[project @ 2004-11-26 16:19:45 by simonmar]
[ghc-hetmet.git] / ghc / compiler / stgSyn / CoreToStg.lhs
1 %
2 % (c) The GRASP/AQUA Project, Glasgow University, 1993-1998
3 %
4 \section[CoreToStg]{Converts Core to STG Syntax}
5
6 And, as we have the info in hand, we may convert some lets to
7 let-no-escapes.
8
9 \begin{code}
10 module CoreToStg ( coreToStg, coreExprToStg ) where
11
12 #include "HsVersions.h"
13
14 import CoreSyn
15 import CoreUtils        ( rhsIsStatic, manifestArity, exprType )
16 import StgSyn
17
18 import Type
19 import TyCon            ( isAlgTyCon )
20 import Id
21 import Var              ( Var, globalIdDetails, idType )
22 import TyCon            ( isUnboxedTupleTyCon, isPrimTyCon, isFunTyCon, isHiBootTyCon )
23 #ifdef ILX
24 import MkId             ( unsafeCoerceId )
25 #endif
26 import IdInfo
27 import DataCon
28 import CostCentre       ( noCCS )
29 import VarSet
30 import VarEnv
31 import Maybes           ( maybeToBool )
32 import Name             ( getOccName, isExternalName, nameOccName )
33 import OccName          ( occNameUserString, occNameFS )
34 import BasicTypes       ( Arity )
35 import CmdLineOpts      ( DynFlags, opt_RuntimeTypes )
36 import Outputable
37
38 infixr 9 `thenLne`
39 \end{code}
40
41 %************************************************************************
42 %*                                                                      *
43 \subsection[live-vs-free-doc]{Documentation}
44 %*                                                                      *
45 %************************************************************************
46
47 (There is other relevant documentation in codeGen/CgLetNoEscape.)
48
49 The actual Stg datatype is decorated with {\em live variable}
50 information, as well as {\em free variable} information.  The two are
51 {\em not} the same.  Liveness is an operational property rather than a
52 semantic one.  A variable is live at a particular execution point if
53 it can be referred to {\em directly} again.  In particular, a dead
54 variable's stack slot (if it has one):
55 \begin{enumerate}
56 \item
57 should be stubbed to avoid space leaks, and
58 \item
59 may be reused for something else.
60 \end{enumerate}
61
62 There ought to be a better way to say this.  Here are some examples:
63 \begin{verbatim}
64         let v = [q] \[x] -> e
65         in
66         ...v...  (but no q's)
67 \end{verbatim}
68
69 Just after the `in', v is live, but q is dead.  If the whole of that
70 let expression was enclosed in a case expression, thus:
71 \begin{verbatim}
72         case (let v = [q] \[x] -> e in ...v...) of
73                 alts[...q...]
74 \end{verbatim}
75 (ie @alts@ mention @q@), then @q@ is live even after the `in'; because
76 we'll return later to the @alts@ and need it.
77
78 Let-no-escapes make this a bit more interesting:
79 \begin{verbatim}
80         let-no-escape v = [q] \ [x] -> e
81         in
82         ...v...
83 \end{verbatim}
84 Here, @q@ is still live at the `in', because @v@ is represented not by
85 a closure but by the current stack state.  In other words, if @v@ is
86 live then so is @q@.  Furthermore, if @e@ mentions an enclosing
87 let-no-escaped variable, then {\em its} free variables are also live
88 if @v@ is.
89
90 %************************************************************************
91 %*                                                                      *
92 \subsection[caf-info]{Collecting live CAF info}
93 %*                                                                      *
94 %************************************************************************
95
96 In this pass we also collect information on which CAFs are live for 
97 constructing SRTs (see SRT.lhs).  
98
99 A top-level Id has CafInfo, which is
100
101         - MayHaveCafRefs, if it may refer indirectly to
102           one or more CAFs, or
103         - NoCafRefs if it definitely doesn't
104
105 The CafInfo has already been calculated during the CoreTidy pass.
106
107 During CoreToStg, we then pin onto each binding and case expression, a
108 list of Ids which represents the "live" CAFs at that point.  The meaning
109 of "live" here is the same as for live variables, see above (which is
110 why it's convenient to collect CAF information here rather than elsewhere).
111
112 The later SRT pass takes these lists of Ids and uses them to construct
113 the actual nested SRTs, and replaces the lists of Ids with (offset,length)
114 pairs.
115
116
117 Interaction of let-no-escape with SRTs   [Sept 01]
118 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
119 Consider
120
121         let-no-escape x = ...caf1...caf2...
122         in
123         ...x...x...x...
124
125 where caf1,caf2 are CAFs.  Since x doesn't have a closure, we 
126 build SRTs just as if x's defn was inlined at each call site, and
127 that means that x's CAF refs get duplicated in the overall SRT.
128
129 This is unlike ordinary lets, in which the CAF refs are not duplicated.
130
131 We could fix this loss of (static) sharing by making a sort of pseudo-closure
132 for x, solely to put in the SRTs lower down.
133
134
135 %************************************************************************
136 %*                                                                      *
137 \subsection[binds-StgVarInfo]{Setting variable info: top-level, binds, RHSs}
138 %*                                                                      *
139 %************************************************************************
140
141 \begin{code}
142 coreToStg :: DynFlags -> [CoreBind] -> IO [StgBinding]
143 coreToStg dflags pgm
144   = return pgm'
145   where (_, _, pgm') = coreTopBindsToStg dflags emptyVarEnv pgm
146
147 coreExprToStg :: CoreExpr -> StgExpr
148 coreExprToStg expr 
149   = new_expr where (new_expr,_,_) = initLne emptyVarEnv (coreToStgExpr expr)
150
151
152 coreTopBindsToStg
153     :: DynFlags
154     -> IdEnv HowBound           -- environment for the bindings
155     -> [CoreBind]
156     -> (IdEnv HowBound, FreeVarsInfo, [StgBinding])
157
158 coreTopBindsToStg dflags env [] = (env, emptyFVInfo, [])
159 coreTopBindsToStg dflags env (b:bs)
160   = (env2, fvs2, b':bs')
161   where
162         -- env accumulates down the list of binds, fvs accumulates upwards
163         (env1, fvs2, b' ) = coreTopBindToStg dflags env fvs1 b
164         (env2, fvs1, bs') = coreTopBindsToStg dflags env1 bs
165
166
167 coreTopBindToStg
168         :: DynFlags
169         -> IdEnv HowBound
170         -> FreeVarsInfo         -- Info about the body
171         -> CoreBind
172         -> (IdEnv HowBound, FreeVarsInfo, StgBinding)
173
174 coreTopBindToStg dflags env body_fvs (NonRec id rhs)
175   = let 
176         env'      = extendVarEnv env id how_bound
177         how_bound = LetBound TopLet (manifestArity rhs)
178
179         (stg_rhs, fvs') = 
180             initLne env (
181               coreToTopStgRhs dflags body_fvs (id,rhs)  `thenLne` \ (stg_rhs, fvs') ->
182               returnLne (stg_rhs, fvs')
183            )
184         
185         bind = StgNonRec id stg_rhs
186     in
187     ASSERT2(manifestArity rhs == stgRhsArity stg_rhs, ppr id)
188     ASSERT2(consistentCafInfo id bind, ppr id)
189 --    WARN(not (consistent caf_info bind), ppr id <+> ppr cafs <+> ppCafInfo caf_info)
190     (env', fvs' `unionFVInfo` body_fvs, bind)
191
192 coreTopBindToStg dflags env body_fvs (Rec pairs)
193   = let 
194         (binders, rhss) = unzip pairs
195
196         extra_env' = [ (b, LetBound TopLet (manifestArity rhs))
197                      | (b, rhs) <- pairs ]
198         env' = extendVarEnvList env extra_env'
199
200         (stg_rhss, fvs')
201           = initLne env' (
202                mapAndUnzipLne (coreToTopStgRhs dflags body_fvs) pairs
203                                                 `thenLne` \ (stg_rhss, fvss') ->
204                let fvs' = unionFVInfos fvss' in
205                returnLne (stg_rhss, fvs')
206            )
207
208         bind = StgRec (zip binders stg_rhss)
209     in
210     ASSERT2(and [manifestArity rhs == stgRhsArity stg_rhs | (rhs,stg_rhs) <- rhss `zip` stg_rhss], ppr binders)
211     ASSERT2(consistentCafInfo (head binders) bind, ppr binders)
212     (env', fvs' `unionFVInfo` body_fvs, bind)
213
214 #ifdef DEBUG
215 -- Assertion helper: this checks that the CafInfo on the Id matches
216 -- what CoreToStg has figured out about the binding's SRT.  The
217 -- CafInfo will be exact in all cases except when CorePrep has
218 -- floated out a binding, in which case it will be approximate.
219 consistentCafInfo id bind
220   | occNameFS (nameOccName (idName id)) == FSLIT("sat")
221   = safe
222   | otherwise
223   = WARN (not exact, ppr id) safe
224   where
225         safe  = id_marked_caffy || not binding_is_caffy
226         exact = id_marked_caffy == binding_is_caffy
227         id_marked_caffy  = mayHaveCafRefs (idCafInfo id)
228         binding_is_caffy = stgBindHasCafRefs bind
229 #endif
230 \end{code}
231
232 \begin{code}
233 coreToTopStgRhs
234         :: DynFlags
235         -> FreeVarsInfo         -- Free var info for the scope of the binding
236         -> (Id,CoreExpr)
237         -> LneM (StgRhs, FreeVarsInfo)
238
239 coreToTopStgRhs dflags scope_fv_info (bndr, rhs)
240   = coreToStgExpr rhs           `thenLne` \ (new_rhs, rhs_fvs, _) ->
241     freeVarsToLiveVars rhs_fvs  `thenLne` \ lv_info ->
242     returnLne (mkTopStgRhs is_static rhs_fvs (mkSRT lv_info) bndr_info new_rhs, rhs_fvs)
243   where
244     bndr_info = lookupFVInfo scope_fv_info bndr
245     is_static = rhsIsStatic dflags rhs
246
247 mkTopStgRhs :: Bool -> FreeVarsInfo -> SRT -> StgBinderInfo -> StgExpr
248         -> StgRhs
249
250 mkTopStgRhs is_static rhs_fvs srt binder_info (StgLam _ bndrs body)
251   = ASSERT( is_static )
252     StgRhsClosure noCCS binder_info
253                   (getFVs rhs_fvs)               
254                   ReEntrant
255                   srt
256                   bndrs body
257         
258 mkTopStgRhs is_static rhs_fvs srt binder_info (StgConApp con args)
259   | is_static    -- StgConApps can be updatable (see isCrossDllConApp)
260   = StgRhsCon noCCS con args
261
262 mkTopStgRhs is_static rhs_fvs srt binder_info rhs
263   = ASSERT2( not is_static, ppr rhs )
264     StgRhsClosure noCCS binder_info
265                   (getFVs rhs_fvs)               
266                   Updatable
267                   srt
268                   [] rhs
269 \end{code}
270
271
272 -- ---------------------------------------------------------------------------
273 -- Expressions
274 -- ---------------------------------------------------------------------------
275
276 \begin{code}
277 coreToStgExpr
278         :: CoreExpr
279         -> LneM (StgExpr,       -- Decorated STG expr
280                  FreeVarsInfo,  -- Its free vars (NB free, not live)
281                  EscVarsSet)    -- Its escapees, a subset of its free vars;
282                                 -- also a subset of the domain of the envt
283                                 -- because we are only interested in the escapees
284                                 -- for vars which might be turned into
285                                 -- let-no-escaped ones.
286 \end{code}
287
288 The second and third components can be derived in a simple bottom up pass, not
289 dependent on any decisions about which variables will be let-no-escaped or
290 not.  The first component, that is, the decorated expression, may then depend
291 on these components, but it in turn is not scrutinised as the basis for any
292 decisions.  Hence no black holes.
293
294 \begin{code}
295 coreToStgExpr (Lit l) = returnLne (StgLit l, emptyFVInfo, emptyVarSet)
296 coreToStgExpr (Var v) = coreToStgApp Nothing v []
297
298 coreToStgExpr expr@(App _ _)
299   = coreToStgApp Nothing f args
300   where
301     (f, args) = myCollectArgs expr
302
303 coreToStgExpr expr@(Lam _ _)
304   = let
305         (args, body) = myCollectBinders expr 
306         args'        = filterStgBinders args
307     in
308     extendVarEnvLne [ (a, LambdaBound) | a <- args' ] $
309     coreToStgExpr body  `thenLne` \ (body, body_fvs, body_escs) ->
310     let
311         fvs             = args' `minusFVBinders` body_fvs
312         escs            = body_escs `delVarSetList` args'
313         result_expr | null args' = body
314                     | otherwise  = StgLam (exprType expr) args' body
315     in
316     returnLne (result_expr, fvs, escs)
317
318 coreToStgExpr (Note (SCC cc) expr)
319   = coreToStgExpr expr          `thenLne` ( \ (expr2, fvs, escs) ->
320     returnLne (StgSCC cc expr2, fvs, escs) )
321
322 #ifdef ILX
323 -- For ILX, convert (__coerce__ to_ty from_ty e) 
324 --          into    (coerce to_ty from_ty e)
325 -- where coerce is real function
326 coreToStgExpr (Note (Coerce to_ty from_ty) expr)
327   = coreToStgExpr (mkApps (Var unsafeCoerceId) 
328                           [Type from_ty, Type to_ty, expr])
329 #endif
330
331 coreToStgExpr (Note other_note expr)
332   = coreToStgExpr expr
333
334 -- Cases require a little more real work.
335
336 -- gaw 2004
337 coreToStgExpr (Case scrut bndr _ alts)
338   = extendVarEnvLne [(bndr, LambdaBound)]       (
339          mapAndUnzip3Lne vars_alt alts  `thenLne` \ (alts2, fvs_s, escs_s) ->
340          returnLne ( alts2,
341                      unionFVInfos fvs_s,
342                      unionVarSets escs_s )
343     )                                   `thenLne` \ (alts2, alts_fvs, alts_escs) ->
344     let
345         -- Determine whether the default binder is dead or not
346         -- This helps the code generator to avoid generating an assignment
347         -- for the case binder (is extremely rare cases) ToDo: remove.
348         bndr' | bndr `elementOfFVInfo` alts_fvs = bndr
349               | otherwise                       = bndr `setIdOccInfo` IAmDead
350
351         -- Don't consider the default binder as being 'live in alts',
352         -- since this is from the point of view of the case expr, where
353         -- the default binder is not free.
354         alts_fvs_wo_bndr  = bndr `minusFVBinder` alts_fvs
355         alts_escs_wo_bndr = alts_escs `delVarSet` bndr
356     in
357
358     freeVarsToLiveVars alts_fvs_wo_bndr         `thenLne` \ alts_lv_info ->
359
360         -- We tell the scrutinee that everything 
361         -- live in the alts is live in it, too.
362     setVarsLiveInCont alts_lv_info (
363         coreToStgExpr scrut       `thenLne` \ (scrut2, scrut_fvs, scrut_escs) ->
364         freeVarsToLiveVars scrut_fvs `thenLne` \ scrut_lv_info ->
365         returnLne (scrut2, scrut_fvs, scrut_escs, scrut_lv_info)
366       )    
367                 `thenLne` \ (scrut2, scrut_fvs, scrut_escs, scrut_lv_info) ->
368
369     returnLne (
370       StgCase scrut2 (getLiveVars scrut_lv_info)
371                      (getLiveVars alts_lv_info)
372                      bndr'
373                      (mkSRT alts_lv_info)
374                      (mkStgAltType (idType bndr)) 
375                      alts2,
376       scrut_fvs `unionFVInfo` alts_fvs_wo_bndr,
377       alts_escs_wo_bndr `unionVarSet` getFVSet scrut_fvs
378                 -- You might think we should have scrut_escs, not 
379                 -- (getFVSet scrut_fvs), but actually we can't call, and 
380                 -- then return from, a let-no-escape thing.
381       )
382   where
383     vars_alt (con, binders, rhs)
384       = let     -- Remove type variables
385             binders' = filterStgBinders binders
386         in      
387         extendVarEnvLne [(b, LambdaBound) | b <- binders']      $
388         coreToStgExpr rhs       `thenLne` \ (rhs2, rhs_fvs, rhs_escs) ->
389         let
390                 -- Records whether each param is used in the RHS
391             good_use_mask = [ b `elementOfFVInfo` rhs_fvs | b <- binders' ]
392         in
393         returnLne ( (con, binders', good_use_mask, rhs2),
394                     binders' `minusFVBinders` rhs_fvs,
395                     rhs_escs `delVarSetList` binders' )
396                 -- ToDo: remove the delVarSet;
397                 -- since escs won't include any of these binders
398 \end{code}
399
400 Lets not only take quite a bit of work, but this is where we convert
401 then to let-no-escapes, if we wish.
402
403 (Meanwhile, we don't expect to see let-no-escapes...)
404 \begin{code}
405 coreToStgExpr (Let bind body)
406   = fixLne (\ ~(_, _, _, no_binder_escapes) ->
407         coreToStgLet no_binder_escapes bind body
408     )                           `thenLne` \ (new_let, fvs, escs, _) ->
409
410     returnLne (new_let, fvs, escs)
411 \end{code}
412
413 \begin{code}
414 mkStgAltType scrut_ty
415   = case splitTyConApp_maybe (repType scrut_ty) of
416         Just (tc,_) | isUnboxedTupleTyCon tc -> UbxTupAlt tc
417                     | isPrimTyCon tc         -> PrimAlt tc
418                     | isHiBootTyCon tc       -> PolyAlt -- Algebraic, but no constructors visible
419                     | isAlgTyCon tc          -> AlgAlt tc
420                     | isFunTyCon tc          -> PolyAlt
421                     | otherwise              -> pprPanic "mkStgAlts" (ppr tc)
422         Nothing                              -> PolyAlt
423 \end{code}
424
425
426 -- ---------------------------------------------------------------------------
427 -- Applications
428 -- ---------------------------------------------------------------------------
429
430 \begin{code}
431 coreToStgApp
432          :: Maybe UpdateFlag            -- Just upd <=> this application is
433                                         -- the rhs of a thunk binding
434                                         --      x = [...] \upd [] -> the_app
435                                         -- with specified update flag
436         -> Id                           -- Function
437         -> [CoreArg]                    -- Arguments
438         -> LneM (StgExpr, FreeVarsInfo, EscVarsSet)
439
440 coreToStgApp maybe_thunk_body f args
441   = coreToStgArgs args          `thenLne` \ (args', args_fvs) ->
442     lookupVarLne f              `thenLne` \ how_bound ->
443
444     let
445         n_val_args       = valArgCount args
446         not_letrec_bound = not (isLetBound how_bound)
447         fun_fvs          
448           = let fvs = singletonFVInfo f how_bound fun_occ in
449             -- e.g. (f :: a -> int) (x :: a) 
450             -- Here the free variables are "f", "x" AND the type variable "a"
451             -- coreToStgArgs will deal with the arguments recursively
452             if opt_RuntimeTypes then
453               fvs `unionFVInfo` tyvarFVInfo (tyVarsOfType (idType f))
454             else fvs
455
456         -- Mostly, the arity info of a function is in the fn's IdInfo
457         -- But new bindings introduced by CoreSat may not have no
458         -- arity info; it would do us no good anyway.  For example:
459         --      let f = \ab -> e in f
460         -- No point in having correct arity info for f!
461         -- Hence the hasArity stuff below.
462         -- NB: f_arity is only consulted for LetBound things
463         f_arity   = stgArity f how_bound
464         saturated = f_arity <= n_val_args
465
466         fun_occ 
467          | not_letrec_bound         = noBinderInfo      -- Uninteresting variable
468          | f_arity > 0 && saturated = stgSatOcc -- Saturated or over-saturated function call
469          | otherwise                = stgUnsatOcc       -- Unsaturated function or thunk
470
471         fun_escs
472          | not_letrec_bound      = emptyVarSet  -- Only letrec-bound escapees are interesting
473          | f_arity == n_val_args = emptyVarSet  -- A function *or thunk* with an exactly
474                                                 -- saturated call doesn't escape
475                                                 -- (let-no-escape applies to 'thunks' too)
476
477          | otherwise         = unitVarSet f     -- Inexact application; it does escape
478
479         -- At the moment of the call:
480
481         --  either the function is *not* let-no-escaped, in which case
482         --         nothing is live except live_in_cont
483         --      or the function *is* let-no-escaped in which case the
484         --         variables it uses are live, but still the function
485         --         itself is not.  PS.  In this case, the function's
486         --         live vars should already include those of the
487         --         continuation, but it does no harm to just union the
488         --         two regardless.
489
490         res_ty = exprType (mkApps (Var f) args)
491         app = case globalIdDetails f of
492                 DataConWorkId dc | saturated -> StgConApp dc args'
493                 PrimOpId op                  -> ASSERT( saturated )
494                                                 StgOpApp (StgPrimOp op) args' res_ty
495                 FCallId call     -> ASSERT( saturated )
496                                     StgOpApp (StgFCallOp call (idUnique f)) args' res_ty
497                 _other           -> StgApp f args'
498
499     in
500     returnLne (
501         app,
502         fun_fvs  `unionFVInfo` args_fvs,
503         fun_escs `unionVarSet` (getFVSet args_fvs)
504                                 -- All the free vars of the args are disqualified
505                                 -- from being let-no-escaped.
506     )
507
508
509
510 -- ---------------------------------------------------------------------------
511 -- Argument lists
512 -- This is the guy that turns applications into A-normal form
513 -- ---------------------------------------------------------------------------
514
515 coreToStgArgs :: [CoreArg] -> LneM ([StgArg], FreeVarsInfo)
516 coreToStgArgs []
517   = returnLne ([], emptyFVInfo)
518
519 coreToStgArgs (Type ty : args)  -- Type argument
520   = coreToStgArgs args  `thenLne` \ (args', fvs) ->
521     if opt_RuntimeTypes then
522         returnLne (StgTypeArg ty : args', fvs `unionFVInfo` tyvarFVInfo (tyVarsOfType ty))
523     else
524     returnLne (args', fvs)
525
526 coreToStgArgs (arg : args)      -- Non-type argument
527   = coreToStgArgs args  `thenLne` \ (stg_args, args_fvs) ->
528     coreToStgExpr arg   `thenLne` \ (arg', arg_fvs, escs) ->
529     let
530         fvs = args_fvs `unionFVInfo` arg_fvs
531         stg_arg = case arg' of
532                        StgApp v []      -> StgVarArg v
533                        StgConApp con [] -> StgVarArg (dataConWorkId con)
534                        StgLit lit       -> StgLitArg lit
535                        _                -> pprPanic "coreToStgArgs" (ppr arg)
536     in
537     returnLne (stg_arg : stg_args, fvs)
538
539
540 -- ---------------------------------------------------------------------------
541 -- The magic for lets:
542 -- ---------------------------------------------------------------------------
543
544 coreToStgLet
545          :: Bool        -- True <=> yes, we are let-no-escaping this let
546          -> CoreBind    -- bindings
547          -> CoreExpr    -- body
548          -> LneM (StgExpr,      -- new let
549                   FreeVarsInfo, -- variables free in the whole let
550                   EscVarsSet,   -- variables that escape from the whole let
551                   Bool)         -- True <=> none of the binders in the bindings
552                                 -- is among the escaping vars
553
554 coreToStgLet let_no_escape bind body
555   = fixLne (\ ~(_, _, _, _, _, rec_body_fvs, _, _) ->
556
557         -- Do the bindings, setting live_in_cont to empty if
558         -- we ain't in a let-no-escape world
559         getVarsLiveInCont               `thenLne` \ live_in_cont ->
560         setVarsLiveInCont (if let_no_escape 
561                                 then live_in_cont 
562                                 else emptyLiveInfo)
563                           (vars_bind rec_body_fvs bind)
564             `thenLne` \ ( bind2, bind_fvs, bind_escs, bind_lv_info, env_ext) ->
565
566         -- Do the body
567         extendVarEnvLne env_ext (
568           coreToStgExpr body          `thenLne` \(body2, body_fvs, body_escs) ->
569           freeVarsToLiveVars body_fvs `thenLne` \ body_lv_info ->
570
571           returnLne (bind2, bind_fvs, bind_escs, getLiveVars bind_lv_info,
572                      body2, body_fvs, body_escs, getLiveVars body_lv_info)
573         )
574
575     ) `thenLne` (\ (bind2, bind_fvs, bind_escs, bind_lvs, 
576                     body2, body_fvs, body_escs, body_lvs) ->
577
578
579         -- Compute the new let-expression
580     let
581         new_let | let_no_escape = StgLetNoEscape live_in_whole_let bind_lvs bind2 body2
582                 | otherwise     = StgLet bind2 body2
583
584         free_in_whole_let
585           = binders `minusFVBinders` (bind_fvs `unionFVInfo` body_fvs)
586
587         live_in_whole_let
588           = bind_lvs `unionVarSet` (body_lvs `delVarSetList` binders)
589
590         real_bind_escs = if let_no_escape then
591                             bind_escs
592                          else
593                             getFVSet bind_fvs
594                             -- Everything escapes which is free in the bindings
595
596         let_escs = (real_bind_escs `unionVarSet` body_escs) `delVarSetList` binders
597
598         all_escs = bind_escs `unionVarSet` body_escs    -- Still includes binders of
599                                                         -- this let(rec)
600
601         no_binder_escapes = isEmptyVarSet (set_of_binders `intersectVarSet` all_escs)
602
603 #ifdef DEBUG
604         -- Debugging code as requested by Andrew Kennedy
605         checked_no_binder_escapes
606                 | not no_binder_escapes && any is_join_var binders
607                 = pprTrace "Interesting!  A join var that isn't let-no-escaped" (ppr binders)
608                   False
609                 | otherwise = no_binder_escapes
610 #else
611         checked_no_binder_escapes = no_binder_escapes
612 #endif
613                             
614                 -- Mustn't depend on the passed-in let_no_escape flag, since
615                 -- no_binder_escapes is used by the caller to derive the flag!
616     in
617     returnLne (
618         new_let,
619         free_in_whole_let,
620         let_escs,
621         checked_no_binder_escapes
622     ))
623   where
624     set_of_binders = mkVarSet binders
625     binders        = bindersOf bind
626
627     mk_binding bind_lv_info binder rhs
628         = (binder, LetBound (NestedLet live_vars) (manifestArity rhs))
629         where
630            live_vars | let_no_escape = addLiveVar bind_lv_info binder
631                      | otherwise     = unitLiveVar binder
632                 -- c.f. the invariant on NestedLet
633
634     vars_bind :: FreeVarsInfo           -- Free var info for body of binding
635               -> CoreBind
636               -> LneM (StgBinding,
637                        FreeVarsInfo, 
638                        EscVarsSet,        -- free vars; escapee vars
639                        LiveInfo,          -- Vars and CAFs live in binding
640                        [(Id, HowBound)])  -- extension to environment
641                                          
642
643     vars_bind body_fvs (NonRec binder rhs)
644       = coreToStgRhs body_fvs [] (binder,rhs)
645                                 `thenLne` \ (rhs2, bind_fvs, bind_lv_info, escs) ->
646         let
647             env_ext_item = mk_binding bind_lv_info binder rhs
648         in
649         returnLne (StgNonRec binder rhs2, 
650                    bind_fvs, escs, bind_lv_info, [env_ext_item])
651
652
653     vars_bind body_fvs (Rec pairs)
654       = fixLne (\ ~(_, rec_rhs_fvs, _, bind_lv_info, _) ->
655            let
656                 rec_scope_fvs = unionFVInfo body_fvs rec_rhs_fvs
657                 binders = map fst pairs
658                 env_ext = [ mk_binding bind_lv_info b rhs 
659                           | (b,rhs) <- pairs ]
660            in
661            extendVarEnvLne env_ext (
662               mapAndUnzip4Lne (coreToStgRhs rec_scope_fvs binders) pairs 
663                                         `thenLne` \ (rhss2, fvss, lv_infos, escss) ->
664               let
665                         bind_fvs = unionFVInfos fvss
666                         bind_lv_info = foldr unionLiveInfo emptyLiveInfo lv_infos
667                         escs     = unionVarSets escss
668               in
669               returnLne (StgRec (binders `zip` rhss2),
670                          bind_fvs, escs, bind_lv_info, env_ext)
671            )
672         )
673
674 is_join_var :: Id -> Bool
675 -- A hack (used only for compiler debuggging) to tell if
676 -- a variable started life as a join point ($j)
677 is_join_var j = occNameUserString (getOccName j) == "$j"
678 \end{code}
679
680 \begin{code}
681 coreToStgRhs :: FreeVarsInfo            -- Free var info for the scope of the binding
682              -> [Id]
683              -> (Id,CoreExpr)
684              -> LneM (StgRhs, FreeVarsInfo, LiveInfo, EscVarsSet)
685
686 coreToStgRhs scope_fv_info binders (bndr, rhs)
687   = coreToStgExpr rhs           `thenLne` \ (new_rhs, rhs_fvs, rhs_escs) ->
688     getEnvLne                   `thenLne` \ env ->    
689     freeVarsToLiveVars (binders `minusFVBinders` rhs_fvs) `thenLne` \ lv_info ->
690     returnLne (mkStgRhs rhs_fvs (mkSRT lv_info) bndr_info new_rhs,
691                rhs_fvs, lv_info, rhs_escs)
692   where
693     bndr_info = lookupFVInfo scope_fv_info bndr
694
695 mkStgRhs :: FreeVarsInfo -> SRT -> StgBinderInfo -> StgExpr -> StgRhs
696
697 mkStgRhs rhs_fvs srt binder_info (StgConApp con args)
698   = StgRhsCon noCCS con args
699
700 mkStgRhs rhs_fvs srt binder_info (StgLam _ bndrs body)
701   = StgRhsClosure noCCS binder_info
702                   (getFVs rhs_fvs)               
703                   ReEntrant
704                   srt bndrs body
705         
706 mkStgRhs rhs_fvs srt binder_info rhs
707   = StgRhsClosure noCCS binder_info
708                   (getFVs rhs_fvs)               
709                   upd_flag srt [] rhs
710   where
711    upd_flag = Updatable
712   {-
713     SDM: disabled.  Eval/Apply can't handle functions with arity zero very
714     well; and making these into simple non-updatable thunks breaks other
715     assumptions (namely that they will be entered only once).
716
717     upd_flag | isPAP env rhs  = ReEntrant
718              | otherwise      = Updatable
719   -}
720
721 {- ToDo:
722           upd = if isOnceDem dem
723                     then (if isNotTop toplev 
724                             then SingleEntry    -- HA!  Paydirt for "dem"
725                             else 
726 #ifdef DEBUG
727                      trace "WARNING: SE CAFs unsupported, forcing UPD instead" $
728 #endif
729                      Updatable)
730                 else Updatable
731         -- For now we forbid SingleEntry CAFs; they tickle the
732         -- ASSERT in rts/Storage.c line 215 at newCAF() re mut_link,
733         -- and I don't understand why.  There's only one SE_CAF (well,
734         -- only one that tickled a great gaping bug in an earlier attempt
735         -- at ClosureInfo.getEntryConvention) in the whole of nofib, 
736         -- specifically Main.lvl6 in spectral/cryptarithm2.
737         -- So no great loss.  KSW 2000-07.
738 -}
739 \end{code}
740
741 Detect thunks which will reduce immediately to PAPs, and make them
742 non-updatable.  This has several advantages:
743
744         - the non-updatable thunk behaves exactly like the PAP,
745
746         - the thunk is more efficient to enter, because it is
747           specialised to the task.
748
749         - we save one update frame, one stg_update_PAP, one update
750           and lots of PAP_enters.
751
752         - in the case where the thunk is top-level, we save building
753           a black hole and futhermore the thunk isn't considered to
754           be a CAF any more, so it doesn't appear in any SRTs.
755
756 We do it here, because the arity information is accurate, and we need
757 to do it before the SRT pass to save the SRT entries associated with
758 any top-level PAPs.
759
760 isPAP env (StgApp f args) = listLengthCmp args arity == LT -- idArity f > length args
761                           where
762                             arity = stgArity f (lookupBinding env f)
763 isPAP env _               = False
764
765
766 %************************************************************************
767 %*                                                                      *
768 \subsection[LNE-monad]{A little monad for this let-no-escaping pass}
769 %*                                                                      *
770 %************************************************************************
771
772 There's a lot of stuff to pass around, so we use this @LneM@ monad to
773 help.  All the stuff here is only passed *down*.
774
775 \begin{code}
776 type LneM a =  IdEnv HowBound
777             -> LiveInfo         -- Vars and CAFs live in continuation
778             -> a
779
780 type LiveInfo = (StgLiveVars,   -- Dynamic live variables; 
781                                 -- i.e. ones with a nested (non-top-level) binding
782                  CafSet)        -- Static live variables;
783                                 -- i.e. top-level variables that are CAFs or refer to them
784
785 type EscVarsSet = IdSet
786 type CafSet     = IdSet
787
788 data HowBound
789   = ImportBound         -- Used only as a response to lookupBinding; never
790                         -- exists in the range of the (IdEnv HowBound)
791
792   | LetBound            -- A let(rec) in this module
793         LetInfo         -- Whether top level or nested
794         Arity           -- Its arity (local Ids don't have arity info at this point)
795
796   | LambdaBound         -- Used for both lambda and case
797
798 data LetInfo
799   = TopLet              -- top level things
800   | NestedLet LiveInfo  -- For nested things, what is live if this
801                         -- thing is live?  Invariant: the binder
802                         -- itself is always a member of
803                         -- the dynamic set of its own LiveInfo
804
805 isLetBound (LetBound _ _) = True
806 isLetBound other          = False
807
808 topLevelBound ImportBound         = True
809 topLevelBound (LetBound TopLet _) = True
810 topLevelBound other               = False
811 \end{code}
812
813 For a let(rec)-bound variable, x, we record LiveInfo, the set of
814 variables that are live if x is live.  This LiveInfo comprises
815         (a) dynamic live variables (ones with a non-top-level binding)
816         (b) static live variabes (CAFs or things that refer to CAFs)
817
818 For "normal" variables (a) is just x alone.  If x is a let-no-escaped
819 variable then x is represented by a code pointer and a stack pointer
820 (well, one for each stack).  So all of the variables needed in the
821 execution of x are live if x is, and are therefore recorded in the
822 LetBound constructor; x itself *is* included.
823
824 The set of dynamic live variables is guaranteed ot have no further let-no-escaped
825 variables in it.
826
827 \begin{code}
828 emptyLiveInfo :: LiveInfo
829 emptyLiveInfo = (emptyVarSet,emptyVarSet)
830
831 unitLiveVar :: Id -> LiveInfo
832 unitLiveVar lv = (unitVarSet lv, emptyVarSet)
833
834 unitLiveCaf :: Id -> LiveInfo
835 unitLiveCaf caf = (emptyVarSet, unitVarSet caf)
836
837 addLiveVar :: LiveInfo -> Id -> LiveInfo
838 addLiveVar (lvs, cafs) id = (lvs `extendVarSet` id, cafs)
839
840 unionLiveInfo :: LiveInfo -> LiveInfo -> LiveInfo
841 unionLiveInfo (lv1,caf1) (lv2,caf2) = (lv1 `unionVarSet` lv2, caf1 `unionVarSet` caf2)
842
843 mkSRT :: LiveInfo -> SRT
844 mkSRT (_, cafs) = SRTEntries cafs
845
846 getLiveVars :: LiveInfo -> StgLiveVars
847 getLiveVars (lvs, _) = lvs
848 \end{code}
849
850
851 The std monad functions:
852 \begin{code}
853 initLne :: IdEnv HowBound -> LneM a -> a
854 initLne env m = m env emptyLiveInfo
855
856
857
858 {-# INLINE thenLne #-}
859 {-# INLINE returnLne #-}
860
861 returnLne :: a -> LneM a
862 returnLne e env lvs_cont = e
863
864 thenLne :: LneM a -> (a -> LneM b) -> LneM b
865 thenLne m k env lvs_cont 
866   = k (m env lvs_cont) env lvs_cont
867
868 mapAndUnzipLne  :: (a -> LneM (b,c))   -> [a] -> LneM ([b],[c])
869 mapAndUnzipLne f [] = returnLne ([],[])
870 mapAndUnzipLne f (x:xs)
871   = f x                 `thenLne` \ (r1,  r2)  ->
872     mapAndUnzipLne f xs `thenLne` \ (rs1, rs2) ->
873     returnLne (r1:rs1, r2:rs2)
874
875 mapAndUnzip3Lne :: (a -> LneM (b,c,d)) -> [a] -> LneM ([b],[c],[d])
876 mapAndUnzip3Lne f []    = returnLne ([],[],[])
877 mapAndUnzip3Lne f (x:xs)
878   = f x                  `thenLne` \ (r1,  r2,  r3)  ->
879     mapAndUnzip3Lne f xs `thenLne` \ (rs1, rs2, rs3) ->
880     returnLne (r1:rs1, r2:rs2, r3:rs3)
881
882 mapAndUnzip4Lne :: (a -> LneM (b,c,d,e)) -> [a] -> LneM ([b],[c],[d],[e])
883 mapAndUnzip4Lne f []    = returnLne ([],[],[],[])
884 mapAndUnzip4Lne f (x:xs)
885   = f x                  `thenLne` \ (r1,  r2,  r3, r4)  ->
886     mapAndUnzip4Lne f xs `thenLne` \ (rs1, rs2, rs3, rs4) ->
887     returnLne (r1:rs1, r2:rs2, r3:rs3, r4:rs4)
888
889 fixLne :: (a -> LneM a) -> LneM a
890 fixLne expr env lvs_cont
891   = result
892   where
893     result = expr result env lvs_cont
894 \end{code}
895
896 Functions specific to this monad:
897
898 \begin{code}
899 getVarsLiveInCont :: LneM LiveInfo
900 getVarsLiveInCont env lvs_cont = lvs_cont
901
902 setVarsLiveInCont :: LiveInfo -> LneM a -> LneM a
903 setVarsLiveInCont new_lvs_cont expr env lvs_cont
904   = expr env new_lvs_cont
905
906 extendVarEnvLne :: [(Id, HowBound)] -> LneM a -> LneM a
907 extendVarEnvLne ids_w_howbound expr env lvs_cont
908   = expr (extendVarEnvList env ids_w_howbound) lvs_cont
909
910 lookupVarLne :: Id -> LneM HowBound
911 lookupVarLne v env lvs_cont = returnLne (lookupBinding env v) env lvs_cont
912
913 getEnvLne :: LneM (IdEnv HowBound)
914 getEnvLne env lvs_cont = returnLne env env lvs_cont
915
916 lookupBinding :: IdEnv HowBound -> Id -> HowBound
917 lookupBinding env v = case lookupVarEnv env v of
918                         Just xx -> xx
919                         Nothing -> ASSERT2( isGlobalId v, ppr v ) ImportBound
920
921
922 -- The result of lookupLiveVarsForSet, a set of live variables, is
923 -- only ever tacked onto a decorated expression. It is never used as
924 -- the basis of a control decision, which might give a black hole.
925
926 freeVarsToLiveVars :: FreeVarsInfo -> LneM LiveInfo
927 freeVarsToLiveVars fvs env live_in_cont
928   = returnLne live_info env live_in_cont
929   where
930     live_info    = foldr unionLiveInfo live_in_cont lvs_from_fvs
931     lvs_from_fvs = map do_one (allFreeIds fvs)
932
933     do_one (v, how_bound)
934       = case how_bound of
935           ImportBound                     -> unitLiveCaf v      -- Only CAF imports are 
936                                                                 -- recorded in fvs
937           LetBound TopLet _              
938                 | mayHaveCafRefs (idCafInfo v) -> unitLiveCaf v
939                 | otherwise                    -> emptyLiveInfo
940
941           LetBound (NestedLet lvs) _      -> lvs        -- lvs already contains v
942                                                         -- (see the invariant on NestedLet)
943
944           _lambda_or_case_binding         -> unitLiveVar v      -- Bound by lambda or case
945 \end{code}
946
947 %************************************************************************
948 %*                                                                      *
949 \subsection[Free-var info]{Free variable information}
950 %*                                                                      *
951 %************************************************************************
952
953 \begin{code}
954 type FreeVarsInfo = VarEnv (Var, HowBound, StgBinderInfo)
955         -- The Var is so we can gather up the free variables
956         -- as a set.
957         --
958         -- The HowBound info just saves repeated lookups;
959         -- we look up just once when we encounter the occurrence.
960         -- INVARIANT: Any ImportBound Ids are HaveCafRef Ids
961         --            Imported Ids without CAF refs are simply
962         --            not put in the FreeVarsInfo for an expression.
963         --            See singletonFVInfo and freeVarsToLiveVars
964         --
965         -- StgBinderInfo records how it occurs; notably, we
966         -- are interested in whether it only occurs in saturated 
967         -- applications, because then we don't need to build a
968         -- curried version.
969         -- If f is mapped to noBinderInfo, that means
970         -- that f *is* mentioned (else it wouldn't be in the
971         -- IdEnv at all), but perhaps in an unsaturated applications.
972         --
973         -- All case/lambda-bound things are also mapped to
974         -- noBinderInfo, since we aren't interested in their
975         -- occurence info.
976         --
977         -- For ILX we track free var info for type variables too;
978         -- hence VarEnv not IdEnv
979 \end{code}
980
981 \begin{code}
982 emptyFVInfo :: FreeVarsInfo
983 emptyFVInfo = emptyVarEnv
984
985 singletonFVInfo :: Id -> HowBound -> StgBinderInfo -> FreeVarsInfo
986 -- Don't record non-CAF imports at all, to keep free-var sets small
987 singletonFVInfo id ImportBound info
988    | mayHaveCafRefs (idCafInfo id) = unitVarEnv id (id, ImportBound, info)
989    | otherwise                     = emptyVarEnv
990 singletonFVInfo id how_bound info  = unitVarEnv id (id, how_bound, info)
991
992 tyvarFVInfo :: TyVarSet -> FreeVarsInfo
993 tyvarFVInfo tvs = foldVarSet add emptyFVInfo tvs
994         where
995           add tv fvs = extendVarEnv fvs tv (tv, LambdaBound, noBinderInfo)
996                 -- Type variables must be lambda-bound
997
998 unionFVInfo :: FreeVarsInfo -> FreeVarsInfo -> FreeVarsInfo
999 unionFVInfo fv1 fv2 = plusVarEnv_C plusFVInfo fv1 fv2
1000
1001 unionFVInfos :: [FreeVarsInfo] -> FreeVarsInfo
1002 unionFVInfos fvs = foldr unionFVInfo emptyFVInfo fvs
1003
1004 minusFVBinders :: [Id] -> FreeVarsInfo -> FreeVarsInfo
1005 minusFVBinders vs fv = foldr minusFVBinder fv vs
1006
1007 minusFVBinder :: Id -> FreeVarsInfo -> FreeVarsInfo
1008 minusFVBinder v fv | isId v && opt_RuntimeTypes
1009                    = (fv `delVarEnv` v) `unionFVInfo` 
1010                      tyvarFVInfo (tyVarsOfType (idType v))
1011                    | otherwise = fv `delVarEnv` v
1012         -- When removing a binder, remember to add its type variables
1013         -- c.f. CoreFVs.delBinderFV
1014
1015 elementOfFVInfo :: Id -> FreeVarsInfo -> Bool
1016 elementOfFVInfo id fvs = maybeToBool (lookupVarEnv fvs id)
1017
1018 lookupFVInfo :: FreeVarsInfo -> Id -> StgBinderInfo
1019 -- Find how the given Id is used.
1020 -- Externally visible things may be used any old how
1021 lookupFVInfo fvs id 
1022   | isExternalName (idName id) = noBinderInfo
1023   | otherwise = case lookupVarEnv fvs id of
1024                         Nothing         -> noBinderInfo
1025                         Just (_,_,info) -> info
1026
1027 allFreeIds :: FreeVarsInfo -> [(Id,HowBound)]   -- Both top level and non-top-level Ids
1028 allFreeIds fvs = [(id,how_bound) | (id,how_bound,_) <- varEnvElts fvs, isId id]
1029
1030 -- Non-top-level things only, both type variables and ids
1031 -- (type variables only if opt_RuntimeTypes)
1032 getFVs :: FreeVarsInfo -> [Var] 
1033 getFVs fvs = [id | (id, how_bound, _) <- varEnvElts fvs, 
1034                     not (topLevelBound how_bound) ]
1035
1036 getFVSet :: FreeVarsInfo -> VarSet
1037 getFVSet fvs = mkVarSet (getFVs fvs)
1038
1039 plusFVInfo (id1,hb1,info1) (id2,hb2,info2)
1040   = ASSERT (id1 == id2 && hb1 `check_eq_how_bound` hb2)
1041     (id1, hb1, combineStgBinderInfo info1 info2)
1042
1043 #ifdef DEBUG
1044 -- The HowBound info for a variable in the FVInfo should be consistent
1045 check_eq_how_bound ImportBound        ImportBound        = True
1046 check_eq_how_bound LambdaBound        LambdaBound        = True
1047 check_eq_how_bound (LetBound li1 ar1) (LetBound li2 ar2) = ar1 == ar2 && check_eq_li li1 li2
1048 check_eq_how_bound hb1                hb2                = False
1049
1050 check_eq_li (NestedLet _) (NestedLet _) = True
1051 check_eq_li TopLet        TopLet        = True
1052 check_eq_li li1           li2           = False
1053 #endif
1054 \end{code}
1055
1056 Misc.
1057 \begin{code}
1058 filterStgBinders :: [Var] -> [Var]
1059 filterStgBinders bndrs
1060   | opt_RuntimeTypes = bndrs
1061   | otherwise        = filter isId bndrs
1062 \end{code}
1063
1064
1065 \begin{code}
1066         -- Ignore all notes except SCC
1067 myCollectBinders expr
1068   = go [] expr
1069   where
1070     go bs (Lam b e)          = go (b:bs) e
1071     go bs e@(Note (SCC _) _) = (reverse bs, e) 
1072     go bs (Note _ e)         = go bs e
1073     go bs e                  = (reverse bs, e)
1074
1075 myCollectArgs :: CoreExpr -> (Id, [CoreArg])
1076         -- We assume that we only have variables
1077         -- in the function position by now
1078 myCollectArgs expr
1079   = go expr []
1080   where
1081     go (Var v)          as = (v, as)
1082     go (App f a) as        = go f (a:as)
1083     go (Note (SCC _) e) as = pprPanic "CoreToStg.myCollectArgs" (ppr expr)
1084     go (Note n e)       as = go e as
1085     go _                as = pprPanic "CoreToStg.myCollectArgs" (ppr expr)
1086 \end{code}
1087
1088 \begin{code}
1089 stgArity :: Id -> HowBound -> Arity
1090 stgArity f (LetBound _ arity) = arity
1091 stgArity f ImportBound        = idArity f
1092 stgArity f LambdaBound        = 0
1093 \end{code}