More vectorisation-related smart constructors
[ghc-hetmet.git] / compiler / vectorise / Vectorise.hs
index 796a265..489d6cc 100644 (file)
@@ -5,6 +5,8 @@ where
 
 import VectMonad
 import VectUtils
+import VectType
+import VectCore
 
 import DynFlags
 import HscTypes
@@ -13,45 +15,106 @@ import CoreLint             ( showPass, endPass )
 import CoreSyn
 import CoreUtils
 import CoreFVs
+import SimplMonad           ( SimplCount, zeroSimplCount )
+import Rules                ( RuleBase )
+import DataCon
 import TyCon
 import Type
-import TypeRep
+import FamInstEnv           ( extendFamInstEnvList )
+import InstEnv              ( extendInstEnvList )
 import Var
 import VarEnv
-import Name                 ( mkSysTvName )
+import VarSet
+import Name                 ( mkSysTvName, getName )
 import NameEnv
 import Id
+import MkId                 ( unwrapFamInstScrut )
+import OccName
 
 import DsMonad hiding (mapAndUnzipM)
+import DsUtils              ( mkCoreTup, mkCoreTupTy )
 
+import Literal              ( Literal )
 import PrelNames
+import TysWiredIn
+import TysPrim              ( intPrimTy )
+import BasicTypes           ( Boxity(..) )
 
 import Outputable
 import FastString
-import Control.Monad        ( liftM, liftM2, mapAndUnzipM, zipWithM_ )
-import Data.Maybe           ( maybeToList )
+import Control.Monad        ( liftM, liftM2, mapAndUnzipM )
 
-vectorise :: HscEnv -> ModGuts -> IO ModGuts
-vectorise hsc_env guts
-  | not (Opt_Vectorise `dopt` dflags) = return guts
-  | otherwise
+vectorise :: HscEnv -> UniqSupply -> RuleBase -> ModGuts
+          -> IO (SimplCount, ModGuts)
+vectorise hsc_env _ _ guts
   = do
       showPass dflags "Vectorisation"
       eps <- hscEPS hsc_env
       let info = hptVectInfo hsc_env `plusVectInfo` eps_vect_info eps
       Just (info', guts') <- initV hsc_env guts info (vectModule guts)
       endPass dflags "Vectorisation" Opt_D_dump_vect (mg_binds guts')
-      return $ guts' { mg_vect_info = info' }
+      return (zeroSimplCount dflags, guts' { mg_vect_info = info' })
   where
     dflags = hsc_dflags hsc_env
 
 vectModule :: ModGuts -> VM ModGuts
-vectModule guts = return guts
+vectModule guts
+  = do
+      (types', fam_insts, pa_insts) <- vectTypeEnv (mg_types guts)
+      
+      let insts         = map painstInstance pa_insts
+          fam_inst_env' = extendFamInstEnvList (mg_fam_inst_env guts) fam_insts
+          inst_env'     = extendInstEnvList (mg_inst_env guts) insts
+      updGEnv (setInstEnvs inst_env' fam_inst_env')
+     
+      dicts  <- mapM buildPADict pa_insts 
+      binds' <- mapM vectTopBind (mg_binds guts)
+      return $ guts { mg_types        = types'
+                    , mg_binds        = Rec (concat dicts) : binds'
+                    , mg_inst_env     = inst_env'
+                    , mg_fam_inst_env = fam_inst_env'
+                    , mg_insts        = mg_insts guts ++ insts
+                    , mg_fam_insts    = mg_fam_insts guts ++ fam_insts
+                    }
+
+vectTopBind :: CoreBind -> VM CoreBind
+vectTopBind b@(NonRec var expr)
+  = do
+      var'  <- vectTopBinder var
+      expr' <- vectTopRhs expr
+      hs    <- takeHoisted
+      return . Rec $ (var, expr) : (var', expr') : hs
+  `orElseV`
+    return b
+
+vectTopBind b@(Rec bs)
+  = do
+      vars'  <- mapM vectTopBinder vars
+      exprs' <- mapM vectTopRhs exprs
+      hs     <- takeHoisted
+      return . Rec $ bs ++ zip vars' exprs' ++ hs
+  `orElseV`
+    return b
+  where
+    (vars, exprs) = unzip bs
+
+vectTopBinder :: Var -> VM Var
+vectTopBinder var
+  = do
+      vty <- vectType (idType var)
+      name <- cloneName mkVectOcc (getName var)
+      let var' | isExportedId var = Id.mkExportedLocalId name vty
+               | otherwise        = Id.mkLocalId         name vty
+      defGlobalVar var var'
+      return var'
+    
+vectTopRhs :: CoreExpr -> VM CoreExpr
+vectTopRhs = liftM fst . closedV . vectPolyExpr (panic "Empty lifting context") . freeVars
 
 -- ----------------------------------------------------------------------------
 -- Bindings
 
-vectBndr :: Var -> VM (Var, Var)
+vectBndr :: Var -> VM VVar
 vectBndr v
   = do
       vty <- vectType (idType v)
@@ -61,37 +124,28 @@ vectBndr v
       updLEnv (mapTo vv lv)
       return (vv, lv)
   where
-    mapTo vv lv env = env { local_vars = extendVarEnv (local_vars env) v (Var vv, Var lv) }
+    mapTo vv lv env = env { local_vars = extendVarEnv (local_vars env) v (vv, lv) }
 
-vectBndrIn :: Var -> VM a -> VM (Var, Var, a)
+vectBndrIn :: Var -> VM a -> VM (VVar, a)
 vectBndrIn v p
   = localV
   $ do
-      (vv, lv) <- vectBndr v
+      vv <- vectBndr v
       x <- p
-      return (vv, lv, x)
+      return (vv, x)
 
-vectBndrsIn :: [Var] -> VM a -> VM ([Var], [Var], a)
+vectBndrsIn :: [Var] -> VM a -> VM ([VVar], a)
 vectBndrsIn vs p
   = localV
   $ do
-      (vvs, lvs) <- mapAndUnzipM vectBndr vs
+      vvs <- mapM vectBndr vs
       x <- p
-      return (vvs, lvs, x)
+      return (vvs, x)
 
 -- ----------------------------------------------------------------------------
 -- Expressions
 
-replicateP :: CoreExpr -> CoreExpr -> VM CoreExpr
-replicateP expr len
-  = do
-      dict <- paDictOfType ty
-      rep  <- builtin replicatePAVar
-      return $ mkApps (Var rep) [Type ty, dict, expr, len]
-  where
-    ty = exprType expr
-
-capply :: (CoreExpr, CoreExpr) -> (CoreExpr, CoreExpr) -> VM (CoreExpr, CoreExpr)
+capply :: VExpr -> VExpr -> VM VExpr
 capply (vfn, lfn) (varg, larg)
   = do
       apply  <- builtin applyClosureVar
@@ -102,141 +156,249 @@ capply (vfn, lfn) (varg, larg)
     fn_ty            = exprType vfn
     (arg_ty, res_ty) = splitClosureTy fn_ty
 
-vectVar :: CoreExpr -> Var -> VM (CoreExpr, CoreExpr)
-vectVar lc v = local v `orElseV` global v
-  where
-    local  v = maybeV (readLEnv $ \env -> lookupVarEnv (local_vars env) v)
-    global v = do
-                 vexpr <- maybeV (readGEnv $ \env -> lookupVarEnv (global_vars env) v)
-                 lexpr <- replicateP vexpr lc
-                 return (vexpr, lexpr)
+vectVar :: Var -> Var -> VM VExpr
+vectVar lc v
+  = do
+      r <- lookupVar v
+      case r of
+        Local (vv,lv) -> return (Var vv, Var lv)
+        Global vv     -> do
+                           let vexpr = Var vv
+                           lexpr <- replicatePA vexpr (Var lc)
+                           return (vexpr, lexpr)
 
-vectPolyVar :: CoreExpr -> Var -> [Type] -> VM (CoreExpr, CoreExpr)
+vectPolyVar :: Var -> Var -> [Type] -> VM VExpr
 vectPolyVar lc v tys
   = do
-      r <- readLEnv $ \env -> lookupVarEnv (local_vars env) v
+      vtys <- mapM vectType tys
+      r <- lookupVar 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 = do
-                 vtys  <- mapM vectType tys
-                 dicts <- mapM paDictOfType vtys
-                 return $ mkApps e [arg | (vty, dict) <- zip vtys dicts
-                                        , arg <- [Type vty, dict]]
+        Local (vv, lv) -> liftM2 (,) (polyApply (Var vv) vtys)
+                                     (polyApply (Var lv) vtys)
+        Global poly    -> do
+                            vexpr <- polyApply (Var poly) vtys
+                            lexpr <- replicatePA vexpr (Var lc)
+                            return (vexpr, lexpr)
 
-vectPolyExpr :: CoreExpr -> CoreExprWithFVs -> VM (CoreExpr, CoreExpr)
-vectPolyExpr lc expr
+vectLiteral :: Var -> Literal -> VM VExpr
+vectLiteral lc lit
   = do
-      mdicts <- mapM mk_dict_var tvs
-      
-      -- FIXME: shadowing (tvs in lc)
-      (vmono, lmono) <- localV
-                      $ do
-                          zipWithM_ (\tv -> maybe (deleteTyVarPA tv) (extendTyVarPA tv . Var))
-                                    tvs mdicts
-                          vectExpr lc mono
-      return (mk_lams tvs mdicts vmono, mk_lams tvs mdicts lmono)
-  where
-    (tvs, mono) = collectAnnTypeBinders expr
-
-    mk_dict_var tv = do
-                       r <- paDictArgType tv
-                       case r of
-                         Just ty -> liftM Just (newLocalVar FSLIT("dPA") ty)
-                         Nothing -> return Nothing
+      lexpr <- replicatePA (Lit lit) (Var lc)
+      return (Lit lit, lexpr)
 
-    mk_lams tvs mdicts = mkLams [arg | (tv, mdict) <- zip tvs mdicts
-                                     , arg <- tv : maybeToList mdict]
+vectPolyExpr :: Var -> CoreExprWithFVs -> VM VExpr
+vectPolyExpr lc expr
+  = polyAbstract tvs $ \abstract ->
+    -- FIXME: shadowing (tvs in lc)
+    do
+      mono' <- vectExpr lc mono
+      return $ mapVect abstract mono'
+  where
+    (tvs, mono) = collectAnnTypeBinders expr  
                 
-vectExpr :: CoreExpr -> CoreExprWithFVs -> VM (CoreExpr, CoreExpr)
+vectExpr :: Var -> CoreExprWithFVs -> VM VExpr
 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)
+  = liftM vType (vectType ty)
+
+vectExpr lc (_, AnnVar v) = vectVar lc v
+
+vectExpr lc (_, AnnLit lit) = vectLiteral lc lit
+
 vectExpr lc (_, AnnNote note expr)
-  = do
-      (vexpr, lexpr) <- vectExpr lc expr
-      return (Note note vexpr, Note note lexpr)
+  = liftM (vNote note) (vectExpr lc expr)
+
 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) <- 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)
+      vrhs <- vectPolyExpr lc rhs
+      (vbndr, vbody) <- vectBndrIn bndr (vectExpr lc body)
+      return $ vLet (vNonRec vbndr vrhs) vbody
+
+vectExpr lc (_, AnnLet (AnnRec bs) body)
   = do
-      (vbndrs, lbndrs, (vrhss, vbody, lrhss, lbody)) <- vectBndrsIn bndrs vect
-      return (Let (Rec (zip vbndrs vrhss)) vbody,
-              Let (Rec (zip lbndrs lrhss)) lbody)
+      (vbndrs, (vrhss, vbody)) <- vectBndrsIn bndrs
+                                $ liftM2 (,)
+                                  (mapM (vectExpr lc) rhss)
+                                  (vectPolyExpr lc body)
+      return $ vLet (vRec vbndrs vrhss) vbody
   where
-    (bndrs, rhss) = unzip prs
-    
-    vect = do
-             (vrhss, lrhss) <- mapAndUnzipM (vectExpr lc) rhss
-             (vbody, lbody) <- vectPolyExpr lc body
-             return (vrhss, vbody, lrhss, lbody)
+    (bndrs, rhss) = unzip bs
+
 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)
+vectExpr lc (fvs, AnnLam bndr body)
+  = do
+      tyvars <- localTyVars
+      info <- mkCEnvInfo fvs bndr body
+      (poly_vfn, poly_lfn) <- mkClosureFns info tyvars bndr body
 
--- ----------------------------------------------------------------------------
--- Types
-
-vectTyCon :: TyCon -> VM TyCon
-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'
-
-                    -- FIXME: just for now
-                    Nothing  -> pprTrace "ccTyCon:" (ppr tc) $ return tc
-
-vectType :: Type -> VM Type
-vectType ty | Just ty' <- coreView ty = vectType ty
-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])
-vectType (ForAllTy tv ty)
-  = do
-      r   <- paDictArgType tv
-      ty' <- vectType ty
-      return $ ForAllTy tv (wrap r ty')
+      vfn_var <- hoistExpr FSLIT("vfn") poly_vfn
+      lfn_var <- hoistExpr FSLIT("lfn") poly_lfn
+
+      let (venv, lenv) = mkClosureEnvs info (Var lc)
+
+      let env_ty = cenv_vty info
+
+      pa_dict <- paDictOfType env_ty
+
+      arg_ty <- vectType (varType bndr)
+      res_ty <- vectType (exprType $ deAnnotate body)
+
+      -- FIXME: move the functions to the top level
+      mono_vfn <- polyApply (Var vfn_var) (mkTyVarTys tyvars)
+      mono_lfn <- polyApply (Var lfn_var) (mkTyVarTys tyvars)
+
+      mk_clo <- builtin mkClosureVar
+      mk_cloP <- builtin mkClosurePVar
+
+      let vclo = Var mk_clo  `mkTyApps` [arg_ty, res_ty, env_ty]
+                             `mkApps`   [pa_dict, mono_vfn, mono_lfn, venv]
+          
+          lclo = Var mk_cloP `mkTyApps` [arg_ty, res_ty, env_ty]
+                             `mkApps`   [pa_dict, mono_vfn, mono_lfn, lenv]
+
+      return (vclo, lclo)
+
+data CEnvInfo = CEnvInfo {
+               cenv_vars         :: [Var]
+             , cenv_values       :: [(CoreExpr, CoreExpr)]
+             , cenv_vty          :: Type
+             , cenv_lty          :: Type
+             , cenv_repr_tycon   :: TyCon
+             , cenv_repr_tyargs  :: [Type]
+             , cenv_repr_datacon :: DataCon
+             }
+
+mkCEnvInfo :: VarSet -> Var -> CoreExprWithFVs -> VM CEnvInfo
+mkCEnvInfo fvs arg body
+  = do
+      locals <- readLEnv local_vars
+      let
+          (vars, vals) = unzip
+                 [(var, (Var v, Var v')) | var      <- varSetElems fvs
+                                         , Just (v,v') <- [lookupVarEnv locals var]]
+      vtys <- mapM (vectType . varType) vars
+
+      (vty, repr_tycon, repr_tyargs, repr_datacon) <- mk_env_ty vtys
+      lty <- mkPArrayType vty
+      
+      return $ CEnvInfo {
+                 cenv_vars         = vars
+               , cenv_values       = vals
+               , cenv_vty          = vty
+               , cenv_lty          = lty
+               , cenv_repr_tycon   = repr_tycon
+               , cenv_repr_tyargs  = repr_tyargs
+               , cenv_repr_datacon = repr_datacon
+               }
   where
-    wrap Nothing      = id
-    wrap (Just pa_ty) = FunTy pa_ty
+    mk_env_ty [vty]
+      = return (vty, error "absent cinfo_repr_tycon"
+                   , error "absent cinfo_repr_tyargs"
+                   , error "absent cinfo_repr_datacon")
 
-vectType ty = pprPanic "vectType:" (ppr ty)
+    mk_env_ty vtys
+      = do
+          let ty = mkCoreTupTy vtys
+          (repr_tc, repr_tyargs) <- lookupPArrayFamInst ty
+          let [repr_con] = tyConDataCons repr_tc
+          return (ty, repr_tc, repr_tyargs, repr_con)
+
+    
+
+mkClosureEnvs :: CEnvInfo -> CoreExpr -> (CoreExpr, CoreExpr)
+mkClosureEnvs info lc
+  | [] <- vals
+  = (Var unitDataConId, mkApps (Var $ dataConWrapId (cenv_repr_datacon info))
+                               [lc, Var unitDataConId])
+
+  | [(vval, lval)] <- vals
+  = (vval, lval)
+
+  | otherwise
+  = (mkCoreTup vvals, Var (dataConWrapId $ cenv_repr_datacon info)
+                      `mkTyApps` cenv_repr_tyargs info
+                      `mkApps`   (lc : lvals))
+
+  where
+    vals = cenv_values info
+    (vvals, lvals) = unzip vals
+
+mkClosureFns :: CEnvInfo -> [TyVar] -> Var -> CoreExprWithFVs
+             -> VM (CoreExpr, CoreExpr)
+mkClosureFns info tyvars arg body
+  = closedV
+  . polyAbstract tyvars
+  $ \mk_tlams ->
+  do
+    (vfn, lfn) <- mkClosureMonoFns info arg body
+    return (mk_tlams vfn, mk_tlams lfn)
+
+mkClosureMonoFns :: CEnvInfo -> Var -> CoreExprWithFVs -> VM (CoreExpr, CoreExpr)
+mkClosureMonoFns info arg body
+  = do
+      lc_bndr <- newLocalVar FSLIT("lc") intPrimTy
+      (bndrs, (vbody, lbody))
+        <- vectBndrsIn (arg : cenv_vars info)
+                       (vectExpr lc_bndr body)
+      let (varg : vbndrs, larg : lbndrs) = unzip bndrs
+
+      venv_bndr <- newLocalVar FSLIT("env") vty
+      lenv_bndr <- newLocalVar FSLIT("env") lty
+
+      let vcase = bind_venv (Var venv_bndr) vbody vbndrs
+      lcase <- bind_lenv (Var lenv_bndr) lbody lc_bndr lbndrs
+      return (mkLams [venv_bndr, varg] vcase, mkLams [lenv_bndr, larg] lcase)
+  where
+    vty = cenv_vty info
+    lty = cenv_lty info
+
+    arity = length (cenv_vars info)
+
+    bind_venv venv vbody []      = vbody
+    bind_venv venv vbody [vbndr] = Let (NonRec vbndr venv) vbody
+    bind_venv venv vbody vbndrs
+      = Case venv (mkWildId vty) (exprType vbody)
+             [(DataAlt (tupleCon Boxed arity), vbndrs, vbody)]
+
+    bind_lenv lenv lbody lc_bndr [lbndr]
+      = do
+          len <- lengthPA (Var lbndr)
+          return . Let (NonRec lbndr lenv)
+                 $ Case len
+                        lc_bndr
+                        (exprType lbody)
+                        [(DEFAULT, [], lbody)]
+
+    bind_lenv lenv lbody lc_bndr lbndrs
+      = let scrut = unwrapFamInstScrut (cenv_repr_tycon info)
+                                       (cenv_repr_tyargs info)
+                                       lenv
+            lbndrs' | null lbndrs = [mkWildId unitTy]
+                    | otherwise   = lbndrs
+        in
+        return
+      $ Case scrut
+             (mkWildId (exprType scrut))
+             (exprType lbody)
+             [(DataAlt (cenv_repr_datacon info), lc_bndr : lbndrs', lbody)]
+          
+vectTyAppExpr :: Var -> CoreExprWithFVs -> [Type] -> VM (CoreExpr, CoreExpr)
+vectTyAppExpr lc (_, AnnVar v) tys = vectPolyVar lc v tys
+vectTyAppExpr lc e tys = pprPanic "vectTyAppExpr" (ppr $ deAnnotate e)