Simplify handling of variables during vectorisation
[ghc-hetmet.git] / compiler / vectorise / Vectorise.hs
index 720019b..83f0480 100644 (file)
@@ -3,13 +3,405 @@ where
 
 #include "HsVersions.h"
 
+import VectMonad
+import VectUtils
+import VectType
+
 import DynFlags
 import HscTypes
 
-vectorise :: HscEnv -> ModGuts -> IO ModGuts
-vectorise hsc_env guts
-  | not (Opt_Vectorise `dopt` dflags) = return guts
-  | otherwise                         = return guts
+import CoreLint             ( showPass, endPass )
+import CoreSyn
+import CoreUtils
+import CoreFVs
+import SimplMonad           ( SimplCount, zeroSimplCount )
+import Rules                ( RuleBase )
+import DataCon
+import TyCon
+import Type
+import FamInstEnv           ( extendFamInstEnvList )
+import InstEnv              ( extendInstEnvList )
+import Var
+import VarEnv
+import VarSet
+import Name                 ( mkSysTvName, getName )
+import NameEnv
+import Id
+import MkId                 ( unwrapFamInstScrut )
+import OccName
+
+import DsMonad hiding (mapAndUnzipM)
+import DsUtils              ( mkCoreTup, mkCoreTupTy )
+
+import PrelNames
+import TysWiredIn
+import TysPrim              ( intPrimTy )
+import BasicTypes           ( Boxity(..) )
+
+import Outputable
+import FastString
+import Control.Monad        ( liftM, liftM2, mapAndUnzipM )
+
+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 (zeroSimplCount dflags, guts' { mg_vect_info = info' })
   where
     dflags = hsc_dflags hsc_env
 
+vectModule :: ModGuts -> VM ModGuts
+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 v
+  = do
+      vty <- vectType (idType v)
+      lty <- mkPArrayType vty
+      let vv = v `Id.setIdType` vty
+          lv = v `Id.setIdType` lty
+      updLEnv (mapTo vv lv)
+      return (vv, lv)
+  where
+    mapTo vv lv env = env { local_vars = extendVarEnv (local_vars env) v (vv, lv) }
+
+vectBndrIn :: Var -> VM a -> VM (Var, Var, a)
+vectBndrIn v p
+  = localV
+  $ do
+      (vv, lv) <- vectBndr v
+      x <- p
+      return (vv, lv, x)
+
+vectBndrsIn :: [Var] -> VM a -> VM ([Var], [Var], a)
+vectBndrsIn vs p
+  = localV
+  $ do
+      (vvs, lvs) <- mapAndUnzipM vectBndr vs
+      x <- p
+      return (vvs, lvs, x)
+
+-- ----------------------------------------------------------------------------
+-- Expressions
+
+capply :: (CoreExpr, CoreExpr) -> (CoreExpr, CoreExpr) -> VM (CoreExpr, CoreExpr)
+capply (vfn, lfn) (varg, larg)
+  = do
+      apply  <- builtin applyClosureVar
+      applyP <- builtin applyClosurePVar
+      return (mkApps (Var apply)  [Type arg_ty, Type res_ty, vfn, varg],
+              mkApps (Var applyP) [Type arg_ty, Type res_ty, lfn, larg])
+  where
+    fn_ty            = exprType vfn
+    (arg_ty, res_ty) = splitClosureTy fn_ty
+
+vectVar :: CoreExpr -> Var -> VM (CoreExpr, CoreExpr)
+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 lc
+                           return (vexpr, lexpr)
+
+vectPolyVar :: CoreExpr -> Var -> [Type] -> VM (CoreExpr, CoreExpr)
+vectPolyVar lc v tys
+  = do
+      vtys <- mapM vectType tys
+      r <- lookupVar v
+      case r of
+        Local (vv, lv) -> liftM2 (,) (polyApply (Var vv) vtys)
+                                     (polyApply (Var lv) vtys)
+        Global poly    -> do
+                            vexpr <- polyApply (Var poly) vtys
+                            lexpr <- replicatePA vexpr lc
+                            return (vexpr, lexpr)
+
+vectPolyExpr :: CoreExpr -> CoreExprWithFVs -> VM (CoreExpr, CoreExpr)
+vectPolyExpr lc expr
+  = polyAbstract 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 <- replicatePA 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) <- 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
+      return (Let (Rec (zip vbndrs vrhss)) vbody,
+              Let (Rec (zip lbndrs lrhss)) lbody)
+  where
+    (bndrs, rhss) = unzip prs
+    
+    vect = do
+             (vrhss, lrhss) <- mapAndUnzipM (vectExpr lc) rhss
+             (vbody, lbody) <- vectPolyExpr lc body
+             return (vrhss, vbody, lrhss, lbody)
+
+vectExpr lc e@(_, AnnLam bndr body)
+  | isTyVar bndr = pprPanic "vectExpr" (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
+
+      vfn_var <- hoistExpr FSLIT("vfn") poly_vfn
+      lfn_var <- hoistExpr FSLIT("lfn") poly_lfn
+
+      let (venv, lenv) = mkClosureEnvs info 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
+    mk_env_ty [vty]
+      = return (vty, error "absent cinfo_repr_tycon"
+                   , error "absent cinfo_repr_tyargs"
+                   , error "absent cinfo_repr_datacon")
+
+    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
+      (varg : vbndrs, larg : lbndrs, (vbody, lbody))
+        <- vectBndrsIn (arg : cenv_vars info)
+                       (vectExpr (Var lc_bndr) body)
+
+      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 :: CoreExpr -> CoreExprWithFVs -> [Type] -> VM (CoreExpr, CoreExpr)
+vectTyAppExpr lc (_, AnnVar v) tys = vectPolyVar lc v tys
+vectTyAppExpr lc e tys = pprPanic "vectTyAppExpr" (ppr $ deAnnotate e)
+