[project @ 2000-04-21 14:40:48 by simonpj]
[ghc-hetmet.git] / ghc / compiler / simplCore / Simplify.lhs
1
2 % (c) The AQUA Project, Glasgow University, 1993-1998
3 %
4 \section[Simplify]{The main module of the simplifier}
5
6 \begin{code}
7 module Simplify ( simplTopBinds, simplExpr ) where
8
9 #include "HsVersions.h"
10
11 import CmdLineOpts      ( intSwitchSet, switchIsOn,
12                           opt_SccProfilingOn, opt_PprStyle_Debug, opt_SimplDoEtaReduction,
13                           opt_SimplNoPreInlining, opt_DictsStrict, opt_SimplPedanticBottoms,
14                           SimplifierSwitch(..)
15                         )
16 import SimplMonad
17 import SimplUtils       ( mkCase, transformRhs, findAlt,
18                           simplBinder, simplBinders, simplIds, findDefault,
19                           SimplCont(..), DupFlag(..), contResultType, analyseCont, 
20                           discardInline, countArgs, countValArgs, discardCont, contIsDupable
21                         )
22 import Var              ( TyVar, mkSysTyVar, tyVarKind, maybeModifyIdInfo )
23 import VarEnv
24 import VarSet
25 import Id               ( Id, idType, idInfo, idUnique, isDataConId, isDataConId_maybe,
26                           idUnfolding, setIdUnfolding, isExportedId, isDeadBinder,
27                           idSpecialisation, setIdSpecialisation,
28                           idDemandInfo, setIdDemandInfo,
29                           setIdInfo,
30                           idOccInfo, setIdOccInfo,
31                           zapLamIdInfo, zapFragileIdInfo,
32                           idStrictness, isBottomingId,
33                           setInlinePragma, mayHaveNoBinding,
34                           setOneShotLambda, maybeModifyIdInfo
35                         )
36 import IdInfo           ( InlinePragInfo(..), OccInfo(..), StrictnessInfo(..), 
37                           ArityInfo(..), atLeastArity, arityLowerBound, unknownArity,
38                           specInfo, inlinePragInfo, setArityInfo, setInlinePragInfo, setUnfoldingInfo,
39                           CprInfo(..), cprInfo, occInfo
40                         )
41 import Demand           ( Demand, isStrict, wwLazy )
42 import DataCon          ( DataCon, dataConNumInstArgs, dataConRepStrictness, dataConRepArity,
43                           dataConSig, dataConArgTys
44                         )
45 import Name             ( isLocallyDefined )
46 import CoreSyn
47 import CoreFVs          ( exprFreeVars )
48 import CoreUnfold       ( Unfolding, mkOtherCon, mkUnfolding, otherCons, maybeUnfoldingTemplate,
49                           callSiteInline, hasSomeUnfolding, noUnfolding
50                         )
51 import CoreUtils        ( cheapEqExpr, exprIsDupable, exprIsCheap, exprIsTrivial, exprIsConApp_maybe,
52                           exprType, coreAltsType, exprArity, exprIsValue, idAppIsCheap,
53                           exprOkForSpeculation, etaReduceExpr,
54                           mkCoerce, mkSCC, mkInlineMe, mkAltExpr
55                         )
56 import Rules            ( lookupRule )
57 import CostCentre       ( isSubsumedCCS, currentCCS, isEmptyCC )
58 import Type             ( Type, mkTyVarTy, mkTyVarTys, isUnLiftedType, seqType,
59                           mkFunTy, splitFunTy, splitFunTys, splitFunTy_maybe,
60                           splitTyConApp_maybe, 
61                           funResultTy, isDictTy, isDataType, applyTy, applyTys, mkFunTys
62                         )
63 import Subst            ( Subst, mkSubst, emptySubst, substTy, substExpr,
64                           substEnv, isInScope, lookupIdSubst, substIdInfo
65                         )
66 import TyCon            ( isDataTyCon, tyConDataCons, tyConClass_maybe, tyConArity, isDataTyCon )
67 import TysPrim          ( realWorldStatePrimTy )
68 import PrelInfo         ( realWorldPrimId )
69 import BasicTypes       ( TopLevelFlag(..), isTopLevel, isLoopBreaker )
70 import Maybes           ( maybeToBool )
71 import Util             ( zipWithEqual, lengthExceeds )
72 import PprCore
73 import Outputable
74 import Unique           ( foldrIdKey )  -- Temp
75 \end{code}
76
77
78 The guts of the simplifier is in this module, but the driver
79 loop for the simplifier is in SimplCore.lhs.
80
81
82 %************************************************************************
83 %*                                                                      *
84 \subsection{Bindings}
85 %*                                                                      *
86 %************************************************************************
87
88 \begin{code}
89 simplTopBinds :: [InBind] -> SimplM [OutBind]
90
91 simplTopBinds binds
92   =     -- Put all the top-level binders into scope at the start
93         -- so that if a transformation rule has unexpectedly brought
94         -- anything into scope, then we don't get a complaint about that.
95         -- It's rather as if the top-level binders were imported.
96     simplIds (bindersOfBinds binds)     $ \ bndrs' -> 
97     simpl_binds binds bndrs'            `thenSmpl` \ (binds', _) ->
98     freeTick SimplifierDone             `thenSmpl_`
99     returnSmpl binds'
100   where
101
102         -- We need to track the zapped top-level binders, because
103         -- they should have their fragile IdInfo zapped (notably occurrence info)
104     simpl_binds []                        bs     = ASSERT( null bs ) returnSmpl ([], panic "simplTopBinds corner")
105     simpl_binds (NonRec bndr rhs : binds) (b:bs) = simplLazyBind True bndr  b rhs       (simpl_binds binds bs)
106     simpl_binds (Rec pairs       : binds) bs     = simplRecBind  True pairs (take n bs) (simpl_binds binds (drop n bs))
107                                                  where 
108                                                    n = length pairs
109
110 simplRecBind :: Bool -> [(InId, InExpr)] -> [OutId]
111              -> SimplM (OutStuff a) -> SimplM (OutStuff a)
112 simplRecBind top_lvl pairs bndrs' thing_inside
113   = go pairs bndrs'             `thenSmpl` \ (binds', (binds'', res)) ->
114     returnSmpl (Rec (flattenBinds binds') : binds'', res)
115   where
116     go [] _ = thing_inside      `thenSmpl` \ stuff ->
117               returnSmpl ([], stuff)
118         
119     go ((bndr, rhs) : pairs) (bndr' : bndrs')
120         = simplLazyBind top_lvl bndr bndr' rhs (go pairs bndrs')
121                 -- Don't float unboxed bindings out,
122                 -- because we can't "rec" them
123 \end{code}
124
125
126 %************************************************************************
127 %*                                                                      *
128 \subsection[Simplify-simplExpr]{The main function: simplExpr}
129 %*                                                                      *
130 %************************************************************************
131
132 \begin{code}
133 addLetBind :: OutId -> OutExpr -> SimplM (OutStuff a) -> SimplM (OutStuff a)
134 addLetBind bndr rhs thing_inside
135   = thing_inside        `thenSmpl` \ (binds, res) ->
136     returnSmpl (NonRec bndr rhs : binds, res)
137
138 addLetBinds :: [CoreBind] -> SimplM (OutStuff a) -> SimplM (OutStuff a)
139 addLetBinds binds1 thing_inside
140   = thing_inside        `thenSmpl` \ (binds2, res) ->
141     returnSmpl (binds1 ++ binds2, res)
142
143 needsCaseBinding ty rhs = isUnLiftedType ty && not (exprOkForSpeculation rhs)
144         -- Make a case expression instead of a let
145         -- These can arise either from the desugarer,
146         -- or from beta reductions: (\x.e) (x +# y)
147
148 addCaseBind bndr rhs thing_inside
149   = getInScope                  `thenSmpl` \ in_scope ->
150     thing_inside                `thenSmpl` \ (floats, (_, body)) ->
151     returnSmpl ([], (in_scope, Case rhs bndr [(DEFAULT, [], mkLets floats body)]))
152
153 addNonRecBind bndr rhs thing_inside
154         -- Checks for needing a case binding
155   | needsCaseBinding (idType bndr) rhs = addCaseBind bndr rhs thing_inside
156   | otherwise                          = addLetBind  bndr rhs thing_inside
157 \end{code}
158
159 The reason for this OutExprStuff stuff is that we want to float *after*
160 simplifying a RHS, not before.  If we do so naively we get quadratic
161 behaviour as things float out.
162
163 To see why it's important to do it after, consider this (real) example:
164
165         let t = f x
166         in fst t
167 ==>
168         let t = let a = e1
169                     b = e2
170                 in (a,b)
171         in fst t
172 ==>
173         let a = e1
174             b = e2
175             t = (a,b)
176         in
177         a       -- Can't inline a this round, cos it appears twice
178 ==>
179         e1
180
181 Each of the ==> steps is a round of simplification.  We'd save a
182 whole round if we float first.  This can cascade.  Consider
183
184         let f = g d
185         in \x -> ...f...
186 ==>
187         let f = let d1 = ..d.. in \y -> e
188         in \x -> ...f...
189 ==>
190         let d1 = ..d..
191         in \x -> ...(\y ->e)...
192
193 Only in this second round can the \y be applied, and it 
194 might do the same again.
195
196
197 \begin{code}
198 simplExpr :: CoreExpr -> SimplM CoreExpr
199 simplExpr expr = getSubst       `thenSmpl` \ subst ->
200                  simplExprC expr (Stop (substTy subst (exprType expr)))
201         -- The type in the Stop continuation is usually not used
202         -- It's only needed when discarding continuations after finding
203         -- a function that returns bottom.
204         -- Hence the lazy substitution
205
206 simplExprC :: CoreExpr -> SimplCont -> SimplM CoreExpr
207         -- Simplify an expression, given a continuation
208
209 simplExprC expr cont = simplExprF expr cont     `thenSmpl` \ (floats, (_, body)) ->
210                        returnSmpl (mkLets floats body)
211
212 simplExprF :: InExpr -> SimplCont -> SimplM OutExprStuff
213         -- Simplify an expression, returning floated binds
214
215 simplExprF (Var v) cont
216   = simplVar v cont
217
218 simplExprF (Lit lit) (Select _ bndr alts se cont)
219   = knownCon (Lit lit) (LitAlt lit) [] bndr alts se cont
220
221 simplExprF (Lit lit) cont
222   = rebuild (Lit lit) cont
223
224 simplExprF (App fun arg) cont
225   = getSubstEnv         `thenSmpl` \ se ->
226     simplExprF fun (ApplyTo NoDup arg se cont)
227
228 simplExprF (Case scrut bndr alts) cont
229   = getSubstEnv                 `thenSmpl` \ subst_env ->
230     getSwitchChecker            `thenSmpl` \ chkr ->
231     if not (switchIsOn chkr NoCaseOfCase) then
232         -- Simplify the scrutinee with a Select continuation
233         simplExprF scrut (Select NoDup bndr alts subst_env cont)
234
235     else
236         -- If case-of-case is off, simply simplify the case expression
237         -- in a vanilla Stop context, and rebuild the result around it
238         simplExprC scrut (Select NoDup bndr alts subst_env 
239                                  (Stop (contResultType cont)))  `thenSmpl` \ case_expr' ->
240         rebuild case_expr' cont
241
242
243 simplExprF (Let (Rec pairs) body) cont
244   = simplIds (map fst pairs)            $ \ bndrs' -> 
245         -- NB: bndrs' don't have unfoldings or spec-envs
246         -- We add them as we go down, using simplPrags
247
248     simplRecBind False pairs bndrs' (simplExprF body cont)
249
250 simplExprF expr@(Lam _ _) cont = simplLam expr cont
251
252 simplExprF (Type ty) cont
253   = ASSERT( case cont of { Stop _ -> True; ArgOf _ _ _ -> True; other -> False } )
254     simplType ty        `thenSmpl` \ ty' ->
255     rebuild (Type ty') cont
256
257 -- Comments about the Coerce case
258 -- ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
259 -- It's worth checking for a coerce in the continuation,
260 -- in case we can cancel them.  For example, in the initial form of a worker
261 -- we may find  (coerce T (coerce S (\x.e))) y
262 -- and we'd like it to simplify to e[y/x] in one round of simplification
263
264 simplExprF (Note (Coerce to from) e) (CoerceIt outer_to cont)
265   = simplType from              `thenSmpl` \ from' ->
266     if outer_to == from' then
267         -- The coerces cancel out
268         simplExprF e cont
269     else
270         -- They don't cancel, but the inner one is redundant
271         simplExprF e (CoerceIt outer_to cont)
272
273 simplExprF (Note (Coerce to from) e) cont
274   = simplType to                `thenSmpl` \ to' ->
275     simplExprF e (CoerceIt to' cont)
276
277 -- hack: we only distinguish subsumed cost centre stacks for the purposes of
278 -- inlining.  All other CCCSs are mapped to currentCCS.
279 simplExprF (Note (SCC cc) e) cont
280   = setEnclosingCC currentCCS $
281     simplExpr e         `thenSmpl` \ e ->
282     rebuild (mkSCC cc e) cont
283
284 simplExprF (Note InlineCall e) cont
285   = simplExprF e (InlinePlease cont)
286
287 -- Comments about the InlineMe case 
288 -- ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
289 -- Don't inline in the RHS of something that has an
290 -- inline pragma.  But be careful that the InScopeEnv that
291 -- we return does still have inlinings on!
292 -- 
293 -- It really is important to switch off inlinings.  This function
294 -- may be inlinined in other modules, so we don't want to remove
295 -- (by inlining) calls to functions that have specialisations, or
296 -- that may have transformation rules in an importing scope.
297 -- E.g.         {-# INLINE f #-}
298 --              f x = ...g...
299 -- and suppose that g is strict *and* has specialisations.
300 -- If we inline g's wrapper, we deny f the chance of getting
301 -- the specialised version of g when f is inlined at some call site
302 -- (perhaps in some other module).
303
304 simplExprF (Note InlineMe e) cont
305   = case cont of
306         Stop _ ->       -- Totally boring continuation
307                         -- Don't inline inside an INLINE expression
308                   switchOffInlining (simplExpr e)       `thenSmpl` \ e' ->
309                   rebuild (mkInlineMe e') cont
310
311         other  ->       -- Dissolve the InlineMe note if there's
312                         -- an interesting context of any kind to combine with
313                         -- (even a type application -- anything except Stop)
314                   simplExprF e cont     
315
316 -- A non-recursive let is dealt with by simplBeta
317 simplExprF (Let (NonRec bndr rhs) body) cont
318   = getSubstEnv                 `thenSmpl` \ se ->
319     simplBeta bndr rhs se (contResultType cont) $
320     simplExprF body cont
321 \end{code}
322
323
324 ---------------------------------
325
326 \begin{code}
327 simplLam fun cont
328   = go fun cont
329   where
330     zap_it  = mkLamBndrZapper fun cont
331     cont_ty = contResultType cont
332
333         -- Type-beta reduction
334     go (Lam bndr body) (ApplyTo _ (Type ty_arg) arg_se body_cont)
335       = ASSERT( isTyVar bndr )
336         tick (BetaReduction bndr)       `thenSmpl_`
337         simplTyArg ty_arg arg_se        `thenSmpl` \ ty_arg' ->
338         extendSubst bndr (DoneTy ty_arg')
339         (go body body_cont)
340
341         -- Ordinary beta reduction
342     go (Lam bndr body) cont@(ApplyTo _ arg arg_se body_cont)
343       = tick (BetaReduction bndr)                       `thenSmpl_`
344         simplBeta zapped_bndr arg arg_se cont_ty
345         (go body body_cont)
346       where
347         zapped_bndr = zap_it bndr
348
349         -- Not enough args
350     go lam@(Lam _ _) cont = completeLam [] lam cont
351
352         -- Exactly enough args
353     go expr cont = simplExprF expr cont
354
355 -- completeLam deals with the case where a lambda doesn't have an ApplyTo
356 -- continuation.  
357 -- We used to try for eta reduction here, but I found that this was
358 -- eta reducing things like 
359 --      f = \x -> (coerce (\x -> e))
360 -- This made f's arity reduce, which is a bad thing, so I removed the
361 -- eta reduction at this point, and now do it only when binding 
362 -- (at the call to postInlineUnconditionally)
363
364 completeLam acc (Lam bndr body) cont
365   = simplBinder bndr                    $ \ bndr' ->
366     completeLam (bndr':acc) body cont
367
368 completeLam acc body cont
369   = simplExpr body                      `thenSmpl` \ body' ->
370     rebuild (foldl (flip Lam) body' acc) cont
371                 -- Remember, acc is the *reversed* binders
372
373 mkLamBndrZapper :: CoreExpr     -- Function
374                 -> SimplCont    -- The context
375                 -> Id -> Id     -- Use this to zap the binders
376 mkLamBndrZapper fun cont
377   | n_args >= n_params fun = \b -> b            -- Enough args
378   | otherwise              = \b -> zapLamIdInfo b
379   where
380         -- NB: we count all the args incl type args
381         -- so we must count all the binders (incl type lambdas)
382     n_args = countArgs cont
383
384     n_params (Note _ e) = n_params e
385     n_params (Lam b e)  = 1 + n_params e
386     n_params other      = 0::Int
387 \end{code}
388
389
390 ---------------------------------
391 \begin{code}
392 simplType :: InType -> SimplM OutType
393 simplType ty
394   = getSubst    `thenSmpl` \ subst ->
395     let
396         new_ty = substTy subst ty
397     in
398     seqType new_ty `seq`  
399     returnSmpl new_ty
400 \end{code}
401
402
403 %************************************************************************
404 %*                                                                      *
405 \subsection{Binding}
406 %*                                                                      *
407 %************************************************************************
408
409 @simplBeta@ is used for non-recursive lets in expressions, 
410 as well as true beta reduction.
411
412 Very similar to @simplLazyBind@, but not quite the same.
413
414 \begin{code}
415 simplBeta :: InId                       -- Binder
416           -> InExpr -> SubstEnv         -- Arg, with its subst-env
417           -> OutType                    -- Type of thing computed by the context
418           -> SimplM OutExprStuff        -- The body
419           -> SimplM OutExprStuff
420 #ifdef DEBUG
421 simplBeta bndr rhs rhs_se cont_ty thing_inside
422   | isTyVar bndr
423   = pprPanic "simplBeta" (ppr bndr <+> ppr rhs)
424 #endif
425
426 simplBeta bndr rhs rhs_se cont_ty thing_inside
427   | preInlineUnconditionally False {- not black listed -} bndr
428   = tick (PreInlineUnconditionally bndr)                `thenSmpl_`
429     extendSubst bndr (ContEx rhs_se rhs) thing_inside
430
431   | otherwise
432   =     -- Simplify the RHS
433     simplBinder bndr                                    $ \ bndr' ->
434     simplValArg (idType bndr') (idDemandInfo bndr)
435                 rhs rhs_se cont_ty                      $ \ rhs' ->
436
437         -- Now complete the binding and simplify the body
438     if needsCaseBinding (idType bndr') rhs' then
439         addCaseBind bndr' rhs' thing_inside
440     else
441         completeBinding bndr bndr' False False rhs' thing_inside
442 \end{code}
443
444
445 \begin{code}
446 simplTyArg :: InType -> SubstEnv -> SimplM OutType
447 simplTyArg ty_arg se
448   = getInScope          `thenSmpl` \ in_scope ->
449     let
450         ty_arg' = substTy (mkSubst in_scope se) ty_arg
451     in
452     seqType ty_arg'     `seq`
453     returnSmpl ty_arg'
454
455 simplValArg :: OutType          -- Type of arg
456             -> Demand           -- Demand on the argument
457             -> InExpr -> SubstEnv
458             -> OutType          -- Type of thing computed by the context
459             -> (OutExpr -> SimplM OutExprStuff)
460             -> SimplM OutExprStuff
461
462 simplValArg arg_ty demand arg arg_se cont_ty thing_inside
463   | isStrict demand || 
464     isUnLiftedType arg_ty || 
465     (opt_DictsStrict && isDictTy arg_ty && isDataType arg_ty)
466         -- Return true only for dictionary types where the dictionary
467         -- has more than one component (else we risk poking on the component
468         -- of a newtype dictionary)
469   = transformRhs arg                    `thenSmpl` \ t_arg ->
470     getEnv                              `thenSmpl` \ env ->
471     setSubstEnv arg_se                          $
472     simplExprF t_arg (ArgOf NoDup cont_ty       $ \ rhs' ->
473     setAllExceptInScope env                     $
474     etaFirst thing_inside rhs')
475
476   | otherwise
477   = simplRhs False {- Not top level -} 
478              True {- OK to float unboxed -}
479              arg_ty arg arg_se 
480              thing_inside
481    
482 -- Do eta-reduction on the simplified RHS, if eta reduction is on
483 -- NB: etaFirst only eta-reduces if that results in something trivial
484 etaFirst | opt_SimplDoEtaReduction = \ thing_inside rhs -> thing_inside (etaCoreExprToTrivial rhs)
485          | otherwise               = \ thing_inside rhs -> thing_inside rhs
486
487 -- Try for eta reduction, but *only* if we get all
488 -- the way to an exprIsTrivial expression.    We don't want to remove
489 -- extra lambdas unless we are going to avoid allocating this thing altogether
490 etaCoreExprToTrivial rhs | exprIsTrivial rhs' = rhs'
491                          | otherwise          = rhs
492                          where
493                            rhs' = etaReduceExpr rhs
494 \end{code}
495
496
497 completeBinding
498         - deals only with Ids, not TyVars
499         - take an already-simplified RHS
500
501 It does *not* attempt to do let-to-case.  Why?  Because they are used for
502
503         - top-level bindings
504                 (when let-to-case is impossible) 
505
506         - many situations where the "rhs" is known to be a WHNF
507                 (so let-to-case is inappropriate).
508
509 \begin{code}
510 completeBinding :: InId                 -- Binder
511                 -> OutId                -- New binder
512                 -> Bool                 -- True <=> top level
513                 -> Bool                 -- True <=> black-listed; don't inline
514                 -> OutExpr              -- Simplified RHS
515                 -> SimplM (OutStuff a)  -- Thing inside
516                 -> SimplM (OutStuff a)
517
518 completeBinding old_bndr new_bndr top_lvl black_listed new_rhs thing_inside
519   |  (case occ_info of          -- This happens; for example, the case_bndr during case of
520         IAmDead -> True         -- known constructor:  case (a,b) of x { (p,q) -> ... }
521         other   -> False)       -- Here x isn't mentioned in the RHS, so we don't want to
522                                 -- create the (dead) let-binding  let x = (a,b) in ...
523   =  thing_inside
524
525   |  postInlineUnconditionally black_listed occ_info old_bndr new_rhs
526         -- Maybe we don't need a let-binding!  Maybe we can just
527         -- inline it right away.  Unlike the preInlineUnconditionally case
528         -- we are allowed to look at the RHS.
529         --
530         -- NB: a loop breaker never has postInlineUnconditionally True
531         -- and non-loop-breakers only have *forward* references
532         -- Hence, it's safe to discard the binding
533         --      
534         -- NB: You might think that postInlineUnconditionally is an optimisation,
535         -- but if we have
536         --      let x = f Bool in (x, y)
537         -- then because of the constructor, x will not be *inlined* in the pair,
538         -- so the trivial binding will stay.  But in this postInlineUnconditionally 
539         -- gag we use the *substitution* to substitute (f Bool) for x, and that *will*
540         -- happen.
541   =  tick (PostInlineUnconditionally old_bndr)  `thenSmpl_`
542      extendSubst old_bndr (DoneEx new_rhs)      
543      thing_inside
544
545   |  otherwise
546   =  getSubst                   `thenSmpl` \ subst ->
547      let
548         -- We make new IdInfo for the new binder by starting from the old binder, 
549         -- doing appropriate substitutions.
550         -- Then we add arity and unfolding info to get the new binder
551         old_info      = idInfo old_bndr
552         new_bndr_info = substIdInfo subst old_info (idInfo new_bndr)
553                         `setArityInfo` ArityAtLeast (exprArity new_rhs)
554
555         -- Add the unfolding *only* for non-loop-breakers
556         -- Making loop breakers not have an unfolding at all 
557         -- means that we can avoid tests in exprIsConApp, for example.
558         -- This is important: if exprIsConApp says 'yes' for a recursive
559         -- thing we can get into an infinite loop
560         info_w_unf | isLoopBreaker (occInfo old_info) = new_bndr_info
561                    | otherwise = new_bndr_info `setUnfoldingInfo` mkUnfolding top_lvl new_rhs
562
563         final_id = new_bndr `setIdInfo` info_w_unf
564      in
565         -- These seqs forces the Id, and hence its IdInfo,
566         -- and hence any inner substitutions
567      final_id                           `seq`
568      addLetBind final_id new_rhs        $
569      modifyInScope new_bndr final_id thing_inside
570
571   where
572     occ_info = idOccInfo old_bndr
573 \end{code}    
574
575
576 %************************************************************************
577 %*                                                                      *
578 \subsection{simplLazyBind}
579 %*                                                                      *
580 %************************************************************************
581
582 simplLazyBind basically just simplifies the RHS of a let(rec).
583 It does two important optimisations though:
584
585         * It floats let(rec)s out of the RHS, even if they
586           are hidden by big lambdas
587
588         * It does eta expansion
589
590 \begin{code}
591 simplLazyBind :: Bool                   -- True <=> top level
592               -> InId -> OutId
593               -> InExpr                 -- The RHS
594               -> SimplM (OutStuff a)    -- The body of the binding
595               -> SimplM (OutStuff a)
596 -- When called, the subst env is correct for the entire let-binding
597 -- and hence right for the RHS.
598 -- Also the binder has already been simplified, and hence is in scope
599
600 simplLazyBind top_lvl bndr bndr' rhs thing_inside
601   = getBlackList                `thenSmpl` \ black_list_fn ->
602     let
603         black_listed = black_list_fn bndr
604     in
605
606     if preInlineUnconditionally black_listed bndr then
607         -- Inline unconditionally
608         tick (PreInlineUnconditionally bndr)    `thenSmpl_`
609         getSubstEnv                             `thenSmpl` \ rhs_se ->
610         (extendSubst bndr (ContEx rhs_se rhs) thing_inside)
611     else
612
613         -- Simplify the RHS
614     getSubstEnv                                         `thenSmpl` \ rhs_se ->
615     simplRhs top_lvl False {- Not ok to float unboxed -}
616              (idType bndr')
617              rhs rhs_se                                 $ \ rhs' ->
618
619         -- Now compete the binding and simplify the body
620     completeBinding bndr bndr' top_lvl black_listed rhs' thing_inside
621 \end{code}
622
623
624
625 \begin{code}
626 simplRhs :: Bool                -- True <=> Top level
627          -> Bool                -- True <=> OK to float unboxed (speculative) bindings
628          -> OutType -> InExpr -> SubstEnv
629          -> (OutExpr -> SimplM (OutStuff a))
630          -> SimplM (OutStuff a)
631 simplRhs top_lvl float_ubx rhs_ty rhs rhs_se thing_inside
632   =     -- Swizzle the inner lets past the big lambda (if any)
633         -- and try eta expansion
634     transformRhs rhs                                    `thenSmpl` \ t_rhs ->
635
636         -- Simplify it
637     setSubstEnv rhs_se (simplExprF t_rhs (Stop rhs_ty)) `thenSmpl` \ (floats, (in_scope', rhs')) ->
638
639         -- Float lets out of RHS
640     let
641         (floats_out, rhs'') | float_ubx = (floats, rhs')
642                             | otherwise = splitFloats floats rhs' 
643     in
644     if (top_lvl || wantToExpose 0 rhs') &&      -- Float lets if (a) we're at the top level
645         not (null floats_out)                   -- or            (b) the resulting RHS is one we'd like to expose
646     then
647         tickLetFloat floats_out                         `thenSmpl_`
648                 -- Do the float
649                 -- 
650                 -- There's a subtlety here.  There may be a binding (x* = e) in the
651                 -- floats, where the '*' means 'will be demanded'.  So is it safe
652                 -- to float it out?  Answer no, but it won't matter because
653                 -- we only float if arg' is a WHNF,
654                 -- and so there can't be any 'will be demanded' bindings in the floats.
655                 -- Hence the assert
656         WARN( any demanded_float floats_out, ppr floats_out )
657         addLetBinds floats_out  $
658         setInScope in_scope'    $
659         etaFirst thing_inside rhs''
660                 -- in_scope' may be excessive, but that's OK;
661                 -- it's a superset of what's in scope
662     else        
663                 -- Don't do the float
664         etaFirst thing_inside (mkLets floats rhs')
665
666 -- In a let-from-let float, we just tick once, arbitrarily
667 -- choosing the first floated binder to identify it
668 tickLetFloat (NonRec b r      : fs) = tick (LetFloatFromLet b)
669 tickLetFloat (Rec ((b,r):prs) : fs) = tick (LetFloatFromLet b)
670         
671 demanded_float (NonRec b r) = isStrict (idDemandInfo b) && not (isUnLiftedType (idType b))
672                 -- Unlifted-type (cheap-eagerness) lets may well have a demanded flag on them
673 demanded_float (Rec _)      = False
674
675 -- Don't float any unlifted bindings out, because the context
676 -- is either a Rec group, or the top level, neither of which
677 -- can tolerate them.
678 splitFloats floats rhs
679   = go floats
680   where
681     go []                   = ([], rhs)
682     go (f:fs) | must_stay f = ([], mkLets (f:fs) rhs)
683               | otherwise   = case go fs of
684                                    (out, rhs') -> (f:out, rhs')
685
686     must_stay (Rec prs)    = False      -- No unlifted bindings in here
687     must_stay (NonRec b r) = isUnLiftedType (idType b)
688
689 wantToExpose :: Int -> CoreExpr -> Bool
690 -- True for expressions that we'd like to expose at the
691 -- top level of an RHS.  This includes partial applications
692 -- even if the args aren't cheap; the next pass will let-bind the
693 -- args and eta expand the partial application.  So exprIsCheap won't do.
694 -- Here's the motivating example:
695 --      z = letrec g = \x y -> ...g... in g E
696 -- Even though E is a redex we'd like to float the letrec to give
697 --      g = \x y -> ...g...
698 --      z = g E
699 -- Now the next use of SimplUtils.tryEtaExpansion will give
700 --      g = \x y -> ...g...
701 --      z = let v = E in \w -> g v w
702 -- And now we'll float the v to give
703 --      g = \x y -> ...g...
704 --      v = E
705 --      z = \w -> g v w
706 -- Which is what we want; chances are z will be inlined now.
707 --
708 -- This defn isn't quite like 
709 --      exprIsCheap (it ignores non-cheap args)
710 --      exprIsValue (may not say True for a lone variable)
711 -- which is slightly weird
712 wantToExpose n (Var v)          = idAppIsCheap v n
713 wantToExpose n (Lit l)          = True
714 wantToExpose n (Lam _ e)        = True
715 wantToExpose n (Note _ e)       = wantToExpose n e
716 wantToExpose n (App f (Type _)) = wantToExpose n f
717 wantToExpose n (App f a)        = wantToExpose (n+1) f
718 wantToExpose n other            = False                 -- There won't be any lets
719 \end{code}
720
721
722
723 %************************************************************************
724 %*                                                                      *
725 \subsection{Variables}
726 %*                                                                      *
727 %************************************************************************
728
729 \begin{code}
730 simplVar var cont
731   = getSubst            `thenSmpl` \ subst ->
732     case lookupIdSubst subst var of
733         DoneEx e        -> zapSubstEnv (simplExprF e cont)
734         ContEx env1 e   -> setSubstEnv env1 (simplExprF e cont)
735         DoneId var1 occ -> WARN( not (isInScope var1 subst) && isLocallyDefined var1 && not (mayHaveNoBinding var1),
736                                  text "simplVar:" <+> ppr var )
737                                         -- The mayHaveNoBinding test accouunts for the fact
738                                         -- that class dictionary constructors dont have top level
739                                         -- bindings and hence aren't in scope.
740                            zapSubstEnv (completeCall var1 occ cont)
741                 -- The template is already simplified, so don't re-substitute.
742                 -- This is VITAL.  Consider
743                 --      let x = e in
744                 --      let y = \z -> ...x... in
745                 --      \ x -> ...y...
746                 -- We'll clone the inner \x, adding x->x' in the id_subst
747                 -- Then when we inline y, we must *not* replace x by x' in
748                 -- the inlined copy!!
749
750 ---------------------------------------------------------
751 --      Dealing with a call
752
753 completeCall var occ cont
754   = getBlackList        `thenSmpl` \ black_list_fn ->
755     getInScope          `thenSmpl` \ in_scope ->
756     getSwitchChecker    `thenSmpl` \ chkr ->
757     let
758         dont_use_rules     = switchIsOn chkr DontApplyRules
759         no_case_of_case    = switchIsOn chkr NoCaseOfCase
760         black_listed       = black_list_fn var
761
762         (arg_infos, interesting_cont, inline_call) = analyseCont in_scope cont
763         discard_inline_cont | inline_call = discardInline cont
764                             | otherwise   = cont
765
766         maybe_inline = callSiteInline black_listed inline_call occ
767                                       var arg_infos interesting_cont
768     in
769         -- First, look for an inlining
770
771     case maybe_inline of {
772         Just unfolding          -- There is an inlining!
773           ->  tick (UnfoldingDone var)          `thenSmpl_`
774               simplExprF unfolding discard_inline_cont
775
776         ;
777         Nothing ->              -- No inlining!
778
779         -- Next, look for rules or specialisations that match
780         --
781         -- It's important to simplify the args first, because the rule-matcher
782         -- doesn't do substitution as it goes.  We don't want to use subst_args
783         -- (defined in the 'where') because that throws away useful occurrence info,
784         -- and perhaps-very-important specialisations.
785         --
786         -- Some functions have specialisations *and* are strict; in this case,
787         -- we don't want to inline the wrapper of the non-specialised thing; better
788         -- to call the specialised thing instead.
789         -- But the black-listing mechanism means that inlining of the wrapper
790         -- won't occur for things that have specialisations till a later phase, so
791         -- it's ok to try for inlining first.
792
793     prepareArgs no_case_of_case var cont        $ \ args' cont' ->
794     let
795         maybe_rule | dont_use_rules = Nothing
796                    | otherwise      = lookupRule in_scope var args' 
797     in
798     case maybe_rule of {
799         Just (rule_name, rule_rhs) -> 
800                 tick (RuleFired rule_name)                      `thenSmpl_`
801                 simplExprF rule_rhs cont' ;
802         
803         Nothing ->              -- No rules
804
805         -- Done
806     rebuild (mkApps (Var var) args') cont'
807     }}
808 \end{code}                 
809
810
811 \begin{code}
812 ---------------------------------------------------------
813 --      Preparing arguments for a call
814
815 prepareArgs :: Bool     -- True if the no-case-of-case switch is on
816             -> OutId -> SimplCont
817             -> ([OutExpr] -> SimplCont -> SimplM OutExprStuff)
818             -> SimplM OutExprStuff
819 prepareArgs no_case_of_case fun orig_cont thing_inside
820   = go [] demands orig_fun_ty orig_cont
821   where
822     orig_fun_ty = idType fun
823     is_data_con = isDataConId fun
824
825     (demands, result_bot)
826       | no_case_of_case = ([], False)   -- Ignore strictness info if the no-case-of-case
827                                         -- flag is on.  Strictness changes evaluation order
828                                         -- and that can change full laziness
829       | otherwise
830       = case idStrictness fun of
831           StrictnessInfo demands result_bot 
832                 | not (demands `lengthExceeds` countValArgs orig_cont)
833                 ->      -- Enough args, use the strictness given.
834                         -- For bottoming functions we used to pretend that the arg
835                         -- is lazy, so that we don't treat the arg as an
836                         -- interesting context.  This avoids substituting
837                         -- top-level bindings for (say) strings into 
838                         -- calls to error.  But now we are more careful about
839                         -- inlining lone variables, so its ok (see SimplUtils.analyseCont)
840                    (demands, result_bot)
841
842           other -> ([], False)  -- Not enough args, or no strictness
843
844         -- Main game plan: loop through the arguments, simplifying
845         -- each of them in turn.  We carry with us a list of demands,
846         -- and the type of the function-applied-to-earlier-args
847
848         -- We've run out of demands, and the result is now bottom
849         -- This deals with
850         --      * case (error "hello") of { ... }
851         --      * (error "Hello") arg
852         --      * f (error "Hello") where f is strict
853         --      etc
854     go acc [] fun_ty cont 
855         | result_bot
856         = tick_case_of_error cont               `thenSmpl_`
857           thing_inside (reverse acc) (discardCont cont)
858
859         -- Type argument
860     go acc ds fun_ty (ApplyTo _ arg@(Type ty_arg) se cont)
861         = simplTyArg ty_arg se  `thenSmpl` \ new_ty_arg ->
862           go (Type new_ty_arg : acc) ds (applyTy fun_ty new_ty_arg) cont
863
864         -- Value argument
865     go acc ds fun_ty (ApplyTo _ val_arg se cont)
866         | not is_data_con       -- Function isn't a data constructor
867         = simplValArg arg_ty dem val_arg se (contResultType cont)       $ \ new_arg ->
868           go (new_arg : acc) ds' res_ty cont
869
870         | exprIsTrivial val_arg -- Function is a data contstructor, arg is trivial
871         = getInScope            `thenSmpl` \ in_scope ->
872           let
873                 new_arg = substExpr (mkSubst in_scope se) val_arg
874                 -- Simplify the RHS with inlining switched off, so that
875                 -- only absolutely essential things will happen.
876                 -- If we don't do this, consider:
877                 --      let x = +# p q in C {x}
878                 -- Even though x get's an occurrence of 'many', its RHS looks cheap,
879                 -- and there's a good chance it'll get inlined back into C's RHS. Urgh!
880                 --
881                 -- It's important that the substitution *does* deal with case-binder synonyms:
882                 --      case x of y { True -> (x,1) }
883                 -- Here we must be sure to substitute y for x when simplifying the args of the pair,
884                 -- to increase the chances of being able to inline x.  The substituter will do
885                 -- that because the x->y mapping is held in the in-scope set.
886           in
887                 -- It's not always the case that the new arg will be trivial
888                 -- Consider             f x
889                 -- where, in one pass, f gets substituted by a constructor,
890                 -- but x gets substituted by an expression (assume this is the
891                 -- unique occurrence of x).  It doesn't really matter -- it'll get
892                 -- fixed up next pass.  And it happens for dictionary construction,
893                 -- which mentions the wrapper constructor to start with.
894
895           go (new_arg : acc) ds' res_ty cont
896
897         | otherwise
898         = simplValArg arg_ty dem val_arg se (contResultType cont)       $ \ new_arg ->
899                     -- A data constructor whose argument is now non-trivial;
900                     -- so let/case bind it.
901           newId arg_ty                                          $ \ arg_id ->
902           addNonRecBind arg_id new_arg                          $
903           go (Var arg_id : acc) ds' res_ty cont
904
905         where
906           (arg_ty, res_ty) = splitFunTy fun_ty
907           (dem, ds') = case ds of 
908                         []     -> (wwLazy, [])
909                         (d:ds) -> (d,ds)
910
911         -- We're run out of arguments and the result ain't bottom
912     go acc ds fun_ty cont = thing_inside (reverse acc) cont
913
914 -- Boring: we must only record a tick if there was an interesting
915 --         continuation to discard.  If not, we tick forever.
916 tick_case_of_error (Stop _)              = returnSmpl ()
917 tick_case_of_error (CoerceIt _ (Stop _)) = returnSmpl ()
918 tick_case_of_error other                 = tick BottomFound
919 \end{code}
920
921
922 %************************************************************************
923 %*                                                                      *
924 \subsection{Decisions about inlining}
925 %*                                                                      *
926 %************************************************************************
927
928 NB: At one time I tried not pre/post-inlining top-level things,
929 even if they occur exactly once.  Reason: 
930         (a) some might appear as a function argument, so we simply
931                 replace static allocation with dynamic allocation:
932                    l = <...>
933                    x = f x
934         becomes
935                    x = f <...>
936
937         (b) some top level things might be black listed
938
939 HOWEVER, I found that some useful foldr/build fusion was lost (most
940 notably in spectral/hartel/parstof) because the foldr didn't see the build.
941
942 Doing the dynamic allocation isn't a big deal, in fact, but losing the
943 fusion can be.
944
945 \begin{code}
946 preInlineUnconditionally :: Bool {- Black listed -} -> InId -> Bool
947         -- Examines a bndr to see if it is used just once in a 
948         -- completely safe way, so that it is safe to discard the binding
949         -- inline its RHS at the (unique) usage site, REGARDLESS of how
950         -- big the RHS might be.  If this is the case we don't simplify
951         -- the RHS first, but just inline it un-simplified.
952         --
953         -- This is much better than first simplifying a perhaps-huge RHS
954         -- and then inlining and re-simplifying it.
955         --
956         -- NB: we don't even look at the RHS to see if it's trivial
957         -- We might have
958         --                      x = y
959         -- where x is used many times, but this is the unique occurrence
960         -- of y.  We should NOT inline x at all its uses, because then
961         -- we'd do the same for y -- aargh!  So we must base this
962         -- pre-rhs-simplification decision solely on x's occurrences, not
963         -- on its rhs.
964         -- 
965         -- Evne RHSs labelled InlineMe aren't caught here, because
966         -- there might be no benefit from inlining at the call site.
967
968 preInlineUnconditionally black_listed bndr
969   | black_listed || opt_SimplNoPreInlining = False
970   | otherwise = case idOccInfo bndr of
971                   OneOcc in_lam once -> not in_lam && once
972                         -- Not inside a lambda, one occurrence ==> safe!
973                   other              -> False
974
975
976 postInlineUnconditionally :: Bool       -- Black listed
977                           -> OccInfo
978                           -> InId -> OutExpr -> Bool
979         -- Examines a (bndr = rhs) binding, AFTER the rhs has been simplified
980         -- It returns True if it's ok to discard the binding and inline the
981         -- RHS at every use site.
982
983         -- NOTE: This isn't our last opportunity to inline.
984         -- We're at the binding site right now, and
985         -- we'll get another opportunity when we get to the ocurrence(s)
986
987 postInlineUnconditionally black_listed occ_info bndr rhs
988   | isExportedId bndr   || 
989     black_listed        || 
990     isLoopBreaker occ_info = False              -- Don't inline these
991   | otherwise              = exprIsTrivial rhs  -- Duplicating is free
992         -- Don't inline even WHNFs inside lambdas; doing so may
993         -- simply increase allocation when the function is called
994         -- This isn't the last chance; see NOTE above.
995         --
996         -- NB: Even inline pragmas (e.g. IMustBeINLINEd) are ignored here
997         -- Why?  Because we don't even want to inline them into the
998         -- RHS of constructor arguments. See NOTE above
999         --
1000         -- NB: Even NOINLINEis ignored here: if the rhs is trivial
1001         -- it's best to inline it anyway.  We often get a=E; b=a
1002         -- from desugaring, with both a and b marked NOINLINE.
1003 \end{code}
1004
1005
1006
1007 %************************************************************************
1008 %*                                                                      *
1009 \subsection{The main rebuilder}
1010 %*                                                                      *
1011 %************************************************************************
1012
1013 \begin{code}
1014 -------------------------------------------------------------------
1015 -- Finish rebuilding
1016 rebuild_done expr
1017   = getInScope                  `thenSmpl` \ in_scope ->
1018     returnSmpl ([], (in_scope, expr))
1019
1020 ---------------------------------------------------------
1021 rebuild :: OutExpr -> SimplCont -> SimplM OutExprStuff
1022
1023 --      Stop continuation
1024 rebuild expr (Stop _) = rebuild_done expr
1025
1026 --      ArgOf continuation
1027 rebuild expr (ArgOf _ _ cont_fn) = cont_fn expr
1028
1029 --      ApplyTo continuation
1030 rebuild expr cont@(ApplyTo _ arg se cont')
1031   = setSubstEnv se (simplExpr arg)      `thenSmpl` \ arg' ->
1032     rebuild (App expr arg') cont'
1033
1034 --      Coerce continuation
1035 rebuild expr (CoerceIt to_ty cont)
1036   = rebuild (mkCoerce to_ty (exprType expr) expr) cont
1037
1038 --      Inline continuation
1039 rebuild expr (InlinePlease cont)
1040   = rebuild (Note InlineCall expr) cont
1041
1042 rebuild scrut (Select _ bndr alts se cont)
1043   = rebuild_case scrut bndr alts se cont
1044 \end{code}
1045
1046 Case elimination [see the code above]
1047 ~~~~~~~~~~~~~~~~
1048 Start with a simple situation:
1049
1050         case x# of      ===>   e[x#/y#]
1051           y# -> e
1052
1053 (when x#, y# are of primitive type, of course).  We can't (in general)
1054 do this for algebraic cases, because we might turn bottom into
1055 non-bottom!
1056
1057 Actually, we generalise this idea to look for a case where we're
1058 scrutinising a variable, and we know that only the default case can
1059 match.  For example:
1060 \begin{verbatim}
1061         case x of
1062           0#    -> ...
1063           other -> ...(case x of
1064                          0#    -> ...
1065                          other -> ...) ...
1066 \end{code}
1067 Here the inner case can be eliminated.  This really only shows up in
1068 eliminating error-checking code.
1069
1070 We also make sure that we deal with this very common case:
1071
1072         case e of 
1073           x -> ...x...
1074
1075 Here we are using the case as a strict let; if x is used only once
1076 then we want to inline it.  We have to be careful that this doesn't 
1077 make the program terminate when it would have diverged before, so we
1078 check that 
1079         - x is used strictly, or
1080         - e is already evaluated (it may so if e is a variable)
1081
1082 Lastly, we generalise the transformation to handle this:
1083
1084         case e of       ===> r
1085            True  -> r
1086            False -> r
1087
1088 We only do this for very cheaply compared r's (constructors, literals
1089 and variables).  If pedantic bottoms is on, we only do it when the
1090 scrutinee is a PrimOp which can't fail.
1091
1092 We do it *here*, looking at un-simplified alternatives, because we
1093 have to check that r doesn't mention the variables bound by the
1094 pattern in each alternative, so the binder-info is rather useful.
1095
1096 So the case-elimination algorithm is:
1097
1098         1. Eliminate alternatives which can't match
1099
1100         2. Check whether all the remaining alternatives
1101                 (a) do not mention in their rhs any of the variables bound in their pattern
1102            and  (b) have equal rhss
1103
1104         3. Check we can safely ditch the case:
1105                    * PedanticBottoms is off,
1106                 or * the scrutinee is an already-evaluated variable
1107                 or * the scrutinee is a primop which is ok for speculation
1108                         -- ie we want to preserve divide-by-zero errors, and
1109                         -- calls to error itself!
1110
1111                 or * [Prim cases] the scrutinee is a primitive variable
1112
1113                 or * [Alg cases] the scrutinee is a variable and
1114                      either * the rhs is the same variable
1115                         (eg case x of C a b -> x  ===>   x)
1116                      or     * there is only one alternative, the default alternative,
1117                                 and the binder is used strictly in its scope.
1118                                 [NB this is helped by the "use default binder where
1119                                  possible" transformation; see below.]
1120
1121
1122 If so, then we can replace the case with one of the rhss.
1123
1124
1125 Blob of helper functions for the "case-of-something-else" situation.
1126
1127 \begin{code}
1128 ---------------------------------------------------------
1129 --      Eliminate the case if possible
1130
1131 rebuild_case scrut bndr alts se cont
1132   | maybeToBool maybe_con_app
1133   = knownCon scrut (DataAlt con) args bndr alts se cont
1134
1135   | canEliminateCase scrut bndr alts
1136   = tick (CaseElim bndr)                        `thenSmpl_` (
1137     setSubstEnv se                              $                       
1138     simplBinder bndr                            $ \ bndr' ->
1139         -- Remember to bind the case binder!
1140     completeBinding bndr bndr' False False scrut        $
1141     simplExprF (head (rhssOfAlts alts)) cont)
1142
1143   | otherwise
1144   = complete_case scrut bndr alts se cont
1145
1146   where
1147     maybe_con_app    = exprIsConApp_maybe scrut
1148     Just (con, args) = maybe_con_app
1149
1150         -- See if we can get rid of the case altogether
1151         -- See the extensive notes on case-elimination above
1152 canEliminateCase scrut bndr alts
1153   =     -- Check that the RHSs are all the same, and
1154         -- don't use the binders in the alternatives
1155         -- This test succeeds rapidly in the common case of
1156         -- a single DEFAULT alternative
1157     all (cheapEqExpr rhs1) other_rhss && all binders_unused alts
1158
1159         -- Check that the scrutinee can be let-bound instead of case-bound
1160     && (   exprOkForSpeculation scrut
1161                 -- OK not to evaluate it
1162                 -- This includes things like (==# a# b#)::Bool
1163                 -- so that we simplify 
1164                 --      case ==# a# b# of { True -> x; False -> x }
1165                 -- to just
1166                 --      x
1167                 -- This particular example shows up in default methods for
1168                 -- comparision operations (e.g. in (>=) for Int.Int32)
1169         || exprIsValue scrut                    -- It's already evaluated
1170         || var_demanded_later scrut             -- It'll be demanded later
1171
1172 --      || not opt_SimplPedanticBottoms)        -- Or we don't care!
1173 --      We used to allow improving termination by discarding cases, unless -fpedantic-bottoms was on,
1174 --      but that breaks badly for the dataToTag# primop, which relies on a case to evaluate
1175 --      its argument:  case x of { y -> dataToTag# y }
1176 --      Here we must *not* discard the case, because dataToTag# just fetches the tag from
1177 --      the info pointer.  So we'll be pedantic all the time, and see if that gives any
1178 --      other problems
1179        )
1180
1181   where
1182     (rhs1:other_rhss)            = rhssOfAlts alts
1183     binders_unused (_, bndrs, _) = all isDeadBinder bndrs
1184
1185     var_demanded_later (Var v) = isStrict (idDemandInfo bndr)   -- It's going to be evaluated later
1186     var_demanded_later other   = False
1187
1188
1189 ---------------------------------------------------------
1190 --      Case of something else
1191
1192 complete_case scrut case_bndr alts se cont
1193   =     -- Prepare case alternatives
1194     prepareCaseAlts case_bndr (splitTyConApp_maybe (idType case_bndr))
1195                     impossible_cons alts                `thenSmpl` \ better_alts ->
1196     
1197         -- Set the new subst-env in place (before dealing with the case binder)
1198     setSubstEnv se                              $
1199
1200         -- Deal with the case binder, and prepare the continuation;
1201         -- The new subst_env is in place
1202     prepareCaseCont better_alts cont            $ \ cont' ->
1203         
1204
1205         -- Deal with variable scrutinee
1206     (   
1207         getSwitchChecker                                `thenSmpl` \ chkr ->
1208         simplCaseBinder (switchIsOn chkr NoCaseOfCase)
1209                         scrut case_bndr                 $ \ case_bndr' zap_occ_info ->
1210
1211         -- Deal with the case alternatives
1212         simplAlts zap_occ_info impossible_cons
1213                   case_bndr' better_alts cont'  `thenSmpl` \ alts' ->
1214
1215         mkCase scrut case_bndr' alts'
1216     )                                           `thenSmpl` \ case_expr ->
1217
1218         -- Notice that the simplBinder, prepareCaseCont, etc, do *not* scope
1219         -- over the rebuild_done; rebuild_done returns the in-scope set, and
1220         -- that should not include these chaps!
1221     rebuild_done case_expr      
1222   where
1223     impossible_cons = case scrut of
1224                             Var v -> otherCons (idUnfolding v)
1225                             other -> []
1226
1227
1228 knownCon :: OutExpr -> AltCon -> [OutExpr]
1229          -> InId -> [InAlt] -> SubstEnv -> SimplCont
1230          -> SimplM OutExprStuff
1231
1232 knownCon expr con args bndr alts se cont
1233   = tick (KnownBranch bndr)     `thenSmpl_`
1234     setSubstEnv se              (
1235     simplBinder bndr            $ \ bndr' ->
1236     completeBinding bndr bndr' False False expr $
1237         -- Don't use completeBeta here.  The expr might be
1238         -- an unboxed literal, like 3, or a variable
1239         -- whose unfolding is an unboxed literal... and
1240         -- completeBeta will just construct another case
1241                                         -- expression!
1242     case findAlt con alts of
1243         (DEFAULT, bs, rhs)     -> ASSERT( null bs )
1244                                   simplExprF rhs cont
1245
1246         (LitAlt lit, bs, rhs) ->  ASSERT( null bs )
1247                                   simplExprF rhs cont
1248
1249         (DataAlt dc, bs, rhs)  -> ASSERT( length bs == length real_args )
1250                                   extendSubstList bs (map mk real_args) $
1251                                   simplExprF rhs cont
1252                                where
1253                                   real_args    = drop (dataConNumInstArgs dc) args
1254                                   mk (Type ty) = DoneTy ty
1255                                   mk other     = DoneEx other
1256     )
1257 \end{code}
1258
1259 \begin{code}
1260 prepareCaseCont :: [InAlt] -> SimplCont
1261                 -> (SimplCont -> SimplM (OutStuff a))
1262                 -> SimplM (OutStuff a)
1263         -- Polymorphic recursion here!
1264
1265 prepareCaseCont [alt] cont thing_inside = thing_inside cont
1266 prepareCaseCont alts  cont thing_inside = simplType (coreAltsType alts)         `thenSmpl` \ alts_ty ->
1267                                           mkDupableCont alts_ty cont thing_inside
1268         -- At one time I passed in the un-simplified type, and simplified
1269         -- it only if we needed to construct a join binder, but that    
1270         -- didn't work because we have to decompse function types
1271         -- (using funResultTy) in mkDupableCont.
1272 \end{code}
1273
1274 simplCaseBinder checks whether the scrutinee is a variable, v.
1275 If so, try to eliminate uses of v in the RHSs in favour of case_bndr; 
1276 that way, there's a chance that v will now only be used once, and hence inlined.
1277
1278 There is a time we *don't* want to do that, namely when -fno-case-of-case
1279 is on.  This happens in the first simplifier pass, and enhances full laziness.
1280 Here's the bad case:
1281         f = \ y -> ...(case x of I# v -> ...(case x of ...) ... )
1282 If we eliminate the inner case, we trap it inside the I# v -> arm,
1283 which might prevent some full laziness happening.  I've seen this
1284 in action in spectral/cichelli/Prog.hs:
1285          [(m,n) | m <- [1..max], n <- [1..max]]
1286 Hence the no_case_of_case argument
1287
1288
1289 If we do this, then we have to nuke any occurrence info (eg IAmDead)
1290 in the case binder, because the case-binder now effectively occurs
1291 whenever v does.  AND we have to do the same for the pattern-bound
1292 variables!  Example:
1293
1294         (case x of { (a,b) -> a }) (case x of { (p,q) -> q })
1295
1296 Here, b and p are dead.  But when we move the argment inside the first
1297 case RHS, and eliminate the second case, we get
1298
1299         case x or { (a,b) -> a b }
1300
1301 Urk! b is alive!  Reason: the scrutinee was a variable, and case elimination
1302 happened.  Hence the zap_occ_info function returned by simplCaseBinder
1303
1304 \begin{code}
1305 simplCaseBinder no_case_of_case (Var v) case_bndr thing_inside
1306   | not no_case_of_case
1307   = simplBinder (zap case_bndr)                                 $ \ case_bndr' ->
1308     modifyInScope v case_bndr'                                  $
1309         -- We could extend the substitution instead, but it would be
1310         -- a hack because then the substitution wouldn't be idempotent
1311         -- any more (v is an OutId).  And this just just as well.
1312     thing_inside case_bndr' zap
1313   where
1314     zap b = b `setIdOccInfo` NoOccInfo
1315             
1316 simplCaseBinder add_eval_info other_scrut case_bndr thing_inside
1317   = simplBinder case_bndr               $ \ case_bndr' ->
1318     thing_inside case_bndr' (\ bndr -> bndr)    -- NoOp on bndr
1319 \end{code}
1320
1321 prepareCaseAlts does two things:
1322
1323 1.  Remove impossible alternatives
1324
1325 2.  If the DEFAULT alternative can match only one possible constructor,
1326     then make that constructor explicit.
1327     e.g.
1328         case e of x { DEFAULT -> rhs }
1329      ===>
1330         case e of x { (a,b) -> rhs }
1331     where the type is a single constructor type.  This gives better code
1332     when rhs also scrutinises x or e.
1333
1334 \begin{code}
1335 prepareCaseAlts bndr (Just (tycon, inst_tys)) scrut_cons alts
1336   | isDataTyCon tycon
1337   = case (findDefault filtered_alts, missing_cons) of
1338
1339         ((alts_no_deflt, Just rhs), [data_con])         -- Just one missing constructor!
1340                 -> tick (FillInCaseDefault bndr)        `thenSmpl_`
1341                    let
1342                         (_,_,ex_tyvars,_,_,_) = dataConSig data_con
1343                    in
1344                    getUniquesSmpl (length ex_tyvars)                            `thenSmpl` \ tv_uniqs ->
1345                    let
1346                         ex_tyvars' = zipWithEqual "simpl_alt" mk tv_uniqs ex_tyvars
1347                         mk uniq tv = mkSysTyVar uniq (tyVarKind tv)
1348                    in
1349                    newIds (dataConArgTys
1350                                 data_con
1351                                 (inst_tys ++ mkTyVarTys ex_tyvars'))            $ \ bndrs ->
1352                    returnSmpl ((DataAlt data_con, ex_tyvars' ++ bndrs, rhs) : alts_no_deflt)
1353
1354         other -> returnSmpl filtered_alts
1355   where
1356         -- Filter out alternatives that can't possibly match
1357     filtered_alts = case scrut_cons of
1358                         []    -> alts
1359                         other -> [alt | alt@(con,_,_) <- alts, not (con `elem` scrut_cons)]
1360
1361     missing_cons = [data_con | data_con <- tyConDataCons tycon, 
1362                                not (data_con `elem` handled_data_cons)]
1363     handled_data_cons = [data_con | DataAlt data_con         <- scrut_cons] ++
1364                         [data_con | (DataAlt data_con, _, _) <- filtered_alts]
1365
1366 -- The default case
1367 prepareCaseAlts _ _ scrut_cons alts
1368   = returnSmpl alts                     -- Functions
1369
1370
1371 ----------------------
1372 simplAlts zap_occ_info scrut_cons case_bndr' alts cont'
1373   = mapSmpl simpl_alt alts
1374   where
1375     inst_tys' = case splitTyConApp_maybe (idType case_bndr') of
1376                         Just (tycon, inst_tys) -> inst_tys
1377
1378         -- handled_cons is all the constructors that are dealt
1379         -- with, either by being impossible, or by there being an alternative
1380     handled_cons = scrut_cons ++ [con | (con,_,_) <- alts, con /= DEFAULT]
1381
1382     simpl_alt (DEFAULT, _, rhs)
1383         =       -- In the default case we record the constructors that the
1384                 -- case-binder *can't* be.
1385                 -- We take advantage of any OtherCon info in the case scrutinee
1386           modifyInScope case_bndr' (case_bndr' `setIdUnfolding` mkOtherCon handled_cons)        $ 
1387           simplExprC rhs cont'                                                  `thenSmpl` \ rhs' ->
1388           returnSmpl (DEFAULT, [], rhs')
1389
1390     simpl_alt (con, vs, rhs)
1391         =       -- Deal with the pattern-bound variables
1392                 -- Mark the ones that are in ! positions in the data constructor
1393                 -- as certainly-evaluated.
1394                 -- NB: it happens that simplBinders does *not* erase the OtherCon
1395                 --     form of unfolding, so it's ok to add this info before 
1396                 --     doing simplBinders
1397           simplBinders (add_evals con vs)                                       $ \ vs' ->
1398
1399                 -- Bind the case-binder to (con args)
1400           let
1401                 unfolding = mkUnfolding False (mkAltExpr con vs' inst_tys')
1402           in
1403           modifyInScope case_bndr' (case_bndr' `setIdUnfolding` unfolding)      $
1404           simplExprC rhs cont'          `thenSmpl` \ rhs' ->
1405           returnSmpl (con, vs', rhs')
1406
1407
1408         -- add_evals records the evaluated-ness of the bound variables of
1409         -- a case pattern.  This is *important*.  Consider
1410         --      data T = T !Int !Int
1411         --
1412         --      case x of { T a b -> T (a+1) b }
1413         --
1414         -- We really must record that b is already evaluated so that we don't
1415         -- go and re-evaluate it when constructing the result.
1416
1417     add_evals (DataAlt dc) vs = cat_evals vs (dataConRepStrictness dc)
1418     add_evals other_con    vs = vs
1419
1420     cat_evals [] [] = []
1421     cat_evals (v:vs) (str:strs)
1422         | isTyVar v    = v                                   : cat_evals vs (str:strs)
1423         | isStrict str = (v' `setIdUnfolding` mkOtherCon []) : cat_evals vs strs
1424         | otherwise    = v'                                  : cat_evals vs strs
1425         where
1426           v' = zap_occ_info v
1427 \end{code}
1428
1429
1430 %************************************************************************
1431 %*                                                                      *
1432 \subsection{Duplicating continuations}
1433 %*                                                                      *
1434 %************************************************************************
1435
1436 \begin{code}
1437 mkDupableCont :: OutType                -- Type of the thing to be given to the continuation
1438               -> SimplCont 
1439               -> (SimplCont -> SimplM (OutStuff a))
1440               -> SimplM (OutStuff a)
1441 mkDupableCont ty cont thing_inside 
1442   | contIsDupable cont
1443   = thing_inside cont
1444
1445 mkDupableCont _ (CoerceIt ty cont) thing_inside
1446   = mkDupableCont ty cont               $ \ cont' ->
1447     thing_inside (CoerceIt ty cont')
1448
1449 mkDupableCont ty (InlinePlease cont) thing_inside
1450   = mkDupableCont ty cont               $ \ cont' ->
1451     thing_inside (InlinePlease cont')
1452
1453 mkDupableCont join_arg_ty (ArgOf _ cont_ty cont_fn) thing_inside
1454   =     -- Build the RHS of the join point
1455     newId join_arg_ty                                   ( \ arg_id ->
1456         cont_fn (Var arg_id)                            `thenSmpl` \ (binds, (_, rhs)) ->
1457         returnSmpl (Lam (setOneShotLambda arg_id) (mkLets binds rhs))
1458     )                                                   `thenSmpl` \ join_rhs ->
1459    
1460         -- Build the join Id and continuation
1461     newId (exprType join_rhs)           $ \ join_id ->
1462     let
1463         new_cont = ArgOf OkToDup cont_ty
1464                          (\arg' -> rebuild_done (App (Var join_id) arg'))
1465     in
1466
1467     tick (CaseOfCase join_id)                                           `thenSmpl_`
1468         -- Want to tick here so that we go round again,
1469         -- and maybe copy or inline the code;
1470         -- not strictly CaseOf Case
1471     addLetBind join_id join_rhs (thing_inside new_cont)
1472
1473 mkDupableCont ty (ApplyTo _ arg se cont) thing_inside
1474   = mkDupableCont (funResultTy ty) cont                 $ \ cont' ->
1475     setSubstEnv se (simplExpr arg)                      `thenSmpl` \ arg' ->
1476     if exprIsDupable arg' then
1477         thing_inside (ApplyTo OkToDup arg' emptySubstEnv cont')
1478     else
1479     newId (exprType arg')                                               $ \ bndr ->
1480
1481     tick (CaseOfCase bndr)                                              `thenSmpl_`
1482         -- Want to tick here so that we go round again,
1483         -- and maybe copy or inline the code;
1484         -- not strictly CaseOf Case
1485
1486      addLetBind bndr arg'                                               $
1487         -- But what if the arg should be case-bound?  We can't use
1488         -- addNonRecBind here because its type is too specific.
1489         -- This has been this way for a long time, so I'll leave it,
1490         -- but I can't convince myself that it's right.
1491
1492      thing_inside (ApplyTo OkToDup (Var bndr) emptySubstEnv cont')
1493
1494
1495 mkDupableCont ty (Select _ case_bndr alts se cont) thing_inside
1496   = tick (CaseOfCase case_bndr)                                         `thenSmpl_`
1497     setSubstEnv se (
1498         simplBinder case_bndr                                           $ \ case_bndr' ->
1499         prepareCaseCont alts cont                                       $ \ cont' ->
1500         mapAndUnzipSmpl (mkDupableAlt case_bndr case_bndr' cont') alts  `thenSmpl` \ (alt_binds_s, alts') ->
1501         returnSmpl (concat alt_binds_s, alts')
1502     )                                   `thenSmpl` \ (alt_binds, alts') ->
1503
1504     extendInScopes [b | NonRec b _ <- alt_binds]                $
1505
1506         -- NB that the new alternatives, alts', are still InAlts, using the original
1507         -- binders.  That means we can keep the case_bndr intact. This is important
1508         -- because another case-of-case might strike, and so we want to keep the
1509         -- info that the case_bndr is dead (if it is, which is often the case).
1510         -- This is VITAL when the type of case_bndr is an unboxed pair (often the
1511         -- case in I/O rich code.  We aren't allowed a lambda bound
1512         -- arg of unboxed tuple type, and indeed such a case_bndr is always dead
1513     addLetBinds alt_binds                                       $
1514     thing_inside (Select OkToDup case_bndr alts' se (Stop (contResultType cont)))
1515
1516 mkDupableAlt :: InId -> OutId -> SimplCont -> InAlt -> SimplM (OutStuff InAlt)
1517 mkDupableAlt case_bndr case_bndr' cont alt@(con, bndrs, rhs)
1518   = simplBinders bndrs                                  $ \ bndrs' ->
1519     simplExprC rhs cont                                 `thenSmpl` \ rhs' ->
1520
1521     if (case cont of { Stop _ -> exprIsDupable rhs'; other -> False}) then
1522         -- It is worth checking for a small RHS because otherwise we
1523         -- get extra let bindings that may cause an extra iteration of the simplifier to
1524         -- inline back in place.  Quite often the rhs is just a variable or constructor.
1525         -- The Ord instance of Maybe in PrelMaybe.lhs, for example, took several extra
1526         -- iterations because the version with the let bindings looked big, and so wasn't
1527         -- inlined, but after the join points had been inlined it looked smaller, and so
1528         -- was inlined.
1529         --
1530         -- But since the continuation is absorbed into the rhs, we only do this
1531         -- for a Stop continuation.
1532         --
1533         -- NB: we have to check the size of rhs', not rhs. 
1534         -- Duplicating a small InAlt might invalidate occurrence information
1535         -- However, if it *is* dupable, we return the *un* simplified alternative,
1536         -- because otherwise we'd need to pair it up with an empty subst-env.
1537         -- (Remember we must zap the subst-env before re-simplifying something).
1538         -- Rather than do this we simply agree to re-simplify the original (small) thing later.
1539         returnSmpl ([], alt)
1540
1541     else
1542     let
1543         rhs_ty' = exprType rhs'
1544         (used_bndrs, used_bndrs')
1545            = unzip [pr | pr@(bndr,bndr') <- zip (case_bndr  : bndrs)
1546                                                 (case_bndr' : bndrs'),
1547                          not (isDeadBinder bndr)]
1548                 -- The new binders have lost their occurrence info,
1549                 -- so we have to extract it from the old ones
1550     in
1551     ( if null used_bndrs' 
1552         -- If we try to lift a primitive-typed something out
1553         -- for let-binding-purposes, we will *caseify* it (!),
1554         -- with potentially-disastrous strictness results.  So
1555         -- instead we turn it into a function: \v -> e
1556         -- where v::State# RealWorld#.  The value passed to this function
1557         -- is realworld#, which generates (almost) no code.
1558
1559         -- There's a slight infelicity here: we pass the overall 
1560         -- case_bndr to all the join points if it's used in *any* RHS,
1561         -- because we don't know its usage in each RHS separately
1562
1563         -- We used to say "&& isUnLiftedType rhs_ty'" here, but now
1564         -- we make the join point into a function whenever used_bndrs'
1565         -- is empty.  This makes the join-point more CPR friendly. 
1566         -- Consider:    let j = if .. then I# 3 else I# 4
1567         --              in case .. of { A -> j; B -> j; C -> ... }
1568         --
1569         -- Now CPR should not w/w j because it's a thunk, so
1570         -- that means that the enclosing function can't w/w either,
1571         -- which is a lose.  Here's the example that happened in practice:
1572         --      kgmod :: Int -> Int -> Int
1573         --      kgmod x y = if x > 0 && y < 0 || x < 0 && y > 0
1574         --                  then 78
1575         --                  else 5
1576
1577         then newId realWorldStatePrimTy  $ \ rw_id ->
1578              returnSmpl ([rw_id], [Var realWorldPrimId])
1579         else 
1580              returnSmpl (used_bndrs', map varToCoreExpr used_bndrs)
1581     )
1582         `thenSmpl` \ (final_bndrs', final_args) ->
1583
1584     newId (foldr (mkFunTy . idType) rhs_ty' final_bndrs')       $ \ join_bndr ->
1585
1586         -- Notice that we make the lambdas into one-shot-lambdas.  The
1587         -- join point is sure to be applied at most once, and doing so
1588         -- prevents the body of the join point being floated out by
1589         -- the full laziness pass
1590     returnSmpl ([NonRec join_bndr (mkLams (map setOneShotLambda final_bndrs') rhs')],
1591                 (con, bndrs, mkApps (Var join_bndr) final_args))
1592 \end{code}