[project @ 1996-04-30 17:34:02 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 specExpr (Coerce _ _ _) args = panic "Specialise.specExpr:Coerce"
1427
1428 -- ToDo: This may leave some unspec'd dictionaries!!
1429 \end{code}
1430
1431 %************************************************************************
1432 %*                                                                      *
1433 \subsubsection{Specialising a lambda}
1434 %*                                                                      *
1435 %************************************************************************
1436
1437 \begin{code}
1438 specLambdaOrCaseBody :: [Id]                    -- The binders
1439                      -> CoreExpr                -- The body
1440                      -> [CoreArg]               -- Its args
1441                      -> SpecM ([Id],            -- New binders
1442                                CoreExpr,        -- New body
1443                                UsageDetails)
1444
1445 specLambdaOrCaseBody bound_ids body args
1446  = cloneLambdaOrCaseBinders bound_ids   `thenSM` \ (new_ids, clone_infos) ->
1447    bindIds bound_ids clone_infos (
1448
1449         specExpr body args      `thenSM` \ (body, body_uds) ->
1450
1451         let
1452             -- Dump any dictionary bindings (and call instances)
1453             -- from the scope which mention things bound here
1454             (binds_here, final_uds) = dumpUDs body_uds False False [] new_ids []
1455         in
1456         returnSM (new_ids, mkCoLetsNoUnboxed binds_here body, final_uds)
1457    )
1458
1459 -- ToDo: Opportunity here to common-up dictionaries with same type,
1460 -- thus avoiding recomputation.
1461 \end{code}
1462
1463 A variable bound in a lambda or case is normally monomorphic so no
1464 specialised versions will be required. This is just as well since we
1465 do not know what code to specialise!
1466
1467 Unfortunately this is not always the case. For example a class Foo
1468 with polymorphic methods gives rise to a dictionary with polymorphic
1469 components as follows:
1470
1471 \begin{verbatim}
1472 class Foo a where
1473   op1 :: a -> b -> a
1474   op2 :: a -> c -> a
1475
1476 instance Foo Int where
1477   op1 = op1Int
1478   op2 = op2Int
1479
1480 ... op1 1 3# ...
1481
1482 ==>
1483
1484 d.Foo.Int :: ( \/b . Int -> b -> Int, \/c . Int -> c -> Int )
1485 d.Foo.Int = (op1_Int, op2_Int)
1486
1487 op1 = /\ a b -> \ dFoo -> case dFoo of (meth1, _) -> meth1 b
1488
1489 ... op1 {Int Int#} d.Foo.Int 1 3# ...
1490 \end{verbatim}
1491
1492 N.B. The type of the dictionary is not Hindley Milner!
1493
1494 Now we must specialise op1 at {* Int#} which requires a version of
1495 meth1 at {Int#}. But since meth1 was extracted from a dictionary we do
1496 not have access to its code to create the specialised version.
1497
1498 If we specialise on overloaded types as well we specialise op1 at
1499 {Int Int#} d.Foo.Int:
1500
1501 op1_Int_Int# = case d.Foo.Int of (meth1, _) -> meth1 {Int#}
1502
1503 Though this is still invalid, after further simplification we get:
1504
1505 op1_Int_Int# = opInt1 {Int#}
1506
1507 Another round of specialisation will result in the specialised
1508 version of op1Int being called directly.
1509
1510 For now we PANIC if a polymorphic lambda/case bound variable is found
1511 in a call instance with an unboxed type. Other call instances, arising
1512 from overloaded type arguments, are discarded since the unspecialised
1513 version extracted from the method can be called as normal.
1514
1515 ToDo: Implement and test second round of specialisation.
1516
1517
1518 %************************************************************************
1519 %*                                                                      *
1520 \subsubsection{Specialising case alternatives}
1521 %*                                                                      *
1522 %************************************************************************
1523
1524
1525 \begin{code}
1526 specAlts (AlgAlts alts deflt) scrutinee_ty args
1527   = mapSM specTy ty_args                        `thenSM` \ ty_args ->
1528     mapAndUnzipSM (specAlgAlt ty_args) alts     `thenSM` \ (alts, alts_uds_s) ->
1529     specDeflt deflt args                        `thenSM` \ (deflt, deflt_uds) ->
1530     returnSM (AlgAlts alts deflt,
1531               unionUDList alts_uds_s `unionUDs` deflt_uds)
1532   where
1533     -- We use ty_args of scrutinee type to identify specialisation of
1534     -- alternatives:
1535
1536     (_, ty_args, _) = getAppDataTyCon scrutinee_ty
1537
1538     specAlgAlt ty_args (con,binders,rhs)
1539       = specLambdaOrCaseBody binders rhs args   `thenSM` \ (binders, rhs, rhs_uds) ->
1540         mkTyConInstance con ty_args             `thenSM` \ con_uds ->
1541         returnSM ((con,binders,rhs), rhs_uds `unionUDs` con_uds)
1542
1543 specAlts (PrimAlts alts deflt) scrutinee_ty args
1544   = mapAndUnzipSM specPrimAlt alts      `thenSM` \ (alts, alts_uds_s) ->
1545     specDeflt deflt args                `thenSM` \ (deflt, deflt_uds) ->
1546     returnSM (PrimAlts alts deflt,
1547               unionUDList alts_uds_s `unionUDs` deflt_uds)
1548   where
1549     specPrimAlt (lit,rhs) = specExpr rhs args   `thenSM` \ (rhs, uds) ->
1550                             returnSM ((lit,rhs), uds)
1551
1552
1553 specDeflt NoDefault args = returnSM (NoDefault, emptyUDs)
1554 specDeflt (BindDefault binder rhs) args
1555  = specLambdaOrCaseBody [binder] rhs args       `thenSM` \ ([binder], rhs, uds) ->
1556    returnSM (BindDefault binder rhs, uds)
1557 \end{code}
1558
1559
1560 %************************************************************************
1561 %*                                                                      *
1562 \subsubsection{Specialising an atom}
1563 %*                                                                      *
1564 %************************************************************************
1565
1566 \begin{code}
1567 partition_args :: [CoreArg] -> ([CoreArg], [CoreArg])
1568 partition_args args
1569   = span is_ty_arg args
1570   where
1571     is_ty_arg (TyArg _) = True
1572     is_ty_arg _         = False
1573
1574 ----------
1575 preSpecArg :: CoreArg -> SpecM CoreArg -- diddle TyArgs, but nothing else
1576
1577 preSpecArg (TyArg ty)
1578   = specTy ty   `thenSM` \ new_ty ->
1579     returnSM (TyArg new_ty)
1580
1581 preSpecArg other = returnSM other
1582
1583 --------------------
1584 specValArg :: CoreArg -> SpecM (CoreArg, UsageDetails,
1585                                 CoreExpr -> CoreExpr)
1586
1587 specValArg (LitArg lit)
1588   = returnSM (LitArg lit, emptyUDs, id)
1589
1590 specValArg (VarArg v)
1591   = lookupId v          `thenSM` \ vlookup ->
1592     case vlookup of
1593       Lifted vl vu
1594          -> returnSM (VarArg vu, singleFvUDs (VarArg vl), bindUnlift vl vu)
1595
1596       NoLift vatom
1597          -> returnSM (vatom, singleFvUDs vatom, id)
1598
1599
1600 ------------------
1601 specTyArg (TyArg ty)
1602   = specTy ty   `thenSM` \ new_ty ->
1603     returnSM (TyArg new_ty, new_ty)
1604
1605 --------------
1606 specOutArg :: CoreArg -> SpecM (CoreArg, UsageDetails,
1607                                   CoreExpr -> CoreExpr)
1608
1609 specOutArg (TyArg ty)   -- already speced; no action
1610   = returnSM (TyArg ty, emptyUDs, id)
1611
1612 specOutArg other_arg    -- unprocessed; spec the atom
1613   = specValArg other_arg
1614 \end{code}
1615
1616
1617 %************************************************************************
1618 %*                                                                      *
1619 \subsubsection{Specialising bindings}
1620 %*                                                                      *
1621 %************************************************************************
1622
1623 A classic case of when having a polymorphic recursive function would help!
1624
1625 \begin{code}
1626 data BindsOrExpr = ItsABinds [CoreBinding]
1627                  | ItsAnExpr CoreExpr
1628 \end{code}
1629
1630 \begin{code}
1631 specBindAndScope
1632         :: Bool                                 -- True <=> a top level group
1633         -> CoreBinding                  -- As yet unprocessed
1634         -> SpecM (BindsOrExpr, UsageDetails)    -- Something to do the scope of the bindings
1635         -> SpecM ([CoreBinding],                -- Processed
1636                   BindsOrExpr,                  -- Combined result
1637                   UsageDetails)                 -- Usage details of the whole lot
1638
1639 specBindAndScope top_lev bind scopeM
1640   = cloneLetBinders top_lev (is_rec bind) binders
1641                                 `thenSM` \ (new_binders, clone_infos) ->
1642
1643         -- Two cases now: either this is a bunch of local dictionaries,
1644         -- in which case we float them; or its a bunch of other values,
1645         -- in which case we see if they correspond to any call-instances
1646         -- we have from processing the scope
1647
1648     if not top_lev && all (isDictTy . idType) binders
1649     then
1650         -- Ha! A group of local dictionary bindings
1651
1652       bindIds binders clone_infos (
1653
1654                 -- Process the dictionary bindings themselves
1655         specBind False True new_binders [] bind `thenSM` \ (bind, rhs_uds) ->
1656
1657                 -- Process their scope
1658         scopeM                                  `thenSM` \ (thing, scope_uds) ->
1659         let
1660                 -- Add the bindings to the current stuff
1661             final_uds = addDictBinds new_binders bind rhs_uds scope_uds
1662         in
1663         returnSM ([], thing, final_uds)
1664       )
1665     else
1666         -- Ho! A group of bindings
1667
1668       fixSM (\ ~(_, _, _, rec_spec_infos) ->
1669
1670         bindSpecIds binders clone_infos rec_spec_infos (
1671                 -- It's ok to have new binders in scope in
1672                 -- non-recursive decls too, cos name shadowing is gone by now
1673
1674                 -- Do the scope of the bindings
1675           scopeM                                `thenSM` \ (thing, scope_uds) ->
1676           let
1677              (call_insts, gotci_scope_uds) = getCIs top_lev new_binders scope_uds
1678
1679              equiv_ciss = equivClasses cmpCI_tys call_insts
1680              inst_cis   = map head equiv_ciss
1681           in
1682
1683                 -- Do the bindings themselves
1684           specBind top_lev False new_binders inst_cis bind
1685                                                 `thenSM` \ (spec_bind, spec_uds) ->
1686
1687                 -- Create any necessary instances
1688           instBind top_lev new_binders bind equiv_ciss inst_cis
1689                                                 `thenSM` \ (inst_binds, inst_uds, spec_infos) ->
1690
1691           let
1692                 -- NB: dumpUDs only worries about new_binders since the free var
1693                 --     stuff only records free new_binders
1694                 --     The spec_ids only appear in SpecInfos and final speced calls
1695
1696                 -- Build final binding group and usage details
1697                 (final_binds, final_uds)
1698                   = if top_lev then
1699                         -- For a top-level binding we have to dumpUDs from
1700                         -- spec_uds and inst_uds and scope_uds creating
1701                         -- *global* dict bindings
1702                         let
1703                             (scope_dict_binds, final_scope_uds)
1704                               = dumpUDs gotci_scope_uds True False [] new_binders []
1705                             (spec_dict_binds, final_spec_uds)
1706                               = dumpUDs spec_uds True False inst_cis new_binders []
1707                             (inst_dict_binds, final_inst_uds)
1708                               = dumpUDs inst_uds True False inst_cis new_binders []
1709                         in
1710                         ([spec_bind] ++ inst_binds ++ scope_dict_binds
1711                            ++ spec_dict_binds ++ inst_dict_binds,
1712                          final_spec_uds `unionUDs` final_scope_uds `unionUDs` final_inst_uds)
1713                     else
1714                         -- For a local binding we only have to dumpUDs from
1715                         -- scope_uds since the UDs from spec_uds and inst_uds
1716                         -- have already been dumped by specBind and instBind
1717                         let
1718                             (scope_dict_binds, final_scope_uds)
1719                               = dumpUDs gotci_scope_uds False False [] new_binders []
1720                         in
1721                         ([spec_bind] ++ inst_binds ++ scope_dict_binds,
1722                          spec_uds `unionUDs` final_scope_uds `unionUDs` inst_uds)
1723
1724                 -- inst_uds comes last, because there may be dict bindings
1725                 -- floating outward in scope_uds which are mentioned
1726                 -- in the call-instances, and hence in spec_uds.
1727                 -- This ordering makes sure that the precedence order
1728                 -- among the dict bindings finally floated out is maintained.
1729           in
1730           returnSM (final_binds, thing, final_uds, spec_infos)
1731         )
1732       )                 `thenSM`        \ (binds, thing, final_uds, spec_infos) ->
1733       returnSM (binds, thing, final_uds)
1734   where
1735     binders = bindersOf bind
1736
1737     is_rec (NonRec _ _) = False
1738     is_rec _              = True
1739 \end{code}
1740
1741 \begin{code}
1742 specBind :: Bool -> Bool -> [Id] -> [CallInstance]
1743          -> CoreBinding
1744          -> SpecM (CoreBinding, UsageDetails)
1745         -- The UsageDetails returned has already had stuff to do with this group
1746         -- of binders deleted; that's why new_binders is passed in.
1747 specBind top_lev floating new_binders inst_cis (NonRec binder rhs)
1748   = specOneBinding top_lev floating new_binders inst_cis (binder,rhs)
1749                                                         `thenSM` \ ((binder,rhs), rhs_uds) ->
1750     returnSM (NonRec binder rhs, rhs_uds)
1751
1752 specBind top_lev floating new_binders inst_cis (Rec pairs)
1753   = mapAndUnzipSM (specOneBinding top_lev floating new_binders inst_cis) pairs
1754                                                         `thenSM` \ (pairs, rhs_uds_s) ->
1755     returnSM (Rec pairs, unionUDList rhs_uds_s)
1756
1757
1758 specOneBinding :: Bool -> Bool -> [Id] -> [CallInstance]
1759                -> (Id,CoreExpr)
1760                -> SpecM ((Id,CoreExpr), UsageDetails)
1761
1762 specOneBinding top_lev floating new_binders inst_cis (binder, rhs)
1763   = lookupId binder             `thenSM` \ blookup ->
1764     specExpr rhs []             `thenSM` \ (rhs, rhs_uds) ->
1765     let
1766         specid_maybe_maybe  = isSpecPragmaId_maybe binder
1767         is_specid           = maybeToBool specid_maybe_maybe
1768         Just specinfo_maybe = specid_maybe_maybe
1769         specid_with_info    = maybeToBool specinfo_maybe
1770         Just spec_info      = specinfo_maybe
1771
1772         -- If we have a SpecInfo stored in a SpecPragmaId binder
1773         -- it will contain a SpecInfo with an explicit SpecId
1774         -- We add the explicit ci to the usage details
1775         -- Any ordinary cis for orig_id (there should only be one)
1776         -- will be ignored later
1777
1778         pragma_uds
1779           = if is_specid && specid_with_info then
1780                 let
1781                     (SpecInfo spec_tys _ spec_id) = spec_info
1782                     Just (orig_id, _) = isSpecId_maybe spec_id
1783                 in
1784                 ASSERT(toplevelishId orig_id)     -- must not be cloned!
1785                 explicitCI orig_id spec_tys spec_info
1786             else
1787                 emptyUDs
1788
1789         -- For a local binding we dump the usage details, creating
1790         -- any local dict bindings required
1791         -- At the top-level the uds will be dumped in specBindAndScope
1792         -- and the dict bindings made *global*
1793
1794         (local_dict_binds, final_uds)
1795           = if not top_lev then
1796                 dumpUDs rhs_uds False floating inst_cis new_binders []
1797             else
1798                 ([], rhs_uds)
1799     in
1800     case blookup of
1801         Lifted lift_binder unlift_binder
1802           ->    -- We may need to record an unboxed instance of
1803                 -- the _Lift data type in the usage details
1804              mkTyConInstance liftDataCon [idType unlift_binder]
1805                                                 `thenSM` \ lift_uds ->
1806              returnSM ((lift_binder,
1807                         mkCoLetsNoUnboxed local_dict_binds (liftExpr unlift_binder rhs)),
1808                        final_uds `unionUDs` pragma_uds `unionUDs` lift_uds)
1809
1810         NoLift (VarArg binder)
1811           -> returnSM ((binder, mkCoLetsNoUnboxed local_dict_binds rhs),
1812                        final_uds `unionUDs` pragma_uds)
1813 \end{code}
1814
1815
1816 %************************************************************************
1817 %*                                                                      *
1818 \subsection{@instBind@}
1819 %*                                                                      *
1820 %************************************************************************
1821
1822 \begin{code}
1823 instBind top_lev new_ids@(first_binder:other_binders) bind equiv_ciss inst_cis
1824  | null equiv_ciss
1825  = returnSM ([], emptyUDs, [])
1826
1827  | all same_overloading other_binders
1828  =      -- For each call_inst, build an instance
1829    mapAndUnzip3SM do_this_class equiv_ciss
1830         `thenSM` \ (inst_binds, inst_uds_s, spec_infos) ->
1831
1832         -- Add in the remaining UDs
1833    returnSM (catMaybes inst_binds,
1834              unionUDList inst_uds_s,
1835              spec_infos
1836             )
1837
1838  | otherwise            -- Incompatible overloadings; see below by same_overloading
1839  = (if not (null (filter isUnboxedCI (concat equiv_ciss)))
1840     then pprTrace "dumpCIs: not same overloading ... WITH UNBOXED TYPES!\n"
1841     else if top_lev
1842     then pprTrace "dumpCIs: not same overloading ... top level \n"
1843     else (\ x y -> y)
1844    ) (ppHang (ppBesides [ppStr "{",
1845                          interppSP PprDebug new_ids,
1846                          ppStr "}"])
1847            4 (ppAboves [ppAboves (map (pprGenType PprDebug . idType) new_ids),
1848                         ppAboves (map pprCI (concat equiv_ciss))]))
1849    (returnSM ([], emptyUDs, []))
1850
1851  where
1852     (tyvar_tmpls, class_tyvar_pairs) = getIdOverloading first_binder
1853     tyvar_tmpl_tys = mkTyVarTys tyvar_tmpls
1854
1855     no_of_tyvars = length tyvar_tmpls
1856     no_of_dicts  = length class_tyvar_pairs
1857
1858     do_this_class equiv_cis
1859       = mkOneInst do_cis explicit_cis no_of_dicts top_lev inst_cis new_ids bind
1860       where
1861         (explicit_cis, normal_cis) = partition isExplicitCI equiv_cis
1862         do_cis = head (normal_cis ++ explicit_cis)
1863         -- must choose a normal_cis in preference since dict_args will
1864         -- not be defined for an explicit_cis
1865
1866         -- same_overloading tests whether the types of all the binders
1867         -- are "compatible"; ie have the same type and dictionary abstractions
1868         -- Almost always this is the case, because a recursive group is abstracted
1869         -- all together.  But, it can happen that it ain't the case, because of
1870         -- code generated from instance decls:
1871         --
1872         --      rec
1873         --        dfun.Foo.Int :: (forall a. a -> Int, Int)
1874         --        dfun.Foo.Int = (const.op1.Int, const.op2.Int)
1875         --
1876         --        const.op1.Int :: forall a. a -> Int
1877         --        const.op1.Int a = defm.Foo.op1 Int a dfun.Foo.Int
1878         --
1879         --        const.op2.Int :: Int
1880         --        const.op2.Int = 3
1881         --
1882         -- Note that the first two defns have different polymorphism, but they are
1883         -- mutually recursive!
1884
1885     same_overloading :: Id -> Bool
1886     same_overloading id
1887       = no_of_tyvars == length this_id_tyvars
1888         -- Same no of tyvars
1889         && no_of_dicts == length this_id_class_tyvar_pairs
1890         -- Same no of vdicts
1891         && and (zipWith same_ov class_tyvar_pairs this_id_class_tyvar_pairs)
1892         && length class_tyvar_pairs == length this_id_class_tyvar_pairs
1893         -- Same overloading
1894       where
1895         (this_id_tyvars, this_id_class_tyvar_pairs) = getIdOverloading id
1896         tyvar_pairs = this_id_tyvars `zip` tyvar_tmpls
1897
1898         same_ov (clas1,tyvar1) (clas2,tyvar2)
1899           = clas1  == clas2 &&
1900             tyvar1 == assoc "same_overloading" tyvar_pairs tyvar2
1901 \end{code}
1902
1903 OK, so we have:
1904         - a call instance                               eg f [t1,t2,t3] [d1,d2]
1905         - the rhs of the function                       eg orig_rhs
1906         - a constraint vector, saying which of          eg [T,F,T]
1907           the functions type args are constrained
1908           (ie overloaded)
1909
1910 We return a new definition
1911
1912         f@t1//t3 = /\a -> orig_rhs t1 a t3 d1 d2
1913
1914 The SpecInfo for f will be (the "2" indicates 2 dictionaries to eat)
1915
1916         SpecInfo [Just t1, Nothing, Just t3] 2 f@t1//t3
1917
1918 Based on this SpecInfo, a call instance of f
1919
1920         ...(f t1 t2 t3 d1 d2)...
1921
1922 should get replaced by
1923
1924         ...(f@t1//t3 t2)...
1925
1926 (But that is the business of @mkCall@.)
1927
1928 \begin{code}
1929 mkOneInst :: CallInstance
1930           -> [CallInstance]                     -- Any explicit cis for this inst
1931           -> Int                                -- No of dicts to specialise
1932           -> Bool                               -- Top level binders?
1933           -> [CallInstance]                     -- Instantiated call insts for binders
1934           -> [Id]                               -- New binders
1935           -> CoreBinding                        -- Unprocessed
1936           -> SpecM (Maybe CoreBinding,  -- Instantiated version of input
1937                     UsageDetails,
1938                     [Maybe SpecInfo]            -- One for each id in the original binding
1939                    )
1940
1941 mkOneInst do_cis@(CallInstance _ spec_tys dict_args _ _) explicit_cis
1942           no_of_dicts_to_specialise top_lev inst_cis new_ids orig_bind
1943   = newSpecIds new_ids spec_tys no_of_dicts_to_specialise
1944                                                         `thenSM` \ spec_ids ->
1945     newTyVars (length [() | Nothing <- spec_tys])       `thenSM` \ poly_tyvars ->
1946     let
1947         -- arg_tys is spec_tys with tyvars instead of the Nothing spec_tys
1948         -- which correspond to unspeciailsed args
1949         arg_tys  :: [Type]
1950         (_,arg_tys) = mapAccumL do_the_wotsit poly_tyvars spec_tys
1951
1952         args :: [CoreArg]
1953         args = map TyArg arg_tys ++ dict_args
1954
1955         (new_id:_) = new_ids
1956         (spec_id:_) = spec_ids
1957
1958         do_bind (NonRec orig_id rhs)
1959           = do_one_rhs (spec_id, new_id, (orig_id,rhs))
1960                                         `thenSM` \ (maybe_spec, rhs_uds, spec_info) ->
1961             case maybe_spec of
1962                 Just (spec_id, rhs) -> returnSM (Just (NonRec spec_id rhs), rhs_uds, [spec_info])
1963                 Nothing             -> returnSM (Nothing, rhs_uds, [spec_info])
1964
1965         do_bind (Rec pairs)
1966           = mapAndUnzip3SM do_one_rhs (zip3 spec_ids new_ids pairs)
1967                                         `thenSM` \ (maybe_pairs, rhss_uds_s, spec_infos) ->
1968             returnSM (Just (Rec (catMaybes maybe_pairs)),
1969                       unionUDList rhss_uds_s, spec_infos)
1970
1971         do_one_rhs (spec_id, new_id, (orig_id, orig_rhs))
1972
1973                 -- Avoid duplicating a spec which has already been created ...
1974                 -- This can arise in a Rec involving a dfun for which a
1975                 -- a specialised instance has been created but specialisation
1976                 -- "required" by one of the other Ids in the Rec
1977           | top_lev && maybeToBool lookup_orig_spec
1978           = (if opt_SpecialiseTrace
1979              then trace_nospec "  Exists: " exists_id
1980              else id) (
1981
1982             returnSM (Nothing, emptyUDs, Nothing)
1983             )
1984
1985                 -- Check for a (single) explicit call instance for this id
1986           | not (null explicit_cis_for_this_id)
1987           = ASSERT (length explicit_cis_for_this_id == 1)
1988             (if opt_SpecialiseTrace
1989              then trace_nospec "  Explicit: " explicit_id
1990              else id) (
1991
1992             returnSM (Nothing, tickSpecInsts emptyUDs, Just explicit_spec_info)
1993             )
1994
1995                 -- Apply the specialiser to (orig_rhs t1 a t3 d1 d2)
1996           | otherwise
1997           = ASSERT (no_of_dicts_to_specialise == length dict_args)
1998             specExpr orig_rhs args      `thenSM` \ (inst_rhs, inst_uds) ->
1999             let
2000                 -- For a local binding we dump the usage details, creating
2001                 -- any local dict bindings required
2002                 -- At the top-level the uds will be dumped in specBindAndScope
2003                 -- and the dict bindings made *global*
2004
2005                 (local_dict_binds, final_uds)
2006                   = if not top_lev then
2007                         dumpUDs inst_uds False False inst_cis new_ids []
2008                     else
2009                         ([], inst_uds)
2010
2011                 spec_info = Just (SpecInfo spec_tys no_of_dicts_to_specialise spec_id)
2012             in
2013             if isUnboxedType (idType spec_id) then
2014                 ASSERT (null poly_tyvars)
2015                 liftId spec_id          `thenSM` \ (lift_spec_id, unlift_spec_id) ->
2016                 mkTyConInstance liftDataCon [idType unlift_spec_id]
2017                                         `thenSM` \ lift_uds ->
2018                 returnSM (Just (lift_spec_id,
2019                                 mkCoLetsNoUnboxed local_dict_binds (liftExpr unlift_spec_id inst_rhs)),
2020                           tickSpecInsts (final_uds `unionUDs` lift_uds), spec_info)
2021             else
2022                 returnSM (Just (spec_id,
2023                                 mkCoLetsNoUnboxed local_dict_binds (mkTyLam poly_tyvars inst_rhs)),
2024                           tickSpecInsts final_uds, spec_info)
2025           where
2026             lookup_orig_spec = lookupSpecEnv (getIdSpecialisation orig_id) arg_tys
2027             Just (exists_id, _, _) = lookup_orig_spec
2028
2029             explicit_cis_for_this_id = filter (isCIofTheseIds [new_id]) explicit_cis
2030             [CallInstance _ _ _ _ (Just explicit_spec_info)] = explicit_cis_for_this_id
2031             SpecInfo _ _ explicit_id = explicit_spec_info
2032
2033             trace_nospec :: String -> Id -> a -> a
2034             trace_nospec str spec_id
2035               = pprTrace str
2036                 (ppCat [ppr PprDebug new_id, ppInterleave ppNil (map pp_ty arg_tys),
2037                         ppStr "==>", ppr PprDebug spec_id])
2038     in
2039     (if opt_SpecialiseTrace then
2040         pprTrace "Specialising:"
2041         (ppHang (ppBesides [ppStr "{",
2042                             interppSP PprDebug new_ids,
2043                             ppStr "}"])
2044               4 (ppAboves [
2045                  ppBesides [ppStr "types: ", ppInterleave ppNil (map pp_ty arg_tys)],
2046                  if isExplicitCI do_cis then ppNil else
2047                  ppBesides [ppStr "dicts: ", ppInterleave ppNil (map pp_dict dict_args)],
2048                  ppBesides [ppStr "specs: ", ppr PprDebug spec_ids]]))
2049      else id) (
2050
2051     do_bind orig_bind           `thenSM` \ (maybe_inst_bind, inst_uds, spec_infos) ->
2052
2053     returnSM (maybe_inst_bind, inst_uds, spec_infos)
2054     )
2055   where
2056     pp_dict d = ppr_arg PprDebug d
2057     pp_ty t   = pprParendGenType PprDebug t
2058
2059     do_the_wotsit (tyvar:tyvars) Nothing   = (tyvars, mkTyVarTy tyvar)
2060     do_the_wotsit tyvars         (Just ty) = (tyvars, ty)
2061
2062 \end{code}
2063
2064 %************************************************************************
2065 %*                                                                      *
2066 \subsection[Misc]{Miscellaneous junk}
2067 %*                                                                      *
2068 %************************************************************************
2069
2070 \begin{code}
2071 mkCallInstance :: Id
2072                -> Id
2073                -> [(CoreArg, UsageDetails, CoreExpr -> CoreExpr)]
2074                -> SpecM UsageDetails
2075
2076 mkCallInstance id new_id []
2077   = returnSM emptyUDs
2078
2079 mkCallInstance id new_id args
2080
2081         -- No specialised versions for "error" and friends are req'd.
2082         -- This is a special case in core lint etc.
2083
2084   | isBottomingId id
2085   = returnSM emptyUDs
2086
2087         -- No call instances for SuperDictSelIds
2088         -- These are a special case in mkCall
2089
2090   | maybeToBool (isSuperDictSelId_maybe id)
2091   = returnSM emptyUDs
2092
2093         -- There are also no call instances for ClassOpIds
2094         -- However, we need to process it to get any second-level call
2095         -- instances for a ConstMethodId extracted from its SpecEnv
2096
2097   | otherwise
2098   = let
2099         spec_overloading = opt_SpecialiseOverloaded
2100         spec_unboxed     = opt_SpecialiseUnboxed
2101         spec_all         = opt_SpecialiseAll
2102
2103         (tyvars, class_tyvar_pairs) = getIdOverloading id
2104
2105         arg_res = take_type_args tyvars class_tyvar_pairs args
2106         enough_args = maybeToBool arg_res
2107
2108         (Just (tys, dicts, rest_args)) = arg_res
2109
2110         record_spec id tys
2111           = (record, lookup, spec_tys)
2112           where
2113             spec_tys = specialiseCallTys spec_all spec_unboxed spec_overloading
2114                                          (mkConstraintVector id) tys
2115
2116             record = any (not . isTyVarTy) (catMaybes spec_tys)
2117
2118             lookup = lookupSpecEnv (getIdSpecialisation id) tys
2119     in
2120     if (not enough_args) then
2121         pprPanic "Specialise:recordCallInst: Unsaturated Type & Dict Application:\n\t"
2122                  (ppCat (ppr PprDebug id : map (ppr_arg PprDebug) [arg | (arg,_,_) <- args]))
2123     else
2124     case record_spec id tys of
2125         (False, _, _)
2126              -> -- pprTrace "CallInst:NotReqd\n"
2127                 -- (ppCat [ppr PprDebug id, ppCat (map (ppr PprDebug) args)])
2128                 (returnSM emptyUDs)
2129
2130         (True, Nothing, spec_tys)
2131              -> if isClassOpId id then  -- No CIs for class ops, dfun will give SPEC inst
2132                     returnSM emptyUDs
2133                 else
2134                     -- pprTrace "CallInst:Reqd\n"
2135                     -- (ppAboves [ppCat [ppr PprDebug id, ppCat (map (ppr PprDebug) args)],
2136                     --            ppCat [ppStr "CI", ppCat (map (pprMaybeTy PprDebug) spec_tys),
2137                     --                               ppCat (map (ppr PprDebug) dicts)]])
2138                     (returnSM (singleCI new_id spec_tys dicts))
2139
2140         (True, Just (spec_id, tys_left, toss), _)
2141              -> if maybeToBool (isConstMethodId_maybe spec_id) then
2142                         -- If we got a const method spec_id see if further spec required
2143                         -- NB: const method is top-level so spec_id will not be cloned
2144                     case record_spec spec_id tys_left of
2145                       (False, _, _)
2146                         -> -- pprTrace "CallInst:Exists\n"
2147                            -- (ppAboves [ppCat [ppr PprDebug id, ppCat (map (ppr PprDebug) args)],
2148                            --            ppCat [ppStr "->", ppr PprDebug spec_id,
2149                            --                   ppr PprDebug (tys_left ++ drop toss dicts)]])
2150                            (returnSM emptyUDs)
2151
2152                       (True, Nothing, spec_tys)
2153                         -> -- pprTrace "CallInst:Exists:Reqd\n"
2154                            -- (ppAboves [ppCat [ppr PprDebug id, ppCat (map (ppr PprDebug) args)],
2155                            --            ppCat [ppStr "->", ppr PprDebug spec_id,
2156                            --                   ppr PprDebug (tys_left ++ drop toss dicts)],
2157                            --            ppCat [ppStr "CI", ppCat (map (pprMaybeTy PprDebug) spec_tys),
2158                            --                               ppCat (map (ppr PprDebug) (drop toss dicts))]])
2159                            (returnSM (singleCI spec_id spec_tys (drop toss dicts)))
2160
2161                       (True, Just (spec_spec_id, tys_left_left, toss_toss), _)
2162                         -> -- pprTrace "CallInst:Exists:Exists\n"
2163                            -- (ppAboves [ppCat [ppr PprDebug id, ppCat (map (ppr PprDebug) args)],
2164                            --            ppCat [ppStr "->", ppr PprDebug spec_id,
2165                            --                   ppr PprDebug (tys_left ++ drop toss dicts)],
2166                            --            ppCat [ppStr "->", ppr PprDebug spec_spec_id,
2167                            --                   ppr PprDebug (tys_left_left ++ drop (toss + toss_toss) dicts)]])
2168                            (returnSM emptyUDs)
2169
2170                 else
2171                     -- pprTrace "CallInst:Exists\n"
2172                     -- (ppAboves [ppCat [ppr PprDebug id, ppCat (map (ppr PprDebug) args)],
2173                     --            ppCat [ppStr "->", ppr PprDebug spec_id,
2174                     --                   ppr PprDebug (tys_left ++ drop toss dicts)]])
2175                     (returnSM emptyUDs)
2176
2177
2178 take_type_args (_:tyvars) class_tyvar_pairs ((TyArg ty,_,_):args)
2179         = case (take_type_args tyvars class_tyvar_pairs args) of
2180             Nothing               -> Nothing
2181             Just (tys, dicts, others) -> Just (ty:tys, dicts, others)
2182
2183 take_type_args (_:tyvars) class_tyvar_pairs [] = Nothing
2184
2185 take_type_args [] class_tyvar_pairs args
2186         = case (take_dict_args class_tyvar_pairs args) of
2187             Nothing              -> Nothing
2188             Just (dicts, others) -> Just ([], dicts, others)
2189
2190 take_dict_args (_:class_tyvar_pairs) ((dict,_,_):args) | isValArg dict
2191         = case (take_dict_args class_tyvar_pairs args) of
2192             Nothing              -> Nothing
2193             Just (dicts, others) -> Just (dict:dicts, others)
2194
2195 take_dict_args (_:class_tyvar_pairs) [] = Nothing
2196
2197 take_dict_args [] args = Just ([], args)
2198 \end{code}
2199
2200 \begin{code}
2201 mkCall :: Id
2202        -> [(CoreArg, UsageDetails, CoreExpr -> CoreExpr)]
2203        -> SpecM (Bool, CoreExpr)
2204
2205 mkCall new_id args
2206   | maybeToBool (isSuperDictSelId_maybe new_id)
2207     && any isUnboxedType ty_args
2208         -- No specialisations for super-dict selectors
2209         -- Specialise unboxed calls to SuperDictSelIds by extracting
2210         -- the super class dictionary directly form the super class
2211         -- NB: This should be dead code since all uses of this dictionary should
2212         --     have been specialised. We only do this to keep core-lint happy.
2213     = let
2214          Just (_, super_class) = isSuperDictSelId_maybe new_id
2215          super_dict_id = case lookupClassInstAtSimpleType super_class (head ty_args) of
2216                          Nothing -> panic "Specialise:mkCall:SuperDictId"
2217                          Just id -> id
2218       in
2219       returnSM (False, Var super_dict_id)
2220
2221   | otherwise
2222     = case lookupSpecEnv (getIdSpecialisation new_id) ty_args of
2223         Nothing -> checkUnspecOK new_id ty_args (
2224                    returnSM (False, unspec_call)
2225                    )
2226
2227         Just spec_1_details@(spec_id_1, tys_left_1, dicts_to_toss_1)
2228                 -> let
2229                         -- It may be necessary to specialsie a constant method spec_id again
2230                        (spec_id, tys_left, dicts_to_toss) =
2231                             case (maybeToBool (isConstMethodId_maybe spec_id_1),
2232                                   lookupSpecEnv (getIdSpecialisation spec_id_1) tys_left_1) of
2233                                  (False, _ )     -> spec_1_details
2234                                  (True, Nothing) -> spec_1_details
2235                                  (True, Just (spec_id_2, tys_left_2, dicts_to_toss_2))
2236                                                  -> (spec_id_2, tys_left_2, dicts_to_toss_1 + dicts_to_toss_2)
2237
2238                        args_left = toss_dicts dicts_to_toss val_args
2239                    in
2240                    checkSpecOK new_id ty_args spec_id tys_left (
2241
2242                         -- The resulting spec_id may be a top-level unboxed value
2243                         -- This can arise for:
2244                         -- 1) constant method values
2245                         --    eq: class Num a where pi :: a
2246                         --        instance Num Double# where pi = 3.141#
2247                         -- 2) specilised overloaded values
2248                         --    eq: i1 :: Num a => a
2249                         --        i1 Int# d.Num.Int# ==> i1.Int#
2250                         -- These top level defns should have been lifted.
2251                         -- We must add code to unlift such a spec_id.
2252
2253                    if isUnboxedType (idType spec_id) then
2254                        ASSERT (null tys_left && null args_left)
2255                        if toplevelishId spec_id then
2256                            liftId spec_id       `thenSM` \ (lift_spec_id, unlift_spec_id) ->
2257                            returnSM (True, bindUnlift lift_spec_id unlift_spec_id
2258                                                       (Var unlift_spec_id))
2259                        else
2260                            pprPanic "Specialise:mkCall: unboxed spec_id not top-level ...\n"
2261                                     (ppCat [ppr PprDebug new_id,
2262                                             ppInterleave ppNil (map (pprParendGenType PprDebug) ty_args),
2263                                             ppStr "==>",
2264                                             ppr PprDebug spec_id])
2265                    else
2266                    let
2267                        (vals_left, _, unlifts_left) = unzip3 args_left
2268                        applied_tys  = mkTyApp (Var spec_id) tys_left
2269                        applied_vals = mkGenApp applied_tys vals_left
2270                    in
2271                    returnSM (True, applyBindUnlifts unlifts_left applied_vals)
2272                    )
2273   where
2274     (tys_and_vals, _, unlifts) = unzip3 args
2275     unspec_call = applyBindUnlifts unlifts (mkGenApp (Var new_id) tys_and_vals)
2276
2277
2278         -- ty_args is the types at the front of the arg list
2279         -- val_args is the rest of the arg-list
2280
2281     (ty_args, val_args) = get args
2282       where
2283         get ((TyArg ty,_,_) : args) = (ty : tys, rest) where (tys,rest) = get args
2284         get args                    = ([],       args)
2285
2286
2287         -- toss_dicts chucks away dict args, checking that they ain't types!
2288     toss_dicts 0 args               = args
2289     toss_dicts n ((a,_,_) : args)
2290       | isValArg a                  = toss_dicts (n-1) args
2291
2292 \end{code}
2293
2294 \begin{code}
2295 checkUnspecOK :: Id -> [Type] -> a -> a
2296 checkUnspecOK check_id tys
2297   = if isLocallyDefined check_id && any isUnboxedType tys
2298     then pprPanic "Specialise:checkUnspecOK: unboxed instance for local id not found\n"
2299                   (ppCat [ppr PprDebug check_id,
2300                           ppInterleave ppNil (map (pprParendGenType PprDebug) tys)])
2301     else id
2302
2303 checkSpecOK :: Id -> [Type] -> Id -> [Type] -> a -> a
2304 checkSpecOK check_id tys spec_id tys_left
2305   = if any isUnboxedType tys_left
2306     then pprPanic "Specialise:checkSpecOK: unboxed type args in specialised application\n"
2307                   (ppAboves [ppCat [ppr PprDebug check_id,
2308                                     ppInterleave ppNil (map (pprParendGenType PprDebug) tys)],
2309                              ppCat [ppr PprDebug spec_id,
2310                                     ppInterleave ppNil (map (pprParendGenType PprDebug) tys_left)]])
2311     else id
2312 \end{code}
2313
2314 \begin{code}
2315 mkTyConInstance :: Id
2316                 -> [Type]
2317                 -> SpecM UsageDetails
2318 mkTyConInstance con tys
2319   = recordTyConInst con tys     `thenSM` \ record_inst ->
2320     case record_inst of
2321       Nothing                           -- No TyCon instance
2322         -> -- pprTrace "NoTyConInst:"
2323            -- (ppCat [ppr PprDebug tycon, ppStr "at",
2324            --         ppr PprDebug con, ppCat (map (ppr PprDebug) tys)])
2325            (returnSM (singleConUDs con))
2326
2327       Just spec_tys                     -- Record TyCon instance
2328         -> -- pprTrace "TyConInst:"
2329            -- (ppCat [ppr PprDebug tycon, ppStr "at",
2330            --         ppr PprDebug con, ppCat (map (ppr PprDebug) tys),
2331            --         ppBesides [ppStr "(",
2332            --                    ppCat [pprMaybeTy PprDebug ty | ty <- spec_tys],
2333            --                    ppStr ")"]])
2334            (returnSM (singleTyConI tycon spec_tys `unionUDs` singleConUDs con))
2335   where
2336     tycon = dataConTyCon con
2337 \end{code}
2338
2339 \begin{code}
2340 recordTyConInst :: Id
2341                 -> [Type]
2342                 -> SpecM (Maybe [Maybe Type])
2343
2344 recordTyConInst con tys
2345   = let
2346         spec_tys = specialiseConstrTys tys
2347
2348         do_tycon_spec = maybeToBool (firstJust spec_tys)
2349
2350         spec_exists = maybeToBool (lookupSpecEnv
2351                                       (getIdSpecialisation con)
2352                                       tys)
2353     in
2354     -- pprTrace "ConSpecExists?: "
2355     -- (ppAboves [ppStr (if spec_exists then "True" else "False"),
2356     --            ppr PprShowAll con, ppCat (map (ppr PprDebug) tys)])
2357     (if (not spec_exists && do_tycon_spec)
2358      then returnSM (Just spec_tys)
2359      else returnSM Nothing)
2360 \end{code}
2361
2362 %************************************************************************
2363 %*                                                                      *
2364 \subsection[monad-Specialise]{Monad used in specialisation}
2365 %*                                                                      *
2366 %************************************************************************
2367
2368 Monad has:
2369
2370  inherited: control flags and
2371             recordInst functions with flags cached
2372
2373             environment mapping tyvars to types
2374             environment mapping Ids to Atoms
2375
2376  threaded in and out: unique supply
2377
2378 \begin{code}
2379 type TypeEnv = TyVarEnv Type
2380
2381 type SpecM result
2382   =  TypeEnv
2383   -> SpecIdEnv
2384   -> UniqSupply
2385   -> result
2386
2387 initSM m uniqs
2388   = m nullTyVarEnv nullIdEnv uniqs
2389
2390 returnSM :: a -> SpecM a
2391 thenSM   :: SpecM a -> (a -> SpecM b) -> SpecM b
2392 fixSM    :: (a -> SpecM a) -> SpecM a
2393
2394 thenSM m k tvenv idenv us
2395   = case splitUniqSupply us        of { (s1, s2) ->
2396     case (m tvenv idenv s1) of { r ->
2397     k r tvenv idenv s2 }}
2398
2399 returnSM r tvenv idenv us = r
2400
2401 fixSM k tvenv idenv us
2402  = r
2403  where
2404    r = k r tvenv idenv us       -- Recursive in r!
2405 \end{code}
2406
2407 The only interesting bit is figuring out the type of the SpecId!
2408
2409 \begin{code}
2410 newSpecIds :: [Id]              -- The id of which to make a specialised version
2411            -> [Maybe Type]      -- Specialise to these types
2412            -> Int               -- No of dicts to specialise
2413            -> SpecM [Id]
2414
2415 newSpecIds new_ids maybe_tys dicts_to_ignore tvenv idenv us
2416   = [ mkSpecId uniq id maybe_tys (spec_id_ty id) (selectIdInfoForSpecId id)
2417       | (id,uniq) <- new_ids `zip` uniqs ]
2418   where
2419     uniqs = getUniques (length new_ids) us
2420     spec_id_ty id = specialiseTy (idType id) maybe_tys dicts_to_ignore
2421
2422 newTyVars :: Int -> SpecM [TyVar]
2423 newTyVars n tvenv idenv us
2424  = map mkPolySysTyVar uniqs
2425  where
2426    uniqs = getUniques n us
2427 \end{code}
2428
2429 @cloneLambdaOrCaseBinders@ and @cloneLetBinders@ take a bunch of
2430 binders, and build ``clones'' for them.  The clones differ from the
2431 originals in three ways:
2432
2433         (a) they have a fresh unique
2434         (b) they have the current type environment applied to their type
2435         (c) for Let binders which have been specialised to unboxed values
2436             the clone will have a lifted type
2437
2438 As well as returning the list of cloned @Id@s they also return a list of
2439 @CloneInfo@s which the original binders should be bound to.
2440
2441 \begin{code}
2442 cloneLambdaOrCaseBinders :: [Id]                        -- Old binders
2443                          -> SpecM ([Id], [CloneInfo])   -- New ones
2444
2445 cloneLambdaOrCaseBinders old_ids tvenv idenv us
2446   = let
2447         uniqs = getUniques (length old_ids) us
2448     in
2449     unzip (zipWithEqual clone_it old_ids uniqs)
2450   where
2451     clone_it old_id uniq
2452       = (new_id, NoLift (VarArg new_id))
2453       where
2454         new_id = applyTypeEnvToId tvenv (mkIdWithNewUniq old_id uniq)
2455
2456 cloneLetBinders :: Bool                         -- Top level ?
2457                 -> Bool                         -- Recursice
2458                 -> [Id]                         -- Old binders
2459                 -> SpecM ([Id], [CloneInfo])    -- New ones
2460
2461 cloneLetBinders top_lev is_rec old_ids tvenv idenv us
2462   = let
2463         uniqs = getUniques (2 * length old_ids) us
2464     in
2465     unzip (clone_them old_ids uniqs)
2466   where
2467     clone_them [] [] = []
2468
2469     clone_them (old_id:olds) (u1:u2:uniqs)
2470       | top_lev
2471         = (old_id,
2472            NoLift (VarArg old_id)) : clone_rest
2473
2474          -- Don't clone if it is a top-level thing. Why not?
2475          -- (a) we don't want to change the uniques
2476          --     on such things (see TopLevId in Id.lhs)
2477          -- (b) we don't have to be paranoid about name capture
2478          -- (c) the thing is polymorphic so no need to subst
2479
2480       | otherwise
2481         = if (is_rec && isUnboxedType new_ty && not (isUnboxedType old_ty))
2482           then (lifted_id,
2483                 Lifted lifted_id unlifted_id) : clone_rest
2484           else (new_id,
2485                 NoLift (VarArg new_id)) : clone_rest
2486
2487       where
2488         clone_rest = clone_them olds uniqs
2489
2490         new_id = applyTypeEnvToId tvenv (mkIdWithNewUniq old_id u1)
2491         new_ty = idType new_id
2492         old_ty = idType old_id
2493
2494         (lifted_id, unlifted_id) = mkLiftedId new_id u2
2495
2496
2497 cloneTyVarSM :: TyVar -> SpecM TyVar
2498
2499 cloneTyVarSM old_tyvar tvenv idenv us
2500   = let
2501         uniq = getUnique us
2502     in
2503     cloneTyVar old_tyvar uniq -- new_tyvar
2504
2505 bindId :: Id -> CloneInfo -> SpecM thing -> SpecM thing
2506
2507 bindId id val specm tvenv idenv us
2508  = specm tvenv (addOneToIdEnv idenv id val) us
2509
2510 bindIds :: [Id] -> [CloneInfo] -> SpecM thing -> SpecM thing
2511
2512 bindIds olds news specm tvenv idenv us
2513  = specm tvenv (growIdEnvList idenv (zip olds news)) us
2514
2515 bindSpecIds :: [Id]                     -- Old
2516             -> [(CloneInfo)]            -- New
2517             -> [[Maybe SpecInfo]]       -- Corresponding specialisations
2518                                         -- Each sub-list corresponds to a different type,
2519                                         -- and contains one Maybe spec_info for each id
2520             -> SpecM thing
2521             -> SpecM thing
2522
2523 bindSpecIds olds clones spec_infos specm tvenv idenv us
2524  = specm tvenv (growIdEnvList idenv old_to_clone) us
2525  where
2526    old_to_clone = mk_old_to_clone olds clones spec_infos
2527
2528    -- The important thing here is that we are *lazy* in spec_infos
2529    mk_old_to_clone [] [] _ = []
2530    mk_old_to_clone (old:rest_olds) (clone:rest_clones) spec_infos
2531      = (old, add_spec_info clone) :
2532        mk_old_to_clone rest_olds rest_clones spec_infos_rest
2533      where
2534        add_spec_info (NoLift (VarArg new))
2535          = NoLift (VarArg (new `addIdSpecialisation`
2536                                   (mkSpecEnv spec_infos_this_id)))
2537        add_spec_info lifted
2538          = lifted               -- no specialised instances for unboxed lifted values
2539
2540        spec_infos_this_id = catMaybes (map head spec_infos)
2541        spec_infos_rest    = map tail spec_infos
2542
2543
2544 bindTyVar :: TyVar -> Type -> SpecM thing -> SpecM thing
2545
2546 bindTyVar tyvar ty specm tvenv idenv us
2547  = specm (growTyVarEnvList tvenv [(tyvar,ty)]) idenv us
2548 \end{code}
2549
2550 \begin{code}
2551 lookupId :: Id -> SpecM CloneInfo
2552
2553 lookupId id tvenv idenv us
2554   = case lookupIdEnv idenv id of
2555       Nothing   -> NoLift (VarArg id)
2556       Just info -> info
2557 \end{code}
2558
2559 \begin{code}
2560 specTy :: Type -> SpecM Type    -- Apply the current type envt to the type
2561
2562 specTy ty tvenv idenv us
2563   = applyTypeEnvToTy tvenv ty
2564 \end{code}
2565
2566 \begin{code}
2567 liftId :: Id -> SpecM (Id, Id)
2568 liftId id tvenv idenv us
2569   = let
2570         uniq = getUnique us
2571     in
2572     mkLiftedId id uniq
2573 \end{code}
2574
2575 In other monads these @mapSM@ things are usually called @listM@.
2576 I think @mapSM@ is a much better name.  The `2' and `3' variants are
2577 when you want to return two or three results, and get at them
2578 separately.  It saves you having to do an (unzip stuff) right after.
2579
2580 \begin{code}
2581 mapSM          :: (a -> SpecM b)            -> [a] -> SpecM [b]
2582 mapAndUnzipSM  :: (a -> SpecM (b1, b2))     -> [a] -> SpecM ([b1],[b2])
2583 mapAndUnzip3SM :: (a -> SpecM (b1, b2, b3)) -> [a] -> SpecM ([b1],[b2],[b3])
2584 mapAndUnzip4SM :: (a -> SpecM (b1, b2, b3, b4)) -> [a] -> SpecM ([b1],[b2],[b3],[b4])
2585
2586 mapSM f [] = returnSM []
2587 mapSM f (x:xs) = f x            `thenSM` \ r ->
2588                  mapSM f xs     `thenSM` \ rs ->
2589                  returnSM (r:rs)
2590
2591 mapAndUnzipSM f [] = returnSM ([],[])
2592 mapAndUnzipSM f (x:xs) = f x                    `thenSM` \ (r1, r2) ->
2593                          mapAndUnzipSM f xs     `thenSM` \ (rs1,rs2) ->
2594                          returnSM ((r1:rs1),(r2:rs2))
2595
2596 mapAndUnzip3SM f [] = returnSM ([],[],[])
2597 mapAndUnzip3SM f (x:xs) = f x                   `thenSM` \ (r1,r2,r3) ->
2598                           mapAndUnzip3SM f xs   `thenSM` \ (rs1,rs2,rs3) ->
2599                           returnSM ((r1:rs1),(r2:rs2),(r3:rs3))
2600
2601 mapAndUnzip4SM f [] = returnSM ([],[],[],[])
2602 mapAndUnzip4SM f (x:xs) = f x                   `thenSM` \ (r1,r2,r3,r4) ->
2603                           mapAndUnzip4SM f xs   `thenSM` \ (rs1,rs2,rs3,rs4) ->
2604                           returnSM ((r1:rs1),(r2:rs2),(r3:rs3),(r4:rs4))
2605 \end{code}