Inherit the ForceSpecConstr flag in non-recursive nested bindings
[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 -> Id -> 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 case_bndr con alt_bndrs
748   | isDeadBinder case_bndr
749   = (env, alt_bndrs)
750   | otherwise
751   = (env1, map zap alt_bndrs)
752         -- NB: We used to bind v too, if scrut = (Var v); but
753         --     the simplifer has already done this so it seems
754         --     redundant to do so here
755         -- case scrut of
756         --      Var v  -> extendValEnv env1 v cval
757         --      _other -> env1
758  where
759    zap v | isTyCoVar v = v              -- See NB2 above
760          | otherwise = zapIdOccInfo v
761    env1 = extendValEnv env case_bndr cval
762    cval = case con of
763                 DEFAULT    -> Nothing
764                 LitAlt {}  -> Just (ConVal con [])
765                 DataAlt {} -> Just (ConVal con vanilla_args)
766                       where
767                         vanilla_args = map Type (tyConAppArgs (idType case_bndr)) ++
768                                        varsToCoreExprs alt_bndrs
769
770
771 decreaseSpecCount :: ScEnv -> Int -> ScEnv
772 -- See Note [Avoiding exponential blowup]
773 decreaseSpecCount env n_specs 
774   = env { sc_count = case sc_count env of
775                        Nothing -> Nothing
776                        Just n  -> Just (n `div` (n_specs + 1)) }
777         -- The "+1" takes account of the original function; 
778         -- See Note [Avoiding exponential blowup]
779
780 ---------------------------------------------------
781 -- See Note [SpecConstrAnnotation]
782 ignoreType    :: ScEnv -> Type   -> Bool
783 ignoreAltCon  :: ScEnv -> AltCon -> Bool
784 forceSpecBndr :: ScEnv -> Var    -> Bool
785 #ifndef GHCI
786 ignoreType    _ _ = False
787 ignoreAltCon  _ _ = False
788 forceSpecBndr _ _ = False
789
790 #else /* GHCI */
791
792 ignoreAltCon env (DataAlt dc) = ignoreTyCon env (dataConTyCon dc)
793 ignoreAltCon env (LitAlt lit) = ignoreType env (literalType lit)
794 ignoreAltCon _   DEFAULT      = panic "ignoreAltCon"  -- DEFAULT cannot be in a ConVal
795
796 ignoreType env ty
797   = case splitTyConApp_maybe ty of
798       Just (tycon, _) -> ignoreTyCon env tycon
799       _               -> False
800
801 ignoreTyCon :: ScEnv -> TyCon -> Bool
802 ignoreTyCon env tycon
803   = lookupUFM (sc_annotations env) tycon == Just NoSpecConstr
804
805 forceSpecBndr env var = forceSpecFunTy env . snd . splitForAllTys . varType $ var
806
807 forceSpecFunTy :: ScEnv -> Type -> Bool
808 forceSpecFunTy env = any (forceSpecArgTy env) . fst . splitFunTys
809
810 forceSpecArgTy :: ScEnv -> Type -> Bool
811 forceSpecArgTy env ty
812   | Just ty' <- coreView ty = forceSpecArgTy env ty'
813
814 forceSpecArgTy env ty
815   | Just (tycon, tys) <- splitTyConApp_maybe ty
816   , tycon /= funTyCon
817       = lookupUFM (sc_annotations env) tycon == Just ForceSpecConstr
818         || any (forceSpecArgTy env) tys
819
820 forceSpecArgTy _ _ = False
821 #endif /* GHCI */
822 \end{code}
823
824 Note [Avoiding exponential blowup]
825 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
826 The sc_count field of the ScEnv says how many times we are prepared to
827 duplicate a single function.  But we must take care with recursive
828 specialiations.  Consider
829
830         let $j1 = let $j2 = let $j3 = ...
831                             in 
832                             ...$j3...
833                   in 
834                   ...$j2...
835         in 
836         ...$j1...
837
838 If we specialise $j1 then in each specialisation (as well as the original)
839 we can specialise $j2, and similarly $j3.  Even if we make just *one*
840 specialisation of each, becuase we also have the original we'll get 2^n
841 copies of $j3, which is not good.
842
843 So when recursively specialising we divide the sc_count by the number of
844 copies we are making at this level, including the original.
845
846
847 %************************************************************************
848 %*                                                                      *
849 \subsection{Usage information: flows upwards}
850 %*                                                                      *
851 %************************************************************************
852
853 \begin{code}
854 data ScUsage
855    = SCU {
856         scu_calls :: CallEnv,           -- Calls
857                                         -- The functions are a subset of the 
858                                         --      RecFuns in the ScEnv
859
860         scu_occs :: !(IdEnv ArgOcc)     -- Information on argument occurrences
861      }                                  -- The domain is OutIds
862
863 type CallEnv = IdEnv [Call]
864 type Call = (ValueEnv, [CoreArg])
865         -- The arguments of the call, together with the
866         -- env giving the constructor bindings at the call site
867
868 nullUsage :: ScUsage
869 nullUsage = SCU { scu_calls = emptyVarEnv, scu_occs = emptyVarEnv }
870
871 combineCalls :: CallEnv -> CallEnv -> CallEnv
872 combineCalls = plusVarEnv_C (++)
873
874 combineUsage :: ScUsage -> ScUsage -> ScUsage
875 combineUsage u1 u2 = SCU { scu_calls = combineCalls (scu_calls u1) (scu_calls u2),
876                            scu_occs  = plusVarEnv_C combineOcc (scu_occs u1) (scu_occs u2) }
877
878 combineUsages :: [ScUsage] -> ScUsage
879 combineUsages [] = nullUsage
880 combineUsages us = foldr1 combineUsage us
881
882 lookupOcc :: ScUsage -> OutVar -> (ScUsage, ArgOcc)
883 lookupOcc (SCU { scu_calls = sc_calls, scu_occs = sc_occs }) bndr
884   = (SCU {scu_calls = sc_calls, scu_occs = delVarEnv sc_occs bndr},
885      lookupVarEnv sc_occs bndr `orElse` NoOcc)
886
887 lookupOccs :: ScUsage -> [OutVar] -> (ScUsage, [ArgOcc])
888 lookupOccs (SCU { scu_calls = sc_calls, scu_occs = sc_occs }) bndrs
889   = (SCU {scu_calls = sc_calls, scu_occs = delVarEnvList sc_occs bndrs},
890      [lookupVarEnv sc_occs b `orElse` NoOcc | b <- bndrs])
891
892 data ArgOcc = NoOcc     -- Doesn't occur at all; or a type argument
893             | UnkOcc    -- Used in some unknown way
894
895             | ScrutOcc (UniqFM [ArgOcc])        -- See Note [ScrutOcc]
896
897             | BothOcc   -- Definitely taken apart, *and* perhaps used in some other way
898
899 {-      Note  [ScrutOcc]
900
901 An occurrence of ScrutOcc indicates that the thing, or a `cast` version of the thing,
902 is *only* taken apart or applied.
903
904   Functions, literal: ScrutOcc emptyUFM
905   Data constructors:  ScrutOcc subs,
906
907 where (subs :: UniqFM [ArgOcc]) gives usage of the *pattern-bound* components,
908 The domain of the UniqFM is the Unique of the data constructor
909
910 The [ArgOcc] is the occurrences of the *pattern-bound* components 
911 of the data structure.  E.g.
912         data T a = forall b. MkT a b (b->a)
913 A pattern binds b, x::a, y::b, z::b->a, but not 'a'!
914
915 -}
916
917 instance Outputable ArgOcc where
918   ppr (ScrutOcc xs) = ptext (sLit "scrut-occ") <> ppr xs
919   ppr UnkOcc        = ptext (sLit "unk-occ")
920   ppr BothOcc       = ptext (sLit "both-occ")
921   ppr NoOcc         = ptext (sLit "no-occ")
922
923 -- Experimentally, this vesion of combineOcc makes ScrutOcc "win", so
924 -- that if the thing is scrutinised anywhere then we get to see that
925 -- in the overall result, even if it's also used in a boxed way
926 -- This might be too agressive; see Note [Reboxing] Alternative 3
927 combineOcc :: ArgOcc -> ArgOcc -> ArgOcc
928 combineOcc NoOcc         occ           = occ
929 combineOcc occ           NoOcc         = occ
930 combineOcc (ScrutOcc xs) (ScrutOcc ys) = ScrutOcc (plusUFM_C combineOccs xs ys)
931 combineOcc _occ          (ScrutOcc ys) = ScrutOcc ys
932 combineOcc (ScrutOcc xs) _occ          = ScrutOcc xs
933 combineOcc UnkOcc        UnkOcc        = UnkOcc
934 combineOcc _        _                  = BothOcc
935
936 combineOccs :: [ArgOcc] -> [ArgOcc] -> [ArgOcc]
937 combineOccs xs ys = zipWithEqual "combineOccs" combineOcc xs ys
938
939 setScrutOcc :: ScEnv -> ScUsage -> OutExpr -> ArgOcc -> ScUsage
940 -- _Overwrite_ the occurrence info for the scrutinee, if the scrutinee
941 -- is a variable, and an interesting variable
942 setScrutOcc env usg (Cast e _) occ = setScrutOcc env usg e occ
943 setScrutOcc env usg (Note _ e) occ = setScrutOcc env usg e occ
944 setScrutOcc env usg (Var v)    occ
945   | Just RecArg <- lookupHowBound env v = usg { scu_occs = extendVarEnv (scu_occs usg) v occ }
946   | otherwise                           = usg
947 setScrutOcc _env usg _other _occ        -- Catch-all
948   = usg 
949
950 conArgOccs :: ArgOcc -> AltCon -> [ArgOcc]
951 -- Find usage of components of data con; returns [UnkOcc...] if unknown
952 -- See Note [ScrutOcc] for the extra UnkOccs in the vanilla datacon case
953
954 conArgOccs (ScrutOcc fm) (DataAlt dc) 
955   | Just pat_arg_occs <- lookupUFM fm dc
956   = [UnkOcc | _ <- dataConUnivTyVars dc] ++ pat_arg_occs
957
958 conArgOccs _other _con = repeat UnkOcc
959 \end{code}
960
961 %************************************************************************
962 %*                                                                      *
963 \subsection{The main recursive function}
964 %*                                                                      *
965 %************************************************************************
966
967 The main recursive function gathers up usage information, and
968 creates specialised versions of functions.
969
970 \begin{code}
971 scExpr, scExpr' :: ScEnv -> CoreExpr -> UniqSM (ScUsage, CoreExpr)
972         -- The unique supply is needed when we invent
973         -- a new name for the specialised function and its args
974
975 scExpr env e = scExpr' env e
976
977
978 scExpr' env (Var v)     = case scSubstId env v of
979                             Var v' -> return (varUsage env v' UnkOcc, Var v')
980                             e'     -> scExpr (zapScSubst env) e'
981
982 scExpr' env (Type t)    = return (nullUsage, Type (scSubstTy env t))
983 scExpr' _   e@(Lit {})  = return (nullUsage, e)
984 scExpr' env (Note n e)  = do (usg,e') <- scExpr env e
985                              return (usg, Note n e')
986 scExpr' env (Cast e co) = do (usg, e') <- scExpr env e
987                              return (usg, Cast e' (scSubstTy env co))
988 scExpr' env e@(App _ _) = scApp env (collectArgs e)
989 scExpr' env (Lam b e)   = do let (env', b') = extendBndr env b
990                              (usg, e') <- scExpr env' e
991                              return (usg, Lam b' e')
992
993 scExpr' env (Case scrut b ty alts) 
994   = do  { (scrut_usg, scrut') <- scExpr env scrut
995         ; case isValue (sc_vals env) scrut' of
996                 Just (ConVal con args) -> sc_con_app con args scrut'
997                 _other                 -> sc_vanilla scrut_usg scrut'
998         }
999   where
1000     sc_con_app con args scrut'  -- Known constructor; simplify
1001         = do { let (_, bs, rhs) = findAlt con alts
1002                                   `orElse` (DEFAULT, [], mkImpossibleExpr (coreAltsType alts))
1003                    alt_env'  = extendScSubstList env ((b,scrut') : bs `zip` trimConArgs con args)
1004              ; scExpr alt_env' rhs }
1005                                 
1006     sc_vanilla scrut_usg scrut' -- Normal case
1007      = do { let (alt_env,b') = extendBndrWith RecArg env b
1008                         -- Record RecArg for the components
1009
1010           ; (alt_usgs, alt_occs, alts')
1011                 <- mapAndUnzip3M (sc_alt alt_env scrut' b') alts
1012
1013           ; let (alt_usg, b_occ) = lookupOcc (combineUsages alt_usgs) b'
1014                 scrut_occ        = foldr combineOcc b_occ alt_occs
1015                 scrut_usg'       = setScrutOcc env scrut_usg scrut' scrut_occ
1016                 -- The combined usage of the scrutinee is given
1017                 -- by scrut_occ, which is passed to scScrut, which
1018                 -- in turn treats a bare-variable scrutinee specially
1019
1020           ; return (alt_usg `combineUsage` scrut_usg',
1021                     Case scrut' b' (scSubstTy env ty) alts') }
1022
1023     sc_alt env _scrut' b' (con,bs,rhs)
1024       = do { let (env1, bs1)  = extendBndrsWith RecArg env bs
1025                  (env2, bs2) = extendCaseBndrs env1 b' con bs1
1026            ; (usg,rhs') <- scExpr env2 rhs
1027            ; let (usg', arg_occs) = lookupOccs usg bs2
1028                  scrut_occ = case con of
1029                                 DataAlt dc -> ScrutOcc (unitUFM dc arg_occs)
1030                                 _          -> ScrutOcc emptyUFM
1031            ; return (usg', scrut_occ, (con, bs2, rhs')) }
1032
1033 scExpr' env (Let (NonRec bndr rhs) body)
1034   | isTyCoVar bndr      -- Type-lets may be created by doBeta
1035   = scExpr' (extendScSubst env bndr rhs) body
1036
1037   | otherwise   
1038   = do  { let (body_env, bndr') = extendBndr env bndr
1039         ; (rhs_usg, rhs_info) <- scRecRhs env (bndr',rhs)
1040
1041         ; let body_env2 = extendHowBound body_env [bndr'] RecFun
1042                                    -- Note [Local let bindings]
1043               RI _ rhs' _ _ _ = rhs_info
1044               body_env3 = extendValEnv body_env2 bndr' (isValue (sc_vals env) rhs')
1045
1046         ; (body_usg, body') <- scExpr body_env3 body
1047
1048           -- NB: For non-recursive bindings we inherit sc_force flag from
1049           -- the parent function (see Note [Forcing specialisation])
1050         ; (spec_usg, specs) <- specialise env
1051                                           (scu_calls body_usg) 
1052                                           rhs_info
1053                                           (SI [] 0 (Just rhs_usg))
1054
1055         ; return (body_usg { scu_calls = scu_calls body_usg `delVarEnv` bndr' } 
1056                     `combineUsage` spec_usg,
1057                   mkLets [NonRec b r | (b,r) <- specInfoBinds rhs_info specs] body')
1058         }
1059
1060
1061 -- A *local* recursive group: see Note [Local recursive groups]
1062 scExpr' env (Let (Rec prs) body)
1063   = do  { let (bndrs,rhss) = unzip prs
1064               (rhs_env1,bndrs') = extendRecBndrs env bndrs
1065               rhs_env2 = extendHowBound rhs_env1 bndrs' RecFun
1066               force_spec = any (forceSpecBndr env) bndrs'
1067                 -- Note [Forcing specialisation]
1068
1069         ; (rhs_usgs, rhs_infos) <- mapAndUnzipM (scRecRhs rhs_env2) (bndrs' `zip` rhss)
1070         ; (body_usg, body')     <- scExpr rhs_env2 body
1071
1072         -- NB: start specLoop from body_usg
1073         ; (spec_usg, specs) <- specLoop (scForce rhs_env2 force_spec)
1074                                         (scu_calls body_usg) rhs_infos nullUsage
1075                                         [SI [] 0 (Just usg) | usg <- rhs_usgs]
1076                 -- Do not unconditionally use rhs_usgs. 
1077                 -- Instead use them only if we find an unspecialised call
1078                 -- See Note [Local recursive groups]
1079
1080         ; let all_usg = spec_usg `combineUsage` body_usg
1081               bind'   = Rec (concat (zipWith specInfoBinds rhs_infos specs))
1082
1083         ; return (all_usg { scu_calls = scu_calls all_usg `delVarEnvList` bndrs' },
1084                   Let bind' body') }
1085 \end{code}
1086
1087 Note [Local let bindings]
1088 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1089 It is not uncommon to find this
1090
1091    let $j = \x. <blah> in ...$j True...$j True...
1092
1093 Here $j is an arbitrary let-bound function, but it often comes up for
1094 join points.  We might like to specialise $j for its call patterns.
1095 Notice the difference from a letrec, where we look for call patterns
1096 in the *RHS* of the function.  Here we look for call patterns in the
1097 *body* of the let.
1098
1099 At one point I predicated this on the RHS mentioning the outer
1100 recursive function, but that's not essential and might even be
1101 harmful.  I'm not sure.
1102
1103
1104 \begin{code}
1105 scApp :: ScEnv -> (InExpr, [InExpr]) -> UniqSM (ScUsage, CoreExpr)
1106
1107 scApp env (Var fn, args)        -- Function is a variable
1108   = ASSERT( not (null args) )
1109     do  { args_w_usgs <- mapM (scExpr env) args
1110         ; let (arg_usgs, args') = unzip args_w_usgs
1111               arg_usg = combineUsages arg_usgs
1112         ; case scSubstId env fn of
1113             fn'@(Lam {}) -> scExpr (zapScSubst env) (doBeta fn' args')
1114                         -- Do beta-reduction and try again
1115
1116             Var fn' -> return (arg_usg `combineUsage` fn_usg, mkApps (Var fn') args')
1117                 where
1118                   fn_usg = case lookupHowBound env fn' of
1119                                 Just RecFun -> SCU { scu_calls = unitVarEnv fn' [(sc_vals env, args')], 
1120                                                      scu_occs  = emptyVarEnv }
1121                                 Just RecArg -> SCU { scu_calls = emptyVarEnv,
1122                                                      scu_occs  = unitVarEnv fn' (ScrutOcc emptyUFM) }
1123                                 Nothing     -> nullUsage
1124
1125
1126             other_fn' -> return (arg_usg, mkApps other_fn' args') }
1127                 -- NB: doing this ignores any usage info from the substituted
1128                 --     function, but I don't think that matters.  If it does
1129                 --     we can fix it.
1130   where
1131     doBeta :: OutExpr -> [OutExpr] -> OutExpr
1132     -- ToDo: adjust for System IF
1133     doBeta (Lam bndr body) (arg : args) = Let (NonRec bndr arg) (doBeta body args)
1134     doBeta fn              args         = mkApps fn args
1135
1136 -- The function is almost always a variable, but not always.  
1137 -- In particular, if this pass follows float-in,
1138 -- which it may, we can get 
1139 --      (let f = ...f... in f) arg1 arg2
1140 scApp env (other_fn, args)
1141   = do  { (fn_usg,   fn')   <- scExpr env other_fn
1142         ; (arg_usgs, args') <- mapAndUnzipM (scExpr env) args
1143         ; return (combineUsages arg_usgs `combineUsage` fn_usg, mkApps fn' args') }
1144
1145 ----------------------
1146 scTopBind :: ScEnv -> CoreBind -> UniqSM (ScEnv, CoreBind)
1147 scTopBind env (Rec prs)
1148   | Just threshold <- sc_size env
1149   , not force_spec
1150   , not (all (couldBeSmallEnoughToInline threshold) rhss)
1151                 -- No specialisation
1152   = do  { let (rhs_env,bndrs') = extendRecBndrs env bndrs
1153         ; (_, rhss') <- mapAndUnzipM (scExpr rhs_env) rhss
1154         ; return (rhs_env, Rec (bndrs' `zip` rhss')) }
1155   | otherwise   -- Do specialisation
1156   = do  { let (rhs_env1,bndrs') = extendRecBndrs env bndrs
1157               rhs_env2 = extendHowBound rhs_env1 bndrs' RecFun
1158
1159         ; (rhs_usgs, rhs_infos) <- mapAndUnzipM (scRecRhs rhs_env2) (bndrs' `zip` rhss)
1160         ; let rhs_usg = combineUsages rhs_usgs
1161
1162         ; (_, specs) <- specLoop (scForce rhs_env2 force_spec)
1163                                  (scu_calls rhs_usg) rhs_infos nullUsage
1164                                  [SI [] 0 Nothing | _ <- bndrs]
1165
1166         ; return (rhs_env1,  -- For the body of the letrec, delete the RecFun business
1167                   Rec (concat (zipWith specInfoBinds rhs_infos specs))) }
1168   where
1169     (bndrs,rhss) = unzip prs
1170     force_spec = any (forceSpecBndr env) bndrs
1171       -- Note [Forcing specialisation]
1172
1173 scTopBind env (NonRec bndr rhs)
1174   = do  { (_, rhs') <- scExpr env rhs
1175         ; let (env1, bndr') = extendBndr env bndr
1176               env2 = extendValEnv env1 bndr' (isValue (sc_vals env) rhs')
1177         ; return (env2, NonRec bndr' rhs') }
1178
1179 ----------------------
1180 scRecRhs :: ScEnv -> (OutId, InExpr) -> UniqSM (ScUsage, RhsInfo)
1181 scRecRhs env (bndr,rhs)
1182   = do  { let (arg_bndrs,body) = collectBinders rhs
1183               (body_env, arg_bndrs') = extendBndrsWith RecArg env arg_bndrs
1184         ; (body_usg, body') <- scExpr body_env body
1185         ; let (rhs_usg, arg_occs) = lookupOccs body_usg arg_bndrs'
1186         ; return (rhs_usg, RI bndr (mkLams arg_bndrs' body')
1187                                    arg_bndrs body arg_occs) }
1188                 -- The arg_occs says how the visible,
1189                 -- lambda-bound binders of the RHS are used
1190                 -- (including the TyVar binders)
1191                 -- Two pats are the same if they match both ways
1192
1193 ----------------------
1194 specInfoBinds :: RhsInfo -> SpecInfo -> [(Id,CoreExpr)]
1195 specInfoBinds (RI fn new_rhs _ _ _) (SI specs _ _)
1196   = [(id,rhs) | OS _ _ id rhs <- specs] ++ 
1197     [(fn `addIdSpecialisations` rules, new_rhs)]
1198   where
1199     rules = [r | OS _ r _ _ <- specs]
1200
1201 ----------------------
1202 varUsage :: ScEnv -> OutVar -> ArgOcc -> ScUsage
1203 varUsage env v use 
1204   | Just RecArg <- lookupHowBound env v = SCU { scu_calls = emptyVarEnv 
1205                                               , scu_occs = unitVarEnv v use }
1206   | otherwise                           = nullUsage
1207 \end{code}
1208
1209
1210 %************************************************************************
1211 %*                                                                      *
1212                 The specialiser itself
1213 %*                                                                      *
1214 %************************************************************************
1215
1216 \begin{code}
1217 data RhsInfo = RI OutId                 -- The binder
1218                   OutExpr               -- The new RHS
1219                   [InVar] InExpr        -- The *original* RHS (\xs.body)
1220                                         --   Note [Specialise original body]
1221                   [ArgOcc]              -- Info on how the xs occur in body
1222
1223 data SpecInfo = SI [OneSpec]            -- The specialisations we have generated
1224
1225                    Int                  -- Length of specs; used for numbering them
1226
1227                    (Maybe ScUsage)      -- Nothing => we have generated specialisations
1228                                         --            from calls in the *original* RHS
1229                                         -- Just cs => we haven't, and this is the usage
1230                                         --            of the original RHS
1231                                         -- See Note [Local recursive groups]
1232
1233         -- One specialisation: Rule plus definition
1234 data OneSpec  = OS CallPat              -- Call pattern that generated this specialisation
1235                    CoreRule             -- Rule connecting original id with the specialisation
1236                    OutId OutExpr        -- Spec id + its rhs
1237
1238
1239 specLoop :: ScEnv
1240          -> CallEnv
1241          -> [RhsInfo]
1242          -> ScUsage -> [SpecInfo]               -- One per binder; acccumulating parameter
1243          -> UniqSM (ScUsage, [SpecInfo])        -- ...ditto...
1244 specLoop env all_calls rhs_infos usg_so_far specs_so_far
1245   = do  { specs_w_usg <- zipWithM (specialise env all_calls) rhs_infos specs_so_far
1246         ; let (new_usg_s, all_specs) = unzip specs_w_usg
1247               new_usg   = combineUsages new_usg_s
1248               new_calls = scu_calls new_usg
1249               all_usg   = usg_so_far `combineUsage` new_usg
1250         ; if isEmptyVarEnv new_calls then
1251                 return (all_usg, all_specs) 
1252           else 
1253                 specLoop env new_calls rhs_infos all_usg all_specs }
1254
1255 specialise 
1256    :: ScEnv
1257    -> CallEnv                           -- Info on calls
1258    -> RhsInfo
1259    -> SpecInfo                          -- Original RHS plus patterns dealt with
1260    -> UniqSM (ScUsage, SpecInfo)        -- New specialised versions and their usage
1261
1262 -- Note: the rhs here is the optimised version of the original rhs
1263 -- So when we make a specialised copy of the RHS, we're starting
1264 -- from an RHS whose nested functions have been optimised already.
1265
1266 specialise env bind_calls (RI fn _ arg_bndrs body arg_occs) 
1267                spec_info@(SI specs spec_count mb_unspec)
1268   | not (isBottomingId fn)      -- Note [Do not specialise diverging functions]
1269   , not (isNeverActive (idInlineActivation fn)) -- See Note [Transfer activation]
1270   , notNull arg_bndrs           -- Only specialise functions
1271   , Just all_calls <- lookupVarEnv bind_calls fn
1272   = do  { (boring_call, pats) <- callsToPats env specs arg_occs all_calls
1273 --      ; pprTrace "specialise" (vcat [ ppr fn <+> text "with" <+> int (length pats) <+> text "good patterns"
1274 --                                      , text "arg_occs" <+> ppr arg_occs
1275 --                                    , text "calls" <+> ppr all_calls
1276 --                                    , text "good pats" <+> ppr pats])  $
1277 --        return ()
1278
1279                 -- Bale out if too many specialisations
1280         ; let n_pats      = length pats
1281               spec_count' = n_pats + spec_count
1282         ; case sc_count env of
1283             Just max | not (sc_force env) && spec_count' > max
1284                 -> pprTrace "SpecConstr" msg $  
1285                    return (nullUsage, spec_info)
1286                 where
1287                    msg = vcat [ sep [ ptext (sLit "Function") <+> quotes (ppr fn)
1288                                     , nest 2 (ptext (sLit "has") <+> 
1289                                               speakNOf spec_count' (ptext (sLit "call pattern")) <> comma <+>
1290                                               ptext (sLit "but the limit is") <+> int max) ]
1291                               , ptext (sLit "Use -fspec-constr-count=n to set the bound")
1292                               , extra ]
1293                    extra | not opt_PprStyle_Debug = ptext (sLit "Use -dppr-debug to see specialisations")
1294                          | otherwise = ptext (sLit "Specialisations:") <+> ppr (pats ++ [p | OS p _ _ _ <- specs])
1295
1296             _normal_case -> do {
1297
1298           let spec_env = decreaseSpecCount env n_pats
1299         ; (spec_usgs, new_specs) <- mapAndUnzipM (spec_one spec_env fn arg_bndrs body)
1300                                                  (pats `zip` [spec_count..])
1301                 -- See Note [Specialise original body]
1302
1303         ; let spec_usg = combineUsages spec_usgs
1304               (new_usg, mb_unspec')
1305                   = case mb_unspec of
1306                       Just rhs_usg | boring_call -> (spec_usg `combineUsage` rhs_usg, Nothing)
1307                       _                          -> (spec_usg,                      mb_unspec)
1308             
1309         ; return (new_usg, SI (new_specs ++ specs) spec_count' mb_unspec') } }
1310   | otherwise
1311   = return (nullUsage, spec_info)               -- The boring case
1312
1313
1314 ---------------------
1315 spec_one :: ScEnv
1316          -> OutId       -- Function
1317          -> [InVar]     -- Lambda-binders of RHS; should match patterns
1318          -> InExpr      -- Body of the original function
1319          -> (CallPat, Int)
1320          -> UniqSM (ScUsage, OneSpec)   -- Rule and binding
1321
1322 -- spec_one creates a specialised copy of the function, together
1323 -- with a rule for using it.  I'm very proud of how short this
1324 -- function is, considering what it does :-).
1325
1326 {- 
1327   Example
1328   
1329      In-scope: a, x::a   
1330      f = /\b \y::[(a,b)] -> ....f (b,c) ((:) (a,(b,c)) (x,v) (h w))...
1331           [c::*, v::(b,c) are presumably bound by the (...) part]
1332   ==>
1333      f_spec = /\ b c \ v::(b,c) hw::[(a,(b,c))] ->
1334                   (...entire body of f...) [b -> (b,c), 
1335                                             y -> ((:) (a,(b,c)) (x,v) hw)]
1336   
1337      RULE:  forall b::* c::*,           -- Note, *not* forall a, x
1338                    v::(b,c),
1339                    hw::[(a,(b,c))] .
1340   
1341             f (b,c) ((:) (a,(b,c)) (x,v) hw) = f_spec b c v hw
1342 -}
1343
1344 spec_one env fn arg_bndrs body (call_pat@(qvars, pats), rule_number)
1345   = do  { spec_uniq <- getUniqueUs
1346         ; let spec_env = extendScSubstList (extendScInScope env qvars)
1347                                            (arg_bndrs `zip` pats)
1348               fn_name    = idName fn
1349               fn_loc     = nameSrcSpan fn_name
1350               spec_occ   = mkSpecOcc (nameOccName fn_name)
1351               rule_name  = mkFastString ("SC:" ++ showSDoc (ppr fn <> int rule_number))
1352               spec_name  = mkInternalName spec_uniq spec_occ fn_loc
1353 --      ; pprTrace "{spec_one" (ppr (sc_count env) <+> ppr fn <+> ppr pats <+> text "-->" <+> ppr spec_name) $ 
1354 --        return ()
1355
1356         -- Specialise the body
1357         ; (spec_usg, spec_body) <- scExpr spec_env body
1358
1359 --      ; pprTrace "done spec_one}" (ppr fn) $ 
1360 --        return ()
1361
1362                 -- And build the results
1363         ; let spec_id = mkLocalId spec_name (mkPiTypes spec_lam_args body_ty) 
1364                              `setIdStrictness` spec_str         -- See Note [Transfer strictness]
1365                              `setIdArity` count isId spec_lam_args
1366               spec_str   = calcSpecStrictness fn spec_lam_args pats
1367               (spec_lam_args, spec_call_args) = mkWorkerArgs qvars body_ty
1368                 -- Usual w/w hack to avoid generating 
1369                 -- a spec_rhs of unlifted type and no args
1370
1371               spec_rhs   = mkLams spec_lam_args spec_body
1372               body_ty    = exprType spec_body
1373               rule_rhs   = mkVarApps (Var spec_id) spec_call_args
1374               inline_act = idInlineActivation fn
1375               rule       = mkRule True {- Auto -} True {- Local -}
1376                                   rule_name inline_act fn_name qvars pats rule_rhs
1377                            -- See Note [Transfer activation]
1378         ; return (spec_usg, OS call_pat rule spec_id spec_rhs) }
1379
1380 calcSpecStrictness :: Id                     -- The original function
1381                    -> [Var] -> [CoreExpr]    -- Call pattern
1382                    -> StrictSig              -- Strictness of specialised thing
1383 -- See Note [Transfer strictness]
1384 calcSpecStrictness fn qvars pats
1385   = StrictSig (mkTopDmdType spec_dmds TopRes)
1386   where
1387     spec_dmds = [ lookupVarEnv dmd_env qv `orElse` lazyDmd | qv <- qvars, isId qv ]
1388     StrictSig (DmdType _ dmds _) = idStrictness fn
1389
1390     dmd_env = go emptyVarEnv dmds pats
1391
1392     go env ds (Type {} : pats) = go env ds pats
1393     go env (d:ds) (pat : pats) = go (go_one env d pat) ds pats
1394     go env _      _            = env
1395
1396     go_one env d   (Var v) = extendVarEnv_C both env v d
1397     go_one env (Box d)   e = go_one env d e
1398     go_one env (Eval (Prod ds)) e 
1399            | (Var _, args) <- collectArgs e = go env ds args
1400     go_one env _         _ = env
1401
1402 \end{code}
1403
1404 Note [Specialise original body]
1405 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1406 The RhsInfo for a binding keeps the *original* body of the binding.  We
1407 must specialise that, *not* the result of applying specExpr to the RHS
1408 (which is also kept in RhsInfo). Otherwise we end up specialising a
1409 specialised RHS, and that can lead directly to exponential behaviour.
1410
1411 Note [Transfer activation]
1412 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1413   This note is for SpecConstr, but exactly the same thing
1414   happens in the overloading specialiser; see
1415   Note [Auto-specialisation and RULES] in Specialise.
1416
1417 In which phase should the specialise-constructor rules be active?
1418 Originally I made them always-active, but Manuel found that this
1419 defeated some clever user-written rules.  Then I made them active only
1420 in Phase 0; after all, currently, the specConstr transformation is
1421 only run after the simplifier has reached Phase 0, but that meant
1422 that specialisations didn't fire inside wrappers; see test
1423 simplCore/should_compile/spec-inline.
1424
1425 So now I just use the inline-activation of the parent Id, as the
1426 activation for the specialiation RULE, just like the main specialiser;
1427
1428 This in turn means there is no point in specialising NOINLINE things,
1429 so we test for that.
1430
1431 Note [Transfer strictness]
1432 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1433 We must transfer strictness information from the original function to
1434 the specialised one.  Suppose, for example
1435
1436   f has strictness     SS
1437         and a RULE     f (a:as) b = f_spec a as b
1438
1439 Now we want f_spec to have strictess  LLS, otherwise we'll use call-by-need
1440 when calling f_spec instead of call-by-value.  And that can result in 
1441 unbounded worsening in space (cf the classic foldl vs foldl')
1442
1443 See Trac #3437 for a good example.
1444
1445 The function calcSpecStrictness performs the calculation.
1446
1447
1448 %************************************************************************
1449 %*                                                                      *
1450 \subsection{Argument analysis}
1451 %*                                                                      *
1452 %************************************************************************
1453
1454 This code deals with analysing call-site arguments to see whether
1455 they are constructor applications.
1456
1457
1458 \begin{code}
1459 type CallPat = ([Var], [CoreExpr])      -- Quantified variables and arguments
1460
1461
1462 callsToPats :: ScEnv -> [OneSpec] -> [ArgOcc] -> [Call] -> UniqSM (Bool, [CallPat])
1463         -- Result has no duplicate patterns, 
1464         -- nor ones mentioned in done_pats
1465         -- Bool indicates that there was at least one boring pattern
1466 callsToPats env done_specs bndr_occs calls
1467   = do  { mb_pats <- mapM (callToPats env bndr_occs) calls
1468
1469         ; let good_pats :: [([Var], [CoreArg])]
1470               good_pats = catMaybes mb_pats
1471               done_pats = [p | OS p _ _ _ <- done_specs] 
1472               is_done p = any (samePat p) done_pats
1473
1474         ; return (any isNothing mb_pats, 
1475                   filterOut is_done (nubBy samePat good_pats)) }
1476
1477 callToPats :: ScEnv -> [ArgOcc] -> Call -> UniqSM (Maybe CallPat)
1478         -- The [Var] is the variables to quantify over in the rule
1479         --      Type variables come first, since they may scope 
1480         --      over the following term variables
1481         -- The [CoreExpr] are the argument patterns for the rule
1482 callToPats env bndr_occs (con_env, args)
1483   | length args < length bndr_occs      -- Check saturated
1484   = return Nothing
1485   | otherwise
1486   = do  { let in_scope = substInScope (sc_subst env)
1487         ; prs <- argsToPats env in_scope con_env (args `zip` bndr_occs)
1488         ; let (interesting_s, pats) = unzip prs
1489               pat_fvs = varSetElems (exprsFreeVars pats)
1490               qvars   = filterOut (`elemInScopeSet` in_scope) pat_fvs
1491                 -- Quantify over variables that are not in sccpe
1492                 -- at the call site
1493                 -- See Note [Shadowing] at the top
1494                 
1495               (tvs, ids) = partition isTyCoVar qvars
1496               qvars'     = tvs ++ ids
1497                 -- Put the type variables first; the type of a term
1498                 -- variable may mention a type variable
1499
1500         ; -- pprTrace "callToPats"  (ppr args $$ ppr prs $$ ppr bndr_occs) $
1501           if or interesting_s
1502           then return (Just (qvars', pats))
1503           else return Nothing }
1504
1505     -- argToPat takes an actual argument, and returns an abstracted
1506     -- version, consisting of just the "constructor skeleton" of the
1507     -- argument, with non-constructor sub-expression replaced by new
1508     -- placeholder variables.  For example:
1509     --    C a (D (f x) (g y))  ==>  C p1 (D p2 p3)
1510
1511 argToPat :: ScEnv
1512          -> InScopeSet                  -- What's in scope at the fn defn site
1513          -> ValueEnv                    -- ValueEnv at the call site
1514          -> CoreArg                     -- A call arg (or component thereof)
1515          -> ArgOcc
1516          -> UniqSM (Bool, CoreArg)
1517 -- Returns (interesting, pat), 
1518 -- where pat is the pattern derived from the argument
1519 --            intersting=True if the pattern is non-trivial (not a variable or type)
1520 -- E.g.         x:xs         --> (True, x:xs)
1521 --              f xs         --> (False, w)        where w is a fresh wildcard
1522 --              (f xs, 'c')  --> (True, (w, 'c'))  where w is a fresh wildcard
1523 --              \x. x+y      --> (True, \x. x+y)
1524 --              lvl7         --> (True, lvl7)      if lvl7 is bound 
1525 --                                                 somewhere further out
1526
1527 argToPat _env _in_scope _val_env arg@(Type {}) _arg_occ
1528   = return (False, arg)
1529
1530 argToPat env in_scope val_env (Note _ arg) arg_occ
1531   = argToPat env in_scope val_env arg arg_occ
1532         -- Note [Notes in call patterns]
1533         -- ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1534         -- Ignore Notes.  In particular, we want to ignore any InlineMe notes
1535         -- Perhaps we should not ignore profiling notes, but I'm going to
1536         -- ride roughshod over them all for now.
1537         --- See Note [Notes in RULE matching] in Rules
1538
1539 argToPat env in_scope val_env (Let _ arg) arg_occ
1540   = argToPat env in_scope val_env arg arg_occ
1541         -- See Note [Matching lets] in Rule.lhs
1542         -- Look through let expressions
1543         -- e.g.         f (let v = rhs in (v,w))
1544         -- Here we can specialise for f (v,w)
1545         -- because the rule-matcher will look through the let.
1546
1547 {- Disabled; see Note [Matching cases] in Rule.lhs
1548 argToPat env in_scope val_env (Case scrut _ _ [(_, _, rhs)]) arg_occ
1549   | exprOkForSpeculation scrut  -- See Note [Matching cases] in Rule.hhs
1550   = argToPat env in_scope val_env rhs arg_occ
1551 -}
1552
1553 argToPat env in_scope val_env (Cast arg co) arg_occ
1554   | isIdentityCoercion co     -- Substitution in the SpecConstr itself
1555                               -- can lead to identity coercions
1556   = argToPat env in_scope val_env arg arg_occ
1557   | not (ignoreType env ty2)
1558   = do  { (interesting, arg') <- argToPat env in_scope val_env arg arg_occ
1559         ; if not interesting then 
1560                 wildCardPat ty2
1561           else do
1562         { -- Make a wild-card pattern for the coercion
1563           uniq <- getUniqueUs
1564         ; let co_name = mkSysTvName uniq (fsLit "sg")
1565               co_var = mkCoVar co_name (mkCoKind ty1 ty2)
1566         ; return (interesting, Cast arg' (mkTyVarTy co_var)) } }
1567   where
1568     (ty1, ty2) = coercionKind co
1569
1570     
1571
1572 {-      Disabling lambda specialisation for now
1573         It's fragile, and the spec_loop can be infinite
1574 argToPat in_scope val_env arg arg_occ
1575   | is_value_lam arg
1576   = return (True, arg)
1577   where
1578     is_value_lam (Lam v e)      -- Spot a value lambda, even if 
1579         | isId v = True         -- it is inside a type lambda
1580         | otherwise = is_value_lam e
1581     is_value_lam other = False
1582 -}
1583
1584   -- Check for a constructor application
1585   -- NB: this *precedes* the Var case, so that we catch nullary constrs
1586 argToPat env in_scope val_env arg arg_occ
1587   | Just (ConVal dc args) <- isValue val_env arg
1588   , not (ignoreAltCon env dc)        -- See Note [NoSpecConstr]
1589   , sc_force env || scrutinised
1590   = do  { args' <- argsToPats env in_scope val_env (args `zip` conArgOccs arg_occ dc)
1591         ; return (True, mk_con_app dc (map snd args')) }
1592   where
1593     scrutinised
1594       = case arg_occ of
1595           ScrutOcc _ -> True            -- Used only by case scrutinee
1596           BothOcc    -> case arg of     -- Used elsewhere
1597                           App {} -> True        --     see Note [Reboxing]
1598                           _other -> False
1599           _other     -> False           -- No point; the arg is not decomposed
1600
1601
1602   -- Check if the argument is a variable that 
1603   -- is in scope at the function definition site
1604   -- It's worth specialising on this if
1605   --    (a) it's used in an interesting way in the body
1606   --    (b) we know what its value is
1607 argToPat env in_scope val_env (Var v) arg_occ
1608   | sc_force env || case arg_occ of { UnkOcc -> False; _other -> True }, -- (a)
1609     is_value,                                                            -- (b)
1610     not (ignoreType env (varType v))
1611   = return (True, Var v)
1612   where
1613     is_value 
1614         | isLocalId v = v `elemInScopeSet` in_scope 
1615                         && isJust (lookupVarEnv val_env v)
1616                 -- Local variables have values in val_env
1617         | otherwise   = isValueUnfolding (idUnfolding v)
1618                 -- Imports have unfoldings
1619
1620 --      I'm really not sure what this comment means
1621 --      And by not wild-carding we tend to get forall'd 
1622 --      variables that are in soope, which in turn can
1623 --      expose the weakness in let-matching
1624 --      See Note [Matching lets] in Rules
1625
1626   -- Check for a variable bound inside the function. 
1627   -- Don't make a wild-card, because we may usefully share
1628   --    e.g.  f a = let x = ... in f (x,x)
1629   -- NB: this case follows the lambda and con-app cases!!
1630 -- argToPat _in_scope _val_env (Var v) _arg_occ
1631 --   = return (False, Var v)
1632         -- SLPJ : disabling this to avoid proliferation of versions
1633         -- also works badly when thinking about seeding the loop
1634         -- from the body of the let
1635         --       f x y = letrec g z = ... in g (x,y)
1636         -- We don't want to specialise for that *particular* x,y
1637
1638   -- The default case: make a wild-card
1639 argToPat _env _in_scope _val_env arg _arg_occ
1640   = wildCardPat (exprType arg)
1641
1642 wildCardPat :: Type -> UniqSM (Bool, CoreArg)
1643 wildCardPat ty = do { uniq <- getUniqueUs
1644                     ; let id = mkSysLocal (fsLit "sc") uniq ty
1645                     ; return (False, Var id) }
1646
1647 argsToPats :: ScEnv -> InScopeSet -> ValueEnv
1648            -> [(CoreArg, ArgOcc)]
1649            -> UniqSM [(Bool, CoreArg)]
1650 argsToPats env in_scope val_env args
1651   = mapM do_one args
1652   where
1653     do_one (arg,occ) = argToPat env in_scope val_env arg occ
1654 \end{code}
1655
1656
1657 \begin{code}
1658 isValue :: ValueEnv -> CoreExpr -> Maybe Value
1659 isValue _env (Lit lit)
1660   = Just (ConVal (LitAlt lit) [])
1661
1662 isValue env (Var v)
1663   | Just stuff <- lookupVarEnv env v
1664   = Just stuff  -- You might think we could look in the idUnfolding here
1665                 -- but that doesn't take account of which branch of a 
1666                 -- case we are in, which is the whole point
1667
1668   | not (isLocalId v) && isCheapUnfolding unf
1669   = isValue env (unfoldingTemplate unf)
1670   where
1671     unf = idUnfolding v
1672         -- However we do want to consult the unfolding 
1673         -- as well, for let-bound constructors!
1674
1675 isValue env (Lam b e)
1676   | isTyCoVar b = case isValue env e of
1677                   Just _  -> Just LambdaVal
1678                   Nothing -> Nothing
1679   | otherwise = Just LambdaVal
1680
1681 isValue _env expr       -- Maybe it's a constructor application
1682   | (Var fun, args) <- collectArgs expr
1683   = case isDataConWorkId_maybe fun of
1684
1685         Just con | args `lengthAtLeast` dataConRepArity con 
1686                 -- Check saturated; might be > because the 
1687                 --                  arity excludes type args
1688                 -> Just (ConVal (DataAlt con) args)
1689
1690         _other | valArgCount args < idArity fun
1691                 -- Under-applied function
1692                -> Just LambdaVal        -- Partial application
1693
1694         _other -> Nothing
1695
1696 isValue _env _expr = Nothing
1697
1698 mk_con_app :: AltCon -> [CoreArg] -> CoreExpr
1699 mk_con_app (LitAlt lit)  []   = Lit lit
1700 mk_con_app (DataAlt con) args = mkConApp con args
1701 mk_con_app _other _args = panic "SpecConstr.mk_con_app"
1702
1703 samePat :: CallPat -> CallPat -> Bool
1704 samePat (vs1, as1) (vs2, as2)
1705   = all2 same as1 as2
1706   where
1707     same (Var v1) (Var v2) 
1708         | v1 `elem` vs1 = v2 `elem` vs2
1709         | v2 `elem` vs2 = False
1710         | otherwise     = v1 == v2
1711
1712     same (Lit l1)    (Lit l2)    = l1==l2
1713     same (App f1 a1) (App f2 a2) = same f1 f2 && same a1 a2
1714
1715     same (Type {}) (Type {}) = True     -- Note [Ignore type differences]
1716     same (Note _ e1) e2 = same e1 e2    -- Ignore casts and notes
1717     same (Cast e1 _) e2 = same e1 e2
1718     same e1 (Note _ e2) = same e1 e2
1719     same e1 (Cast e2 _) = same e1 e2
1720
1721     same e1 e2 = WARN( bad e1 || bad e2, ppr e1 $$ ppr e2) 
1722                  False  -- Let, lambda, case should not occur
1723     bad (Case {}) = True
1724     bad (Let {})  = True
1725     bad (Lam {})  = True
1726     bad _other    = False
1727 \end{code}
1728
1729 Note [Ignore type differences]
1730 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1731 We do not want to generate specialisations where the call patterns
1732 differ only in their type arguments!  Not only is it utterly useless,
1733 but it also means that (with polymorphic recursion) we can generate
1734 an infinite number of specialisations. Example is Data.Sequence.adjustTree, 
1735 I think.
1736