More work on the simplifier's inlining strategies
[ghc-hetmet.git] / compiler / coreSyn / CoreFVs.lhs
index 752dcf0..1e8c9e7 100644 (file)
@@ -5,25 +5,34 @@
 Taken quite directly from the Peyton Jones/Lester paper.
 
 \begin{code}
-{-# OPTIONS -w #-}
+{-# OPTIONS -fno-warn-incomplete-patterns #-}
 -- The above warning supression flag is a temporary kludge.
 -- While working on this module you are encouraged to remove it and fix
 -- any warnings in the module. See
---     http://hackage.haskell.org/trac/ghc/wiki/CodingStyle#Warnings
+--     http://hackage.haskell.org/trac/ghc/wiki/Commentary/CodingStyle#Warnings
 -- for details
 
+-- | A module concerned with finding the free variables of an expression.
 module CoreFVs (
+        -- * Free variables of expressions and binding groups
        exprFreeVars,   -- CoreExpr   -> VarSet -- Find all locally-defined free Ids or tyvars
+       exprFreeIds,    -- CoreExpr   -> IdSet  -- Find all locally-defined free Ids
        exprsFreeVars,  -- [CoreExpr] -> VarSet
        bindFreeVars,   -- CoreBind   -> VarSet
 
+        -- * Selective free variables of expressions
+        InterestingVarFun,
        exprSomeFreeVars, exprsSomeFreeVars,
        exprFreeNames, exprsFreeNames,
 
-       idRuleVars, idFreeVars, varTypeTyVars, 
+        -- * Free variables of Rules, Vars and Ids
+        varTypeTyVars, varTypeTcTyVars, 
+       idUnfoldingVars, idFreeVars, idRuleAndUnfoldingVars,
+       idRuleVars, idRuleRhsVars,
        ruleRhsFreeVars, rulesFreeVars,
        ruleLhsFreeNames, ruleLhsFreeIds, 
 
+        -- * Core syntax tree annotation with free variables
        CoreExprWithFVs,        -- = AnnExpr Id VarSet
        CoreBindWithFVs,        -- = AnnBind Id VarSet
        freeVars,               -- CoreExpr -> CoreExprWithFVs
@@ -61,29 +70,39 @@ So far as type variables are concerned, it only finds tyvars that are
 but not those that are free in the type of variable occurrence.
 
 \begin{code}
-exprFreeVars :: CoreExpr -> VarSet     -- Find all locally-defined free Ids or tyvars
+-- | Find all locally-defined free Ids or type variables in an expression
+exprFreeVars :: CoreExpr -> VarSet
 exprFreeVars = exprSomeFreeVars isLocalVar
 
+-- | Find all locally-defined free Ids in an expression
+exprFreeIds :: CoreExpr -> IdSet       -- Find all locally-defined free Ids
+exprFreeIds = exprSomeFreeVars isLocalId
+
+-- | Find all locally-defined free Ids or type variables in several expressions
 exprsFreeVars :: [CoreExpr] -> VarSet
 exprsFreeVars = foldr (unionVarSet . exprFreeVars) emptyVarSet
 
+-- | Find all locally defined free Ids in a binding group
 bindFreeVars :: CoreBind -> VarSet
-bindFreeVars (NonRec b r) = exprFreeVars r
+bindFreeVars (NonRec _ r) = exprFreeVars r
 bindFreeVars (Rec prs)    = addBndrs (map fst prs) 
                                     (foldr (union . rhs_fvs) noVars prs)
                                     isLocalVar emptyVarSet
 
-exprSomeFreeVars :: InterestingVarFun  -- Says which Vars are interesting
+-- | Finds free variables in an expression selected by a predicate
+exprSomeFreeVars :: InterestingVarFun  -- ^ Says which 'Var's are interesting
                 -> CoreExpr
                 -> VarSet
 exprSomeFreeVars fv_cand e = expr_fvs e fv_cand emptyVarSet
 
-exprsSomeFreeVars :: InterestingVarFun         -- Says which Vars are interesting
+-- | Finds free variables in several expressions selected by a predicate
+exprsSomeFreeVars :: InterestingVarFun         -- Says which 'Var's are interesting
                  -> [CoreExpr]
                  -> VarSet
 exprsSomeFreeVars fv_cand = foldr (unionVarSet . exprSomeFreeVars fv_cand) emptyVarSet
 
-type InterestingVarFun = Var -> Bool   -- True <=> interesting
+-- | Predicate on possible free variables: returns @True@ iff the variable is interesting
+type InterestingVarFun = Var -> Bool
 \end{code}
 
 
@@ -96,7 +115,7 @@ union :: FV -> FV -> FV
 union fv1 fv2 fv_cand in_scope = fv1 fv_cand in_scope `unionVarSet` fv2 fv_cand in_scope
 
 noVars :: FV
-noVars fv_cand in_scope = emptyVarSet
+noVars _ _ = emptyVarSet
 
 --     Comment about obselete code
 -- We used to gather the free variables the RULES at a variable occurrence
@@ -137,6 +156,7 @@ someVars :: VarSet -> FV
 someVars vars fv_cand in_scope
   = filterVarSet (keep_it fv_cand in_scope) vars
 
+keep_it :: InterestingVarFun -> VarSet -> Var -> Bool
 keep_it fv_cand in_scope var
   | var `elemVarSet` in_scope = False
   | fv_cand var                      = True
@@ -160,7 +180,7 @@ expr_fvs :: CoreExpr -> FV
 
 expr_fvs (Type ty)      = someVars (tyVarsOfType ty)
 expr_fvs (Var var)      = oneVar var
-expr_fvs (Lit lit)      = noVars
+expr_fvs (Lit _)         = noVars
 expr_fvs (Note _ expr)   = expr_fvs expr
 expr_fvs (App fun arg)   = expr_fvs fun `union` expr_fvs arg
 expr_fvs (Lam bndr body) = addBndr bndr (expr_fvs body)
@@ -170,7 +190,7 @@ expr_fvs (Case scrut bndr ty alts)
   = expr_fvs scrut `union` someVars (tyVarsOfType ty) `union` addBndr bndr  
       (foldr (union . alt_fvs) noVars alts)
   where
-    alt_fvs (con, bndrs, rhs) = addBndrs bndrs (expr_fvs rhs)
+    alt_fvs (_, bndrs, rhs) = addBndrs bndrs (expr_fvs rhs)
 
 expr_fvs (Let (NonRec bndr rhs) body)
   = rhs_fvs (bndr, rhs) `union` addBndr bndr (expr_fvs body)
@@ -180,10 +200,13 @@ expr_fvs (Let (Rec pairs) body)
             (foldr (union . rhs_fvs) (expr_fvs body) pairs)
 
 ---------
-rhs_fvs (bndr, rhs) = expr_fvs rhs `union` someVars (idRuleVars bndr)
+rhs_fvs :: (Id,CoreExpr) -> FV
+rhs_fvs (bndr, rhs) = expr_fvs rhs `union` 
+                      someVars (bndrRuleAndUnfoldingVars bndr)
        -- Treat any RULES as extra RHSs of the binding
 
 ---------
+exprs_fvs :: [CoreExpr] -> FV
 exprs_fvs exprs = foldr (union . expr_fvs) noVars exprs
 \end{code}
 
@@ -194,26 +217,26 @@ exprs_fvs exprs = foldr (union . expr_fvs) noVars exprs
 %*                                                                     *
 %************************************************************************
 
-exprFreeNames finds the free *external* *names* of an expression, notably
-including the names of type constructors (which of course do not show
-up in exprFreeVars).  Similarly ruleLhsFreeNames.  The latter is used
-when deciding whether a rule is an orphan.  In particular, suppose that
-T is defined in this module; we want to avoid declaring that a rule like
-       fromIntegral T = fromIntegral_T
-is an orphan.  Of course it isn't, an declaring it an orphan would
-make the whole module an orphan module, which is bad.
-
-There's no need to delete local binders, because they will all
-be *internal* names.
-
 \begin{code}
+-- | Similar to 'exprFreeNames'. However, this is used when deciding whether 
+-- a rule is an orphan.  In particular, suppose that T is defined in this 
+-- module; we want to avoid declaring that a rule like:
+-- 
+-- > fromIntegral T = fromIntegral_T
+--
+-- is an orphan. Of course it isn't, and declaring it an orphan would
+-- make the whole module an orphan module, which is bad.
 ruleLhsFreeNames :: CoreRule -> NameSet
 ruleLhsFreeNames (BuiltinRule { ru_fn = fn }) = unitNameSet fn
-ruleLhsFreeNames (Rule { ru_fn = fn, ru_bndrs = tpl_vars, ru_args = tpl_args })
+ruleLhsFreeNames (Rule { ru_fn = fn, ru_args = tpl_args })
   = addOneToNameSet (exprsFreeNames tpl_args) fn
 
+-- | Finds the free /external/ names of an expression, notably
+-- including the names of type constructors (which of course do not show
+-- up in 'exprFreeVars').
 exprFreeNames :: CoreExpr -> NameSet
--- Find the free *external* names of an expression
+-- There's no need to delete local binders, because they will all
+-- be /internal/ names.
 exprFreeNames e
   = go e
   where
@@ -225,15 +248,17 @@ exprFreeNames e
     go (Type ty)           = tyClsNamesOfType ty       -- Don't need free tyvars
     go (App e1 e2)         = go e1 `unionNameSets` go e2
     go (Lam v e)           = go e `delFromNameSet` idName v
-    go (Note n e)          = go e  
+    go (Note _ e)           = go e
     go (Cast e co)          = go e `unionNameSets` tyClsNamesOfType co
-    go (Let (NonRec b r) e) = go e `unionNameSets` go r
+    go (Let (NonRec _ r) e) = go e `unionNameSets` go r
     go (Let (Rec prs) e)    = exprsFreeNames (map snd prs) `unionNameSets` go e
-    go (Case e b ty as)     = go e `unionNameSets` tyClsNamesOfType ty 
+    go (Case e _ ty as)     = go e `unionNameSets` tyClsNamesOfType ty
                               `unionNameSets` unionManyNameSets (map go_alt as)
 
     go_alt (_,_,r) = go r
 
+-- | Finds the free /external/ names of several expressions: see 'exprFreeNames' for details
+exprsFreeNames :: [CoreExpr] -> NameSet
 exprsFreeNames es = foldr (unionNameSets . exprFreeNames) emptyNameSet es
 \end{code}
 
@@ -243,8 +268,8 @@ exprsFreeNames es = foldr (unionNameSets . exprFreeNames) emptyNameSet es
 %*                                                                     *
 %************************************************************************
 
-
 \begin{code}
+-- | Those variables free in the right hand side of a rule
 ruleRhsFreeVars :: CoreRule -> VarSet
 ruleRhsFreeVars (BuiltinRule {}) = noFVs
 ruleRhsFreeVars (Rule { ru_fn = fn, ru_bndrs = bndrs, ru_rhs = rhs })
@@ -252,17 +277,20 @@ ruleRhsFreeVars (Rule { ru_fn = fn, ru_bndrs = bndrs, ru_rhs = rhs })
   where
     fvs = addBndrs bndrs (expr_fvs rhs) isLocalVar emptyVarSet
 
-ruleFreeVars :: CoreRule -> VarSet     -- All free variables, both left and right
+-- | Those variables free in the both the left right hand sides of a rule
+ruleFreeVars :: CoreRule -> VarSet
+ruleFreeVars (BuiltinRule {}) = noFVs
 ruleFreeVars (Rule { ru_fn = fn, ru_bndrs = bndrs, ru_rhs = rhs, ru_args = args })
   = delFromUFM fvs fn  -- Note [Rule free var hack]
   where
     fvs = addBndrs bndrs (exprs_fvs (rhs:args)) isLocalVar emptyVarSet
 
+-- | Those variables free in the right hand side of several rules
 rulesFreeVars :: [CoreRule] -> VarSet
 rulesFreeVars rules = foldr (unionVarSet . ruleFreeVars) emptyVarSet rules
 
 ruleLhsFreeIds :: CoreRule -> VarSet
--- This finds all locally-defined free Ids on the LHS of the rule
+-- ^ This finds all locally-defined free Ids on the left hand side of a rule
 ruleLhsFreeIds (BuiltinRule {}) = noFVs
 ruleLhsFreeIds (Rule { ru_bndrs = bndrs, ru_args = args })
   = addBndrs bndrs (exprs_fvs args) isLocalId emptyVarSet
@@ -287,16 +315,24 @@ The free variable pass annotates every node in the expression with its
 NON-GLOBAL free variables and type variables.
 
 \begin{code}
+-- | Every node in a binding group annotated with its 
+-- (non-global) free variables, both Ids and TyVars
 type CoreBindWithFVs = AnnBind Id VarSet
+-- | Every node in an expression annotated with its 
+-- (non-global) free variables, both Ids and TyVars
 type CoreExprWithFVs = AnnExpr Id VarSet
-       -- Every node annotated with its free variables,
-       -- both Ids and TyVars
 
 freeVarsOf :: CoreExprWithFVs -> IdSet
+-- ^ Inverse function to 'freeVars'
 freeVarsOf (free_vars, _) = free_vars
 
+noFVs :: VarSet
 noFVs    = emptyVarSet
+
+aFreeVar :: Var -> VarSet
 aFreeVar = unitVarSet
+
+unionFVs :: VarSet -> VarSet -> VarSet
 unionFVs = unionVarSet
 
 delBindersFV :: [Var] -> VarSet -> VarSet
@@ -307,8 +343,8 @@ delBinderFV :: Var -> VarSet -> VarSet
 
 -- (b `delBinderFV` s) removes the binder b from the free variable set s,
 -- but *adds* to s
---     (a) the free variables of b's type
---     (b) the idSpecVars of b
+--
+--     the free variables of b's type
 --
 -- This is really important for some lambdas:
 --     In (\x::a -> x) the only mention of "a" is in the binder.
@@ -343,11 +379,53 @@ varTypeTyVars var
   | isLocalId var || isCoVar var = tyVarsOfType (idType var)
   | otherwise = emptyVarSet    -- Global Ids and non-coercion TyVars
 
-idFreeVars :: Id -> VarSet
-idFreeVars id = ASSERT( isId id) idRuleVars id `unionVarSet` varTypeTyVars id
+varTypeTcTyVars :: Var -> TyVarSet
+-- Find the type variables free in the type of the variable
+-- Remember, coercion variables can mention type variables...
+varTypeTcTyVars var
+  | isLocalId var || isCoVar var = tcTyVarsOfType (idType var)
+  | otherwise = emptyVarSet    -- Global Ids and non-coercion TyVars
 
-idRuleVars ::Id -> VarSet
+idFreeVars :: Id -> VarSet
+-- Type variables, rule variables, and inline variables
+idFreeVars id = ASSERT( isId id) 
+               varTypeTyVars id `unionVarSet`
+               idRuleAndUnfoldingVars id
+
+bndrRuleAndUnfoldingVars ::Var -> VarSet
+-- A 'let' can bind a type variable, and idRuleVars assumes 
+-- it's seeing an Id. This function tests first.
+bndrRuleAndUnfoldingVars v | isTyVar v = emptyVarSet
+                          | otherwise = idRuleAndUnfoldingVars v
+
+idRuleAndUnfoldingVars :: Id -> VarSet
+idRuleAndUnfoldingVars id = ASSERT( isId id) 
+                           idRuleVars id    `unionVarSet` 
+                           idUnfoldingVars id
+
+idRuleVars ::Id -> VarSet  -- Does *not* include CoreUnfolding vars
 idRuleVars id = ASSERT( isId id) specInfoFreeVars (idSpecialisation id)
+
+idRuleRhsVars :: Id -> VarSet   -- Does *not* include the CoreUnfolding vars
+-- Just the variables free on the *rhs* of a rule
+-- See Note [Choosing loop breakers] in Simplify.lhs
+idRuleRhsVars id = foldr (unionVarSet . ruleRhsFreeVars) 
+                        emptyVarSet
+                        (idCoreRules id)
+
+idUnfoldingVars :: Id -> VarSet
+-- Produce free vars for an unfolding, but NOT for an ordinary
+-- (non-inline) unfolding, since it is a dup of the rhs
+-- and we'll get exponential behaviour if we look at both unf and rhs!
+-- But do look at the *real* unfolding, even for loop breakers, else
+-- we might get out-of-scope variables
+idUnfoldingVars id
+  = case realIdUnfolding id of
+      CoreUnfolding { uf_tmpl = rhs, uf_src = src }
+                          | isInlineRuleSource src
+                          -> exprFreeVars rhs
+      DFunUnfolding _ args -> exprsFreeVars args
+      _                    -> emptyVarSet
 \end{code}
 
 
@@ -359,7 +437,7 @@ idRuleVars id = ASSERT( isId id) specInfoFreeVars (idSpecialisation id)
 
 \begin{code}
 freeVars :: CoreExpr -> CoreExprWithFVs
-
+-- ^ Annotate a 'CoreExpr' with its (non-global) free type and value variables at every tree node
 freeVars (Var v)
   = (fvs, AnnVar v)
   where
@@ -398,7 +476,9 @@ freeVars (Case scrut bndr ty alts)
                             rhs2 = freeVars rhs
 
 freeVars (Let (NonRec binder rhs) body)
-  = (freeVarsOf rhs2 `unionFVs` body_fvs `unionFVs` idRuleVars binder,
+  = (freeVarsOf rhs2 
+       `unionFVs` body_fvs 
+       `unionFVs` bndrRuleAndUnfoldingVars binder,
                -- Remember any rules; cf rhs_fvs above
      AnnLet (AnnNonRec binder rhs2) body2)
   where
@@ -414,7 +494,7 @@ freeVars (Let (Rec binds) body)
 
     rhss2     = map freeVars rhss
     rhs_body_fvs = foldr (unionFVs . freeVarsOf) body_fvs rhss2
-    all_fvs      = foldr (unionFVs . idRuleVars) rhs_body_fvs binders
+    all_fvs      = foldr (unionFVs . idRuleAndUnfoldingVars) rhs_body_fvs binders
        -- The "delBinderFV" happens after adding the idSpecVars,
        -- since the latter may add some of the binders as fvs