Rewrite CorePrep and improve eta expansion
[ghc-hetmet.git] / compiler / coreSyn / CoreUtils.lhs
index 25224a6..374c344 100644 (file)
@@ -30,10 +30,6 @@ module CoreUtils (
        exprIsConApp_maybe, exprIsBottom,
        rhsIsStatic,
 
-       -- * Arity and eta expansion
-       manifestArity, exprArity, 
-       exprEtaExpandArity, etaExpand, 
-
        -- * Expression and bindings size
        coreBindsSize, exprSize,
 
@@ -72,10 +68,8 @@ import Type
 import Coercion
 import TyCon
 import CostCentre
-import BasicTypes
 import Unique
 import Outputable
-import DynFlags
 import TysPrim
 import FastString
 import Maybes
@@ -915,408 +909,6 @@ exprIsConApp_maybe expr = analyse (collectArgs expr)
 
 %************************************************************************
 %*                                                                     *
-\subsection{Eta reduction and expansion}
-%*                                                                     *
-%************************************************************************
-
-\begin{code}
--- ^ The Arity returned is the number of value args the 
--- expression can be applied to without doing much work
-exprEtaExpandArity :: DynFlags -> CoreExpr -> Arity
-{- 
-exprEtaExpandArity is used when eta expanding
-       e  ==>  \xy -> e x y
-
-It returns 1 (or more) to:
-       case x of p -> \s -> ...
-because for I/O ish things we really want to get that \s to the top.
-We are prepared to evaluate x each time round the loop in order to get that
-
-It's all a bit more subtle than it looks:
-
-1.  One-shot lambdas
-
-Consider one-shot lambdas
-               let x = expensive in \y z -> E
-We want this to have arity 2 if the \y-abstraction is a 1-shot lambda
-Hence the ArityType returned by arityType
-
-2.  The state-transformer hack
-
-The one-shot lambda special cause is particularly important/useful for
-IO state transformers, where we often get
-       let x = E in \ s -> ...
-
-and the \s is a real-world state token abstraction.  Such abstractions
-are almost invariably 1-shot, so we want to pull the \s out, past the
-let x=E, even if E is expensive.  So we treat state-token lambdas as 
-one-shot even if they aren't really.  The hack is in Id.isOneShotBndr.
-
-3.  Dealing with bottom
-
-Consider also 
-       f = \x -> error "foo"
-Here, arity 1 is fine.  But if it is
-       f = \x -> case x of 
-                       True  -> error "foo"
-                       False -> \y -> x+y
-then we want to get arity 2.  Tecnically, this isn't quite right, because
-       (f True) `seq` 1
-should diverge, but it'll converge if we eta-expand f.  Nevertheless, we
-do so; it improves some programs significantly, and increasing convergence
-isn't a bad thing.  Hence the ABot/ATop in ArityType.
-
-Actually, the situation is worse.  Consider
-       f = \x -> case x of
-                       True  -> \y -> x+y
-                       False -> \y -> x-y
-Can we eta-expand here?  At first the answer looks like "yes of course", but
-consider
-       (f bot) `seq` 1
-This should diverge!  But if we eta-expand, it won't.   Again, we ignore this
-"problem", because being scrupulous would lose an important transformation for
-many programs.
-
-
-4. Newtypes
-
-Non-recursive newtypes are transparent, and should not get in the way.
-We do (currently) eta-expand recursive newtypes too.  So if we have, say
-
-       newtype T = MkT ([T] -> Int)
-
-Suppose we have
-       e = coerce T f
-where f has arity 1.  Then: etaExpandArity e = 1; 
-that is, etaExpandArity looks through the coerce.
-
-When we eta-expand e to arity 1: eta_expand 1 e T
-we want to get:                 coerce T (\x::[T] -> (coerce ([T]->Int) e) x)
-
-HOWEVER, note that if you use coerce bogusly you can ge
-       coerce Int negate
-And since negate has arity 2, you might try to eta expand.  But you can't
-decopose Int to a function type.   Hence the final case in eta_expand.
--}
-
-
-exprEtaExpandArity dflags e = arityDepth (arityType dflags e)
-
--- A limited sort of function type
-data ArityType = AFun Bool ArityType   -- True <=> one-shot
-              | ATop                   -- Know nothing
-              | ABot                   -- Diverges
-
-arityDepth :: ArityType -> Arity
-arityDepth (AFun _ ty) = 1 + arityDepth ty
-arityDepth _           = 0
-
-andArityType :: ArityType -> ArityType -> ArityType
-andArityType ABot           at2           = at2
-andArityType ATop           _             = ATop
-andArityType (AFun t1 at1)  (AFun t2 at2) = AFun (t1 && t2) (andArityType at1 at2)
-andArityType at1            at2           = andArityType at2 at1
-
-arityType :: DynFlags -> CoreExpr -> ArityType
-       -- (go1 e) = [b1,..,bn]
-       -- means expression can be rewritten \x_b1 -> ... \x_bn -> body
-       -- where bi is True <=> the lambda is one-shot
-
-arityType dflags (Note _ e) = arityType dflags e
---     Not needed any more: etaExpand is cleverer
--- removed: | ok_note n = arityType dflags e
--- removed: | otherwise = ATop
-
-arityType dflags (Cast e _) = arityType dflags e
-
-arityType _ (Var v)
-  = mk (idArity v) (arg_tys (idType v))
-  where
-    mk :: Arity -> [Type] -> ArityType
-       -- The argument types are only to steer the "state hack"
-       -- Consider case x of
-       --              True  -> foo
-       --              False -> \(s:RealWorld) -> e
-       -- where foo has arity 1.  Then we want the state hack to
-       -- apply to foo too, so we can eta expand the case.
-    mk 0 tys | isBottomingId v                   = ABot
-             | (ty:_) <- tys, isStateHackType ty = AFun True ATop
-             | otherwise                         = ATop
-    mk n (ty:tys) = AFun (isStateHackType ty) (mk (n-1) tys)
-    mk n []       = AFun False               (mk (n-1) [])
-
-    arg_tys :: Type -> [Type]  -- Ignore for-alls
-    arg_tys ty 
-       | Just (_, ty')  <- splitForAllTy_maybe ty = arg_tys ty'
-       | Just (arg,res) <- splitFunTy_maybe ty    = arg : arg_tys res
-       | otherwise                                = []
-
-       -- Lambdas; increase arity
-arityType dflags (Lam x e)
-  | isId x    = AFun (isOneShotBndr x) (arityType dflags e)
-  | otherwise = arityType dflags e
-
-       -- Applications; decrease arity
-arityType dflags (App f (Type _)) = arityType dflags f
-arityType dflags (App f a)
-   = case arityType dflags f of
-       ABot -> ABot    -- If function diverges, ignore argument
-       ATop -> ATop    -- No no info about function
-       AFun _ xs
-               | exprIsCheap a -> xs
-               | otherwise     -> ATop
-                                                          
-       -- Case/Let; keep arity if either the expression is cheap
-       -- or it's a 1-shot lambda
-       -- The former is not really right for Haskell
-       --      f x = case x of { (a,b) -> \y. e }
-       --  ===>
-       --      f x y = case x of { (a,b) -> e }
-       -- The difference is observable using 'seq'
-arityType dflags (Case scrut _ _ alts)
-  = case foldr1 andArityType [arityType dflags rhs | (_,_,rhs) <- alts] of
-        xs | exprIsCheap scrut     -> xs
-        AFun one_shot _ | one_shot -> AFun True ATop
-        _                          -> ATop
-
-arityType dflags (Let b e) 
-  = case arityType dflags e of
-        xs              | cheap_bind b -> xs
-        AFun one_shot _ | one_shot     -> AFun True ATop
-        _                              -> ATop
-  where
-    cheap_bind (NonRec b e) = is_cheap (b,e)
-    cheap_bind (Rec prs)    = all is_cheap prs
-    is_cheap (b,e) = (dopt Opt_DictsCheap dflags && isDictId b)
-                  || exprIsCheap e
-       -- If the experimental -fdicts-cheap flag is on, we eta-expand through
-       -- dictionary bindings.  This improves arities. Thereby, it also
-       -- means that full laziness is less prone to floating out the
-       -- application of a function to its dictionary arguments, which
-       -- can thereby lose opportunities for fusion.  Example:
-       --      foo :: Ord a => a -> ...
-       --      foo = /\a \(d:Ord a). let d' = ...d... in \(x:a). ....
-       --              -- So foo has arity 1
-       --
-       --      f = \x. foo dInt $ bar x
-       --
-       -- The (foo DInt) is floated out, and makes ineffective a RULE 
-       --      foo (bar x) = ...
-       --
-       -- One could go further and make exprIsCheap reply True to any
-       -- dictionary-typed expression, but that's more work.
-
-arityType _ _ = ATop
-
-{- NOT NEEDED ANY MORE: etaExpand is cleverer
-ok_note InlineMe = False
-ok_note other    = True
-    -- Notice that we do not look through __inline_me__
-    -- This may seem surprising, but consider
-    --         f = _inline_me (\x -> e)
-    -- We DO NOT want to eta expand this to
-    --         f = \x -> (_inline_me (\x -> e)) x
-    -- because the _inline_me gets dropped now it is applied, 
-    -- giving just
-    --         f = \x -> e
-    -- A Bad Idea
--}
-\end{code}
-
-
-\begin{code}
--- | @etaExpand n us e ty@ returns an expression with
--- the same meaning as @e@, but with arity @n@.
---
--- Given:
---
--- > e' = etaExpand n us e ty
---
--- We should have that:
---
--- > ty = exprType e = exprType e'
-etaExpand :: Arity             -- ^ Result should have this number of value args
-         -> [Unique]           -- ^ Uniques to assign to the new binders
-         -> CoreExpr           -- ^ Expression to expand
-         -> Type               -- ^ Type of expression to expand
-         -> CoreExpr
--- Note that SCCs are not treated specially.  If we have
---     etaExpand 2 (\x -> scc "foo" e)
---     = (\xy -> (scc "foo" e) y)
--- So the costs of evaluating 'e' (not 'e y') are attributed to "foo"
-
-etaExpand n us expr ty
-  | manifestArity expr >= n = expr             -- The no-op case
-  | otherwise              
-  = eta_expand n us expr ty
-
--- manifestArity sees how many leading value lambdas there are
-manifestArity :: CoreExpr -> Arity
-manifestArity (Lam v e) | isId v    = 1 + manifestArity e
-                       | otherwise = manifestArity e
-manifestArity (Note _ e)           = manifestArity e
-manifestArity (Cast e _)            = manifestArity e
-manifestArity _                     = 0
-
--- etaExpand deals with for-alls. For example:
---             etaExpand 1 E
--- where  E :: forall a. a -> a
--- would return
---     (/\b. \y::a -> E b y)
---
--- It deals with coerces too, though they are now rare
--- so perhaps the extra code isn't worth it
-eta_expand :: Int -> [Unique] -> CoreExpr -> Type -> CoreExpr
-
-eta_expand n _ expr ty
-  | n == 0 && 
-    -- The ILX code generator requires eta expansion for type arguments
-    -- too, but alas the 'n' doesn't tell us how many of them there 
-    -- may be.  So we eagerly eta expand any big lambdas, and just
-    -- cross our fingers about possible loss of sharing in the ILX case. 
-    -- The Right Thing is probably to make 'arity' include
-    -- type variables throughout the compiler.  (ToDo.)
-    not (isForAllTy ty)        
-    -- Saturated, so nothing to do
-  = expr
-
-       -- Short cut for the case where there already
-       -- is a lambda; no point in gratuitously adding more
-eta_expand n us (Lam v body) ty
-  | isTyVar v
-  = Lam v (eta_expand n us body (applyTy ty (mkTyVarTy v)))
-
-  | otherwise
-  = Lam v (eta_expand (n-1) us body (funResultTy ty))
-
--- We used to have a special case that stepped inside Coerces here,
--- thus:  eta_expand n us (Note note@(Coerce _ ty) e) _  
---             = Note note (eta_expand n us e ty)
--- BUT this led to an infinite loop
--- Example:    newtype T = MkT (Int -> Int)
---     eta_expand 1 (coerce (Int->Int) e)
---     --> coerce (Int->Int) (eta_expand 1 T e)
---             by the bogus eqn
---     --> coerce (Int->Int) (coerce T 
---             (\x::Int -> eta_expand 1 (coerce (Int->Int) e)))
---             by the splitNewType_maybe case below
---     and round we go
-
-eta_expand n us expr ty
-  = ASSERT2 (exprType expr `coreEqType` ty, ppr (exprType expr) $$ ppr ty)
-    case splitForAllTy_maybe ty of { 
-         Just (tv,ty') -> 
-
-              Lam lam_tv (eta_expand n us2 (App expr (Type (mkTyVarTy lam_tv))) (substTyWith [tv] [mkTyVarTy lam_tv] ty'))
-                  where 
-                    lam_tv = setVarName tv (mkSysTvName uniq (fsLit "etaT"))
-                       -- Using tv as a base retains its tyvar/covar-ness
-                    (uniq:us2) = us 
-       ; Nothing ->
-  
-       case splitFunTy_maybe ty of {
-         Just (arg_ty, res_ty) -> Lam arg1 (eta_expand (n-1) us2 (App expr (Var arg1)) res_ty)
-                               where
-                                  arg1       = mkSysLocal (fsLit "eta") uniq arg_ty
-                                  (uniq:us2) = us
-                                  
-       ; Nothing ->
-
-               -- Given this:
-               --      newtype T = MkT ([T] -> Int)
-               -- Consider eta-expanding this
-               --      eta_expand 1 e T
-               -- We want to get
-               --      coerce T (\x::[T] -> (coerce ([T]->Int) e) x)
-
-       case splitNewTypeRepCo_maybe ty of {
-         Just(ty1,co) -> mkCoerce (mkSymCoercion co) 
-                                  (eta_expand n us (mkCoerce co expr) ty1) ;
-         Nothing  -> 
-
-       -- We have an expression of arity > 0, but its type isn't a function
-       -- This *can* legitmately happen: e.g.  coerce Int (\x. x)
-       -- Essentially the programmer is playing fast and loose with types
-       -- (Happy does this a lot).  So we simply decline to eta-expand.
-       -- Otherwise we'd end up with an explicit lambda having a non-function type
-       expr
-       }}}
-\end{code}
-
-exprArity is a cheap-and-cheerful version of exprEtaExpandArity.
-It tells how many things the expression can be applied to before doing
-any work.  It doesn't look inside cases, lets, etc.  The idea is that
-exprEtaExpandArity will do the hard work, leaving something that's easy
-for exprArity to grapple with.  In particular, Simplify uses exprArity to
-compute the ArityInfo for the Id. 
-
-Originally I thought that it was enough just to look for top-level lambdas, but
-it isn't.  I've seen this
-
-       foo = PrelBase.timesInt
-
-We want foo to get arity 2 even though the eta-expander will leave it
-unchanged, in the expectation that it'll be inlined.  But occasionally it
-isn't, because foo is blacklisted (used in a rule).  
-
-Similarly, see the ok_note check in exprEtaExpandArity.  So 
-       f = __inline_me (\x -> e)
-won't be eta-expanded.
-
-And in any case it seems more robust to have exprArity be a bit more intelligent.
-But note that  (\x y z -> f x y z)
-should have arity 3, regardless of f's arity.
-
-Note [exprArity invariant]
-~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
-exprArity has the following invariant:
-       (exprArity e) = n, then manifestArity (etaExpand e n) = n
-
-That is, if exprArity says "the arity is n" then etaExpand really can get
-"n" manifest lambdas to the top.
-
-Why is this important?  Because 
-  - In TidyPgm we use exprArity to fix the *final arity* of 
-    each top-level Id, and in
-  - In CorePrep we use etaExpand on each rhs, so that the visible lambdas
-    actually match that arity, which in turn means
-    that the StgRhs has the right number of lambdas
-
-An alternative would be to do the eta-expansion in TidyPgm, at least
-for top-level bindings, in which case we would not need the trim_arity
-in exprArity.  That is a less local change, so I'm going to leave it for today!
-
-
-\begin{code}
--- | An approximate, fast, version of 'exprEtaExpandArity'
-exprArity :: CoreExpr -> Arity
-exprArity e = go e
-  where
-    go (Var v)                          = idArity v
-    go (Lam x e) | isId x       = go e + 1
-                | otherwise     = go e
-    go (Note _ e)                = go e
-    go (Cast e co)               = trim_arity (go e) 0 (snd (coercionKind co))
-    go (App e (Type _))          = go e
-    go (App f a) | exprIsCheap a = (go f - 1) `max` 0
-       -- NB: exprIsCheap a!  
-       --      f (fac x) does not have arity 2, 
-       --      even if f has arity 3!
-       -- NB: `max 0`!  (\x y -> f x) has arity 2, even if f is
-       --               unknown, hence arity 0
-    go _                          = 0
-
-       -- Note [exprArity invariant]
-    trim_arity n a ty
-       | n==a                                        = a
-       | Just (_, ty') <- splitForAllTy_maybe ty     = trim_arity n a     ty'
-       | Just (_, ty') <- splitFunTy_maybe ty        = trim_arity n (a+1) ty'
-       | Just (ty',_)  <- splitNewTypeRepCo_maybe ty = trim_arity n a     ty'
-       | otherwise                                   = a
-\end{code}
-
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-%*                                                                     *
 \subsection{Equality}
 %*                                                                     *
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