Completely new treatment of INLINE pragmas (big patch)
[ghc-hetmet.git] / compiler / coreSyn / CoreUnfold.lhs
index 5797cba..258cd46 100644 (file)
@@ -18,11 +18,10 @@ find, unsurprisingly, a Core expression.
 module CoreUnfold (
        Unfolding, UnfoldingGuidance,   -- Abstract types
 
-       noUnfolding, mkTopUnfolding, mkUnfolding, mkCompulsoryUnfolding, seqUnfolding,
-       evaldUnfolding, mkOtherCon, otherCons,
-       unfoldingTemplate, maybeUnfoldingTemplate,
-       isEvaldUnfolding, isValueUnfolding, isCheapUnfolding, isCompulsoryUnfolding,
-       hasUnfolding, hasSomeUnfolding, neverUnfold,
+       noUnfolding, mkImplicitUnfolding, 
+       mkTopUnfolding, mkUnfolding, 
+       mkInlineRule, mkWwInlineRule,
+       mkCompulsoryUnfolding, 
 
        couldBeSmallEnoughToInline, 
        certainlyWillInline, smallEnoughToInline,
@@ -36,13 +35,17 @@ import DynFlags
 import CoreSyn
 import PprCore         ()      -- Instances
 import OccurAnal
+import CoreSubst       ( emptySubst, substTy, extendIdSubst, extendTvSubst
+                       , lookupIdSubst, substBndr, substBndrs, substRecBndrs )
 import CoreUtils
 import Id
 import DataCon
 import Literal
 import PrimOp
 import IdInfo
-import Type
+import BasicTypes      ( Arity )
+import Type hiding( substTy, extendTvSubst )
+import Maybes
 import PrelNames
 import Bag
 import FastTypes
@@ -62,18 +65,40 @@ import Outputable
 mkTopUnfolding :: CoreExpr -> Unfolding
 mkTopUnfolding expr = mkUnfolding True {- Top level -} expr
 
-mkUnfolding :: Bool -> CoreExpr -> Unfolding
-mkUnfolding top_lvl expr
-  = CoreUnfolding (occurAnalyseExpr expr)
-                 top_lvl
-
+mkImplicitUnfolding :: CoreExpr -> Unfolding
+-- For implicit Ids, do a tiny bit of optimising first
+mkImplicitUnfolding expr 
+  = CoreUnfolding (simpleOptExpr expr)
+                 True
                  (exprIsHNF expr)
-                       -- Already evaluated
-
                  (exprIsCheap expr)
-                       -- OK to inline inside a lambda
-
                  (calcUnfoldingGuidance opt_UF_CreationThreshold expr)
+
+mkInlineRule :: CoreExpr -> Arity -> Unfolding
+mkInlineRule expr arity 
+  = InlineRule { uf_tmpl = simpleOptExpr expr, 
+                uf_is_top = True,       -- Conservative; this gets set more
+                                        -- accuately by the simplifier (slight hack)
+                                        -- in SimplEnv.substUnfolding
+                 uf_arity = arity, 
+                uf_is_value = exprIsHNF expr,
+                uf_worker = Nothing }
+
+mkWwInlineRule :: CoreExpr -> Arity -> Id -> Unfolding
+mkWwInlineRule expr arity wkr 
+  = InlineRule { uf_tmpl = simpleOptExpr expr, 
+                uf_is_top = True,       -- Conservative; see mkInlineRule
+                 uf_arity = arity, 
+                uf_is_value = exprIsHNF expr,
+                uf_worker = Just wkr }
+
+mkUnfolding :: Bool -> CoreExpr -> Unfolding
+mkUnfolding top_lvl expr
+  = CoreUnfolding { uf_tmpl = occurAnalyseExpr expr,
+                   uf_is_top = top_lvl,
+                   uf_is_value = exprIsHNF expr,
+                   uf_is_cheap = exprIsCheap expr,
+                   uf_guidance = calcUnfoldingGuidance opt_UF_CreationThreshold expr }
        -- Sometimes during simplification, there's a large let-bound thing     
        -- which has been substituted, and so is now dead; so 'expr' contains
        -- two copies of the thing while the occurrence-analysed expression doesn't
@@ -83,14 +108,6 @@ mkUnfolding top_lvl expr
        -- This can occasionally mean that the guidance is very pessimistic;
        -- it gets fixed up next round
 
-instance Outputable Unfolding where
-  ppr NoUnfolding = ptext (sLit "No unfolding")
-  ppr (OtherCon cs) = ptext (sLit "OtherCon") <+> ppr cs
-  ppr (CompulsoryUnfolding e) = ptext (sLit "Compulsory") <+> ppr e
-  ppr (CoreUnfolding e top hnf cheap g) 
-       = ptext (sLit "Unf") <+> sep [ppr top <+> ppr hnf <+> ppr cheap <+> ppr g, 
-                                    ppr e]
-
 mkCompulsoryUnfolding :: CoreExpr -> Unfolding
 mkCompulsoryUnfolding expr     -- Used for things that absolutely must be unfolded
   = CompulsoryUnfolding (occurAnalyseExpr expr)
@@ -104,75 +121,27 @@ mkCompulsoryUnfolding expr        -- Used for things that absolutely must be unfolded
 %************************************************************************
 
 \begin{code}
-instance Outputable UnfoldingGuidance where
-    ppr UnfoldNever    = ptext (sLit "NEVER")
-    ppr (UnfoldIfGoodArgs v cs size discount)
-      = hsep [ ptext (sLit "IF_ARGS"), int v,
-              brackets (hsep (map int cs)),
-              int size,
-              int discount ]
-\end{code}
-
-
-\begin{code}
 calcUnfoldingGuidance
        :: Int                  -- bomb out if size gets bigger than this
        -> CoreExpr             -- expression to look at
        -> UnfoldingGuidance
 calcUnfoldingGuidance bOMB_OUT_SIZE expr
-  = case collect_val_bndrs expr of { (inline, val_binders, body) ->
+  = case collectBinders expr of { (binders, body) ->
     let
+        val_binders = filter isId binders
        n_val_binders = length val_binders
-
-       max_inline_size = n_val_binders+2
-       -- The idea is that if there is an INLINE pragma (inline is True)
-       -- and there's a big body, we give a size of n_val_binders+2.  This
-       -- This is just enough to fail the no-size-increase test in callSiteInline,
-       --   so that INLINE things don't get inlined into entirely boring contexts,
-       --   but no more.
-
     in
     case (sizeExpr (iUnbox bOMB_OUT_SIZE) val_binders body) of
-
-      TooBig 
-       | not inline -> UnfoldNever
-               -- A big function with an INLINE pragma must
-               -- have an UnfoldIfGoodArgs guidance
-       | otherwise  -> UnfoldIfGoodArgs n_val_binders
-                                        (map (const 0) val_binders)
-                                        max_inline_size 0
-
+      TooBig -> UnfoldNever
       SizeIs size cased_args scrut_discount
-       -> UnfoldIfGoodArgs
-                       n_val_binders
-                       (map discount_for val_binders)
-                       final_size
-                       (iBox scrut_discount)
+       -> UnfoldIfGoodArgs { ug_arity = n_val_binders
+                           , ug_args  = map discount_for val_binders
+                           , ug_size  = iBox size
+                           , ug_res   = iBox scrut_discount }
        where        
-           boxed_size    = iBox size
-
-           final_size | inline     = boxed_size `min` max_inline_size
-                      | otherwise  = boxed_size
-
-               -- Sometimes an INLINE thing is smaller than n_val_binders+2.
-               -- A particular case in point is a constructor, which has size 1.
-               -- We want to inline this regardless, hence the `min`
-
            discount_for b = foldlBag (\acc (b',n) -> if b==b' then acc+n else acc) 
                                      0 cased_args
        }
-  where
-    collect_val_bndrs e = go False [] e
-       -- We need to be a bit careful about how we collect the
-       -- value binders.  In ptic, if we see 
-       --      __inline_me (\x y -> e)
-       -- We want to say "2 value binders".  Why?  So that 
-       -- we take account of information given for the arguments
-
-    go _      rev_vbs (Note InlineMe e)     = go True   rev_vbs     e
-    go inline rev_vbs (Lam b e) | isId b    = go inline (b:rev_vbs) e
-                               | otherwise = go inline rev_vbs     e
-    go inline rev_vbs e                            = (inline, reverse rev_vbs, e)
 \end{code}
 
 \begin{code}
@@ -185,21 +154,10 @@ sizeExpr :: FastInt           -- Bomb out if it gets bigger than this
 sizeExpr bOMB_OUT_SIZE top_args expr
   = size_up expr
   where
-    size_up (Type _)           = sizeZero        -- Types cost nothing
+    size_up (Type _)           = sizeZero      -- Types cost nothing
     size_up (Var _)            = sizeOne
-
-    size_up (Note InlineMe _)  = sizeOne         -- Inline notes make it look very small
-       -- This can be important.  If you have an instance decl like this:
-       --      instance Foo a => Foo [a] where
-       --         {-# INLINE op1, op2 #-}
-       --         op1 = ...
-       --         op2 = ...
-       -- then we'll get a dfun which is a pair of two INLINE lambdas
-
-    size_up (Note _      body) = size_up body  -- Other notes cost nothing
-    
+    size_up (Note _ body)      = size_up body  -- Notes cost nothing
     size_up (Cast e _)         = size_up e
-
     size_up (App fun (Type _)) = size_up fun
     size_up (App fun arg)      = size_up_app fun [arg]
 
@@ -472,13 +430,17 @@ couldBeSmallEnoughToInline threshold rhs = case calcUnfoldingGuidance threshold
 
 certainlyWillInline :: Unfolding -> Bool
   -- Sees if the unfolding is pretty certain to inline 
-certainlyWillInline (CoreUnfolding _ _ _ is_cheap (UnfoldIfGoodArgs n_vals _ size _))
+certainlyWillInline (CompulsoryUnfolding {}) = True
+certainlyWillInline (InlineRule {})          = True
+certainlyWillInline (CoreUnfolding 
+    { uf_is_cheap = is_cheap
+    , uf_guidance = UnfoldIfGoodArgs {ug_arity = n_vals, ug_size = size}})
   = is_cheap && size - (n_vals +1) <= opt_UF_UseThreshold
 certainlyWillInline _
   = False
 
 smallEnoughToInline :: Unfolding -> Bool
-smallEnoughToInline (CoreUnfolding _ _ _ _ (UnfoldIfGoodArgs _ _ size _))
+smallEnoughToInline (CoreUnfolding {uf_guidance = UnfoldIfGoodArgs {ug_size = size}})
   = size <= opt_UF_UseThreshold
 smallEnoughToInline _
   = False
@@ -524,6 +486,10 @@ data CallCtxt = BoringCtxt
                                --      => be keener to inline
                -- INVARIANT: ArgCtxt False 0 ==> BoringCtxt
 
+             | ValAppCtxt      -- We're applied to at least one value arg
+                               -- This arises when we have ((f x |> co) y)
+                               -- Then the (f x) has argument 'x' but in a ValAppCtxt
+
              | CaseCtxt        -- We're the scrutinee of a case
                                -- that decomposes its scrutinee
 
@@ -531,9 +497,13 @@ instance Outputable CallCtxt where
   ppr BoringCtxt    = ptext (sLit "BoringCtxt")
   ppr (ArgCtxt _ _) = ptext (sLit "ArgCtxt")
   ppr CaseCtxt             = ptext (sLit "CaseCtxt")
+  ppr ValAppCtxt    = ptext (sLit "ValAppCtxt")
 
 callSiteInline dflags active_inline id lone_variable arg_infos cont_info
-  = case idUnfolding id of {
+  = let
+       n_val_args  = length arg_infos
+    in
+    case idUnfolding id of {
        NoUnfolding -> Nothing ;
        OtherCon _  -> Nothing ;
 
@@ -544,14 +514,45 @@ callSiteInline dflags active_inline id lone_variable arg_infos cont_info
                -- compulsory unfoldings (see MkId.lhs).
                -- We don't allow them to be inactive
 
-       CoreUnfolding unf_template is_top is_value is_cheap guidance ->
+       InlineRule { uf_tmpl = unf_template, uf_arity = arity, uf_is_top = is_top
+                  , uf_is_value = is_value, uf_worker = mb_worker }
+           -> let yes_or_no | not active_inline   = False
+                            | n_val_args <  arity = yes_unsat  -- Not enough value args
+                            | n_val_args == arity = yes_exact  -- Exactly saturated
+                            | otherwise           = True       -- Over-saturated
+                  result | yes_or_no = Just unf_template
+                         | otherwise = Nothing
+                  
+                  -- See Note [Inlining an InlineRule]
+                  is_wrapper = isJust mb_worker 
+                  yes_unsat | is_wrapper  = or arg_infos
+                            | otherwise   = False
+
+                  yes_exact = or arg_infos || interesting_saturated_call
+                  interesting_saturated_call 
+                       = case cont_info of
+                           BoringCtxt -> not is_top                            -- Note [Nested functions]
+                           CaseCtxt   -> not lone_variable || not is_value     -- Note [Lone variables]
+                           ArgCtxt {} -> arity > 0                             -- Note [Inlining in ArgCtxt]
+                           ValAppCtxt -> True                                  -- Note [Cast then apply]
+              in
+              if dopt Opt_D_dump_inlinings dflags then
+               pprTrace ("Considering InlineRule for: " ++ showSDoc (ppr id))
+                        (vcat [text "active:" <+> ppr active_inline,
+                               text "arg infos" <+> ppr arg_infos,
+                               text "interesting call" <+> ppr interesting_saturated_call,
+                               text "is value:" <+> ppr is_value,
+                               text "ANSWER =" <+> if yes_or_no then text "YES" else text "NO"])
+                         result
+               else result ;
+
+       CoreUnfolding { uf_tmpl = unf_template, uf_is_top = is_top, uf_is_value = is_value,
+                       uf_is_cheap = is_cheap, uf_guidance = guidance } ->
 
     let
        result | yes_or_no = Just unf_template
               | otherwise = Nothing
 
-       n_val_args  = length arg_infos
-
        yes_or_no = active_inline && is_cheap && consider_safe
                -- We consider even the once-in-one-branch
                -- occurrences, because they won't all have been
@@ -567,17 +568,21 @@ callSiteInline dflags active_inline id lone_variable arg_infos cont_info
                -- work-duplication issue (the caller checks that).
          = case guidance of
              UnfoldNever  -> False
-             UnfoldIfGoodArgs n_vals_wanted arg_discounts size res_discount
+             UnfoldIfGoodArgs { ug_arity = n_vals_wanted, ug_args = arg_discounts
+                               , ug_res = res_discount, ug_size = size }
                  | enough_args && size <= (n_vals_wanted + 1)
                        -- Inline unconditionally if there no size increase
                        -- Size of call is n_vals_wanted (+1 for the function)
                  -> True
 
                  | otherwise
-                 -> some_benefit && small_enough
+                 -> some_benefit && small_enough && inline_enough_args
 
                  where
                    enough_args = n_val_args >= n_vals_wanted
+                    inline_enough_args =
+                      not (dopt Opt_InlineIfEnoughArgs dflags) || enough_args
+
 
                    some_benefit = or arg_infos || really_interesting_cont
                                -- There must be something interesting
@@ -595,8 +600,8 @@ callSiteInline dflags active_inline id lone_variable arg_infos cont_info
                        = case cont_info of
                            BoringCtxt -> not is_top && n_vals_wanted > 0       -- Note [Nested functions] 
                            CaseCtxt   -> not lone_variable || not is_value     -- Note [Lone variables]
-                           ArgCtxt {} -> True
-                               -- Was: n_vals_wanted > 0; but see test eyeball/inline1.hs
+                           ArgCtxt {} -> n_vals_wanted > 0                     -- Note [Inlining in ArgCtxt]
+                           ValAppCtxt -> True                                  -- Note [Cast then apply]
 
                    small_enough = (size - discount) <= opt_UF_UseThreshold
                    discount = computeDiscount n_vals_wanted arg_discounts 
@@ -604,7 +609,7 @@ callSiteInline dflags active_inline id lone_variable arg_infos cont_info
                    res_discount' = case cont_info of
                                        BoringCtxt  -> 0
                                        CaseCtxt    -> res_discount
-                                       ArgCtxt _ _ -> 4 `min` res_discount
+                                       _other      -> 4 `min` res_discount
                        -- res_discount can be very large when a function returns
                        -- construtors; but we only want to invoke that large discount
                        -- when there's a case continuation.
@@ -614,20 +619,35 @@ callSiteInline dflags active_inline id lone_variable arg_infos cont_info
                
     in    
     if dopt Opt_D_dump_inlinings dflags then
-       pprTrace "Considering inlining"
-                (ppr id <+> vcat [text "active:" <+> ppr active_inline,
-                                  text "arg infos" <+> ppr arg_infos,
-                                  text "interesting continuation" <+> ppr cont_info,
-                                  text "is value:" <+> ppr is_value,
-                                  text "is cheap:" <+> ppr is_cheap,
-                                  text "guidance" <+> ppr guidance,
-                                  text "ANSWER =" <+> if yes_or_no then text "YES" else text "NO"])
+       pprTrace ("Considering inlining: " ++ showSDoc (ppr id))
+                (vcat [text "active:" <+> ppr active_inline,
+                       text "arg infos" <+> ppr arg_infos,
+                       text "interesting continuation" <+> ppr cont_info,
+                       text "is value:" <+> ppr is_value,
+                       text "is cheap:" <+> ppr is_cheap,
+                       text "guidance" <+> ppr guidance,
+                       text "ANSWER =" <+> if yes_or_no then text "YES" else text "NO"])
                  result
     else
     result
     }
 \end{code}
 
+Note [Inlining an InlineRule]
+~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+An InlineRules is used for
+  (a) pogrammer INLINE pragmas
+  (b) inlinings from worker/wrapper
+
+For (a) the RHS may be large, and our contract is that we *only* inline
+when the function is applied to all the arguments on the LHS of the
+source-code defn.  (The uf_arity in the rule.)
+
+However for worker/wrapper it may be worth inlining even if the 
+arity is not satisfied (as we do in the CoreUnfolding case) so we don't
+require saturation.
+
+
 Note [Nested functions]
 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
 If a function has a nested defn we also record some-benefit, on the
@@ -640,6 +660,29 @@ branches.  Then inlining it doesn't increase allocation, but it does
 increase the chance that the constructor won't be allocated at all in
 the branches that don't use it.
 
+Note [Cast then apply]
+~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+Consider
+   myIndex = __inline_me ( (/\a. <blah>) |> co )
+   co :: (forall a. a -> a) ~ (forall a. T a)
+     ... /\a.\x. case ((myIndex a) |> sym co) x of { ... } ...
+
+We need to inline myIndex to unravel this; but the actual call (myIndex a) has
+no value arguments.  The ValAppCtxt gives it enough incentive to inline.
+
+Note [Inlining in ArgCtxt]
+~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+The condition (n_vals_wanted > 0) here is very important, because otherwise
+we end up inlining top-level stuff into useless places; eg
+   x = I# 3#
+   f = \y.  g x
+This can make a very big difference: it adds 16% to nofib 'integer' allocs,
+and 20% to 'power'.
+
+At one stage I replaced this condition by 'True' (leading to the above 
+slow-down).  The motivation was test eyeball/inline1.hs; but that seems
+to work ok now.
+
 Note [Lone variables]
 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
 The "lone-variable" case is important.  I spent ages messing about
@@ -720,3 +763,75 @@ computeDiscount n_vals_wanted arg_discounts result_discount arg_infos
     mk_arg_discount discount is_evald | is_evald  = discount
                                      | otherwise = 0
 \end{code}
+
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+       The Very Simple Optimiser
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
+
+
+\begin{code}
+simpleOptExpr :: CoreExpr -> CoreExpr
+-- Return an occur-analysed and slightly optimised expression
+-- The optimisation is very straightforward: just
+-- inline non-recursive bindings that are used only once, 
+-- or wheere the RHS is trivial
+
+simpleOptExpr expr
+  = go emptySubst (occurAnalyseExpr expr)
+  where
+    go subst (Var v)          = lookupIdSubst subst v
+    go subst (App e1 e2)      = App (go subst e1) (go subst e2)
+    go subst (Type ty)        = Type (substTy subst ty)
+    go _     (Lit lit)        = Lit lit
+    go subst (Note note e)    = Note note (go subst e)
+    go subst (Cast e co)      = Cast (go subst e) (substTy subst co)
+    go subst (Let bind body)  = go_bind subst bind body
+    go subst (Lam bndr body)  = Lam bndr' (go subst' body)
+                             where
+                               (subst', bndr') = substBndr subst bndr
+
+    go subst (Case e b ty as) = Case (go subst e) b' 
+                                    (substTy subst ty)
+                                    (map (go_alt subst') as)
+                             where
+                                (subst', b') = substBndr subst b
+
+
+    ----------------------
+    go_alt subst (con, bndrs, rhs) = (con, bndrs', go subst' rhs)
+                                where
+                                  (subst', bndrs') = substBndrs subst bndrs
+
+    ----------------------
+    go_bind subst (Rec prs) body = Let (Rec (bndrs' `zip` rhss'))
+                                      (go subst' body)
+                           where
+                             (bndrs, rhss)    = unzip prs
+                             (subst', bndrs') = substRecBndrs subst bndrs
+                             rhss'            = map (go subst') rhss
+
+    go_bind subst (NonRec b r) body = go_nonrec subst b (go subst r) body
+
+    ----------------------
+    go_nonrec subst b (Type ty') body
+      | isTyVar b = go (extendTvSubst subst b ty') body
+       -- let a::* = TYPE ty in <body>
+    go_nonrec subst b r' body
+      | isId b -- let x = e in <body>
+      , exprIsTrivial r' || safe_to_inline (idOccInfo b)
+      = go (extendIdSubst subst b r') body
+    go_nonrec subst b r' body
+      = Let (NonRec b' r') (go subst' body)
+      where
+       (subst', b') = substBndr subst b
+
+    ----------------------
+       -- Unconditionally safe to inline
+    safe_to_inline :: OccInfo -> Bool
+    safe_to_inline IAmDead                  = True
+    safe_to_inline (OneOcc in_lam one_br _) = not in_lam && one_br
+    safe_to_inline (IAmALoopBreaker {})     = False
+    safe_to_inline NoOccInfo                = False
+\end{code}
\ No newline at end of file