Another refactoring on the shape of an Unfolding
[ghc-hetmet.git] / compiler / simplCore / Simplify.lhs
index 715a2c2..f9cbc0a 100644 (file)
@@ -13,27 +13,30 @@ import SimplMonad
 import Type hiding      ( substTy, extendTvSubst )
 import SimplEnv
 import SimplUtils
-import MkId            ( rUNTIME_ERROR_ID )
 import FamInstEnv      ( FamInstEnv )
 import Id
+import MkId            ( mkImpossibleExpr, seqId )
 import Var
 import IdInfo
 import Coercion
 import FamInstEnv       ( topNormaliseType )
-import DataCon          ( dataConRepStrictness, dataConUnivTyVars )
+import DataCon          ( DataCon, dataConWorkId, dataConRepStrictness )
 import CoreSyn
 import NewDemand        ( isStrictDmd, splitStrictSig )
 import PprCore          ( pprParendExpr, pprCoreExpr )
-import CoreUnfold       ( mkUnfolding, callSiteInline, CallCtxt(..) )
+import CoreUnfold       ( mkUnfolding, mkCoreUnfolding, mkInlineRule, 
+                          exprIsConApp_maybe, callSiteInline, CallCtxt(..) )
 import CoreUtils
+import qualified CoreSubst
 import CoreArity       ( exprArity )
 import Rules            ( lookupRule, getRules )
-import BasicTypes       ( isMarkedStrict )
-import CostCentre       ( currentCCS )
+import BasicTypes       ( isMarkedStrict, Arity )
+import CostCentre       ( currentCCS, pushCCisNop )
 import TysPrim          ( realWorldStatePrimTy )
 import PrelInfo         ( realWorldPrimId )
 import BasicTypes       ( TopLevelFlag(..), isTopLevel,
                           RecFlag(..), isNonRuleLoopBreaker )
+import MonadUtils      ( foldlM )
 import Maybes           ( orElse )
 import Data.List        ( mapAccumL )
 import Outputable
@@ -201,7 +204,7 @@ expansion at a let RHS can concentrate solely on the PAP case.
 %************************************************************************
 
 \begin{code}
-simplTopBinds :: SimplEnv -> [InBind] -> SimplM [OutBind]
+simplTopBinds :: SimplEnv -> [InBind] -> SimplM SimplEnv
 
 simplTopBinds env0 binds0
   = do  {       -- Put all the top-level binders into scope at the start
@@ -214,7 +217,7 @@ simplTopBinds env0 binds0
                           dopt Opt_D_dump_rule_firings dflags
         ; env2 <- simpl_binds dump_flag env1 binds0
         ; freeTick SimplifierDone
-        ; return (getFloats env2) }
+        ; return env2 }
   where
         -- We need to track the zapped top-level binders, because
         -- they should have their fragile IdInfo zapped (notably occurrence info)
@@ -351,7 +354,7 @@ simplLazyBind env top_lvl is_rec bndr bndr1 rhs rhs_se
                      do { tick LetFloatFromLet
                         ; (poly_binds, body3) <- abstractFloats tvs' body_env2 body2
                         ; rhs' <- mkLam env tvs' body3
-                        ; let env' = foldl (addPolyBind top_lvl) env poly_binds
+                        ; env' <- foldlM (addPolyBind top_lvl) env poly_binds
                         ; return (env', rhs') }
 
         ; completeBind env' top_lvl bndr bndr1 rhs' }
@@ -462,6 +465,7 @@ prepareRhs env0 rhs0
           is_val = n_val_args > 0       -- There is at least one arg
                                         -- ...and the fun a constructor or PAP
                  && (isConLikeId fun || n_val_args < idArity fun)
+                                  -- See Note [CONLIKE pragma] in BasicTypes
     go _ env other
         = return (False, env, other)
 \end{code}
@@ -566,29 +570,23 @@ completeBind :: SimplEnv
 --      * or by adding to the floats in the envt
 
 completeBind env top_lvl old_bndr new_bndr new_rhs
-  | postInlineUnconditionally env top_lvl new_bndr occ_info new_rhs unfolding
-                -- Inline and discard the binding
-  = do  { tick (PostInlineUnconditionally old_bndr)
-        ; -- pprTrace "postInlineUnconditionally" (ppr old_bndr <+> ppr new_bndr <+> ppr new_rhs) $
-          return (extendIdSubst env old_bndr (DoneEx new_rhs)) }
-        -- Use the substitution to make quite, quite sure that the
-        -- substitution will happen, since we are going to discard the binding
+  = do { let old_info = idInfo old_bndr
+             old_unf  = unfoldingInfo old_info
+             occ_info = occInfo old_info
 
-  | otherwise
-  = return (addNonRecWithUnf env new_bndr new_rhs unfolding wkr)
-  where
-    unfolding | omit_unfolding = NoUnfolding
-             | otherwise      = mkUnfolding (isTopLevel top_lvl) new_rhs
-    old_info    = idInfo old_bndr
-    occ_info    = occInfo old_info
-    wkr                = substWorker env (workerInfo old_info)
-    omit_unfolding = isNonRuleLoopBreaker occ_info 
-                  --       or not (activeInline env old_bndr)
-                  -- Do *not* trim the unfolding in SimplGently, else
-                  -- the specialiser can't see it!
-
------------------
-addPolyBind :: TopLevelFlag -> SimplEnv -> OutBind -> SimplEnv
+       ; new_unfolding <- simplUnfolding env top_lvl old_bndr occ_info new_rhs old_unf
+
+       ; if postInlineUnconditionally env top_lvl new_bndr occ_info new_rhs new_unfolding
+                       -- Inline and discard the binding
+         then do  { tick (PostInlineUnconditionally old_bndr)
+                   ; return (extendIdSubst env old_bndr (DoneEx new_rhs)) }
+               -- Use the substitution to make quite, quite sure that the
+               -- substitution will happen, since we are going to discard the binding
+
+         else return (addNonRecWithUnf env new_bndr new_rhs new_unfolding) }
+
+------------------------------
+addPolyBind :: TopLevelFlag -> SimplEnv -> OutBind -> SimplM SimplEnv
 -- Add a new binding to the environment, complete with its unfolding
 -- but *do not* do postInlineUnconditionally, because we have already
 -- processed some of the scope of the binding
@@ -601,71 +599,74 @@ addPolyBind :: TopLevelFlag -> SimplEnv -> OutBind -> SimplEnv
 -- opportunity to inline 'y' too.
 
 addPolyBind top_lvl env (NonRec poly_id rhs)
-  = addNonRecWithUnf env poly_id rhs unfolding NoWorker
-  where
-    unfolding | not (activeInline env poly_id) = NoUnfolding
-             | otherwise                      = mkUnfolding (isTopLevel top_lvl) rhs
-               -- addNonRecWithInfo adds the new binding in the
-               -- proper way (ie complete with unfolding etc),
-               -- and extends the in-scope set
+  = do { unfolding <- simplUnfolding env top_lvl poly_id NoOccInfo rhs noUnfolding
+                       -- Assumes that poly_id did not have an INLINE prag
+                       -- which is perhaps wrong.  ToDo: think about this
+        ; return (addNonRecWithUnf env poly_id rhs unfolding) }
 
-addPolyBind _ env bind@(Rec _) = extendFloats env bind
+addPolyBind _ env bind@(Rec _) = return (extendFloats env bind)
                -- Hack: letrecs are more awkward, so we extend "by steam"
                -- without adding unfoldings etc.  At worst this leads to
                -- more simplifier iterations
 
------------------
+------------------------------
 addNonRecWithUnf :: SimplEnv
-                 -> OutId -> OutExpr        -- New binder and RHS
-                 -> Unfolding -> WorkerInfo -- and unfolding
-                 -> SimplEnv
--- Add suitable IdInfo to the Id, add the binding to the floats, and extend the in-scope set
-addNonRecWithUnf env new_bndr rhs unfolding wkr
-  = ASSERT( isId new_bndr )
+                -> OutId -> OutExpr    -- New binder and RHS
+                -> Unfolding           -- New unfolding
+                -> SimplEnv
+addNonRecWithUnf env new_bndr new_rhs new_unfolding
+  = let new_arity = exprArity new_rhs
+       old_arity = idArity new_bndr
+        info1 = idInfo new_bndr `setArityInfo` new_arity
+       
+              -- Unfolding info: Note [Setting the new unfolding]
+       info2 = info1 `setUnfoldingInfo` new_unfolding
+
+        -- Demand info: Note [Setting the demand info]
+        info3 | isEvaldUnfolding new_unfolding = zapDemandInfo info2 `orElse` info2
+              | otherwise                      = info2
+
+        final_id = new_bndr `setIdInfo` info3
+       dmd_arity = length $ fst $ splitStrictSig $ idNewStrictness new_bndr
+    in
+    ASSERT( isId new_bndr )
     WARN( new_arity < old_arity || new_arity < dmd_arity, 
           (ptext (sLit "Arity decrease:") <+> ppr final_id <+> ppr old_arity
-               <+> ppr new_arity <+> ppr dmd_arity) $$ ppr rhs )
+               <+> ppr new_arity <+> ppr dmd_arity) )
        -- Note [Arity decrease]
-    final_id `seq`      -- This seq forces the Id, and hence its IdInfo,
-                       -- and hence any inner substitutions
-    addNonRec env final_id rhs
-       -- The addNonRec adds it to the in-scope set too
-  where
-       dmd_arity = length $ fst $ splitStrictSig $ idNewStrictness new_bndr
-       old_arity = idArity new_bndr
 
-        --      Arity info
-       new_arity = exprArity rhs
-        new_bndr_info = idInfo new_bndr `setArityInfo` new_arity
-
-        --      Unfolding info
-        -- Add the unfolding *only* for non-loop-breakers
-        -- Making loop breakers not have an unfolding at all
-        -- means that we can avoid tests in exprIsConApp, for example.
-        -- This is important: if exprIsConApp says 'yes' for a recursive
-        -- thing, then we can get into an infinite loop
-
-        --      Demand info
-        -- If the unfolding is a value, the demand info may
-        -- go pear-shaped, so we nuke it.  Example:
-        --      let x = (a,b) in
-        --      case x of (p,q) -> h p q x
-        -- Here x is certainly demanded. But after we've nuked
-        -- the case, we'll get just
-        --      let x = (a,b) in h a b x
-        -- and now x is not demanded (I'm assuming h is lazy)
-        -- This really happens.  Similarly
-        --      let f = \x -> e in ...f..f...
-        -- After inlining f at some of its call sites the original binding may
-        -- (for example) be no longer strictly demanded.
-        -- The solution here is a bit ad hoc...
-        info_w_unf = new_bndr_info `setUnfoldingInfo` unfolding
-                                  `setWorkerInfo`    wkr
-
-        final_info | isEvaldUnfolding unfolding = zapDemandInfo info_w_unf `orElse` info_w_unf
-                   | otherwise                  = info_w_unf
-       
-        final_id = new_bndr `setIdInfo` final_info
+    final_id `seq`   -- This seq forces the Id, and hence its IdInfo,
+                    -- and hence any inner substitutions
+           -- pprTrace "Binding" (ppr final_id <+> ppr unfolding) $
+    addNonRec env final_id new_rhs
+               -- The addNonRec adds it to the in-scope set too
+
+------------------------------
+simplUnfolding :: SimplEnv-> TopLevelFlag
+              -> Id    -- Debug output only
+              -> OccInfo -> OutExpr
+              -> Unfolding -> SimplM Unfolding
+-- Note [Setting the new unfolding]
+simplUnfolding env _ _ _ _ (DFunUnfolding con ops)
+  = return (DFunUnfolding con ops')
+  where
+    ops' = map (CoreSubst.substExpr (mkCoreSubst env)) ops
+
+simplUnfolding env top_lvl _ _ _ 
+    (CoreUnfolding { uf_tmpl = expr, uf_arity = arity
+                   , uf_guidance = guide@(InlineRule {}) })
+  = do { expr' <- simplExpr (setMode SimplGently env) expr
+                      -- See Note [Simplifying gently inside InlineRules] in SimplUtils
+       ; let mb_wkr' = CoreSubst.substInlineRuleInfo (mkCoreSubst env) (ir_info guide)
+       ; return (mkCoreUnfolding (isTopLevel top_lvl) expr' arity 
+                                 (guide { ir_info = mb_wkr' })) }
+               -- See Note [Top-level flag on inline rules] in CoreUnfold
+
+simplUnfolding _ top_lvl _ occ_info new_rhs _
+  | omit_unfolding = return NoUnfolding        
+  | otherwise     = return (mkUnfolding (isTopLevel top_lvl) new_rhs)
+  where
+    omit_unfolding = isNonRuleLoopBreaker occ_info
 \end{code}
 
 Note [Arity decrease]
@@ -691,6 +692,38 @@ Here opInt has arity 1; but when we apply the rule its arity drops to 0.
 That's why Specialise goes to a little trouble to pin the right arity
 on specialised functions too.
 
+Note [Setting the new unfolding]
+~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+* If there's an INLINE pragma, we simplify the RHS gently.  Maybe we
+  should do nothing at all, but simplifying gently might get rid of 
+  more crap.
+
+* If not, we make an unfolding from the new RHS.  But *only* for
+  non-loop-breakers. Making loop breakers not have an unfolding at all
+  means that we can avoid tests in exprIsConApp, for example.  This is
+  important: if exprIsConApp says 'yes' for a recursive thing, then we
+  can get into an infinite loop
+
+If there's an InlineRule on a loop breaker, we hang on to the inlining.
+It's pretty dodgy, but the user did say 'INLINE'.  May need to revisit
+this choice.
+
+Note [Setting the demand info]
+~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+If the unfolding is a value, the demand info may
+go pear-shaped, so we nuke it.  Example:
+     let x = (a,b) in
+     case x of (p,q) -> h p q x
+Here x is certainly demanded. But after we've nuked
+the case, we'll get just
+     let x = (a,b) in h a b x
+and now x is not demanded (I'm assuming h is lazy)
+This really happens.  Similarly
+     let f = \x -> e in ...f..f...
+After inlining f at some of its call sites the original binding may
+(for example) be no longer strictly demanded.
+The solution here is a bit ad hoc...
+
 
 %************************************************************************
 %*                                                                      *
@@ -787,7 +820,7 @@ simplExprF' env expr@(Lam _ _) cont
 
 simplExprF' env (Type ty) cont
   = ASSERT( contIsRhsOrArg cont )
-    do  { ty' <- simplType env ty
+    do  { ty' <- simplCoercion env ty
         ; rebuild env (Type ty') cont }
 
 simplExprF' env (Case scrut bndr _ alts) cont
@@ -822,6 +855,14 @@ simplType env ty
     seqType new_ty   `seq`   return new_ty
   where
     new_ty = substTy env ty
+
+---------------------------------
+simplCoercion :: SimplEnv -> InType -> SimplM OutType
+-- The InType isn't *necessarily* a coercion, but it might be
+-- (in a type application, say) and optCoercion is a no-op on types
+simplCoercion env co
+  = do { co' <- simplType env co
+       ; return (optCoercion co') }
 \end{code}
 
 
@@ -859,7 +900,7 @@ rebuild env expr cont0
 simplCast :: SimplEnv -> InExpr -> Coercion -> SimplCont
           -> SimplM (SimplEnv, OutExpr)
 simplCast env body co0 cont0
-  = do  { co1 <- simplType env co0
+  = do  { co1 <- simplCoercion env co0
         ; simplExprF env body (addCoerce co1 cont0) }
   where
        addCoerce co cont = add_coerce co (coercionKind co) cont
@@ -871,8 +912,8 @@ simplCast env body co0 cont0
          | (_l1, t1) <- coercionKind co2
                --      e |> (g1 :: S1~L) |> (g2 :: L~T1)
                 -- ==>
-                --      e,                       if T1=T2
-                --      e |> (g1 . g2 :: T1~T2)  otherwise
+                --      e,                       if S1=T1
+                --      e |> (g1 . g2 :: S1~T1)  otherwise
                 --
                 -- For example, in the initial form of a worker
                 -- we may find  (coerce T (coerce S (\x.e))) y
@@ -948,7 +989,7 @@ simplLam env bndrs body cont
 
 ------------------
 simplNonRecE :: SimplEnv
-             -> InId                    -- The binder
+             -> InBndr                  -- The binder
              -> (InExpr, SimplEnv)      -- Rhs of binding (or arg of lambda)
              -> ([InBndr], InExpr)      -- Body of the let/lambda
                                         --      \xs.e
@@ -1004,24 +1045,15 @@ simplNonRecE env bndr (rhs, rhs_se) (bndrs, body) cont
 simplNote :: SimplEnv -> Note -> CoreExpr -> SimplCont
           -> SimplM (SimplEnv, OutExpr)
 simplNote env (SCC cc) e cont
+  | pushCCisNop cc (getEnclosingCC env)  -- scc "f" (...(scc "f" e)...) 
+  = simplExprF env e cont               -- ==>  scc "f" (...e...)
+  | otherwise
   = do  { e' <- simplExpr (setEnclosingCC env currentCCS) e
         ; rebuild env (mkSCC cc e') cont }
 
--- See notes with SimplMonad.inlineMode
-simplNote env InlineMe e cont
-  | Just (inside, outside) <- splitInlineCont cont  -- Boring boring continuation; see notes above
-  = do  {                       -- Don't inline inside an INLINE expression
-          e' <- simplExprC (setMode inlineMode env) e inside
-        ; rebuild env (mkInlineMe e') outside }
-
-  | otherwise   -- Dissolve the InlineMe note if there's
-                -- an interesting context of any kind to combine with
-                -- (even a type application -- anything except Stop)
-  = simplExprF env e cont
-
-simplNote env (CoreNote s) e cont = do
-    e' <- simplExpr env e
-    rebuild env (Note (CoreNote s) e') cont
+simplNote env (CoreNote s) e cont
+  = do { e' <- simplExpr env e
+       ; rebuild env (Note (CoreNote s) e') cont }
 \end{code}
 
 
@@ -1053,8 +1085,7 @@ simplVar env var cont
 
 completeCall :: SimplEnv -> Id -> SimplCont -> SimplM (SimplEnv, OutExpr)
 completeCall env var cont
-  = do  { dflags <- getDOptsSmpl
-        ; let   (args,call_cont) = contArgs cont
+  = do  { let   (args,call_cont) = contArgs cont
                 -- The args are OutExprs, obtained by *lazily* substituting
                 -- in the args found in cont.  These args are only examined
                 -- to limited depth (unless a rule fires).  But we must do
@@ -1070,45 +1101,20 @@ completeCall env var cont
         -- We used to use the black-listing mechanism to ensure that inlining of
         -- the wrapper didn't occur for things that have specialisations till a
         -- later phase, so but now we just try RULES first
-        --
-        -- Note [Rules for recursive functions]
-        -- ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
-        -- You might think that we shouldn't apply rules for a loop breaker:
-        -- doing so might give rise to an infinite loop, because a RULE is
-        -- rather like an extra equation for the function:
-        --      RULE:           f (g x) y = x+y
-        --      Eqn:            f a     y = a-y
-        --
-        -- But it's too drastic to disable rules for loop breakers.
-        -- Even the foldr/build rule would be disabled, because foldr
-        -- is recursive, and hence a loop breaker:
-        --      foldr k z (build g) = g k z
-        -- So it's up to the programmer: rules can cause divergence
+       -- 
+       -- See also Note [Rules for recursive functions]
         ; rule_base <- getSimplRules
-        ; let   in_scope   = getInScope env
-               rules      = getRules rule_base var
-                maybe_rule = case activeRule dflags env of
-                                Nothing     -> Nothing  -- No rules apply
-                                Just act_fn -> lookupRule act_fn in_scope
-                                                          var args rules 
-        ; case maybe_rule of {
-            Just (rule, rule_rhs) -> do
-                tick (RuleFired (ru_name rule))
-                (if dopt Opt_D_dump_rule_firings dflags then
-                   pprTrace "Rule fired" (vcat [
-                        text "Rule:" <+> ftext (ru_name rule),
-                        text "Before:" <+> ppr var <+> sep (map pprParendExpr args),
-                        text "After: " <+> pprCoreExpr rule_rhs,
-                        text "Cont:  " <+> ppr call_cont])
-                 else
-                        id)             $
-                 simplExprF env rule_rhs (dropArgs (ruleArity rule) cont)
+       ; let rules = getRules rule_base var
+       ; mb_rule <- tryRules env var rules args call_cont
+       ; case mb_rule of {
+            Just (n_args, rule_rhs) -> simplExprF env rule_rhs (dropArgs n_args cont) ;
                  -- The ruleArity says how many args the rule consumed
+           ; Nothing -> do       -- No rules
 
-          ; Nothing -> do       -- No rules
 
         ------------- Next try inlining ----------------
-        { let   arg_infos = [interestingArg arg | arg <- args, isValArg arg]
+        { dflags <- getDOptsSmpl
+        ; let   arg_infos = [interestingArg arg | arg <- args, isValArg arg]
                 n_val_args = length arg_infos
                 interesting_cont = interestingCallContext call_cont
                 active_inline = activeInline env var
@@ -1132,7 +1138,8 @@ completeCall env var cont
         -- Next, look for rules or specialisations that match
         --
         rebuildCall env (Var var)
-                    (mkArgInfo var n_val_args call_cont) cont
+                    (mkArgInfo var rules n_val_args call_cont) 
+                    cont
     }}}}
 
 rebuildCall :: SimplEnv
@@ -1161,7 +1168,7 @@ rebuildCall env fun (ArgInfo { ai_strs = [] }) cont
                    | otherwise = mkCoerce co expr
 
 rebuildCall env fun info (ApplyTo _ (Type arg_ty) se cont)
-  = do  { ty' <- simplType (se `setInScope` env) arg_ty
+  = do  { ty' <- simplCoercion (se `setInScope` env) arg_ty
         ; rebuildCall env (fun `App` Type ty') info cont }
 
 rebuildCall env fun 
@@ -1214,6 +1221,58 @@ to get the effect that finding (error "foo") in a strict arg position will
 discard the entire application and replace it with (error "foo").  Getting
 all this at once is TOO HARD!
 
+
+%************************************************************************
+%*                                                                      *
+                Rewrite rules
+%*                                                                      *
+%************************************************************************
+
+\begin{code}
+tryRules :: SimplEnv
+         -> Id -> [CoreRule] -> [OutExpr] -> SimplCont 
+        -> SimplM (Maybe (Arity, CoreExpr))         -- The arity is the number of
+                                                    -- args consumed by the rule
+tryRules env fn rules args call_cont
+  | null rules
+  = return Nothing
+  | otherwise
+  = do { dflags <- getDOptsSmpl
+       ; case activeRule dflags env of {
+           Nothing     -> return Nothing  ; -- No rules apply
+           Just act_fn -> 
+
+         case lookupRule act_fn (getInScope env) fn args rules of {
+           Nothing               -> return Nothing ;   -- No rule matches
+           Just (rule, rule_rhs) ->
+
+             do { tick (RuleFired (ru_name rule))
+                ; (if dopt Opt_D_dump_rule_firings dflags then
+                     pprTrace "Rule fired" (vcat [
+                        text "Rule:" <+> ftext (ru_name rule),
+                        text "Before:" <+> ppr fn <+> sep (map pprParendExpr args),
+                        text "After: " <+> pprCoreExpr rule_rhs,
+                        text "Cont:  " <+> ppr call_cont])
+                   else
+                        id)             $
+                   return (Just (ruleArity rule, rule_rhs)) }}}}
+\end{code}
+
+Note [Rules for recursive functions]
+~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+You might think that we shouldn't apply rules for a loop breaker:
+doing so might give rise to an infinite loop, because a RULE is
+rather like an extra equation for the function:
+     RULE:           f (g x) y = x+y
+     Eqn:            f a     y = a-y
+
+But it's too drastic to disable rules for loop breakers.
+Even the foldr/build rule would be disabled, because foldr
+is recursive, and hence a loop breaker:
+     foldr k z (build g) = g k z
+So it's up to the programmer: rules can cause divergence
+
+
 %************************************************************************
 %*                                                                      *
                 Rebuilding a cse expression
@@ -1310,26 +1369,40 @@ I don't really know how to improve this situation.
 ---------------------------------------------------------
 --      Eliminate the case if possible
 
-rebuildCase :: SimplEnv
-            -> OutExpr          -- Scrutinee
-            -> InId             -- Case binder
-            -> [InAlt]          -- Alternatives (inceasing order)
-            -> SimplCont
-            -> SimplM (SimplEnv, OutExpr)
+rebuildCase, reallyRebuildCase
+   :: SimplEnv
+   -> OutExpr          -- Scrutinee
+   -> InId             -- Case binder
+   -> [InAlt]          -- Alternatives (inceasing order)
+   -> SimplCont
+   -> SimplM (SimplEnv, OutExpr)
 
 --------------------------------------------------
 --      1. Eliminate the case if there's a known constructor
 --------------------------------------------------
 
 rebuildCase env scrut case_bndr alts cont
-  | Just (con,args) <- exprIsConApp_maybe scrut
-        -- Works when the scrutinee is a variable with a known unfolding
-        -- as well as when it's an explicit constructor application
-  = knownCon env scrut (DataAlt con) args case_bndr alts cont
-
   | Lit lit <- scrut    -- No need for same treatment as constructors
                         -- because literals are inlined more vigorously
-  = knownCon env scrut (LitAlt lit) [] case_bndr alts cont
+  = do  { tick (KnownBranch case_bndr)
+        ; case findAlt (LitAlt lit) alts of
+           Nothing           -> missingAlt env case_bndr alts cont
+           Just (_, bs, rhs) -> simple_rhs bs rhs }
+
+  | Just (con, ty_args, other_args) <- exprIsConApp_maybe scrut
+        -- Works when the scrutinee is a variable with a known unfolding
+        -- as well as when it's an explicit constructor application
+  = do  { tick (KnownBranch case_bndr)
+        ; case findAlt (DataAlt con) alts of
+           Nothing  -> missingAlt env case_bndr alts cont
+            Just (DEFAULT, bs, rhs) -> simple_rhs bs rhs
+           Just (_, bs, rhs)       -> knownCon env scrut con ty_args other_args 
+                                                case_bndr bs rhs cont
+       }
+  where
+    simple_rhs bs rhs = ASSERT( null bs ) 
+                        do { env' <- simplNonRecX env case_bndr scrut
+                          ; simplExprF env' rhs cont }
 
 
 --------------------------------------------------
@@ -1376,12 +1449,31 @@ rebuildCase env scrut case_bndr [(_, bndrs, rhs)] cont
                                     -- exprOkForSpeculation was intended for.
     var_demanded_later _       = False
 
+rebuildCase env scrut case_bndr alts@[(_, bndrs, rhs)] cont
+  | all isDeadBinder (case_bndr : bndrs)  -- So this is just 'seq'
+  =    -- For this case, see Note [User-defined RULES for seq] in MkId
+    do { let rhs' = substExpr env rhs
+             out_args = [Type (substTy env (idType case_bndr)), 
+                        Type (exprType rhs'), scrut, rhs']
+                     -- Lazily evaluated, so we don't do most of this
+
+       ; rule_base <- getSimplRules
+       ; let rules = getRules rule_base seqId
+       ; mb_rule <- tryRules env seqId rules out_args cont
+       ; case mb_rule of 
+           Just (n_args, res) -> simplExprF (zapSubstEnv env) 
+                                           (mkApps res (drop n_args out_args))
+                                            cont
+          Nothing -> reallyRebuildCase env scrut case_bndr alts cont }
+
+rebuildCase env scrut case_bndr alts cont
+  = reallyRebuildCase env scrut case_bndr alts cont
 
 --------------------------------------------------
 --      3. Catch-all case
 --------------------------------------------------
 
-rebuildCase env scrut case_bndr alts cont
+reallyRebuildCase env scrut case_bndr alts cont
   = do  {       -- Prepare the continuation;
                 -- The new subst_env is in place
           (env', dup_cont, nodup_cont) <- prepareCaseCont env alts cont
@@ -1390,17 +1482,7 @@ rebuildCase env scrut case_bndr alts cont
         ; (scrut', case_bndr', alts') <- simplAlts env' scrut case_bndr alts dup_cont
 
        -- Check for empty alternatives
-       ; if null alts' then
-               -- This isn't strictly an error, although it is unusual. 
-               -- It's possible that the simplifer might "see" that 
-               -- an inner case has no accessible alternatives before 
-               -- it "sees" that the entire branch of an outer case is 
-               -- inaccessible.  So we simply put an error case here instead.
-           pprTrace "mkCase: null alts" (ppr case_bndr <+> ppr scrut) $
-           let res_ty' = contResultType env' (substTy env' (coreAltsType alts)) dup_cont
-               lit = mkStringLit "Impossible alternative"
-           in return (env', mkApps (Var rUNTIME_ERROR_ID) [Type res_ty', lit])
-
+       ; if null alts' then missingAlt env case_bndr alts cont
          else do
        { case_expr <- mkCase scrut' case_bndr' alts'
 
@@ -1431,6 +1513,19 @@ The point is that we bring into the envt a binding
 after the outer case, and that makes (a,b) alive.  At least we do unless
 the case binder is guaranteed dead.
 
+In practice, the scrutinee is almost always a variable, so we pretty
+much always zap the OccInfo of the binders.  It doesn't matter much though.
+
+
+Note [Case of cast]
+~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+Consider        case (v `cast` co) of x { I# y ->
+                ... (case (v `cast` co) of {...}) ...
+We'd like to eliminate the inner case.  We can get this neatly by
+arranging that inside the outer case we add the unfolding
+        v |-> x `cast` (sym co)
+to v.  Then we should inline v at the inner case, cancel the casts, and away we go
+
 Note [Improving seq]
 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
 Consider
@@ -1445,10 +1540,31 @@ where x::F Int.  Then we'd like to rewrite (F Int) to Int, getting
            I# x# -> let x = x' `cast` sym co
                     in rhs
 
-so that 'rhs' can take advantage of the form of x'.  Notice that Note
-[Case of cast] may then apply to the result.
-
-This showed up in Roman's experiments.  Example:
+so that 'rhs' can take advantage of the form of x'.  
+
+Notice that Note [Case of cast] may then apply to the result. 
+
+Nota Bene: We only do the [Improving seq] transformation if the 
+case binder 'x' is actually used in the rhs; that is, if the case 
+is *not* a *pure* seq.  
+  a) There is no point in adding the cast to a pure seq.
+  b) There is a good reason not to: doing so would interfere 
+     with seq rules (Note [Built-in RULES for seq] in MkId).
+     In particular, this [Improving seq] thing *adds* a cast
+     while [Built-in RULES for seq] *removes* one, so they
+     just flip-flop.
+
+You might worry about 
+   case v of x { __DEFAULT ->
+      ... case (v `cast` co) of y { I# -> ... }}
+This is a pure seq (since x is unused), so [Improving seq] won't happen.
+But it's ok: the simplifier will replace 'v' by 'x' in the rhs to get
+   case v of x { __DEFAULT ->
+      ... case (x `cast` co) of y { I# -> ... }}
+Now the outer case is not a pure seq, so [Improving seq] will happen,
+and then the inner case will disappear.
+
+The need for [Improving seq] showed up in Roman's experiments.  Example:
   foo :: F Int -> Int -> Int
   foo t n = t `seq` bar n
      where
@@ -1457,11 +1573,9 @@ This showed up in Roman's experiments.  Example:
 Here we'd like to avoid repeated evaluating t inside the loop, by
 taking advantage of the `seq`.
 
-At one point I did transformation in LiberateCase, but it's more robust here.
-(Otherwise, there's a danger that we'll simply drop the 'seq' altogether, before
-LiberateCase gets to see it.)
-
-
+At one point I did transformation in LiberateCase, but it's more
+robust here.  (Otherwise, there's a danger that we'll simply drop the
+'seq' altogether, before LiberateCase gets to see it.)
 
 
 \begin{code}
@@ -1470,8 +1584,9 @@ improveSeq :: (FamInstEnv, FamInstEnv) -> SimplEnv
           -> SimplM (SimplEnv, OutExpr, OutId)
 -- Note [Improving seq]
 improveSeq fam_envs env scrut case_bndr case_bndr1 [(DEFAULT,_,_)]
-  | Just (co, ty2) <- topNormaliseType fam_envs (idType case_bndr1)
-  =  do { case_bndr2 <- newId (fsLit "nt") ty2
+  | not (isDeadBinder case_bndr)       -- Not a pure seq!  See the Note!
+  , Just (co, ty2) <- topNormaliseType fam_envs (idType case_bndr1)
+  = do { case_bndr2 <- newId (fsLit "nt") ty2
         ; let rhs  = DoneEx (Var case_bndr2 `Cast` mkSymCoercion co)
               env2 = extendIdSubst env case_bndr rhs
         ; return (env2, scrut `Cast` co, case_bndr2) }
@@ -1680,34 +1795,15 @@ and then
 All this should happen in one sweep.
 
 \begin{code}
-knownCon :: SimplEnv -> OutExpr -> AltCon
-        -> [OutExpr]           -- Args *including* the universal args
-         -> InId -> [InAlt] -> SimplCont
-         -> SimplM (SimplEnv, OutExpr)
-
-knownCon env scrut con args bndr alts cont
-  = do  { tick (KnownBranch bndr)
-        ; knownAlt env scrut args bndr (findAlt con alts) cont }
-
-knownAlt :: SimplEnv -> OutExpr -> [OutExpr]
-         -> InId -> (AltCon, [CoreBndr], InExpr) -> SimplCont
+knownCon :: SimplEnv           
+         -> OutExpr                            -- The scrutinee
+         -> DataCon -> [OutType] -> [OutExpr]  -- The scrutinee (in pieces)
+         -> InId -> [InBndr] -> InExpr         -- The alternative
+         -> SimplCont
          -> SimplM (SimplEnv, OutExpr)
-knownAlt env scrut _ bndr (DEFAULT, bs, rhs) cont
-  = ASSERT( null bs )
-    do  { env' <- simplNonRecX env bndr scrut
-                -- This might give rise to a binding with non-atomic args
-                -- like x = Node (f x) (g x)
-                -- but simplNonRecX will atomic-ify it
-        ; simplExprF env' rhs cont }
-
-knownAlt env scrut _ bndr (LitAlt _, bs, rhs) cont
-  = ASSERT( null bs )
-    do  { env' <- simplNonRecX env bndr scrut
-        ; simplExprF env' rhs cont }
 
-knownAlt env scrut the_args bndr (DataAlt dc, bs, rhs) cont
-  = do  { let n_drop_tys = length (dataConUnivTyVars dc)
-        ; env' <- bind_args env bs (drop n_drop_tys the_args)
+knownCon env scrut dc dc_ty_args dc_args bndr bs rhs cont
+  = do  { env' <- bind_args env bs dc_args
         ; let
                 -- It's useful to bind bndr to scrut, rather than to a fresh
                 -- binding      x = Con arg1 .. argn
@@ -1716,12 +1812,12 @@ knownAlt env scrut the_args bndr (DataAlt dc, bs, rhs) cont
                 -- BUT, if scrut is a not a variable, we must be careful
                 -- about duplicating the arg redexes; in that case, make
                 -- a new con-app from the args
-                bndr_rhs  = case scrut of
-                                Var _ -> scrut
-                                _     -> con_app
-                con_app = mkConApp dc (take n_drop_tys the_args ++ con_args)
-                con_args = [substExpr env' (varToCoreExpr b) | b <- bs]
-                                -- args are aready OutExprs, but bs are InIds
+                bndr_rhs | exprIsTrivial scrut = scrut
+                        | otherwise           = con_app
+                con_app = Var (dataConWorkId dc) 
+                          `mkTyApps` dc_ty_args
+                          `mkApps`   [substExpr env' (varToCoreExpr b) | b <- bs]
+                         -- dc_ty_args are aready OutTypes, but bs are InBndrs
 
         ; env'' <- simplNonRecX env' bndr bndr_rhs
         ; simplExprF env'' rhs cont }
@@ -1747,8 +1843,21 @@ knownAlt env scrut the_args bndr (DataAlt dc, bs, rhs) cont
            ; bind_args env'' bs' args }
 
     bind_args _ _ _ =
-      pprPanic "bind_args" $ ppr dc $$ ppr bs $$ ppr the_args $$
+      pprPanic "bind_args" $ ppr dc $$ ppr bs $$ ppr dc_args $$
                              text "scrut:" <+> ppr scrut
+
+-------------------
+missingAlt :: SimplEnv -> Id -> [InAlt] -> SimplCont -> SimplM (SimplEnv, OutExpr)
+               -- This isn't strictly an error, although it is unusual. 
+               -- It's possible that the simplifer might "see" that 
+               -- an inner case has no accessible alternatives before 
+               -- it "sees" that the entire branch of an outer case is 
+               -- inaccessible.  So we simply put an error case here instead.
+missingAlt env case_bndr alts cont
+  = WARN( True, ptext (sLit "missingAlt") <+> ppr case_bndr )
+    return (env, mkImpossibleExpr res_ty)
+  where
+    res_ty = contResultType env (substTy env (coreAltsType alts)) cont
 \end{code}
 
 
@@ -1787,11 +1896,20 @@ mkDupableCont env (CoerceIt ty cont)
 
 mkDupableCont env cont@(StrictBind {})
   =  return (env, mkBoringStop, cont)
-        -- See Note [Duplicating strict continuations]
+        -- See Note [Duplicating StrictBind]
 
-mkDupableCont env cont@(StrictArg {})
-  =  return (env, mkBoringStop, cont)
-        -- See Note [Duplicating strict continuations]
+mkDupableCont env (StrictArg fun cci ai cont)
+        -- See Note [Duplicating StrictArg]
+  = do { (env', dup, nodup) <- mkDupableCont env cont
+       ; (env'', fun') <- mk_dupable_call env' fun
+       ; return (env'', StrictArg fun' cci ai dup, nodup) }
+  where
+    mk_dupable_call env (Var v)       = return (env, Var v)
+    mk_dupable_call env (App fun arg) = do { (env', fun') <- mk_dupable_call env fun
+                                           ; (env'', arg') <- makeTrivial env' arg
+                                           ; return (env'', fun' `App` arg') }
+    mk_dupable_call _ other = pprPanic "mk_dupable_call" (ppr other)
+       -- The invariant of StrictArg is that the first arg is always an App chain
 
 mkDupableCont env (ApplyTo _ arg se cont)
   =     -- e.g.         [...hole...] (...arg...)
@@ -1860,12 +1978,31 @@ mkDupableAlts env case_bndr' the_alts
 
 mkDupableAlt :: SimplEnv -> OutId -> (AltCon, [CoreBndr], CoreExpr)
               -> SimplM (SimplEnv, (AltCon, [CoreBndr], CoreExpr))
-mkDupableAlt env case_bndr' (con, bndrs', rhs')
+mkDupableAlt env case_bndr (con, bndrs', rhs')
   | exprIsDupable rhs'  -- Note [Small alternative rhs]
   = return (env, (con, bndrs', rhs'))
   | otherwise
-  = do  { let rhs_ty'     = exprType rhs'
-              used_bndrs' = filter abstract_over (case_bndr' : bndrs')
+  = do  { let rhs_ty'  = exprType rhs'
+             scrut_ty = idType case_bndr
+             case_bndr_w_unf   
+                = case con of 
+                     DEFAULT    -> case_bndr                                   
+                     DataAlt dc -> setIdUnfolding case_bndr unf
+                         where
+                                -- See Note [Case binders and join points]
+                            unf = mkInlineRule InlSat rhs 0
+                            rhs = mkConApp dc (map Type (tyConAppArgs scrut_ty)
+                                               ++ varsToCoreExprs bndrs')
+
+                     LitAlt {} -> WARN( True, ptext (sLit "mkDupableAlt")
+                                               <+> ppr case_bndr <+> ppr con )
+                                  case_bndr
+                          -- The case binder is alive but trivial, so why has 
+                          -- it not been substituted away?
+
+              used_bndrs' | isDeadBinder case_bndr = filter abstract_over bndrs'
+                         | otherwise              = bndrs' ++ [case_bndr_w_unf]
+             
               abstract_over bndr
                   | isTyVar bndr = True -- Abstract over all type variables just in case
                   | otherwise    = not (isDeadBinder bndr)
@@ -1890,10 +2027,42 @@ mkDupableAlt env case_bndr' (con, bndrs', rhs')
                 join_rhs  = mkLams really_final_bndrs rhs'
                 join_call = mkApps (Var join_bndr) final_args
 
-        ; return (addPolyBind NotTopLevel env (NonRec join_bndr join_rhs), (con, bndrs', join_call)) }
+       ; env' <- addPolyBind NotTopLevel env (NonRec join_bndr join_rhs)
+        ; return (env', (con, bndrs', join_call)) }
                 -- See Note [Duplicated env]
 \end{code}
 
+Note [Case binders and join points]
+~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+Consider this 
+   case (case .. ) of c {
+     I# c# -> ....c....
+
+If we make a join point with c but not c# we get
+  $j = \c -> ....c....
+
+But if later inlining scrutines the c, thus
+
+  $j = \c -> ... case c of { I# y -> ... } ...
+
+we won't see that 'c' has already been scrutinised.  This actually
+happens in the 'tabulate' function in wave4main, and makes a significant
+difference to allocation.
+
+An alternative plan is this:
+
+   $j = \c# -> let c = I# c# in ...c....
+
+but that is bad if 'c' is *not* later scrutinised.  
+
+So instead we do both: we pass 'c' and 'c#' , and record in c's inlining
+that it's really I# c#, thus
+   
+   $j = \c# -> \c[=I# c#] -> ...c....
+
+Absence analysis may later discard 'c'.
+
+   
 Note [Duplicated env]
 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
 Some of the alternatives are simplified, but have not been turned into a join point
@@ -1903,7 +2072,7 @@ we'd lose that when zapping the subst-env.  We could have a per-alt subst-env,
 but zapping it (as we do in mkDupableCont, the Select case) is safe, and
 at worst delays the join-point inlining.
 
-Note [Small alterantive rhs]
+Note [Small alternative rhs]
 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
 It is worth checking for a small RHS because otherwise we
 get extra let bindings that may cause an extra iteration of the simplifier to
@@ -1972,32 +2141,71 @@ It's a bit silly to add the realWorld dummy arg in this case, making
            True -> $j s
 (the \v alone is enough to make CPR happy) but I think it's rare
 
-Note [Duplicating strict continuations]
-~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
-Do *not* duplicate StrictBind and StritArg continuations.  We gain
-nothing by propagating them into the expressions, and we do lose a
-lot.  Here's an example:
-        && (case x of { T -> F; F -> T }) E
+Note [Duplicating StrictArg]
+~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+The original plan had (where E is a big argument)
+e.g.    f E [..hole..]
+        ==>     let $j = \a -> f E a
+                in $j [..hole..]
+
+But this is terrible! Here's an example:
+        && E (case x of { T -> F; F -> T })
 Now, && is strict so we end up simplifying the case with
 an ArgOf continuation.  If we let-bind it, we get
-
-        let $j = \v -> && v E
+        let $j = \v -> && E v
         in simplExpr (case x of { T -> F; F -> T })
                      (ArgOf (\r -> $j r)
 And after simplifying more we get
-
-        let $j = \v -> && v E
+        let $j = \v -> && E v
         in case x of { T -> $j F; F -> $j T }
 Which is a Very Bad Thing
 
+What we do now is this
+       f E [..hole..]
+       ==>     let a = E
+               in f a [..hole..]
+Now if the thing in the hole is a case expression (which is when
+we'll call mkDupableCont), we'll push the function call into the
+branches, which is what we want.  Now RULES for f may fire, and
+call-pattern specialisation.  Here's an example from Trac #3116
+     go (n+1) (case l of
+                1  -> bs'
+                _  -> Chunk p fpc (o+1) (l-1) bs')
+If we can push the call for 'go' inside the case, we get
+call-pattern specialisation for 'go', which is *crucial* for 
+this program.
+
+Here is the (&&) example: 
+        && E (case x of { T -> F; F -> T })
+  ==>   let a = E in 
+        case x of { T -> && a F; F -> && a T }
+Much better!
+
+Notice that 
+  * Arguments to f *after* the strict one are handled by 
+    the ApplyTo case of mkDupableCont.  Eg
+       f [..hole..] E
+
+  * We can only do the let-binding of E because the function
+    part of a StrictArg continuation is an explicit syntax
+    tree.  In earlier versions we represented it as a function
+    (CoreExpr -> CoreEpxr) which we couldn't take apart.
+
+Do *not* duplicate StrictBind and StritArg continuations.  We gain
+nothing by propagating them into the expressions, and we do lose a
+lot.  
+
+The desire not to duplicate is the entire reason that
+mkDupableCont returns a pair of continuations.
+
+Note [Duplicating StrictBind]
+~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+Unlike StrictArg, there doesn't seem anything to gain from
+duplicating a StrictBind continuation, so we don't.
+
 The desire not to duplicate is the entire reason that
 mkDupableCont returns a pair of continuations.
 
-The original plan had:
-e.g.    (...strict-fn...) [...hole...]
-        ==>
-                let $j = \a -> ...strict-fn...
-                in $j [...hole...]
 
 Note [Single-alternative cases]
 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~