Refactoring and tidyup of HscMain and related things (also fix #1666)
[ghc-hetmet.git] / compiler / vectorise / Vectorise.hs
index 6f9db0a..b4b383e 100644 (file)
+{-# OPTIONS -fno-warn-missing-signatures #-}
+
 module Vectorise( vectorise )
 where
 
-#include "HsVersions.h"
-
-import VectMonad
-import VectUtils
-
-import DynFlags
-import HscTypes
-
-import CoreLint             ( showPass, endPass )
+import Vectorise.Type.Env
+import Vectorise.Type.Type
+import Vectorise.Convert
+import Vectorise.Utils.Hoisting
+import Vectorise.Exp
+import Vectorise.Vect
+import Vectorise.Env
+import Vectorise.Monad
+
+import HscTypes hiding      ( MonadThings(..) )
+import Module               ( PackageId )
 import CoreSyn
-import CoreUtils
+import CoreUnfold           ( mkInlineUnfolding )
 import CoreFVs
-import TyCon
-import Type
-import TypeRep
+import CoreMonad            ( CoreM, getHscEnv )
+import FamInstEnv           ( extendFamInstEnvList )
 import Var
-import VarEnv
-import Name                 ( mkSysTvName )
-import NameEnv
 import Id
+import OccName
+import BasicTypes           ( isLoopBreaker )
+import Outputable
+import Util                 ( zipLazy )
+import MonadUtils
 
-import DsMonad hiding (mapAndUnzipM)
+import Control.Monad
 
-import PrelNames
+debug          = False
+dtrace s x     = if debug then pprTrace "Vectorise" s x else x
 
-import Outputable
-import FastString
-import Control.Monad        ( liftM, liftM2, mapAndUnzipM )
-
-vectorise :: HscEnv -> ModGuts -> IO ModGuts
-vectorise hsc_env guts
-  | not (Opt_Vectorise `dopt` dflags) = return guts
-  | otherwise
-  = do
-      showPass dflags "Vectorisation"
+-- | Vectorise a single module.
+--   Takes the package containing the DPH backend we're using. Eg either dph-par or dph-seq.
+vectorise :: PackageId -> ModGuts -> CoreM ModGuts
+vectorise backend guts 
+ = do hsc_env <- getHscEnv
+      liftIO $ vectoriseIO backend hsc_env guts
+
+
+-- | Vectorise a single monad, given its HscEnv (code gen environment).
+vectoriseIO :: PackageId -> HscEnv -> ModGuts -> IO ModGuts
+vectoriseIO backend hsc_env guts
+ = do -- Get information about currently loaded external packages.
       eps <- hscEPS hsc_env
+
+      -- Combine vectorisation info from the current module, and external ones.
       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' }
-  where
-    dflags = hsc_dflags hsc_env
 
-vectModule :: ModGuts -> VM ModGuts
-vectModule guts = return guts
-
--- ----------------------------------------------------------------------------
--- 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 (Var vv, Var 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
-
-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 (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
+      -- Run the main VM computation.
+      Just (info', guts') <- initV backend hsc_env guts info (vectModule guts)
+      return (guts' { mg_vect_info = info' })
 
-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)
-                
-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 (_, 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
-      (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) <- 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))
+
+-- | Vectorise a single module, in the VM monad.
+vectModule :: ModGuts -> VM ModGuts
+vectModule guts
+ = do -- Vectorise the type environment.
+      -- This may add new TyCons and DataCons.
+      -- TODO: What new binds do we get back here?
+      (types', fam_insts, tc_binds) <- vectTypeEnv (mg_types guts)
+
+      -- TODO: What is this?
+      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
+
+      -- Vectorise all the top level bindings.
+      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
+                    }
+
+
+-- | Try to vectorise a top-level binding.
+--   If it doesn't vectorise then return it unharmed.
+--
+--   For example, for the binding 
+--
+--   @  
+--      foo :: Int -> Int
+--      foo = \x -> x + x
+--   @
+--  
+--   we get
+--   @
+--      foo  :: Int -> Int
+--      foo  = \x -> vfoo $: x                  
+-- 
+--      v_foo :: Closure void vfoo lfoo
+--      v_foo = closure vfoo lfoo void        
+-- 
+--      vfoo :: Void -> Int -> Int
+--      vfoo = ...
+--
+--      lfoo :: PData Void -> PData Int -> PData Int
+--      lfoo = ...
+--   @ 
+--
+--   @vfoo@ is the "vectorised", or scalar, version that does the same as the original
+--   function foo, but takes an explicit environment.
+-- 
+--   @lfoo@ is the "lifted" version that works on arrays.
+--
+--   @v_foo@ combines both of these into a `Closure` that also contains the
+--   environment.
+--
+--   The original binding @foo@ is rewritten to call the vectorised version
+--   present in the closure.
+--
+vectTopBind :: CoreBind -> VM CoreBind
+vectTopBind b@(NonRec var expr)
+ = do
+      (inline, expr')  <- vectTopRhs var expr
+      var'             <- vectTopBinder var inline expr'
+
+      -- Vectorising the body may create other top-level bindings.
+      hs       <- takeHoisted
+
+      -- To get the same functionality as the original body we project
+      -- out its vectorised version from the closure.
+      cexpr    <- tryConvert var var' expr
+
+      return . Rec $ (var, cexpr) : (var', expr') : hs
+  `orElseV`
+    return b
+
+vectTopBind b@(Rec bs)
+ = do
+      (vars', _, exprs') 
+       <- fixV $ \ ~(_, inlines, rhss) ->
+            do vars' <- sequence [vectTopBinder var inline rhs
+                                      | (var, ~(inline, rhs)) <- zipLazy vars (zip inlines rhss)]
+               (inlines', exprs') 
+                     <- mapAndUnzipM (uncurry vectTopRhs) bs
+
+               return (vars', inlines', exprs')
+
+      hs     <- takeHoisted
+      cexprs <- sequence $ zipWith3 tryConvert vars vars' exprs
+      return . Rec $ zip vars cexprs ++ zip vars' exprs' ++ hs
+  `orElseV`
+    return b
   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)
-
--- ----------------------------------------------------------------------------
--- 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')
+    (vars, exprs) = unzip bs
+
+
+-- | Make the vectorised version of this top level binder, and add the mapping
+--   between it and the original to the state. For some binder @foo@ the vectorised
+--   version is @$v_foo@
+--
+--   NOTE: vectTopBinder *MUST* be lazy in inline and expr because of how it is
+--   used inside of fixV in vectTopBind
+vectTopBinder 
+       :: Var          -- ^ Name of the binding.
+       -> Inline       -- ^ Whether it should be inlined, used to annotate it.
+       -> CoreExpr     -- ^ RHS of the binding, used to set the `Unfolding` of the returned `Var`.
+       -> VM Var       -- ^ Name of the vectorised binding.
+
+vectTopBinder var inline expr
+ = do
+      -- Vectorise the type attached to the var.
+      vty  <- vectType (idType var)
+
+      -- Make the vectorised version of binding's name, and set the unfolding used for inlining.
+      var' <- liftM (`setIdUnfoldingLazily` unfolding) 
+           $  cloneId mkVectOcc var vty
+
+      -- Add the mapping between the plain and vectorised name to the state.
+      defGlobalVar var var'
+
+      return var'
   where
-    wrap Nothing      = id
-    wrap (Just pa_ty) = FunTy pa_ty
-
-vectType ty = pprPanic "vectType:" (ppr ty)
+    unfolding = case inline of
+                  Inline arity -> mkInlineUnfolding (Just arity) expr
+                  DontInline   -> noUnfolding
+
+
+-- | Vectorise the RHS of a top-level binding, in an empty local environment.
+vectTopRhs 
+       :: Var          -- ^ Name of the binding.
+       -> CoreExpr     -- ^ Body of the binding.
+       -> VM (Inline, CoreExpr)
+
+vectTopRhs var expr
+ = dtrace (vcat [text "vectTopRhs", ppr expr])
+ $ closedV
+ $ do (inline, vexpr) <- inBind var
+                      $ vectPolyExpr (isLoopBreaker $ idOccInfo var)
+                                      (freeVars expr)
+      return (inline, vectorised vexpr)
+
+
+-- | Project out the vectorised version of a binding from some closure,
+--     or return the original body if that doesn't work.       
+tryConvert 
+       :: Var          -- ^ Name of the original binding (eg @foo@)
+       -> Var          -- ^ Name of vectorised version of binding (eg @$vfoo@)
+       -> CoreExpr     -- ^ The original body of the binding.
+       -> VM CoreExpr
+
+tryConvert var vect_var rhs
+  = fromVect (idType var) (Var vect_var) `orElseV` return rhs