Move all vectorisation built-ins to VectBuiltIn
[ghc-hetmet.git] / compiler / vectorise / Vectorise.hs
index c845ea3..85f4e46 100644 (file)
@@ -5,6 +5,8 @@ where
 
 import VectMonad
 import VectUtils
+import VectType
+import VectCore
 
 import DynFlags
 import HscTypes
@@ -13,204 +15,302 @@ 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                 ( Name, mkSysTvName, getName )
 import NameEnv
 import Id
+import MkId                 ( unwrapFamInstScrut )
+import OccName
+import Module               ( Module )
 
 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 )
+import Control.Monad        ( liftM, liftM2, zipWithM, 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, tc_binds) <- vectTypeEnv (mg_types guts)
+      
+      let fam_inst_env' = extendFamInstEnvList (mg_fam_inst_env guts) fam_insts
+      updGEnv (setFamInstEnv fam_inst_env')
+     
+      -- dicts   <- mapM buildPADict pa_insts
+      -- workers <- mapM vectDataConWorkers pa_insts
+      binds'  <- mapM vectTopBind (mg_binds guts)
+      return $ guts { mg_types        = types'
+                    , mg_binds        = Rec tc_binds : binds'
+                    , mg_fam_inst_env = fam_inst_env'
+                    , mg_fam_insts    = mg_fam_insts guts ++ fam_insts
+                    }
+
+vectTopBind :: CoreBind -> VM CoreBind
+vectTopBind b@(NonRec var expr)
+  = do
+      var'  <- vectTopBinder var
+      expr' <- vectTopRhs var expr
+      hs    <- takeHoisted
+      return . Rec $ (var, expr) : (var', expr') : hs
+  `orElseV`
+    return b
+
+vectTopBind b@(Rec bs)
+  = do
+      vars'  <- mapM vectTopBinder vars
+      exprs' <- zipWithM vectTopRhs vars 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)
+      var' <- cloneId mkVectOcc var vty
+      defGlobalVar var var'
+      return var'
+    
+vectTopRhs :: Var -> CoreExpr -> VM CoreExpr
+vectTopRhs var expr
+  = do
+      closedV . liftM vectorised
+              . inBind var
+              $ vectPolyExpr (freeVars expr)
 
 -- ----------------------------------------------------------------------------
 -- Bindings
 
-vectBndr :: Var -> VM (Var, Var)
+vectBndr :: Var -> VM VVar
 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)
       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)
+vectBndrIn' :: Var -> (VVar -> VM a) -> VM (VVar, a)
+vectBndrIn' v p
+  = localV
+  $ do
+      vv <- vectBndr v
+      x  <- p vv
+      return (vv, x)
+
+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
+vectVar :: Var -> VM VExpr
+vectVar v
   = do
-      dict <- paDictOfType ty
-      rep  <- builtin replicatePAVar
-      return $ mkApps (Var rep) [Type ty, dict, expr, len]
-  where
-    ty = exprType expr
+      r <- lookupVar v
+      case r of
+        Local (vv,lv) -> return (Var vv, Var lv)
+        Global vv     -> do
+                           let vexpr = Var vv
+                           lexpr <- liftPA vexpr
+                           return (vexpr, lexpr)
 
-capply :: (CoreExpr, CoreExpr) -> (CoreExpr, CoreExpr) -> VM (CoreExpr, CoreExpr)
-capply (vfn, lfn) (varg, larg)
+vectPolyVar :: Var -> [Type] -> VM VExpr
+vectPolyVar v tys
   = 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
+      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 <- liftPA vexpr
+                            return (vexpr, lexpr)
 
-vectVar :: CoreExpr -> Var -> VM (CoreExpr, CoreExpr)
-vectVar lc v = local v `orElseV` global v
+vectLiteral :: Literal -> VM VExpr
+vectLiteral lit
+  = do
+      lexpr <- liftPA (Lit lit)
+      return (Lit lit, lexpr)
+
+vectPolyExpr :: CoreExprWithFVs -> VM VExpr
+vectPolyExpr expr
+  = polyAbstract tvs $ \abstract ->
+    do
+      mono' <- vectExpr mono
+      return $ mapVect abstract mono'
   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)
+    (tvs, mono) = collectAnnTypeBinders expr  
                 
-vectExpr :: CoreExpr -> CoreExprWithFVs -> VM (CoreExpr, CoreExpr)
-vectExpr lc (_, AnnType ty)
+vectExpr :: CoreExprWithFVs -> VM VExpr
+vectExpr (_, AnnType ty)
+  = liftM vType (vectType ty)
+
+vectExpr (_, AnnVar v) = vectVar v
+
+vectExpr (_, AnnLit lit) = vectLiteral lit
+
+vectExpr (_, AnnNote note expr)
+  = liftM (vNote note) (vectExpr expr)
+
+vectExpr e@(_, AnnApp _ arg)
+  | isAnnTypeArg arg
+  = vectTyAppExpr fn tys
+  where
+    (fn, tys) = collectAnnTypeArgs e
+
+vectExpr (_, AnnApp fn arg)
   = 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 (_, AnnApp fn arg)
-  = do
-      fn'  <- vectExpr lc fn
-      arg' <- vectExpr lc arg
-      capply fn' arg'
-vectExpr lc (_, AnnCase expr bndr ty alts)
+      fn'  <- vectExpr fn
+      arg' <- vectExpr arg
+      mkClosureApp fn' arg'
+
+vectExpr (_, AnnCase scrut bndr ty alts)
+  | isAlgType scrut_ty
+  = vectAlgCase scrut bndr ty alts
+  where
+    scrut_ty = exprType (deAnnotate scrut)
+
+vectExpr (_, AnnCase expr bndr ty alts)
   = panic "vectExpr: case"
-vectExpr lc (_, AnnLet (AnnNonRec bndr rhs) body)
+
+vectExpr (_, AnnLet (AnnNonRec bndr rhs) body)
   = do
-      (vrhs, lrhs) <- vectExpr 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 <- localV . inBind bndr $ vectPolyExpr rhs
+      (vbndr, vbody) <- vectBndrIn bndr (vectExpr body)
+      return $ vLet (vNonRec vbndr vrhs) vbody
+
+vectExpr (_, 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 (,)
+                                  (zipWithM vect_rhs bndrs rhss)
+                                  (vectPolyExpr body)
+      return $ vLet (vRec vbndrs vrhss) vbody
   where
-    (bndrs, rhss) = unzip prs
-    
-    vect = do
-             (vrhss, lrhss) <- mapAndUnzipM (vectExpr lc) rhss
-             (vbody, lbody) <- vectExpr lc body
-             return (vrhss, vbody, lrhss, lbody)
-vectExpr lc (_, AnnLam bndr body)
-  | isTyVar bndr
-  = do
-      r <- paDictArgType bndr
-      (upd_env, add_lam) <- get_upd r
-      (vbody, lbody) <- localV (upd_env >> vectExpr lc body)
-      return (Lam bndr (add_lam vbody), Lam bndr (add_lam lbody))
-  where
-    get_upd Nothing = return (deleteTyVarPA bndr, id)
-    get_upd (Just pa_ty) = do
-                             pa_var <- newLocalVar FSLIT("dPA") pa_ty
-                             return (extendTyVarPA bndr (Var pa_var),
-                                     Lam pa_var)
+    (bndrs, rhss) = unzip bs
 
--- ----------------------------------------------------------------------------
--- 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')
+    vect_rhs bndr rhs = localV
+                      . inBind bndr
+                      $ vectExpr rhs
+
+vectExpr e@(fvs, AnnLam bndr _)
+  | not (isId bndr) = pprPanic "vectExpr" (ppr $ deAnnotate e)
+  | otherwise = vectLam fvs bs body
   where
-    wrap Nothing      = id
-    wrap (Just pa_ty) = FunTy pa_ty
+    (bs,body) = collectAnnValBinders e
+
+vectLam :: VarSet -> [Var] -> CoreExprWithFVs -> VM VExpr
+vectLam fvs bs body
+  = do
+      tyvars <- localTyVars
+      (vs, vvs) <- readLEnv $ \env ->
+                   unzip [(var, vv) | var <- varSetElems fvs
+                                    , Just vv <- [lookupVarEnv (local_vars env) var]]
 
-vectType ty = pprPanic "vectType:" (ppr ty)
+      arg_tys <- mapM (vectType . idType) bs
+      res_ty  <- vectType (exprType $ deAnnotate body)
 
-isClosureTyCon :: TyCon -> Bool
-isClosureTyCon tc = tyConUnique tc == closureTyConKey
+      buildClosures tyvars vvs arg_tys res_ty
+        . hoistPolyVExpr tyvars
+        $ do
+            lc <- builtin liftingContext
+            (vbndrs, vbody) <- vectBndrsIn (vs ++ bs)
+                                           (vectExpr body)
+            return $ vLams lc vbndrs vbody
+  
+vectTyAppExpr :: CoreExprWithFVs -> [Type] -> VM VExpr
+vectTyAppExpr (_, AnnVar v) tys = vectPolyVar v tys
+vectTyAppExpr e tys = pprPanic "vectTyAppExpr" (ppr $ deAnnotate e)
 
-splitClosureTy :: Type -> (Type, Type)
-splitClosureTy ty
-  | Just (tc, [arg_ty, res_ty]) <- splitTyConApp_maybe ty
-  , isClosureTyCon tc
-  = (arg_ty, res_ty)
+type CoreAltWithFVs = AnnAlt Id VarSet
 
-  | otherwise = pprPanic "splitClosureTy" (ppr ty)
+-- We convert
+--
+--   case e :: t of v { ... }
+--
+-- to
+--
+--   V:    let v = e in case v of _ { ... }
+--   L:    let v = e in case v `cast` ... of _ { ... }
+--
+-- When lifting, we have to do it this way because v must have the type
+-- [:V(T):] but the scrutinee must be cast to the representation type.
+--   
 
-mkPArrayTy :: Type -> VM Type
-mkPArrayTy ty = do
-                  tc <- builtin parrayTyCon
-                  return $ TyConApp tc [ty]
+-- FIXME: this is too lazy
+vectAlgCase scrut bndr ty [(DEFAULT, [], body)]
+  = do
+      vscrut <- vectExpr scrut
+      vty    <- vectType ty
+      lty    <- mkPArrayType vty
+      (vbndr, vbody) <- vectBndrIn bndr (vectExpr body)
+      return $ vCaseDEFAULT vscrut vbndr vty lty vbody
+
+vectAlgCase scrut bndr ty [(DataAlt dc, bndrs, body)]
+  = do
+      vty <- vectType ty
+      lty <- mkPArrayType vty
+      vexpr <- vectExpr scrut
+      (vbndr, (vbndrs, vbody)) <- vectBndrIn bndr
+                                . vectBndrsIn bndrs
+                                $ vectExpr body
 
+      (vscrut, arr_tc, arg_tys) <- mkVScrut (vVar vbndr)
+      vect_dc <- maybeV (lookupDataCon dc)
+      let [arr_dc] = tyConDataCons arr_tc
+      let shape_tys = take (dataConRepArity arr_dc - length bndrs)
+                           (dataConRepArgTys arr_dc)
+      shape_bndrs <- mapM (newLocalVar FSLIT("s")) shape_tys
+      return . vLet (vNonRec vbndr vexpr)
+             $ vCaseProd vscrut vty lty vect_dc arr_dc shape_bndrs vbndrs vbody