sFq [Just L] :: T.T GHC.Base.Int) ->
528          case ww_sFo of ds_Xw6 [Just L] {
529            __DEFAULT ->
530                 case GHC.Prim.remInt# ds_Xw6 2 of wild1_aEF [Dead Just A] {
531                   __DEFAULT -> $wfoo_sFw (GHC.Prim.-# ds_Xw6 1) w_sFq;
532                   0 ->
533                     case w_sFq of wild_Xy [Just L] { T.T n_ad5 [Just U(L)] ->
534                     case n_ad5 of wild1_aET [Just A] { GHC.Base.I# y_aES [Just L] ->
535                     $wfoo_sFw (GHC.Prim.-# ds_Xw6 y_aES) wild_Xy
536                     } } };
537            0 -> 0
538
539 Example 2
540 ~~~~~~~~~
541     data a :*: b = !a :*: !b
542     data T a = T !a
543
544     foo :: (Int :*: T Int) -> Int
545     foo (0 :*: t) = 0
546     foo (x :*: t) | even x    = case t of { T n -> foo ((x-n) :*: t) }
547                   | otherwise = foo ((x-1) :*: t)
548
549 Very similar to the previous one, except that the parameters are now in
550 a strict tuple. Before SpecConstr, we have
551
552     $wfoo_sG3 :: GHC.Prim.Int# -> T.T GHC.Base.Int -> GHC.Prim.Int#
553     $wfoo_sG3 =
554       \ (ww_sFU [Just L] :: GHC.Prim.Int#) (ww_sFW [Just L] :: T.T
555     GHC.Base.Int) ->
556         case ww_sFU of ds_Xws [Just L] {
557           __DEFAULT ->
558         case GHC.Prim.remInt# ds_Xws 2 of wild1_aEZ [Dead Just A] {
559           __DEFAULT ->
560             case ww_sFW of tpl_B2 [Just L] { T.T a_sFo [Just A] ->
561             $wfoo_sG3 (GHC.Prim.-# ds_Xws 1) tpl_B2             -- $wfoo1
562             };
563           0 ->
564             case ww_sFW of wild_XB [Just A] { T.T n_ad7 [Just S(L)] ->
565             case n_ad7 of wild1_aFd [Just L] { GHC.Base.I# y_aFc [Just L] ->
566             $wfoo_sG3 (GHC.Prim.-# ds_Xws y_aFc) wild_XB        -- $wfoo2
567             } } };
568           0 -> 0 }
569
570 We get two specialisations:
571 "SC:$wfoo1" [0] __forall {a_sFB :: GHC.Base.Int sc_sGC :: GHC.Prim.Int#}
572                   Foo.$wfoo sc_sGC (Foo.T @ GHC.Base.Int a_sFB)
573                   = Foo.$s$wfoo1 a_sFB sc_sGC ;
574 "SC:$wfoo2" [0] __forall {y_aFp :: GHC.Prim.Int# sc_sGC :: GHC.Prim.Int#}
575                   Foo.$wfoo sc_sGC (Foo.T @ GHC.Base.Int (GHC.Base.I# y_aFp))
576                   = Foo.$s$wfoo y_aFp sc_sGC ;
577
578 But perhaps the first one isn't good.  After all, we know that tpl_B2 is
579 a T (I# x) really, because T is strict and Int has one constructor.  (We can't
580 unbox the strict fields, becuase T is polymorphic!)
581
582 %************************************************************************
583 %*                                                                      *
584 \subsection{Top level wrapper stuff}
585 %*                                                                      *
586 %************************************************************************
587
588 \begin{code}
589 specConstrProgram :: ModGuts -> CoreM ModGuts
590 specConstrProgram guts
591   = do
592       dflags <- getDynFlags
593       us     <- getUniqueSupplyM
594       annos  <- getFirstAnnotations deserializeWithData guts
595       let binds' = fst $ initUs us (go (initScEnv dflags annos) (mg_binds guts))
596       return (guts { mg_binds = binds' })
597   where
598     go _   []           = return []
599     go env (bind:binds) = do (env', bind') <- scTopBind env bind
600                              binds' <- go env' binds
601                              return (bind' : binds')
602 \end{code}
603
604
605 %************************************************************************
606 %*                                                                      *
607 \subsection{Environment: goes downwards}
608 %*                                                                      *
609 %************************************************************************
610
611 \begin{code}
612 data ScEnv = SCE { sc_size  :: Maybe Int,       -- Size threshold
613                    sc_count :: Maybe Int,       -- Max # of specialisations for any one fn
614                                                 -- See Note [Avoiding exponential blowup]
615                    sc_force :: Bool,            -- Force specialisation?
616                                                 -- See Note [Forcing specialisation]
617
618                    sc_subst :: Subst,           -- Current substitution
619                                                 -- Maps InIds to OutExprs
620
621                    sc_how_bound :: HowBoundEnv,
622                         -- Binds interesting non-top-level variables
623                         -- Domain is OutVars (*after* applying the substitution)
624
625                    sc_vals  :: ValueEnv,
626                         -- Domain is OutIds (*after* applying the substitution)
627                         -- Used even for top-level bindings (but not imported ones)
628
629                    sc_annotations :: UniqFM SpecConstrAnnotation
630              }
631
632 ---------------------
633 -- As we go, we apply a substitution (sc_subst) to the current term
634 type InExpr = CoreExpr          -- _Before_ applying the subst
635 type InVar  = Var
636
637 type OutExpr = CoreExpr         -- _After_ applying the subst
638 type OutId   = Id
639 type OutVar  = Var
640
641 ---------------------
642 type HowBoundEnv = VarEnv HowBound      -- Domain is OutVars
643
644 ---------------------
645 type ValueEnv = IdEnv Value             -- Domain is OutIds
646 data Value    = ConVal AltCon [CoreArg] -- _Saturated_ constructors
647                                         --   The AltCon is never DEFAULT
648               | LambdaVal               -- Inlinable lambdas or PAPs
649
650 instance Outputable Value where
651    ppr (ConVal con args) = ppr con <+> interpp'SP args
652    ppr LambdaVal         = ptext (sLit "<Lambda>")
653
654 ---------------------
655 initScEnv :: DynFlags -> UniqFM SpecConstrAnnotation -> ScEnv
656 initScEnv dflags anns
657   = SCE { sc_size = specConstrThreshold dflags,
658           sc_count = specConstrCount dflags,
659           sc_force = False,
660           sc_subst = emptySubst, 
661           sc_how_bound = emptyVarEnv, 
662           sc_vals = emptyVarEnv,
663           sc_annotations = anns }
664
665 data HowBound = RecFun  -- These are the recursive functions for which 
666                         -- we seek interesting call patterns
667
668               | RecArg  -- These are those functions' arguments, or their sub-components; 
669                         -- we gather occurrence information for these
670
671 instance Outputable HowBound where
672   ppr RecFun = text "RecFun"
673   ppr RecArg = text "RecArg"
674
675 scForce :: ScEnv -> Bool -> ScEnv
676 scForce env b = env { sc_force = b }
677
678 lookupHowBound :: ScEnv -> Id -> Maybe HowBound
679 lookupHowBound env id = lookupVarEnv (sc_how_bound env) id
680
681 scSubstId :: ScEnv -> Id -> CoreExpr
682 scSubstId env v = lookupIdSubst (text "scSubstId") (sc_subst env) v
683
684 scSubstTy :: ScEnv -> Type -> Type
685 scSubstTy env ty = substTy (sc_subst env) ty
686
687 zapScSubst :: ScEnv -> ScEnv
688 zapScSubst env = env { sc_subst = zapSubstEnv (sc_subst env) }
689
690 extendScInScope :: ScEnv -> [Var] -> ScEnv
691         -- Bring the quantified variables into scope
692 extendScInScope env qvars = env { sc_subst = extendInScopeList (sc_subst env) qvars }
693
694         -- Extend the substitution
695 extendScSubst :: ScEnv -> Var -> OutExpr -> ScEnv
696 extendScSubst env var expr = env { sc_subst = extendSubst (sc_subst env) var expr }
697
698 extendScSubstList :: ScEnv -> [(Var,OutExpr)] -> ScEnv
699 extendScSubstList env prs = env { sc_subst = extendSubstList (sc_subst env) prs }
700
701 extendHowBound :: ScEnv -> [Var] -> HowBound -> ScEnv
702 extendHowBound env bndrs how_bound
703   = env { sc_how_bound = extendVarEnvList (sc_how_bound env)
704                             [(bndr,how_bound) | bndr <- bndrs] }
705
706 extendBndrsWith :: HowBound -> ScEnv -> [Var] -> (ScEnv, [Var])
707 extendBndrsWith how_bound env bndrs 
708   = (env { sc_subst = subst', sc_how_bound = hb_env' }, bndrs')
709   where
710     (subst', bndrs') = substBndrs (sc_subst env) bndrs
711     hb_env' = sc_how_bound env `extendVarEnvList` 
712                     [(bndr,how_bound) | bndr <- bndrs']
713
714 extendBndrWith :: HowBound -> ScEnv -> Var -> (ScEnv, Var)
715 extendBndrWith how_bound env bndr 
716   = (env { sc_subst = subst', sc_how_bound = hb_env' }, bndr')
717   where
718     (subst', bndr') = substBndr (sc_subst env) bndr
719     hb_env' = extendVarEnv (sc_how_bound env) bndr' how_bound
720
721 extendRecBndrs :: ScEnv -> [Var] -> (ScEnv, [Var])
722 extendRecBndrs env bndrs  = (env { sc_subst = subst' }, bndrs')
723                       where
724                         (subst', bndrs') = substRecBndrs (sc_subst env) bndrs
725
726 extendBndr :: ScEnv -> Var -> (ScEnv, Var)
727 extendBndr  env bndr  = (env { sc_subst = subst' }, bndr')
728                       where
729                         (subst', bndr') = substBndr (sc_subst env) bndr
730
731 extendValEnv :: ScEnv -> Id -> Maybe Value -> ScEnv
732 extendValEnv env _  Nothing   = env
733 extendValEnv env id (Just cv) = env { sc_vals = extendVarEnv (sc_vals env) id cv }
734
735 extendCaseBndrs :: ScEnv -> Id -> AltCon -> [Var] -> (ScEnv, [Var])
736 -- When we encounter
737 --      case scrut of b
738 --          C x y -> ...
739 -- we want to bind b, to (C x y)
740 -- NB1: Extends only the sc_vals part of the envt
741 -- NB2: Kill the dead-ness info on the pattern binders x,y, since
742 --      they are potentially made alive by the [b -> C x y] binding
743 extendCaseBndrs env case_bndr con alt_bndrs
744   | isDeadBinder case_bndr
745   = (env, alt_bndrs)
746   | otherwise
747   = (env1, map zap alt_bndrs)
748         -- NB: We used to bind v too, if scrut = (Var v); but
749         --     the simplifer has already done this so it seems
750         --     redundant to do so here
751         -- case scrut of
752         --      Var v  -> extendValEnv env1 v cval
753         --      _other -> env1
754  where
755    zap v | isTyCoVar v = v              -- See NB2 above
756          | otherwise = zapIdOccInfo v
757    env1 = extendValEnv env case_bndr cval
758    cval = case con of
759                 DEFAULT    -> Nothing
760                 LitAlt {}  -> Just (ConVal con [])
761                 DataAlt {} -> Just (ConVal con vanilla_args)
762                       where
763                         vanilla_args = map Type (tyConAppArgs (idType case_bndr)) ++
764                                        varsToCoreExprs alt_bndrs
765
766
767 decreaseSpecCount :: ScEnv -> Int -> ScEnv
768 -- See Note [Avoiding exponential blowup]
769 decreaseSpecCount env n_specs 
770   = env { sc_count = case sc_count env of
771                        Nothing -> Nothing
772                        Just n  -> Just (n `div` (n_specs + 1)) }
773         -- The "+1" takes account of the original function; 
774         -- See Note [Avoiding exponential blowup]
775
776 ---------------------------------------------------
777 -- See Note [SpecConstrAnnotation]
778 ignoreType    :: ScEnv -> Type   -> Bool
779 ignoreAltCon  :: ScEnv -> AltCon -> Bool
780 forceSpecBndr :: ScEnv -> Var    -> Bool
781 #ifndef GHCI
782 ignoreType    _ _ = False
783 ignoreAltCon  _ _ = False
784 forceSpecBndr _ _ = False
785
786 #else /* GHCI */
787
788 ignoreAltCon env (DataAlt dc) = ignoreTyCon env (dataConTyCon dc)
789 ignoreAltCon env (LitAlt lit) = ignoreType env (literalType lit)
790 ignoreAltCon _   DEFAULT      = panic "ignoreAltCon"  -- DEFAULT cannot be in a ConVal
791
792 ignoreType env ty
793   = case splitTyConApp_maybe ty of
794       Just (tycon, _) -> ignoreTyCon env tycon
795       _               -> False
796
797 ignoreTyCon :: ScEnv -> TyCon -> Bool
798 ignoreTyCon env tycon
799   = lookupUFM (sc_annotations env) tycon == Just NoSpecConstr
800
801 forceSpecBndr env var = forceSpecFunTy env . snd . splitForAllTys . varType $ var
802
803 forceSpecFunTy :: ScEnv -> Type -> Bool
804 forceSpecFunTy env = any (forceSpecArgTy env) . fst . splitFunTys
805
806 forceSpecArgTy :: ScEnv -> Type -> Bool
807 forceSpecArgTy env ty
808   | Just ty' <- coreView ty = forceSpecArgTy env ty'
809
810 forceSpecArgTy env ty
811   | Just (tycon, tys) <- splitTyConApp_maybe ty
812   , tycon /= funTyCon
813       = lookupUFM (sc_annotations env) tycon == Just ForceSpecConstr
814         || any (forceSpecArgTy env) tys
815
816 forceSpecArgTy _ _ = False
817 #endif /* GHCI */
818 \end{code}
819
820 Note [Avoiding exponential blowup]
821 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
822 The sc_count field of the ScEnv says how many times we are prepared to
823 duplicate a single function.  But we must take care with recursive
824 specialiations.  Consider
825
826         let $j1 = let $j2 = let $j3 = ...
827                             in 
828                             ...$j3...
829                   in 
830                   ...$j2...
831         in 
832         ...$j1...
833
834 If we specialise $j1 then in each specialisation (as well as the original)
835 we can specialise $j2, and similarly $j3.  Even if we make just *one*
836 specialisation of each, becuase we also have the original we'll get 2^n
837 copies of $j3, which is not good.
838
839 So when recursively specialising we divide the sc_count by the number of
840 copies we are making at this level, including the original.
841
842
843 %************************************************************************
844 %*                                                                      *
845 \subsection{Usage information: flows upwards}
846 %*                                                                      *
847 %************************************************************************
848
849 \begin{code}
850 data ScUsage
851    = SCU {
852         scu_calls :: CallEnv,           -- Calls
853                                         -- The functions are a subset of the 
854                                         --      RecFuns in the ScEnv
855
856         scu_occs :: !(IdEnv ArgOcc)     -- Information on argument occurrences
857      }                                  -- The domain is OutIds
858
859 type CallEnv = IdEnv [Call]
860 type Call = (ValueEnv, [CoreArg])
861         -- The arguments of the call, together with the
862         -- env giving the constructor bindings at the call site
863
864 nullUsage :: ScUsage
865 nullUsage = SCU { scu_calls = emptyVarEnv, scu_occs = emptyVarEnv }
866
867 combineCalls :: CallEnv -> CallEnv -> CallEnv
868 combineCalls = plusVarEnv_C (++)
869
870 combineUsage :: ScUsage -> ScUsage -> ScUsage
871 combineUsage u1 u2 = SCU { scu_calls = combineCalls (scu_calls u1) (scu_calls u2),
872                            scu_occs  = plusVarEnv_C combineOcc (scu_occs u1) (scu_occs u2) }
873
874 combineUsages :: [ScUsage] -> ScUsage
875 combineUsages [] = nullUsage
876 combineUsages us = foldr1 combineUsage us
877
878 lookupOcc :: ScUsage -> OutVar -> (ScUsage, ArgOcc)
879 lookupOcc (SCU { scu_calls = sc_calls, scu_occs = sc_occs }) bndr
880   = (SCU {scu_calls = sc_calls, scu_occs = delVarEnv sc_occs bndr},
881      lookupVarEnv sc_occs bndr `orElse` NoOcc)
882
883 lookupOccs :: ScUsage -> [OutVar] -> (ScUsage, [ArgOcc])
884 lookupOccs (SCU { scu_calls = sc_calls, scu_occs = sc_occs }) bndrs
885   = (SCU {scu_calls = sc_calls, scu_occs = delVarEnvList sc_occs bndrs},
886      [lookupVarEnv sc_occs b `orElse` NoOcc | b <- bndrs])
887
888 data ArgOcc = NoOcc     -- Doesn't occur at all; or a type argument
889             | UnkOcc    -- Used in some unknown way
890
891             | ScrutOcc (UniqFM [ArgOcc])        -- See Note [ScrutOcc]
892
893             | BothOcc   -- Definitely taken apart, *and* perhaps used in some other way
894
895 {-      Note  [ScrutOcc]
896
897 An occurrence of ScrutOcc indicates that the thing, or a `cast` version of the thing,
898 is *only* taken apart or applied.
899
900   Functions, literal: ScrutOcc emptyUFM
901   Data constructors:  ScrutOcc subs,
902
903 where (subs :: UniqFM [ArgOcc]) gives usage of the *pattern-bound* components,
904 The domain of the UniqFM is the Unique of the data constructor
905
906 The [ArgOcc] is the occurrences of the *pattern-bound* components 
907 of the data structure.  E.g.
908         data T a = forall b. MkT a b (b->a)
909 A pattern binds b, x::a, y::b, z::b->a, but not 'a'!
910
911 -}
912
913 instance Outputable ArgOcc where
914   ppr (ScrutOcc xs) = ptext (sLit "scrut-occ") <> ppr xs
915   ppr UnkOcc        = ptext (sLit "unk-occ")
916   ppr BothOcc       = ptext (sLit "both-occ")
917   ppr NoOcc         = ptext (sLit "no-occ")
918
919 -- Experimentally, this vesion of combineOcc makes ScrutOcc "win", so
920 -- that if the thing is scrutinised anywhere then we get to see that
921 -- in the overall result, even if it's also used in a boxed way
922 -- This might be too agressive; see Note [Reboxing] Alternative 3
923 combineOcc :: ArgOcc -> ArgOcc -> ArgOcc
924 combineOcc NoOcc         occ           = occ
925 combineOcc occ           NoOcc         = occ
926 combineOcc (ScrutOcc xs) (ScrutOcc ys) = ScrutOcc (plusUFM_C combineOccs xs ys)
927 combineOcc _occ          (ScrutOcc ys) = ScrutOcc ys
928 combineOcc (ScrutOcc xs) _occ          = ScrutOcc xs
929 combineOcc UnkOcc        UnkOcc        = UnkOcc
930 combineOcc _        _                  = BothOcc
931
932 combineOccs :: [ArgOcc] -> [ArgOcc] -> [ArgOcc]
933 combineOccs xs ys = zipWithEqual "combineOccs" combineOcc xs ys
934
935 setScrutOcc :: ScEnv -> ScUsage -> OutExpr -> ArgOcc -> ScUsage
936 -- _Overwrite_ the occurrence info for the scrutinee, if the scrutinee
937 -- is a variable, and an interesting variable
938 setScrutOcc env usg (Cast e _) occ = setScrutOcc env usg e occ
939 setScrutOcc env usg (Note _ e) occ = setScrutOcc env usg e occ
940 setScrutOcc env usg (Var v)    occ
941   | Just RecArg <- lookupHowBound env v = usg { scu_occs = extendVarEnv (scu_occs usg) v occ }
942   | otherwise                           = usg
943 setScrutOcc _env usg _other _occ        -- Catch-all
944   = usg 
945
946 conArgOccs :: ArgOcc -> AltCon -> [ArgOcc]
947 -- Find usage of components of data con; returns [UnkOcc...] if unknown
948 -- See Note [ScrutOcc] for the extra UnkOccs in the vanilla datacon case
949
950 conArgOccs (ScrutOcc fm) (DataAlt dc) 
951   | Just pat_arg_occs <- lookupUFM fm dc
952   = [UnkOcc | _ <- dataConUnivTyVars dc] ++ pat_arg_occs
953
954 conArgOccs _other _con = repeat UnkOcc
955 \end{code}
956
957 %************************************************************************
958 %*                                                                      *
959 \subsection{The main recursive function}
960 %*                                                                      *
961 %************************************************************************
962
963 The main recursive function gathers up usage information, and
964 creates specialised versions of functions.
965
966 \begin{code}
967 scExpr, scExpr' :: ScEnv -> CoreExpr -> UniqSM (ScUsage, CoreExpr)
968         -- The unique supply is needed when we invent
969         -- a new name for the specialised function and its args
970
971 scExpr env e = scExpr' env e
972
973
974 scExpr' env (Var v)     = case scSubstId env v of
975                             Var v' -> return (varUsage env v' UnkOcc, Var v')
976                             e'     -> scExpr (zapScSubst env) e'
977
978 scExpr' env (Type t)    = return (nullUsage, Type (scSubstTy env t))
979 scExpr' _   e@(Lit {})  = return (nullUsage, e)
980 scExpr' env (Note n e)  = do (usg,e') <- scExpr env e
981                              return (usg, Note n e')
982 scExpr' env (Cast e co) = do (usg, e') <- scExpr env e
983                              return (usg, Cast e' (scSubstTy env co))
984 scExpr' env e@(App _ _) = scApp env (collectArgs e)
985 scExpr' env (Lam b e)   = do let (env', b') = extendBndr env b
986                              (usg, e') <- scExpr env' e
987                              return (usg, Lam b' e')
988
989 scExpr' env (Case scrut b ty alts) 
990   = do  { (scrut_usg, scrut') <- scExpr env scrut
991         ; case isValue (sc_vals env) scrut' of
992                 Just (ConVal con args) -> sc_con_app con args scrut'
993                 _other                 -> sc_vanilla scrut_usg scrut'
994         }
995   where
996     sc_con_app con args scrut'  -- Known constructor; simplify
997         = do { let (_, bs, rhs) = findAlt con alts
998                                   `orElse` (DEFAULT, [], mkImpossibleExpr (coreAltsType alts))
999                    alt_env'  = extendScSubstList env ((b,scrut') : bs `zip` trimConArgs con args)
1000              ; scExpr alt_env' rhs }
1001                                 
1002     sc_vanilla scrut_usg scrut' -- Normal case
1003      = do { let (alt_env,b') = extendBndrWith RecArg env b
1004                         -- Record RecArg for the components
1005
1006           ; (alt_usgs, alt_occs, alts')
1007                 <- mapAndUnzip3M (sc_alt alt_env scrut' b') alts
1008
1009           ; let (alt_usg, b_occ) = lookupOcc (combineUsages alt_usgs) b'
1010                 scrut_occ        = foldr combineOcc b_occ alt_occs
1011                 scrut_usg'       = setScrutOcc env scrut_usg scrut' scrut_occ
1012                 -- The combined usage of the scrutinee is given
1013                 -- by scrut_occ, which is passed to scScrut, which
1014                 -- in turn treats a bare-variable scrutinee specially
1015
1016           ; return (alt_usg `combineUsage` scrut_usg',
1017                     Case scrut' b' (scSubstTy env ty) alts') }
1018
1019     sc_alt env _scrut' b' (con,bs,rhs)
1020       = do { let (env1, bs1)  = extendBndrsWith RecArg env bs
1021                  (env2, bs2) = extendCaseBndrs env1 b' con bs1
1022            ; (usg,rhs') <- scExpr env2 rhs
1023            ; let (usg', arg_occs) = lookupOccs usg bs2
1024                  scrut_occ = case con of
1025                                 DataAlt dc -> ScrutOcc (unitUFM dc arg_occs)
1026                                 _          -> ScrutOcc emptyUFM
1027            ; return (usg', scrut_occ, (con, bs2, rhs')) }
1028
1029 scExpr' env (Let (NonRec bndr rhs) body)
1030   | isTyCoVar bndr      -- Type-lets may be created by doBeta
1031   = scExpr' (extendScSubst env bndr rhs) body
1032
1033   | otherwise   
1034   = do  { let (body_env, bndr') = extendBndr env bndr
1035         ; (rhs_usg, rhs_info) <- scRecRhs env (bndr',rhs)
1036
1037         ; let body_env2 = extendHowBound body_env [bndr'] RecFun
1038                                    -- Note [Local let bindings]
1039               RI _ rhs' _ _ _ = rhs_info
1040               body_env3 = extendValEnv body_env2 bndr' (isValue (sc_vals env) rhs')
1041
1042         ; (body_usg, body') <- scExpr body_env3 body
1043
1044           -- NB: We don't use the ForceSpecConstr mechanism (see
1045           -- Note [Forcing specialisation]) for non-recursive bindings
1046           -- at the moment. I'm not sure if this is the right thing to do.
1047         ; let env' = scForce env False
1048         ; (spec_usg, specs) <- specialise env'
1049                                           (scu_calls body_usg) 
1050                                           rhs_info
1051                                           (SI [] 0 (Just rhs_usg))
1052
1053         ; return (body_usg { scu_calls = scu_calls body_usg `delVarEnv` bndr' } 
1054                     `combineUsage` spec_usg,
1055                   mkLets [NonRec b r | (b,r) <- specInfoBinds rhs_info specs] body')
1056         }
1057
1058
1059 -- A *local* recursive group: see Note [Local recursive groups]
1060 scExpr' env (Let (Rec prs) body)
1061   = do  { let (bndrs,rhss) = unzip prs
1062               (rhs_env1,bndrs') = extendRecBndrs env bndrs
1063               rhs_env2 = extendHowBound rhs_env1 bndrs' RecFun
1064               force_spec = any (forceSpecBndr env) bndrs'
1065                 -- Note [Forcing specialisation]
1066
1067         ; (rhs_usgs, rhs_infos) <- mapAndUnzipM (scRecRhs rhs_env2) (bndrs' `zip` rhss)
1068         ; (body_usg, body')     <- scExpr rhs_env2 body
1069
1070         -- NB: start specLoop from body_usg
1071         ; (spec_usg, specs) <- specLoop (scForce rhs_env2 force_spec)
1072                                         (scu_calls body_usg) rhs_infos nullUsage
1073                                         [SI [] 0 (Just usg) | usg <- rhs_usgs]
1074                 -- Do not unconditionally use rhs_usgs. 
1075                 -- Instead use them only if we find an unspecialised call
1076                 -- See Note [Local recursive groups]
1077
1078         ; let all_usg = spec_usg `combineUsage` body_usg
1079               bind'   = Rec (concat (zipWith specInfoBinds rhs_infos specs))
1080
1081         ; return (all_usg { scu_calls = scu_calls all_usg `delVarEnvList` bndrs' },
1082                   Let bind' body') }
1083 \end{code}
1084
1085 Note [Local let bindings]
1086 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1087 It is not uncommon to find this
1088
1089    let $j = \x. <blah> in ...$j True...$j True...
1090
1091 Here $j is an arbitrary let-bound function, but it often comes up for
1092 join points.  We might like to specialise $j for its call patterns.
1093 Notice the difference from a letrec, where we look for call patterns
1094 in the *RHS* of the function.  Here we look for call patterns in the
1095 *body* of the let.
1096
1097 At one point I predicated this on the RHS mentioning the outer
1098 recursive function, but that's not essential and might even be
1099 harmful.  I'm not sure.
1100
1101
1102 \begin{code}
1103 scApp :: ScEnv -> (InExpr, [InExpr]) -> UniqSM (ScUsage, CoreExpr)
1104
1105 scApp env (Var fn, args)        -- Function is a variable
1106   = ASSERT( not (null args) )
1107     do  { args_w_usgs <- mapM (scExpr env) args
1108         ; let (arg_usgs, args') = unzip args_w_usgs
1109               arg_usg = combineUsages arg_usgs
1110         ; case scSubstId env fn of
1111             fn'@(Lam {}) -> scExpr (zapScSubst env) (doBeta fn' args')
1112                         -- Do beta-reduction and try again
1113
1114             Var fn' -> return (arg_usg `combineUsage` fn_usg, mkApps (Var fn') args')
1115                 where
1116                   fn_usg = case lookupHowBound env fn' of
1117                                 Just RecFun -> SCU { scu_calls = unitVarEnv fn' [(sc_vals env, args')], 
1118                                                      scu_occs  = emptyVarEnv }
1119                                 Just RecArg -> SCU { scu_calls = emptyVarEnv,
1120                                                      scu_occs  = unitVarEnv fn' (ScrutOcc emptyUFM) }
1121                                 Nothing     -> nullUsage
1122
1123
1124             other_fn' -> return (arg_usg, mkApps other_fn' args') }
1125                 -- NB: doing this ignores any usage info from the substituted
1126                 --     function, but I don't think that matters.  If it does
1127                 --     we can fix it.
1128   where
1129     doBeta :: OutExpr -> [OutExpr] -> OutExpr
1130     -- ToDo: adjust for System IF
1131     doBeta (Lam bndr body) (arg : args) = Let (NonRec bndr arg) (doBeta body args)
1132     doBeta fn              args         = mkApps fn args
1133
1134 -- The function is almost always a variable, but not always.  
1135 -- In particular, if this pass follows float-in,
1136 -- which it may, we can get 
1137 --      (let f = ...f... in f) arg1 arg2
1138 scApp env (other_fn, args)
1139   = do  { (fn_usg,   fn')   <- scExpr env other_fn
1140         ; (arg_usgs, args') <- mapAndUnzipM (scExpr env) args
1141         ; return (combineUsages arg_usgs `combineUsage` fn_usg, mkApps fn' args') }
1142
1143 ----------------------
1144 scTopBind :: ScEnv -> CoreBind -> UniqSM (ScEnv, CoreBind)
1145 scTopBind env (Rec prs)
1146   | Just threshold <- sc_size env
1147   , not force_spec
1148   , not (all (couldBeSmallEnoughToInline threshold) rhss)
1149                 -- No specialisation
1150   = do  { let (rhs_env,bndrs') = extendRecBndrs env bndrs
1151         ; (_, rhss') <- mapAndUnzipM (scExpr rhs_env) rhss
1152         ; return (rhs_env, Rec (bndrs' `zip` rhss')) }
1153   | otherwise   -- Do specialisation
1154   = do  { let (rhs_env1,bndrs') = extendRecBndrs env bndrs
1155               rhs_env2 = extendHowBound rhs_env1 bndrs' RecFun
1156
1157         ; (rhs_usgs, rhs_infos) <- mapAndUnzipM (scRecRhs rhs_env2) (bndrs' `zip` rhss)
1158         ; let rhs_usg = combineUsages rhs_usgs
1159
1160         ; (_, specs) <- specLoop (scForce rhs_env2 force_spec)
1161                                  (scu_calls rhs_usg) rhs_infos nullUsage
1162                                  [SI [] 0 Nothing | _ <- bndrs]
1163
1164         ; return (rhs_env1,  -- For the body of the letrec, delete the RecFun business
1165                   Rec (concat (zipWith specInfoBinds rhs_infos specs))) }
1166   where
1167     (bndrs,rhss) = unzip prs
1168     force_spec = any (forceSpecBndr env) bndrs
1169       -- Note [Forcing specialisation]
1170
1171 scTopBind env (NonRec bndr rhs)
1172   = do  { (_, rhs') <- scExpr env rhs
1173         ; let (env1, bndr') = extendBndr env bndr
1174               env2 = extendValEnv env1 bndr' (isValue (sc_vals env) rhs')
1175         ; return (env2, NonRec bndr' rhs') }
1176
1177 ----------------------
1178 scRecRhs :: ScEnv -> (OutId, InExpr) -> UniqSM (ScUsage, RhsInfo)
1179 scRecRhs env (bndr,rhs)
1180   = do  { let (arg_bndrs,body) = collectBinders rhs
1181               (body_env, arg_bndrs') = extendBndrsWith RecArg env arg_bndrs
1182         ; (body_usg, body') <- scExpr body_env body
1183         ; let (rhs_usg, arg_occs) = lookupOccs body_usg arg_bndrs'
1184         ; return (rhs_usg, RI bndr (mkLams arg_bndrs' body')
1185                                    arg_bndrs body arg_occs) }
1186                 -- The arg_occs says how the visible,
1187                 -- lambda-bound binders of the RHS are used
1188                 -- (including the TyVar binders)
1189                 -- Two pats are the same if they match both ways
1190
1191 ----------------------
1192 specInfoBinds :: RhsInfo -> SpecInfo -> [(Id,CoreExpr)]
1193 specInfoBinds (RI fn new_rhs _ _ _) (SI specs _ _)
1194   = [(id,rhs) | OS _ _ id rhs <- specs] ++ 
1195     [(fn `addIdSpecialisations` rules, new_rhs)]
1196   where
1197     rules = [r | OS _ r _ _ <- specs]
1198
1199 ----------------------
1200 varUsage :: ScEnv -> OutVar -> ArgOcc -> ScUsage
1201 varUsage env v use 
1202   | Just RecArg <- lookupHowBound env v = SCU { scu_calls = emptyVarEnv 
1203                                               , scu_occs = unitVarEnv v use }
1204   | otherwise                           = nullUsage
1205 \end{code}
1206
1207
1208 %************************************************************************
1209 %*                                                                      *
1210                 The specialiser itself
1211 %*                                                                      *
1212 %************************************************************************
1213
1214 \begin{code}
1215 data RhsInfo = RI OutId                 -- The binder
1216                   OutExpr               -- The new RHS
1217                   [InVar] InExpr        -- The *original* RHS (\xs.body)
1218                                         --   Note [Specialise original body]
1219                   [ArgOcc]              -- Info on how the xs occur in body
1220
1221 data SpecInfo = SI [OneSpec]            -- The specialisations we have generated
1222
1223                    Int                  -- Length of specs; used for numbering them
1224
1225                    (Maybe ScUsage)      -- Nothing => we have generated specialisations
1226                                         --            from calls in the *original* RHS
1227                                         -- Just cs => we haven't, and this is the usage
1228                                         --            of the original RHS
1229                                         -- See Note [Local recursive groups]
1230
1231         -- One specialisation: Rule plus definition
1232 data OneSpec  = OS CallPat              -- Call pattern that generated this specialisation
1233                    CoreRule             -- Rule connecting original id with the specialisation
1234                    OutId OutExpr        -- Spec id + its rhs
1235
1236
1237 specLoop :: ScEnv
1238          -> CallEnv
1239          -> [RhsInfo]
1240          -> ScUsage -> [SpecInfo]               -- One per binder; acccumulating parameter
1241          -> UniqSM (ScUsage, [SpecInfo])        -- ...ditto...
1242 specLoop env all_calls rhs_infos usg_so_far specs_so_far
1243   = do  { specs_w_usg <- zipWithM (specialise env all_calls) rhs_infos specs_so_far
1244         ; let (new_usg_s, all_specs) = unzip specs_w_usg
1245               new_usg   = combineUsages new_usg_s
1246               new_calls = scu_calls new_usg
1247               all_usg   = usg_so_far `combineUsage` new_usg
1248         ; if isEmptyVarEnv new_calls then
1249                 return (all_usg, all_specs) 
1250           else 
1251                 specLoop env new_calls rhs_infos all_usg all_specs }
1252
1253 specialise 
1254    :: ScEnv
1255    -> CallEnv                           -- Info on calls
1256    -> RhsInfo
1257    -> SpecInfo                          -- Original RHS plus patterns dealt with
1258    -> UniqSM (ScUsage, SpecInfo)        -- New specialised versions and their usage
1259
1260 -- Note: the rhs here is the optimised version of the original rhs
1261 -- So when we make a specialised copy of the RHS, we're starting
1262 -- from an RHS whose nested functions have been optimised already.
1263
1264 specialise env bind_calls (RI fn _ arg_bndrs body arg_occs) 
1265                spec_info@(SI specs spec_count mb_unspec)
1266   | not (isBottomingId fn)      -- Note [Do not specialise diverging functions]
1267   , not (isNeverActive (idInlineActivation fn)) -- See Note [Transfer activation]
1268   , notNull arg_bndrs           -- Only specialise functions
1269   , Just all_calls <- lookupVarEnv bind_calls fn
1270   = do  { (boring_call, pats) <- callsToPats env specs arg_occs all_calls
1271 --      ; pprTrace "specialise" (vcat [ ppr fn <+> text "with" <+> int (length pats) <+> text "good patterns"
1272 --                                      , text "arg_occs" <+> ppr arg_occs
1273 --                                    , text "calls" <+> ppr all_calls
1274 --                                    , text "good pats" <+> ppr pats])  $
1275 --        return ()
1276
1277                 -- Bale out if too many specialisations
1278         ; let n_pats      = length pats
1279               spec_count' = n_pats + spec_count
1280         ; case sc_count env of
1281             Just max | not (sc_force env) && spec_count' > max
1282                 -> pprTrace "SpecConstr" msg $  
1283                    return (nullUsage, spec_info)
1284                 where
1285                    msg = vcat [ sep [ ptext (sLit "Function") <+> quotes (ppr fn)
1286                                     , nest 2 (ptext (sLit "has") <+> 
1287                                               speakNOf spec_count' (ptext (sLit "call pattern")) <> comma <+>
1288                                               ptext (sLit "but the limit is") <+> int max) ]
1289                               , ptext (sLit "Use -fspec-constr-count=n to set the bound")
1290                               , extra ]
1291                    extra | not opt_PprStyle_Debug = ptext (sLit "Use -dppr-debug to see specialisations")
1292                          | otherwise = ptext (sLit "Specialisations:") <+> ppr (pats ++ [p | OS p _ _ _ <- specs])
1293
1294             _normal_case -> do {
1295
1296           let spec_env = decreaseSpecCount env n_pats
1297         ; (spec_usgs, new_specs) <- mapAndUnzipM (spec_one spec_env fn arg_bndrs body)
1298                                                  (pats `zip` [spec_count..])
1299                 -- See Note [Specialise original body]
1300
1301         ; let spec_usg = combineUsages spec_usgs
1302               (new_usg, mb_unspec')
1303                   = case mb_unspec of
1304                       Just rhs_usg | boring_call -> (spec_usg `combineUsage` rhs_usg, Nothing)
1305                       _                          -> (spec_usg,                      mb_unspec)
1306             
1307         ; return (new_usg, SI (new_specs ++ specs) spec_count' mb_unspec') } }
1308   | otherwise
1309   = return (nullUsage, spec_info)               -- The boring case
1310
1311
1312 ---------------------
1313 spec_one :: ScEnv
1314          -> OutId       -- Function
1315          -> [InVar]     -- Lambda-binders of RHS; should match patterns
1316          -> InExpr      -- Body of the original function
1317          -> (CallPat, Int)
1318          -> UniqSM (ScUsage, OneSpec)   -- Rule and binding
1319
1320 -- spec_one creates a specialised copy of the function, together
1321 -- with a rule for using it.  I'm very proud of how short this
1322 -- function is, considering what it does :-).
1323
1324 {- 
1325   Example
1326   
1327      In-scope: a, x::a   
1328      f = /\b \y::[(a,b)] -> ....f (b,c) ((:) (a,(b,c)) (x,v) (h w))...
1329           [c::*, v::(b,c) are presumably bound by the (...) part]
1330   ==>
1331      f_spec = /\ b c \ v::(b,c) hw::[(a,(b,c))] ->
1332                   (...entire body of f...) [b -> (b,c), 
1333                                             y -> ((:) (a,(b,c)) (x,v) hw)]
1334   
1335      RULE:  forall b::* c::*,           -- Note, *not* forall a, x
1336                    v::(b,c),
1337                    hw::[(a,(b,c))] .
1338   
1339             f (b,c) ((:) (a,(b,c)) (x,v) hw) = f_spec b c v hw
1340 -}
1341
1342 spec_one env fn arg_bndrs body (call_pat@(qvars, pats), rule_number)
1343   = do  { spec_uniq <- getUniqueUs
1344         ; let spec_env = extendScSubstList (extendScInScope env qvars)
1345                                            (arg_bndrs `zip` pats)
1346               fn_name    = idName fn
1347               fn_loc     = nameSrcSpan fn_name
1348               spec_occ   = mkSpecOcc (nameOccName fn_name)
1349               rule_name  = mkFastString ("SC:" ++ showSDoc (ppr fn <> int rule_number))
1350               spec_name  = mkInternalName spec_uniq spec_occ fn_loc
1351 --      ; pprTrace "{spec_one" (ppr (sc_count env) <+> ppr fn <+> ppr pats <+> text "-->" <+> ppr spec_name) $ 
1352 --        return ()
1353
1354         -- Specialise the body
1355         ; (spec_usg, spec_body) <- scExpr spec_env body
1356
1357 --      ; pprTrace "done spec_one}" (ppr fn) $ 
1358 --        return ()
1359
1360                 -- And build the results
1361         ; let spec_id = mkLocalId spec_name (mkPiTypes spec_lam_args body_ty) 
1362                              `setIdStrictness` spec_str         -- See Note [Transfer strictness]
1363                              `setIdArity` count isId spec_lam_args
1364               spec_str   = calcSpecStrictness fn spec_lam_args pats
1365               (spec_lam_args, spec_call_args) = mkWorkerArgs qvars body_ty
1366                 -- Usual w/w hack to avoid generating 
1367                 -- a spec_rhs of unlifted type and no args
1368
1369               spec_rhs   = mkLams spec_lam_args spec_body
1370               body_ty    = exprType spec_body
1371               rule_rhs   = mkVarApps (Var spec_id) spec_call_args
1372               inline_act = idInlineActivation fn
1373               rule       = mkRule True {- Auto -} True {- Local -}
1374                                   rule_name inline_act fn_name qvars pats rule_rhs
1375                            -- See Note [Transfer activation]
1376         ; return (spec_usg, OS call_pat rule spec_id spec_rhs) }
1377
1378 calcSpecStrictness :: Id                     -- The original function
1379                    -> [Var] -> [CoreExpr]    -- Call pattern
1380                    -> StrictSig              -- Strictness of specialised thing
1381 -- See Note [Transfer strictness]
1382 calcSpecStrictness fn qvars pats
1383   = StrictSig (mkTopDmdType spec_dmds TopRes)
1384   where
1385     spec_dmds = [ lookupVarEnv dmd_env qv `orElse` lazyDmd | qv <- qvars, isId qv ]
1386     StrictSig (DmdType _ dmds _) = idStrictness fn
1387
1388     dmd_env = go emptyVarEnv dmds pats
1389
1390     go env ds (Type {} : pats) = go env ds pats
1391     go env (d:ds) (pat : pats) = go (go_one env d pat) ds pats
1392     go env _      _            = env
1393
1394     go_one env d   (Var v) = extendVarEnv_C both env v d
1395     go_one env (Box d)   e = go_one env d e
1396     go_one env (Eval (Prod ds)) e 
1397            | (Var _, args) <- collectArgs e = go env ds args
1398     go_one env _         _ = env
1399
1400 \end{code}
1401
1402 Note [Specialise original body]
1403 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1404 The RhsInfo for a binding keeps the *original* body of the binding.  We
1405 must specialise that, *not* the result of applying specExpr to the RHS
1406 (which is also kept in RhsInfo). Otherwise we end up specialising a
1407 specialised RHS, and that can lead directly to exponential behaviour.
1408
1409 Note [Transfer activation]
1410 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1411   This note is for SpecConstr, but exactly the same thing
1412   happens in the overloading specialiser; see
1413   Note [Auto-specialisation and RULES] in Specialise.
1414
1415 In which phase should the specialise-constructor rules be active?
1416 Originally I made them always-active, but Manuel found that this
1417 defeated some clever user-written rules.  Then I made them active only
1418 in Phase 0; after all, currently, the specConstr transformation is
1419 only run after the simplifier has reached Phase 0, but that meant
1420 that specialisations didn't fire inside wrappers; see test
1421 simplCore/should_compile/spec-inline.
1422
1423 So now I just use the inline-activation of the parent Id, as the
1424 activation for the specialiation RULE, just like the main specialiser;
1425
1426 This in turn means there is no point in specialising NOINLINE things,
1427 so we test for that.
1428
1429 Note [Transfer strictness]
1430 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1431 We must transfer strictness information from the original function to
1432 the specialised one.  Suppose, for example
1433
1434   f has strictness     SS
1435         and a RULE     f (a:as) b = f_spec a as b
1436
1437 Now we want f_spec to have strictess  LLS, otherwise we'll use call-by-need
1438 when calling f_spec instead of call-by-value.  And that can result in 
1439 unbounded worsening in space (cf the classic foldl vs foldl')
1440
1441 See Trac #3437 for a good example.
1442
1443 The function calcSpecStrictness performs the calculation.
1444
1445
1446 %************************************************************************
1447 %*                                                                      *
1448 \subsection{Argument analysis}
1449 %*                                                                      *
1450 %************************************************************************
1451
1452 This code deals with analysing call-site arguments to see whether
1453 they are constructor applications.
1454
1455
1456 \begin{code}
1457 type CallPat = ([Var], [CoreExpr])      -- Quantified variables and arguments
1458
1459
1460 callsToPats :: ScEnv -> [OneSpec] -> [ArgOcc] -> [Call] -> UniqSM (Bool, [CallPat])
1461         -- Result has no duplicate patterns, 
1462         -- nor ones mentioned in done_pats
1463         -- Bool indicates that there was at least one boring pattern
1464 callsToPats env done_specs bndr_occs calls
1465   = do  { mb_pats <- mapM (callToPats env bndr_occs) calls
1466
1467         ; let good_pats :: [([Var], [CoreArg])]
1468               good_pats = catMaybes mb_pats
1469               done_pats = [p | OS p _ _ _ <- done_specs] 
1470               is_done p = any (samePat p) done_pats
1471
1472         ; return (any isNothing mb_pats, 
1473                   filterOut is_done (nubBy samePat good_pats)) }
1474
1475 callToPats :: ScEnv -> [ArgOcc] -> Call -> UniqSM (Maybe CallPat)
1476         -- The [Var] is the variables to quantify over in the rule
1477         --      Type variables come first, since they may scope 
1478         --      over the following term variables
1479         -- The [CoreExpr] are the argument patterns for the rule
1480 callToPats env bndr_occs (con_env, args)
1481   | length args < length bndr_occs      -- Check saturated
1482   = return Nothing
1483   | otherwise
1484   = do  { let in_scope = substInScope (sc_subst env)
1485         ; prs <- argsToPats env in_scope con_env (args `zip` bndr_occs)
1486         ; let (interesting_s, pats) = unzip prs
1487               pat_fvs = varSetElems (exprsFreeVars pats)
1488               qvars   = filterOut (`elemInScopeSet` in_scope) pat_fvs
1489                 -- Quantify over variables that are not in sccpe
1490                 -- at the call site
1491                 -- See Note [Shadowing] at the top
1492                 
1493               (tvs, ids) = partition isTyCoVar qvars
1494               qvars'     = tvs ++ ids
1495                 -- Put the type variables first; the type of a term
1496                 -- variable may mention a type variable
1497
1498         ; -- pprTrace "callToPats"  (ppr args $$ ppr prs $$ ppr bndr_occs) $
1499           if or interesting_s
1500           then return (Just (qvars', pats))
1501           else return Nothing }
1502
1503     -- argToPat takes an actual argument, and returns an abstracted
1504     -- version, consisting of just the "constructor skeleton" of the
1505     -- argument, with non-constructor sub-expression replaced by new
1506     -- placeholder variables.  For example:
1507     --    C a (D (f x) (g y))  ==>  C p1 (D p2 p3)
1508
1509 argToPat :: ScEnv
1510          -> InScopeSet                  -- What's in scope at the fn defn site
1511          -> ValueEnv                    -- ValueEnv at the call site
1512          -> CoreArg                     -- A call arg (or component thereof)
1513          -> ArgOcc
1514          -> UniqSM (Bool, CoreArg)
1515 -- Returns (interesting, pat), 
1516 -- where pat is the pattern derived from the argument
1517 --            intersting=True if the pattern is non-trivial (not a variable or type)
1518 -- E.g.         x:xs         --> (True, x:xs)
1519 --              f xs         --> (False, w)        where w is a fresh wildcard
1520 --              (f xs, 'c')  --> (True, (w, 'c'))  where w is a fresh wildcard
1521 --              \x. x+y      --> (True, \x. x+y)
1522 --              lvl7         --> (True, lvl7)      if lvl7 is bound 
1523 --                                                 somewhere further out
1524
1525 argToPat _env _in_scope _val_env arg@(Type {}) _arg_occ
1526   = return (False, arg)
1527
1528 argToPat env in_scope val_env (Note _ arg) arg_occ
1529   = argToPat env in_scope val_env arg arg_occ
1530         -- Note [Notes in call patterns]
1531         -- ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1532         -- Ignore Notes.  In particular, we want to ignore any InlineMe notes
1533         -- Perhaps we should not ignore profiling notes, but I'm going to
1534         -- ride roughshod over them all for now.
1535         --- See Note [Notes in RULE matching] in Rules
1536
1537 argToPat env in_scope val_env (Let _ arg) arg_occ
1538   = argToPat env in_scope val_env arg arg_occ
1539         -- See Note [Matching lets] in Rule.lhs
1540         -- Look through let expressions
1541         -- e.g.         f (let v = rhs in (v,w))
1542         -- Here we can specialise for f (v,w)
1543         -- because the rule-matcher will look through the let.
1544
1545 {- Disabled; see Note [Matching cases] in Rule.lhs
1546 argToPat env in_scope val_env (Case scrut _ _ [(_, _, rhs)]) arg_occ
1547   | exprOkForSpeculation scrut  -- See Note [Matching cases] in Rule.hhs
1548   = argToPat env in_scope val_env rhs arg_occ
1549 -}
1550
1551 argToPat env in_scope val_env (Cast arg co) arg_occ
1552   | not (ignoreType env ty2)
1553   = do  { (interesting, arg') <- argToPat env in_scope val_env arg arg_occ
1554         ; if not interesting then 
1555                 wildCardPat ty2
1556           else do
1557         { -- Make a wild-card pattern for the coercion
1558           uniq <- getUniqueUs
1559         ; let co_name = mkSysTvName uniq (fsLit "sg")
1560               co_var = mkCoVar co_name (mkCoKind ty1 ty2)
1561         ; return (interesting, Cast arg' (mkTyVarTy co_var)) } }
1562   where
1563     (ty1, ty2) = coercionKind co
1564
1565     
1566
1567 {-      Disabling lambda specialisation for now
1568         It's fragile, and the spec_loop can be infinite
1569 argToPat in_scope val_env arg arg_occ
1570   | is_value_lam arg
1571   = return (True, arg)
1572   where
1573     is_value_lam (Lam v e)      -- Spot a value lambda, even if 
1574         | isId v = True         -- it is inside a type lambda
1575         | otherwise = is_value_lam e
1576     is_value_lam other = False
1577 -}
1578
1579   -- Check for a constructor application
1580   -- NB: this *precedes* the Var case, so that we catch nullary constrs
1581 argToPat env in_scope val_env arg arg_occ
1582   | Just (ConVal dc args) <- isValue val_env arg
1583   , not (ignoreAltCon env dc)        -- See Note [NoSpecConstr]
1584   , sc_force env || scrutinised
1585   = do  { args' <- argsToPats env in_scope val_env (args `zip` conArgOccs arg_occ dc)
1586         ; return (True, mk_con_app dc (map snd args')) }
1587   where
1588     scrutinised
1589       = case arg_occ of
1590           ScrutOcc _ -> True            -- Used only by case scrutinee
1591           BothOcc    -> case arg of     -- Used elsewhere
1592                           App {} -> True        --     see Note [Reboxing]
1593                           _other -> False
1594           _other     -> False           -- No point; the arg is not decomposed
1595
1596
1597   -- Check if the argument is a variable that 
1598   -- is in scope at the function definition site
1599   -- It's worth specialising on this if
1600   --    (a) it's used in an interesting way in the body
1601   --    (b) we know what its value is
1602 argToPat env in_scope val_env (Var v) arg_occ
1603   | sc_force env || case arg_occ of { UnkOcc -> False; _other -> True }, -- (a)
1604     is_value,                                                            -- (b)
1605     not (ignoreType env (varType v))
1606   = return (True, Var v)
1607   where
1608     is_value 
1609         | isLocalId v = v `elemInScopeSet` in_scope 
1610                         && isJust (lookupVarEnv val_env v)
1611                 -- Local variables have values in val_env
1612         | otherwise   = isValueUnfolding (idUnfolding v)
1613                 -- Imports have unfoldings
1614
1615 --      I'm really not sure what this comment means
1616 --      And by not wild-carding we tend to get forall'd 
1617 --      variables that are in soope, which in turn can
1618 --      expose the weakness in let-matching
1619 --      See Note [Matching lets] in Rules
1620
1621   -- Check for a variable bound inside the function. 
1622   -- Don't make a wild-card, because we may usefully share
1623   --    e.g.  f a = let x = ... in f (x,x)
1624   -- NB: this case follows the lambda and con-app cases!!
1625 -- argToPat _in_scope _val_env (Var v) _arg_occ
1626 --   = return (False, Var v)
1627         -- SLPJ : disabling this to avoid proliferation of versions
1628         -- also works badly when thinking about seeding the loop
1629         -- from the body of the let
1630         --       f x y = letrec g z = ... in g (x,y)
1631         -- We don't want to specialise for that *particular* x,y
1632
1633   -- The default case: make a wild-card
1634 argToPat _env _in_scope _val_env arg _arg_occ
1635   = wildCardPat (exprType arg)
1636
1637 wildCardPat :: Type -> UniqSM (Bool, CoreArg)
1638 wildCardPat ty = do { uniq <- getUniqueUs
1639                     ; let id = mkSysLocal (fsLit "sc") uniq ty
1640                     ; return (False, Var id) }
1641
1642 argsToPats :: ScEnv -> InScopeSet -> ValueEnv
1643            -> [(CoreArg, ArgOcc)]
1644            -> UniqSM [(Bool, CoreArg)]
1645 argsToPats env in_scope val_env args
1646   = mapM do_one args
1647   where
1648     do_one (arg,occ) = argToPat env in_scope val_env arg occ
1649 \end{code}
1650
1651
1652 \begin{code}
1653 isValue :: ValueEnv -> CoreExpr -> Maybe Value
1654 isValue _env (Lit lit)
1655   = Just (ConVal (LitAlt lit) [])
1656
1657 isValue env (Var v)
1658   | Just stuff <- lookupVarEnv env v
1659   = Just stuff  -- You might think we could look in the idUnfolding here
1660                 -- but that doesn't take account of which branch of a 
1661                 -- case we are in, which is the whole point
1662
1663   | not (isLocalId v) && isCheapUnfolding unf
1664   = isValue env (unfoldingTemplate unf)
1665   where
1666     unf = idUnfolding v
1667         -- However we do want to consult the unfolding 
1668         -- as well, for let-bound constructors!
1669
1670 isValue env (Lam b e)
1671   | isTyCoVar b = case isValue env e of
1672                   Just _  -> Just LambdaVal
1673                   Nothing -> Nothing
1674   | otherwise = Just LambdaVal
1675
1676 isValue _env expr       -- Maybe it's a constructor application
1677   | (Var fun, args) <- collectArgs expr
1678   = case isDataConWorkId_maybe fun of
1679
1680         Just con | args `lengthAtLeast` dataConRepArity con 
1681                 -- Check saturated; might be > because the 
1682                 --                  arity excludes type args
1683                 -> Just (ConVal (DataAlt con) args)
1684
1685         _other | valArgCount args < idArity fun
1686                 -- Under-applied function
1687                -> Just LambdaVal        -- Partial application
1688
1689         _other -> Nothing
1690
1691 isValue _env _expr = Nothing
1692
1693 mk_con_app :: AltCon -> [CoreArg] -> CoreExpr
1694 mk_con_app (LitAlt lit)  []   = Lit lit
1695 mk_con_app (DataAlt con) args = mkConApp con args
1696 mk_con_app _other _args = panic "SpecConstr.mk_con_app"
1697
1698 samePat :: CallPat -> CallPat -> Bool
1699 samePat (vs1, as1) (vs2, as2)
1700   = all2 same as1 as2
1701   where
1702     same (Var v1) (Var v2) 
1703         | v1 `elem` vs1 = v2 `elem` vs2
1704         | v2 `elem` vs2 = False
1705         | otherwise     = v1 == v2
1706
1707     same (Lit l1)    (Lit l2)    = l1==l2
1708     same (App f1 a1) (App f2 a2) = same f1 f2 && same a1 a2
1709
1710     same (Type {}) (Type {}) = True     -- Note [Ignore type differences]
1711     same (Note _ e1) e2 = same e1 e2    -- Ignore casts and notes
1712     same (Cast e1 _) e2 = same e1 e2
1713     same e1 (Note _ e2) = same e1 e2
1714     same e1 (Cast e2 _) = same e1 e2
1715
1716     same e1 e2 = WARN( bad e1 || bad e2, ppr e1 $$ ppr e2) 
1717                  False  -- Let, lambda, case should not occur
1718     bad (Case {}) = True
1719     bad (Let {})  = True
1720     bad (Lam {})  = True
1721     bad _other    = False
1722 \end{code}
1723
1724 Note [Ignore type differences]
1725 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1726 We do not want to generate specialisations where the call patterns
1727 differ only in their type arguments!  Not only is it utterly useless,
1728 but it also means that (with polymorphic recursion) we can generate
1729 an infinite number of specialisations. Example is Data.Sequence.adjustTree, 
1730 I think.
1731