[project @ 1996-04-08 16:15:43 by partain]
[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         FiniteMap, Bag
15
16     ) where
17
18 import Ubiq{-uitous-}
19
20 import Bag              ( emptyBag, unitBag, isEmptyBag, unionBags,
21                           partitionBag, listToBag, bagToList
22                         )
23 import Class            ( GenClass{-instance Eq-} )
24 import CmdLineOpts      ( opt_SpecialiseImports, opt_D_simplifier_stats,
25                           opt_CompilingPrelude, opt_SpecialiseTrace,
26                           opt_SpecialiseOverloaded, opt_SpecialiseUnboxed,
27                           opt_SpecialiseAll
28                         )
29 import CoreLift         ( mkLiftedId, liftExpr, bindUnlift, applyBindUnlifts )
30 import CoreSyn
31 import CoreUtils        ( coreExprType, squashableDictishCcExpr )
32 import FiniteMap        ( addListToFM_C )
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, IdEnv(..),
40                           emptyIdSet, mkIdSet, unitIdSet,
41                           elementOfIdSet, minusIdSet,
42                           unionIdSets, unionManyIdSets, 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 PrelInfo         ( liftDataCon )
55 import Pretty           ( ppHang, ppCat, ppStr, ppAboves, ppBesides,
56                           ppInt, ppSP, ppInterleave, ppNil, Pretty(..)
57                         )
58 import PrimOp           ( PrimOp(..) )
59 import SpecUtils
60 import Type             ( mkTyVarTy, mkTyVarTys, isTyVarTy, getAppDataTyCon,
61                           tyVarsOfTypes, applyTypeEnvToTy, isUnboxedType
62                         )
63 import TyCon            ( TyCon{-instance Eq-} )
64 import TyVar            ( cloneTyVar,
65                           elementOfTyVarSet, TyVarSet(..),
66                           nullTyVarEnv, growTyVarEnvList, TyVarEnv(..),
67                           GenTyVar{-instance Eq-}
68                         )
69 import Unique           ( Unique{-instance Eq-} )
70 import UniqSet          ( mkUniqSet, unionUniqSets, uniqSetToList )
71 import UniqSupply       ( splitUniqSupply, getUniques, getUnique )
72 import Util             ( equivClasses, mapAccumL, assoc, zipWithEqual,
73                           panic, pprTrace, pprPanic, assertPanic
74                         )
75
76 infixr 9 `thenSM`
77
78 --ToDo:kill
79 data SpecInfo = SpecInfo [Maybe Type] Int Id
80
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 lookupSpecEnv = panic "Specialise.lookupSpecEnv (ToDo)"
92 mkPolySysTyVar = panic "Specialise.mkPolySysTyVar (ToDo)"
93 mkSpecEnv = panic "Specialise.mkSpecEnv (ToDo)"
94 mkSpecId = panic "Specialise.mkSpecId (ToDo)"
95 selectIdInfoForSpecId = panic "Specialise.selectIdInfoForSpecId (ToDo)"
96 specialiseTy = panic "Specialise.specialiseTy (ToDo)"
97 \end{code}
98
99 %************************************************************************
100 %*                                                                      *
101 \subsection[notes-Specialise]{Implementation notes [SLPJ, Aug 18 1993]}
102 %*                                                                      *
103 %************************************************************************
104
105 These notes describe how we implement specialisation to eliminate
106 overloading, and optionally to eliminate unboxed polymorphism, and
107 full polymorphism.
108
109 The specialisation pass is a partial evaluator which works on Core
110 syntax, complete with all the explicit dictionary application,
111 abstraction and construction as added by the type checker.  The
112 existing type checker remains largely as it is.
113
114 One important thought: the {\em types} passed to an overloaded
115 function, and the {\em dictionaries} passed are mutually redundant.
116 If the same function is applied to the same type(s) then it is sure to
117 be applied to the same dictionary(s)---or rather to the same {\em
118 values}.  (The arguments might look different but they will evaluate
119 to the same value.)
120
121 Second important thought: we know that we can make progress by
122 treating dictionary arguments as static and worth specialising on.  So
123 we can do without binding-time analysis, and instead specialise on
124 dictionary arguments and no others.
125
126 The basic idea
127 ~~~~~~~~~~~~~~
128 Suppose we have
129
130         let f = <f_rhs>
131         in <body>
132
133 and suppose f is overloaded.
134
135 STEP 1: CALL-INSTANCE COLLECTION
136
137 We traverse <body>, accumulating all applications of f to types and
138 dictionaries.
139
140 (Might there be partial applications, to just some of its types and
141 dictionaries?  In principle yes, but in practice the type checker only
142 builds applications of f to all its types and dictionaries, so partial
143 applications could only arise as a result of transformation, and even
144 then I think it's unlikely.  In any case, we simply don't accumulate such
145 partial applications.)
146
147 There's a choice of whether to collect details of all *polymorphic* functions
148 or simply all *overloaded* ones.  How to sort this out?
149   Pass in a predicate on the function to say if it is "interesting"?
150   This is dependent on the user flags: SpecialiseOverloaded
151                                        SpecialiseUnboxed
152                                        SpecialiseAll
153
154 STEP 2: EQUIVALENCES
155
156 So now we have a collection of calls to f:
157         f t1 t2 d1 d2
158         f t3 t4 d3 d4
159         ...
160 Notice that f may take several type arguments.  To avoid ambiguity, we
161 say that f is called at type t1/t2 and t3/t4.
162
163 We take equivalence classes using equality of the *types* (ignoring
164 the dictionary args, which as mentioned previously are redundant).
165
166 STEP 3: SPECIALISATION
167
168 For each equivalence class, choose a representative (f t1 t2 d1 d2),
169 and create a local instance of f, defined thus:
170
171         f@t1/t2 = <f_rhs> t1 t2 d1 d2
172
173 (f_rhs presumably has some big lambdas and dictionary lambdas, so lots
174 of simplification will now result.)  Then we should recursively do
175 everything again.
176
177 The new id has its own unique, but its print-name (if exported) has
178 an explicit representation of the instance types t1/t2.
179
180 Add this new id to f's IdInfo, to record that f has a specialised version.
181
182 Before doing any of this, check that f's IdInfo doesn't already
183 tell us about an existing instance of f at the required type/s.
184 (This might happen if specialisation was applied more than once, or
185 it might arise from user SPECIALIZE pragmas.)
186
187 Recursion
188 ~~~~~~~~~
189 Wait a minute!  What if f is recursive?  Then we can't just plug in
190 its right-hand side, can we?
191
192 But it's ok.  The type checker *always* creates non-recursive definitions
193 for overloaded recursive functions.  For example:
194
195         f x = f (x+x)           -- Yes I know its silly
196
197 becomes
198
199         f a (d::Num a) = let p = +.sel a d
200                          in
201                          letrec fl (y::a) = fl (p y y)
202                          in
203                          fl
204
205 We still have recusion for non-overloadd functions which we
206 speciailise, but the recursive call should get speciailised to the
207 same recursive version.
208
209
210 Polymorphism 1
211 ~~~~~~~~~~~~~~
212
213 All this is crystal clear when the function is applied to *constant
214 types*; that is, types which have no type variables inside.  But what if
215 it is applied to non-constant types?  Suppose we find a call of f at type
216 t1/t2.  There are two possibilities:
217
218 (a) The free type variables of t1, t2 are in scope at the definition point
219 of f.  In this case there's no problem, we proceed just as before.  A common
220 example is as follows.  Here's the Haskell:
221
222         g y = let f x = x+x
223               in f y + f y
224
225 After typechecking we have
226
227         g a (d::Num a) (y::a) = let f b (d'::Num b) (x::b) = +.sel b d' x x
228                                 in +.sel a d (f a d y) (f a d y)
229
230 Notice that the call to f is at type type "a"; a non-constant type.
231 Both calls to f are at the same type, so we can specialise to give:
232
233         g a (d::Num a) (y::a) = let f@a (x::a) = +.sel a d x x
234                                 in +.sel a d (f@a y) (f@a y)
235
236
237 (b) The other case is when the type variables in the instance types
238 are *not* in scope at the definition point of f.  The example we are
239 working with above is a good case.  There are two instances of (+.sel a d),
240 but "a" is not in scope at the definition of +.sel.  Can we do anything?
241 Yes, we can "common them up", a sort of limited common sub-expression deal.
242 This would give:
243
244         g a (d::Num a) (y::a) = let +.sel@a = +.sel a d
245                                     f@a (x::a) = +.sel@a x x
246                                 in +.sel@a (f@a y) (f@a y)
247
248 This can save work, and can't be spotted by the type checker, because
249 the two instances of +.sel weren't originally at the same type.
250
251 Further notes on (b)
252
253 * There are quite a few variations here.  For example, the defn of
254   +.sel could be floated ouside the \y, to attempt to gain laziness.
255   It certainly mustn't be floated outside the \d because the d has to
256   be in scope too.
257
258 * We don't want to inline f_rhs in this case, because
259 that will duplicate code.  Just commoning up the call is the point.
260
261 * Nothing gets added to +.sel's IdInfo.
262
263 * Don't bother unless the equivalence class has more than one item!
264
265 Not clear whether this is all worth it.  It is of course OK to
266 simply discard call-instances when passing a big lambda.
267
268 Polymorphism 2 -- Overloading
269 ~~~~~~~~~~~~~~
270 Consider a function whose most general type is
271
272         f :: forall a b. Ord a => [a] -> b -> b
273
274 There is really no point in making a version of g at Int/Int and another
275 at Int/Bool, because it's only instancing the type variable "a" which
276 buys us any efficiency. Since g is completely polymorphic in b there
277 ain't much point in making separate versions of g for the different
278 b types.
279
280 That suggests that we should identify which of g's type variables
281 are constrained (like "a") and which are unconstrained (like "b").
282 Then when taking equivalence classes in STEP 2, we ignore the type args
283 corresponding to unconstrained type variable.  In STEP 3 we make
284 polymorphic versions.  Thus:
285
286         f@t1/ = /\b -> <f_rhs> t1 b d1 d2
287
288 This seems pretty simple, and a Good Thing.
289
290 Polymorphism 3 -- Unboxed
291 ~~~~~~~~~~~~~~
292
293 If we are speciailising at unboxed types we must speciailise
294 regardless of the overloading constraint.  In the exaple above it is
295 worth speciailising at types Int/Int#, Int/Bool# and a/Int#, Int#/Int#
296 etc.
297
298 Note that specialising an overloaded type at an uboxed type requires
299 an unboxed instance -- we cannot default to an unspecialised version!
300
301
302 Dictionary floating
303 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
304 Consider
305
306         f x = let g p q = p==q
307                   h r s = (r+s, g r s)
308               in
309               h x x
310
311
312 Before specialisation, leaving out type abstractions we have
313
314         f df x = let g :: Eq a => a -> a -> Bool
315                      g dg p q = == dg p q
316                      h :: Num a => a -> a -> (a, Bool)
317                      h dh r s = let deq = eqFromNum dh
318                                 in (+ dh r s, g deq r s)
319               in
320               h df x x
321
322 After specialising h we get a specialised version of h, like this:
323
324                     h' r s = let deq = eqFromNum df
325                              in (+ df r s, g deq r s)
326
327 But we can't naively make an instance for g from this, because deq is not in scope
328 at the defn of g.  Instead, we have to float out the (new) defn of deq
329 to widen its scope.  Notice that this floating can't be done in advance -- it only
330 shows up when specialisation is done.
331
332 DELICATE MATTER: the way we tell a dictionary binding is by looking to
333 see if it has a Dict type.  If the type has been "undictify'd", so that
334 it looks like a tuple, then the dictionary binding won't be floated, and
335 an opportunity to specialise might be lost.
336
337 User SPECIALIZE pragmas
338 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
339 Specialisation pragmas can be digested by the type checker, and implemented
340 by adding extra definitions along with that of f, in the same way as before
341
342         f@t1/t2 = <f_rhs> t1 t2 d1 d2
343
344 Indeed the pragmas *have* to be dealt with by the type checker, because
345 only it knows how to build the dictionaries d1 and d2!  For example
346
347         g :: Ord a => [a] -> [a]
348         {-# SPECIALIZE f :: [Tree Int] -> [Tree Int] #-}
349
350 Here, the specialised version of g is an application of g's rhs to the
351 Ord dictionary for (Tree Int), which only the type checker can conjure
352 up.  There might not even *be* one, if (Tree Int) is not an instance of
353 Ord!  (All the other specialision has suitable dictionaries to hand
354 from actual calls.)
355
356 Problem.  The type checker doesn't have to hand a convenient <f_rhs>, because
357 it is buried in a complex (as-yet-un-desugared) binding group.
358 Maybe we should say
359
360         f@t1/t2 = f* t1 t2 d1 d2
361
362 where f* is the Id f with an IdInfo which says "inline me regardless!".
363 Indeed all the specialisation could be done in this way.
364 That in turn means that the simplifier has to be prepared to inline absolutely
365 any in-scope let-bound thing.
366
367
368 Again, the pragma should permit polymorphism in unconstrained variables:
369
370         h :: Ord a => [a] -> b -> b
371         {-# SPECIALIZE h :: [Int] -> b -> b #-}
372
373 We *insist* that all overloaded type variables are specialised to ground types,
374 (and hence there can be no context inside a SPECIALIZE pragma).
375 We *permit* unconstrained type variables to be specialised to
376         - a ground type
377         - or left as a polymorphic type variable
378 but nothing in between.  So
379
380         {-# SPECIALIZE h :: [Int] -> [c] -> [c] #-}
381
382 is *illegal*.  (It can be handled, but it adds complication, and gains the
383 programmer nothing.)
384
385
386 SPECIALISING INSTANCE DECLARATIONS
387 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
388 Consider
389
390         instance Foo a => Foo [a] where
391                 ...
392         {-# SPECIALIZE instance Foo [Int] #-}
393
394 The original instance decl creates a dictionary-function
395 definition:
396
397         dfun.Foo.List :: forall a. Foo a -> Foo [a]
398
399 The SPECIALIZE pragma just makes a specialised copy, just as for
400 ordinary function definitions:
401
402         dfun.Foo.List@Int :: Foo [Int]
403         dfun.Foo.List@Int = dfun.Foo.List Int dFooInt
404
405 The information about what instance of the dfun exist gets added to
406 the dfun's IdInfo in the same way as a user-defined function too.
407
408 In fact, matters are a little bit more complicated than this.
409 When we make one of these specialised instances, we are defining
410 a constant dictionary, and so we want immediate access to its constant
411 methods and superclasses.  Indeed, these constant methods and superclasses
412 must be in the IdInfo for the class selectors!  We need help from the
413 typechecker to sort this out, perhaps by generating a separate IdInfo
414 for each.
415
416 Automatic instance decl specialisation?
417 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
418 Can instance decls be specialised automatically?  It's tricky.
419 We could collect call-instance information for each dfun, but
420 then when we specialised their bodies we'd get new call-instances
421 for ordinary functions; and when we specialised their bodies, we might get
422 new call-instances of the dfuns, and so on.  This all arises because of
423 the unrestricted mutual recursion between instance decls and value decls.
424
425 Furthermore, instance decls are usually exported and used non-locally,
426 so we'll want to compile enough to get those specialisations done.
427
428 Lastly, there's no such thing as a local instance decl, so we can
429 survive solely by spitting out *usage* information, and then reading that
430 back in as a pragma when next compiling the file.  So for now,
431 we only specialise instance decls in response to pragmas.
432
433 That means that even if an instance decl ain't otherwise exported it
434 needs to be spat out as with a SPECIALIZE pragma.  Furthermore, it needs
435 something to say which module defined the instance, so the usage info
436 can be fed into the right reqts info file.  Blegh.
437
438
439 SPECIAILISING DATA DECLARATIONS
440 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
441
442 With unboxed specialisation (or full specialisation) we also require
443 data types (and their constructors) to be speciailised on unboxed
444 type arguments.
445
446 In addition to normal call instances we gather TyCon call instances at
447 unboxed types, determine equivalence classes for the locally defined
448 TyCons and build speciailised data constructor Ids for each TyCon and
449 substitute these in the Con calls.
450
451 We need the list of local TyCons to partition the TyCon instance info.
452 We pass out a FiniteMap from local TyCons to Specialised Instances to
453 give to the interface and code genertors.
454
455 N.B. The specialised data constructors reference the original data
456 constructor and type constructor which do not have the updated
457 specialisation info attached.  Any specialisation info must be
458 extracted from the TyCon map returned.
459
460
461 SPITTING OUT USAGE INFORMATION
462 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
463
464 To spit out usage information we need to traverse the code collecting
465 call-instance information for all imported (non-prelude?) functions
466 and data types. Then we equivalence-class it and spit it out.
467
468 This is done at the top-level when all the call instances which escape
469 must be for imported functions and data types.
470
471
472 Partial specialisation by pragmas
473 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
474 What about partial specialisation:
475
476         k :: (Ord a, Eq b) => [a] -> b -> b -> [a]
477         {-# SPECIALIZE k :: Eq b => [Int] -> b -> b -> [a] #-}
478
479 or even
480
481         {-# SPECIALIZE k :: Eq b => [Int] -> [b] -> [b] -> [a] #-}
482
483 Seems quite reasonable.  Similar things could be done with instance decls:
484
485         instance (Foo a, Foo b) => Foo (a,b) where
486                 ...
487         {-# SPECIALIZE instance Foo a => Foo (a,Int) #-}
488         {-# SPECIALIZE instance Foo b => Foo (Int,b) #-}
489
490 Ho hum.  Things are complex enough without this.  I pass.
491
492
493 Requirements for the simplifer
494 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
495 The simplifier has to be able to take advantage of the specialisation.
496
497 * When the simplifier finds an application of a polymorphic f, it looks in
498 f's IdInfo in case there is a suitable instance to call instead.  This converts
499
500         f t1 t2 d1 d2   ===>   f_t1_t2
501
502 Note that the dictionaries get eaten up too!
503
504 * Dictionary selection operations on constant dictionaries must be
505   short-circuited:
506
507         +.sel Int d     ===>  +Int
508
509 The obvious way to do this is in the same way as other specialised
510 calls: +.sel has inside it some IdInfo which tells that if it's applied
511 to the type Int then it should eat a dictionary and transform to +Int.
512
513 In short, dictionary selectors need IdInfo inside them for constant
514 methods.
515
516 * Exactly the same applies if a superclass dictionary is being
517   extracted:
518
519         Eq.sel Int d   ===>   dEqInt
520
521 * Something similar applies to dictionary construction too.  Suppose
522 dfun.Eq.List is the function taking a dictionary for (Eq a) to
523 one for (Eq [a]).  Then we want
524
525         dfun.Eq.List Int d      ===> dEq.List_Int
526
527 Where does the Eq [Int] dictionary come from?  It is built in
528 response to a SPECIALIZE pragma on the Eq [a] instance decl.
529
530 In short, dfun Ids need IdInfo with a specialisation for each
531 constant instance of their instance declaration.
532
533
534 What does the specialisation IdInfo look like?
535 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
536
537         SpecInfo
538                 [Maybe Type] -- Instance types
539                 Int             -- No of dicts to eat
540                 Id              -- Specialised version
541
542 For example, if f has this SpecInfo:
543
544         SpecInfo [Just t1, Nothing, Just t3] 2 f'
545
546 then
547
548         f t1 t2 t3 d1 d2  ===>  f t2
549
550 The "Nothings" identify type arguments in which the specialised
551 version is polymorphic.
552
553 What can't be done this way?
554 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
555 There is no way, post-typechecker, to get a dictionary for (say)
556 Eq a from a dictionary for Eq [a].  So if we find
557
558         ==.sel [t] d
559
560 we can't transform to
561
562         eqList (==.sel t d')
563
564 where
565         eqList :: (a->a->Bool) -> [a] -> [a] -> Bool
566
567 Of course, we currently have no way to automatically derive
568 eqList, nor to connect it to the Eq [a] instance decl, but you
569 can imagine that it might somehow be possible.  Taking advantage
570 of this is permanently ruled out.
571
572 Still, this is no great hardship, because we intend to eliminate
573 overloading altogether anyway!
574
575
576 Mutter mutter
577 ~~~~~~~~~~~~~
578 What about types/classes mentioned in SPECIALIZE pragmas spat out,
579 but not otherwise exported.  Even if they are exported, what about
580 their original names.
581
582 Suggestion: use qualified names in pragmas, omitting module for
583 prelude and "this module".
584
585
586 Mutter mutter 2
587 ~~~~~~~~~~~~~~~
588 Consider this
589
590         f a (d::Num a) = let g = ...
591                          in
592                          ...(let d1::Ord a = Num.Ord.sel a d in g a d1)...
593
594 Here, g is only called at one type, but the dictionary isn't in scope at the
595 definition point for g.  Usually the type checker would build a
596 definition for d1 which enclosed g, but the transformation system
597 might have moved d1's defn inward.
598
599
600 Unboxed bindings
601 ~~~~~~~~~~~~~~~~
602
603 What should we do when a value is specialised to a *strict* unboxed value?
604
605         map_*_* f (x:xs) = let h = f x
606                                t = map f xs
607                            in h:t
608
609 Could convert let to case:
610
611         map_*_Int# f (x:xs) = case f x of h# ->
612                               let t = map f xs
613                               in h#:t
614
615 This may be undesirable since it forces evaluation here, but the value
616 may not be used in all branches of the body. In the general case this
617 transformation is impossible since the mutual recursion in a letrec
618 cannot be expressed as a case.
619
620 There is also a problem with top-level unboxed values, since our
621 implementation cannot handle unboxed values at the top level.
622
623 Solution: Lift the binding of the unboxed value and extract it when it
624 is used:
625
626         map_*_Int# f (x:xs) = let h = case (f x) of h# -> _Lift h#
627                                   t = map f xs
628                               in case h of
629                                  _Lift h# -> h#:t
630
631 Now give it to the simplifier and the _Lifting will be optimised away.
632
633 The benfit is that we have given the specialised "unboxed" values a
634 very simple lifted semantics and then leave it up to the simplifier to
635 optimise it --- knowing that the overheads will be removed in nearly
636 all cases.
637
638 In particular, the value will only be evaluted in the branches of the
639 program which use it, rather than being forced at the point where the
640 value is bound. For example:
641
642         filtermap_*_* p f (x:xs)
643           = let h = f x
644                 t = ...
645             in case p x of
646                 True  -> h:t
647                 False -> t
648    ==>
649         filtermap_*_Int# p f (x:xs)
650           = let h = case (f x) of h# -> _Lift h#
651                 t = ...
652             in case p x of
653                 True  -> case h of _Lift h#
654                            -> h#:t
655                 False -> t
656
657 The binding for h can still be inlined in the one branch and the
658 _Lifting eliminated.
659
660
661 Question: When won't the _Lifting be eliminated?
662
663 Answer: When they at the top-level (where it is necessary) or when
664 inlining would duplicate work (or possibly code depending on
665 options). However, the _Lifting will still be eliminated if the
666 strictness analyser deems the lifted binding strict.
667
668
669
670 %************************************************************************
671 %*                                                                      *
672 \subsubsection[CallInstances]{@CallInstances@ data type}
673 %*                                                                      *
674 %************************************************************************
675
676 \begin{code}
677 type FreeVarsSet   = IdSet
678 type FreeTyVarsSet = TyVarSet
679
680 data CallInstance
681   = CallInstance
682                 Id                -- This Id; *new* ie *cloned* id
683                 [Maybe Type]      -- Specialised at these types (*new*, cloned)
684                                   -- Nothing => no specialisation on this type arg
685                                   --          is required (flag dependent).
686                 [CoreArg]         -- And these dictionaries; all ValArgs
687                 FreeVarsSet       -- Free vars of the dict-args in terms of *new* ids
688                 (Maybe SpecInfo)  -- For specialisation with explicit SpecId
689 \end{code}
690
691 \begin{code}
692 pprCI :: CallInstance -> Pretty
693 pprCI (CallInstance id spec_tys dicts _ maybe_specinfo)
694   = ppHang (ppCat [ppStr "Call inst for", ppr PprDebug id])
695          4 (ppAboves [ppCat (ppStr "types" : [pprMaybeTy PprDebug ty | ty <- spec_tys]),
696                       case maybe_specinfo of
697                         Nothing -> ppCat (ppStr "dicts" : [ppr_arg PprDebug dict | dict <- dicts])
698                         Just (SpecInfo _ _ spec_id)
699                                 -> ppCat [ppStr "Explicit SpecId", ppr PprDebug spec_id]
700                      ])
701
702 -- ToDo: instance Outputable CoreArg?
703 ppr_arg sty (TyArg  t) = ppr sty t
704 ppr_arg sty (LitArg i) = ppr sty i
705 ppr_arg sty (VarArg v) = ppr sty v
706
707 isUnboxedCI :: CallInstance -> Bool
708 isUnboxedCI (CallInstance _ spec_tys _ _ _)
709   = any isUnboxedType (catMaybes spec_tys)
710
711 isExplicitCI :: CallInstance -> Bool
712 isExplicitCI (CallInstance _ _ _ _ (Just _))
713   = True
714 isExplicitCI (CallInstance _ _ _ _ Nothing)
715   = False
716 \end{code}
717
718 Comparisons are based on the {\em types}, ignoring the dictionary args:
719
720 \begin{code}
721
722 cmpCI :: CallInstance -> CallInstance -> TAG_
723 cmpCI (CallInstance id1 tys1 _ _ _) (CallInstance id2 tys2 _ _ _)
724   = case (id1 `cmp` id2) of { EQ_ -> cmpUniTypeMaybeList tys1 tys2; other -> other }
725
726 cmpCI_tys :: CallInstance -> CallInstance -> TAG_
727 cmpCI_tys (CallInstance _ tys1 _ _ _) (CallInstance _ tys2 _ _ _)
728   = cmpUniTypeMaybeList tys1 tys2
729
730 eqCI_tys :: CallInstance -> CallInstance -> Bool
731 eqCI_tys c1 c2
732   = case cmpCI_tys c1 c2 of { EQ_ -> True; other -> False }
733
734 isCIofTheseIds :: [Id] -> CallInstance -> Bool
735 isCIofTheseIds ids (CallInstance ci_id _ _ _ _)
736   = any ((==) ci_id) ids
737
738 singleCI :: Id -> [Maybe Type] -> [CoreArg] -> UsageDetails
739 singleCI id tys dicts
740   = UsageDetails (unitBag (CallInstance id tys dicts fv_set Nothing))
741                  emptyBag [] emptyIdSet 0 0
742   where
743     fv_set = mkIdSet (id : [dict | (VarArg dict) <- dicts])
744
745 explicitCI :: Id -> [Maybe Type] -> SpecInfo -> UsageDetails
746 explicitCI id tys specinfo
747   = UsageDetails (unitBag call_inst) emptyBag [] emptyIdSet 0 0
748   where
749     call_inst = CallInstance id tys dicts fv_set (Just specinfo)
750     dicts  = panic "Specialise:explicitCI:dicts"
751     fv_set = unitIdSet id
752
753 -- We do not process the CIs for top-level dfuns or defms
754 -- Instead we require an explicit SPEC inst pragma for dfuns
755 -- and an explict method within any instances for the defms
756
757 getCIids :: Bool -> [Id] -> [Id]
758 getCIids True ids = filter not_dict_or_defm ids
759 getCIids _    ids = ids
760
761 not_dict_or_defm id
762   = not (isDictTy (idType id) || maybeToBool (isDefaultMethodId_maybe id))
763
764 getCIs :: Bool -> [Id] -> UsageDetails -> ([CallInstance], UsageDetails)
765 getCIs top_lev ids (UsageDetails cis tycon_cis dbs fvs c i)
766   = let
767         (cis_here, cis_not_here) = partitionBag (isCIofTheseIds (getCIids top_lev ids)) cis
768         cis_here_list = bagToList cis_here
769     in
770     -- pprTrace "getCIs:"
771     -- (ppHang (ppBesides [ppStr "{",
772     --                     interppSP PprDebug ids,
773     --                     ppStr "}"])
774     --       4 (ppAboves (map pprCI cis_here_list)))
775     (cis_here_list, UsageDetails cis_not_here tycon_cis dbs fvs c i)
776
777 dumpCIs :: Bag CallInstance     -- The call instances
778         -> Bool                 -- True <=> top level bound Ids
779         -> Bool                 -- True <=> dict bindings to be floated (specBind only)
780         -> [CallInstance]       -- Call insts for bound ids (instBind only)
781         -> [Id]                 -- Bound ids *new*
782         -> [Id]                 -- Full bound ids: includes dumped dicts
783         -> Bag CallInstance     -- Kept call instances
784
785         -- CIs are dumped if:
786         --   1) they are a CI for one of the bound ids, or
787         --   2) they mention any of the dicts in a local unfloated binding
788         --
789         -- For top-level bindings we allow the call instances to
790         -- float past a dict bind and place all the top-level binds
791         -- in a *global* Rec.
792         -- We leave it to the simplifier will sort it all out ...
793
794 dumpCIs cis top_lev floating inst_cis bound_ids full_ids
795  = (if not (isEmptyBag cis_of_bound_id) &&
796        not (isEmptyBag cis_of_bound_id_without_inst_cis)
797     then
798        pprTrace ("dumpCIs: dumping CI which was not instantiated ... \n" ++
799                  "         (may be a non-HM recursive call)\n")
800        (ppHang (ppBesides [ppStr "{",
801                            interppSP PprDebug bound_ids,
802                            ppStr "}"])
803              4 (ppAboves [ppStr "Dumping CIs:",
804                           ppAboves (map pprCI (bagToList cis_of_bound_id)),
805                           ppStr "Instantiating CIs:",
806                           ppAboves (map pprCI inst_cis)]))
807     else id) (
808    if top_lev || floating then
809        cis_not_bound_id
810    else
811        (if not (isEmptyBag cis_dump_unboxed)
812         then pprTrace "dumpCIs: bound dictionary arg ... WITH UNBOXED TYPES!\n"
813              (ppHang (ppBesides [ppStr "{",
814                                  interppSP PprDebug full_ids,
815                                  ppStr "}"])
816                    4 (ppAboves (map pprCI (bagToList cis_dump))))
817         else id)
818        cis_keep_not_bound_id
819    )
820  where
821    (cis_of_bound_id, cis_not_bound_id)
822       = partitionBag (isCIofTheseIds (getCIids top_lev bound_ids)) cis
823
824    (cis_dump, cis_keep_not_bound_id)
825       = partitionBag ok_to_dump_ci cis_not_bound_id
826
827    ok_to_dump_ci (CallInstance _ _ _ fv_set _)
828         = any (\ i -> i `elementOfIdSet` fv_set) full_ids
829
830    (_, cis_of_bound_id_without_inst_cis) = partitionBag have_inst_ci cis_of_bound_id
831    have_inst_ci ci = any (eqCI_tys ci) inst_cis
832
833    (cis_dump_unboxed, _) = partitionBag isUnboxedCI cis_dump
834
835 \end{code}
836
837 Any call instances of a bound_id can be safely dumped, because any
838 recursive calls should be at the same instance as the parent instance.
839
840    letrec f = /\a -> \x::a -> ...(f t x')...
841
842 Here, the type, t, at which f is used in its own RHS should be
843 just "a"; that is, the recursive call is at the same type as
844 the original call. That means that when specialising f at some
845 type, say Int#, we shouldn't find any *new* instances of f
846 arising from specialising f's RHS.  The only instance we'll find
847 is another call of (f Int#).
848
849 We check this in dumpCIs by passing in all the instantiated call
850 instances (inst_cis) and reporting any dumped cis (cis_of_bound_id)
851 for which there is no such instance.
852
853 We also report CIs dumped due to a bound dictionary arg if they
854 contain unboxed types.
855
856 %************************************************************************
857 %*                                                                      *
858 \subsubsection[TyConInstances]{@TyConInstances@ data type}
859 %*                                                                      *
860 %************************************************************************
861
862 \begin{code}
863 data TyConInstance
864   = TyConInstance TyCon                 -- Type Constructor
865                   [Maybe Type]  -- Applied to these specialising types
866
867 cmpTyConI :: TyConInstance -> TyConInstance -> TAG_
868 cmpTyConI (TyConInstance tc1 tys1) (TyConInstance tc2 tys2)
869   = case (cmp tc1 tc2) of { EQ_ -> cmpUniTypeMaybeList tys1 tys2; other -> other }
870
871 cmpTyConI_tys :: TyConInstance -> TyConInstance -> TAG_
872 cmpTyConI_tys (TyConInstance _ tys1) (TyConInstance _ tys2)
873   = cmpUniTypeMaybeList tys1 tys2
874
875 singleTyConI :: TyCon -> [Maybe Type] -> UsageDetails
876 singleTyConI ty_con spec_tys
877   = UsageDetails emptyBag (unitBag (TyConInstance ty_con spec_tys)) [] emptyIdSet 0 0
878
879 isTyConIofThisTyCon :: TyCon -> TyConInstance -> Bool
880 isTyConIofThisTyCon ty_con (TyConInstance inst_ty_con _) = ty_con == inst_ty_con
881
882 isLocalSpecTyConI :: Bool -> TyConInstance -> Bool
883 isLocalSpecTyConI comp_prel (TyConInstance inst_ty_con _) = isLocalSpecTyCon comp_prel inst_ty_con
884
885 getLocalSpecTyConIs :: Bool -> UsageDetails -> ([TyConInstance], UsageDetails)
886 getLocalSpecTyConIs comp_prel (UsageDetails cis tycon_cis dbs fvs c i)
887   = let
888         (tycon_cis_local, tycon_cis_global)
889           = partitionBag (isLocalSpecTyConI comp_prel) tycon_cis
890         tycon_cis_local_list = bagToList tycon_cis_local
891     in
892     (tycon_cis_local_list, UsageDetails cis tycon_cis_global dbs fvs c i)
893 \end{code}
894
895
896 %************************************************************************
897 %*                                                                      *
898 \subsubsection[UsageDetails]{@UsageDetails@ data type}
899 %*                                                                      *
900 %************************************************************************
901
902 \begin{code}
903 data UsageDetails
904   = UsageDetails
905         (Bag CallInstance)      -- The collection of call-instances
906         (Bag TyConInstance)     -- Constructor call-instances
907         [DictBindDetails]       -- Dictionary bindings in data-dependence order!
908         FreeVarsSet             -- Free variables (excl imported ones, incl top level) (cloned)
909         Int                     -- no. of spec calls
910         Int                     -- no. of spec insts
911 \end{code}
912
913 The DictBindDetails are fully processed; their call-instance information is
914 incorporated in the call-instances of the
915 UsageDetails which includes the DictBindDetails.  The free vars in a usage details
916 will *include* the binders of the DictBind details.
917
918 A @DictBindDetails@ contains bindings for dictionaries *only*.
919
920 \begin{code}
921 data DictBindDetails
922   = DictBindDetails
923         [Id]                    -- Main binders, originally visible in scope of binding (cloned)
924         CoreBinding     -- Fully processed
925         FreeVarsSet             -- Free in binding group (cloned)
926         FreeTyVarsSet           -- Free in binding group
927 \end{code}
928
929 \begin{code}
930 emptyUDs    :: UsageDetails
931 unionUDs    :: UsageDetails -> UsageDetails -> UsageDetails
932 unionUDList :: [UsageDetails] -> UsageDetails
933
934 tickSpecCall :: Bool -> UsageDetails -> UsageDetails
935 tickSpecInsts :: UsageDetails -> UsageDetails
936
937 tickSpecCall found (UsageDetails cis ty_cis dbs fvs c i)
938  = UsageDetails cis ty_cis dbs fvs (c + (if found then 1 else 0)) i
939
940 tickSpecInsts (UsageDetails cis ty_cis dbs fvs c i)
941  = UsageDetails cis ty_cis dbs fvs c (i+1)
942
943 emptyUDs = UsageDetails emptyBag emptyBag [] emptyIdSet 0 0
944
945 unionUDs (UsageDetails cis1 tycon_cis1 dbs1 fvs1 c1 i1) (UsageDetails cis2 tycon_cis2 dbs2 fvs2 c2 i2)
946  = UsageDetails (unionBags cis1 cis2) (unionBags tycon_cis1 tycon_cis2)
947                 (dbs1 ++ dbs2) (fvs1 `unionIdSets` fvs2) (c1+c2) (i1+i2)
948         -- The append here is really redundant, since the bindings don't
949         -- scope over each other.  ToDo.
950
951 unionUDList = foldr unionUDs emptyUDs
952
953 singleFvUDs (VarArg v) | not (isImportedId v)
954  = UsageDetails emptyBag emptyBag [] (unitIdSet v) 0 0
955 singleFvUDs other
956  = emptyUDs
957
958 singleConUDs con = UsageDetails emptyBag emptyBag [] (unitIdSet con) 0 0
959
960 dumpDBs :: [DictBindDetails]
961         -> Bool                 -- True <=> top level bound Ids
962         -> [TyVar]              -- TyVars being bound (cloned)
963         -> [Id]                 -- Ids being bound (cloned)
964         -> FreeVarsSet          -- Fvs of body
965         -> ([CoreBinding],      -- These ones have to go here
966             [DictBindDetails],  -- These can float further
967             [Id],               -- Incoming list + names of dicts bound here
968             FreeVarsSet         -- Incoming fvs + fvs of dicts bound here
969            )
970
971         -- It is just to complex to try to float top-level
972         -- dict bindings with constant methods, inst methods,
973         -- auxillary derived instance defns and user instance
974         -- defns all getting in the way.
975         -- So we dump all dbinds as soon as we get to the top
976         -- level and place them in a *global* Rec.
977         -- We leave it to the simplifier will sort it all out ...
978
979 dumpDBs [] top_lev bound_tyvars bound_ids fvs
980   = ([], [], bound_ids, fvs)
981
982 dumpDBs ((db@(DictBindDetails dbinders dbind db_fvs db_ftv)):dbs)
983         top_lev bound_tyvars bound_ids fvs
984   | top_lev
985     || any (\ i -> i `elementOfIdSet`    db_fvs) bound_ids
986     || any (\ t -> t `elementOfTyVarSet` db_ftv) bound_tyvars
987   = let         -- Ha!  Dump it!
988         (dbinds_here, dbs_outer, full_bound_ids, full_fvs)
989            = dumpDBs dbs top_lev bound_tyvars (dbinders ++ bound_ids) (db_fvs `unionIdSets` fvs)
990     in
991     (dbind : dbinds_here, dbs_outer, full_bound_ids, full_fvs)
992
993   | otherwise   -- This one can float out further
994   = let
995         (dbinds_here, dbs_outer, full_bound_ids, full_fvs)
996            = dumpDBs dbs top_lev bound_tyvars bound_ids fvs
997     in
998     (dbinds_here, db : dbs_outer, full_bound_ids, full_fvs)
999
1000
1001
1002 dumpUDs :: UsageDetails
1003         -> Bool                 -- True <=> top level bound Ids
1004         -> Bool                 -- True <=> dict bindings to be floated (specBind only)
1005         -> [CallInstance]       -- Call insts for bound Ids (instBind only)
1006         -> [Id]                 -- Ids which are just being bound; *new*
1007         -> [TyVar]              -- TyVars which are just being bound
1008         -> ([CoreBinding],      -- Bindings from UsageDetails which mention the ids
1009             UsageDetails)       -- The above bindings removed, and
1010                                 -- any call-instances which mention the ids dumped too
1011
1012 dumpUDs (UsageDetails cis tycon_cis dbs fvs c i) top_lev floating inst_cis bound_ids tvs
1013   = let
1014         (dict_binds_here, dbs_outer, full_bound_ids, full_fvs)
1015                   = dumpDBs dbs top_lev tvs bound_ids fvs
1016         cis_outer = dumpCIs cis top_lev floating inst_cis bound_ids full_bound_ids
1017         fvs_outer = full_fvs `minusIdSet` (mkIdSet full_bound_ids)
1018     in
1019     (dict_binds_here, UsageDetails cis_outer tycon_cis dbs_outer fvs_outer c i)
1020 \end{code}
1021
1022 \begin{code}
1023 addDictBinds :: [Id] -> CoreBinding -> UsageDetails     -- Dict binding and RHS usage
1024              -> UsageDetails                                    -- The usage to augment
1025              -> UsageDetails
1026 addDictBinds dbinders dbind (UsageDetails db_cis db_tycon_cis db_dbs db_fvs db_c db_i)
1027                             (UsageDetails cis    tycon_cis    dbs    fvs    c    i)
1028   = UsageDetails (db_cis `unionBags` cis)
1029                  (db_tycon_cis `unionBags` tycon_cis)
1030                  (db_dbs ++ [DictBindDetails dbinders dbind db_fvs db_ftvs] ++ dbs)
1031                  fvs c i
1032                  -- NB: We ignore counts from dictbinds since it is not user code
1033   where
1034         -- The free tyvars of the dictionary bindings should really be
1035         -- gotten from the RHSs, but I'm pretty sure it's good enough just
1036         -- to look at the type of the dictionary itself.
1037         -- Doing the proper job would entail keeping track of free tyvars as
1038         -- well as free vars, which would be a bore.
1039     db_ftvs = tyVarsOfTypes (map idType dbinders)
1040 \end{code}
1041
1042 %************************************************************************
1043 %*                                                                      *
1044 \subsection[cloning-binders]{The Specialising IdEnv and CloneInfo}
1045 %*                                                                      *
1046 %************************************************************************
1047
1048 @SpecIdEnv@ maps old Ids to their new "clone". There are three cases:
1049
1050 1) (NoLift LitArg l) : an Id which is bound to a literal
1051
1052 2) (NoLift LitArg l) : an Id bound to a "new" Id
1053    The new Id is a possibly-type-specialised clone of the original
1054
1055 3) Lifted lifted_id unlifted_id :
1056
1057    This indicates that the original Id has been specialised to an
1058    unboxed value which must be lifted (see "Unboxed bindings" above)
1059      @unlifted_id@ is the unboxed clone of the original Id
1060      @lifted_id@ is a *lifted* version of the original Id
1061
1062    When you lookup Ids which are Lifted, you have to insert a case
1063    expression to un-lift the value (done with @bindUnlift@)
1064
1065    You also have to insert a case to lift the value in the binding
1066    (done with @liftExpr@)
1067
1068
1069 \begin{code}
1070 type SpecIdEnv = IdEnv CloneInfo
1071
1072 data CloneInfo
1073  = NoLift CoreArg       -- refers to cloned id or literal
1074
1075  | Lifted Id            -- lifted, cloned id
1076           Id            -- unlifted, cloned id
1077
1078 \end{code}
1079
1080 %************************************************************************
1081 %*                                                                      *
1082 \subsection[specialise-data]{Data returned by specialiser}
1083 %*                                                                      *
1084 %************************************************************************
1085
1086 \begin{code}
1087 data SpecialiseData
1088  = SpecData Bool
1089                 -- True <=> Specialisation performed
1090             Bool
1091                 -- False <=> Specialisation completed with errors
1092
1093             [TyCon]
1094                 -- Local tycons declared in this module
1095
1096             [TyCon]
1097                 -- Those in-scope data types for which we want to
1098                 -- generate code for their constructors.
1099                 -- Namely: data types declared in this module +
1100                 --         any big tuples used in this module
1101                 -- The initial (and default) value is the local tycons
1102
1103             (FiniteMap TyCon [(Bool, [Maybe Type])])
1104                 -- TyCon specialisations to be generated
1105                 -- We generate specialialised code (Bool=True) for data types
1106                 -- defined in this module and any tuples used in this module
1107                 -- The initial (and default) value is the specialisations
1108                 -- requested by source-level SPECIALIZE data pragmas (Bool=True)
1109                 -- and _SPECIALISE_ pragmas (Bool=False) in the interface files
1110
1111             (Bag (Id,[Maybe Type]))
1112                 -- Imported specialisation errors
1113             (Bag (Id,[Maybe Type]))
1114                 -- Imported specialisation warnings
1115             (Bag (TyCon,[Maybe Type]))
1116                 -- Imported TyCon specialisation errors
1117
1118 initSpecData local_tycons tycon_specs
1119  = SpecData False True local_tycons local_tycons tycon_specs emptyBag emptyBag emptyBag
1120 \end{code}
1121
1122 ToDo[sansom]: Transformation data to process specialisation requests.
1123
1124 %************************************************************************
1125 %*                                                                      *
1126 \subsection[specProgram]{Specialising a core program}
1127 %*                                                                      *
1128 %************************************************************************
1129
1130 \begin{code}
1131 specProgram :: UniqSupply
1132             -> [CoreBinding]    -- input ...
1133             -> SpecialiseData
1134             -> ([CoreBinding],  -- main result
1135                 SpecialiseData)         -- result specialise data
1136
1137 specProgram uniqs binds
1138            (SpecData False _ local_tycons _ init_specs init_errs init_warn init_tyerrs)
1139   = case (initSM (specTyConsAndScope (specTopBinds binds)) uniqs) of
1140       (final_binds, tycon_specs_list,
1141         UsageDetails import_cis import_tycis _ fvs spec_calls spec_insts)
1142          -> let
1143                 used_conids   = filter isDataCon (uniqSetToList fvs)
1144                 used_tycons   = map dataConTyCon used_conids
1145                 used_gen      = filter isLocalGenTyCon used_tycons
1146                 gen_tycons    = uniqSetToList (mkUniqSet local_tycons `unionUniqSets` mkUniqSet used_gen)
1147
1148                 result_specs  = addListToFM_C (++) init_specs tycon_specs_list
1149
1150                 uniq_cis      = map head (equivClasses cmpCI (bagToList import_cis))
1151                 cis_list      = [(id, tys) | CallInstance id tys _ _ _ <- uniq_cis]
1152                 (cis_unboxed, cis_other) = partition (isUnboxedSpecialisation . snd) cis_list
1153                 cis_warn      = init_warn `unionBags` listToBag cis_other
1154                 cis_errs      = init_errs `unionBags` listToBag cis_unboxed
1155
1156                 uniq_tycis    = map head (equivClasses cmpTyConI (bagToList import_tycis))
1157                 tycis_unboxed = [(con, tys) | TyConInstance con tys <- uniq_tycis]
1158                 tycis_errs    = init_tyerrs `unionBags` listToBag tycis_unboxed
1159
1160                 no_errs       = isEmptyBag cis_errs && isEmptyBag tycis_errs
1161                                   && (not opt_SpecialiseImports || isEmptyBag cis_warn)
1162             in
1163             (if opt_D_simplifier_stats then
1164                 pprTrace "\nSpecialiser Stats:\n" (ppAboves [
1165                                         ppBesides [ppStr "SpecCalls  ", ppInt spec_calls],
1166                                         ppBesides [ppStr "SpecInsts  ", ppInt spec_insts],
1167                                         ppSP])
1168              else id)
1169
1170             (final_binds,
1171              SpecData True no_errs local_tycons gen_tycons result_specs
1172                                    cis_errs cis_warn tycis_errs)
1173
1174 specProgram uniqs binds (SpecData True _ _ _ _ _ _ _)
1175   = panic "Specialise:specProgram: specialiser called more than once"
1176
1177 -- It may be possible safely to call the specialiser more than once,
1178 -- but I am not sure there is any benefit in doing so (Patrick)
1179
1180 -- ToDo: What about unfoldings performed after specialisation ???
1181 \end{code}
1182
1183 %************************************************************************
1184 %*                                                                      *
1185 \subsection[specTyConsAndScope]{Specialising data constructors within tycons}
1186 %*                                                                      *
1187 %************************************************************************
1188
1189 In the specialiser we just collect up the specialisations which will
1190 be required. We don't create the specialised constructors in
1191 Core. These are only introduced when we convert to StgSyn.
1192
1193 ToDo: Perhaps this collection should be done in CoreToStg to ensure no inconsistencies!
1194
1195 \begin{code}
1196 specTyConsAndScope :: SpecM ([CoreBinding], UsageDetails)
1197                    -> SpecM ([CoreBinding], [(TyCon,[(Bool,[Maybe Type])])], UsageDetails)
1198
1199 specTyConsAndScope scopeM
1200   = scopeM                      `thenSM` \ (binds, scope_uds) ->
1201     let
1202        (tycons_cis, gotci_scope_uds)
1203          = getLocalSpecTyConIs opt_CompilingPrelude scope_uds
1204
1205        tycon_specs_list = collectTyConSpecs tycons_cis
1206     in
1207     (if opt_SpecialiseTrace && not (null tycon_specs_list) then
1208          pprTrace "Specialising TyCons:\n"
1209          (ppAboves [ if not (null specs) then
1210                          ppHang (ppCat [(ppr PprDebug tycon), ppStr "at types"])
1211                               4 (ppAboves (map pp_specs specs))
1212                      else ppNil
1213                    | (tycon, specs) <- tycon_specs_list])
1214     else id) (
1215     returnSM (binds, tycon_specs_list, gotci_scope_uds)
1216     )
1217   where
1218     collectTyConSpecs []
1219       = []
1220     collectTyConSpecs tycons_cis@(TyConInstance tycon _ : _)
1221       = (tycon, tycon_specs) : collectTyConSpecs other_tycons_cis
1222       where
1223         (tycon_cis, other_tycons_cis) = partition (isTyConIofThisTyCon tycon) tycons_cis
1224         uniq_cis = map head (equivClasses cmpTyConI_tys tycon_cis)
1225         tycon_specs = [(False, spec_tys) | TyConInstance _ spec_tys <- uniq_cis]
1226
1227     pp_specs (False, spec_tys) = ppInterleave ppNil [pprMaybeTy PprDebug spec_ty | spec_ty <- spec_tys]
1228
1229 \end{code}
1230
1231 %************************************************************************
1232 %*                                                                      *
1233 \subsection[specTopBinds]{Specialising top-level bindings}
1234 %*                                                                      *
1235 %************************************************************************
1236
1237 \begin{code}
1238 specTopBinds :: [CoreBinding]
1239              -> SpecM ([CoreBinding], UsageDetails)
1240
1241 specTopBinds binds
1242   = spec_top_binds binds    `thenSM`  \ (binds, UsageDetails cis tycis dbind_details fvs c i) ->
1243     let
1244         -- Add bindings for floated dbinds and collect fvs
1245         -- In actual fact many of these bindings are dead code since dict
1246         -- arguments are dropped when a specialised call is created
1247         -- The simplifier should be able to cope ...
1248
1249         (dbinders_s, dbinds, dfvs_s)
1250            = unzip3 [(dbinders, dbind, dfvs) | DictBindDetails dbinders dbind dfvs _ <- dbind_details]
1251
1252         full_fvs  = fvs `unionIdSets` unionManyIdSets dfvs_s
1253         fvs_outer = full_fvs `minusIdSet` (mkIdSet (concat dbinders_s))
1254
1255         -- It is just to complex to try to sort out top-level dependencies
1256         -- So we just place all the top-level binds in a *global* Rec and
1257         -- leave it to the simplifier to sort it all out ...
1258     in
1259     ASSERT(null dbinds)
1260     returnSM ([Rec (pairsFromCoreBinds binds)], UsageDetails cis tycis [] fvs_outer c i)
1261
1262   where
1263     spec_top_binds (first_bind:rest_binds)
1264       = specBindAndScope True first_bind (
1265             spec_top_binds rest_binds `thenSM` \ (rest_binds, rest_uds) ->
1266             returnSM (ItsABinds rest_binds, rest_uds)
1267         )                       `thenSM` \ (first_binds, ItsABinds rest_binds, all_uds) ->
1268         returnSM (first_binds ++ rest_binds, all_uds)
1269
1270     spec_top_binds []
1271       = returnSM ([], emptyUDs)
1272 \end{code}
1273
1274 %************************************************************************
1275 %*                                                                      *
1276 \subsection[specExpr]{Specialising expressions}
1277 %*                                                                      *
1278 %************************************************************************
1279
1280 \begin{code}
1281 specExpr :: CoreExpr
1282          -> [CoreArg]           -- The arguments:
1283                                 --    TypeArgs are speced
1284                                 --    ValArgs are unprocessed
1285          -> SpecM (CoreExpr,    -- Result expression with specialised versions installed
1286                    UsageDetails)-- Details of usage of enclosing binders in the result
1287                                 -- expression.
1288
1289 specExpr (Var v) args
1290   = lookupId v                  `thenSM` \ vlookup ->
1291     case vlookup of
1292        Lifted vl vu
1293              -> -- Binding has been lifted, need to extract un-lifted value
1294                 -- NB: a function binding will never be lifted => args always null
1295                 --     i.e. no call instance required or call to be constructed
1296                 ASSERT (null args)
1297                 returnSM (bindUnlift vl vu (Var vu), singleFvUDs (VarArg vl))
1298
1299        NoLift vatom@(VarArg new_v)
1300              -> mapSM specOutArg args                   `thenSM` \ arg_info ->
1301                 mkCallInstance v new_v arg_info         `thenSM` \ call_uds ->
1302                 mkCall new_v arg_info                   `thenSM` \ ~(speced, call) ->
1303                 let
1304                     uds = unionUDList [call_uds,
1305                                        singleFvUDs vatom,
1306                                        unionUDList [uds | (_,uds,_) <- arg_info]
1307                                       ]
1308                 in
1309                 returnSM (call, tickSpecCall speced uds)
1310
1311 specExpr expr@(Lit _) null_args
1312   = ASSERT (null null_args)
1313     returnSM (expr, emptyUDs)
1314
1315 specExpr (Con con args) null_args
1316   = ASSERT (null null_args)
1317     let
1318         (targs, vargs) = partition_args args
1319     in
1320     mapAndUnzipSM  specTyArg  targs `thenSM` \ (targs, tys) ->
1321     mapAndUnzip3SM specValArg vargs `thenSM` \ (vargs, args_uds_s, unlifts) ->
1322     mkTyConInstance con tys         `thenSM` \ con_uds ->
1323     returnSM (applyBindUnlifts unlifts (Con con (targs ++ vargs)),
1324               unionUDList args_uds_s `unionUDs` con_uds)
1325
1326 specExpr (Prim op@(CCallOp str is_asm may_gc arg_tys res_ty) args) null_args
1327   = ASSERT (null null_args)
1328     let
1329         (targs, vargs) = partition_args args
1330     in
1331     ASSERT (null targs)
1332     mapSM specTy arg_tys            `thenSM` \ arg_tys ->
1333     specTy res_ty                   `thenSM` \ res_ty ->
1334     mapAndUnzip3SM specValArg vargs `thenSM` \ (vargs, args_uds_s, unlifts) ->
1335     returnSM (applyBindUnlifts unlifts (Prim (CCallOp str is_asm may_gc arg_tys res_ty) vargs),
1336               unionUDList args_uds_s)
1337
1338 specExpr (Prim prim args) null_args
1339   = ASSERT (null null_args)
1340     let
1341         (targs, vargs) = partition_args args
1342     in
1343     mapAndUnzipSM  specTyArg  targs `thenSM` \ (targs, tys) ->
1344     mapAndUnzip3SM specValArg vargs `thenSM` \ (vargs, args_uds_s, unlifts) ->
1345     -- specPrimOp prim tys              `thenSM` \ (prim, tys, prim_uds) ->
1346     returnSM (applyBindUnlifts unlifts (Prim prim (targs ++ vargs)),
1347               unionUDList args_uds_s {-`unionUDs` prim_uds-} )
1348
1349 {- ToDo: specPrimOp
1350
1351 specPrimOp :: PrimOp
1352            -> [Type]
1353            -> SpecM (PrimOp,
1354                      [Type],
1355                      UsageDetails)
1356
1357 -- Checks that PrimOp can handle (possibly unboxed) tys passed
1358 --   and/or chooses PrimOp specialised to any unboxed tys
1359 -- Errors are dealt with by returning a PrimOp call instance
1360 --   which will result in a cis_errs message
1361
1362 -- ToDo: Deal with checkSpecTyApp for Prim in CoreLint
1363 -}
1364
1365
1366 specExpr (App fun arg) args
1367   =     -- If TyArg, arg will be processed; otherwise, left alone
1368     preSpecArg arg                      `thenSM` \ new_arg    ->
1369     specExpr   fun (new_arg : args)     `thenSM` \ (expr,uds) ->
1370     returnSM (expr, uds)
1371
1372 specExpr (Lam (ValBinder binder) body) (arg : args) | isValArg arg
1373   = lookup_arg arg `thenSM` \ arg ->
1374     bindId binder arg (specExpr body args)
1375   where
1376     lookup_arg (LitArg l) = returnSM (NoLift (LitArg l))
1377     lookup_arg (VarArg v) = lookupId v
1378
1379 specExpr (Lam (ValBinder binder) body) []
1380   = specLambdaOrCaseBody [binder] body [] `thenSM` \ ([binder], body, uds) ->
1381     returnSM (Lam (ValBinder binder) body, uds)
1382
1383 specExpr (Lam (TyBinder tyvar) body) (TyArg ty : args)
1384   =     -- Type lambda with argument; argument already spec'd
1385     bindTyVar tyvar ty ( specExpr body args )
1386
1387 specExpr (Lam (TyBinder tyvar) body) []
1388   =     -- No arguments
1389     cloneTyVarSM tyvar          `thenSM` \ new_tyvar ->
1390     bindTyVar tyvar (mkTyVarTy new_tyvar) (
1391         specExpr body []        `thenSM` \ (body, body_uds) ->
1392         let
1393             (binds_here, final_uds) = dumpUDs body_uds False False [] [] [new_tyvar]
1394         in
1395         returnSM (Lam (TyBinder new_tyvar)
1396                       (mkCoLetsNoUnboxed binds_here body),
1397                   final_uds)
1398     )
1399
1400 specExpr (Case scrutinee alts) args
1401   = specExpr scrutinee []               `thenSM` \ (scrutinee, scrut_uds) ->
1402     specAlts alts scrutinee_type args   `thenSM` \ (alts, alts_uds) ->
1403     returnSM (Case scrutinee alts, scrut_uds `unionUDs`  alts_uds)
1404   where
1405     scrutinee_type = coreExprType scrutinee
1406
1407 specExpr (Let bind body) args
1408   = specBindAndScope False bind (
1409         specExpr body args      `thenSM` \ (body, body_uds) ->
1410         returnSM (ItsAnExpr body, body_uds)
1411     )                           `thenSM` \ (binds, ItsAnExpr body, all_uds) ->
1412     returnSM (mkCoLetsUnboxedToCase binds body, all_uds)
1413
1414 specExpr (SCC cc expr) args
1415   = specExpr expr []                `thenSM` \ (expr, expr_uds) ->
1416     mapAndUnzip3SM specOutArg args  `thenSM` \ (args, args_uds_s, unlifts) ->
1417     let
1418         scc_expr
1419           = if squashableDictishCcExpr cc expr -- can toss the _scc_
1420             then expr
1421             else SCC cc expr
1422     in
1423     returnSM (applyBindUnlifts unlifts (mkGenApp scc_expr args),
1424               unionUDList args_uds_s `unionUDs` expr_uds)
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, _) = getAppDataTyCon 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: " exists_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             Just (exists_id, _, _) = lookup_orig_spec
2026
2027             explicit_cis_for_this_id = filter (isCIofTheseIds [new_id]) explicit_cis
2028             [CallInstance _ _ _ _ (Just explicit_spec_info)] = explicit_cis_for_this_id
2029             SpecInfo _ _ explicit_id = explicit_spec_info
2030
2031             trace_nospec :: String -> Id -> a -> a
2032             trace_nospec str spec_id
2033               = pprTrace str
2034                 (ppCat [ppr PprDebug new_id, ppInterleave ppNil (map pp_ty arg_tys),
2035                         ppStr "==>", ppr PprDebug spec_id])
2036     in
2037     (if opt_SpecialiseTrace then
2038         pprTrace "Specialising:"
2039         (ppHang (ppBesides [ppStr "{",
2040                             interppSP PprDebug new_ids,
2041                             ppStr "}"])
2042               4 (ppAboves [
2043                  ppBesides [ppStr "types: ", ppInterleave ppNil (map pp_ty arg_tys)],
2044                  if isExplicitCI do_cis then ppNil else
2045                  ppBesides [ppStr "dicts: ", ppInterleave ppNil (map pp_dict dict_args)],
2046                  ppBesides [ppStr "specs: ", ppr PprDebug spec_ids]]))
2047      else id) (
2048
2049     do_bind orig_bind           `thenSM` \ (maybe_inst_bind, inst_uds, spec_infos) ->
2050
2051     returnSM (maybe_inst_bind, inst_uds, spec_infos)
2052     )
2053   where
2054     pp_dict d = ppr_arg PprDebug d
2055     pp_ty t   = pprParendGenType PprDebug t
2056
2057     do_the_wotsit (tyvar:tyvars) Nothing   = (tyvars, mkTyVarTy tyvar)
2058     do_the_wotsit tyvars         (Just ty) = (tyvars, ty)
2059
2060 \end{code}
2061
2062 %************************************************************************
2063 %*                                                                      *
2064 \subsection[Misc]{Miscellaneous junk}
2065 %*                                                                      *
2066 %************************************************************************
2067
2068 \begin{code}
2069 mkCallInstance :: Id
2070                -> Id
2071                -> [(CoreArg, UsageDetails, CoreExpr -> CoreExpr)]
2072                -> SpecM UsageDetails
2073
2074 mkCallInstance id new_id []
2075   = returnSM emptyUDs
2076
2077 mkCallInstance id new_id args
2078
2079         -- No specialised versions for "error" and friends are req'd.
2080         -- This is a special case in core lint etc.
2081
2082   | isBottomingId id
2083   = returnSM emptyUDs
2084
2085         -- No call instances for SuperDictSelIds
2086         -- These are a special case in mkCall
2087
2088   | maybeToBool (isSuperDictSelId_maybe id)
2089   = returnSM emptyUDs
2090
2091         -- There are also no call instances for ClassOpIds
2092         -- However, we need to process it to get any second-level call
2093         -- instances for a ConstMethodId extracted from its SpecEnv
2094
2095   | otherwise
2096   = let
2097         spec_overloading = opt_SpecialiseOverloaded
2098         spec_unboxed     = opt_SpecialiseUnboxed
2099         spec_all         = opt_SpecialiseAll
2100
2101         (tyvars, class_tyvar_pairs) = getIdOverloading id
2102
2103         arg_res = take_type_args tyvars class_tyvar_pairs args
2104         enough_args = maybeToBool arg_res
2105
2106         (Just (tys, dicts, rest_args)) = arg_res
2107
2108         record_spec id tys
2109           = (record, lookup, spec_tys)
2110           where
2111             spec_tys = specialiseCallTys spec_all spec_unboxed spec_overloading
2112                                          (mkConstraintVector id) tys
2113
2114             record = any (not . isTyVarTy) (catMaybes spec_tys)
2115
2116             lookup = lookupSpecEnv (getIdSpecialisation id) tys
2117     in
2118     if (not enough_args) then
2119         pprPanic "Specialise:recordCallInst: Unsaturated Type & Dict Application:\n\t"
2120                  (ppCat (ppr PprDebug id : map (ppr_arg PprDebug) [arg | (arg,_,_) <- args]))
2121     else
2122     case record_spec id tys of
2123         (False, _, _)
2124              -> -- pprTrace "CallInst:NotReqd\n"
2125                 -- (ppCat [ppr PprDebug id, ppCat (map (ppr PprDebug) args)])
2126                 (returnSM emptyUDs)
2127
2128         (True, Nothing, spec_tys)
2129              -> if isClassOpId id then  -- No CIs for class ops, dfun will give SPEC inst
2130                     returnSM emptyUDs
2131                 else
2132                     -- pprTrace "CallInst:Reqd\n"
2133                     -- (ppAboves [ppCat [ppr PprDebug id, ppCat (map (ppr PprDebug) args)],
2134                     --            ppCat [ppStr "CI", ppCat (map (pprMaybeTy PprDebug) spec_tys),
2135                     --                               ppCat (map (ppr PprDebug) dicts)]])
2136                     (returnSM (singleCI new_id spec_tys dicts))
2137
2138         (True, Just (spec_id, tys_left, toss), _)
2139              -> if maybeToBool (isConstMethodId_maybe spec_id) then
2140                         -- If we got a const method spec_id see if further spec required
2141                         -- NB: const method is top-level so spec_id will not be cloned
2142                     case record_spec spec_id tys_left of
2143                       (False, _, _)
2144                         -> -- pprTrace "CallInst:Exists\n"
2145                            -- (ppAboves [ppCat [ppr PprDebug id, ppCat (map (ppr PprDebug) args)],
2146                            --            ppCat [ppStr "->", ppr PprDebug spec_id,
2147                            --                   ppr PprDebug (tys_left ++ drop toss dicts)]])
2148                            (returnSM emptyUDs)
2149
2150                       (True, Nothing, spec_tys)
2151                         -> -- pprTrace "CallInst:Exists:Reqd\n"
2152                            -- (ppAboves [ppCat [ppr PprDebug id, ppCat (map (ppr PprDebug) args)],
2153                            --            ppCat [ppStr "->", ppr PprDebug spec_id,
2154                            --                   ppr PprDebug (tys_left ++ drop toss dicts)],
2155                            --            ppCat [ppStr "CI", ppCat (map (pprMaybeTy PprDebug) spec_tys),
2156                            --                               ppCat (map (ppr PprDebug) (drop toss dicts))]])
2157                            (returnSM (singleCI spec_id spec_tys (drop toss dicts)))
2158
2159                       (True, Just (spec_spec_id, tys_left_left, toss_toss), _)
2160                         -> -- pprTrace "CallInst:Exists:Exists\n"
2161                            -- (ppAboves [ppCat [ppr PprDebug id, ppCat (map (ppr PprDebug) args)],
2162                            --            ppCat [ppStr "->", ppr PprDebug spec_id,
2163                            --                   ppr PprDebug (tys_left ++ drop toss dicts)],
2164                            --            ppCat [ppStr "->", ppr PprDebug spec_spec_id,
2165                            --                   ppr PprDebug (tys_left_left ++ drop (toss + toss_toss) dicts)]])
2166                            (returnSM emptyUDs)
2167
2168                 else
2169                     -- pprTrace "CallInst:Exists\n"
2170                     -- (ppAboves [ppCat [ppr PprDebug id, ppCat (map (ppr PprDebug) args)],
2171                     --            ppCat [ppStr "->", ppr PprDebug spec_id,
2172                     --                   ppr PprDebug (tys_left ++ drop toss dicts)]])
2173                     (returnSM emptyUDs)
2174
2175
2176 take_type_args (_:tyvars) class_tyvar_pairs ((TyArg ty,_,_):args)
2177         = case (take_type_args tyvars class_tyvar_pairs args) of
2178             Nothing               -> Nothing
2179             Just (tys, dicts, others) -> Just (ty:tys, dicts, others)
2180
2181 take_type_args (_:tyvars) class_tyvar_pairs [] = Nothing
2182
2183 take_type_args [] class_tyvar_pairs args
2184         = case (take_dict_args class_tyvar_pairs args) of
2185             Nothing              -> Nothing
2186             Just (dicts, others) -> Just ([], dicts, others)
2187
2188 take_dict_args (_:class_tyvar_pairs) ((dict,_,_):args) | isValArg dict
2189         = case (take_dict_args class_tyvar_pairs args) of
2190             Nothing              -> Nothing
2191             Just (dicts, others) -> Just (dict:dicts, others)
2192
2193 take_dict_args (_:class_tyvar_pairs) [] = Nothing
2194
2195 take_dict_args [] args = Just ([], args)
2196 \end{code}
2197
2198 \begin{code}
2199 mkCall :: Id
2200        -> [(CoreArg, UsageDetails, CoreExpr -> CoreExpr)]
2201        -> SpecM (Bool, CoreExpr)
2202
2203 mkCall new_id args
2204   | maybeToBool (isSuperDictSelId_maybe new_id)
2205     && any isUnboxedType ty_args
2206         -- No specialisations for super-dict selectors
2207         -- Specialise unboxed calls to SuperDictSelIds by extracting
2208         -- the super class dictionary directly form the super class
2209         -- NB: This should be dead code since all uses of this dictionary should
2210         --     have been specialised. We only do this to keep core-lint happy.
2211     = let
2212          Just (_, super_class) = isSuperDictSelId_maybe new_id
2213          super_dict_id = case lookupClassInstAtSimpleType super_class (head ty_args) of
2214                          Nothing -> panic "Specialise:mkCall:SuperDictId"
2215                          Just id -> id
2216       in
2217       returnSM (False, Var super_dict_id)
2218
2219   | otherwise
2220     = case lookupSpecEnv (getIdSpecialisation new_id) ty_args of
2221         Nothing -> checkUnspecOK new_id ty_args (
2222                    returnSM (False, unspec_call)
2223                    )
2224
2225         Just spec_1_details@(spec_id_1, tys_left_1, dicts_to_toss_1)
2226                 -> let
2227                         -- It may be necessary to specialsie a constant method spec_id again
2228                        (spec_id, tys_left, dicts_to_toss) =
2229                             case (maybeToBool (isConstMethodId_maybe spec_id_1),
2230                                   lookupSpecEnv (getIdSpecialisation spec_id_1) tys_left_1) of
2231                                  (False, _ )     -> spec_1_details
2232                                  (True, Nothing) -> spec_1_details
2233                                  (True, Just (spec_id_2, tys_left_2, dicts_to_toss_2))
2234                                                  -> (spec_id_2, tys_left_2, dicts_to_toss_1 + dicts_to_toss_2)
2235
2236                        args_left = toss_dicts dicts_to_toss val_args
2237                    in
2238                    checkSpecOK new_id ty_args spec_id tys_left (
2239
2240                         -- The resulting spec_id may be a top-level unboxed value
2241                         -- This can arise for:
2242                         -- 1) constant method values
2243                         --    eq: class Num a where pi :: a
2244                         --        instance Num Double# where pi = 3.141#
2245                         -- 2) specilised overloaded values
2246                         --    eq: i1 :: Num a => a
2247                         --        i1 Int# d.Num.Int# ==> i1.Int#
2248                         -- These top level defns should have been lifted.
2249                         -- We must add code to unlift such a spec_id.
2250
2251                    if isUnboxedType (idType spec_id) then
2252                        ASSERT (null tys_left && null args_left)
2253                        if toplevelishId spec_id then
2254                            liftId spec_id       `thenSM` \ (lift_spec_id, unlift_spec_id) ->
2255                            returnSM (True, bindUnlift lift_spec_id unlift_spec_id
2256                                                       (Var unlift_spec_id))
2257                        else
2258                            pprPanic "Specialise:mkCall: unboxed spec_id not top-level ...\n"
2259                                     (ppCat [ppr PprDebug new_id,
2260                                             ppInterleave ppNil (map (pprParendGenType PprDebug) ty_args),
2261                                             ppStr "==>",
2262                                             ppr PprDebug spec_id])
2263                    else
2264                    let
2265                        (vals_left, _, unlifts_left) = unzip3 args_left
2266                        applied_tys  = mkTyApp (Var spec_id) tys_left
2267                        applied_vals = mkGenApp applied_tys vals_left
2268                    in
2269                    returnSM (True, applyBindUnlifts unlifts_left applied_vals)
2270                    )
2271   where
2272     (tys_and_vals, _, unlifts) = unzip3 args
2273     unspec_call = applyBindUnlifts unlifts (mkGenApp (Var new_id) tys_and_vals)
2274
2275
2276         -- ty_args is the types at the front of the arg list
2277         -- val_args is the rest of the arg-list
2278
2279     (ty_args, val_args) = get args
2280       where
2281         get ((TyArg ty,_,_) : args) = (ty : tys, rest) where (tys,rest) = get args
2282         get args                    = ([],       args)
2283
2284
2285         -- toss_dicts chucks away dict args, checking that they ain't types!
2286     toss_dicts 0 args               = args
2287     toss_dicts n ((a,_,_) : args)
2288       | isValArg a                  = toss_dicts (n-1) args
2289
2290 \end{code}
2291
2292 \begin{code}
2293 checkUnspecOK :: Id -> [Type] -> a -> a
2294 checkUnspecOK check_id tys
2295   = if isLocallyDefined check_id && any isUnboxedType tys
2296     then pprPanic "Specialise:checkUnspecOK: unboxed instance for local id not found\n"
2297                   (ppCat [ppr PprDebug check_id,
2298                           ppInterleave ppNil (map (pprParendGenType PprDebug) tys)])
2299     else id
2300
2301 checkSpecOK :: Id -> [Type] -> Id -> [Type] -> a -> a
2302 checkSpecOK check_id tys spec_id tys_left
2303   = if any isUnboxedType tys_left
2304     then pprPanic "Specialise:checkSpecOK: unboxed type args in specialised application\n"
2305                   (ppAboves [ppCat [ppr PprDebug check_id,
2306                                     ppInterleave ppNil (map (pprParendGenType PprDebug) tys)],
2307                              ppCat [ppr PprDebug spec_id,
2308                                     ppInterleave ppNil (map (pprParendGenType PprDebug) tys_left)]])
2309     else id
2310 \end{code}
2311
2312 \begin{code}
2313 mkTyConInstance :: Id
2314                 -> [Type]
2315                 -> SpecM UsageDetails
2316 mkTyConInstance con tys
2317   = recordTyConInst con tys     `thenSM` \ record_inst ->
2318     case record_inst of
2319       Nothing                           -- No TyCon instance
2320         -> -- pprTrace "NoTyConInst:"
2321            -- (ppCat [ppr PprDebug tycon, ppStr "at",
2322            --         ppr PprDebug con, ppCat (map (ppr PprDebug) tys)])
2323            (returnSM (singleConUDs con))
2324
2325       Just spec_tys                     -- Record TyCon instance
2326         -> -- pprTrace "TyConInst:"
2327            -- (ppCat [ppr PprDebug tycon, ppStr "at",
2328            --         ppr PprDebug con, ppCat (map (ppr PprDebug) tys),
2329            --         ppBesides [ppStr "(",
2330            --                    ppCat [pprMaybeTy PprDebug ty | ty <- spec_tys],
2331            --                    ppStr ")"]])
2332            (returnSM (singleTyConI tycon spec_tys `unionUDs` singleConUDs con))
2333   where
2334     tycon = dataConTyCon con
2335 \end{code}
2336
2337 \begin{code}
2338 recordTyConInst :: Id
2339                 -> [Type]
2340                 -> SpecM (Maybe [Maybe Type])
2341
2342 recordTyConInst con tys
2343   = let
2344         spec_tys = specialiseConstrTys tys
2345
2346         do_tycon_spec = maybeToBool (firstJust spec_tys)
2347
2348         spec_exists = maybeToBool (lookupSpecEnv
2349                                       (getIdSpecialisation con)
2350                                       tys)
2351     in
2352     -- pprTrace "ConSpecExists?: "
2353     -- (ppAboves [ppStr (if spec_exists then "True" else "False"),
2354     --            ppr PprShowAll con, ppCat (map (ppr PprDebug) tys)])
2355     (if (not spec_exists && do_tycon_spec)
2356      then returnSM (Just spec_tys)
2357      else returnSM Nothing)
2358 \end{code}
2359
2360 %************************************************************************
2361 %*                                                                      *
2362 \subsection[monad-Specialise]{Monad used in specialisation}
2363 %*                                                                      *
2364 %************************************************************************
2365
2366 Monad has:
2367
2368  inherited: control flags and
2369             recordInst functions with flags cached
2370
2371             environment mapping tyvars to types
2372             environment mapping Ids to Atoms
2373
2374  threaded in and out: unique supply
2375
2376 \begin{code}
2377 type TypeEnv = TyVarEnv Type
2378
2379 type SpecM result
2380   =  TypeEnv
2381   -> SpecIdEnv
2382   -> UniqSupply
2383   -> result
2384
2385 initSM m uniqs
2386   = m nullTyVarEnv nullIdEnv uniqs
2387
2388 returnSM :: a -> SpecM a
2389 thenSM   :: SpecM a -> (a -> SpecM b) -> SpecM b
2390 fixSM    :: (a -> SpecM a) -> SpecM a
2391
2392 thenSM m k tvenv idenv us
2393   = case splitUniqSupply us        of { (s1, s2) ->
2394     case (m tvenv idenv s1) of { r ->
2395     k r tvenv idenv s2 }}
2396
2397 returnSM r tvenv idenv us = r
2398
2399 fixSM k tvenv idenv us
2400  = r
2401  where
2402    r = k r tvenv idenv us       -- Recursive in r!
2403 \end{code}
2404
2405 The only interesting bit is figuring out the type of the SpecId!
2406
2407 \begin{code}
2408 newSpecIds :: [Id]              -- The id of which to make a specialised version
2409            -> [Maybe Type]      -- Specialise to these types
2410            -> Int               -- No of dicts to specialise
2411            -> SpecM [Id]
2412
2413 newSpecIds new_ids maybe_tys dicts_to_ignore tvenv idenv us
2414   = [ mkSpecId uniq id maybe_tys (spec_id_ty id) (selectIdInfoForSpecId id)
2415       | (id,uniq) <- new_ids `zip` uniqs ]
2416   where
2417     uniqs = getUniques (length new_ids) us
2418     spec_id_ty id = specialiseTy (idType id) maybe_tys dicts_to_ignore
2419
2420 newTyVars :: Int -> SpecM [TyVar]
2421 newTyVars n tvenv idenv us
2422  = map mkPolySysTyVar uniqs
2423  where
2424    uniqs = 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 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}