424bcad5e4f73dc148d530de6ec500babc8b4b17
[ghc-hetmet.git] / ghc / compiler / specialise / Specialise.lhs
1 %
2 % (c) The GRASP/AQUA Project, Glasgow University, 1993-1996
3 %
4 \section[Specialise]{Stamping out overloading, and (optionally) polymorphism}
5
6 \begin{code}
7 #include "HsVersions.h"
8
9 module Specialise (
10         specProgram,
11         initSpecData,
12
13         SpecialiseData(..)
14     ) where
15
16 IMP_Ubiq(){-uitous-}
17 IMPORT_1_3(List(partition))
18
19 import Bag              ( emptyBag, unitBag, isEmptyBag, unionBags,
20                           partitionBag, listToBag, bagToList
21                         )
22 import Class            ( GenClass{-instance Eq-} )
23 import CmdLineOpts      ( opt_SpecialiseImports, opt_D_simplifier_stats,
24                           opt_CompilingGhcInternals, opt_SpecialiseTrace,
25                           opt_SpecialiseOverloaded, opt_SpecialiseUnboxed,
26                           opt_SpecialiseAll
27                         )
28 import CoreLift         ( mkLiftedId, liftExpr, bindUnlift, applyBindUnlifts )
29 import CoreSyn
30 import CoreUtils        ( coreExprType, squashableDictishCcExpr )
31 import FiniteMap        ( addListToFM_C, FiniteMap )
32 import Kind             ( mkBoxedTypeKind )
33 import Id               ( idType, isDefaultMethodId_maybe, toplevelishId,
34                           isSuperDictSelId_maybe, isBottomingId,
35                           isConstMethodId_maybe, isDataCon,
36                           isImportedId, mkIdWithNewUniq,
37                           dataConTyCon, applyTypeEnvToId,
38                           nullIdEnv, addOneToIdEnv, growIdEnvList,
39                           lookupIdEnv, SYN_IE(IdEnv),
40                           emptyIdSet, mkIdSet, unitIdSet,
41                           elementOfIdSet, minusIdSet,
42                           unionIdSets, unionManyIdSets, SYN_IE(IdSet),
43                           GenId{-instance Eq-}
44                         )
45 import Literal          ( Literal{-instance Outputable-} )
46 import Maybes           ( catMaybes, firstJust, maybeToBool )
47 import Name             ( isLocallyDefined )
48 import Outputable       ( interppSP, Outputable(..){-instance * []-} )
49 import PprStyle         ( PprStyle(..) )
50 import PprType          ( pprGenType, pprParendGenType, pprMaybeTy,
51                           GenType{-instance Outputable-}, GenTyVar{-ditto-},
52                           TyCon{-ditto-}
53                         )
54 import Pretty           ( ppHang, ppCat, ppStr, ppAboves, ppBesides,
55                           ppInt, ppSP, ppInterleave, ppNil, SYN_IE(Pretty)
56                         )
57 import PrimOp           ( PrimOp(..) )
58 import SpecUtils
59 import Type             ( mkTyVarTy, mkTyVarTys, isTyVarTy, getAppDataTyConExpandingDicts,
60                           tyVarsOfTypes, applyTypeEnvToTy, isUnboxedType
61                         )
62 import TyCon            ( TyCon{-instance Eq-} )
63 import TyVar            ( cloneTyVar, mkSysTyVar,
64                           elementOfTyVarSet, SYN_IE(TyVarSet),
65                           nullTyVarEnv, growTyVarEnvList, SYN_IE(TyVarEnv),
66                           GenTyVar{-instance Eq-}
67                         )
68 import TysWiredIn       ( liftDataCon )
69 import Unique           ( Unique{-instance Eq-} )
70 import UniqSet          ( mkUniqSet, unionUniqSets, uniqSetToList )
71 import UniqSupply       ( splitUniqSupply, getUniques, getUnique )
72 import Util             ( equivClasses, mapAccumL, assoc, zipEqual, zipWithEqual,
73                           thenCmp, panic, pprTrace, pprPanic, assertPanic
74                         )
75
76 infixr 9 `thenSM`
77
78 --ToDo:kill
79 data SpecInfo = SpecInfo [Maybe Type] Int Id
80 lookupSpecEnv = panic "Specialise.lookupSpecEnv (ToDo)"
81 addIdSpecialisation = panic "Specialise.addIdSpecialisation (ToDo)"
82 cmpUniTypeMaybeList = panic "Specialise.cmpUniTypeMaybeList (ToDo)"
83 getIdSpecialisation = panic "Specialise.getIdSpecialisation (ToDo)"
84 isClassOpId = panic "Specialise.isClassOpId (ToDo)"
85 isDictTy = panic "Specialise.isDictTy (ToDo)"
86 isLocalGenTyCon = panic "Specialise.isLocalGenTyCon (ToDo)"
87 isLocalSpecTyCon = panic "Specialise.isLocalSpecTyCon (ToDo)"
88 isSpecId_maybe = panic "Specialise.isSpecId_maybe (ToDo)"
89 isSpecPragmaId_maybe = panic "Specialise.isSpecPragmaId_maybe (ToDo)"
90 lookupClassInstAtSimpleType = panic "Specialise.lookupClassInstAtSimpleType (ToDo)"
91 mkSpecEnv = panic "Specialise.mkSpecEnv (ToDo)"
92 mkSpecId = panic "Specialise.mkSpecId (ToDo)"
93 selectIdInfoForSpecId = panic "Specialise.selectIdInfoForSpecId (ToDo)"
94 specialiseTy = panic "Specialise.specialiseTy (ToDo)"
95 \end{code}
96
97 %************************************************************************
98 %*                                                                      *
99 \subsection[notes-Specialise]{Implementation notes [SLPJ, Aug 18 1993]}
100 %*                                                                      *
101 %************************************************************************
102
103 These notes describe how we implement specialisation to eliminate
104 overloading, and optionally to eliminate unboxed polymorphism, and
105 full polymorphism.
106
107 The specialisation pass is a partial evaluator which works on Core
108 syntax, complete with all the explicit dictionary application,
109 abstraction and construction as added by the type checker.  The
110 existing type checker remains largely as it is.
111
112 One important thought: the {\em types} passed to an overloaded
113 function, and the {\em dictionaries} passed are mutually redundant.
114 If the same function is applied to the same type(s) then it is sure to
115 be applied to the same dictionary(s)---or rather to the same {\em
116 values}.  (The arguments might look different but they will evaluate
117 to the same value.)
118
119 Second important thought: we know that we can make progress by
120 treating dictionary arguments as static and worth specialising on.  So
121 we can do without binding-time analysis, and instead specialise on
122 dictionary arguments and no others.
123
124 The basic idea
125 ~~~~~~~~~~~~~~
126 Suppose we have
127
128         let f = <f_rhs>
129         in <body>
130
131 and suppose f is overloaded.
132
133 STEP 1: CALL-INSTANCE COLLECTION
134
135 We traverse <body>, accumulating all applications of f to types and
136 dictionaries.
137
138 (Might there be partial applications, to just some of its types and
139 dictionaries?  In principle yes, but in practice the type checker only
140 builds applications of f to all its types and dictionaries, so partial
141 applications could only arise as a result of transformation, and even
142 then I think it's unlikely.  In any case, we simply don't accumulate such
143 partial applications.)
144
145 There's a choice of whether to collect details of all *polymorphic* functions
146 or simply all *overloaded* ones.  How to sort this out?
147   Pass in a predicate on the function to say if it is "interesting"?
148   This is dependent on the user flags: SpecialiseOverloaded
149                                        SpecialiseUnboxed
150                                        SpecialiseAll
151
152 STEP 2: EQUIVALENCES
153
154 So now we have a collection of calls to f:
155         f t1 t2 d1 d2
156         f t3 t4 d3 d4
157         ...
158 Notice that f may take several type arguments.  To avoid ambiguity, we
159 say that f is called at type t1/t2 and t3/t4.
160
161 We take equivalence classes using equality of the *types* (ignoring
162 the dictionary args, which as mentioned previously are redundant).
163
164 STEP 3: SPECIALISATION
165
166 For each equivalence class, choose a representative (f t1 t2 d1 d2),
167 and create a local instance of f, defined thus:
168
169         f@t1/t2 = <f_rhs> t1 t2 d1 d2
170
171 (f_rhs presumably has some big lambdas and dictionary lambdas, so lots
172 of simplification will now result.)  Then we should recursively do
173 everything again.
174
175 The new id has its own unique, but its print-name (if exported) has
176 an explicit representation of the instance types t1/t2.
177
178 Add this new id to f's IdInfo, to record that f has a specialised version.
179
180 Before doing any of this, check that f's IdInfo doesn't already
181 tell us about an existing instance of f at the required type/s.
182 (This might happen if specialisation was applied more than once, or
183 it might arise from user SPECIALIZE pragmas.)
184
185 Recursion
186 ~~~~~~~~~
187 Wait a minute!  What if f is recursive?  Then we can't just plug in
188 its right-hand side, can we?
189
190 But it's ok.  The type checker *always* creates non-recursive definitions
191 for overloaded recursive functions.  For example:
192
193         f x = f (x+x)           -- Yes I know its silly
194
195 becomes
196
197         f a (d::Num a) = let p = +.sel a d
198                          in
199                          letrec fl (y::a) = fl (p y y)
200                          in
201                          fl
202
203 We still have recusion for non-overloadd functions which we
204 speciailise, but the recursive call should get speciailised to the
205 same recursive version.
206
207
208 Polymorphism 1
209 ~~~~~~~~~~~~~~
210
211 All this is crystal clear when the function is applied to *constant
212 types*; that is, types which have no type variables inside.  But what if
213 it is applied to non-constant types?  Suppose we find a call of f at type
214 t1/t2.  There are two possibilities:
215
216 (a) The free type variables of t1, t2 are in scope at the definition point
217 of f.  In this case there's no problem, we proceed just as before.  A common
218 example is as follows.  Here's the Haskell:
219
220         g y = let f x = x+x
221               in f y + f y
222
223 After typechecking we have
224
225         g a (d::Num a) (y::a) = let f b (d'::Num b) (x::b) = +.sel b d' x x
226                                 in +.sel a d (f a d y) (f a d y)
227
228 Notice that the call to f is at type type "a"; a non-constant type.
229 Both calls to f are at the same type, so we can specialise to give:
230
231         g a (d::Num a) (y::a) = let f@a (x::a) = +.sel a d x x
232                                 in +.sel a d (f@a y) (f@a y)
233
234
235 (b) The other case is when the type variables in the instance types
236 are *not* in scope at the definition point of f.  The example we are
237 working with above is a good case.  There are two instances of (+.sel a d),
238 but "a" is not in scope at the definition of +.sel.  Can we do anything?
239 Yes, we can "common them up", a sort of limited common sub-expression deal.
240 This would give:
241
242         g a (d::Num a) (y::a) = let +.sel@a = +.sel a d
243                                     f@a (x::a) = +.sel@a x x
244                                 in +.sel@a (f@a y) (f@a y)
245
246 This can save work, and can't be spotted by the type checker, because
247 the two instances of +.sel weren't originally at the same type.
248
249 Further notes on (b)
250
251 * There are quite a few variations here.  For example, the defn of
252   +.sel could be floated ouside the \y, to attempt to gain laziness.
253   It certainly mustn't be floated outside the \d because the d has to
254   be in scope too.
255
256 * We don't want to inline f_rhs in this case, because
257 that will duplicate code.  Just commoning up the call is the point.
258
259 * Nothing gets added to +.sel's IdInfo.
260
261 * Don't bother unless the equivalence class has more than one item!
262
263 Not clear whether this is all worth it.  It is of course OK to
264 simply discard call-instances when passing a big lambda.
265
266 Polymorphism 2 -- Overloading
267 ~~~~~~~~~~~~~~
268 Consider a function whose most general type is
269
270         f :: forall a b. Ord a => [a] -> b -> b
271
272 There is really no point in making a version of g at Int/Int and another
273 at Int/Bool, because it's only instancing the type variable "a" which
274 buys us any efficiency. Since g is completely polymorphic in b there
275 ain't much point in making separate versions of g for the different
276 b types.
277
278 That suggests that we should identify which of g's type variables
279 are constrained (like "a") and which are unconstrained (like "b").
280 Then when taking equivalence classes in STEP 2, we ignore the type args
281 corresponding to unconstrained type variable.  In STEP 3 we make
282 polymorphic versions.  Thus:
283
284         f@t1/ = /\b -> <f_rhs> t1 b d1 d2
285
286 This seems pretty simple, and a Good Thing.
287
288 Polymorphism 3 -- Unboxed
289 ~~~~~~~~~~~~~~
290
291 If we are speciailising at unboxed types we must speciailise
292 regardless of the overloading constraint.  In the exaple above it is
293 worth speciailising at types Int/Int#, Int/Bool# and a/Int#, Int#/Int#
294 etc.
295
296 Note that specialising an overloaded type at an uboxed type requires
297 an unboxed instance -- we cannot default to an unspecialised version!
298
299
300 Dictionary floating
301 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
302 Consider
303
304         f x = let g p q = p==q
305                   h r s = (r+s, g r s)
306               in
307               h x x
308
309
310 Before specialisation, leaving out type abstractions we have
311
312         f df x = let g :: Eq a => a -> a -> Bool
313                      g dg p q = == dg p q
314                      h :: Num a => a -> a -> (a, Bool)
315                      h dh r s = let deq = eqFromNum dh
316                                 in (+ dh r s, g deq r s)
317               in
318               h df x x
319
320 After specialising h we get a specialised version of h, like this:
321
322                     h' r s = let deq = eqFromNum df
323                              in (+ df r s, g deq r s)
324
325 But we can't naively make an instance for g from this, because deq is not in scope
326 at the defn of g.  Instead, we have to float out the (new) defn of deq
327 to widen its scope.  Notice that this floating can't be done in advance -- it only
328 shows up when specialisation is done.
329
330 DELICATE MATTER: the way we tell a dictionary binding is by looking to
331 see if it has a Dict type.  If the type has been "undictify'd", so that
332 it looks like a tuple, then the dictionary binding won't be floated, and
333 an opportunity to specialise might be lost.
334
335 User SPECIALIZE pragmas
336 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
337 Specialisation pragmas can be digested by the type checker, and implemented
338 by adding extra definitions along with that of f, in the same way as before
339
340         f@t1/t2 = <f_rhs> t1 t2 d1 d2
341
342 Indeed the pragmas *have* to be dealt with by the type checker, because
343 only it knows how to build the dictionaries d1 and d2!  For example
344
345         g :: Ord a => [a] -> [a]
346         {-# SPECIALIZE f :: [Tree Int] -> [Tree Int] #-}
347
348 Here, the specialised version of g is an application of g's rhs to the
349 Ord dictionary for (Tree Int), which only the type checker can conjure
350 up.  There might not even *be* one, if (Tree Int) is not an instance of
351 Ord!  (All the other specialision has suitable dictionaries to hand
352 from actual calls.)
353
354 Problem.  The type checker doesn't have to hand a convenient <f_rhs>, because
355 it is buried in a complex (as-yet-un-desugared) binding group.
356 Maybe we should say
357
358         f@t1/t2 = f* t1 t2 d1 d2
359
360 where f* is the Id f with an IdInfo which says "inline me regardless!".
361 Indeed all the specialisation could be done in this way.
362 That in turn means that the simplifier has to be prepared to inline absolutely
363 any in-scope let-bound thing.
364
365
366 Again, the pragma should permit polymorphism in unconstrained variables:
367
368         h :: Ord a => [a] -> b -> b
369         {-# SPECIALIZE h :: [Int] -> b -> b #-}
370
371 We *insist* that all overloaded type variables are specialised to ground types,
372 (and hence there can be no context inside a SPECIALIZE pragma).
373 We *permit* unconstrained type variables to be specialised to
374         - a ground type
375         - or left as a polymorphic type variable
376 but nothing in between.  So
377
378         {-# SPECIALIZE h :: [Int] -> [c] -> [c] #-}
379
380 is *illegal*.  (It can be handled, but it adds complication, and gains the
381 programmer nothing.)
382
383
384 SPECIALISING INSTANCE DECLARATIONS
385 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
386 Consider
387
388         instance Foo a => Foo [a] where
389                 ...
390         {-# SPECIALIZE instance Foo [Int] #-}
391
392 The original instance decl creates a dictionary-function
393 definition:
394
395         dfun.Foo.List :: forall a. Foo a -> Foo [a]
396
397 The SPECIALIZE pragma just makes a specialised copy, just as for
398 ordinary function definitions:
399
400         dfun.Foo.List@Int :: Foo [Int]
401         dfun.Foo.List@Int = dfun.Foo.List Int dFooInt
402
403 The information about what instance of the dfun exist gets added to
404 the dfun's IdInfo in the same way as a user-defined function too.
405
406 In fact, matters are a little bit more complicated than this.
407 When we make one of these specialised instances, we are defining
408 a constant dictionary, and so we want immediate access to its constant
409 methods and superclasses.  Indeed, these constant methods and superclasses
410 must be in the IdInfo for the class selectors!  We need help from the
411 typechecker to sort this out, perhaps by generating a separate IdInfo
412 for each.
413
414 Automatic instance decl specialisation?
415 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
416 Can instance decls be specialised automatically?  It's tricky.
417 We could collect call-instance information for each dfun, but
418 then when we specialised their bodies we'd get new call-instances
419 for ordinary functions; and when we specialised their bodies, we might get
420 new call-instances of the dfuns, and so on.  This all arises because of
421 the unrestricted mutual recursion between instance decls and value decls.
422
423 Furthermore, instance decls are usually exported and used non-locally,
424 so we'll want to compile enough to get those specialisations done.
425
426 Lastly, there's no such thing as a local instance decl, so we can
427 survive solely by spitting out *usage* information, and then reading that
428 back in as a pragma when next compiling the file.  So for now,
429 we only specialise instance decls in response to pragmas.
430
431 That means that even if an instance decl ain't otherwise exported it
432 needs to be spat out as with a SPECIALIZE pragma.  Furthermore, it needs
433 something to say which module defined the instance, so the usage info
434 can be fed into the right reqts info file.  Blegh.
435
436
437 SPECIAILISING DATA DECLARATIONS
438 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
439
440 With unboxed specialisation (or full specialisation) we also require
441 data types (and their constructors) to be speciailised on unboxed
442 type arguments.
443
444 In addition to normal call instances we gather TyCon call instances at
445 unboxed types, determine equivalence classes for the locally defined
446 TyCons and build speciailised data constructor Ids for each TyCon and
447 substitute these in the Con calls.
448
449 We need the list of local TyCons to partition the TyCon instance info.
450 We pass out a FiniteMap from local TyCons to Specialised Instances to
451 give to the interface and code genertors.
452
453 N.B. The specialised data constructors reference the original data
454 constructor and type constructor which do not have the updated
455 specialisation info attached.  Any specialisation info must be
456 extracted from the TyCon map returned.
457
458
459 SPITTING OUT USAGE INFORMATION
460 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
461
462 To spit out usage information we need to traverse the code collecting
463 call-instance information for all imported (non-prelude?) functions
464 and data types. Then we equivalence-class it and spit it out.
465
466 This is done at the top-level when all the call instances which escape
467 must be for imported functions and data types.
468
469
470 Partial specialisation by pragmas
471 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
472 What about partial specialisation:
473
474         k :: (Ord a, Eq b) => [a] -> b -> b -> [a]
475         {-# SPECIALIZE k :: Eq b => [Int] -> b -> b -> [a] #-}
476
477 or even
478
479         {-# SPECIALIZE k :: Eq b => [Int] -> [b] -> [b] -> [a] #-}
480
481 Seems quite reasonable.  Similar things could be done with instance decls:
482
483         instance (Foo a, Foo b) => Foo (a,b) where
484                 ...
485         {-# SPECIALIZE instance Foo a => Foo (a,Int) #-}
486         {-# SPECIALIZE instance Foo b => Foo (Int,b) #-}
487
488 Ho hum.  Things are complex enough without this.  I pass.
489
490
491 Requirements for the simplifer
492 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
493 The simplifier has to be able to take advantage of the specialisation.
494
495 * When the simplifier finds an application of a polymorphic f, it looks in
496 f's IdInfo in case there is a suitable instance to call instead.  This converts
497
498         f t1 t2 d1 d2   ===>   f_t1_t2
499
500 Note that the dictionaries get eaten up too!
501
502 * Dictionary selection operations on constant dictionaries must be
503   short-circuited:
504
505         +.sel Int d     ===>  +Int
506
507 The obvious way to do this is in the same way as other specialised
508 calls: +.sel has inside it some IdInfo which tells that if it's applied
509 to the type Int then it should eat a dictionary and transform to +Int.
510
511 In short, dictionary selectors need IdInfo inside them for constant
512 methods.
513
514 * Exactly the same applies if a superclass dictionary is being
515   extracted:
516
517         Eq.sel Int d   ===>   dEqInt
518
519 * Something similar applies to dictionary construction too.  Suppose
520 dfun.Eq.List is the function taking a dictionary for (Eq a) to
521 one for (Eq [a]).  Then we want
522
523         dfun.Eq.List Int d      ===> dEq.List_Int
524
525 Where does the Eq [Int] dictionary come from?  It is built in
526 response to a SPECIALIZE pragma on the Eq [a] instance decl.
527
528 In short, dfun Ids need IdInfo with a specialisation for each
529 constant instance of their instance declaration.
530
531
532 What does the specialisation IdInfo look like?
533 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
534
535         SpecInfo
536                 [Maybe Type] -- Instance types
537                 Int             -- No of dicts to eat
538                 Id              -- Specialised version
539
540 For example, if f has this SpecInfo:
541
542         SpecInfo [Just t1, Nothing, Just t3] 2 f'
543
544 then
545
546         f t1 t2 t3 d1 d2  ===>  f t2
547
548 The "Nothings" identify type arguments in which the specialised
549 version is polymorphic.
550
551 What can't be done this way?
552 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
553 There is no way, post-typechecker, to get a dictionary for (say)
554 Eq a from a dictionary for Eq [a].  So if we find
555
556         ==.sel [t] d
557
558 we can't transform to
559
560         eqList (==.sel t d')
561
562 where
563         eqList :: (a->a->Bool) -> [a] -> [a] -> Bool
564
565 Of course, we currently have no way to automatically derive
566 eqList, nor to connect it to the Eq [a] instance decl, but you
567 can imagine that it might somehow be possible.  Taking advantage
568 of this is permanently ruled out.
569
570 Still, this is no great hardship, because we intend to eliminate
571 overloading altogether anyway!
572
573
574 Mutter mutter
575 ~~~~~~~~~~~~~
576 What about types/classes mentioned in SPECIALIZE pragmas spat out,
577 but not otherwise exported.  Even if they are exported, what about
578 their original names.
579
580 Suggestion: use qualified names in pragmas, omitting module for
581 prelude and "this module".
582
583
584 Mutter mutter 2
585 ~~~~~~~~~~~~~~~
586 Consider this
587
588         f a (d::Num a) = let g = ...
589                          in
590                          ...(let d1::Ord a = Num.Ord.sel a d in g a d1)...
591
592 Here, g is only called at one type, but the dictionary isn't in scope at the
593 definition point for g.  Usually the type checker would build a
594 definition for d1 which enclosed g, but the transformation system
595 might have moved d1's defn inward.
596
597
598 Unboxed bindings
599 ~~~~~~~~~~~~~~~~
600
601 What should we do when a value is specialised to a *strict* unboxed value?
602
603         map_*_* f (x:xs) = let h = f x
604                                t = map f xs
605                            in h:t
606
607 Could convert let to case:
608
609         map_*_Int# f (x:xs) = case f x of h# ->
610                               let t = map f xs
611                               in h#:t
612
613 This may be undesirable since it forces evaluation here, but the value
614 may not be used in all branches of the body. In the general case this
615 transformation is impossible since the mutual recursion in a letrec
616 cannot be expressed as a case.
617
618 There is also a problem with top-level unboxed values, since our
619 implementation cannot handle unboxed values at the top level.
620
621 Solution: Lift the binding of the unboxed value and extract it when it
622 is used:
623
624         map_*_Int# f (x:xs) = let h = case (f x) of h# -> _Lift h#
625                                   t = map f xs
626                               in case h of
627                                  _Lift h# -> h#:t
628
629 Now give it to the simplifier and the _Lifting will be optimised away.
630
631 The benfit is that we have given the specialised "unboxed" values a
632 very simple lifted semantics and then leave it up to the simplifier to
633 optimise it --- knowing that the overheads will be removed in nearly
634 all cases.
635
636 In particular, the value will only be evaluted in the branches of the
637 program which use it, rather than being forced at the point where the
638 value is bound. For example:
639
640         filtermap_*_* p f (x:xs)
641           = let h = f x
642                 t = ...
643             in case p x of
644                 True  -> h:t
645                 False -> t
646    ==>
647         filtermap_*_Int# p f (x:xs)
648           = let h = case (f x) of h# -> _Lift h#
649                 t = ...
650             in case p x of
651                 True  -> case h of _Lift h#
652                            -> h#:t
653                 False -> t
654
655 The binding for h can still be inlined in the one branch and the
656 _Lifting eliminated.
657
658
659 Question: When won't the _Lifting be eliminated?
660
661 Answer: When they at the top-level (where it is necessary) or when
662 inlining would duplicate work (or possibly code depending on
663 options). However, the _Lifting will still be eliminated if the
664 strictness analyser deems the lifted binding strict.
665
666
667
668 %************************************************************************
669 %*                                                                      *
670 \subsubsection[CallInstances]{@CallInstances@ data type}
671 %*                                                                      *
672 %************************************************************************
673
674 \begin{code}
675 type FreeVarsSet   = IdSet
676 type FreeTyVarsSet = TyVarSet
677
678 data CallInstance
679   = CallInstance
680                 Id                -- This Id; *new* ie *cloned* id
681                 [Maybe Type]      -- Specialised at these types (*new*, cloned)
682                                   -- Nothing => no specialisation on this type arg
683                                   --          is required (flag dependent).
684                 [CoreArg]         -- And these dictionaries; all ValArgs
685                 FreeVarsSet       -- Free vars of the dict-args in terms of *new* ids
686                 (Maybe SpecInfo)  -- For specialisation with explicit SpecId
687 \end{code}
688
689 \begin{code}
690 pprCI :: CallInstance -> Pretty
691 pprCI (CallInstance id spec_tys dicts _ maybe_specinfo)
692   = ppHang (ppCat [ppStr "Call inst for", ppr PprDebug id])
693          4 (ppAboves [ppCat (ppStr "types" : [pprMaybeTy PprDebug ty | ty <- spec_tys]),
694                       case maybe_specinfo of
695                         Nothing -> ppCat (ppStr "dicts" : [ppr_arg PprDebug dict | dict <- dicts])
696                         Just (SpecInfo _ _ spec_id)
697                                 -> ppCat [ppStr "Explicit SpecId", ppr PprDebug spec_id]
698                      ])
699
700 -- ToDo: instance Outputable CoreArg?
701 ppr_arg sty (TyArg  t) = ppr sty t
702 ppr_arg sty (LitArg i) = ppr sty i
703 ppr_arg sty (VarArg v) = ppr sty v
704
705 isUnboxedCI :: CallInstance -> Bool
706 isUnboxedCI (CallInstance _ spec_tys _ _ _)
707   = any isUnboxedType (catMaybes spec_tys)
708
709 isExplicitCI :: CallInstance -> Bool
710 isExplicitCI (CallInstance _ _ _ _ (Just _))
711   = True
712 isExplicitCI (CallInstance _ _ _ _ Nothing)
713   = False
714 \end{code}
715
716 Comparisons are based on the {\em types}, ignoring the dictionary args:
717
718 \begin{code}
719
720 cmpCI :: CallInstance -> CallInstance -> TAG_
721 cmpCI (CallInstance id1 tys1 _ _ _) (CallInstance id2 tys2 _ _ _)
722   = cmp id1 id2 `thenCmp` cmpUniTypeMaybeList tys1 tys2
723
724 cmpCI_tys :: CallInstance -> CallInstance -> TAG_
725 cmpCI_tys (CallInstance _ tys1 _ _ _) (CallInstance _ tys2 _ _ _)
726   = cmpUniTypeMaybeList tys1 tys2
727
728 eqCI_tys :: CallInstance -> CallInstance -> Bool
729 eqCI_tys c1 c2
730   = case cmpCI_tys c1 c2 of { EQ_ -> True; other -> False }
731
732 isCIofTheseIds :: [Id] -> CallInstance -> Bool
733 isCIofTheseIds ids (CallInstance ci_id _ _ _ _)
734   = any ((==) ci_id) ids
735
736 singleCI :: Id -> [Maybe Type] -> [CoreArg] -> UsageDetails
737 singleCI id tys dicts
738   = UsageDetails (unitBag (CallInstance id tys dicts fv_set Nothing))
739                  emptyBag [] emptyIdSet 0 0
740   where
741     fv_set = mkIdSet (id : [dict | (VarArg dict) <- dicts])
742
743 explicitCI :: Id -> [Maybe Type] -> SpecInfo -> UsageDetails
744 explicitCI id tys specinfo
745   = UsageDetails (unitBag call_inst) emptyBag [] emptyIdSet 0 0
746   where
747     call_inst = CallInstance id tys dicts fv_set (Just specinfo)
748     dicts  = panic "Specialise:explicitCI:dicts"
749     fv_set = unitIdSet id
750
751 -- We do not process the CIs for top-level dfuns or defms
752 -- Instead we require an explicit SPEC inst pragma for dfuns
753 -- and an explict method within any instances for the defms
754
755 getCIids :: Bool -> [Id] -> [Id]
756 getCIids True ids = filter not_dict_or_defm ids
757 getCIids _    ids = ids
758
759 not_dict_or_defm id
760   = not (isDictTy (idType id) || maybeToBool (isDefaultMethodId_maybe id))
761
762 getCIs :: Bool -> [Id] -> UsageDetails -> ([CallInstance], UsageDetails)
763 getCIs top_lev ids (UsageDetails cis tycon_cis dbs fvs c i)
764   = let
765         (cis_here, cis_not_here) = partitionBag (isCIofTheseIds (getCIids top_lev ids)) cis
766         cis_here_list = bagToList cis_here
767     in
768     -- pprTrace "getCIs:"
769     -- (ppHang (ppBesides [ppStr "{",
770     --                     interppSP PprDebug ids,
771     --                     ppStr "}"])
772     --       4 (ppAboves (map pprCI cis_here_list)))
773     (cis_here_list, UsageDetails cis_not_here tycon_cis dbs fvs c i)
774
775 dumpCIs :: Bag CallInstance     -- The call instances
776         -> Bool                 -- True <=> top level bound Ids
777         -> Bool                 -- True <=> dict bindings to be floated (specBind only)
778         -> [CallInstance]       -- Call insts for bound ids (instBind only)
779         -> [Id]                 -- Bound ids *new*
780         -> [Id]                 -- Full bound ids: includes dumped dicts
781         -> Bag CallInstance     -- Kept call instances
782
783         -- CIs are dumped if:
784         --   1) they are a CI for one of the bound ids, or
785         --   2) they mention any of the dicts in a local unfloated binding
786         --
787         -- For top-level bindings we allow the call instances to
788         -- float past a dict bind and place all the top-level binds
789         -- in a *global* Rec.
790         -- We leave it to the simplifier will sort it all out ...
791
792 dumpCIs cis top_lev floating inst_cis bound_ids full_ids
793  = (if not (isEmptyBag cis_of_bound_id) &&
794        not (isEmptyBag cis_of_bound_id_without_inst_cis)
795     then
796        pprTrace ("dumpCIs: dumping CI which was not instantiated ... \n" ++
797                  "         (may be a non-HM recursive call)\n")
798        (ppHang (ppBesides [ppStr "{",
799                            interppSP PprDebug bound_ids,
800                            ppStr "}"])
801              4 (ppAboves [ppStr "Dumping CIs:",
802                           ppAboves (map pprCI (bagToList cis_of_bound_id)),
803                           ppStr "Instantiating CIs:",
804                           ppAboves (map pprCI inst_cis)]))
805     else id) (
806    if top_lev || floating then
807        cis_not_bound_id
808    else
809        (if not (isEmptyBag cis_dump_unboxed)
810         then pprTrace "dumpCIs: bound dictionary arg ... WITH UNBOXED TYPES!\n"
811              (ppHang (ppBesides [ppStr "{",
812                                  interppSP PprDebug full_ids,
813                                  ppStr "}"])
814                    4 (ppAboves (map pprCI (bagToList cis_dump))))
815         else id)
816        cis_keep_not_bound_id
817    )
818  where
819    (cis_of_bound_id, cis_not_bound_id)
820       = partitionBag (isCIofTheseIds (getCIids top_lev bound_ids)) cis
821
822    (cis_dump, cis_keep_not_bound_id)
823       = partitionBag ok_to_dump_ci cis_not_bound_id
824
825    ok_to_dump_ci (CallInstance _ _ _ fv_set _)
826         = any (\ i -> i `elementOfIdSet` fv_set) full_ids
827
828    (_, cis_of_bound_id_without_inst_cis) = partitionBag have_inst_ci cis_of_bound_id
829    have_inst_ci ci = any (eqCI_tys ci) inst_cis
830
831    (cis_dump_unboxed, _) = partitionBag isUnboxedCI cis_dump
832
833 \end{code}
834
835 Any call instances of a bound_id can be safely dumped, because any
836 recursive calls should be at the same instance as the parent instance.
837
838    letrec f = /\a -> \x::a -> ...(f t x')...
839
840 Here, the type, t, at which f is used in its own RHS should be
841 just "a"; that is, the recursive call is at the same type as
842 the original call. That means that when specialising f at some
843 type, say Int#, we shouldn't find any *new* instances of f
844 arising from specialising f's RHS.  The only instance we'll find
845 is another call of (f Int#).
846
847 We check this in dumpCIs by passing in all the instantiated call
848 instances (inst_cis) and reporting any dumped cis (cis_of_bound_id)
849 for which there is no such instance.
850
851 We also report CIs dumped due to a bound dictionary arg if they
852 contain unboxed types.
853
854 %************************************************************************
855 %*                                                                      *
856 \subsubsection[TyConInstances]{@TyConInstances@ data type}
857 %*                                                                      *
858 %************************************************************************
859
860 \begin{code}
861 data TyConInstance
862   = TyConInstance TyCon                 -- Type Constructor
863                   [Maybe Type]  -- Applied to these specialising types
864
865 cmpTyConI :: TyConInstance -> TyConInstance -> TAG_
866 cmpTyConI (TyConInstance tc1 tys1) (TyConInstance tc2 tys2)
867   = cmp tc1 tc2 `thenCmp` cmpUniTypeMaybeList tys1 tys2
868
869 cmpTyConI_tys :: TyConInstance -> TyConInstance -> TAG_
870 cmpTyConI_tys (TyConInstance _ tys1) (TyConInstance _ tys2)
871   = cmpUniTypeMaybeList tys1 tys2
872
873 singleTyConI :: TyCon -> [Maybe Type] -> UsageDetails
874 singleTyConI ty_con spec_tys
875   = UsageDetails emptyBag (unitBag (TyConInstance ty_con spec_tys)) [] emptyIdSet 0 0
876
877 isTyConIofThisTyCon :: TyCon -> TyConInstance -> Bool
878 isTyConIofThisTyCon ty_con (TyConInstance inst_ty_con _) = ty_con == inst_ty_con
879
880 isLocalSpecTyConI :: Bool -> TyConInstance -> Bool
881 isLocalSpecTyConI comp_prel (TyConInstance inst_ty_con _) = isLocalSpecTyCon comp_prel inst_ty_con
882
883 getLocalSpecTyConIs :: Bool -> UsageDetails -> ([TyConInstance], UsageDetails)
884 getLocalSpecTyConIs comp_prel (UsageDetails cis tycon_cis dbs fvs c i)
885   = let
886         (tycon_cis_local, tycon_cis_global)
887           = partitionBag (isLocalSpecTyConI comp_prel) tycon_cis
888         tycon_cis_local_list = bagToList tycon_cis_local
889     in
890     (tycon_cis_local_list, UsageDetails cis tycon_cis_global dbs fvs c i)
891 \end{code}
892
893
894 %************************************************************************
895 %*                                                                      *
896 \subsubsection[UsageDetails]{@UsageDetails@ data type}
897 %*                                                                      *
898 %************************************************************************
899
900 \begin{code}
901 data UsageDetails
902   = UsageDetails
903         (Bag CallInstance)      -- The collection of call-instances
904         (Bag TyConInstance)     -- Constructor call-instances
905         [DictBindDetails]       -- Dictionary bindings in data-dependence order!
906         FreeVarsSet             -- Free variables (excl imported ones, incl top level) (cloned)
907         Int                     -- no. of spec calls
908         Int                     -- no. of spec insts
909 \end{code}
910
911 The DictBindDetails are fully processed; their call-instance information is
912 incorporated in the call-instances of the
913 UsageDetails which includes the DictBindDetails.  The free vars in a usage details
914 will *include* the binders of the DictBind details.
915
916 A @DictBindDetails@ contains bindings for dictionaries *only*.
917
918 \begin{code}
919 data DictBindDetails
920   = DictBindDetails
921         [Id]                    -- Main binders, originally visible in scope of binding (cloned)
922         CoreBinding     -- Fully processed
923         FreeVarsSet             -- Free in binding group (cloned)
924         FreeTyVarsSet           -- Free in binding group
925 \end{code}
926
927 \begin{code}
928 emptyUDs    :: UsageDetails
929 unionUDs    :: UsageDetails -> UsageDetails -> UsageDetails
930 unionUDList :: [UsageDetails] -> UsageDetails
931
932 -- tickSpecCall :: Bool -> UsageDetails -> UsageDetails
933 tickSpecInsts :: UsageDetails -> UsageDetails
934
935 -- tickSpecCall found (UsageDetails cis ty_cis dbs fvs c i)
936 -- = UsageDetails cis ty_cis dbs fvs (c + (if found then 1 else 0)) i
937
938 tickSpecInsts (UsageDetails cis ty_cis dbs fvs c i)
939  = UsageDetails cis ty_cis dbs fvs c (i+1)
940
941 emptyUDs = UsageDetails emptyBag emptyBag [] emptyIdSet 0 0
942
943 unionUDs (UsageDetails cis1 tycon_cis1 dbs1 fvs1 c1 i1) (UsageDetails cis2 tycon_cis2 dbs2 fvs2 c2 i2)
944  = UsageDetails (unionBags cis1 cis2) (unionBags tycon_cis1 tycon_cis2)
945                 (dbs1 ++ dbs2) (fvs1 `unionIdSets` fvs2) (c1+c2) (i1+i2)
946         -- The append here is really redundant, since the bindings don't
947         -- scope over each other.  ToDo.
948
949 unionUDList = foldr unionUDs emptyUDs
950
951 singleFvUDs (VarArg v) | not (isImportedId v)
952  = UsageDetails emptyBag emptyBag [] (unitIdSet v) 0 0
953 singleFvUDs other
954  = emptyUDs
955
956 singleConUDs con = UsageDetails emptyBag emptyBag [] (unitIdSet con) 0 0
957
958 dumpDBs :: [DictBindDetails]
959         -> Bool                 -- True <=> top level bound Ids
960         -> [TyVar]              -- TyVars being bound (cloned)
961         -> [Id]                 -- Ids being bound (cloned)
962         -> FreeVarsSet          -- Fvs of body
963         -> ([CoreBinding],      -- These ones have to go here
964             [DictBindDetails],  -- These can float further
965             [Id],               -- Incoming list + names of dicts bound here
966             FreeVarsSet         -- Incoming fvs + fvs of dicts bound here
967            )
968
969         -- It is just to complex to try to float top-level
970         -- dict bindings with constant methods, inst methods,
971         -- auxillary derived instance defns and user instance
972         -- defns all getting in the way.
973         -- So we dump all dbinds as soon as we get to the top
974         -- level and place them in a *global* Rec.
975         -- We leave it to the simplifier will sort it all out ...
976
977 dumpDBs [] top_lev bound_tyvars bound_ids fvs
978   = ([], [], bound_ids, fvs)
979
980 dumpDBs ((db@(DictBindDetails dbinders dbind db_fvs db_ftv)):dbs)
981         top_lev bound_tyvars bound_ids fvs
982   | top_lev
983     || any (\ i -> i `elementOfIdSet`    db_fvs) bound_ids
984     || any (\ t -> t `elementOfTyVarSet` db_ftv) bound_tyvars
985   = let         -- Ha!  Dump it!
986         (dbinds_here, dbs_outer, full_bound_ids, full_fvs)
987            = dumpDBs dbs top_lev bound_tyvars (dbinders ++ bound_ids) (db_fvs `unionIdSets` fvs)
988     in
989     (dbind : dbinds_here, dbs_outer, full_bound_ids, full_fvs)
990
991   | otherwise   -- This one can float out further
992   = let
993         (dbinds_here, dbs_outer, full_bound_ids, full_fvs)
994            = dumpDBs dbs top_lev bound_tyvars bound_ids fvs
995     in
996     (dbinds_here, db : dbs_outer, full_bound_ids, full_fvs)
997
998
999
1000 dumpUDs :: UsageDetails
1001         -> Bool                 -- True <=> top level bound Ids
1002         -> Bool                 -- True <=> dict bindings to be floated (specBind only)
1003         -> [CallInstance]       -- Call insts for bound Ids (instBind only)
1004         -> [Id]                 -- Ids which are just being bound; *new*
1005         -> [TyVar]              -- TyVars which are just being bound
1006         -> ([CoreBinding],      -- Bindings from UsageDetails which mention the ids
1007             UsageDetails)       -- The above bindings removed, and
1008                                 -- any call-instances which mention the ids dumped too
1009
1010 dumpUDs (UsageDetails cis tycon_cis dbs fvs c i) top_lev floating inst_cis bound_ids tvs
1011   = let
1012         (dict_binds_here, dbs_outer, full_bound_ids, full_fvs)
1013                   = dumpDBs dbs top_lev tvs bound_ids fvs
1014         cis_outer = dumpCIs cis top_lev floating inst_cis bound_ids full_bound_ids
1015         fvs_outer = full_fvs `minusIdSet` (mkIdSet full_bound_ids)
1016     in
1017     (dict_binds_here, UsageDetails cis_outer tycon_cis dbs_outer fvs_outer c i)
1018 \end{code}
1019
1020 \begin{code}
1021 addDictBinds :: [Id] -> CoreBinding -> UsageDetails     -- Dict binding and RHS usage
1022              -> UsageDetails                                    -- The usage to augment
1023              -> UsageDetails
1024 addDictBinds dbinders dbind (UsageDetails db_cis db_tycon_cis db_dbs db_fvs db_c db_i)
1025                             (UsageDetails cis    tycon_cis    dbs    fvs    c    i)
1026   = UsageDetails (db_cis `unionBags` cis)
1027                  (db_tycon_cis `unionBags` tycon_cis)
1028                  (db_dbs ++ [DictBindDetails dbinders dbind db_fvs db_ftvs] ++ dbs)
1029                  fvs c i
1030                  -- NB: We ignore counts from dictbinds since it is not user code
1031   where
1032         -- The free tyvars of the dictionary bindings should really be
1033         -- gotten from the RHSs, but I'm pretty sure it's good enough just
1034         -- to look at the type of the dictionary itself.
1035         -- Doing the proper job would entail keeping track of free tyvars as
1036         -- well as free vars, which would be a bore.
1037     db_ftvs = tyVarsOfTypes (map idType dbinders)
1038 \end{code}
1039
1040 %************************************************************************
1041 %*                                                                      *
1042 \subsection[cloning-binders]{The Specialising IdEnv and CloneInfo}
1043 %*                                                                      *
1044 %************************************************************************
1045
1046 @SpecIdEnv@ maps old Ids to their new "clone". There are three cases:
1047
1048 1) (NoLift LitArg l) : an Id which is bound to a literal
1049
1050 2) (NoLift LitArg l) : an Id bound to a "new" Id
1051    The new Id is a possibly-type-specialised clone of the original
1052
1053 3) Lifted lifted_id unlifted_id :
1054
1055    This indicates that the original Id has been specialised to an
1056    unboxed value which must be lifted (see "Unboxed bindings" above)
1057      @unlifted_id@ is the unboxed clone of the original Id
1058      @lifted_id@ is a *lifted* version of the original Id
1059
1060    When you lookup Ids which are Lifted, you have to insert a case
1061    expression to un-lift the value (done with @bindUnlift@)
1062
1063    You also have to insert a case to lift the value in the binding
1064    (done with @liftExpr@)
1065
1066
1067 \begin{code}
1068 type SpecIdEnv = IdEnv CloneInfo
1069
1070 data CloneInfo
1071  = NoLift CoreArg       -- refers to cloned id or literal
1072
1073  | Lifted Id            -- lifted, cloned id
1074           Id            -- unlifted, cloned id
1075
1076 \end{code}
1077
1078 %************************************************************************
1079 %*                                                                      *
1080 \subsection[specialise-data]{Data returned by specialiser}
1081 %*                                                                      *
1082 %************************************************************************
1083
1084 \begin{code}
1085 data SpecialiseData
1086  = SpecData Bool
1087                 -- True <=> Specialisation performed
1088             Bool
1089                 -- False <=> Specialisation completed with errors
1090
1091             [TyCon]
1092                 -- Local tycons declared in this module
1093
1094             [TyCon]
1095                 -- Those in-scope data types for which we want to
1096                 -- generate code for their constructors.
1097                 -- Namely: data types declared in this module +
1098                 --         any big tuples used in this module
1099                 -- The initial (and default) value is the local tycons
1100
1101             (FiniteMap TyCon [(Bool, [Maybe Type])])
1102                 -- TyCon specialisations to be generated
1103                 -- We generate specialialised code (Bool=True) for data types
1104                 -- defined in this module and any tuples used in this module
1105                 -- The initial (and default) value is the specialisations
1106                 -- requested by source-level SPECIALIZE data pragmas (Bool=True)
1107                 -- and _SPECIALISE_ pragmas (Bool=False) in the interface files
1108
1109             (Bag (Id,[Maybe Type]))
1110                 -- Imported specialisation errors
1111             (Bag (Id,[Maybe Type]))
1112                 -- Imported specialisation warnings
1113             (Bag (TyCon,[Maybe Type]))
1114                 -- Imported TyCon specialisation errors
1115
1116 initSpecData local_tycons tycon_specs
1117  = SpecData False True local_tycons local_tycons tycon_specs emptyBag emptyBag emptyBag
1118 \end{code}
1119
1120 ToDo[sansom]: Transformation data to process specialisation requests.
1121
1122 %************************************************************************
1123 %*                                                                      *
1124 \subsection[specProgram]{Specialising a core program}
1125 %*                                                                      *
1126 %************************************************************************
1127
1128 \begin{code}
1129 specProgram :: UniqSupply
1130             -> [CoreBinding]    -- input ...
1131             -> SpecialiseData
1132             -> ([CoreBinding],  -- main result
1133                 SpecialiseData)         -- result specialise data
1134
1135 specProgram uniqs binds
1136            (SpecData False _ local_tycons _ init_specs init_errs init_warn init_tyerrs)
1137   = case (initSM (specTyConsAndScope (specTopBinds binds)) uniqs) of
1138       (final_binds, tycon_specs_list,
1139         UsageDetails import_cis import_tycis _ fvs spec_calls spec_insts)
1140          -> let
1141                 used_conids   = filter isDataCon (uniqSetToList fvs)
1142                 used_tycons   = map dataConTyCon used_conids
1143                 used_gen      = filter isLocalGenTyCon used_tycons
1144                 gen_tycons    = uniqSetToList (mkUniqSet local_tycons `unionUniqSets` mkUniqSet used_gen)
1145
1146                 result_specs  = addListToFM_C (++) init_specs tycon_specs_list
1147
1148                 uniq_cis      = map head (equivClasses cmpCI (bagToList import_cis))
1149                 cis_list      = [(id, tys) | CallInstance id tys _ _ _ <- uniq_cis]
1150                 (cis_unboxed, cis_other) = partition (isUnboxedSpecialisation . snd) cis_list
1151                 cis_warn      = init_warn `unionBags` listToBag cis_other
1152                 cis_errs      = init_errs `unionBags` listToBag cis_unboxed
1153
1154                 uniq_tycis    = map head (equivClasses cmpTyConI (bagToList import_tycis))
1155                 tycis_unboxed = [(con, tys) | TyConInstance con tys <- uniq_tycis]
1156                 tycis_errs    = init_tyerrs `unionBags` listToBag tycis_unboxed
1157
1158                 no_errs       = isEmptyBag cis_errs && isEmptyBag tycis_errs
1159                                   && (not opt_SpecialiseImports || isEmptyBag cis_warn)
1160             in
1161             (if opt_D_simplifier_stats then
1162                 pprTrace "\nSpecialiser Stats:\n" (ppAboves [
1163                                         ppBesides [ppStr "SpecCalls  ", ppInt spec_calls],
1164                                         ppBesides [ppStr "SpecInsts  ", ppInt spec_insts],
1165                                         ppSP])
1166              else id)
1167
1168             (final_binds,
1169              SpecData True no_errs local_tycons gen_tycons result_specs
1170                                    cis_errs cis_warn tycis_errs)
1171
1172 specProgram uniqs binds (SpecData True _ _ _ _ _ _ _)
1173   = panic "Specialise:specProgram: specialiser called more than once"
1174
1175 -- It may be possible safely to call the specialiser more than once,
1176 -- but I am not sure there is any benefit in doing so (Patrick)
1177
1178 -- ToDo: What about unfoldings performed after specialisation ???
1179 \end{code}
1180
1181 %************************************************************************
1182 %*                                                                      *
1183 \subsection[specTyConsAndScope]{Specialising data constructors within tycons}
1184 %*                                                                      *
1185 %************************************************************************
1186
1187 In the specialiser we just collect up the specialisations which will
1188 be required. We don't create the specialised constructors in
1189 Core. These are only introduced when we convert to StgSyn.
1190
1191 ToDo: Perhaps this collection should be done in CoreToStg to ensure no inconsistencies!
1192
1193 \begin{code}
1194 specTyConsAndScope :: SpecM ([CoreBinding], UsageDetails)
1195                    -> SpecM ([CoreBinding], [(TyCon,[(Bool,[Maybe Type])])], UsageDetails)
1196
1197 specTyConsAndScope scopeM
1198   = scopeM                      `thenSM` \ (binds, scope_uds) ->
1199     let
1200        (tycons_cis, gotci_scope_uds)
1201          = getLocalSpecTyConIs opt_CompilingGhcInternals scope_uds
1202
1203        tycon_specs_list = collectTyConSpecs tycons_cis
1204     in
1205     (if opt_SpecialiseTrace && not (null tycon_specs_list) then
1206          pprTrace "Specialising TyCons:\n"
1207          (ppAboves [ if not (null specs) then
1208                          ppHang (ppCat [(ppr PprDebug tycon), ppStr "at types"])
1209                               4 (ppAboves (map pp_specs specs))
1210                      else ppNil
1211                    | (tycon, specs) <- tycon_specs_list])
1212     else id) (
1213     returnSM (binds, tycon_specs_list, gotci_scope_uds)
1214     )
1215   where
1216     collectTyConSpecs []
1217       = []
1218     collectTyConSpecs tycons_cis@(TyConInstance tycon _ : _)
1219       = (tycon, tycon_specs) : collectTyConSpecs other_tycons_cis
1220       where
1221         (tycon_cis, other_tycons_cis) = partition (isTyConIofThisTyCon tycon) tycons_cis
1222         uniq_cis = map head (equivClasses cmpTyConI_tys tycon_cis)
1223         tycon_specs = [(False, spec_tys) | TyConInstance _ spec_tys <- uniq_cis]
1224
1225     pp_specs (False, spec_tys) = ppInterleave ppNil [pprMaybeTy PprDebug spec_ty | spec_ty <- spec_tys]
1226
1227 \end{code}
1228
1229 %************************************************************************
1230 %*                                                                      *
1231 \subsection[specTopBinds]{Specialising top-level bindings}
1232 %*                                                                      *
1233 %************************************************************************
1234
1235 \begin{code}
1236 specTopBinds :: [CoreBinding]
1237              -> SpecM ([CoreBinding], UsageDetails)
1238
1239 specTopBinds binds
1240   = spec_top_binds binds    `thenSM`  \ (binds, UsageDetails cis tycis dbind_details fvs c i) ->
1241     let
1242         -- Add bindings for floated dbinds and collect fvs
1243         -- In actual fact many of these bindings are dead code since dict
1244         -- arguments are dropped when a specialised call is created
1245         -- The simplifier should be able to cope ...
1246
1247         (dbinders_s, dbinds, dfvs_s)
1248            = unzip3 [(dbinders, dbind, dfvs) | DictBindDetails dbinders dbind dfvs _ <- dbind_details]
1249
1250         full_fvs  = fvs `unionIdSets` unionManyIdSets dfvs_s
1251         fvs_outer = full_fvs `minusIdSet` (mkIdSet (concat dbinders_s))
1252
1253         -- It is just to complex to try to sort out top-level dependencies
1254         -- So we just place all the top-level binds in a *global* Rec and
1255         -- leave it to the simplifier to sort it all out ...
1256     in
1257     ASSERT(null dbinds)
1258     returnSM ([Rec (pairsFromCoreBinds binds)], UsageDetails cis tycis [] fvs_outer c i)
1259
1260   where
1261     spec_top_binds (first_bind:rest_binds)
1262       = specBindAndScope True first_bind (
1263             spec_top_binds rest_binds `thenSM` \ (rest_binds, rest_uds) ->
1264             returnSM (ItsABinds rest_binds, rest_uds)
1265         )                       `thenSM` \ (first_binds, ItsABinds rest_binds, all_uds) ->
1266         returnSM (first_binds ++ rest_binds, all_uds)
1267
1268     spec_top_binds []
1269       = returnSM ([], emptyUDs)
1270 \end{code}
1271
1272 %************************************************************************
1273 %*                                                                      *
1274 \subsection[specExpr]{Specialising expressions}
1275 %*                                                                      *
1276 %************************************************************************
1277
1278 \begin{code}
1279 specExpr :: CoreExpr
1280          -> [CoreArg]           -- The arguments:
1281                                 --    TypeArgs are speced
1282                                 --    ValArgs are unprocessed
1283          -> SpecM (CoreExpr,    -- Result expression with specialised versions installed
1284                    UsageDetails)-- Details of usage of enclosing binders in the result
1285                                 -- expression.
1286
1287 specExpr (Var v) args
1288   = lookupId v                  `thenSM` \ vlookup ->
1289     case vlookup of
1290        Lifted vl vu
1291              -> -- Binding has been lifted, need to extract un-lifted value
1292                 -- NB: a function binding will never be lifted => args always null
1293                 --     i.e. no call instance required or call to be constructed
1294                 ASSERT (null args)
1295                 returnSM (bindUnlift vl vu (Var vu), singleFvUDs (VarArg vl))
1296
1297        NoLift vatom@(VarArg new_v)
1298              -> mapSM specOutArg args                   `thenSM` \ arg_info ->
1299                 mkCallInstance v new_v arg_info         `thenSM` \ call_uds ->
1300                 mkCall new_v arg_info                   `thenSM` \ call ->
1301                 let
1302                     uds = unionUDList [call_uds,
1303                                        singleFvUDs vatom,
1304                                        unionUDList [uds | (_,uds,_) <- arg_info]
1305                                       ]
1306                 in
1307                 returnSM (call, {- tickSpecCall speced -} uds)
1308
1309 specExpr expr@(Lit _) null_args
1310   = ASSERT (null null_args)
1311     returnSM (expr, emptyUDs)
1312
1313 specExpr (Con con args) null_args
1314   = ASSERT (null null_args)
1315     let
1316         (targs, vargs) = partition_args args
1317     in
1318     mapAndUnzipSM  specTyArg  targs `thenSM` \ (targs, tys) ->
1319     mapAndUnzip3SM specValArg vargs `thenSM` \ (vargs, args_uds_s, unlifts) ->
1320     mkTyConInstance con tys         `thenSM` \ con_uds ->
1321     returnSM (applyBindUnlifts unlifts (Con con (targs ++ vargs)),
1322               unionUDList args_uds_s `unionUDs` con_uds)
1323
1324 specExpr (Prim op@(CCallOp str is_asm may_gc arg_tys res_ty) args) null_args
1325   = ASSERT (null null_args)
1326     let
1327         (targs, vargs) = partition_args args
1328     in
1329     ASSERT (null targs)
1330     mapSM specTy arg_tys            `thenSM` \ arg_tys ->
1331     specTy res_ty                   `thenSM` \ res_ty ->
1332     mapAndUnzip3SM specValArg vargs `thenSM` \ (vargs, args_uds_s, unlifts) ->
1333     returnSM (applyBindUnlifts unlifts (Prim (CCallOp str is_asm may_gc arg_tys res_ty) vargs),
1334               unionUDList args_uds_s)
1335
1336 specExpr (Prim prim args) null_args
1337   = ASSERT (null null_args)
1338     let
1339         (targs, vargs) = partition_args args
1340     in
1341     mapAndUnzipSM  specTyArg  targs `thenSM` \ (targs, tys) ->
1342     mapAndUnzip3SM specValArg vargs `thenSM` \ (vargs, args_uds_s, unlifts) ->
1343     -- specPrimOp prim tys              `thenSM` \ (prim, tys, prim_uds) ->
1344     returnSM (applyBindUnlifts unlifts (Prim prim (targs ++ vargs)),
1345               unionUDList args_uds_s {-`unionUDs` prim_uds-} )
1346
1347 {- ToDo: specPrimOp
1348
1349 specPrimOp :: PrimOp
1350            -> [Type]
1351            -> SpecM (PrimOp,
1352                      [Type],
1353                      UsageDetails)
1354
1355 -- Checks that PrimOp can handle (possibly unboxed) tys passed
1356 --   and/or chooses PrimOp specialised to any unboxed tys
1357 -- Errors are dealt with by returning a PrimOp call instance
1358 --   which will result in a cis_errs message
1359
1360 -- ToDo: Deal with checkSpecTyApp for Prim in CoreLint
1361 -}
1362
1363
1364 specExpr (App fun arg) args
1365   =     -- If TyArg, arg will be processed; otherwise, left alone
1366     preSpecArg arg                      `thenSM` \ new_arg    ->
1367     specExpr   fun (new_arg : args)     `thenSM` \ (expr,uds) ->
1368     returnSM (expr, uds)
1369
1370 specExpr (Lam (ValBinder binder) body) (arg : args) | isValArg arg
1371   = lookup_arg arg `thenSM` \ arg ->
1372     bindId binder arg (specExpr body args)
1373   where
1374     lookup_arg (LitArg l) = returnSM (NoLift (LitArg l))
1375     lookup_arg (VarArg v) = lookupId v
1376
1377 specExpr (Lam (ValBinder binder) body) []
1378   = specLambdaOrCaseBody [binder] body [] `thenSM` \ ([binder], body, uds) ->
1379     returnSM (Lam (ValBinder binder) body, uds)
1380
1381 specExpr (Lam (TyBinder tyvar) body) (TyArg ty : args)
1382   =     -- Type lambda with argument; argument already spec'd
1383     bindTyVar tyvar ty ( specExpr body args )
1384
1385 specExpr (Lam (TyBinder tyvar) body) []
1386   =     -- No arguments
1387     cloneTyVarSM tyvar          `thenSM` \ new_tyvar ->
1388     bindTyVar tyvar (mkTyVarTy new_tyvar) (
1389         specExpr body []        `thenSM` \ (body, body_uds) ->
1390         let
1391             (binds_here, final_uds) = dumpUDs body_uds False False [] [] [new_tyvar]
1392         in
1393         returnSM (Lam (TyBinder new_tyvar)
1394                       (mkCoLetsNoUnboxed binds_here body),
1395                   final_uds)
1396     )
1397
1398 specExpr (Case scrutinee alts) args
1399   = specExpr scrutinee []               `thenSM` \ (scrutinee, scrut_uds) ->
1400     specAlts alts scrutinee_type args   `thenSM` \ (alts, alts_uds) ->
1401     returnSM (Case scrutinee alts, scrut_uds `unionUDs`  alts_uds)
1402   where
1403     scrutinee_type = coreExprType scrutinee
1404
1405 specExpr (Let bind body) args
1406   = specBindAndScope False bind (
1407         specExpr body args      `thenSM` \ (body, body_uds) ->
1408         returnSM (ItsAnExpr body, body_uds)
1409     )                           `thenSM` \ (binds, ItsAnExpr body, all_uds) ->
1410     returnSM (mkCoLetsUnboxedToCase binds body, all_uds)
1411
1412 specExpr (SCC cc expr) args
1413   = specExpr expr []                `thenSM` \ (expr, expr_uds) ->
1414     mapAndUnzip3SM specOutArg args  `thenSM` \ (args, args_uds_s, unlifts) ->
1415     let
1416         scc_expr
1417           = if squashableDictishCcExpr cc expr -- can toss the _scc_
1418             then expr
1419             else SCC cc expr
1420     in
1421     returnSM (applyBindUnlifts unlifts (mkGenApp scc_expr args),
1422               unionUDList args_uds_s `unionUDs` expr_uds)
1423
1424 specExpr (Coerce _ _ _) args = panic "Specialise.specExpr:Coerce"
1425
1426 -- ToDo: This may leave some unspec'd dictionaries!!
1427 \end{code}
1428
1429 %************************************************************************
1430 %*                                                                      *
1431 \subsubsection{Specialising a lambda}
1432 %*                                                                      *
1433 %************************************************************************
1434
1435 \begin{code}
1436 specLambdaOrCaseBody :: [Id]                    -- The binders
1437                      -> CoreExpr                -- The body
1438                      -> [CoreArg]               -- Its args
1439                      -> SpecM ([Id],            -- New binders
1440                                CoreExpr,        -- New body
1441                                UsageDetails)
1442
1443 specLambdaOrCaseBody bound_ids body args
1444  = cloneLambdaOrCaseBinders bound_ids   `thenSM` \ (new_ids, clone_infos) ->
1445    bindIds bound_ids clone_infos (
1446
1447         specExpr body args      `thenSM` \ (body, body_uds) ->
1448
1449         let
1450             -- Dump any dictionary bindings (and call instances)
1451             -- from the scope which mention things bound here
1452             (binds_here, final_uds) = dumpUDs body_uds False False [] new_ids []
1453         in
1454         returnSM (new_ids, mkCoLetsNoUnboxed binds_here body, final_uds)
1455    )
1456
1457 -- ToDo: Opportunity here to common-up dictionaries with same type,
1458 -- thus avoiding recomputation.
1459 \end{code}
1460
1461 A variable bound in a lambda or case is normally monomorphic so no
1462 specialised versions will be required. This is just as well since we
1463 do not know what code to specialise!
1464
1465 Unfortunately this is not always the case. For example a class Foo
1466 with polymorphic methods gives rise to a dictionary with polymorphic
1467 components as follows:
1468
1469 \begin{verbatim}
1470 class Foo a where
1471   op1 :: a -> b -> a
1472   op2 :: a -> c -> a
1473
1474 instance Foo Int where
1475   op1 = op1Int
1476   op2 = op2Int
1477
1478 ... op1 1 3# ...
1479
1480 ==>
1481
1482 d.Foo.Int :: ( \/b . Int -> b -> Int, \/c . Int -> c -> Int )
1483 d.Foo.Int = (op1_Int, op2_Int)
1484
1485 op1 = /\ a b -> \ dFoo -> case dFoo of (meth1, _) -> meth1 b
1486
1487 ... op1 {Int Int#} d.Foo.Int 1 3# ...
1488 \end{verbatim}
1489
1490 N.B. The type of the dictionary is not Hindley Milner!
1491
1492 Now we must specialise op1 at {* Int#} which requires a version of
1493 meth1 at {Int#}. But since meth1 was extracted from a dictionary we do
1494 not have access to its code to create the specialised version.
1495
1496 If we specialise on overloaded types as well we specialise op1 at
1497 {Int Int#} d.Foo.Int:
1498
1499 op1_Int_Int# = case d.Foo.Int of (meth1, _) -> meth1 {Int#}
1500
1501 Though this is still invalid, after further simplification we get:
1502
1503 op1_Int_Int# = opInt1 {Int#}
1504
1505 Another round of specialisation will result in the specialised
1506 version of op1Int being called directly.
1507
1508 For now we PANIC if a polymorphic lambda/case bound variable is found
1509 in a call instance with an unboxed type. Other call instances, arising
1510 from overloaded type arguments, are discarded since the unspecialised
1511 version extracted from the method can be called as normal.
1512
1513 ToDo: Implement and test second round of specialisation.
1514
1515
1516 %************************************************************************
1517 %*                                                                      *
1518 \subsubsection{Specialising case alternatives}
1519 %*                                                                      *
1520 %************************************************************************
1521
1522
1523 \begin{code}
1524 specAlts (AlgAlts alts deflt) scrutinee_ty args
1525   = mapSM specTy ty_args                        `thenSM` \ ty_args ->
1526     mapAndUnzipSM (specAlgAlt ty_args) alts     `thenSM` \ (alts, alts_uds_s) ->
1527     specDeflt deflt args                        `thenSM` \ (deflt, deflt_uds) ->
1528     returnSM (AlgAlts alts deflt,
1529               unionUDList alts_uds_s `unionUDs` deflt_uds)
1530   where
1531     -- We use ty_args of scrutinee type to identify specialisation of
1532     -- alternatives:
1533
1534     (_, ty_args, _) = getAppDataTyConExpandingDicts scrutinee_ty
1535
1536     specAlgAlt ty_args (con,binders,rhs)
1537       = specLambdaOrCaseBody binders rhs args   `thenSM` \ (binders, rhs, rhs_uds) ->
1538         mkTyConInstance con ty_args             `thenSM` \ con_uds ->
1539         returnSM ((con,binders,rhs), rhs_uds `unionUDs` con_uds)
1540
1541 specAlts (PrimAlts alts deflt) scrutinee_ty args
1542   = mapAndUnzipSM specPrimAlt alts      `thenSM` \ (alts, alts_uds_s) ->
1543     specDeflt deflt args                `thenSM` \ (deflt, deflt_uds) ->
1544     returnSM (PrimAlts alts deflt,
1545               unionUDList alts_uds_s `unionUDs` deflt_uds)
1546   where
1547     specPrimAlt (lit,rhs) = specExpr rhs args   `thenSM` \ (rhs, uds) ->
1548                             returnSM ((lit,rhs), uds)
1549
1550
1551 specDeflt NoDefault args = returnSM (NoDefault, emptyUDs)
1552 specDeflt (BindDefault binder rhs) args
1553  = specLambdaOrCaseBody [binder] rhs args       `thenSM` \ ([binder], rhs, uds) ->
1554    returnSM (BindDefault binder rhs, uds)
1555 \end{code}
1556
1557
1558 %************************************************************************
1559 %*                                                                      *
1560 \subsubsection{Specialising an atom}
1561 %*                                                                      *
1562 %************************************************************************
1563
1564 \begin{code}
1565 partition_args :: [CoreArg] -> ([CoreArg], [CoreArg])
1566 partition_args args
1567   = span is_ty_arg args
1568   where
1569     is_ty_arg (TyArg _) = True
1570     is_ty_arg _         = False
1571
1572 ----------
1573 preSpecArg :: CoreArg -> SpecM CoreArg -- diddle TyArgs, but nothing else
1574
1575 preSpecArg (TyArg ty)
1576   = specTy ty   `thenSM` \ new_ty ->
1577     returnSM (TyArg new_ty)
1578
1579 preSpecArg other = returnSM other
1580
1581 --------------------
1582 specValArg :: CoreArg -> SpecM (CoreArg, UsageDetails,
1583                                 CoreExpr -> CoreExpr)
1584
1585 specValArg (LitArg lit)
1586   = returnSM (LitArg lit, emptyUDs, id)
1587
1588 specValArg (VarArg v)
1589   = lookupId v          `thenSM` \ vlookup ->
1590     case vlookup of
1591       Lifted vl vu
1592          -> returnSM (VarArg vu, singleFvUDs (VarArg vl), bindUnlift vl vu)
1593
1594       NoLift vatom
1595          -> returnSM (vatom, singleFvUDs vatom, id)
1596
1597
1598 ------------------
1599 specTyArg (TyArg ty)
1600   = specTy ty   `thenSM` \ new_ty ->
1601     returnSM (TyArg new_ty, new_ty)
1602
1603 --------------
1604 specOutArg :: CoreArg -> SpecM (CoreArg, UsageDetails,
1605                                   CoreExpr -> CoreExpr)
1606
1607 specOutArg (TyArg ty)   -- already speced; no action
1608   = returnSM (TyArg ty, emptyUDs, id)
1609
1610 specOutArg other_arg    -- unprocessed; spec the atom
1611   = specValArg other_arg
1612 \end{code}
1613
1614
1615 %************************************************************************
1616 %*                                                                      *
1617 \subsubsection{Specialising bindings}
1618 %*                                                                      *
1619 %************************************************************************
1620
1621 A classic case of when having a polymorphic recursive function would help!
1622
1623 \begin{code}
1624 data BindsOrExpr = ItsABinds [CoreBinding]
1625                  | ItsAnExpr CoreExpr
1626 \end{code}
1627
1628 \begin{code}
1629 specBindAndScope
1630         :: Bool                                 -- True <=> a top level group
1631         -> CoreBinding                  -- As yet unprocessed
1632         -> SpecM (BindsOrExpr, UsageDetails)    -- Something to do the scope of the bindings
1633         -> SpecM ([CoreBinding],                -- Processed
1634                   BindsOrExpr,                  -- Combined result
1635                   UsageDetails)                 -- Usage details of the whole lot
1636
1637 specBindAndScope top_lev bind scopeM
1638   = cloneLetBinders top_lev (is_rec bind) binders
1639                                 `thenSM` \ (new_binders, clone_infos) ->
1640
1641         -- Two cases now: either this is a bunch of local dictionaries,
1642         -- in which case we float them; or its a bunch of other values,
1643         -- in which case we see if they correspond to any call-instances
1644         -- we have from processing the scope
1645
1646     if not top_lev && all (isDictTy . idType) binders
1647     then
1648         -- Ha! A group of local dictionary bindings
1649
1650       bindIds binders clone_infos (
1651
1652                 -- Process the dictionary bindings themselves
1653         specBind False True new_binders [] bind `thenSM` \ (bind, rhs_uds) ->
1654
1655                 -- Process their scope
1656         scopeM                                  `thenSM` \ (thing, scope_uds) ->
1657         let
1658                 -- Add the bindings to the current stuff
1659             final_uds = addDictBinds new_binders bind rhs_uds scope_uds
1660         in
1661         returnSM ([], thing, final_uds)
1662       )
1663     else
1664         -- Ho! A group of bindings
1665
1666       fixSM (\ ~(_, _, _, rec_spec_infos) ->
1667
1668         bindSpecIds binders clone_infos rec_spec_infos (
1669                 -- It's ok to have new binders in scope in
1670                 -- non-recursive decls too, cos name shadowing is gone by now
1671
1672                 -- Do the scope of the bindings
1673           scopeM                                `thenSM` \ (thing, scope_uds) ->
1674           let
1675              (call_insts, gotci_scope_uds) = getCIs top_lev new_binders scope_uds
1676
1677              equiv_ciss = equivClasses cmpCI_tys call_insts
1678              inst_cis   = map head equiv_ciss
1679           in
1680
1681                 -- Do the bindings themselves
1682           specBind top_lev False new_binders inst_cis bind
1683                                                 `thenSM` \ (spec_bind, spec_uds) ->
1684
1685                 -- Create any necessary instances
1686           instBind top_lev new_binders bind equiv_ciss inst_cis
1687                                                 `thenSM` \ (inst_binds, inst_uds, spec_infos) ->
1688
1689           let
1690                 -- NB: dumpUDs only worries about new_binders since the free var
1691                 --     stuff only records free new_binders
1692                 --     The spec_ids only appear in SpecInfos and final speced calls
1693
1694                 -- Build final binding group and usage details
1695                 (final_binds, final_uds)
1696                   = if top_lev then
1697                         -- For a top-level binding we have to dumpUDs from
1698                         -- spec_uds and inst_uds and scope_uds creating
1699                         -- *global* dict bindings
1700                         let
1701                             (scope_dict_binds, final_scope_uds)
1702                               = dumpUDs gotci_scope_uds True False [] new_binders []
1703                             (spec_dict_binds, final_spec_uds)
1704                               = dumpUDs spec_uds True False inst_cis new_binders []
1705                             (inst_dict_binds, final_inst_uds)
1706                               = dumpUDs inst_uds True False inst_cis new_binders []
1707                         in
1708                         ([spec_bind] ++ inst_binds ++ scope_dict_binds
1709                            ++ spec_dict_binds ++ inst_dict_binds,
1710                          final_spec_uds `unionUDs` final_scope_uds `unionUDs` final_inst_uds)
1711                     else
1712                         -- For a local binding we only have to dumpUDs from
1713                         -- scope_uds since the UDs from spec_uds and inst_uds
1714                         -- have already been dumped by specBind and instBind
1715                         let
1716                             (scope_dict_binds, final_scope_uds)
1717                               = dumpUDs gotci_scope_uds False False [] new_binders []
1718                         in
1719                         ([spec_bind] ++ inst_binds ++ scope_dict_binds,
1720                          spec_uds `unionUDs` final_scope_uds `unionUDs` inst_uds)
1721
1722                 -- inst_uds comes last, because there may be dict bindings
1723                 -- floating outward in scope_uds which are mentioned
1724                 -- in the call-instances, and hence in spec_uds.
1725                 -- This ordering makes sure that the precedence order
1726                 -- among the dict bindings finally floated out is maintained.
1727           in
1728           returnSM (final_binds, thing, final_uds, spec_infos)
1729         )
1730       )                 `thenSM`        \ (binds, thing, final_uds, spec_infos) ->
1731       returnSM (binds, thing, final_uds)
1732   where
1733     binders = bindersOf bind
1734
1735     is_rec (NonRec _ _) = False
1736     is_rec _              = True
1737 \end{code}
1738
1739 \begin{code}
1740 specBind :: Bool -> Bool -> [Id] -> [CallInstance]
1741          -> CoreBinding
1742          -> SpecM (CoreBinding, UsageDetails)
1743         -- The UsageDetails returned has already had stuff to do with this group
1744         -- of binders deleted; that's why new_binders is passed in.
1745 specBind top_lev floating new_binders inst_cis (NonRec binder rhs)
1746   = specOneBinding top_lev floating new_binders inst_cis (binder,rhs)
1747                                                         `thenSM` \ ((binder,rhs), rhs_uds) ->
1748     returnSM (NonRec binder rhs, rhs_uds)
1749
1750 specBind top_lev floating new_binders inst_cis (Rec pairs)
1751   = mapAndUnzipSM (specOneBinding top_lev floating new_binders inst_cis) pairs
1752                                                         `thenSM` \ (pairs, rhs_uds_s) ->
1753     returnSM (Rec pairs, unionUDList rhs_uds_s)
1754
1755
1756 specOneBinding :: Bool -> Bool -> [Id] -> [CallInstance]
1757                -> (Id,CoreExpr)
1758                -> SpecM ((Id,CoreExpr), UsageDetails)
1759
1760 specOneBinding top_lev floating new_binders inst_cis (binder, rhs)
1761   = lookupId binder             `thenSM` \ blookup ->
1762     specExpr rhs []             `thenSM` \ (rhs, rhs_uds) ->
1763     let
1764         specid_maybe_maybe  = isSpecPragmaId_maybe binder
1765         is_specid           = maybeToBool specid_maybe_maybe
1766         Just specinfo_maybe = specid_maybe_maybe
1767         specid_with_info    = maybeToBool specinfo_maybe
1768         Just spec_info      = specinfo_maybe
1769
1770         -- If we have a SpecInfo stored in a SpecPragmaId binder
1771         -- it will contain a SpecInfo with an explicit SpecId
1772         -- We add the explicit ci to the usage details
1773         -- Any ordinary cis for orig_id (there should only be one)
1774         -- will be ignored later
1775
1776         pragma_uds
1777           = if is_specid && specid_with_info then
1778                 let
1779                     (SpecInfo spec_tys _ spec_id) = spec_info
1780                     Just (orig_id, _) = isSpecId_maybe spec_id
1781                 in
1782                 ASSERT(toplevelishId orig_id)     -- must not be cloned!
1783                 explicitCI orig_id spec_tys spec_info
1784             else
1785                 emptyUDs
1786
1787         -- For a local binding we dump the usage details, creating
1788         -- any local dict bindings required
1789         -- At the top-level the uds will be dumped in specBindAndScope
1790         -- and the dict bindings made *global*
1791
1792         (local_dict_binds, final_uds)
1793           = if not top_lev then
1794                 dumpUDs rhs_uds False floating inst_cis new_binders []
1795             else
1796                 ([], rhs_uds)
1797     in
1798     case blookup of
1799         Lifted lift_binder unlift_binder
1800           ->    -- We may need to record an unboxed instance of
1801                 -- the _Lift data type in the usage details
1802              mkTyConInstance liftDataCon [idType unlift_binder]
1803                                                 `thenSM` \ lift_uds ->
1804              returnSM ((lift_binder,
1805                         mkCoLetsNoUnboxed local_dict_binds (liftExpr unlift_binder rhs)),
1806                        final_uds `unionUDs` pragma_uds `unionUDs` lift_uds)
1807
1808         NoLift (VarArg binder)
1809           -> returnSM ((binder, mkCoLetsNoUnboxed local_dict_binds rhs),
1810                        final_uds `unionUDs` pragma_uds)
1811 \end{code}
1812
1813
1814 %************************************************************************
1815 %*                                                                      *
1816 \subsection{@instBind@}
1817 %*                                                                      *
1818 %************************************************************************
1819
1820 \begin{code}
1821 instBind top_lev new_ids@(first_binder:other_binders) bind equiv_ciss inst_cis
1822  | null equiv_ciss
1823  = returnSM ([], emptyUDs, [])
1824
1825  | all same_overloading other_binders
1826  =      -- For each call_inst, build an instance
1827    mapAndUnzip3SM do_this_class equiv_ciss
1828         `thenSM` \ (inst_binds, inst_uds_s, spec_infos) ->
1829
1830         -- Add in the remaining UDs
1831    returnSM (catMaybes inst_binds,
1832              unionUDList inst_uds_s,
1833              spec_infos
1834             )
1835
1836  | otherwise            -- Incompatible overloadings; see below by same_overloading
1837  = (if not (null (filter isUnboxedCI (concat equiv_ciss)))
1838     then pprTrace "dumpCIs: not same overloading ... WITH UNBOXED TYPES!\n"
1839     else if top_lev
1840     then pprTrace "dumpCIs: not same overloading ... top level \n"
1841     else (\ x y -> y)
1842    ) (ppHang (ppBesides [ppStr "{",
1843                          interppSP PprDebug new_ids,
1844                          ppStr "}"])
1845            4 (ppAboves [ppAboves (map (pprGenType PprDebug . idType) new_ids),
1846                         ppAboves (map pprCI (concat equiv_ciss))]))
1847    (returnSM ([], emptyUDs, []))
1848
1849  where
1850     (tyvar_tmpls, class_tyvar_pairs) = getIdOverloading first_binder
1851     tyvar_tmpl_tys = mkTyVarTys tyvar_tmpls
1852
1853     no_of_tyvars = length tyvar_tmpls
1854     no_of_dicts  = length class_tyvar_pairs
1855
1856     do_this_class equiv_cis
1857       = mkOneInst do_cis explicit_cis no_of_dicts top_lev inst_cis new_ids bind
1858       where
1859         (explicit_cis, normal_cis) = partition isExplicitCI equiv_cis
1860         do_cis = head (normal_cis ++ explicit_cis)
1861         -- must choose a normal_cis in preference since dict_args will
1862         -- not be defined for an explicit_cis
1863
1864         -- same_overloading tests whether the types of all the binders
1865         -- are "compatible"; ie have the same type and dictionary abstractions
1866         -- Almost always this is the case, because a recursive group is abstracted
1867         -- all together.  But, it can happen that it ain't the case, because of
1868         -- code generated from instance decls:
1869         --
1870         --      rec
1871         --        dfun.Foo.Int :: (forall a. a -> Int, Int)
1872         --        dfun.Foo.Int = (const.op1.Int, const.op2.Int)
1873         --
1874         --        const.op1.Int :: forall a. a -> Int
1875         --        const.op1.Int a = defm.Foo.op1 Int a dfun.Foo.Int
1876         --
1877         --        const.op2.Int :: Int
1878         --        const.op2.Int = 3
1879         --
1880         -- Note that the first two defns have different polymorphism, but they are
1881         -- mutually recursive!
1882
1883     same_overloading :: Id -> Bool
1884     same_overloading id
1885       = no_of_tyvars == length this_id_tyvars
1886         -- Same no of tyvars
1887         && no_of_dicts == length this_id_class_tyvar_pairs
1888         -- Same no of vdicts
1889         && and (zipWith same_ov class_tyvar_pairs this_id_class_tyvar_pairs)
1890         && length class_tyvar_pairs == length this_id_class_tyvar_pairs
1891         -- Same overloading
1892       where
1893         (this_id_tyvars, this_id_class_tyvar_pairs) = getIdOverloading id
1894         tyvar_pairs = this_id_tyvars `zip` tyvar_tmpls
1895
1896         same_ov (clas1,tyvar1) (clas2,tyvar2)
1897           = clas1  == clas2 &&
1898             tyvar1 == assoc "same_overloading" tyvar_pairs tyvar2
1899 \end{code}
1900
1901 OK, so we have:
1902         - a call instance                               eg f [t1,t2,t3] [d1,d2]
1903         - the rhs of the function                       eg orig_rhs
1904         - a constraint vector, saying which of          eg [T,F,T]
1905           the functions type args are constrained
1906           (ie overloaded)
1907
1908 We return a new definition
1909
1910         f@t1//t3 = /\a -> orig_rhs t1 a t3 d1 d2
1911
1912 The SpecInfo for f will be (the "2" indicates 2 dictionaries to eat)
1913
1914         SpecInfo [Just t1, Nothing, Just t3] 2 f@t1//t3
1915
1916 Based on this SpecInfo, a call instance of f
1917
1918         ...(f t1 t2 t3 d1 d2)...
1919
1920 should get replaced by
1921
1922         ...(f@t1//t3 t2)...
1923
1924 (But that is the business of @mkCall@.)
1925
1926 \begin{code}
1927 mkOneInst :: CallInstance
1928           -> [CallInstance]                     -- Any explicit cis for this inst
1929           -> Int                                -- No of dicts to specialise
1930           -> Bool                               -- Top level binders?
1931           -> [CallInstance]                     -- Instantiated call insts for binders
1932           -> [Id]                               -- New binders
1933           -> CoreBinding                        -- Unprocessed
1934           -> SpecM (Maybe CoreBinding,  -- Instantiated version of input
1935                     UsageDetails,
1936                     [Maybe SpecInfo]            -- One for each id in the original binding
1937                    )
1938
1939 mkOneInst do_cis@(CallInstance _ spec_tys dict_args _ _) explicit_cis
1940           no_of_dicts_to_specialise top_lev inst_cis new_ids orig_bind
1941   = newSpecIds new_ids spec_tys no_of_dicts_to_specialise
1942                                                         `thenSM` \ spec_ids ->
1943     newTyVars (length [() | Nothing <- spec_tys])       `thenSM` \ poly_tyvars ->
1944     let
1945         -- arg_tys is spec_tys with tyvars instead of the Nothing spec_tys
1946         -- which correspond to unspeciailsed args
1947         arg_tys  :: [Type]
1948         (_,arg_tys) = mapAccumL do_the_wotsit poly_tyvars spec_tys
1949
1950         args :: [CoreArg]
1951         args = map TyArg arg_tys ++ dict_args
1952
1953         (new_id:_) = new_ids
1954         (spec_id:_) = spec_ids
1955
1956         do_bind (NonRec orig_id rhs)
1957           = do_one_rhs (spec_id, new_id, (orig_id,rhs))
1958                                         `thenSM` \ (maybe_spec, rhs_uds, spec_info) ->
1959             case maybe_spec of
1960                 Just (spec_id, rhs) -> returnSM (Just (NonRec spec_id rhs), rhs_uds, [spec_info])
1961                 Nothing             -> returnSM (Nothing, rhs_uds, [spec_info])
1962
1963         do_bind (Rec pairs)
1964           = mapAndUnzip3SM do_one_rhs (zip3 spec_ids new_ids pairs)
1965                                         `thenSM` \ (maybe_pairs, rhss_uds_s, spec_infos) ->
1966             returnSM (Just (Rec (catMaybes maybe_pairs)),
1967                       unionUDList rhss_uds_s, spec_infos)
1968
1969         do_one_rhs (spec_id, new_id, (orig_id, orig_rhs))
1970
1971                 -- Avoid duplicating a spec which has already been created ...
1972                 -- This can arise in a Rec involving a dfun for which a
1973                 -- a specialised instance has been created but specialisation
1974                 -- "required" by one of the other Ids in the Rec
1975           | top_lev && maybeToBool lookup_orig_spec
1976           = (if opt_SpecialiseTrace
1977              then trace_nospec "  Exists: " orig_id
1978              else id) (
1979
1980             returnSM (Nothing, emptyUDs, Nothing)
1981             )
1982
1983                 -- Check for a (single) explicit call instance for this id
1984           | not (null explicit_cis_for_this_id)
1985           = ASSERT (length explicit_cis_for_this_id == 1)
1986             (if opt_SpecialiseTrace
1987              then trace_nospec "  Explicit: " explicit_id
1988              else id) (
1989
1990             returnSM (Nothing, tickSpecInsts emptyUDs, Just explicit_spec_info)
1991             )
1992
1993                 -- Apply the specialiser to (orig_rhs t1 a t3 d1 d2)
1994           | otherwise
1995           = ASSERT (no_of_dicts_to_specialise == length dict_args)
1996             specExpr orig_rhs args      `thenSM` \ (inst_rhs, inst_uds) ->
1997             let
1998                 -- For a local binding we dump the usage details, creating
1999                 -- any local dict bindings required
2000                 -- At the top-level the uds will be dumped in specBindAndScope
2001                 -- and the dict bindings made *global*
2002
2003                 (local_dict_binds, final_uds)
2004                   = if not top_lev then
2005                         dumpUDs inst_uds False False inst_cis new_ids []
2006                     else
2007                         ([], inst_uds)
2008
2009                 spec_info = Just (SpecInfo spec_tys no_of_dicts_to_specialise spec_id)
2010             in
2011             if isUnboxedType (idType spec_id) then
2012                 ASSERT (null poly_tyvars)
2013                 liftId spec_id          `thenSM` \ (lift_spec_id, unlift_spec_id) ->
2014                 mkTyConInstance liftDataCon [idType unlift_spec_id]
2015                                         `thenSM` \ lift_uds ->
2016                 returnSM (Just (lift_spec_id,
2017                                 mkCoLetsNoUnboxed local_dict_binds (liftExpr unlift_spec_id inst_rhs)),
2018                           tickSpecInsts (final_uds `unionUDs` lift_uds), spec_info)
2019             else
2020                 returnSM (Just (spec_id,
2021                                 mkCoLetsNoUnboxed local_dict_binds (mkTyLam poly_tyvars inst_rhs)),
2022                           tickSpecInsts final_uds, spec_info)
2023           where
2024             lookup_orig_spec = lookupSpecEnv (getIdSpecialisation orig_id) arg_tys
2025
2026             explicit_cis_for_this_id = filter (isCIofTheseIds [new_id]) explicit_cis
2027             [CallInstance _ _ _ _ (Just explicit_spec_info)] = explicit_cis_for_this_id
2028             SpecInfo _ _ explicit_id = explicit_spec_info
2029
2030             trace_nospec :: String -> Id -> a -> a
2031             trace_nospec str spec_id
2032               = pprTrace str
2033                 (ppCat [ppr PprDebug new_id, ppInterleave ppNil (map pp_ty arg_tys),
2034                         ppStr "==>", ppr PprDebug spec_id])
2035     in
2036     (if opt_SpecialiseTrace then
2037         pprTrace "Specialising:"
2038         (ppHang (ppBesides [ppStr "{",
2039                             interppSP PprDebug new_ids,
2040                             ppStr "}"])
2041               4 (ppAboves [
2042                  ppBesides [ppStr "types: ", ppInterleave ppNil (map pp_ty arg_tys)],
2043                  if isExplicitCI do_cis then ppNil else
2044                  ppBesides [ppStr "dicts: ", ppInterleave ppNil (map pp_dict dict_args)],
2045                  ppBesides [ppStr "specs: ", ppr PprDebug spec_ids]]))
2046      else id) (
2047
2048     do_bind orig_bind           `thenSM` \ (maybe_inst_bind, inst_uds, spec_infos) ->
2049
2050     returnSM (maybe_inst_bind, inst_uds, spec_infos)
2051     )
2052   where
2053     pp_dict d = ppr_arg PprDebug d
2054     pp_ty t   = pprParendGenType PprDebug t
2055
2056     do_the_wotsit (tyvar:tyvars) Nothing   = (tyvars, mkTyVarTy tyvar)
2057     do_the_wotsit tyvars         (Just ty) = (tyvars, ty)
2058
2059 \end{code}
2060
2061 %************************************************************************
2062 %*                                                                      *
2063 \subsection[Misc]{Miscellaneous junk}
2064 %*                                                                      *
2065 %************************************************************************
2066
2067 \begin{code}
2068 mkCallInstance :: Id
2069                -> Id
2070                -> [(CoreArg, UsageDetails, CoreExpr -> CoreExpr)]
2071                -> SpecM UsageDetails
2072
2073 mkCallInstance id new_id []
2074   = returnSM emptyUDs
2075
2076 mkCallInstance id new_id args
2077
2078         -- No specialised versions for "error" and friends are req'd.
2079         -- This is a special case in core lint etc.
2080
2081   | isBottomingId id
2082   = returnSM emptyUDs
2083
2084         -- No call instances for SuperDictSelIds
2085         -- These are a special case in mkCall
2086
2087   | maybeToBool (isSuperDictSelId_maybe id)
2088   = returnSM emptyUDs
2089
2090         -- There are also no call instances for ClassOpIds
2091         -- However, we need to process it to get any second-level call
2092         -- instances for a ConstMethodId extracted from its SpecEnv
2093
2094   | otherwise
2095   = let
2096         spec_overloading = opt_SpecialiseOverloaded
2097         spec_unboxed     = opt_SpecialiseUnboxed
2098         spec_all         = opt_SpecialiseAll
2099
2100         (tyvars, class_tyvar_pairs) = getIdOverloading id
2101
2102         arg_res = take_type_args tyvars class_tyvar_pairs args
2103         enough_args = maybeToBool arg_res
2104
2105         (Just (tys, dicts, rest_args)) = arg_res
2106
2107         record_spec id tys
2108           = (record, lookup, spec_tys)
2109           where
2110             spec_tys = specialiseCallTys spec_all spec_unboxed spec_overloading
2111                                          (mkConstraintVector id) tys
2112
2113             record = any (not . isTyVarTy) (catMaybes spec_tys)
2114
2115             lookup = lookupSpecEnv (getIdSpecialisation id) tys
2116     in
2117     if (not enough_args) then
2118         pprPanic "Specialise:recordCallInst: Unsaturated Type & Dict Application:\n\t"
2119                  (ppCat (ppr PprDebug id : map (ppr_arg PprDebug) [arg | (arg,_,_) <- args]))
2120     else
2121     case record_spec id tys of
2122         (False, _, _)
2123              -> -- pprTrace "CallInst:NotReqd\n"
2124                 -- (ppCat [ppr PprDebug id, ppCat (map (ppr PprDebug) args)])
2125                 (returnSM emptyUDs)
2126
2127         (True, Nothing, spec_tys)
2128              -> if isClassOpId id then  -- No CIs for class ops, dfun will give SPEC inst
2129                     returnSM emptyUDs
2130                 else
2131                     -- pprTrace "CallInst:Reqd\n"
2132                     -- (ppAboves [ppCat [ppr PprDebug id, ppCat (map (ppr PprDebug) args)],
2133                     --            ppCat [ppStr "CI", ppCat (map (pprMaybeTy PprDebug) spec_tys),
2134                     --                               ppCat (map (ppr PprDebug) dicts)]])
2135                     (returnSM (singleCI new_id spec_tys dicts))
2136
2137         (True, Just (spec_id, tys_left, toss), _)
2138              -> if maybeToBool (isConstMethodId_maybe spec_id) then
2139                         -- If we got a const method spec_id see if further spec required
2140                         -- NB: const method is top-level so spec_id will not be cloned
2141                     case record_spec spec_id tys_left of
2142                       (False, _, _)
2143                         -> -- pprTrace "CallInst:Exists\n"
2144                            -- (ppAboves [ppCat [ppr PprDebug id, ppCat (map (ppr PprDebug) args)],
2145                            --            ppCat [ppStr "->", ppr PprDebug spec_id,
2146                            --                   ppr PprDebug (tys_left ++ drop toss dicts)]])
2147                            (returnSM emptyUDs)
2148
2149                       (True, Nothing, spec_tys)
2150                         -> -- pprTrace "CallInst:Exists:Reqd\n"
2151                            -- (ppAboves [ppCat [ppr PprDebug id, ppCat (map (ppr PprDebug) args)],
2152                            --            ppCat [ppStr "->", ppr PprDebug spec_id,
2153                            --                   ppr PprDebug (tys_left ++ drop toss dicts)],
2154                            --            ppCat [ppStr "CI", ppCat (map (pprMaybeTy PprDebug) spec_tys),
2155                            --                               ppCat (map (ppr PprDebug) (drop toss dicts))]])
2156                            (returnSM (singleCI spec_id spec_tys (drop toss dicts)))
2157
2158                       (True, Just (spec_spec_id, tys_left_left, toss_toss), _)
2159                         -> -- pprTrace "CallInst:Exists:Exists\n"
2160                            -- (ppAboves [ppCat [ppr PprDebug id, ppCat (map (ppr PprDebug) args)],
2161                            --            ppCat [ppStr "->", ppr PprDebug spec_id,
2162                            --                   ppr PprDebug (tys_left ++ drop toss dicts)],
2163                            --            ppCat [ppStr "->", ppr PprDebug spec_spec_id,
2164                            --                   ppr PprDebug (tys_left_left ++ drop (toss + toss_toss) dicts)]])
2165                            (returnSM emptyUDs)
2166
2167                 else
2168                     -- pprTrace "CallInst:Exists\n"
2169                     -- (ppAboves [ppCat [ppr PprDebug id, ppCat (map (ppr PprDebug) args)],
2170                     --            ppCat [ppStr "->", ppr PprDebug spec_id,
2171                     --                   ppr PprDebug (tys_left ++ drop toss dicts)]])
2172                     (returnSM emptyUDs)
2173
2174
2175 take_type_args (_:tyvars) class_tyvar_pairs ((TyArg ty,_,_):args)
2176         = case (take_type_args tyvars class_tyvar_pairs args) of
2177             Nothing               -> Nothing
2178             Just (tys, dicts, others) -> Just (ty:tys, dicts, others)
2179
2180 take_type_args (_:tyvars) class_tyvar_pairs [] = Nothing
2181
2182 take_type_args [] class_tyvar_pairs args
2183         = case (take_dict_args class_tyvar_pairs args) of
2184             Nothing              -> Nothing
2185             Just (dicts, others) -> Just ([], dicts, others)
2186
2187 take_dict_args (_:class_tyvar_pairs) ((dict,_,_):args) | isValArg dict
2188         = case (take_dict_args class_tyvar_pairs args) of
2189             Nothing              -> Nothing
2190             Just (dicts, others) -> Just (dict:dicts, others)
2191
2192 take_dict_args (_:class_tyvar_pairs) [] = Nothing
2193
2194 take_dict_args [] args = Just ([], args)
2195 \end{code}
2196
2197 \begin{code}
2198 mkCall :: Id
2199        -> [(CoreArg, UsageDetails, CoreExpr -> CoreExpr)]
2200        -> SpecM CoreExpr
2201
2202 mkCall new_id arg_infos = returnSM (mkGenApp (Var new_id) [arg | (arg, _, _) <- arg_infos])
2203
2204 {- 
2205   | maybeToBool (isSuperDictSelId_maybe new_id)
2206     && any isUnboxedType ty_args
2207         -- No specialisations for super-dict selectors
2208         -- Specialise unboxed calls to SuperDictSelIds by extracting
2209         -- the super class dictionary directly form the super class
2210         -- NB: This should be dead code since all uses of this dictionary should
2211         --     have been specialised. We only do this to keep core-lint happy.
2212     = let
2213          Just (_, super_class) = isSuperDictSelId_maybe new_id
2214          super_dict_id = case lookupClassInstAtSimpleType super_class (head ty_args) of
2215                          Nothing -> panic "Specialise:mkCall:SuperDictId"
2216                          Just id -> id
2217       in
2218       returnSM (False, Var super_dict_id)
2219
2220   | otherwise
2221     = case lookupSpecEnv (getIdSpecialisation new_id) ty_args of
2222         Nothing -> checkUnspecOK new_id ty_args (
2223                    returnSM (False, unspec_call)
2224                    )
2225
2226         Just spec_1_details@(spec_id_1, tys_left_1, dicts_to_toss_1)
2227                 -> let
2228                         -- It may be necessary to specialsie a constant method spec_id again
2229                        (spec_id, tys_left, dicts_to_toss) =
2230                             case (maybeToBool (isConstMethodId_maybe spec_id_1),
2231                                   lookupSpecEnv (getIdSpecialisation spec_id_1) tys_left_1) of
2232                                  (False, _ )     -> spec_1_details
2233                                  (True, Nothing) -> spec_1_details
2234                                  (True, Just (spec_id_2, tys_left_2, dicts_to_toss_2))
2235                                                  -> (spec_id_2, tys_left_2, dicts_to_toss_1 + dicts_to_toss_2)
2236
2237                        args_left = toss_dicts dicts_to_toss val_args
2238                    in
2239                    checkSpecOK new_id ty_args spec_id tys_left (
2240
2241                         -- The resulting spec_id may be a top-level unboxed value
2242                         -- This can arise for:
2243                         -- 1) constant method values
2244                         --    eq: class Num a where pi :: a
2245                         --        instance Num Double# where pi = 3.141#
2246                         -- 2) specilised overloaded values
2247                         --    eq: i1 :: Num a => a
2248                         --        i1 Int# d.Num.Int# ==> i1.Int#
2249                         -- These top level defns should have been lifted.
2250                         -- We must add code to unlift such a spec_id.
2251
2252                    if isUnboxedType (idType spec_id) then
2253                        ASSERT (null tys_left && null args_left)
2254                        if toplevelishId spec_id then
2255                            liftId spec_id       `thenSM` \ (lift_spec_id, unlift_spec_id) ->
2256                            returnSM (True, bindUnlift lift_spec_id unlift_spec_id
2257                                                       (Var unlift_spec_id))
2258                        else
2259                            pprPanic "Specialise:mkCall: unboxed spec_id not top-level ...\n"
2260                                     (ppCat [ppr PprDebug new_id,
2261                                             ppInterleave ppNil (map (pprParendGenType PprDebug) ty_args),
2262                                             ppStr "==>",
2263                                             ppr PprDebug spec_id])
2264                    else
2265                    let
2266                        (vals_left, _, unlifts_left) = unzip3 args_left
2267                        applied_tys  = mkTyApp (Var spec_id) tys_left
2268                        applied_vals = mkGenApp applied_tys vals_left
2269                    in
2270                    returnSM (True, applyBindUnlifts unlifts_left applied_vals)
2271                    )
2272   where
2273     (tys_and_vals, _, unlifts) = unzip3 args
2274     unspec_call = applyBindUnlifts unlifts (mkGenApp (Var new_id) tys_and_vals)
2275
2276
2277         -- ty_args is the types at the front of the arg list
2278         -- val_args is the rest of the arg-list
2279
2280     (ty_args, val_args) = get args
2281       where
2282         get ((TyArg ty,_,_) : args) = (ty : tys, rest) where (tys,rest) = get args
2283         get args                    = ([],       args)
2284
2285
2286         -- toss_dicts chucks away dict args, checking that they ain't types!
2287     toss_dicts 0 args               = args
2288     toss_dicts n ((a,_,_) : args)
2289       | isValArg a                  = toss_dicts (n-1) args
2290
2291 \end{code}
2292
2293 \begin{code}
2294 checkUnspecOK :: Id -> [Type] -> a -> a
2295 checkUnspecOK check_id tys
2296   = if isLocallyDefined check_id && any isUnboxedType tys
2297     then pprPanic "Specialise:checkUnspecOK: unboxed instance for local id not found\n"
2298                   (ppCat [ppr PprDebug check_id,
2299                           ppInterleave ppNil (map (pprParendGenType PprDebug) tys)])
2300     else id
2301
2302 checkSpecOK :: Id -> [Type] -> Id -> [Type] -> a -> a
2303 checkSpecOK check_id tys spec_id tys_left
2304   = if any isUnboxedType tys_left
2305     then pprPanic "Specialise:checkSpecOK: unboxed type args in specialised application\n"
2306                   (ppAboves [ppCat [ppr PprDebug check_id,
2307                                     ppInterleave ppNil (map (pprParendGenType PprDebug) tys)],
2308                              ppCat [ppr PprDebug spec_id,
2309                                     ppInterleave ppNil (map (pprParendGenType PprDebug) tys_left)]])
2310     else id
2311 -}
2312 \end{code}
2313
2314 \begin{code}
2315 mkTyConInstance :: Id
2316                 -> [Type]
2317                 -> SpecM UsageDetails
2318 mkTyConInstance con tys
2319   = recordTyConInst con tys     `thenSM` \ record_inst ->
2320     case record_inst of
2321       Nothing                           -- No TyCon instance
2322         -> -- pprTrace "NoTyConInst:"
2323            -- (ppCat [ppr PprDebug tycon, ppStr "at",
2324            --         ppr PprDebug con, ppCat (map (ppr PprDebug) tys)])
2325            (returnSM (singleConUDs con))
2326
2327       Just spec_tys                     -- Record TyCon instance
2328         -> -- pprTrace "TyConInst:"
2329            -- (ppCat [ppr PprDebug tycon, ppStr "at",
2330            --         ppr PprDebug con, ppCat (map (ppr PprDebug) tys),
2331            --         ppBesides [ppStr "(",
2332            --                    ppCat [pprMaybeTy PprDebug ty | ty <- spec_tys],
2333            --                    ppStr ")"]])
2334            (returnSM (singleTyConI tycon spec_tys `unionUDs` singleConUDs con))
2335   where
2336     tycon = dataConTyCon con
2337 \end{code}
2338
2339 \begin{code}
2340 recordTyConInst :: Id
2341                 -> [Type]
2342                 -> SpecM (Maybe [Maybe Type])
2343
2344 recordTyConInst con tys
2345   = let
2346         spec_tys = specialiseConstrTys tys
2347
2348         do_tycon_spec = maybeToBool (firstJust spec_tys)
2349
2350         spec_exists = maybeToBool (lookupSpecEnv
2351                                       (getIdSpecialisation con)
2352                                       tys)
2353     in
2354     -- pprTrace "ConSpecExists?: "
2355     -- (ppAboves [ppStr (if spec_exists then "True" else "False"),
2356     --            ppr PprShowAll con, ppCat (map (ppr PprDebug) tys)])
2357     (if (not spec_exists && do_tycon_spec)
2358      then returnSM (Just spec_tys)
2359      else returnSM Nothing)
2360 \end{code}
2361
2362 %************************************************************************
2363 %*                                                                      *
2364 \subsection[monad-Specialise]{Monad used in specialisation}
2365 %*                                                                      *
2366 %************************************************************************
2367
2368 Monad has:
2369
2370  inherited: control flags and
2371             recordInst functions with flags cached
2372
2373             environment mapping tyvars to types
2374             environment mapping Ids to Atoms
2375
2376  threaded in and out: unique supply
2377
2378 \begin{code}
2379 type TypeEnv = TyVarEnv Type
2380
2381 type SpecM result
2382   =  TypeEnv
2383   -> SpecIdEnv
2384   -> UniqSupply
2385   -> result
2386
2387 initSM m uniqs
2388   = m nullTyVarEnv nullIdEnv uniqs
2389
2390 returnSM :: a -> SpecM a
2391 thenSM   :: SpecM a -> (a -> SpecM b) -> SpecM b
2392 fixSM    :: (a -> SpecM a) -> SpecM a
2393
2394 thenSM m k tvenv idenv us
2395   = case splitUniqSupply us        of { (s1, s2) ->
2396     case (m tvenv idenv s1) of { r ->
2397     k r tvenv idenv s2 }}
2398
2399 returnSM r tvenv idenv us = r
2400
2401 fixSM k tvenv idenv us
2402  = r
2403  where
2404    r = k r tvenv idenv us       -- Recursive in r!
2405 \end{code}
2406
2407 The only interesting bit is figuring out the type of the SpecId!
2408
2409 \begin{code}
2410 newSpecIds :: [Id]              -- The id of which to make a specialised version
2411            -> [Maybe Type]      -- Specialise to these types
2412            -> Int               -- No of dicts to specialise
2413            -> SpecM [Id]
2414
2415 newSpecIds new_ids maybe_tys dicts_to_ignore tvenv idenv us
2416   = [ mkSpecId uniq id maybe_tys (spec_id_ty id) (selectIdInfoForSpecId id)
2417       | (id,uniq) <- zipEqual "newSpecIds" new_ids uniqs ]
2418   where
2419     uniqs = getUniques (length new_ids) us
2420     spec_id_ty id = specialiseTy (idType id) maybe_tys dicts_to_ignore
2421
2422 newTyVars :: Int -> SpecM [TyVar]
2423 newTyVars n tvenv idenv us 
2424   = [mkSysTyVar uniq mkBoxedTypeKind | uniq <- getUniques n us]
2425 \end{code}
2426
2427 @cloneLambdaOrCaseBinders@ and @cloneLetBinders@ take a bunch of
2428 binders, and build ``clones'' for them.  The clones differ from the
2429 originals in three ways:
2430
2431         (a) they have a fresh unique
2432         (b) they have the current type environment applied to their type
2433         (c) for Let binders which have been specialised to unboxed values
2434             the clone will have a lifted type
2435
2436 As well as returning the list of cloned @Id@s they also return a list of
2437 @CloneInfo@s which the original binders should be bound to.
2438
2439 \begin{code}
2440 cloneLambdaOrCaseBinders :: [Id]                        -- Old binders
2441                          -> SpecM ([Id], [CloneInfo])   -- New ones
2442
2443 cloneLambdaOrCaseBinders old_ids tvenv idenv us
2444   = let
2445         uniqs = getUniques (length old_ids) us
2446     in
2447     unzip (zipWithEqual "cloneLambdaOrCaseBinders" clone_it old_ids uniqs)
2448   where
2449     clone_it old_id uniq
2450       = (new_id, NoLift (VarArg new_id))
2451       where
2452         new_id = applyTypeEnvToId tvenv (mkIdWithNewUniq old_id uniq)
2453
2454 cloneLetBinders :: Bool                         -- Top level ?
2455                 -> Bool                         -- Recursice
2456                 -> [Id]                         -- Old binders
2457                 -> SpecM ([Id], [CloneInfo])    -- New ones
2458
2459 cloneLetBinders top_lev is_rec old_ids tvenv idenv us
2460   = let
2461         uniqs = getUniques (2 * length old_ids) us
2462     in
2463     unzip (clone_them old_ids uniqs)
2464   where
2465     clone_them [] [] = []
2466
2467     clone_them (old_id:olds) (u1:u2:uniqs)
2468       | top_lev
2469         = (old_id,
2470            NoLift (VarArg old_id)) : clone_rest
2471
2472          -- Don't clone if it is a top-level thing. Why not?
2473          -- (a) we don't want to change the uniques
2474          --     on such things (see TopLevId in Id.lhs)
2475          -- (b) we don't have to be paranoid about name capture
2476          -- (c) the thing is polymorphic so no need to subst
2477
2478       | otherwise
2479         = if (is_rec && isUnboxedType new_ty && not (isUnboxedType old_ty))
2480           then (lifted_id,
2481                 Lifted lifted_id unlifted_id) : clone_rest
2482           else (new_id,
2483                 NoLift (VarArg new_id)) : clone_rest
2484
2485       where
2486         clone_rest = clone_them olds uniqs
2487
2488         new_id = applyTypeEnvToId tvenv (mkIdWithNewUniq old_id u1)
2489         new_ty = idType new_id
2490         old_ty = idType old_id
2491
2492         (lifted_id, unlifted_id) = mkLiftedId new_id u2
2493
2494
2495 cloneTyVarSM :: TyVar -> SpecM TyVar
2496
2497 cloneTyVarSM old_tyvar tvenv idenv us
2498   = let
2499         uniq = getUnique us
2500     in
2501     cloneTyVar old_tyvar uniq -- new_tyvar
2502
2503 bindId :: Id -> CloneInfo -> SpecM thing -> SpecM thing
2504
2505 bindId id val specm tvenv idenv us
2506  = specm tvenv (addOneToIdEnv idenv id val) us
2507
2508 bindIds :: [Id] -> [CloneInfo] -> SpecM thing -> SpecM thing
2509
2510 bindIds olds news specm tvenv idenv us
2511  = specm tvenv (growIdEnvList idenv (zip olds news)) us
2512
2513 bindSpecIds :: [Id]                     -- Old
2514             -> [(CloneInfo)]            -- New
2515             -> [[Maybe SpecInfo]]       -- Corresponding specialisations
2516                                         -- Each sub-list corresponds to a different type,
2517                                         -- and contains one Maybe spec_info for each id
2518             -> SpecM thing
2519             -> SpecM thing
2520
2521 bindSpecIds olds clones spec_infos specm tvenv idenv us
2522  = specm tvenv (growIdEnvList idenv old_to_clone) us
2523  where
2524    old_to_clone = mk_old_to_clone olds clones spec_infos
2525
2526    -- The important thing here is that we are *lazy* in spec_infos
2527    mk_old_to_clone [] [] _ = []
2528    mk_old_to_clone (old:rest_olds) (clone:rest_clones) spec_infos
2529      = (old, add_spec_info clone) :
2530        mk_old_to_clone rest_olds rest_clones spec_infos_rest
2531      where
2532        add_spec_info (NoLift (VarArg new))
2533          = NoLift (VarArg (new `addIdSpecialisation`
2534                                   (mkSpecEnv spec_infos_this_id)))
2535        add_spec_info lifted
2536          = lifted               -- no specialised instances for unboxed lifted values
2537
2538        spec_infos_this_id = catMaybes (map head spec_infos)
2539        spec_infos_rest    = map tail spec_infos
2540
2541
2542 bindTyVar :: TyVar -> Type -> SpecM thing -> SpecM thing
2543
2544 bindTyVar tyvar ty specm tvenv idenv us
2545  = specm (growTyVarEnvList tvenv [(tyvar,ty)]) idenv us
2546 \end{code}
2547
2548 \begin{code}
2549 lookupId :: Id -> SpecM CloneInfo
2550
2551 lookupId id tvenv idenv us
2552   = case lookupIdEnv idenv id of
2553       Nothing   -> NoLift (VarArg id)
2554       Just info -> info
2555 \end{code}
2556
2557 \begin{code}
2558 specTy :: Type -> SpecM Type    -- Apply the current type envt to the type
2559
2560 specTy ty tvenv idenv us
2561   = applyTypeEnvToTy tvenv ty
2562 \end{code}
2563
2564 \begin{code}
2565 liftId :: Id -> SpecM (Id, Id)
2566 liftId id tvenv idenv us
2567   = let
2568         uniq = getUnique us
2569     in
2570     mkLiftedId id uniq
2571 \end{code}
2572
2573 In other monads these @mapSM@ things are usually called @listM@.
2574 I think @mapSM@ is a much better name.  The `2' and `3' variants are
2575 when you want to return two or three results, and get at them
2576 separately.  It saves you having to do an (unzip stuff) right after.
2577
2578 \begin{code}
2579 mapSM          :: (a -> SpecM b)            -> [a] -> SpecM [b]
2580 mapAndUnzipSM  :: (a -> SpecM (b1, b2))     -> [a] -> SpecM ([b1],[b2])
2581 mapAndUnzip3SM :: (a -> SpecM (b1, b2, b3)) -> [a] -> SpecM ([b1],[b2],[b3])
2582 mapAndUnzip4SM :: (a -> SpecM (b1, b2, b3, b4)) -> [a] -> SpecM ([b1],[b2],[b3],[b4])
2583
2584 mapSM f [] = returnSM []
2585 mapSM f (x:xs) = f x            `thenSM` \ r ->
2586                  mapSM f xs     `thenSM` \ rs ->
2587                  returnSM (r:rs)
2588
2589 mapAndUnzipSM f [] = returnSM ([],[])
2590 mapAndUnzipSM f (x:xs) = f x                    `thenSM` \ (r1, r2) ->
2591                          mapAndUnzipSM f xs     `thenSM` \ (rs1,rs2) ->
2592                          returnSM ((r1:rs1),(r2:rs2))
2593
2594 mapAndUnzip3SM f [] = returnSM ([],[],[])
2595 mapAndUnzip3SM f (x:xs) = f x                   `thenSM` \ (r1,r2,r3) ->
2596                           mapAndUnzip3SM f xs   `thenSM` \ (rs1,rs2,rs3) ->
2597                           returnSM ((r1:rs1),(r2:rs2),(r3:rs3))
2598
2599 mapAndUnzip4SM f [] = returnSM ([],[],[],[])
2600 mapAndUnzip4SM f (x:xs) = f x                   `thenSM` \ (r1,r2,r3,r4) ->
2601                           mapAndUnzip4SM f xs   `thenSM` \ (rs1,rs2,rs3,rs4) ->
2602                           returnSM ((r1:rs1),(r2:rs2),(r3:rs3),(r4:rs4))
2603 \end{code}