Separate length from data in DPH arrays
[ghc-hetmet.git] / compiler / vectorise / VectType.hs
index af6665e..0a104e3 100644 (file)
@@ -1,41 +1,45 @@
-module VectType ( vectTyCon, vectType, vectTypeEnv,
-                   PAInstance, painstInstance, buildPADict )
+module VectType ( vectTyCon, vectAndLiftType, vectType, vectTypeEnv,
+                  -- arrSumArity, pdataCompTys, pdataCompVars,
+                  buildPADict,
+                  fromVect )
 where
 
-#include "HsVersions.h"
-
 import VectMonad
 import VectUtils
+import VectCore
 
 import HscTypes          ( TypeEnv, extendTypeEnvList, typeEnvTyCons )
 import CoreSyn
 import CoreUtils
+import MkCore           ( mkWildCase )
+import BuildTyCl
 import DataCon
 import TyCon
 import Type
 import TypeRep
 import Coercion
 import FamInstEnv        ( FamInst, mkLocalFamInst )
-import InstEnv           ( Instance, mkLocalInstance, instanceDFunId )
 import OccName
 import MkId
-import BasicTypes        ( StrictnessMark(..), OverlapFlag(..), boolToRecFlag )
-import Var               ( Var )
-import Id                ( mkWildId )
+import BasicTypes        ( StrictnessMark(..), boolToRecFlag )
+import Var               ( Var, TyVar )
 import Name              ( Name, getOccName )
 import NameEnv
-import TysWiredIn        ( intTy, intDataCon )
+import TysWiredIn
 import TysPrim           ( intPrimTy )
 
 import Unique
 import UniqFM
 import UniqSet
-import Digraph           ( SCC(..), stronglyConnComp )
+import Util
+import Digraph           ( SCC(..), stronglyConnCompFromEdgedVertices )
 
 import Outputable
+import FastString
+import MonadUtils        ( mapAndUnzip3M )
 
-import Control.Monad  ( liftM, liftM2, zipWithM, zipWithM_ )
-import Data.List      ( inits, tails )
+import Control.Monad  ( liftM, liftM2, zipWithM, zipWithM_, mapAndUnzipM )
+import Data.List      ( inits, tails, zipWith4, zipWith5 )
 
 -- ----------------------------------------------------------------------------
 -- Types
@@ -45,13 +49,22 @@ vectTyCon tc
   | isFunTyCon tc        = builtin closureTyCon
   | isBoxedTupleTyCon tc = return tc
   | isUnLiftedTyCon tc   = return tc
-  | otherwise = do
-                  r <- lookupTyCon tc
-                  case r of
-                    Just tc' -> return tc'
+  | otherwise            = maybeCantVectoriseM "Tycon not vectorised:" (ppr tc)
+                         $ lookupTyCon tc
+
+vectAndLiftType :: Type -> VM (Type, Type)
+vectAndLiftType ty | Just ty' <- coreView ty = vectAndLiftType ty'
+vectAndLiftType ty
+  = do
+      mdicts   <- mapM paDictArgType tyvars
+      let dicts = [dict | Just dict <- mdicts]
+      vmono_ty <- vectType mono_ty
+      lmono_ty <- mkPDataType vmono_ty
+      return (abstractType tyvars dicts vmono_ty,
+              abstractType tyvars dicts lmono_ty)
+  where
+    (tyvars, mono_ty) = splitForAllTys ty
 
-                    -- FIXME: just for now
-                    Nothing  -> pprTrace "ccTyCon:" (ppr tc) $ return tc
 
 vectType :: Type -> VM Type
 vectType ty | Just ty' <- coreView ty = vectType ty'
@@ -59,30 +72,43 @@ vectType (TyVarTy tv) = return $ TyVarTy tv
 vectType (AppTy ty1 ty2) = liftM2 AppTy (vectType ty1) (vectType ty2)
 vectType (TyConApp tc tys) = liftM2 TyConApp (vectTyCon tc) (mapM vectType tys)
 vectType (FunTy ty1 ty2)   = liftM2 TyConApp (builtin closureTyCon)
-                                             (mapM vectType [ty1,ty2])
+                                             (mapM vectAndBoxType [ty1,ty2])
 vectType ty@(ForAllTy _ _)
   = do
       mdicts   <- mapM paDictArgType tyvars
       mono_ty' <- vectType mono_ty
-      return $ tyvars `mkForAllTys` ([dict | Just dict <- mdicts] `mkFunTys` mono_ty')
+      return $ abstractType tyvars [dict | Just dict <- mdicts] mono_ty'
   where
     (tyvars, mono_ty) = splitForAllTys ty
 
-vectType ty = pprPanic "vectType:" (ppr ty)
+vectType ty = cantVectorise "Can't vectorise type" (ppr ty)
+
+vectAndBoxType :: Type -> VM Type
+vectAndBoxType ty = vectType ty >>= boxType
+
+abstractType :: [TyVar] -> [Type] -> Type -> Type
+abstractType tyvars dicts = mkForAllTys tyvars . mkFunTys dicts
+
+-- ----------------------------------------------------------------------------
+-- Boxing
+
+boxType :: Type -> VM Type
+boxType ty
+  | Just (tycon, []) <- splitTyConApp_maybe ty
+  , isUnLiftedTyCon tycon
+  = do
+      r <- lookupBoxedTyCon tycon
+      case r of
+        Just tycon' -> return $ mkTyConApp tycon' []
+        Nothing     -> return ty
+boxType ty = return ty
 
 -- ----------------------------------------------------------------------------
 -- Type definitions
 
 type TyConGroup = ([TyCon], UniqSet TyCon)
 
-data PAInstance = PAInstance {
-                    painstInstance  :: Instance
-                  , painstOrigTyCon :: TyCon
-                  , painstVectTyCon :: TyCon
-                  , painstArrTyCon  :: TyCon
-                  }
-
-vectTypeEnv :: TypeEnv -> VM (TypeEnv, [FamInst], [PAInstance])
+vectTypeEnv :: TypeEnv -> VM (TypeEnv, [FamInst], [(Var, CoreExpr)])
 vectTypeEnv env
   = do
       cs <- readGEnv $ mk_map . global_tycons
@@ -93,355 +119,571 @@ vectTypeEnv env
       new_tcs <- vectTyConDecls conv_tcs
 
       let orig_tcs = keep_tcs ++ conv_tcs
-          vect_tcs  = keep_tcs ++ new_tcs
+          vect_tcs = keep_tcs ++ new_tcs
 
-      parr_tcs <- zipWithM buildPArrayTyCon orig_tcs vect_tcs
-      pa_insts <- sequence $ zipWith3 buildPAInstance orig_tcs vect_tcs parr_tcs
-      
-      let all_new_tcs = new_tcs ++ parr_tcs
+      repr_tcs  <- zipWithM buildPReprTyCon orig_tcs vect_tcs
+      pdata_tcs <- zipWithM buildPDataTyCon orig_tcs vect_tcs
+      dfuns     <- mapM mkPADFun vect_tcs
+      defTyConPAs (zip vect_tcs dfuns)
+      binds    <- sequence (zipWith5 buildTyConBindings orig_tcs
+                                                        vect_tcs
+                                                        repr_tcs
+                                                        pdata_tcs
+                                                        dfuns)
+
+      let all_new_tcs = new_tcs ++ repr_tcs ++ pdata_tcs
 
       let new_env = extendTypeEnvList env
                        (map ATyCon all_new_tcs
                         ++ [ADataCon dc | tc <- all_new_tcs
                                         , dc <- tyConDataCons tc])
 
-      return (new_env, map mkLocalFamInst parr_tcs, pa_insts)
+      return (new_env, map mkLocalFamInst (repr_tcs ++ pdata_tcs), concat binds)
   where
     tycons = typeEnvTyCons env
     groups = tyConGroups tycons
 
     mk_map env = listToUFM_Directly [(u, getUnique n /= u) | (u,n) <- nameEnvUniqueElts env]
 
-    keep_tc tc = let dcs = tyConDataCons tc
-                 in
-                 defTyCon tc tc >> zipWithM_ defDataCon dcs dcs
-
 
 vectTyConDecls :: [TyCon] -> VM [TyCon]
 vectTyConDecls tcs = fixV $ \tcs' ->
   do
-    mapM_ (uncurry defTyCon) (lazy_zip tcs tcs')
+    mapM_ (uncurry defTyCon) (zipLazy tcs tcs')
     mapM vectTyConDecl tcs
-  where
-    lazy_zip [] _ = []
-    lazy_zip (x:xs) ~(y:ys) = (x,y) : lazy_zip xs ys
 
 vectTyConDecl :: TyCon -> VM TyCon
 vectTyConDecl tc
   = do
       name' <- cloneName mkVectTyConOcc name
-      rhs'  <- vectAlgTyConRhs (algTyConRhs tc)
-
-      return $ mkAlgTyCon name'
-                          kind
-                          tyvars
-                          []              -- no stupid theta
-                          rhs'
-                          []              -- no selector ids
-                          NoParentTyCon   -- FIXME
-                          rec_flag        -- FIXME: is this ok?
-                          False           -- FIXME: no generics
-                          False           -- not GADT syntax
+      rhs'  <- vectAlgTyConRhs tc (algTyConRhs tc)
+
+      liftDs $ buildAlgTyCon name'
+                             tyvars
+                             []           -- no stupid theta
+                             rhs'
+                             rec_flag     -- FIXME: is this ok?
+                             False        -- FIXME: no generics
+                             False        -- not GADT syntax
+                             Nothing      -- not a family instance
   where
     name   = tyConName tc
-    kind   = tyConKind tc
     tyvars = tyConTyVars tc
     rec_flag = boolToRecFlag (isRecursiveTyCon tc)
 
-vectAlgTyConRhs :: AlgTyConRhs -> VM AlgTyConRhs
-vectAlgTyConRhs (DataTyCon { data_cons = data_cons
-                           , is_enum   = is_enum
-                           })
+vectAlgTyConRhs :: TyCon -> AlgTyConRhs -> VM AlgTyConRhs
+vectAlgTyConRhs _ (DataTyCon { data_cons = data_cons
+                             , is_enum   = is_enum
+                             })
   = do
       data_cons' <- mapM vectDataCon data_cons
       zipWithM_ defDataCon data_cons data_cons'
       return $ DataTyCon { data_cons = data_cons'
                          , is_enum   = is_enum
                          }
+vectAlgTyConRhs tc _ = cantVectorise "Can't vectorise type definition:" (ppr tc)
 
 vectDataCon :: DataCon -> VM DataCon
 vectDataCon dc
-  | not . null $ dataConExTyVars dc = pprPanic "vectDataCon: existentials" (ppr dc)
-  | not . null $ dataConEqSpec   dc = pprPanic "vectDataCon: eq spec" (ppr dc)
+  | not . null $ dataConExTyVars dc
+        = cantVectorise "Can't vectorise constructor (existentials):" (ppr dc)
+  | not . null $ dataConEqSpec   dc
+        = cantVectorise "Can't vectorise constructor (eq spec):" (ppr dc)
   | otherwise
   = do
       name'    <- cloneName mkVectDataConOcc name
       tycon'   <- vectTyCon tycon
       arg_tys  <- mapM vectType rep_arg_tys
-      wrk_name <- cloneName mkDataConWorkerOcc name'
-
-      let ids      = mkDataConIds (panic "vectDataCon: wrapper id")
-                                  wrk_name
-                                  data_con
-          data_con = mkDataCon name'
-                               False           -- not infix
-                               (map (const NotMarkedStrict) arg_tys)
-                               []              -- no labelled fields
-                               univ_tvs
-                               []              -- no existential tvs for now
-                               []              -- no eq spec for now
-                               []              -- no theta
-                               arg_tys
-                               tycon'
-                               []              -- no stupid theta
-                               ids
-      return data_con
+
+      liftDs $ buildDataCon name'
+                            False           -- not infix
+                            (map (const NotMarkedStrict) arg_tys)
+                            []              -- no labelled fields
+                            univ_tvs
+                            []              -- no existential tvs for now
+                            []              -- no eq spec for now
+                            []              -- no context
+                            arg_tys 
+                           (mkFamilyTyConApp tycon' (mkTyVarTys univ_tvs))
+                            tycon'
   where
     name        = dataConName dc
     univ_tvs    = dataConUnivTyVars dc
     rep_arg_tys = dataConRepArgTys dc
     tycon       = dataConTyCon dc
 
-data Shape = Shape {
-               shapeReprTys    :: [Type]
-             , shapeStrictness :: [StrictnessMark]
-             , shapeLength     :: [CoreExpr] -> VM CoreExpr
-             , shapeReplicate  :: CoreExpr -> CoreExpr -> VM [CoreExpr]
-             }
-
-tyConShape :: TyCon -> VM Shape
-tyConShape vect_tc
-  | isProductTyCon vect_tc
-  = return $ Shape {
-                shapeReprTys    = [intPrimTy]
-              , shapeStrictness = [NotMarkedStrict]
-              , shapeLength     = \[len] -> return len
-              , shapeReplicate  = \len _ -> return [len]
-              }
+mk_fam_inst :: TyCon -> TyCon -> (TyCon, [Type])
+mk_fam_inst fam_tc arg_tc
+  = (fam_tc, [mkTyConApp arg_tc . mkTyVarTys $ tyConTyVars arg_tc])
 
-  | otherwise
+buildPReprTyCon :: TyCon -> TyCon -> VM TyCon
+buildPReprTyCon orig_tc vect_tc
   = do
-      repr_ty <- mkPArrayType intTy   -- FIXME: we want to unbox this
-      return $ Shape {
-                 shapeReprTys    = [repr_ty]
-               , shapeStrictness = [MarkedStrict]
-               , shapeLength     = \[sel] -> lengthPA sel
-               , shapeReplicate  = \len n -> do
-                                               e <- replicatePA len n
-                                               return [e]
-               }
-        
-buildPArrayTyCon :: TyCon -> TyCon -> VM TyCon
-buildPArrayTyCon orig_tc vect_tc = fixV $ \repr_tc ->
-  do
-    name'  <- cloneName mkPArrayTyConOcc orig_name
-    parent <- buildPArrayParentInfo orig_name vect_tc repr_tc
-    rhs    <- buildPArrayTyConRhs orig_name vect_tc repr_tc
-
-    return $ mkAlgTyCon name'
-                        kind
-                        tyvars
-                        []              -- no stupid theta
-                        rhs
-                        []              -- no selector ids
-                        parent
-                        rec_flag        -- FIXME: is this ok?
-                        False           -- FIXME: no generics
-                        False           -- not GADT syntax
+      name     <- cloneName mkPReprTyConOcc (tyConName orig_tc)
+      rhs_ty   <- buildPReprType vect_tc
+      prepr_tc <- builtin preprTyCon
+      liftDs $ buildSynTyCon name
+                             tyvars
+                             (SynonymTyCon rhs_ty)
+                            (typeKind rhs_ty)
+                             (Just $ mk_fam_inst prepr_tc vect_tc)
   where
-    orig_name = tyConName orig_tc
-    name   = tyConName vect_tc
-    kind   = tyConKind vect_tc
     tyvars = tyConTyVars vect_tc
-    rec_flag = boolToRecFlag (isRecursiveTyCon vect_tc)
-    
 
-buildPArrayParentInfo :: Name -> TyCon -> TyCon -> VM TyConParent
-buildPArrayParentInfo orig_name vect_tc repr_tc
+buildPReprType :: TyCon -> VM Type
+buildPReprType vect_tc = sum_type . map dataConRepArgTys $ tyConDataCons vect_tc
+  where
+    sum_type [] = voidType
+    sum_type [tys] = prod_type tys
+    sum_type tys  = do
+                      (sum_tc, _, _, args) <- reprSumTyCons vect_tc
+                      return $ mkTyConApp sum_tc args
+
+    prod_type []   = voidType
+    prod_type [ty] = return ty
+    prod_type tys  = do
+                       prod_tc <- builtin (prodTyCon (length tys))
+                       return $ mkTyConApp prod_tc tys
+
+reprSumTyCons :: TyCon -> VM (TyCon, TyCon, Type, [Type])
+reprSumTyCons vect_tc
   = do
-      parray_tc <- builtin parrayTyCon
-      co_name <- cloneName mkInstTyCoOcc (tyConName repr_tc)
+      tc   <- builtin (sumTyCon arity)
+      args <- mapM (prod . dataConRepArgTys) cons
+      (pdata_tc, _) <- pdataReprTyCon (mkTyConApp tc args)
+      sel_ty <- builtin (selTy arity)
+      return (tc, pdata_tc, sel_ty, args)
+  where
+    cons = tyConDataCons vect_tc
+    arity = length cons
 
-      let inst_tys = [mkTyConApp vect_tc (map mkTyVarTy tyvars)]
+    prod []   = voidType
+    prod [ty] = return ty
+    prod tys  = do
+                  prod_tc <- builtin (prodTyCon (length tys))
+                  return $ mkTyConApp prod_tc tys
 
-      return . FamilyTyCon parray_tc inst_tys
-             $ mkFamInstCoercion co_name
-                                 tyvars
-                                 parray_tc
-                                 inst_tys
-                                 repr_tc
+buildToPRepr :: TyCon -> TyCon -> TyCon -> VM CoreExpr
+buildToPRepr vect_tc repr_tc _
+  = do
+      let arg_ty = mkTyConApp vect_tc ty_args
+      res_ty <- mkPReprType arg_ty
+      arg    <- newLocalVar (fsLit "x") arg_ty
+      result <- to_sum (Var arg) arg_ty res_ty (tyConDataCons vect_tc)
+      return $ Lam arg result
   where
-    tyvars = tyConTyVars vect_tc
+    ty_args = mkTyVarTys (tyConTyVars vect_tc)
+
+    wrap = wrapFamInstBody repr_tc ty_args
+
+    to_sum arg arg_ty res_ty []
+      = do
+          void <- builtin voidVar
+          return $ wrap (Var void)
+
+    to_sum arg arg_ty res_ty [con]
+      = do
+          (prod, vars) <- to_prod (dataConRepArgTys con)
+          return $ mkWildCase arg arg_ty res_ty
+                   [(DataAlt con, vars, wrap prod)]
+
+    to_sum arg arg_ty res_ty cons
+      = do
+          (prods, vars) <- mapAndUnzipM (to_prod . dataConRepArgTys) cons
+          (sum_tc, _, _, sum_ty_args) <- reprSumTyCons vect_tc
+          let sum_cons = [mkConApp con (map Type sum_ty_args)
+                            | con <- tyConDataCons sum_tc]
+          return . mkWildCase arg arg_ty res_ty
+                 $ zipWith4 mk_alt cons vars sum_cons prods
+      where
+        arity = length cons
+
+        mk_alt con vars sum_con expr
+          = (DataAlt con, vars, wrap $ sum_con `App` expr)
+
+    to_prod []
+      = do
+          void <- builtin voidVar
+          return (Var void, [])
+    to_prod [ty]
+      = do
+          var <- newLocalVar (fsLit "x") ty
+          return (Var var, [var])
+    to_prod tys
+      = do
+          prod_con <- builtin (prodDataCon (length tys))
+          vars <- newLocalVars (fsLit "x") tys
+          return (mkConApp prod_con (map Type tys ++ map Var vars), vars)
+      where
+        arity = length tys
 
-buildPArrayTyConRhs :: Name -> TyCon -> TyCon -> VM AlgTyConRhs
-buildPArrayTyConRhs orig_name vect_tc repr_tc
-  = do
-      data_con <- buildPArrayDataCon orig_name vect_tc repr_tc
-      return $ DataTyCon { data_cons = [data_con], is_enum = False }
 
-buildPArrayDataCon :: Name -> TyCon -> TyCon -> VM DataCon
-buildPArrayDataCon orig_name vect_tc repr_tc
+buildFromPRepr :: TyCon -> TyCon -> TyCon -> VM CoreExpr
+buildFromPRepr vect_tc repr_tc _
   = do
-      dc_name  <- cloneName mkPArrayDataConOcc orig_name
-      shape    <- tyConShape vect_tc
-      repr_tys <- mapM mkPArrayType types
-      wrk_name <- cloneName mkDataConWorkerOcc  dc_name
-      wrp_name <- cloneName mkDataConWrapperOcc dc_name
-
-      let ids      = mkDataConIds wrp_name wrk_name data_con
-          data_con = mkDataCon dc_name
-                               False
-                               (shapeStrictness shape ++ map (const NotMarkedStrict) repr_tys)
-                               []
-                               (tyConTyVars vect_tc)
-                               []
-                               []
-                               []
-                               (shapeReprTys shape ++ repr_tys)
-                               repr_tc
-                               []
-                               ids
-
-      return data_con
+      arg_ty <- mkPReprType res_ty
+      arg <- newLocalVar (fsLit "x") arg_ty
+
+      result <- from_sum (unwrapFamInstScrut repr_tc ty_args (Var arg))
+                         (tyConDataCons vect_tc)
+      return $ Lam arg result
   where
-    types = [ty | dc <- tyConDataCons vect_tc
-                , ty <- dataConRepArgTys dc]
+    ty_args = mkTyVarTys (tyConTyVars vect_tc)
+    res_ty  = mkTyConApp vect_tc ty_args
+
+    from_sum expr []    = pprPanic "buildFromPRepr" (ppr vect_tc)
+    from_sum expr [con] = from_prod expr con
+    from_sum expr cons
+      = do
+          (sum_tc, _, _, sum_ty_args) <- reprSumTyCons vect_tc
+          let sum_cons = tyConDataCons sum_tc
+          vars <- newLocalVars (fsLit "x") sum_ty_args
+          prods <- zipWithM from_prod (map Var vars) cons
+          return . mkWildCase expr (exprType expr) res_ty
+                 $ zipWith3 mk_alt sum_cons vars prods
+      where
+        arity = length cons
+
+        mk_alt con var expr = (DataAlt con, [var], expr)
+
+    from_prod expr con
+      = case dataConRepArgTys con of
+          []   -> return $ apply_con []
+          [ty] -> return $ apply_con [expr]
+          tys  -> do
+                    prod_con <- builtin (prodDataCon (length tys))
+                    vars <- newLocalVars (fsLit "y") tys
+                    return $ mkWildCase expr (exprType expr) res_ty
+                             [(DataAlt prod_con, vars, apply_con (map Var vars))]
+      where
+        apply_con exprs = mkConApp con (map Type ty_args) `mkApps` exprs
 
-buildPAInstance :: TyCon -> TyCon -> TyCon -> VM PAInstance
-buildPAInstance orig_tc vect_tc arr_tc
+buildToArrPRepr :: TyCon -> TyCon -> TyCon -> VM CoreExpr
+buildToArrPRepr vect_tc prepr_tc pdata_tc
   = do
-      pa <- builtin paClass
-      let inst_ty = mkForAllTys tvs
-                  . (mkFunTys $ mkPredTys [ClassP pa [ty] | ty <- arg_tys])
-                  $ mkPredTy (ClassP pa [mkTyConApp vect_tc arg_tys])
-
-      dfun <- newExportedVar (mkPADFunOcc $ getOccName vect_tc) inst_ty
-
-      return $ PAInstance {
-                 painstInstance  = mkLocalInstance dfun NoOverlap
-               , painstOrigTyCon = orig_tc
-               , painstVectTyCon = vect_tc
-               , painstArrTyCon  = arr_tc
-               }
+      arg_ty <- mkPDataType el_ty
+      res_ty <- mkPDataType =<< mkPReprType el_ty
+      arg    <- newLocalVar (fsLit "xs") arg_ty
+
+      pdata_co <- mkBuiltinCo pdataTyCon
+      let Just repr_co = tyConFamilyCoercion_maybe prepr_tc
+          co           = mkAppCoercion pdata_co
+                       . mkSymCoercion
+                       $ mkTyConApp repr_co ty_args
+
+          scrut   = unwrapFamInstScrut pdata_tc ty_args (Var arg)
+
+      (vars, result) <- to_sum (tyConDataCons vect_tc)
+
+      return . Lam arg
+             $ mkWildCase scrut (mkTyConApp pdata_tc ty_args) res_ty
+               [(DataAlt pdata_dc, vars, mkCoerce co result)]
   where
-    tvs = tyConTyVars arr_tc
-    arg_tys = mkTyVarTys tvs
+    ty_args = mkTyVarTys $ tyConTyVars vect_tc
+    el_ty   = mkTyConApp vect_tc ty_args
+
+    [pdata_dc] = tyConDataCons pdata_tc
+
+    to_sum []    = do
+                     pvoid <- builtin pvoidVar
+                     return ([], Var pvoid)
+    to_sum [con] = to_prod con
+    to_sum cons  = do
+                     (vars, exprs) <- mapAndUnzipM to_prod cons
+                     (_, pdata_tc, sel_ty, arg_tys) <- reprSumTyCons vect_tc
+                     sel <- newLocalVar (fsLit "sel") sel_ty
+                     let [pdata_con] = tyConDataCons pdata_tc
+                         result = wrapFamInstBody pdata_tc arg_tys
+                                . mkConApp pdata_con
+                                $ map Type arg_tys ++ (Var sel : exprs)
+                     return (sel : concat vars, result)
+
+    to_prod con
+      | [] <- tys = do
+                      pvoid <- builtin pvoidVar
+                      return ([], Var pvoid)
+      | [ty] <- tys = do
+                        var <- newLocalVar (fsLit "x") ty
+                        return ([var], Var var)
+      | otherwise
+        = do
+            vars <- newLocalVars (fsLit "x") tys
+            prod_tc <- builtin (prodTyCon (length tys))
+            (pdata_prod_tc, _) <- pdataReprTyCon (mkTyConApp prod_tc tys)
+            let [pdata_prod_con] = tyConDataCons pdata_prod_tc
+                result = wrapFamInstBody pdata_prod_tc tys
+                       . mkConApp pdata_prod_con
+                       $ map Type tys ++ map Var vars
+            return (vars, result)
+      where
+        tys = dataConRepArgTys con
 
-buildPADict :: PAInstance -> VM [(Var, CoreExpr)]
-buildPADict (PAInstance {
-               painstInstance  = inst
-             , painstVectTyCon = vect_tc
-             , painstArrTyCon  = arr_tc })
-  = polyAbstract (tyConTyVars arr_tc) $ \abstract ->
-    do
-      shape <- tyConShape vect_tc
-      meth_binds <- mapM (mk_method shape) paMethods
-      let meth_exprs = map (Var . fst) meth_binds
+buildFromArrPRepr :: TyCon -> TyCon -> TyCon -> VM CoreExpr
+buildFromArrPRepr vect_tc prepr_tc pdata_tc
+  = do
+      arg_ty <- mkPDataType =<< mkPReprType el_ty
+      res_ty <- mkPDataType el_ty
+      arg    <- newLocalVar (fsLit "xs") arg_ty
 
-      pa_dc <- builtin paDictDataCon
-      let dict = mkConApp pa_dc (Type (mkTyConApp vect_tc arg_tys) : meth_exprs)
-          body = Let (Rec meth_binds) dict
-      return [(instanceDFunId inst, mkInlineMe $ abstract body)]
+      pdata_co <- mkBuiltinCo pdataTyCon
+      let Just repr_co = tyConFamilyCoercion_maybe prepr_tc
+          co           = mkAppCoercion pdata_co
+                       $ mkTyConApp repr_co var_tys
+
+          scrut  = mkCoerce co (Var arg)
+
+      (args, mk) <- from_sum res_ty scrut (tyConDataCons vect_tc)
+      
+      let result = wrapFamInstBody pdata_tc var_tys
+                 . mkConApp pdata_dc
+                 $ map Type var_tys ++ args
+
+      return $ Lam arg (mk result)
   where
-    tvs = tyConTyVars arr_tc
-    arg_tys = mkTyVarTys tvs
+    var_tys = mkTyVarTys $ tyConTyVars vect_tc
+    el_ty   = mkTyConApp vect_tc var_tys
 
-    mk_method shape (name, build)
-      = localV
-      $ do
-          body <- build shape vect_tc arr_tc
-          var  <- newLocalVar name (exprType body)
-          return (var, mkInlineMe body)
-          
-paMethods = [(FSLIT("lengthPA"),    buildLengthPA),
-             (FSLIT("replicatePA"), buildReplicatePA)]
+    [pdata_dc] = tyConDataCons pdata_tc
 
-buildLengthPA :: Shape -> TyCon -> TyCon -> VM CoreExpr
-buildLengthPA shape vect_tc arr_tc
-  = do
-      parr_ty <- mkPArrayType (mkTyConApp vect_tc arg_tys)
-      arg    <- newLocalVar FSLIT("xs") parr_ty
-      shapes <- mapM (newLocalVar FSLIT("sh")) shape_tys
-      wilds  <- mapM newDummyVar repr_tys
-      let scrut    = unwrapFamInstScrut arr_tc arg_tys (Var arg)
-          scrut_ty = exprType scrut
+    from_sum res_ty expr [] = return ([], mk)
+      where
+        mk body = mkWildCase expr (exprType expr) res_ty [(DEFAULT, [], body)]
+    from_sum res_ty expr [con] = from_prod res_ty expr con
+    from_sum res_ty expr cons
+      = do
+          (_, pdata_tc, sel_ty, arg_tys) <- reprSumTyCons vect_tc
+          prod_tys <- mapM mkPDataType arg_tys
+          sel  <- newLocalVar (fsLit "sel") sel_ty
+          vars <- newLocalVars (fsLit "xs") arg_tys
+          rs   <- zipWithM (from_prod res_ty) (map Var vars) cons
+          let (prods, mks) = unzip rs
+              [pdata_con]  = tyConDataCons pdata_tc
+              scrut        = unwrapFamInstScrut pdata_tc arg_tys expr
+
+              mk body = mkWildCase scrut (exprType scrut) res_ty
+                        [(DataAlt pdata_con, sel : vars, foldr ($) body mks)]
+          return (Var sel : concat prods, mk)
+
+
+    from_prod res_ty expr con
+      | []   <- tys = return ([], id)
+      | [ty] <- tys = return ([expr], id)
+      | otherwise
+        = do
+            prod_tc <- builtin (prodTyCon (length tys))
+            (pdata_tc, _) <- pdataReprTyCon (mkTyConApp prod_tc tys)
+            pdata_tys <- mapM mkPDataType tys
+            vars <- newLocalVars (fsLit "ys") pdata_tys
+            let [pdata_con] = tyConDataCons pdata_tc
+                scrut       = unwrapFamInstScrut pdata_tc tys expr
+
+                mk body = mkWildCase scrut (exprType scrut) res_ty
+                          [(DataAlt pdata_con, vars, body)]
+
+            return (map Var vars, mk)
+      where
+        tys = dataConRepArgTys con
 
-      body <- shapeLength shape (map Var shapes)
+buildPRDict :: TyCon -> TyCon -> TyCon -> VM CoreExpr
+buildPRDict vect_tc prepr_tc _
+  = do
+      dict <- sum_dict (tyConDataCons vect_tc)
+      pr_co <- mkBuiltinCo prTyCon
+      let co = mkAppCoercion pr_co
+             . mkSymCoercion
+             $ mkTyConApp arg_co ty_args
+      return (mkCoerce co dict)
+  where
+    ty_args = mkTyVarTys (tyConTyVars vect_tc)
+    Just arg_co = tyConFamilyCoercion_maybe prepr_tc
+
+    sum_dict []    = prDFunOfTyCon =<< builtin voidTyCon
+    sum_dict [con] = prod_dict con
+    sum_dict cons  = do
+                       dicts <- mapM prod_dict cons
+                       (sum_tc, _, _, sum_ty_args) <- reprSumTyCons vect_tc
+                       dfun <- prDFunOfTyCon sum_tc
+                       return $ dfun `mkTyApps` sum_ty_args `mkApps` dicts
+
+    prod_dict con
+      | []   <- tys = prDFunOfTyCon =<< builtin voidTyCon
+      | [ty] <- tys = mkPR ty
+      | otherwise   = do
+                        dicts <- mapM mkPR tys
+                        prod_tc <- builtin (prodTyCon (length tys))
+                        dfun <- prDFunOfTyCon prod_tc
+                        return $ dfun `mkTyApps` tys `mkApps` dicts
+      where
+        tys = dataConRepArgTys con
 
-      return . Lam arg
-             $ Case scrut (mkWildId scrut_ty) intPrimTy
-                    [(DataAlt repr_dc, shapes ++ wilds, body)]
+buildPDataTyCon :: TyCon -> TyCon -> VM TyCon
+buildPDataTyCon orig_tc vect_tc = fixV $ \repr_tc ->
+  do
+    name' <- cloneName mkPDataTyConOcc orig_name
+    rhs   <- buildPDataTyConRhs orig_name vect_tc repr_tc
+    pdata <- builtin pdataTyCon
+
+    liftDs $ buildAlgTyCon name'
+                           tyvars
+                           []          -- no stupid theta
+                           rhs
+                           rec_flag    -- FIXME: is this ok?
+                           False       -- FIXME: no generics
+                           False       -- not GADT syntax
+                           (Just $ mk_fam_inst pdata vect_tc)
   where
-    arg_tys = mkTyVarTys $ tyConTyVars arr_tc
-    [repr_dc] = tyConDataCons arr_tc
-    
-    shape_tys = shapeReprTys shape
-    repr_tys  = drop (length shape_tys) (dataConRepArgTys repr_dc)
-
--- data T = C0 t1 ... tm
---          ...
---          Ck u1 ... un
---
--- data [:T:] = A ![:Int:] [:t1:] ... [:un:]
---
--- replicatePA :: Int# -> T -> [:T:]
--- replicatePA n# t
---   = let c = case t of
---               C0 _ ... _ -> 0
---               ...
---               Ck _ ... _ -> k
---
---         xs1 = case t of
---                 C0 x1 _ ... _ -> replicatePA @t1 n# x1
---                 _             -> emptyPA @t1
---
---         ...
---
---         ysn = case t of
---                 Ck _ ... _ yn -> replicatePA @un n# yn
---                 _             -> emptyPA @un
---     in
---     A (replicatePA @Int n# c) xs1 ... ysn
---
---
+    orig_name = tyConName orig_tc
+    tyvars = tyConTyVars vect_tc
+    rec_flag = boolToRecFlag (isRecursiveTyCon vect_tc)
 
-buildReplicatePA :: Shape -> TyCon -> TyCon -> VM CoreExpr
-buildReplicatePA shape vect_tc arr_tc
+
+buildPDataTyConRhs :: Name -> TyCon -> TyCon -> VM AlgTyConRhs
+buildPDataTyConRhs orig_name vect_tc repr_tc
+  = do
+      data_con <- buildPDataDataCon orig_name vect_tc repr_tc
+      return $ DataTyCon { data_cons = [data_con], is_enum = False }
+
+buildPDataDataCon :: Name -> TyCon -> TyCon -> VM DataCon
+buildPDataDataCon orig_name vect_tc repr_tc
   = do
-      len_var <- newLocalVar FSLIT("n") intPrimTy
-      val_var <- newLocalVar FSLIT("x") val_ty
+      dc_name  <- cloneName mkPDataDataConOcc orig_name
+      comp_tys <- components
+
+      liftDs $ buildDataCon dc_name
+                            False                  -- not infix
+                            (map (const NotMarkedStrict) comp_tys)
+                            []                     -- no field labels
+                            tvs
+                            []                     -- no existentials
+                            []                     -- no eq spec
+                            []                     -- no context
+                            comp_tys
+                           (mkFamilyTyConApp repr_tc (mkTyVarTys tvs))
+                            repr_tc
+  where
+    tvs   = tyConTyVars vect_tc
+    cons  = tyConDataCons vect_tc
+    arity = length cons
+
+    components
+      | arity > 1 = liftM2 (:) (builtin (selTy arity)) data_components
+      | otherwise = data_components
 
-      let len = Var len_var
-          val = Var val_var
+    data_components = mapM mkPDataType
+                    . concat
+                    $ map dataConRepArgTys cons
 
-      shape_reprs <- shapeReplicate shape len (ctr_num val)
-      reprs <- liftM concat $ mapM (mk_comp_arrs len val) vect_dcs
+mkPADFun :: TyCon -> VM Var
+mkPADFun vect_tc
+  = newExportedVar (mkPADFunOcc $ getOccName vect_tc) =<< paDFunType vect_tc
+
+buildTyConBindings :: TyCon -> TyCon -> TyCon -> TyCon -> Var
+                   -> VM [(Var, CoreExpr)]
+buildTyConBindings orig_tc vect_tc prepr_tc pdata_tc dfun
+  = do
+      vectDataConWorkers orig_tc vect_tc pdata_tc
+      dict <- buildPADict vect_tc prepr_tc pdata_tc dfun
+      binds <- takeHoisted
+      return $ (dfun, dict) : binds
 
-      return . mkLams [len_var, val_var]
-             . wrapFamInstBody arr_tc arg_tys
-             $ mkConApp arr_dc (map Type arg_tys ++ shape_reprs ++ reprs)
+vectDataConWorkers :: TyCon -> TyCon -> TyCon -> VM ()
+vectDataConWorkers orig_tc vect_tc arr_tc
+  = do
+      bs <- sequence
+          . zipWith3 def_worker  (tyConDataCons orig_tc) rep_tys
+          $ zipWith4 mk_data_con (tyConDataCons vect_tc)
+                                 rep_tys
+                                 (inits rep_tys)
+                                 (tail $ tails rep_tys)
+      mapM_ (uncurry hoistBinding) bs
   where
-    arg_tys = mkTyVarTys (tyConTyVars arr_tc)
-    val_ty  = mkTyConApp vect_tc arg_tys
-    wild    = mkWildId val_ty
-    vect_dcs = tyConDataCons vect_tc
+    tyvars   = tyConTyVars vect_tc
+    var_tys  = mkTyVarTys tyvars
+    ty_args  = map Type var_tys
+    res_ty   = mkTyConApp vect_tc var_tys
+
+    cons     = tyConDataCons vect_tc
+    arity    = length cons
     [arr_dc] = tyConDataCons arr_tc
 
-    ctr_num val = Case val wild intTy (zipWith ctr_num_alt vect_dcs [0..])
-    ctr_num_alt dc i = (DataAlt dc, map mkWildId (dataConRepArgTys dc),
-                                    mkConApp intDataCon [mkIntLitInt i])
+    rep_tys  = map dataConRepArgTys $ tyConDataCons vect_tc
+
+
+    mk_data_con con tys pre post
+      = liftM2 (,) (vect_data_con con)
+                   (lift_data_con tys pre post (mkDataConTag con))
+
+    sel_replicate len tag
+      | arity > 1 = do
+                      rep <- builtin (selReplicate arity)
+                      return [rep `mkApps` [len, tag]]
+
+      | otherwise = return []
+
+    vect_data_con con = return $ mkConApp con ty_args
+    lift_data_con tys pre_tys post_tys tag
+      = do
+          len  <- builtin liftingContext
+          args <- mapM (newLocalVar (fsLit "xs"))
+                  =<< mapM mkPDataType tys
+
+          sel  <- sel_replicate (Var len) tag
 
+          pre   <- mapM emptyPD (concat pre_tys)
+          post  <- mapM emptyPD (concat post_tys)
 
-    mk_comp_arrs len val dc = let tys = dataConRepArgTys dc
-                                  wilds = map mkWildId tys
-                              in
-                              sequence (zipWith3 (mk_comp_arr len val dc)
-                                       tys (inits wilds) (tails wilds))
+          return . mkLams (len : args)
+                 . wrapFamInstBody arr_tc var_tys
+                 . mkConApp arr_dc
+                 $ ty_args ++ sel ++ pre ++ map Var args ++ post
 
-    mk_comp_arr len val dc ty pre (_:post)
+    def_worker data_con arg_tys mk_body
       = do
-          var   <- newLocalVar FSLIT("x") ty
-          rep   <- replicatePA len (Var var)
-          empty <- emptyPA ty
-          arr_ty <- mkPArrayType ty
+          body <- closedV
+                . inBind orig_worker
+                . polyAbstract tyvars $ \abstract ->
+                  liftM (abstract . vectorised)
+                $ buildClosures tyvars [] arg_tys res_ty mk_body
+
+          vect_worker <- cloneId mkVectOcc orig_worker (exprType body)
+          defGlobalVar orig_worker vect_worker
+          return (vect_worker, body)
+      where
+        orig_worker = dataConWorkId data_con
+
+buildPADict :: TyCon -> TyCon -> TyCon -> Var -> VM CoreExpr
+buildPADict vect_tc prepr_tc arr_tc _
+  = polyAbstract tvs $ \abstract ->
+    do
+      meth_binds <- mapM mk_method paMethods
+      let meth_exprs = map (Var . fst) meth_binds
+
+      pa_dc <- builtin paDataCon
+      let dict = mkConApp pa_dc (Type (mkTyConApp vect_tc arg_tys) : meth_exprs)
+          body = Let (Rec meth_binds) dict
+      return . mkInlineMe $ abstract body
+  where
+    tvs = tyConTyVars arr_tc
+    arg_tys = mkTyVarTys tvs
+
+    mk_method (name, build)
+      = localV
+      $ do
+          body <- build vect_tc prepr_tc arr_tc
+          var  <- newLocalVar name (exprType body)
+          return (var, mkInlineMe body)
 
-          return $ Case val wild arr_ty
-                     [(DEFAULT, [], empty), (DataAlt dc, pre ++ (var : post), rep)]
+paMethods :: [(FastString, TyCon -> TyCon -> TyCon -> VM CoreExpr)]
+paMethods = [(fsLit "toPRepr",      buildToPRepr),
+             (fsLit "fromPRepr",    buildFromPRepr),
+             (fsLit "toArrPRepr",   buildToArrPRepr),
+             (fsLit "fromArrPRepr", buildFromArrPRepr),
+             (fsLit "dictPRepr",    buildPRDict)]
 
 -- | Split the given tycons into two sets depending on whether they have to be
 -- converted (first list) or not (second list). The first argument contains
 -- information about the conversion status of external tycons:
--- 
+--
 --   * tycons which have converted versions are mapped to True
 --   * tycons which are not changed by vectorisation are mapped to False
 --   * tycons which can't be converted are not elements of the map
@@ -449,7 +691,7 @@ buildReplicatePA shape vect_tc arr_tc
 classifyTyCons :: UniqFM Bool -> [TyConGroup] -> ([TyCon], [TyCon])
 classifyTyCons = classify [] []
   where
-    classify conv keep cs [] = (conv, keep)
+    classify conv keep _  [] = (conv, keep)
     classify conv keep cs ((tcs, ds) : rs)
       | can_convert && must_convert
         = classify (tcs ++ conv) keep (cs `addListToUFM` [(tc,True) | tc <- tcs]) rs
@@ -464,11 +706,11 @@ classifyTyCons = classify [] []
         must_convert = foldUFM (||) False (intersectUFM_C const cs refs)
 
         convertable tc = isDataTyCon tc && all isVanillaDataCon (tyConDataCons tc)
-    
+
 -- | Compute mutually recursive groups of tycons in topological order
 --
 tyConGroups :: [TyCon] -> [TyConGroup]
-tyConGroups tcs = map mk_grp (stronglyConnComp edges)
+tyConGroups tcs = map mk_grp (stronglyConnCompFromEdgedVertices edges)
   where
     edges = [((tc, ds), tc, uniqSetToList ds) | tc <- tcs
                                 , let ds = tyConsOfTyCon tc]
@@ -479,13 +721,13 @@ tyConGroups tcs = map mk_grp (stronglyConnComp edges)
         (tcs, dss) = unzip els
 
 tyConsOfTyCon :: TyCon -> UniqSet TyCon
-tyConsOfTyCon 
+tyConsOfTyCon
   = tyConsOfTypes . concatMap dataConRepArgTys . tyConDataCons
 
 tyConsOfType :: Type -> UniqSet TyCon
 tyConsOfType ty
   | Just ty' <- coreView ty    = tyConsOfType ty'
-tyConsOfType (TyVarTy v)       = emptyUniqSet
+tyConsOfType (TyVarTy _)       = emptyUniqSet
 tyConsOfType (TyConApp tc tys) = extend (tyConsOfTypes tys)
   where
     extend | isUnLiftedTyCon tc
@@ -502,3 +744,41 @@ tyConsOfType other             = pprPanic "ClosureConv.tyConsOfType" $ ppr other
 tyConsOfTypes :: [Type] -> UniqSet TyCon
 tyConsOfTypes = unionManyUniqSets . map tyConsOfType
 
+
+-- ----------------------------------------------------------------------------
+-- Conversions
+
+fromVect :: Type -> CoreExpr -> VM CoreExpr
+fromVect ty expr | Just ty' <- coreView ty = fromVect ty' expr
+fromVect (FunTy arg_ty res_ty) expr
+  = do
+      arg     <- newLocalVar (fsLit "x") arg_ty
+      varg    <- toVect arg_ty (Var arg)
+      varg_ty <- vectType arg_ty
+      vres_ty <- vectType res_ty
+      apply   <- builtin applyVar
+      body    <- fromVect res_ty
+               $ Var apply `mkTyApps` [varg_ty, vres_ty] `mkApps` [expr, varg]
+      return $ Lam arg body
+fromVect ty expr
+  = identityConv ty >> return expr
+
+toVect :: Type -> CoreExpr -> VM CoreExpr
+toVect ty expr = identityConv ty >> return expr
+
+identityConv :: Type -> VM ()
+identityConv ty | Just ty' <- coreView ty = identityConv ty'
+identityConv (TyConApp tycon tys)
+  = do
+      mapM_ identityConv tys
+      identityConvTyCon tycon
+identityConv _ = noV
+
+identityConvTyCon :: TyCon -> VM ()
+identityConvTyCon tc
+  | isBoxedTupleTyCon tc = return ()
+  | isUnLiftedTyCon tc   = return ()
+  | otherwise            = do
+                             tc' <- maybeV (lookupTyCon tc)
+                             if tc == tc' then return () else noV
+