Refactor slightly
[ghc-hetmet.git] / compiler / vectorise / Vectorise.hs
index 71514e1..20f19b6 100644 (file)
@@ -3,6 +3,9 @@ where
 
 #include "HsVersions.h"
 
+import VectMonad
+import VectUtils
+
 import DynFlags
 import HscTypes
 
@@ -25,7 +28,8 @@ import PrelNames
 
 import Outputable
 import FastString
-import Control.Monad        ( liftM, liftM2, mapAndUnzipM )
+import Control.Monad        ( liftM, liftM2, mapAndUnzipM, zipWithM_ )
+import Data.Maybe           ( maybeToList )
 
 vectorise :: HscEnv -> ModGuts -> IO ModGuts
 vectorise hsc_env guts
@@ -35,221 +39,23 @@ vectorise hsc_env guts
       showPass dflags "Vectorisation"
       eps <- hscEPS hsc_env
       let info = hptVectInfo hsc_env `plusVectInfo` eps_vect_info eps
-      Just guts' <- initDs hsc_env (mg_module guts)
-                                   (mg_rdr_env guts)
-                                   (mg_types guts)
-                                   (vectoriseModule info guts)
+      Just (info', guts') <- initV hsc_env guts info (vectModule guts)
       endPass dflags "Vectorisation" Opt_D_dump_vect (mg_binds guts')
-      return guts'
+      return $ guts' { mg_vect_info = info' }
   where
     dflags = hsc_dflags hsc_env
 
--- ----------------------------------------------------------------------------
--- Vectorisation monad
-
-data Builtins = Builtins {
-                  parrayTyCon      :: TyCon
-                , paTyCon          :: TyCon
-                , closureTyCon     :: TyCon
-                , mkClosureVar     :: Var
-                , applyClosureVar  :: Var
-                , mkClosurePVar    :: Var
-                , applyClosurePVar :: Var
-                , closurePAVar     :: Var
-                , lengthPAVar      :: Var
-                , replicatePAVar   :: Var
-                }
-
-initBuiltins :: DsM Builtins
-initBuiltins
-  = do
-      parrayTyCon  <- dsLookupTyCon parrayTyConName
-      paTyCon      <- dsLookupTyCon paTyConName
-      closureTyCon <- dsLookupTyCon closureTyConName
-
-      mkClosureVar     <- dsLookupGlobalId mkClosureName
-      applyClosureVar  <- dsLookupGlobalId applyClosureName
-      mkClosurePVar    <- dsLookupGlobalId mkClosurePName
-      applyClosurePVar <- dsLookupGlobalId applyClosurePName
-      closurePAVar     <- dsLookupGlobalId closurePAName
-      lengthPAVar      <- dsLookupGlobalId lengthPAName
-      replicatePAVar   <- dsLookupGlobalId replicatePAName
-
-      return $ Builtins {
-                 parrayTyCon      = parrayTyCon
-               , paTyCon          = paTyCon
-               , closureTyCon     = closureTyCon
-               , mkClosureVar     = mkClosureVar
-               , applyClosureVar  = applyClosureVar
-               , mkClosurePVar    = mkClosurePVar
-               , applyClosurePVar = applyClosurePVar
-               , closurePAVar     = closurePAVar
-               , lengthPAVar      = lengthPAVar
-               , replicatePAVar   = replicatePAVar
-               }
-
-data GlobalEnv = GlobalEnv {
-                  -- Mapping from global variables to their vectorised versions.
-                  -- 
-                  global_vars :: VarEnv CoreExpr
-
-                  -- Exported variables which have a vectorised version
-                  --
-                , global_exported_vars :: VarEnv (Var, Var)
-
-                  -- Mapping from TyCons to their vectorised versions.
-                  -- TyCons which do not have to be vectorised are mapped to
-                  -- themselves.
-                  --
-                , global_tycons :: NameEnv TyCon
-
-                  -- Mapping from TyCons to their PA dictionaries
-                  --
-                , global_tycon_pa :: NameEnv CoreExpr
-                }
-
-data LocalEnv = LocalEnv {
-                 -- Mapping from local variables to their vectorised and
-                 -- lifted versions
-                 --
-                 local_vars :: VarEnv (CoreExpr, CoreExpr)
-
-                 -- Mapping from tyvars to their PA dictionaries
-               , local_tyvar_pa :: VarEnv CoreExpr
-               }
-              
-
-initGlobalEnv :: VectInfo -> GlobalEnv
-initGlobalEnv info
-  = GlobalEnv {
-      global_vars          = mapVarEnv  (Var . snd) $ vectInfoCCVar   info
-    , global_exported_vars = emptyVarEnv
-    , global_tycons        = mapNameEnv snd $ vectInfoCCTyCon info
-    , global_tycon_pa      = emptyNameEnv
-    }
-
-emptyLocalEnv = LocalEnv {
-                   local_vars     = emptyVarEnv
-                 , local_tyvar_pa = emptyVarEnv
-                 }
-
--- FIXME
-updVectInfo :: GlobalEnv -> ModGuts -> ModGuts
-updVectInfo env guts = guts { mg_vect_info = info' }
-  where
-    info' = info {
-              vectInfoCCVar   = global_exported_vars env
-            , vectInfoCCTyCon = tc_env
-            }
-
-    info  = mg_vect_info guts
-    tyenv = mg_types guts
-
-    tc_env = mkNameEnv [(tc_name, (tc,tc')) | tc <- typeEnvTyCons tyenv
-                                            , let tc_name = tyConName tc
-                                            , Just tc' <- [lookupNameEnv (global_tycons env) tc_name]]
-
-data VResult a = Yes GlobalEnv LocalEnv a | No
-
-newtype VM a = VM { runVM :: Builtins -> GlobalEnv -> LocalEnv -> DsM (VResult a) }
-
-instance Monad VM where
-  return x   = VM $ \bi genv lenv -> return (Yes genv lenv x)
-  VM p >>= f = VM $ \bi genv lenv -> do
-                                      r <- p bi genv lenv
-                                      case r of
-                                        Yes genv' lenv' x -> runVM (f x) bi genv' lenv'
-                                        No                -> return No
-
-noV :: VM a
-noV = VM $ \_ _ _ -> return No
-
-tryV :: VM a -> VM (Maybe a)
-tryV (VM p) = VM $ \bi genv lenv ->
-  do
-    r <- p bi genv lenv
-    case r of
-      Yes genv' lenv' x -> return (Yes genv' lenv' (Just x))
-      No                -> return (Yes genv  lenv  Nothing)
-
-maybeV :: VM (Maybe a) -> VM a
-maybeV p = maybe noV return =<< p
-
-orElseV :: VM a -> VM a -> VM a
-orElseV p q = maybe q return =<< tryV p
-
-localV :: VM a -> VM a
-localV p = do
-             env <- readLEnv id
-             x <- p
-             setLEnv env
-             return x
-
-liftDs :: DsM a -> VM a
-liftDs p = VM $ \bi genv lenv -> do { x <- p; return (Yes genv lenv x) }
-
-builtin :: (Builtins -> a) -> VM a
-builtin f = VM $ \bi genv lenv -> return (Yes genv lenv (f bi))
-
-readGEnv :: (GlobalEnv -> a) -> VM a
-readGEnv f = VM $ \bi genv lenv -> return (Yes genv lenv (f genv))
-
-setGEnv :: GlobalEnv -> VM ()
-setGEnv genv = VM $ \_ _ lenv -> return (Yes genv lenv ())
-
-updGEnv :: (GlobalEnv -> GlobalEnv) -> VM ()
-updGEnv f = VM $ \_ genv lenv -> return (Yes (f genv) lenv ())
-
-readLEnv :: (LocalEnv -> a) -> VM a
-readLEnv f = VM $ \bi genv lenv -> return (Yes genv lenv (f lenv))
-
-setLEnv :: LocalEnv -> VM ()
-setLEnv lenv = VM $ \_ genv _ -> return (Yes genv lenv ())
-
-updLEnv :: (LocalEnv -> LocalEnv) -> VM ()
-updLEnv f = VM $ \_ genv lenv -> return (Yes genv (f lenv) ())
-
-newLocalVar :: FastString -> Type -> VM Var
-newLocalVar fs ty
-  = do
-      u <- liftDs newUnique
-      return $ mkSysLocal fs u ty
-
-newTyVar :: FastString -> Kind -> VM Var
-newTyVar fs k
-  = do
-      u <- liftDs newUnique
-      return $ mkTyVar (mkSysTvName u fs) k
-
-lookupTyCon :: TyCon -> VM (Maybe TyCon)
-lookupTyCon tc = readGEnv $ \env -> lookupNameEnv (global_tycons env) (tyConName tc)
-
-
-extendTyVarPA :: Var -> CoreExpr -> VM ()
-extendTyVarPA tv pa = updLEnv $ \env -> env { local_tyvar_pa = extendVarEnv (local_tyvar_pa env) tv pa }
-
--- ----------------------------------------------------------------------------
--- Bindings
-
-vectoriseModule :: VectInfo -> ModGuts -> DsM ModGuts
-vectoriseModule info guts
-  = do
-      builtins <- initBuiltins
-      r <- runVM (vectModule guts) builtins (initGlobalEnv info) emptyLocalEnv
-      case r of
-        Yes genv _ guts' -> return $ updVectInfo genv guts'
-        No               -> return guts
-
 vectModule :: ModGuts -> VM ModGuts
 vectModule guts = return guts
 
-
+-- ----------------------------------------------------------------------------
+-- Bindings
 
 vectBndr :: Var -> VM (Var, Var)
 vectBndr v
   = do
       vty <- vectType (idType v)
-      lty <- mkPArrayTy vty
+      lty <- mkPArrayType vty
       let vv = v `Id.setIdType` vty
           lv = v `Id.setIdType` lty
       updLEnv (mapTo vv lv)
@@ -279,9 +85,9 @@ vectBndrsIn vs p
 replicateP :: CoreExpr -> CoreExpr -> VM CoreExpr
 replicateP expr len
   = do
-      pa  <- paOfType ty
-      rep <- builtin replicatePAVar
-      return $ mkApps (Var rep) [Type ty, pa, expr, len]
+      dict <- paDictOfType ty
+      rep  <- builtin replicatePAVar
+      return $ mkApps (Var rep) [Type ty, dict, expr, len]
   where
     ty = exprType expr
 
@@ -304,35 +110,98 @@ vectVar lc v = local v `orElseV` global v
                  vexpr <- maybeV (readGEnv $ \env -> lookupVarEnv (global_vars env) v)
                  lexpr <- replicateP vexpr lc
                  return (vexpr, lexpr)
+
+vectPolyVar :: CoreExpr -> Var -> [Type] -> VM (CoreExpr, CoreExpr)
+vectPolyVar lc v tys
+  = do
+      r <- readLEnv $ \env -> lookupVarEnv (local_vars env) v
+      case r of
+        Just (vexpr, lexpr) -> liftM2 (,) (mk_app vexpr) (mk_app lexpr)
+        Nothing ->
+          do
+            poly  <- maybeV (readGEnv $ \env -> lookupVarEnv (global_vars env) v)
+            vexpr <- mk_app poly
+            lexpr <- replicateP vexpr lc
+            return (vexpr, lexpr)
+  where
+    mk_app e = applyToTypes e =<< mapM vectType tys
+
+abstractOverTyVars :: [TyVar] -> ((CoreExpr -> CoreExpr) -> VM a) -> VM a
+abstractOverTyVars tvs p
+  = do
+      mdicts <- mapM mk_dict_var tvs
+      zipWithM_ (\tv -> maybe (deleteTyVarPA tv) (extendTyVarPA tv . Var)) tvs mdicts
+      p (mk_lams mdicts)
+  where
+    mk_dict_var tv = do
+                       r <- paDictArgType tv
+                       case r of
+                         Just ty -> liftM Just (newLocalVar FSLIT("dPA") ty)
+                         Nothing -> return Nothing
+
+    mk_lams mdicts = mkLams [arg | (tv, mdict) <- zip tvs mdicts
+                                 , arg <- tv : maybeToList mdict]
+
+applyToTypes :: CoreExpr -> [Type] -> VM CoreExpr
+applyToTypes expr tys
+  = do
+      dicts <- mapM paDictOfType tys
+      return $ mkApps expr [arg | (ty, dict) <- zip tys dicts
+                                , arg <- [Type ty, dict]]
+    
+
+vectPolyExpr :: CoreExpr -> CoreExprWithFVs -> VM (CoreExpr, CoreExpr)
+vectPolyExpr lc expr
+  = localV
+  . abstractOverTyVars tvs $ \mk_lams ->
+    -- FIXME: shadowing (tvs in lc)
+    do
+      (vmono, lmono) <- vectExpr lc mono
+      return $ (mk_lams vmono, mk_lams lmono)
+  where
+    (tvs, mono) = collectAnnTypeBinders expr  
                 
 vectExpr :: CoreExpr -> CoreExprWithFVs -> VM (CoreExpr, CoreExpr)
 vectExpr lc (_, AnnType ty)
   = do
       vty <- vectType ty
       return (Type vty, Type vty)
+
 vectExpr lc (_, AnnVar v)   = vectVar lc v
+
 vectExpr lc (_, AnnLit lit)
   = do
       let vexpr = Lit lit
       lexpr <- replicateP vexpr lc
       return (vexpr, lexpr)
+
 vectExpr lc (_, AnnNote note expr)
   = do
       (vexpr, lexpr) <- vectExpr lc expr
       return (Note note vexpr, Note note lexpr)
+
+vectExpr lc e@(_, AnnApp _ arg)
+  | isAnnTypeArg arg
+  = vectTyAppExpr lc fn tys
+  where
+    (fn, tys) = collectAnnTypeArgs e
+
 vectExpr lc (_, AnnApp fn arg)
   = do
       fn'  <- vectExpr lc fn
       arg' <- vectExpr lc arg
       capply fn' arg'
+
 vectExpr lc (_, AnnCase expr bndr ty alts)
   = panic "vectExpr: case"
+
 vectExpr lc (_, AnnLet (AnnNonRec bndr rhs) body)
   = do
-      (vrhs, lrhs) <- vectExpr lc rhs
+      (vrhs, lrhs) <- vectPolyExpr lc rhs
       (vbndr, lbndr, (vbody, lbody)) <- vectBndrIn bndr (vectExpr lc body)
       return (Let (NonRec vbndr vrhs) vbody,
               Let (NonRec lbndr lrhs) lbody)
+
 vectExpr lc (_, AnnLet (AnnRec prs) body)
   = do
       (vbndrs, lbndrs, (vrhss, vbody, lrhss, lbody)) <- vectBndrsIn bndrs vect
@@ -343,65 +212,15 @@ vectExpr lc (_, AnnLet (AnnRec prs) body)
     
     vect = do
              (vrhss, lrhss) <- mapAndUnzipM (vectExpr lc) rhss
-             (vbody, lbody) <- vectExpr lc body
+             (vbody, lbody) <- vectPolyExpr lc body
              return (vrhss, vbody, lrhss, lbody)
 
--- ----------------------------------------------------------------------------
--- PA dictionaries
-
-paArgType :: Type -> Kind -> VM (Maybe Type)
-paArgType ty k
-  | Just k' <- kindView k = paArgType ty k'
-
--- Here, we assume that for a kind (k1 -> k2) to be valid, k1 and k2 can only
--- be made up of * and (->), i.e., they can't be coercion kinds or #.
-paArgType ty (FunTy k1 k2)
-  = do
-      tv  <- newTyVar FSLIT("a") k1
-      ty1 <- paArgType' (TyVarTy tv) k1
-      ty2 <- paArgType' (AppTy ty (TyVarTy tv)) k2
-      return . Just $ ForAllTy tv (FunTy ty1 ty2)
-
-paArgType ty k
-  | isLiftedTypeKind k
-  = do
-      tc <- builtin paTyCon
-      return . Just $ TyConApp tc [ty]
-
-  | otherwise
-  = return Nothing 
-
-paArgType' :: Type -> Kind -> VM Type
-paArgType' ty k
-  = do
-      r <- paArgType ty k
-      case r of
-        Just ty' -> return ty'
-        Nothing  -> pprPanic "paArgType'" (ppr ty)
-
-paOfTyCon :: TyCon -> VM CoreExpr
--- FIXME: just for now
-paOfTyCon tc = maybeV (readGEnv $ \env -> lookupNameEnv (global_tycon_pa env) (tyConName tc))
-
-paOfType :: Type -> VM CoreExpr
-paOfType ty | Just ty' <- coreView ty = paOfType ty'
-
-paOfType (TyVarTy tv) = maybeV (readLEnv $ \env -> lookupVarEnv (local_tyvar_pa env) tv)
-paOfType (AppTy ty1 ty2)
-  = do
-      e1 <- paOfType ty1
-      e2 <- paOfType ty2
-      return $ mkApps e1 [Type ty2, e2]
-paOfType (TyConApp tc tys)
-  = do
-      e  <- paOfTyCon tc
-      es <- mapM paOfType tys
-      return $ mkApps e [arg | (t,e) <- zip tys es, arg <- [Type t, e]]
-paOfType (FunTy ty1 ty2) = paOfType (TyConApp funTyCon [ty1,ty2])
-paOfType t@(ForAllTy tv ty) = pprPanic "paOfType:" (ppr t)
-paOfType ty = pprPanic "paOfType:" (ppr ty)
-        
+vectExpr lc e@(_, AnnLam bndr body)
+  | isTyVar bndr = pprPanic "vectExpr" (ppr $ deAnnotate e)
 
+vectTyAppExpr :: CoreExpr -> CoreExprWithFVs -> [Type] -> VM (CoreExpr, CoreExpr)
+vectTyAppExpr lc (_, AnnVar v) tys = vectPolyVar lc v tys
+vectTyAppExpr lc e tys = pprPanic "vectTyAppExpr" (ppr $ deAnnotate e)
 
 -- ----------------------------------------------------------------------------
 -- Types
@@ -428,25 +247,12 @@ vectType (FunTy ty1 ty2)   = liftM2 TyConApp (builtin closureTyCon)
                                              (mapM vectType [ty1,ty2])
 vectType (ForAllTy tv ty)
   = do
-      r   <- paArgType (TyVarTy tv) (tyVarKind tv)
+      r   <- paDictArgType tv
       ty' <- vectType ty
-      return . ForAllTy tv $ case r of { Just paty -> FunTy paty ty'; Nothing -> ty' }
+      return $ ForAllTy tv (wrap r ty')
+  where
+    wrap Nothing      = id
+    wrap (Just pa_ty) = FunTy pa_ty
 
 vectType ty = pprPanic "vectType:" (ppr ty)
 
-isClosureTyCon :: TyCon -> Bool
-isClosureTyCon tc = tyConUnique tc == closureTyConKey
-
-splitClosureTy :: Type -> (Type, Type)
-splitClosureTy ty
-  | Just (tc, [arg_ty, res_ty]) <- splitTyConApp_maybe ty
-  , isClosureTyCon tc
-  = (arg_ty, res_ty)
-
-  | otherwise = pprPanic "splitClosureTy" (ppr ty)
-
-mkPArrayTy :: Type -> VM Type
-mkPArrayTy ty = do
-                  tc <- builtin parrayTyCon
-                  return $ TyConApp tc [ty]
-