Allow RULES for seq, and exploit them
[ghc-hetmet.git] / compiler / deSugar / DsBinds.lhs
index 691ac84..e65da3c 100644 (file)
@@ -10,13 +10,6 @@ in that the @Rec@/@NonRec@/etc structure is thrown away (whereas at
 lower levels it is preserved with @let@/@letrec@s).
 
 \begin{code}
-{-# OPTIONS -w #-}
--- 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/Commentary/CodingStyle#Warnings
--- for details
-
 module DsBinds ( dsTopLHsBinds, dsLHsBinds, decomposeRuleLhs, 
                 dsCoercion,
                 AutoScc(..)
@@ -30,19 +23,21 @@ import {-# SOURCE #-}       Match( matchWrapper )
 import DsMonad
 import DsGRHSs
 import DsUtils
+import OccurAnal
 
 import HsSyn           -- lots of things
 import CoreSyn         -- lots of things
+import MkCore
 import CoreUtils
 import CoreFVs
 
-import TcHsSyn         ( mkArbitraryType )     -- Mis-placed?
+import TcHsSyn ( mkArbitraryType )     -- Mis-placed?
 import TcType
-import OccurAnal
 import CostCentre
 import Module
 import Id
-import Var     ( TyVar )
+import MkId    ( seqId )
+import Var     ( Var, TyVar )
 import VarSet
 import Rules
 import VarEnv
@@ -53,7 +48,8 @@ import Maybes
 import Bag
 import BasicTypes hiding ( TopLevel )
 import FastString
-import Util            ( mapSnd )
+import StaticFlags     ( opt_DsMultiTyVar )
+import Util            ( mapSnd, mapAndUnzip, lengthExceeds )
 
 import Control.Monad
 import Data.List
@@ -90,7 +86,7 @@ dsHsBind :: AutoScc
         -> HsBind Id
         -> DsM [(Id,CoreExpr)] -- Result
 
-dsHsBind auto_scc rest (VarBind var expr) = do
+dsHsBind _ rest (VarBind var expr) = do
     core_expr <- dsLExpr expr
 
         -- Dictionary bindings are always VarMonoBinds, so
@@ -98,57 +94,139 @@ dsHsBind auto_scc rest (VarBind var expr) = do
     core_expr' <- addDictScc var core_expr
     return ((var, core_expr') : rest)
 
-dsHsBind auto_scc rest (FunBind { fun_id = L _ fun, fun_matches = matches, 
+dsHsBind _ rest (FunBind { fun_id = L _ fun, fun_matches = matches, 
                                  fun_co_fn = co_fn, fun_tick = tick, fun_infix = inf }) = do
     (args, body) <- matchWrapper (FunRhs (idName fun) inf) matches
     body' <- mkOptTickBox tick body
     rhs <- dsCoercion co_fn (return (mkLams args body'))
     return ((fun,rhs) : rest)
 
-dsHsBind auto_scc rest (PatBind { pat_lhs = pat, pat_rhs = grhss, pat_rhs_ty = ty }) = do
+dsHsBind _ rest (PatBind { pat_lhs = pat, pat_rhs = grhss, pat_rhs_ty = ty }) = do
     body_expr <- dsGuarded grhss ty
     sel_binds <- mkSelectorBinds pat body_expr
     return (sel_binds ++ rest)
 
--- Note [Rules and inlining]
--- Common special case: no type or dictionary abstraction
--- This is a bit less trivial than you might suppose
--- The naive way woudl be to desguar to something like
---     f_lcl = ...f_lcl...     -- The "binds" from AbsBinds
---     M.f = f_lcl             -- Generated from "exports"
--- But we don't want that, because if M.f isn't exported,
--- it'll be inlined unconditionally at every call site (its rhs is 
--- trivial).  That would be ok unless it has RULES, which would 
--- thereby be completely lost.  Bad, bad, bad.
---
--- Instead we want to generate
---     M.f = ...f_lcl...
---     f_lcl = M.f
--- Now all is cool. The RULES are attached to M.f (by SimplCore), 
--- and f_lcl is rapidly inlined away.
---
--- This does not happen in the same way to polymorphic binds,
--- because they desugar to
---     M.f = /\a. let f_lcl = ...f_lcl... in f_lcl
--- Although I'm a bit worried about whether full laziness might
--- float the f_lcl binding out and then inline M.f at its call site
+{-  Note [Rules and inlining]
+    ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+    Common special case: no type or dictionary abstraction
+    This is a bit less trivial than you might suppose
+    The naive way woudl be to desguar to something like
+       f_lcl = ...f_lcl...     -- The "binds" from AbsBinds
+       M.f = f_lcl             -- Generated from "exports"
+    But we don't want that, because if M.f isn't exported,
+    it'll be inlined unconditionally at every call site (its rhs is 
+    trivial).  That would be ok unless it has RULES, which would 
+    thereby be completely lost.  Bad, bad, bad.
+
+    Instead we want to generate
+       M.f = ...f_lcl...
+       f_lcl = M.f
+    Now all is cool. The RULES are attached to M.f (by SimplCore), 
+    and f_lcl is rapidly inlined away.
+
+    This does not happen in the same way to polymorphic binds,
+    because they desugar to
+       M.f = /\a. let f_lcl = ...f_lcl... in f_lcl
+    Although I'm a bit worried about whether full laziness might
+    float the f_lcl binding out and then inline M.f at its call site -}
 
 dsHsBind auto_scc rest (AbsBinds [] [] exports binds)
   = do { core_prs <- ds_lhs_binds NoSccs binds
        ; let env = mkABEnv exports
-             do_one (lcl_id, rhs) | Just (gbl_id, prags) <- lookupVarEnv env lcl_id
+             do_one (lcl_id, rhs) | Just (_, gbl_id, _, prags) <- lookupVarEnv env lcl_id
                                   = addInlinePrags prags gbl_id $
                                     addAutoScc auto_scc gbl_id rhs
                                   | otherwise = (lcl_id, rhs)
              locals'  = [(lcl_id, Var gbl_id) | (_, gbl_id, lcl_id, _) <- exports]
+                       -- Note [Rules and inlining]
        ; return (map do_one core_prs ++ locals' ++ rest) }
                -- No Rec needed here (contrast the other AbsBinds cases)
                -- because we can rely on the enclosing dsBind to wrap in Rec
 
+
+{- Note [Abstracting over tyvars only]
+   ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+   When abstracting over type variable only (not dictionaries), we don't really need to
+   built a tuple and select from it, as we do in the general case. Instead we can take
+
+       AbsBinds [a,b] [ ([a,b], fg, fl, _),
+                        ([b],   gg, gl, _) ]
+               { fl = e1
+                 gl = e2
+                  h = e3 }
+
+   and desugar it to
+
+       fg = /\ab. let B in e1
+       gg = /\b. let a = () in let B in S(e2)
+       h  = /\ab. let B in e3
+
+  where B is the *non-recursive* binding
+       fl = fg a b
+       gl = gg b
+       h  = h a b    -- See (b); note shadowing!
+  
+  Notice (a) g has a different number of type variables to f, so we must
+            use the mkArbitraryType thing to fill in the gaps.  
+            We use a type-let to do that.
+
+        (b) The local variable h isn't in the exports, and rather than
+            clone a fresh copy we simply replace h by (h a b), where
+            the two h's have different types!  Shadowing happens here,
+            which looks confusing but works fine.
+
+        (c) The result is *still* quadratic-sized if there are a lot of
+            small bindings.  So if there are more than some small
+            number (10), we filter the binding set B by the free
+            variables of the particular RHS.  Tiresome.
+
+  Why got to this trouble?  It's a common case, and it removes the
+  quadratic-sized tuple desugaring.  Less clutter, hopefullly faster
+  compilation, especially in a case where there are a *lot* of
+  bindings.
+-}
+
+
+dsHsBind auto_scc rest (AbsBinds tyvars [] exports binds)
+  | opt_DsMultiTyVar   -- This (static) debug flag just lets us
+                       -- switch on and off this optimisation to
+                       -- see if it has any impact; it is on by default
+  =    -- Note [Abstracting over tyvars only]
+    do { core_prs <- ds_lhs_binds NoSccs binds
+       ; arby_env <- mkArbitraryTypeEnv tyvars exports
+       ; let (lg_binds, core_prs') = mapAndUnzip do_one core_prs
+             bndrs = mkVarSet (map fst core_prs)
+
+             add_lets | core_prs `lengthExceeds` 10 = add_some
+                      | otherwise                   = mkLets lg_binds
+             add_some rhs = mkLets [ NonRec b r | NonRec b r <- lg_binds
+                                   , b `elemVarSet` fvs] rhs
+               where
+                 fvs = exprSomeFreeVars (`elemVarSet` bndrs) rhs
+
+             env = mkABEnv exports
+
+             do_one (lcl_id, rhs) 
+               | Just (id_tvs, gbl_id, _, prags) <- lookupVarEnv env lcl_id
+               = (NonRec lcl_id (mkTyApps (Var gbl_id) (mkTyVarTys id_tvs)),
+                  addInlinePrags prags gbl_id $
+                  addAutoScc auto_scc gbl_id  $
+                  mkLams id_tvs $
+                  mkLets [ NonRec tv (Type (lookupVarEnv_NF arby_env tv))
+                         | tv <- tyvars, not (tv `elem` id_tvs)] $
+                  add_lets rhs)
+               | otherwise
+               = (NonRec lcl_id (mkTyApps (Var non_exp_gbl_id) (mkTyVarTys tyvars)),
+                  (non_exp_gbl_id, mkLams tyvars (add_lets rhs)))
+               where
+                 non_exp_gbl_id = setIdType lcl_id (mkForAllTys tyvars (idType lcl_id))
+                                                 
+       ; return (core_prs' ++ rest) }
+
        -- Another common case: one exported variable
        -- Non-recursive bindings come through this way
 dsHsBind auto_scc rest
-     (AbsBinds all_tyvars dicts exports@[(tyvars, global, local, prags)] binds)
+     (AbsBinds all_tyvars dicts [(tyvars, global, local, prags)] binds)
   = ASSERT( all (`elem` tyvars) all_tyvars ) do
     core_prs <- ds_lhs_binds NoSccs binds
     let
@@ -168,7 +246,7 @@ dsHsBind auto_scc rest
 dsHsBind auto_scc rest (AbsBinds all_tyvars dicts exports binds)
   = do { core_prs <- ds_lhs_binds NoSccs binds
        ; let env = mkABEnv exports
-             do_one (lcl_id,rhs) | Just (gbl_id, prags) <- lookupVarEnv env lcl_id
+             do_one (lcl_id,rhs) | Just (_, gbl_id, _, prags) <- lookupVarEnv env lcl_id
                                  = addInlinePrags prags lcl_id $
                                    addAutoScc auto_scc gbl_id rhs
                                  | otherwise = (lcl_id,rhs)
@@ -213,11 +291,10 @@ dsHsBind auto_scc rest (AbsBinds all_tyvars dicts exports binds)
        ; return ((poly_tup_id, poly_tup_expr) : 
                    (concat export_binds_s ++ rest)) }
 
-mkABEnv :: [([TyVar], Id, Id, [LPrag])] -> VarEnv (Id, [LPrag])
+mkABEnv :: [([TyVar], Id, Id, [LPrag])] -> VarEnv ([TyVar], Id, Id, [LPrag])
 -- Takes the exports of a AbsBinds, and returns a mapping
---     lcl_id -> (gbl_id, prags)
-mkABEnv exports = mkVarEnv [ (lcl_id, (gbl_id, prags)) 
-                          | (_, gbl_id, lcl_id, prags) <- exports]
+--     lcl_id -> (tyvars, gbl_id, lcl_id, prags)
+mkABEnv exports = mkVarEnv [ (lcl_id, export) | export@(_, _, lcl_id, _) <- exports]
 
 
 dsSpec :: [TyVar] -> [DictId] -> [TyVar]
@@ -249,7 +326,7 @@ dsSpec :: [TyVar] -> [DictId] -> [TyVar]
 --
 -- It is *possible* that 'es' does not mention all of the dictionaries 'ds'
 -- (a bit silly, because then the 
-dsSpec all_tvs dicts tvs poly_id mono_id mono_bind (L _ (InlinePrag {}))
+dsSpec _ _ _ _ _ _ (L _ (InlinePrag {}))
   = return Nothing
 
 dsSpec all_tvs dicts tvs poly_id mono_id mono_bind
@@ -258,23 +335,16 @@ dsSpec all_tvs dicts tvs poly_id mono_id mono_bind
     do { let poly_name = idName poly_id
        ; spec_name <- newLocalName poly_name
        ; ds_spec_expr  <- dsExpr spec_expr
-       ; let (bndrs, body) = collectBinders (occurAnalyseExpr ds_spec_expr)
-               -- The occurrence-analysis does two things
-               -- (a) identifies unused binders: Note [Unused spec binders]
-               -- (b) sorts dict bindings into NonRecs 
-               --      so they can be inlined by decomposeRuleLhs
-             mb_lhs = decomposeRuleLhs body
+       ; case (decomposeRuleLhs ds_spec_expr) of {
+           Nothing -> do { warnDs decomp_msg; return Nothing } ;
 
-       -- Check for dead binders: Note [Unused spec binders]
-       ; case filter isDeadBinder bndrs of {
-               bs | not (null bs) -> do { warnDs (dead_msg bs); return Nothing }
-                  | otherwise -> 
+           Just (bndrs, _fn, args) ->
 
-         case mb_lhs of
-           Nothing -> do { warnDs decomp_msg; return Nothing }
+       -- Check for dead binders: Note [Unused spec binders]
+         case filter isDeadBinder bndrs of {
+               bs | not (null bs) -> do { warnDs (dead_msg bs); return Nothing } 
+                  | otherwise -> do
 
-           Just (var, args) -> do
-       
        { f_body <- fix_up (Let mono_bind (Var mono_id))
 
        ; let     local_poly  = setIdNotExported poly_id
@@ -284,7 +354,9 @@ dsSpec all_tvs dicts tvs poly_id mono_id mono_bind
                  spec_rhs    = Let (NonRec local_poly poly_f_body) ds_spec_expr
                  poly_f_body = mkLams (tvs ++ dicts) f_body
                                
-                 extra_dict_bndrs = filter isDictId (varSetElems (exprFreeVars ds_spec_expr))
+                 extra_dict_bndrs = [localiseId d  -- See Note [Constant rule dicts]
+                                    | d <- varSetElems (exprFreeVars ds_spec_expr)
+                                    , isDictId d]
                        -- Note [Const rule dicts]
 
                  rule =  mkLocalRule (mkFastString ("SPEC " ++ showSDoc (ppr poly_name)))
@@ -292,7 +364,7 @@ dsSpec all_tvs dicts tvs poly_id mono_id mono_bind
                                (extra_dict_bndrs ++ bndrs) args
                                (mkVarApps (Var spec_id) bndrs)
        ; return (Just (addInlineInfo inl spec_id spec_rhs, rule))
-       } } }
+       } } } }
   where
        -- Bind to Any any of all_ptvs that aren't 
        -- relevant for this particular function 
@@ -302,15 +374,34 @@ dsSpec all_tvs dicts tvs poly_id mono_id mono_bind
 
     void_tvs = all_tvs \\ tvs
 
-    dead_msg bs = vcat [ sep [ptext SLIT("Useless constraint") <> plural bs
-                                <+> ptext SLIT("in specialied type:"),
+    dead_msg bs = vcat [ sep [ptext (sLit "Useless constraint") <> plural bs
+                                <+> ptext (sLit "in specialied type:"),
                             nest 2 (pprTheta (map get_pred bs))]
-                      , ptext SLIT("SPECIALISE pragma ignored")]
+                      , ptext (sLit "SPECIALISE pragma ignored")]
     get_pred b = ASSERT( isId b ) expectJust "dsSpec" (tcSplitPredTy_maybe (idType b))
 
-    decomp_msg = hang (ptext SLIT("Specialisation too complicated to desugar; ignored"))
+    decomp_msg = hang (ptext (sLit "Specialisation too complicated to desugar; ignored"))
                    2 (ppr spec_expr)
+            
+
+mkArbitraryTypeEnv :: [TyVar] -> [([TyVar], a, b, c)] -> DsM (TyVarEnv Type)
+-- If any of the tyvars is missing from any of the lists in 
+-- the second arg, return a binding in the result
+mkArbitraryTypeEnv tyvars exports
+  = go emptyVarEnv exports
+  where
+    go env [] = return env
+    go env ((ltvs, _, _, _) : exports)
+       = do { env' <- foldlM extend env [tv | tv <- tyvars
+                                       , not (tv `elem` ltvs)
+                                       , not (tv `elemVarEnv` env)]
+            ; go env' exports }
+
+    extend env tv = do { ty <- dsMkArbitraryType tv
+                      ; return (extendVarEnv env tv ty) }
+
 
+dsMkArbitraryType :: TcTyVar -> DsM Type
 dsMkArbitraryType tv = mkArbitraryType warn tv
   where
     warn span msg = putSrcSpanDs span (warnDs msg)
@@ -350,6 +441,9 @@ And from that we want the rule
        RULE forall dInt. f Int dInt = f_spec
        f_spec = let f = <rhs> in f Int dInt
 
+But be careful!  That dInt might be GHC.Base.$fOrdInt, which is an External
+Name, and you can't bind them in a lambda or forall without getting things
+confused. Hence the use of 'localiseId' to make it Internal.
 
 
 %************************************************************************
@@ -359,31 +453,54 @@ And from that we want the rule
 %************************************************************************
 
 \begin{code}
-decomposeRuleLhs :: CoreExpr -> Maybe (Id, [CoreExpr])
+decomposeRuleLhs :: CoreExpr -> Maybe ([Var], Id, [CoreExpr])
+-- Take apart the LHS of a RULE.  It's suuposed to look like
+--     /\a. f a Int dOrdInt
+-- or  /\a.\d:Ord a. let { dl::Ord [a] = dOrdList a d } in f [a] dl
+-- That is, the RULE binders are lambda-bound
 -- Returns Nothing if the LHS isn't of the expected shape
 decomposeRuleLhs lhs 
-  = go emptyVarEnv (occurAnalyseExpr lhs)      -- Occurrence analysis sorts out the dict
-                                               -- bindings so we know if they are recursive
+  = case (decomp emptyVarEnv body) of
+       Nothing         -> Nothing
+       Just (fn, args) -> Just (bndrs, fn, args)
   where
-       -- Substitute dicts in the LHS args, so that there 
-       -- aren't any lets getting in the way
-       -- Note that we substitute the function too; we might have this as
-       -- a LHS:       let f71 = M.f Int in f71
-    go env (Let (NonRec dict rhs) body) 
-       = go (extendVarEnv env dict (simpleSubst env rhs)) body
-    go env body 
-       = case collectArgs (simpleSubst env body) of
-           (Var fn, args) -> Just (fn, args)
-           other          -> Nothing
+    occ_lhs = occurAnalyseExpr lhs
+               -- The occurrence-analysis does two things
+               -- (a) identifies unused binders: Note [Unused spec binders]
+               -- (b) sorts dict bindings into NonRecs 
+               --      so they can be inlined by 'decomp'
+    (bndrs, body) = collectBinders occ_lhs
+
+        -- Substitute dicts in the LHS args, so that there 
+        -- aren't any lets getting in the way
+        -- Note that we substitute the function too; we might have this as
+        -- a LHS:       let f71 = M.f Int in f71
+    decomp env (Let (NonRec dict rhs) body) 
+        = decomp (extendVarEnv env dict (simpleSubst env rhs)) body
+
+    decomp env (Case scrut bndr ty [(DEFAULT, _, body)])
+        | isDeadBinder bndr    -- Note [Matching seqId]
+        = Just (seqId, [Type (idType bndr), Type ty, 
+                        simpleSubst env scrut, simpleSubst env body])
+
+    decomp env body 
+        = case collectArgs (simpleSubst env body) of
+            (Var fn, args) -> Just (fn, args)
+            _              -> Nothing
 
 simpleSubst :: IdEnv CoreExpr -> CoreExpr -> CoreExpr
 -- Similar to CoreSubst.substExpr, except that 
--- (a) takes no account of capture; dictionary bindings use new names
--- (b) can have a GlobalId (imported) in its domain
+-- (a) Takes no account of capture; at this point there is no shadowing
+-- (b) Can have a GlobalId (imported) in its domain
 -- (c) Ids only; no types are substituted
+-- (d) Does not insist (as does CoreSubst.lookupIdSubst) that the 
+--     in-scope set mentions all LocalIds mentioned in the argument of the subst
 --
--- (b) is the reason we can't use CoreSubst... and it's no longer relevant
---     so really we should replace simpleSubst 
+-- (b) and (d) are the reasons we can't use CoreSubst
+-- 
+-- (I had a note that (b) is "no longer relevant", and indeed it doesn't
+--  look relevant here. Perhaps there was another caller of simpleSubst.)
+
 simpleSubst subst expr
   = go expr
   where
@@ -406,17 +523,23 @@ addInlinePrags prags bndr rhs
        (inl:_) -> addInlineInfo inl bndr rhs
 
 addInlineInfo :: InlineSpec -> Id -> CoreExpr -> (Id,CoreExpr)
-addInlineInfo (Inline phase is_inline) bndr rhs
-  = (attach_phase bndr phase, wrap_inline is_inline rhs)
+addInlineInfo (Inline prag is_inline) bndr rhs
+  = (attach_pragma bndr prag, wrap_inline is_inline rhs)
   where
-    attach_phase bndr phase 
-       | isAlwaysActive phase = bndr   -- Default phase
-       | otherwise            = bndr `setInlinePragma` phase
+    attach_pragma bndr prag
+        | isDefaultInlinePragma prag = bndr
+        | otherwise                  = bndr `setInlinePragma` prag
 
     wrap_inline True  body = mkInlineMe body
     wrap_inline False body = body
 \end{code}
 
+Note [Matching seq]
+~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+The desugarer turns (seq e r) into (case e of _ -> r), via a special-case hack
+and this code turns it back into an application of seq!  
+See Note [Rules for seq] in MkId for the details.
+
 
 %************************************************************************
 %*                                                                     *
@@ -445,7 +568,8 @@ If profiling and dealing with a dict binding,
 wrap the dict in @_scc_ DICT <dict>@:
 
 \begin{code}
-addDictScc var rhs = return rhs
+addDictScc :: Id -> CoreExpr -> DsM CoreExpr
+addDictScc _ rhs = return rhs
 
 {- DISABLED for now (need to somehow make up a name for the scc) -- SDM
   | not ( opt_SccProfilingOn && opt_AutoSccsOnDicts)
@@ -471,14 +595,17 @@ addDictScc var rhs = return rhs
 dsCoercion :: HsWrapper -> DsM CoreExpr -> DsM CoreExpr
 dsCoercion WpHole           thing_inside = thing_inside
 dsCoercion (WpCompose c1 c2) thing_inside = dsCoercion c1 (dsCoercion c2 thing_inside)
-dsCoercion (WpCo co)     thing_inside = do { expr <- thing_inside
+dsCoercion (WpCast co)       thing_inside = do { expr <- thing_inside
                                               ; return (Cast expr co) }
 dsCoercion (WpLam id)        thing_inside = do { expr <- thing_inside
                                               ; return (Lam id expr) }
 dsCoercion (WpTyLam tv)      thing_inside = do { expr <- thing_inside
                                               ; return (Lam tv expr) }
-dsCoercion (WpApp id)        thing_inside = do { expr <- thing_inside
-                                              ; return (App expr (Var id)) }
+dsCoercion (WpApp v)         thing_inside   
+          | isTyVar v                    = do { expr <- thing_inside
+               {- Probably a coercion var -}  ; return (App expr (Type (mkTyVarTy v))) }
+          | otherwise                    = do { expr <- thing_inside
+               {- An Id -}                    ; return (App expr (Var v)) }
 dsCoercion (WpTyApp ty)      thing_inside = do { expr <- thing_inside
                                               ; return (App expr (Type ty)) }
 dsCoercion WpInline         thing_inside = do { expr <- thing_inside