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[ghc-hetmet.git] / compiler / simplCore / SimplEnv.lhs
index 245f313..677a1e9 100644 (file)
@@ -1,68 +1,66 @@
 %
-% (c) The AQUA Project, Glasgow University, 1993-1998
+o% (c) The AQUA Project, Glasgow University, 1993-1998
 %
 \section[SimplMonad]{The simplifier Monad}
 
 \begin{code}
 module SimplEnv (
-       InId, InBind, InExpr, InAlt, InArg, InType, InBndr,
-       OutId, OutTyVar, OutBind, OutExpr, OutAlt, OutArg, OutType, OutBndr,
+       InId, InBind, InExpr, InAlt, InArg, InType, InBndr, InVar,
+       OutId, OutTyVar, OutBind, OutExpr, OutAlt, OutArg, OutType, OutBndr, OutVar,
         InCoercion, OutCoercion,
 
-       isStrictBndr,
-
        -- The simplifier mode
-       setMode, getMode, 
-
-       -- Switch checker
-       SwitchChecker, SwitchResult(..), getSwitchChecker, getSimplIntSwitch,
-       isAmongSimpl, intSwitchSet, switchIsOn,
+       setMode, getMode, updMode,
 
-       setEnclosingCC, getEnclosingCC,
+        setEnclosingCC, getEnclosingCC,
 
        -- Environments
-       SimplEnv(..), pprSimplEnv,      -- Temp not abstract
-       mkSimplEnv, extendIdSubst, SimplEnv.extendTvSubst, 
+       SimplEnv(..), StaticEnv, pprSimplEnv,   -- Temp not abstract
+        mkSimplEnv, extendIdSubst, SimplEnv.extendTvSubst, SimplEnv.extendCvSubst,
        zapSubstEnv, setSubstEnv, 
        getInScope, setInScope, setInScopeSet, modifyInScope, addNewInScopeIds,
-       getRules, 
+        getSimplRules,
 
        SimplSR(..), mkContEx, substId, lookupRecBndr,
 
        simplNonRecBndr, simplRecBndrs, simplLamBndr, simplLamBndrs, 
-       simplBinder, simplBinders, addLetIdInfo,
-       substExpr, substTy, 
+       simplBinder, simplBinders, addBndrRules, 
+       substExpr, substTy, substTyVar, getTvSubst, 
+       getCvSubst, substCo, substCoVar,
+       mkCoreSubst,
 
        -- Floats
-       Floats, emptyFloats, isEmptyFloats, addNonRec, addFloats, 
-       wrapFloats, floatBinds, setFloats, canFloat, zapFloats, addRecFloats,
-       getFloats
+       Floats, emptyFloats, isEmptyFloats, addNonRec, addFloats, extendFloats,
+       wrapFloats, floatBinds, setFloats, zapFloats, addRecFloats,
+       doFloatFromRhs, getFloats
     ) where
 
 #include "HsVersions.h"
 
-import SimplMonad      
+import SimplMonad
+import CoreMonad       ( SimplifierMode(..) )
 import IdInfo
 import CoreSyn
-import Rules
 import CoreUtils
-import CoreFVs
 import CostCentre
 import Var
 import VarEnv
 import VarSet
 import OrdList
 import Id
-import NewDemand
-import qualified CoreSubst     ( Subst, mkSubst, substExpr, substSpec, substWorker )
-import qualified Type          ( substTy, substTyVarBndr )
-import Type hiding             ( substTy, substTyVarBndr )
-import Coercion
+import MkCore
+import TysWiredIn
+import qualified CoreSubst
+import qualified Type
+import Type hiding             ( substTy, substTyVarBndr, substTyVar )
+import qualified Coercion
+import Coercion hiding          ( substCo, substTy, substCoVar, substCoVarBndr, substTyVarBndr )
 import BasicTypes      
-import DynFlags
-import Util
-import UniqFM
+import MonadUtils
 import Outputable
+import FastString
+
+import Data.List
 \end{code}
 
 %************************************************************************
@@ -73,6 +71,7 @@ import Outputable
 
 \begin{code}
 type InBndr     = CoreBndr
+type InVar      = Var                  -- Not yet cloned
 type InId       = Id                   -- Not yet cloned
 type InType     = Type                 -- Ditto
 type InBind     = CoreBind
@@ -82,6 +81,7 @@ type InArg      = CoreArg
 type InCoercion = Coercion
 
 type OutBndr     = CoreBndr
+type OutVar     = Var                  -- Cloned
 type OutId      = Id                   -- Cloned
 type OutTyVar   = TyVar                -- Cloned
 type OutType    = Type                 -- Cloned
@@ -92,13 +92,6 @@ type OutAlt   = CoreAlt
 type OutArg     = CoreArg
 \end{code}
 
-\begin{code}
-isStrictBndr :: Id -> Bool
-isStrictBndr bndr
-  = ASSERT2( isId bndr, ppr bndr )
-    isStrictDmd (idNewDemandInfo bndr) || isStrictType (idType bndr)
-\end{code}
-
 %************************************************************************
 %*                                                                     *
 \subsubsection{The @SimplEnv@ type}
@@ -109,31 +102,43 @@ isStrictBndr bndr
 \begin{code}
 data SimplEnv
   = SimplEnv {
+     ----------- Static part of the environment -----------
+     -- Static in the sense of lexically scoped, 
+     -- wrt the original expression
+
        seMode      :: SimplifierMode,
-       seChkr      :: SwitchChecker,
-       seCC        :: CostCentreStack, -- The enclosing CCS (when profiling)
+        seCC        :: CostCentreStack, -- The enclosing CCS (when profiling)
 
-       -- Rules from other modules
-       seExtRules  :: RuleBase,
+       -- The current substitution
+       seTvSubst   :: TvSubstEnv,      -- InTyVar   |--> OutType
+        seCvSubst   :: CvSubstEnv,      -- InTyCoVar |--> OutCoercion
+       seIdSubst   :: SimplIdSubst,    -- InId      |--> OutExpr
+
+     ----------- Dynamic part of the environment -----------
+     -- Dynamic in the sense of describing the setup where
+     -- the expression finally ends up
 
        -- The current set of in-scope variables
        -- They are all OutVars, and all bound in this module
        seInScope   :: InScopeSet,      -- OutVars only
                -- Includes all variables bound by seFloats
-       seFloats    :: Floats,
+       seFloats    :: Floats
                -- See Note [Simplifier floats]
-
-       -- The current substitution
-       seTvSubst   :: TvSubstEnv,      -- InTyVar |--> OutType
-       seIdSubst   :: SimplIdSubst     -- InId    |--> OutExpr
-
     }
 
+type StaticEnv = SimplEnv      -- Just the static part is relevant
+
 pprSimplEnv :: SimplEnv -> SDoc
 -- Used for debugging; selective
 pprSimplEnv env
-  = vcat [ptext SLIT("TvSubst:") <+> ppr (seTvSubst env),
-         ptext SLIT("IdSubst:") <+> ppr (seIdSubst env) ]
+  = vcat [ptext (sLit "TvSubst:") <+> ppr (seTvSubst env),
+         ptext (sLit "IdSubst:") <+> ppr (seIdSubst env),
+          ptext (sLit "InScope:") <+> vcat (map ppr_one in_scope_vars)
+    ]
+  where
+   in_scope_vars = varEnvElts (getInScopeVars (seInScope env))
+   ppr_one v | isId v = ppr v <+> ppr (idUnfolding v)
+             | otherwise = ppr v
 
 type SimplIdSubst = IdEnv SimplSR      -- IdId |--> OutExpr
        -- See Note [Extending the Subst] in CoreSubst
@@ -142,13 +147,14 @@ data SimplSR
   = DoneEx OutExpr             -- Completed term
   | DoneId OutId               -- Completed term variable
   | ContEx TvSubstEnv          -- A suspended substitution
+           CvSubstEnv
           SimplIdSubst
           InExpr        
 
 instance Outputable SimplSR where
-  ppr (DoneEx e) = ptext SLIT("DoneEx") <+> ppr e
-  ppr (DoneId v) = ptext SLIT("DoneId") <+> ppr v
-  ppr (ContEx tv id e) = vcat [ptext SLIT("ContEx") <+> ppr e {-,
+  ppr (DoneEx e) = ptext (sLit "DoneEx") <+> ppr e
+  ppr (DoneId v) = ptext (sLit "DoneId") <+> ppr v
+  ppr (ContEx _tv _cv _id e) = vcat [ptext (sLit "ContEx") <+> ppr e {-,
                                ppr (filter_env tv), ppr (filter_env id) -}]
        -- where
        -- fvs = exprFreeVars e
@@ -156,7 +162,8 @@ instance Outputable SimplSR where
        -- keep uniq _ = uniq `elemUFM_Directly` fvs
 \end{code}
 
-
+Note [SimplEnv invariants]
+~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
 seInScope: 
        The in-scope part of Subst includes *all* in-scope TyVars and Ids
        The elements of the set may have better IdInfo than the
@@ -192,9 +199,8 @@ seIdSubst:
 * substId adds a binding (DoneId new_id) to the substitution if 
        the Id's unique has changed
 
-
   Note, though that the substitution isn't necessarily extended
-  if the type changes.  Why not?  Because of the next point:
+  if the type of the Id changes.  Why not?  Because of the next point:
 
 * We *always, always* finish by looking up in the in-scope set 
   any variable that doesn't get a DoneEx or DoneVar hit in the substitution.
@@ -219,25 +225,50 @@ seIdSubst:
 
 
 \begin{code}
-mkSimplEnv :: SimplifierMode -> SwitchChecker -> RuleBase -> SimplEnv
-mkSimplEnv mode switches rules
-  = SimplEnv { seChkr = switches, seCC = subsumedCCS, 
-              seMode = mode, seInScope = emptyInScopeSet, 
-              seExtRules = rules, seFloats = emptyFloats,
-              seTvSubst = emptyVarEnv, seIdSubst = emptyVarEnv }
+mkSimplEnv :: SimplifierMode -> SimplEnv
+mkSimplEnv mode
+  = SimplEnv { seCC = subsumedCCS
+             , seMode = mode
+             , seInScope = init_in_scope
+             , seFloats = emptyFloats
+             , seTvSubst = emptyVarEnv
+             , seCvSubst = emptyVarEnv 
+             , seIdSubst = emptyVarEnv }
        -- The top level "enclosing CC" is "SUBSUMED".
 
----------------------
-getSwitchChecker :: SimplEnv -> SwitchChecker
-getSwitchChecker env = seChkr env
+init_in_scope :: InScopeSet
+init_in_scope = mkInScopeSet (unitVarSet (mkWildValBinder unitTy))
+              -- See Note [WildCard binders]
+\end{code}
 
----------------------
+Note [WildCard binders]
+~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+The program to be simplified may have wild binders
+    case e of wild { p -> ... }
+We want to *rename* them away, so that there are no
+occurrences of 'wild-id' (with wildCardKey).  The easy
+way to do that is to start of with a representative
+Id in the in-scope set
+
+There can be be *occurrences* of wild-id.  For example,
+MkCore.mkCoreApp transforms
+   e (a /# b)   -->   case (a /# b) of wild { DEFAULT -> e wild }
+This is ok provided 'wild' isn't free in 'e', and that's the delicate
+thing. Generally, you want to run the simplifier to get rid of the
+wild-ids before doing much else.
+
+It's a very dark corner of GHC.  Maybe it should be cleaned up.
+
+\begin{code}
 getMode :: SimplEnv -> SimplifierMode
 getMode env = seMode env
 
 setMode :: SimplifierMode -> SimplEnv -> SimplEnv
 setMode mode env = env { seMode = mode }
 
+updMode :: (SimplifierMode -> SimplifierMode) -> SimplEnv -> SimplEnv
+updMode upd env = env { seMode = upd (seMode env) }
+
 ---------------------
 getEnclosingCC :: SimplEnv -> CostCentreStack
 getEnclosingCC env = seCC env
@@ -248,12 +279,17 @@ setEnclosingCC env cc = env {seCC = cc}
 ---------------------
 extendIdSubst :: SimplEnv -> Id -> SimplSR -> SimplEnv
 extendIdSubst env@(SimplEnv {seIdSubst = subst}) var res
-  = env {seIdSubst = extendVarEnv subst var res}
+  = ASSERT2( isId var && not (isCoVar var), ppr var )
+    env {seIdSubst = extendVarEnv subst var res}
 
 extendTvSubst :: SimplEnv -> TyVar -> Type -> SimplEnv
 extendTvSubst env@(SimplEnv {seTvSubst = subst}) var res
   = env {seTvSubst = extendVarEnv subst var res}
 
+extendCvSubst :: SimplEnv -> CoVar -> Coercion -> SimplEnv
+extendCvSubst env@(SimplEnv {seCvSubst = subst}) var res
+  = env {seCvSubst = extendVarEnv subst var res}
+
 ---------------------
 getInScope :: SimplEnv -> InScopeSet
 getInScope env = seInScope env
@@ -281,30 +317,25 @@ addNewInScopeIds env@(SimplEnv { seInScope = in_scope, seIdSubst = id_subst }) v
        -- Why delete?  Consider 
        --      let x = a*b in (x, \x -> x+3)
        -- We add [x |-> a*b] to the substitution, but we must
-       -- *delete* it from the substitution when going inside
+       -- _delete_ it from the substitution when going inside
        -- the (\x -> ...)!
 
-modifyInScope :: SimplEnv -> CoreBndr -> CoreBndr -> SimplEnv
-modifyInScope env@(SimplEnv {seInScope = in_scope}) v v'
-  = env {seInScope = modifyInScopeSet in_scope v v'}
+modifyInScope :: SimplEnv -> CoreBndr -> SimplEnv
+-- The variable should already be in scope, but 
+-- replace the existing version with this new one
+-- which has more information
+modifyInScope env@(SimplEnv {seInScope = in_scope}) v 
+  = env {seInScope = extendInScopeSet in_scope v}
 
 ---------------------
 zapSubstEnv :: SimplEnv -> SimplEnv
-zapSubstEnv env = env {seTvSubst = emptyVarEnv, seIdSubst = emptyVarEnv}
+zapSubstEnv env = env {seTvSubst = emptyVarEnv, seCvSubst = emptyVarEnv, seIdSubst = emptyVarEnv}
 
-setSubstEnv :: SimplEnv -> TvSubstEnv -> SimplIdSubst -> SimplEnv
-setSubstEnv env tvs ids = env { seTvSubst = tvs, seIdSubst = ids }
+setSubstEnv :: SimplEnv -> TvSubstEnv -> CvSubstEnv -> SimplIdSubst -> SimplEnv
+setSubstEnv env tvs cvs ids = env { seTvSubst = tvs, seCvSubst = cvs, seIdSubst = ids }
 
 mkContEx :: SimplEnv -> InExpr -> SimplSR
-mkContEx (SimplEnv { seTvSubst = tvs, seIdSubst = ids }) e = ContEx tvs ids e
-
-isEmptySimplSubst :: SimplEnv -> Bool
-isEmptySimplSubst (SimplEnv { seTvSubst = tvs, seIdSubst = ids })
-  = isEmptyVarEnv tvs && isEmptyVarEnv ids
-
----------------------
-getRules :: SimplEnv -> RuleBase
-getRules = seExtRules
+mkContEx (SimplEnv { seTvSubst = tvs, seCvSubst = cvs, seIdSubst = ids }) e = ContEx tvs cvs ids e
 \end{code}
 
 
@@ -321,11 +352,13 @@ The Floats is a bunch of bindings, classified by a FloatFlag.
 
   NonRec x (y:ys)      FltLifted
   Rec [(x,rhs)]                FltLifted
-  NonRec x# (y +# 3)   FltOkSpec
+
+  NonRec x# (y +# 3)   FltOkSpec       -- Unboxed, but ok-for-spec'n
+
   NonRec x# (a /# b)   FltCareful
-  NonRec x* (f y)      FltCareful      -- Might fail or diverge
-  NonRec x# (f y)      FltCareful      -- Might fail or diverge
-                         (where f :: Int -> Int#)
+  NonRec x* (f y)      FltCareful      -- Strict binding; might fail or diverge
+  NonRec x# (f y)      FltCareful      -- Unboxed binding: might fail or diverge
+                                       --        (where f :: Int -> Int#)
 
 \begin{code}
 data Floats = Floats (OrdList OutBind) FloatFlag
@@ -351,31 +384,32 @@ instance Outputable Floats where
   ppr (Floats binds ff) = ppr ff $$ ppr (fromOL binds)
 
 instance Outputable FloatFlag where
-  ppr FltLifted = ptext SLIT("FltLifted")
-  ppr FltOkSpec = ptext SLIT("FltOkSpec")
-  ppr FltCareful = ptext SLIT("FltCareful")
+  ppr FltLifted = ptext (sLit "FltLifted")
+  ppr FltOkSpec = ptext (sLit "FltOkSpec")
+  ppr FltCareful = ptext (sLit "FltCareful")
    
 andFF :: FloatFlag -> FloatFlag -> FloatFlag
 andFF FltCareful _         = FltCareful
 andFF FltOkSpec  FltCareful = FltCareful
-andFF FltOkSpec  flt       = FltOkSpec
+andFF FltOkSpec  _         = FltOkSpec
 andFF FltLifted  flt       = flt
 
 classifyFF :: CoreBind -> FloatFlag
 classifyFF (Rec _) = FltLifted
 classifyFF (NonRec bndr rhs) 
-  | not (isStrictBndr bndr)  = FltLifted
+  | not (isStrictId bndr)    = FltLifted
   | exprOkForSpeculation rhs = FltOkSpec
   | otherwise               = FltCareful
 
-canFloat :: TopLevelFlag -> RecFlag -> Bool -> SimplEnv -> Bool
-canFloat lvl rec str (SimplEnv {seFloats = Floats _ ff}) 
-  = canFloatFlt lvl rec str ff
-
-canFloatFlt :: TopLevelFlag -> RecFlag -> Bool -> FloatFlag -> Bool
-canFloatFlt lvl rec str FltLifted  = True
-canFloatFlt lvl rec str FltOkSpec  = isNotTopLevel lvl && isNonRec rec
-canFloatFlt lvl rec str FltCareful = str && isNotTopLevel lvl && isNonRec rec
+doFloatFromRhs :: TopLevelFlag -> RecFlag -> Bool -> OutExpr -> SimplEnv -> Bool
+doFloatFromRhs lvl rec str rhs (SimplEnv {seFloats = Floats fs ff}) 
+  =  not (isNilOL fs) && want_to_float && can_float
+  where
+     want_to_float = isTopLevel lvl || exprIsExpandable rhs
+     can_float = case ff of
+                  FltLifted  -> True
+                  FltOkSpec  -> isNotTopLevel lvl && isNonRec rec
+                  FltCareful -> isNotTopLevel lvl && isNonRec rec && str
 \end{code}
 
 
@@ -393,9 +427,19 @@ addNonRec :: SimplEnv -> OutId -> OutExpr -> SimplEnv
 -- in-scope set (although it might also have been created with newId)
 -- but it may now have more IdInfo
 addNonRec env id rhs
-  = env { seFloats = seFloats env `addFlts` unitFloat (NonRec id rhs),
+  = id `seq`   -- This seq forces the Id, and hence its IdInfo,
+              -- and hence any inner substitutions
+    env { seFloats = seFloats env `addFlts` unitFloat (NonRec id rhs),
          seInScope = extendInScopeSet (seInScope env) id }
 
+extendFloats :: SimplEnv -> OutBind -> SimplEnv
+-- Add these bindings to the floats, and extend the in-scope env too
+extendFloats env bind
+  = env { seFloats  = seFloats env `addFlts` unitFloat bind,
+         seInScope = extendInScopeSetList (seInScope env) bndrs }
+  where
+    bndrs = bindersOf bind
+
 addFloats :: SimplEnv -> SimplEnv -> SimplEnv
 -- Add the floats for env2 to env1; 
 -- *plus* the in-scope set for env2, which is bigger 
@@ -417,7 +461,7 @@ addRecFloats :: SimplEnv -> SimplEnv -> SimplEnv
 -- This is all very specific to the way recursive bindings are
 -- handled; see Simplify.simplRecBind
 addRecFloats env1 env2@(SimplEnv {seFloats = Floats bs ff})
-  = ASSERT2( case ff of { FltLifted -> True; other -> False }, ppr (fromOL bs) )
+  = ASSERT2( case ff of { FltLifted -> True; _ -> False }, ppr (fromOL bs) )
     env2 {seFloats = seFloats env1 `addFlts` unitFloat (Rec (flattenBinds (fromOL bs)))}
 
 wrapFloats :: SimplEnv -> OutExpr -> OutExpr
@@ -450,34 +494,45 @@ floatBinds (Floats bs _) = fromOL bs
 %*                                                                     *
 %************************************************************************
 
+Note [Global Ids in the substitution]
+~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+We look up even a global (eg imported) Id in the substitution. Consider
+   case X.g_34 of b { (a,b) ->  ... case X.g_34 of { (p,q) -> ...} ... }
+The binder-swap in the occurence analyser will add a binding
+for a LocalId version of g (with the same unique though):
+   case X.g_34 of b { (a,b) ->  let g_34 = b in 
+                               ... case X.g_34 of { (p,q) -> ...} ... }
+So we want to look up the inner X.g_34 in the substitution, where we'll
+find that it has been substituted by b.  (Or conceivably cloned.)
 
 \begin{code}
-substId :: SimplEnv -> Id -> SimplSR
+substId :: SimplEnv -> InId -> SimplSR
+-- Returns DoneEx only on a non-Var expression
 substId (SimplEnv { seInScope = in_scope, seIdSubst = ids }) v 
-  | not (isLocalId v) 
-  = DoneId v
-  | otherwise  -- A local Id
-  = case lookupVarEnv ids v of
-       Just (DoneId v) -> DoneId (refine in_scope v)
-       Just res        -> res
-       Nothing         -> DoneId (refine in_scope v)
-  where
+  = case lookupVarEnv ids v of         -- Note [Global Ids in the substitution]
+       Nothing               -> DoneId (refine in_scope v)
+       Just (DoneId v)       -> DoneId (refine in_scope v)
+       Just (DoneEx (Var v)) -> DoneId (refine in_scope v)
+       Just res              -> res    -- DoneEx non-var, or ContEx
 
        -- Get the most up-to-date thing from the in-scope set
        -- Even though it isn't in the substitution, it may be in
        -- the in-scope set with better IdInfo
-refine in_scope v = case lookupInScope in_scope v of
+refine :: InScopeSet -> Var -> Var
+refine in_scope v 
+  | isLocalId v = case lookupInScope in_scope v of
                         Just v' -> v'
                         Nothing -> WARN( True, ppr v ) v       -- This is an error!
+  | otherwise = v
 
-lookupRecBndr :: SimplEnv -> Id -> Id
+lookupRecBndr :: SimplEnv -> InId -> OutId
 -- Look up an Id which has been put into the envt by simplRecBndrs,
 -- but where we have not yet done its RHS
 lookupRecBndr (SimplEnv { seInScope = in_scope, seIdSubst = ids }) v
   = case lookupVarEnv ids v of
        Just (DoneId v) -> v
-       Just res        -> pprPanic "lookupRecBndr" (ppr v)
-       Nothing         -> refine in_scope v
+       Just _ -> pprPanic "lookupRecBndr" (ppr v)
+       Nothing -> refine in_scope v
 \end{code}
 
 
@@ -493,8 +548,8 @@ These functions are in the monad only so that they can be made strict via seq.
 \begin{code}
 simplBinders, simplLamBndrs
        :: SimplEnv -> [InBndr] -> SimplM (SimplEnv, [OutBndr])
-simplBinders  env bndrs = mapAccumLSmpl simplBinder  env bndrs
-simplLamBndrs env bndrs = mapAccumLSmpl simplLamBndr env bndrs
+simplBinders  env bndrs = mapAccumLM simplBinder  env bndrs
+simplLamBndrs env bndrs = mapAccumLM simplLamBndr env bndrs
 
 -------------
 simplBinder :: SimplEnv -> InBndr -> SimplM (SimplEnv, OutBndr)
@@ -512,54 +567,77 @@ simplBinder env bndr
 -------------
 simplLamBndr :: SimplEnv -> Var -> SimplM (SimplEnv, Var)
 -- Used for lambda binders.  These sometimes have unfoldings added by
--- the worker/wrapper pass that must be preserved, becuase they can't
+-- the worker/wrapper pass that must be preserved, because they can't
 -- be reconstructed from context.  For example:
 --     f x = case x of (a,b) -> fw a b x
 --     fw a b x{=(a,b)} = ...
 -- The "{=(a,b)}" is an unfolding we can't reconstruct otherwise.
 simplLamBndr env bndr
-  | not (isId bndr && hasSomeUnfolding old_unf) = simplBinder env bndr -- Normal case
-  | otherwise                                  = seqId id2 `seq` return (env', id2)
+  | isId bndr && hasSomeUnfolding old_unf = seqId id2 `seq` return (env2, id2)  -- Special case
+  | otherwise                            = simplBinder env bndr                -- Normal case
   where
     old_unf = idUnfolding bndr
-    (env', id1) = substIdBndr env bndr
-    id2 = id1 `setIdUnfolding` substUnfolding env old_unf
+    (env1, id1) = substIdBndr env bndr
+    id2  = id1 `setIdUnfolding` substUnfolding env old_unf
+    env2 = modifyInScope env1 id2
 
---------------
-substIdBndr :: SimplEnv -> Id  -- Substitition and Id to transform
-           -> (SimplEnv, Id)   -- Transformed pair
+---------------
+simplNonRecBndr :: SimplEnv -> InBndr -> SimplM (SimplEnv, OutBndr)
+-- A non-recursive let binder
+simplNonRecBndr env id
+  = do { let (env1, id1) = substIdBndr env id
+       ; seqId id1 `seq` return (env1, id1) }
+
+---------------
+simplRecBndrs :: SimplEnv -> [InBndr] -> SimplM SimplEnv
+-- Recursive let binders
+simplRecBndrs env@(SimplEnv {}) ids
+  = do { let (env1, ids1) = mapAccumL substIdBndr env ids
+       ; seqIds ids1 `seq` return env1 }
+
+---------------
+substIdBndr :: SimplEnv -> InBndr -> (SimplEnv, OutBndr)
+-- Might be a coercion variable
+substIdBndr env bndr
+  | isCoVar bndr  = substCoVarBndr env bndr
+  | otherwise     = substNonCoVarIdBndr env bndr
 
--- Returns with:
---     * Unique changed if necessary
+---------------
+substNonCoVarIdBndr 
+   :: SimplEnv         
+   -> InBndr   -- Env and binder to transform
+   -> (SimplEnv, OutBndr)
+-- Clone Id if necessary, substitute its type
+-- Return an Id with its 
 --     * Type substituted
---     * Unfolding zapped
---     * Rules, worker, lbvar info all substituted 
---     * Fragile occurrence info zapped
---     * The in-scope set extended with the returned Id
---     * The substitution extended with a DoneId if unique changed
---       In this case, the var in the DoneId is the same as the
---       var returned
+--     * UnfoldingInfo, Rules, WorkerInfo zapped
+--     * Fragile OccInfo (only) zapped: Note [Robust OccInfo]
+--     * Robust info, retained especially arity and demand info,
+--        so that they are available to occurrences that occur in an
+--        earlier binding of a letrec
 --
--- Exactly like CoreSubst.substIdBndr, except that the type of id_subst differs
-
-substIdBndr env@(SimplEnv { seInScope = in_scope, seIdSubst = id_subst})
-           old_id
-  = (env { seInScope = in_scope `extendInScopeSet` new_id,
+-- For the robust info, see Note [Arity robustness]
+--
+-- Augment the substitution  if the unique changed
+-- Extend the in-scope set with the new Id
+--
+-- Similar to CoreSubst.substIdBndr, except that 
+--     the type of id_subst differs
+--     all fragile info is zapped
+substNonCoVarIdBndr env@(SimplEnv { seInScope = in_scope, seIdSubst = id_subst })
+                    old_id
+  = ASSERT2( not (isCoVar old_id), ppr old_id )
+    (env { seInScope = in_scope `extendInScopeSet` new_id, 
           seIdSubst = new_subst }, new_id)
   where
-       -- id1 is cloned if necessary
-    id1 = uniqAway in_scope old_id
-
-       -- id2 has its type zapped
-    id2 = substIdType env id1
-
-       -- new_id has the final IdInfo
-    subst  = mkCoreSubst env
-    new_id = maybeModifyIdInfo (substIdInfo subst (idInfo old_id)) id2
+    id1           = uniqAway in_scope old_id
+    id2    = substIdType env id1
+    new_id = zapFragileIdInfo id2      -- Zaps rules, worker-info, unfolding
+                                       -- and fragile OccInfo
 
-       -- Extend the substitution if the unique has changed
+       -- Extend the substitution if the unique has changed,
+       -- or there's some useful occurrence information
        -- See the notes with substTyVarBndr for the delSubstEnv
-       -- Also see Note [Extending the Subst] in CoreSubst
     new_subst | new_id /= old_id
              = extendVarEnv id_subst old_id (DoneId new_id)
              | otherwise 
@@ -581,81 +659,12 @@ seqIds []       = ()
 seqIds (id:ids) = seqId id `seq` seqIds ids
 \end{code}
 
-%************************************************************************
-%*                                                                     *
-               Let bindings
-%*                                                                     *
-%************************************************************************
 
-Simplifying let binders
+Note [Arity robustness]
 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
-Rename the binders if necessary, 
-
-\begin{code}
-simplNonRecBndr :: SimplEnv -> InBndr -> SimplM (SimplEnv, OutBndr)
-simplNonRecBndr env id
-  = do { let (env1, id1) = substLetIdBndr env id
-       ; seqId id1 `seq` return (env1, id1) }
-
----------------
-simplRecBndrs :: SimplEnv -> [InBndr] -> SimplM SimplEnv
-simplRecBndrs env@(SimplEnv { seInScope = in_scope, seIdSubst = id_subst }) ids
-  = do { let (env1, ids1) = mapAccumL substLetIdBndr env ids
-       ; seqIds ids1 `seq` return env1 }
-
----------------
-substLetIdBndr :: SimplEnv -> InBndr   -- Env and binder to transform
-              -> (SimplEnv, OutBndr)
--- C.f. substIdBndr above
--- Clone Id if necessary, substitute its type
--- Return an Id with its fragile info zapped
---     namely, any info that depends on free variables
---     [addLetIdInfo, below, will restore its IdInfo]
---     We want to retain robust info, especially arity and demand info,
---     so that they are available to occurrences that occur in an
---     earlier binding of a letrec
--- Augment the subtitution 
---     if the unique changed, *or* 
---     if there's interesting occurrence info
-
-substLetIdBndr env@(SimplEnv { seInScope = in_scope, seIdSubst = id_subst }) old_id
-  = (env { seInScope = in_scope `extendInScopeSet` new_id, 
-          seIdSubst = new_subst }, new_id)
-  where
-    id1           = uniqAway in_scope old_id
-    id2    = substIdType env id1
-
-    -- We want to get rid of any info that's dependent on free variables,
-    -- but keep other info (like the arity).
-    new_id = zapFragileIdInfo id2
-
-       -- Extend the substitution if the unique has changed,
-       -- or there's some useful occurrence information
-       -- See the notes with substTyVarBndr for the delSubstEnv
-    new_subst | new_id /= old_id
-             = extendVarEnv id_subst old_id (DoneId new_id)
-             | otherwise 
-             = delVarEnv id_subst old_id
-\end{code}
-
-Add IdInfo back onto a let-bound Id
-~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
-We must transfer the IdInfo of the original binder to the new binder.
-This is crucial, to preserve
-       strictness
-       rules
-       worker info
-etc.  To do this we must apply the current substitution, 
-which incorporates earlier substitutions in this very letrec group.
-
-NB 1. We do this *before* processing the RHS of the binder, so that
-its substituted rules are visible in its own RHS.
-This is important.  Manuel found cases where he really, really
-wanted a RULE for a recursive function to apply in that function's
-own right-hand side.
-
-NB 2: ARITY.  We *do* transfer the arity.  This is important, so that
-the arity of an Id is visible in its own RHS.  For example:
+We *do* transfer the arity from from the in_id of a let binding to the
+out_id.  This is important, so that the arity of an Id is visible in
+its own RHS.  For example:
        f = \x. ....g (\y. f y)....
 We can eta-reduce the arg to g, becuase f is a value.  But that 
 needs to be visible.  
@@ -669,7 +678,7 @@ Can we eta-expand f?  Only if we see that f has arity 1, and then we
 take advantage of the 'state hack' on the result of
 (f y) :: State# -> (State#, Int) to expand the arity one more.
 
-There is a disadvantage though.  Making the arity visible in the RHA
+There is a disadvantage though.  Making the arity visible in the RHS
 allows us to eta-reduce
        f = \x -> f x
 to
@@ -679,78 +688,36 @@ I'm not worried about it.  Another idea is to ensure that f's arity
 never decreases; its arity started as 1, and we should never eta-reduce
 below that.
 
-NB 3: OccInfo.  It's important that we *do* transer the loop-breaker
-OccInfo, because that's what stops the Id getting inlined infinitely,
-in the body of the letrec.
 
-NB 4: does no harm for non-recursive bindings
+Note [Robust OccInfo]
+~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+It's important that we *do* retain the loop-breaker OccInfo, because
+that's what stops the Id getting inlined infinitely, in the body of
+the letrec.
 
-NB 5: we can't do the addLetIdInfo part before *all* the RHSs because
-       rec { f = g
-             h = ...
-               RULE h Int = f
-       }
-Here, we'll do postInlineUnconditionally on f, and we must "see" that 
-when substituting in h's RULE.  
 
-\begin{code}
-addLetIdInfo :: SimplEnv -> InBndr -> OutBndr -> (SimplEnv, OutBndr)
-addLetIdInfo env in_id out_id
-  = (modifyInScope env out_id final_id, final_id)
-  where
-    final_id = out_id `setIdInfo` new_info
-    subst = mkCoreSubst env
-    old_info = idInfo in_id
-    new_info = case substIdInfo subst old_info of
-                 Nothing       -> old_info
-                 Just new_info -> new_info
-
-substIdInfo :: CoreSubst.Subst -> IdInfo -> Maybe IdInfo
--- Substitute the 
---     rules
---     worker info
--- Zap the unfolding 
--- Keep only 'robust' OccInfo
---          arity
--- 
--- Seq'ing on the returned IdInfo is enough to cause all the 
--- substitutions to happen completely
-
-substIdInfo subst info
-  | nothing_to_do = Nothing
-  | otherwise     = Just (info `setOccInfo`              (if keep_occ then old_occ else NoOccInfo)
-                              `setSpecInfo`      CoreSubst.substSpec   subst old_rules
-                              `setWorkerInfo`    CoreSubst.substWorker subst old_wrkr
-                              `setUnfoldingInfo` noUnfolding)
-                       -- setSpecInfo does a seq
-                       -- setWorkerInfo does a seq
-  where
-    nothing_to_do = keep_occ && 
-                   isEmptySpecInfo old_rules &&
-                   not (workerExists old_wrkr) &&
-                   not (hasUnfolding (unfoldingInfo info))
-    
-    keep_occ  = not (isFragileOcc old_occ)
-    old_occ   = occInfo info
-    old_rules = specInfo info
-    old_wrkr  = workerInfo info
+Note [Rules in a letrec]
+~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+After creating fresh binders for the binders of a letrec, we
+substitute the RULES and add them back onto the binders; this is done
+*before* processing any of the RHSs.  This is important.  Manuel found
+cases where he really, really wanted a RULE for a recursive function
+to apply in that function's own right-hand side.
 
-------------------
-substIdType :: SimplEnv -> Id -> Id
-substIdType env@(SimplEnv { seInScope = in_scope,  seTvSubst = tv_env}) id
-  | isEmptyVarEnv tv_env || isEmptyVarSet (tyVarsOfType old_ty) = id
-  | otherwise  = Id.setIdType id (Type.substTy (TvSubst in_scope tv_env) old_ty)
-               -- The tyVarsOfType is cheaper than it looks
-               -- because we cache the free tyvars of the type
-               -- in a Note in the id's type itself
-  where
-    old_ty = idType id
+See Note [Loop breaking and RULES] in OccAnal.
 
-------------------
-substUnfolding env NoUnfolding                = NoUnfolding
-substUnfolding env (OtherCon cons)            = OtherCon cons
-substUnfolding env (CompulsoryUnfolding rhs)   = CompulsoryUnfolding (substExpr env rhs)
-substUnfolding env (CoreUnfolding rhs t v w g) = CoreUnfolding (substExpr env rhs) t v w g
+
+\begin{code}
+addBndrRules :: SimplEnv -> InBndr -> OutBndr -> (SimplEnv, OutBndr)
+-- Rules are added back in to to the bin
+addBndrRules env in_id out_id
+  | isEmptySpecInfo old_rules = (env, out_id)
+  | otherwise = (modifyInScope env final_id, final_id)
+  where
+    subst     = mkCoreSubst (text "local rules") env
+    old_rules = idSpecialisation in_id
+    new_rules = CoreSubst.substSpec subst out_id old_rules
+    final_id  = out_id `setIdSpecialisation` new_rules
 \end{code}
 
 
@@ -761,34 +728,76 @@ substUnfolding env (CoreUnfolding rhs t v w g) = CoreUnfolding (substExpr env rh
 %************************************************************************
 
 \begin{code}
+getTvSubst :: SimplEnv -> TvSubst
+getTvSubst (SimplEnv { seInScope = in_scope, seTvSubst = tv_env })
+  = mkTvSubst in_scope tv_env
+
+getCvSubst :: SimplEnv -> CvSubst
+getCvSubst (SimplEnv { seInScope = in_scope, seTvSubst = tv_env, seCvSubst = cv_env })
+  = CvSubst in_scope tv_env cv_env
+
 substTy :: SimplEnv -> Type -> Type 
-substTy (SimplEnv { seInScope = in_scope, seTvSubst = tv_env }) ty
-  = Type.substTy (TvSubst in_scope tv_env) ty
+substTy env ty = Type.substTy (getTvSubst env) ty
+
+substTyVar :: SimplEnv -> TyVar -> Type 
+substTyVar env tv = Type.substTyVar (getTvSubst env) tv
 
 substTyVarBndr :: SimplEnv -> TyVar -> (SimplEnv, TyVar)
-substTyVarBndr env@(SimplEnv { seInScope = in_scope, seTvSubst = tv_env }) tv
-  = case Type.substTyVarBndr (TvSubst in_scope tv_env) tv of
+substTyVarBndr env tv
+  = case Type.substTyVarBndr (getTvSubst env) tv of
        (TvSubst in_scope' tv_env', tv') 
-          -> (env { seInScope = in_scope', seTvSubst = tv_env'}, tv')
+          -> (env { seInScope = in_scope', seTvSubst = tv_env' }, tv')
+
+substCoVar :: SimplEnv -> CoVar -> Coercion
+substCoVar env tv = Coercion.substCoVar (getCvSubst env) tv
+
+substCoVarBndr :: SimplEnv -> CoVar -> (SimplEnv, CoVar)
+substCoVarBndr env cv
+  = case Coercion.substCoVarBndr (getCvSubst env) cv of
+       (CvSubst in_scope' tv_env' cv_env', cv') 
+          -> (env { seInScope = in_scope', seTvSubst = tv_env', seCvSubst = cv_env' }, cv')
+
+substCo :: SimplEnv -> Coercion -> Coercion
+substCo env co = Coercion.substCo (getCvSubst env) co
 
 -- When substituting in rules etc we can get CoreSubst to do the work
 -- But CoreSubst uses a simpler form of IdSubstEnv, so we must impedence-match
 -- here.  I think the this will not usually result in a lot of work;
 -- the substitutions are typically small, and laziness will avoid work in many cases.
 
-mkCoreSubst  :: SimplEnv -> CoreSubst.Subst
-mkCoreSubst (SimplEnv { seInScope = in_scope, seTvSubst = tv_env, seIdSubst = id_env })
-  = mk_subst tv_env id_env
+mkCoreSubst  :: SDoc -> SimplEnv -> CoreSubst.Subst
+mkCoreSubst doc (SimplEnv { seInScope = in_scope, seTvSubst = tv_env, seCvSubst = cv_env, seIdSubst = id_env })
+  = mk_subst tv_env cv_env id_env
   where
-    mk_subst tv_env id_env = CoreSubst.mkSubst in_scope tv_env (mapVarEnv fiddle id_env)
+    mk_subst tv_env cv_env id_env = CoreSubst.mkSubst in_scope tv_env cv_env (mapVarEnv fiddle id_env)
 
-    fiddle (DoneEx e)       = e
-    fiddle (DoneId v)       = Var v
-    fiddle (ContEx tv id e) = CoreSubst.substExpr (mk_subst tv id) e
+    fiddle (DoneEx e)          = e
+    fiddle (DoneId v)          = Var v
+    fiddle (ContEx tv cv id e) = CoreSubst.substExpr (text "mkCoreSubst" <+> doc) (mk_subst tv cv id) e
+                                               -- Don't shortcut here
 
-substExpr :: SimplEnv -> CoreExpr -> CoreExpr
-substExpr env expr
-  | isEmptySimplSubst env = expr
-  | otherwise            = CoreSubst.substExpr (mkCoreSubst env) expr
+------------------
+substIdType :: SimplEnv -> Id -> Id
+substIdType (SimplEnv { seInScope = in_scope,  seTvSubst = tv_env }) id
+  | isEmptyVarEnv tv_env || isEmptyVarSet (tyVarsOfType old_ty) = id
+  | otherwise  = Id.setIdType id (Type.substTy (TvSubst in_scope tv_env) old_ty)
+               -- The tyVarsOfType is cheaper than it looks
+               -- because we cache the free tyvars of the type
+               -- in a Note in the id's type itself
+  where
+    old_ty = idType id
+
+------------------
+substExpr :: SDoc -> SimplEnv -> CoreExpr -> CoreExpr
+substExpr doc env
+  = CoreSubst.substExpr (text "SimplEnv.substExpr1" <+> doc) 
+                        (mkCoreSubst (text "SimplEnv.substExpr2" <+> doc) env) 
+  -- Do *not* short-cut in the case of an empty substitution
+  -- See Note [SimplEnv invariants]
+
+substUnfolding :: SimplEnv -> Unfolding -> Unfolding
+substUnfolding env unf = CoreSubst.substUnfolding (mkCoreSubst (text "subst-unfolding") env) unf
+  -- Do *not* short-cut in the case of an empty substitution
+  -- See Note [SimplEnv invariants]
 \end{code}