31837b904362416695b1ca620058eabbcd0e5ca3
[ghc-hetmet.git] / compiler / stgSyn / CoreToStg.lhs
1 %
2 % (c) The GRASP/AQUA Project, Glasgow University, 1993-1998
3 %
4 \section[CoreToStg]{Converts Core to STG Syntax}
5
6 And, as we have the info in hand, we may convert some lets to
7 let-no-escapes.
8
9 \begin{code}
10 module CoreToStg ( coreToStg, coreExprToStg ) where
11
12 #include "HsVersions.h"
13
14 import CoreSyn
15 import CoreUtils        ( rhsIsStatic, manifestArity, exprType, findDefault )
16 import StgSyn
17
18 import Type
19 import Coercion         ( mkUnsafeCoercion )
20 import TyCon            ( isAlgTyCon )
21 import Id
22 import Var              ( Var, globalIdDetails, idType )
23 import TyCon            ( isUnboxedTupleTyCon, isPrimTyCon, isFunTyCon, isHiBootTyCon )
24 import IdInfo
25 import DataCon
26 import CostCentre       ( noCCS )
27 import VarSet
28 import VarEnv
29 import Maybes           ( maybeToBool )
30 import Name             ( getOccName, isExternalName, nameOccName )
31 import OccName          ( occNameString, occNameFS )
32 import BasicTypes       ( Arity )
33 import StaticFlags      ( opt_RuntimeTypes )
34 import PackageConfig    ( PackageId )
35 import Outputable
36
37 infixr 9 `thenLne`
38 \end{code}
39
40 %************************************************************************
41 %*                                                                      *
42 \subsection[live-vs-free-doc]{Documentation}
43 %*                                                                      *
44 %************************************************************************
45
46 (There is other relevant documentation in codeGen/CgLetNoEscape.)
47
48 The actual Stg datatype is decorated with {\em live variable}
49 information, as well as {\em free variable} information.  The two are
50 {\em not} the same.  Liveness is an operational property rather than a
51 semantic one.  A variable is live at a particular execution point if
52 it can be referred to {\em directly} again.  In particular, a dead
53 variable's stack slot (if it has one):
54 \begin{enumerate}
55 \item
56 should be stubbed to avoid space leaks, and
57 \item
58 may be reused for something else.
59 \end{enumerate}
60
61 There ought to be a better way to say this.  Here are some examples:
62 \begin{verbatim}
63         let v = [q] \[x] -> e
64         in
65         ...v...  (but no q's)
66 \end{verbatim}
67
68 Just after the `in', v is live, but q is dead.  If the whole of that
69 let expression was enclosed in a case expression, thus:
70 \begin{verbatim}
71         case (let v = [q] \[x] -> e in ...v...) of
72                 alts[...q...]
73 \end{verbatim}
74 (ie @alts@ mention @q@), then @q@ is live even after the `in'; because
75 we'll return later to the @alts@ and need it.
76
77 Let-no-escapes make this a bit more interesting:
78 \begin{verbatim}
79         let-no-escape v = [q] \ [x] -> e
80         in
81         ...v...
82 \end{verbatim}
83 Here, @q@ is still live at the `in', because @v@ is represented not by
84 a closure but by the current stack state.  In other words, if @v@ is
85 live then so is @q@.  Furthermore, if @e@ mentions an enclosing
86 let-no-escaped variable, then {\em its} free variables are also live
87 if @v@ is.
88
89 %************************************************************************
90 %*                                                                      *
91 \subsection[caf-info]{Collecting live CAF info}
92 %*                                                                      *
93 %************************************************************************
94
95 In this pass we also collect information on which CAFs are live for 
96 constructing SRTs (see SRT.lhs).  
97
98 A top-level Id has CafInfo, which is
99
100         - MayHaveCafRefs, if it may refer indirectly to
101           one or more CAFs, or
102         - NoCafRefs if it definitely doesn't
103
104 The CafInfo has already been calculated during the CoreTidy pass.
105
106 During CoreToStg, we then pin onto each binding and case expression, a
107 list of Ids which represents the "live" CAFs at that point.  The meaning
108 of "live" here is the same as for live variables, see above (which is
109 why it's convenient to collect CAF information here rather than elsewhere).
110
111 The later SRT pass takes these lists of Ids and uses them to construct
112 the actual nested SRTs, and replaces the lists of Ids with (offset,length)
113 pairs.
114
115
116 Interaction of let-no-escape with SRTs   [Sept 01]
117 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
118 Consider
119
120         let-no-escape x = ...caf1...caf2...
121         in
122         ...x...x...x...
123
124 where caf1,caf2 are CAFs.  Since x doesn't have a closure, we 
125 build SRTs just as if x's defn was inlined at each call site, and
126 that means that x's CAF refs get duplicated in the overall SRT.
127
128 This is unlike ordinary lets, in which the CAF refs are not duplicated.
129
130 We could fix this loss of (static) sharing by making a sort of pseudo-closure
131 for x, solely to put in the SRTs lower down.
132
133
134 %************************************************************************
135 %*                                                                      *
136 \subsection[binds-StgVarInfo]{Setting variable info: top-level, binds, RHSs}
137 %*                                                                      *
138 %************************************************************************
139
140 \begin{code}
141 coreToStg :: PackageId -> [CoreBind] -> IO [StgBinding]
142 coreToStg this_pkg pgm
143   = return pgm'
144   where (_, _, pgm') = coreTopBindsToStg this_pkg emptyVarEnv pgm
145
146 coreExprToStg :: CoreExpr -> StgExpr
147 coreExprToStg expr 
148   = new_expr where (new_expr,_,_) = initLne emptyVarEnv (coreToStgExpr expr)
149
150
151 coreTopBindsToStg
152     :: PackageId
153     -> IdEnv HowBound           -- environment for the bindings
154     -> [CoreBind]
155     -> (IdEnv HowBound, FreeVarsInfo, [StgBinding])
156
157 coreTopBindsToStg this_pkg env [] = (env, emptyFVInfo, [])
158 coreTopBindsToStg this_pkg env (b:bs)
159   = (env2, fvs2, b':bs')
160   where
161         -- env accumulates down the list of binds, fvs accumulates upwards
162         (env1, fvs2, b' ) = coreTopBindToStg this_pkg env fvs1 b
163         (env2, fvs1, bs') = coreTopBindsToStg this_pkg env1 bs
164
165
166 coreTopBindToStg
167         :: PackageId
168         -> IdEnv HowBound
169         -> FreeVarsInfo         -- Info about the body
170         -> CoreBind
171         -> (IdEnv HowBound, FreeVarsInfo, StgBinding)
172
173 coreTopBindToStg this_pkg env body_fvs (NonRec id rhs)
174   = let 
175         env'      = extendVarEnv env id how_bound
176         how_bound = LetBound TopLet $! manifestArity rhs
177
178         (stg_rhs, fvs') = 
179             initLne env (
180               coreToTopStgRhs this_pkg body_fvs (id,rhs)        `thenLne` \ (stg_rhs, fvs') ->
181               returnLne (stg_rhs, fvs')
182            )
183         
184         bind = StgNonRec id stg_rhs
185     in
186     ASSERT2(manifestArity rhs == stgRhsArity stg_rhs, ppr id $$ (ptext SLIT("rhs:")) <+> ppr rhs $$ (ptext SLIT("stg_rhs:"))<+> ppr stg_rhs $$ (ptext SLIT("Manifest:")) <+> (ppr $ manifestArity rhs) $$ (ptext SLIT("STG:")) <+>(ppr $ stgRhsArity stg_rhs) )
187     ASSERT2(consistentCafInfo id bind, ppr id)
188 --    WARN(not (consistent caf_info bind), ppr id <+> ppr cafs <+> ppCafInfo caf_info)
189     (env', fvs' `unionFVInfo` body_fvs, bind)
190
191 coreTopBindToStg this_pkg env body_fvs (Rec pairs)
192   = let 
193         (binders, rhss) = unzip pairs
194
195         extra_env' = [ (b, LetBound TopLet $! manifestArity rhs)
196                      | (b, rhs) <- pairs ]
197         env' = extendVarEnvList env extra_env'
198
199         (stg_rhss, fvs')
200           = initLne env' (
201                mapAndUnzipLne (coreToTopStgRhs this_pkg body_fvs) pairs
202                                                 `thenLne` \ (stg_rhss, fvss') ->
203                let fvs' = unionFVInfos fvss' in
204                returnLne (stg_rhss, fvs')
205            )
206
207         bind = StgRec (zip binders stg_rhss)
208     in
209     ASSERT2(and [manifestArity rhs == stgRhsArity stg_rhs | (rhs,stg_rhs) <- rhss `zip` stg_rhss], ppr binders)
210     ASSERT2(consistentCafInfo (head binders) bind, ppr binders)
211     (env', fvs' `unionFVInfo` body_fvs, bind)
212
213 #ifdef DEBUG
214 -- Assertion helper: this checks that the CafInfo on the Id matches
215 -- what CoreToStg has figured out about the binding's SRT.  The
216 -- CafInfo will be exact in all cases except when CorePrep has
217 -- floated out a binding, in which case it will be approximate.
218 consistentCafInfo id bind
219   | occNameFS (nameOccName (idName id)) == FSLIT("sat")
220   = safe
221   | otherwise
222   = WARN (not exact, ppr id) safe
223   where
224         safe  = id_marked_caffy || not binding_is_caffy
225         exact = id_marked_caffy == binding_is_caffy
226         id_marked_caffy  = mayHaveCafRefs (idCafInfo id)
227         binding_is_caffy = stgBindHasCafRefs bind
228 #endif
229 \end{code}
230
231 \begin{code}
232 coreToTopStgRhs
233         :: PackageId
234         -> FreeVarsInfo         -- Free var info for the scope of the binding
235         -> (Id,CoreExpr)
236         -> LneM (StgRhs, FreeVarsInfo)
237
238 coreToTopStgRhs this_pkg scope_fv_info (bndr, rhs)
239   = coreToStgExpr rhs           `thenLne` \ (new_rhs, rhs_fvs, _) ->
240     freeVarsToLiveVars rhs_fvs  `thenLne` \ lv_info ->
241     returnLne (mkTopStgRhs is_static rhs_fvs (mkSRT lv_info) bndr_info new_rhs, rhs_fvs)
242   where
243     bndr_info = lookupFVInfo scope_fv_info bndr
244     is_static = rhsIsStatic this_pkg rhs
245
246 mkTopStgRhs :: Bool -> FreeVarsInfo -> SRT -> StgBinderInfo -> StgExpr
247         -> StgRhs
248
249 mkTopStgRhs is_static rhs_fvs srt binder_info (StgLam _ bndrs body)
250   = ASSERT( is_static )
251     StgRhsClosure noCCS binder_info
252                   (getFVs rhs_fvs)               
253                   ReEntrant
254                   srt
255                   bndrs body
256         
257 mkTopStgRhs is_static rhs_fvs srt binder_info (StgConApp con args)
258   | is_static    -- StgConApps can be updatable (see isCrossDllConApp)
259   = StgRhsCon noCCS con args
260
261 mkTopStgRhs is_static rhs_fvs srt binder_info rhs
262   = ASSERT2( not is_static, ppr rhs )
263     StgRhsClosure noCCS binder_info
264                   (getFVs rhs_fvs)               
265                   Updatable
266                   srt
267                   [] rhs
268 \end{code}
269
270
271 -- ---------------------------------------------------------------------------
272 -- Expressions
273 -- ---------------------------------------------------------------------------
274
275 \begin{code}
276 coreToStgExpr
277         :: CoreExpr
278         -> LneM (StgExpr,       -- Decorated STG expr
279                  FreeVarsInfo,  -- Its free vars (NB free, not live)
280                  EscVarsSet)    -- Its escapees, a subset of its free vars;
281                                 -- also a subset of the domain of the envt
282                                 -- because we are only interested in the escapees
283                                 -- for vars which might be turned into
284                                 -- let-no-escaped ones.
285 \end{code}
286
287 The second and third components can be derived in a simple bottom up pass, not
288 dependent on any decisions about which variables will be let-no-escaped or
289 not.  The first component, that is, the decorated expression, may then depend
290 on these components, but it in turn is not scrutinised as the basis for any
291 decisions.  Hence no black holes.
292
293 \begin{code}
294 coreToStgExpr (Lit l) = returnLne (StgLit l, emptyFVInfo, emptyVarSet)
295 coreToStgExpr (Var v) = coreToStgApp Nothing v []
296
297 coreToStgExpr expr@(App _ _)
298   = coreToStgApp Nothing f args
299   where
300     (f, args) = myCollectArgs expr
301
302 coreToStgExpr expr@(Lam _ _)
303   = let
304         (args, body) = myCollectBinders expr 
305         args'        = filterStgBinders args
306     in
307     extendVarEnvLne [ (a, LambdaBound) | a <- args' ] $
308     coreToStgExpr body  `thenLne` \ (body, body_fvs, body_escs) ->
309     let
310         fvs             = args' `minusFVBinders` body_fvs
311         escs            = body_escs `delVarSetList` args'
312         result_expr | null args' = body
313                     | otherwise  = StgLam (exprType expr) args' body
314     in
315     returnLne (result_expr, fvs, escs)
316
317 coreToStgExpr (Note (SCC cc) expr)
318   = coreToStgExpr expr          `thenLne` ( \ (expr2, fvs, escs) ->
319     returnLne (StgSCC cc expr2, fvs, escs) )
320
321 coreToStgExpr (Note other_note expr)
322   = coreToStgExpr expr
323
324 coreToStgExpr (Cast expr co)
325   = coreToStgExpr expr
326
327 -- Cases require a little more real work.
328
329 coreToStgExpr (Case scrut bndr _ alts)
330   = extendVarEnvLne [(bndr, LambdaBound)]       (
331          mapAndUnzip3Lne vars_alt alts  `thenLne` \ (alts2, fvs_s, escs_s) ->
332          returnLne ( alts2,
333                      unionFVInfos fvs_s,
334                      unionVarSets escs_s )
335     )                                   `thenLne` \ (alts2, alts_fvs, alts_escs) ->
336     let
337         -- Determine whether the default binder is dead or not
338         -- This helps the code generator to avoid generating an assignment
339         -- for the case binder (is extremely rare cases) ToDo: remove.
340         bndr' | bndr `elementOfFVInfo` alts_fvs = bndr
341               | otherwise                       = bndr `setIdOccInfo` IAmDead
342
343         -- Don't consider the default binder as being 'live in alts',
344         -- since this is from the point of view of the case expr, where
345         -- the default binder is not free.
346         alts_fvs_wo_bndr  = bndr `minusFVBinder` alts_fvs
347         alts_escs_wo_bndr = alts_escs `delVarSet` bndr
348     in
349
350     freeVarsToLiveVars alts_fvs_wo_bndr         `thenLne` \ alts_lv_info ->
351
352         -- We tell the scrutinee that everything 
353         -- live in the alts is live in it, too.
354     setVarsLiveInCont alts_lv_info (
355         coreToStgExpr scrut       `thenLne` \ (scrut2, scrut_fvs, scrut_escs) ->
356         freeVarsToLiveVars scrut_fvs `thenLne` \ scrut_lv_info ->
357         returnLne (scrut2, scrut_fvs, scrut_escs, scrut_lv_info)
358       )    
359                 `thenLne` \ (scrut2, scrut_fvs, scrut_escs, scrut_lv_info) ->
360
361     returnLne (
362       StgCase scrut2 (getLiveVars scrut_lv_info)
363                      (getLiveVars alts_lv_info)
364                      bndr'
365                      (mkSRT alts_lv_info)
366                      (mkStgAltType (idType bndr) alts)
367                      alts2,
368       scrut_fvs `unionFVInfo` alts_fvs_wo_bndr,
369       alts_escs_wo_bndr `unionVarSet` getFVSet scrut_fvs
370                 -- You might think we should have scrut_escs, not 
371                 -- (getFVSet scrut_fvs), but actually we can't call, and 
372                 -- then return from, a let-no-escape thing.
373       )
374   where
375     vars_alt (con, binders, rhs)
376       = let     -- Remove type variables
377             binders' = filterStgBinders binders
378         in      
379         extendVarEnvLne [(b, LambdaBound) | b <- binders']      $
380         coreToStgExpr rhs       `thenLne` \ (rhs2, rhs_fvs, rhs_escs) ->
381         let
382                 -- Records whether each param is used in the RHS
383             good_use_mask = [ b `elementOfFVInfo` rhs_fvs | b <- binders' ]
384         in
385         returnLne ( (con, binders', good_use_mask, rhs2),
386                     binders' `minusFVBinders` rhs_fvs,
387                     rhs_escs `delVarSetList` binders' )
388                 -- ToDo: remove the delVarSet;
389                 -- since escs won't include any of these binders
390 \end{code}
391
392 Lets not only take quite a bit of work, but this is where we convert
393 then to let-no-escapes, if we wish.
394
395 (Meanwhile, we don't expect to see let-no-escapes...)
396 \begin{code}
397 coreToStgExpr (Let bind body)
398   = fixLne (\ ~(_, _, _, no_binder_escapes) ->
399         coreToStgLet no_binder_escapes bind body
400     )                           `thenLne` \ (new_let, fvs, escs, _) ->
401
402     returnLne (new_let, fvs, escs)
403 \end{code}
404
405 \begin{code}
406 mkStgAltType scrut_ty alts
407   = case splitTyConApp_maybe (repType scrut_ty) of
408         Just (tc,_) | isUnboxedTupleTyCon tc -> UbxTupAlt tc
409                     | isPrimTyCon tc         -> PrimAlt tc
410                     | isHiBootTyCon tc       -> look_for_better_tycon
411                     | isAlgTyCon tc          -> AlgAlt tc
412                     | isFunTyCon tc          -> PolyAlt
413                     | otherwise              -> pprPanic "mkStgAlts" (ppr tc)
414         Nothing                              -> PolyAlt
415
416   where
417    -- Sometimes, the TyCon in the type of the scrutinee is an HiBootTyCon,
418    -- which may not have any constructors inside it.  If so, then we
419    -- can get a better TyCon by grabbing the one from a constructor alternative
420    -- if one exists.
421    look_for_better_tycon
422         | ((DataAlt con, _, _) : _) <- data_alts = 
423                 AlgAlt (dataConTyCon con)
424         | otherwise =
425                 ASSERT(null data_alts)
426                 PolyAlt
427         where
428                 (data_alts, _deflt) = findDefault alts
429 \end{code}
430
431
432 -- ---------------------------------------------------------------------------
433 -- Applications
434 -- ---------------------------------------------------------------------------
435
436 \begin{code}
437 coreToStgApp
438          :: Maybe UpdateFlag            -- Just upd <=> this application is
439                                         -- the rhs of a thunk binding
440                                         --      x = [...] \upd [] -> the_app
441                                         -- with specified update flag
442         -> Id                           -- Function
443         -> [CoreArg]                    -- Arguments
444         -> LneM (StgExpr, FreeVarsInfo, EscVarsSet)
445
446 coreToStgApp maybe_thunk_body f args
447   = coreToStgArgs args          `thenLne` \ (args', args_fvs) ->
448     lookupVarLne f              `thenLne` \ how_bound ->
449
450     let
451         n_val_args       = valArgCount args
452         not_letrec_bound = not (isLetBound how_bound)
453         fun_fvs          
454           = let fvs = singletonFVInfo f how_bound fun_occ in
455             -- e.g. (f :: a -> int) (x :: a) 
456             -- Here the free variables are "f", "x" AND the type variable "a"
457             -- coreToStgArgs will deal with the arguments recursively
458             if opt_RuntimeTypes then
459               fvs `unionFVInfo` tyvarFVInfo (tyVarsOfType (idType f))
460             else fvs
461
462         -- Mostly, the arity info of a function is in the fn's IdInfo
463         -- But new bindings introduced by CoreSat may not have no
464         -- arity info; it would do us no good anyway.  For example:
465         --      let f = \ab -> e in f
466         -- No point in having correct arity info for f!
467         -- Hence the hasArity stuff below.
468         -- NB: f_arity is only consulted for LetBound things
469         f_arity   = stgArity f how_bound
470         saturated = f_arity <= n_val_args
471
472         fun_occ 
473          | not_letrec_bound         = noBinderInfo      -- Uninteresting variable
474          | f_arity > 0 && saturated = stgSatOcc -- Saturated or over-saturated function call
475          | otherwise                = stgUnsatOcc       -- Unsaturated function or thunk
476
477         fun_escs
478          | not_letrec_bound      = emptyVarSet  -- Only letrec-bound escapees are interesting
479          | f_arity == n_val_args = emptyVarSet  -- A function *or thunk* with an exactly
480                                                 -- saturated call doesn't escape
481                                                 -- (let-no-escape applies to 'thunks' too)
482
483          | otherwise         = unitVarSet f     -- Inexact application; it does escape
484
485         -- At the moment of the call:
486
487         --  either the function is *not* let-no-escaped, in which case
488         --         nothing is live except live_in_cont
489         --      or the function *is* let-no-escaped in which case the
490         --         variables it uses are live, but still the function
491         --         itself is not.  PS.  In this case, the function's
492         --         live vars should already include those of the
493         --         continuation, but it does no harm to just union the
494         --         two regardless.
495
496         res_ty = exprType (mkApps (Var f) args)
497         app = case globalIdDetails f of
498                 DataConWorkId dc | saturated -> StgConApp dc args'
499                 PrimOpId op                  -> ASSERT( saturated )
500                                                 StgOpApp (StgPrimOp op) args' res_ty
501                 FCallId call     -> ASSERT( saturated )
502                                     StgOpApp (StgFCallOp call (idUnique f)) args' res_ty
503                 _other           -> StgApp f args'
504
505     in
506     returnLne (
507         app,
508         fun_fvs  `unionFVInfo` args_fvs,
509         fun_escs `unionVarSet` (getFVSet args_fvs)
510                                 -- All the free vars of the args are disqualified
511                                 -- from being let-no-escaped.
512     )
513
514
515
516 -- ---------------------------------------------------------------------------
517 -- Argument lists
518 -- This is the guy that turns applications into A-normal form
519 -- ---------------------------------------------------------------------------
520
521 coreToStgArgs :: [CoreArg] -> LneM ([StgArg], FreeVarsInfo)
522 coreToStgArgs []
523   = returnLne ([], emptyFVInfo)
524
525 coreToStgArgs (Type ty : args)  -- Type argument
526   = coreToStgArgs args  `thenLne` \ (args', fvs) ->
527     if opt_RuntimeTypes then
528         returnLne (StgTypeArg ty : args', fvs `unionFVInfo` tyvarFVInfo (tyVarsOfType ty))
529     else
530     returnLne (args', fvs)
531
532 coreToStgArgs (arg : args)      -- Non-type argument
533   = coreToStgArgs args  `thenLne` \ (stg_args, args_fvs) ->
534     coreToStgExpr arg   `thenLne` \ (arg', arg_fvs, escs) ->
535     let
536         fvs = args_fvs `unionFVInfo` arg_fvs
537         stg_arg = case arg' of
538                        StgApp v []      -> StgVarArg v
539                        StgConApp con [] -> StgVarArg (dataConWorkId con)
540                        StgLit lit       -> StgLitArg lit
541                        _                -> pprPanic "coreToStgArgs" (ppr arg)
542     in
543     returnLne (stg_arg : stg_args, fvs)
544
545
546 -- ---------------------------------------------------------------------------
547 -- The magic for lets:
548 -- ---------------------------------------------------------------------------
549
550 coreToStgLet
551          :: Bool        -- True <=> yes, we are let-no-escaping this let
552          -> CoreBind    -- bindings
553          -> CoreExpr    -- body
554          -> LneM (StgExpr,      -- new let
555                   FreeVarsInfo, -- variables free in the whole let
556                   EscVarsSet,   -- variables that escape from the whole let
557                   Bool)         -- True <=> none of the binders in the bindings
558                                 -- is among the escaping vars
559
560 coreToStgLet let_no_escape bind body
561   = fixLne (\ ~(_, _, _, _, _, rec_body_fvs, _, _) ->
562
563         -- Do the bindings, setting live_in_cont to empty if
564         -- we ain't in a let-no-escape world
565         getVarsLiveInCont               `thenLne` \ live_in_cont ->
566         setVarsLiveInCont (if let_no_escape 
567                                 then live_in_cont 
568                                 else emptyLiveInfo)
569                           (vars_bind rec_body_fvs bind)
570             `thenLne` \ ( bind2, bind_fvs, bind_escs, bind_lv_info, env_ext) ->
571
572         -- Do the body
573         extendVarEnvLne env_ext (
574           coreToStgExpr body          `thenLne` \(body2, body_fvs, body_escs) ->
575           freeVarsToLiveVars body_fvs `thenLne` \ body_lv_info ->
576
577           returnLne (bind2, bind_fvs, bind_escs, getLiveVars bind_lv_info,
578                      body2, body_fvs, body_escs, getLiveVars body_lv_info)
579         )
580
581     ) `thenLne` (\ (bind2, bind_fvs, bind_escs, bind_lvs, 
582                     body2, body_fvs, body_escs, body_lvs) ->
583
584
585         -- Compute the new let-expression
586     let
587         new_let | let_no_escape = StgLetNoEscape live_in_whole_let bind_lvs bind2 body2
588                 | otherwise     = StgLet bind2 body2
589
590         free_in_whole_let
591           = binders `minusFVBinders` (bind_fvs `unionFVInfo` body_fvs)
592
593         live_in_whole_let
594           = bind_lvs `unionVarSet` (body_lvs `delVarSetList` binders)
595
596         real_bind_escs = if let_no_escape then
597                             bind_escs
598                          else
599                             getFVSet bind_fvs
600                             -- Everything escapes which is free in the bindings
601
602         let_escs = (real_bind_escs `unionVarSet` body_escs) `delVarSetList` binders
603
604         all_escs = bind_escs `unionVarSet` body_escs    -- Still includes binders of
605                                                         -- this let(rec)
606
607         no_binder_escapes = isEmptyVarSet (set_of_binders `intersectVarSet` all_escs)
608
609 #ifdef DEBUG
610         -- Debugging code as requested by Andrew Kennedy
611         checked_no_binder_escapes
612                 | not no_binder_escapes && any is_join_var binders
613                 = pprTrace "Interesting!  A join var that isn't let-no-escaped" (ppr binders)
614                   False
615                 | otherwise = no_binder_escapes
616 #else
617         checked_no_binder_escapes = no_binder_escapes
618 #endif
619                             
620                 -- Mustn't depend on the passed-in let_no_escape flag, since
621                 -- no_binder_escapes is used by the caller to derive the flag!
622     in
623     returnLne (
624         new_let,
625         free_in_whole_let,
626         let_escs,
627         checked_no_binder_escapes
628     ))
629   where
630     set_of_binders = mkVarSet binders
631     binders        = bindersOf bind
632
633     mk_binding bind_lv_info binder rhs
634         = (binder, LetBound (NestedLet live_vars) (manifestArity rhs))
635         where
636            live_vars | let_no_escape = addLiveVar bind_lv_info binder
637                      | otherwise     = unitLiveVar binder
638                 -- c.f. the invariant on NestedLet
639
640     vars_bind :: FreeVarsInfo           -- Free var info for body of binding
641               -> CoreBind
642               -> LneM (StgBinding,
643                        FreeVarsInfo, 
644                        EscVarsSet,        -- free vars; escapee vars
645                        LiveInfo,          -- Vars and CAFs live in binding
646                        [(Id, HowBound)])  -- extension to environment
647                                          
648
649     vars_bind body_fvs (NonRec binder rhs)
650       = coreToStgRhs body_fvs [] (binder,rhs)
651                                 `thenLne` \ (rhs2, bind_fvs, bind_lv_info, escs) ->
652         let
653             env_ext_item = mk_binding bind_lv_info binder rhs
654         in
655         returnLne (StgNonRec binder rhs2, 
656                    bind_fvs, escs, bind_lv_info, [env_ext_item])
657
658
659     vars_bind body_fvs (Rec pairs)
660       = fixLne (\ ~(_, rec_rhs_fvs, _, bind_lv_info, _) ->
661            let
662                 rec_scope_fvs = unionFVInfo body_fvs rec_rhs_fvs
663                 binders = map fst pairs
664                 env_ext = [ mk_binding bind_lv_info b rhs 
665                           | (b,rhs) <- pairs ]
666            in
667            extendVarEnvLne env_ext (
668               mapAndUnzip4Lne (coreToStgRhs rec_scope_fvs binders) pairs 
669                                         `thenLne` \ (rhss2, fvss, lv_infos, escss) ->
670               let
671                         bind_fvs = unionFVInfos fvss
672                         bind_lv_info = foldr unionLiveInfo emptyLiveInfo lv_infos
673                         escs     = unionVarSets escss
674               in
675               returnLne (StgRec (binders `zip` rhss2),
676                          bind_fvs, escs, bind_lv_info, env_ext)
677            )
678         )
679
680 is_join_var :: Id -> Bool
681 -- A hack (used only for compiler debuggging) to tell if
682 -- a variable started life as a join point ($j)
683 is_join_var j = occNameString (getOccName j) == "$j"
684 \end{code}
685
686 \begin{code}
687 coreToStgRhs :: FreeVarsInfo            -- Free var info for the scope of the binding
688              -> [Id]
689              -> (Id,CoreExpr)
690              -> LneM (StgRhs, FreeVarsInfo, LiveInfo, EscVarsSet)
691
692 coreToStgRhs scope_fv_info binders (bndr, rhs)
693   = coreToStgExpr rhs           `thenLne` \ (new_rhs, rhs_fvs, rhs_escs) ->
694     getEnvLne                   `thenLne` \ env ->    
695     freeVarsToLiveVars (binders `minusFVBinders` rhs_fvs) `thenLne` \ lv_info ->
696     returnLne (mkStgRhs rhs_fvs (mkSRT lv_info) bndr_info new_rhs,
697                rhs_fvs, lv_info, rhs_escs)
698   where
699     bndr_info = lookupFVInfo scope_fv_info bndr
700
701 mkStgRhs :: FreeVarsInfo -> SRT -> StgBinderInfo -> StgExpr -> StgRhs
702
703 mkStgRhs rhs_fvs srt binder_info (StgConApp con args)
704   = StgRhsCon noCCS con args
705
706 mkStgRhs rhs_fvs srt binder_info (StgLam _ bndrs body)
707   = StgRhsClosure noCCS binder_info
708                   (getFVs rhs_fvs)               
709                   ReEntrant
710                   srt bndrs body
711         
712 mkStgRhs rhs_fvs srt binder_info rhs
713   = StgRhsClosure noCCS binder_info
714                   (getFVs rhs_fvs)               
715                   upd_flag srt [] rhs
716   where
717    upd_flag = Updatable
718   {-
719     SDM: disabled.  Eval/Apply can't handle functions with arity zero very
720     well; and making these into simple non-updatable thunks breaks other
721     assumptions (namely that they will be entered only once).
722
723     upd_flag | isPAP env rhs  = ReEntrant
724              | otherwise      = Updatable
725   -}
726
727 {- ToDo:
728           upd = if isOnceDem dem
729                     then (if isNotTop toplev 
730                             then SingleEntry    -- HA!  Paydirt for "dem"
731                             else 
732 #ifdef DEBUG
733                      trace "WARNING: SE CAFs unsupported, forcing UPD instead" $
734 #endif
735                      Updatable)
736                 else Updatable
737         -- For now we forbid SingleEntry CAFs; they tickle the
738         -- ASSERT in rts/Storage.c line 215 at newCAF() re mut_link,
739         -- and I don't understand why.  There's only one SE_CAF (well,
740         -- only one that tickled a great gaping bug in an earlier attempt
741         -- at ClosureInfo.getEntryConvention) in the whole of nofib, 
742         -- specifically Main.lvl6 in spectral/cryptarithm2.
743         -- So no great loss.  KSW 2000-07.
744 -}
745 \end{code}
746
747 Detect thunks which will reduce immediately to PAPs, and make them
748 non-updatable.  This has several advantages:
749
750         - the non-updatable thunk behaves exactly like the PAP,
751
752         - the thunk is more efficient to enter, because it is
753           specialised to the task.
754
755         - we save one update frame, one stg_update_PAP, one update
756           and lots of PAP_enters.
757
758         - in the case where the thunk is top-level, we save building
759           a black hole and futhermore the thunk isn't considered to
760           be a CAF any more, so it doesn't appear in any SRTs.
761
762 We do it here, because the arity information is accurate, and we need
763 to do it before the SRT pass to save the SRT entries associated with
764 any top-level PAPs.
765
766 isPAP env (StgApp f args) = listLengthCmp args arity == LT -- idArity f > length args
767                           where
768                             arity = stgArity f (lookupBinding env f)
769 isPAP env _               = False
770
771
772 %************************************************************************
773 %*                                                                      *
774 \subsection[LNE-monad]{A little monad for this let-no-escaping pass}
775 %*                                                                      *
776 %************************************************************************
777
778 There's a lot of stuff to pass around, so we use this @LneM@ monad to
779 help.  All the stuff here is only passed *down*.
780
781 \begin{code}
782 type LneM a =  IdEnv HowBound
783             -> LiveInfo         -- Vars and CAFs live in continuation
784             -> a
785
786 type LiveInfo = (StgLiveVars,   -- Dynamic live variables; 
787                                 -- i.e. ones with a nested (non-top-level) binding
788                  CafSet)        -- Static live variables;
789                                 -- i.e. top-level variables that are CAFs or refer to them
790
791 type EscVarsSet = IdSet
792 type CafSet     = IdSet
793
794 data HowBound
795   = ImportBound         -- Used only as a response to lookupBinding; never
796                         -- exists in the range of the (IdEnv HowBound)
797
798   | LetBound            -- A let(rec) in this module
799         LetInfo         -- Whether top level or nested
800         Arity           -- Its arity (local Ids don't have arity info at this point)
801
802   | LambdaBound         -- Used for both lambda and case
803
804 data LetInfo
805   = TopLet              -- top level things
806   | NestedLet LiveInfo  -- For nested things, what is live if this
807                         -- thing is live?  Invariant: the binder
808                         -- itself is always a member of
809                         -- the dynamic set of its own LiveInfo
810
811 isLetBound (LetBound _ _) = True
812 isLetBound other          = False
813
814 topLevelBound ImportBound         = True
815 topLevelBound (LetBound TopLet _) = True
816 topLevelBound other               = False
817 \end{code}
818
819 For a let(rec)-bound variable, x, we record LiveInfo, the set of
820 variables that are live if x is live.  This LiveInfo comprises
821         (a) dynamic live variables (ones with a non-top-level binding)
822         (b) static live variabes (CAFs or things that refer to CAFs)
823
824 For "normal" variables (a) is just x alone.  If x is a let-no-escaped
825 variable then x is represented by a code pointer and a stack pointer
826 (well, one for each stack).  So all of the variables needed in the
827 execution of x are live if x is, and are therefore recorded in the
828 LetBound constructor; x itself *is* included.
829
830 The set of dynamic live variables is guaranteed ot have no further let-no-escaped
831 variables in it.
832
833 \begin{code}
834 emptyLiveInfo :: LiveInfo
835 emptyLiveInfo = (emptyVarSet,emptyVarSet)
836
837 unitLiveVar :: Id -> LiveInfo
838 unitLiveVar lv = (unitVarSet lv, emptyVarSet)
839
840 unitLiveCaf :: Id -> LiveInfo
841 unitLiveCaf caf = (emptyVarSet, unitVarSet caf)
842
843 addLiveVar :: LiveInfo -> Id -> LiveInfo
844 addLiveVar (lvs, cafs) id = (lvs `extendVarSet` id, cafs)
845
846 unionLiveInfo :: LiveInfo -> LiveInfo -> LiveInfo
847 unionLiveInfo (lv1,caf1) (lv2,caf2) = (lv1 `unionVarSet` lv2, caf1 `unionVarSet` caf2)
848
849 mkSRT :: LiveInfo -> SRT
850 mkSRT (_, cafs) = SRTEntries cafs
851
852 getLiveVars :: LiveInfo -> StgLiveVars
853 getLiveVars (lvs, _) = lvs
854 \end{code}
855
856
857 The std monad functions:
858 \begin{code}
859 initLne :: IdEnv HowBound -> LneM a -> a
860 initLne env m = m env emptyLiveInfo
861
862
863
864 {-# INLINE thenLne #-}
865 {-# INLINE returnLne #-}
866
867 returnLne :: a -> LneM a
868 returnLne e env lvs_cont = e
869
870 thenLne :: LneM a -> (a -> LneM b) -> LneM b
871 thenLne m k env lvs_cont 
872   = k (m env lvs_cont) env lvs_cont
873
874 mapAndUnzipLne  :: (a -> LneM (b,c))   -> [a] -> LneM ([b],[c])
875 mapAndUnzipLne f [] = returnLne ([],[])
876 mapAndUnzipLne f (x:xs)
877   = f x                 `thenLne` \ (r1,  r2)  ->
878     mapAndUnzipLne f xs `thenLne` \ (rs1, rs2) ->
879     returnLne (r1:rs1, r2:rs2)
880
881 mapAndUnzip3Lne :: (a -> LneM (b,c,d)) -> [a] -> LneM ([b],[c],[d])
882 mapAndUnzip3Lne f []    = returnLne ([],[],[])
883 mapAndUnzip3Lne f (x:xs)
884   = f x                  `thenLne` \ (r1,  r2,  r3)  ->
885     mapAndUnzip3Lne f xs `thenLne` \ (rs1, rs2, rs3) ->
886     returnLne (r1:rs1, r2:rs2, r3:rs3)
887
888 mapAndUnzip4Lne :: (a -> LneM (b,c,d,e)) -> [a] -> LneM ([b],[c],[d],[e])
889 mapAndUnzip4Lne f []    = returnLne ([],[],[],[])
890 mapAndUnzip4Lne f (x:xs)
891   = f x                  `thenLne` \ (r1,  r2,  r3, r4)  ->
892     mapAndUnzip4Lne f xs `thenLne` \ (rs1, rs2, rs3, rs4) ->
893     returnLne (r1:rs1, r2:rs2, r3:rs3, r4:rs4)
894
895 fixLne :: (a -> LneM a) -> LneM a
896 fixLne expr env lvs_cont
897   = result
898   where
899     result = expr result env lvs_cont
900 \end{code}
901
902 Functions specific to this monad:
903
904 \begin{code}
905 getVarsLiveInCont :: LneM LiveInfo
906 getVarsLiveInCont env lvs_cont = lvs_cont
907
908 setVarsLiveInCont :: LiveInfo -> LneM a -> LneM a
909 setVarsLiveInCont new_lvs_cont expr env lvs_cont
910   = expr env new_lvs_cont
911
912 extendVarEnvLne :: [(Id, HowBound)] -> LneM a -> LneM a
913 extendVarEnvLne ids_w_howbound expr env lvs_cont
914   = expr (extendVarEnvList env ids_w_howbound) lvs_cont
915
916 lookupVarLne :: Id -> LneM HowBound
917 lookupVarLne v env lvs_cont = returnLne (lookupBinding env v) env lvs_cont
918
919 getEnvLne :: LneM (IdEnv HowBound)
920 getEnvLne env lvs_cont = returnLne env env lvs_cont
921
922 lookupBinding :: IdEnv HowBound -> Id -> HowBound
923 lookupBinding env v = case lookupVarEnv env v of
924                         Just xx -> xx
925                         Nothing -> ASSERT2( isGlobalId v, ppr v ) ImportBound
926
927
928 -- The result of lookupLiveVarsForSet, a set of live variables, is
929 -- only ever tacked onto a decorated expression. It is never used as
930 -- the basis of a control decision, which might give a black hole.
931
932 freeVarsToLiveVars :: FreeVarsInfo -> LneM LiveInfo
933 freeVarsToLiveVars fvs env live_in_cont
934   = returnLne live_info env live_in_cont
935   where
936     live_info    = foldr unionLiveInfo live_in_cont lvs_from_fvs
937     lvs_from_fvs = map do_one (allFreeIds fvs)
938
939     do_one (v, how_bound)
940       = case how_bound of
941           ImportBound                     -> unitLiveCaf v      -- Only CAF imports are 
942                                                                 -- recorded in fvs
943           LetBound TopLet _              
944                 | mayHaveCafRefs (idCafInfo v) -> unitLiveCaf v
945                 | otherwise                    -> emptyLiveInfo
946
947           LetBound (NestedLet lvs) _      -> lvs        -- lvs already contains v
948                                                         -- (see the invariant on NestedLet)
949
950           _lambda_or_case_binding         -> unitLiveVar v      -- Bound by lambda or case
951 \end{code}
952
953 %************************************************************************
954 %*                                                                      *
955 \subsection[Free-var info]{Free variable information}
956 %*                                                                      *
957 %************************************************************************
958
959 \begin{code}
960 type FreeVarsInfo = VarEnv (Var, HowBound, StgBinderInfo)
961         -- The Var is so we can gather up the free variables
962         -- as a set.
963         --
964         -- The HowBound info just saves repeated lookups;
965         -- we look up just once when we encounter the occurrence.
966         -- INVARIANT: Any ImportBound Ids are HaveCafRef Ids
967         --            Imported Ids without CAF refs are simply
968         --            not put in the FreeVarsInfo for an expression.
969         --            See singletonFVInfo and freeVarsToLiveVars
970         --
971         -- StgBinderInfo records how it occurs; notably, we
972         -- are interested in whether it only occurs in saturated 
973         -- applications, because then we don't need to build a
974         -- curried version.
975         -- If f is mapped to noBinderInfo, that means
976         -- that f *is* mentioned (else it wouldn't be in the
977         -- IdEnv at all), but perhaps in an unsaturated applications.
978         --
979         -- All case/lambda-bound things are also mapped to
980         -- noBinderInfo, since we aren't interested in their
981         -- occurence info.
982         --
983         -- For ILX we track free var info for type variables too;
984         -- hence VarEnv not IdEnv
985 \end{code}
986
987 \begin{code}
988 emptyFVInfo :: FreeVarsInfo
989 emptyFVInfo = emptyVarEnv
990
991 singletonFVInfo :: Id -> HowBound -> StgBinderInfo -> FreeVarsInfo
992 -- Don't record non-CAF imports at all, to keep free-var sets small
993 singletonFVInfo id ImportBound info
994    | mayHaveCafRefs (idCafInfo id) = unitVarEnv id (id, ImportBound, info)
995    | otherwise                     = emptyVarEnv
996 singletonFVInfo id how_bound info  = unitVarEnv id (id, how_bound, info)
997
998 tyvarFVInfo :: TyVarSet -> FreeVarsInfo
999 tyvarFVInfo tvs = foldVarSet add emptyFVInfo tvs
1000         where
1001           add tv fvs = extendVarEnv fvs tv (tv, LambdaBound, noBinderInfo)
1002                 -- Type variables must be lambda-bound
1003
1004 unionFVInfo :: FreeVarsInfo -> FreeVarsInfo -> FreeVarsInfo
1005 unionFVInfo fv1 fv2 = plusVarEnv_C plusFVInfo fv1 fv2
1006
1007 unionFVInfos :: [FreeVarsInfo] -> FreeVarsInfo
1008 unionFVInfos fvs = foldr unionFVInfo emptyFVInfo fvs
1009
1010 minusFVBinders :: [Id] -> FreeVarsInfo -> FreeVarsInfo
1011 minusFVBinders vs fv = foldr minusFVBinder fv vs
1012
1013 minusFVBinder :: Id -> FreeVarsInfo -> FreeVarsInfo
1014 minusFVBinder v fv | isId v && opt_RuntimeTypes
1015                    = (fv `delVarEnv` v) `unionFVInfo` 
1016                      tyvarFVInfo (tyVarsOfType (idType v))
1017                    | otherwise = fv `delVarEnv` v
1018         -- When removing a binder, remember to add its type variables
1019         -- c.f. CoreFVs.delBinderFV
1020
1021 elementOfFVInfo :: Id -> FreeVarsInfo -> Bool
1022 elementOfFVInfo id fvs = maybeToBool (lookupVarEnv fvs id)
1023
1024 lookupFVInfo :: FreeVarsInfo -> Id -> StgBinderInfo
1025 -- Find how the given Id is used.
1026 -- Externally visible things may be used any old how
1027 lookupFVInfo fvs id 
1028   | isExternalName (idName id) = noBinderInfo
1029   | otherwise = case lookupVarEnv fvs id of
1030                         Nothing         -> noBinderInfo
1031                         Just (_,_,info) -> info
1032
1033 allFreeIds :: FreeVarsInfo -> [(Id,HowBound)]   -- Both top level and non-top-level Ids
1034 allFreeIds fvs = [(id,how_bound) | (id,how_bound,_) <- varEnvElts fvs, isId id]
1035
1036 -- Non-top-level things only, both type variables and ids
1037 -- (type variables only if opt_RuntimeTypes)
1038 getFVs :: FreeVarsInfo -> [Var] 
1039 getFVs fvs = [id | (id, how_bound, _) <- varEnvElts fvs, 
1040                     not (topLevelBound how_bound) ]
1041
1042 getFVSet :: FreeVarsInfo -> VarSet
1043 getFVSet fvs = mkVarSet (getFVs fvs)
1044
1045 plusFVInfo (id1,hb1,info1) (id2,hb2,info2)
1046   = ASSERT (id1 == id2 && hb1 `check_eq_how_bound` hb2)
1047     (id1, hb1, combineStgBinderInfo info1 info2)
1048
1049 #ifdef DEBUG
1050 -- The HowBound info for a variable in the FVInfo should be consistent
1051 check_eq_how_bound ImportBound        ImportBound        = True
1052 check_eq_how_bound LambdaBound        LambdaBound        = True
1053 check_eq_how_bound (LetBound li1 ar1) (LetBound li2 ar2) = ar1 == ar2 && check_eq_li li1 li2
1054 check_eq_how_bound hb1                hb2                = False
1055
1056 check_eq_li (NestedLet _) (NestedLet _) = True
1057 check_eq_li TopLet        TopLet        = True
1058 check_eq_li li1           li2           = False
1059 #endif
1060 \end{code}
1061
1062 Misc.
1063 \begin{code}
1064 filterStgBinders :: [Var] -> [Var]
1065 filterStgBinders bndrs
1066   | opt_RuntimeTypes = bndrs
1067   | otherwise        = filter isId bndrs
1068 \end{code}
1069
1070
1071 \begin{code}
1072         -- Ignore all notes except SCC
1073 myCollectBinders expr
1074   = go [] expr
1075   where
1076     go bs (Lam b e)          = go (b:bs) e
1077     go bs e@(Note (SCC _) _) = (reverse bs, e) 
1078     go bs (Cast e co)        = go bs e
1079     go bs (Note _ e)         = go bs e
1080     go bs e                  = (reverse bs, e)
1081
1082 myCollectArgs :: CoreExpr -> (Id, [CoreArg])
1083         -- We assume that we only have variables
1084         -- in the function position by now
1085 myCollectArgs expr
1086   = go expr []
1087   where
1088     go (Var v)          as = (v, as)
1089     go (App f a) as        = go f (a:as)
1090     go (Note (SCC _) e) as = pprPanic "CoreToStg.myCollectArgs" (ppr expr)
1091     go (Cast e co)      as = go e as
1092     go (Note n e)       as = go e as
1093     go _                as = pprPanic "CoreToStg.myCollectArgs" (ppr expr)
1094 \end{code}
1095
1096 \begin{code}
1097 stgArity :: Id -> HowBound -> Arity
1098 stgArity f (LetBound _ arity) = arity
1099 stgArity f ImportBound        = idArity f
1100 stgArity f LambdaBound        = 0
1101 \end{code}