Refactoring and tidyup of HscMain and related things (also fix #1666)
[ghc-hetmet.git] / compiler / vectorise / Vectorise.hs
index e3f8008..b4b383e 100644 (file)
+{-# OPTIONS -fno-warn-missing-signatures #-}
+
 module Vectorise( vectorise )
 where
 
-#include "HsVersions.h"
-
-import VectMonad
-import VectUtils
-import VectType
-import VectCore
-
-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 SimplMonad           ( SimplCount, zeroSimplCount )
-import Rules                ( RuleBase )
-import DataCon
-import TyCon
-import Type
+import CoreMonad            ( CoreM, getHscEnv )
 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 BasicTypes           ( isLoopBreaker )
+import Outputable
+import Util                 ( zipLazy )
+import MonadUtils
 
-import DsMonad hiding (mapAndUnzipM)
-import DsUtils              ( mkCoreTup, mkCoreTupTy )
+import Control.Monad
 
-import Literal              ( Literal )
-import PrelNames
-import TysWiredIn
-import TysPrim              ( intPrimTy )
-import BasicTypes           ( Boxity(..) )
+debug          = False
+dtrace s x     = if debug then pprTrace "Vectorise" s x else x
 
-import Outputable
-import FastString
-import Control.Monad        ( liftM, liftM2, zipWithM, mapAndUnzipM )
-
-vectorise :: HscEnv -> UniqSupply -> RuleBase -> ModGuts
-          -> IO (SimplCount, ModGuts)
-vectorise hsc_env _ _ guts
-  = 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 (zeroSimplCount dflags, guts' { mg_vect_info = info' })
-  where
-    dflags = hsc_dflags hsc_env
 
+      -- Run the main VM computation.
+      Just (info', guts') <- initV backend hsc_env guts info (vectModule guts)
+      return (guts' { mg_vect_info = info' })
+
+
+-- | Vectorise a single module, in the VM monad.
 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)
+ = 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 (concat dicts) : binds'
-                    , mg_inst_env     = inst_env'
+                    , mg_binds        = Rec tc_binds : binds'
                     , mg_fam_inst_env = fam_inst_env'
-                    , mg_insts        = mg_insts guts ++ insts
                     , 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
-      var'  <- vectTopBinder var
-      expr' <- vectTopRhs var expr
-      hs    <- takeHoisted
-      return . Rec $ (var, expr) : (var', expr') : hs
+ = 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'  <- mapM vectTopBinder vars
-      exprs' <- zipWithM vectTopRhs vars exprs
+ = 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
-      return . Rec $ bs ++ zip vars' exprs' ++ hs
+      cexprs <- sequence $ zipWith3 tryConvert vars vars' exprs
+      return . Rec $ zip vars cexprs ++ 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
+
+-- | 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'
-    
-vectTopRhs :: Var -> CoreExpr -> VM CoreExpr
-vectTopRhs var expr
-  = do
-      closedV . liftM vectorised
-              . inBind var
-              $ vectPolyExpr (freeVars expr)
-
--- ----------------------------------------------------------------------------
--- Bindings
-
-vectBndr :: Var -> VM VVar
-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 (VVar, a)
-vectBndrIn v p
-  = localV
-  $ do
-      vv <- vectBndr v
-      x <- p
-      return (vv, x)
-
-vectBndrsIn :: [Var] -> VM a -> VM ([VVar], a)
-vectBndrsIn vs p
-  = localV
-  $ do
-      vvs <- mapM vectBndr vs
-      x <- p
-      return (vvs, x)
-
--- ----------------------------------------------------------------------------
--- Expressions
-
-vectVar :: Var -> VM VExpr
-vectVar v
-  = do
-      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)
-
-vectPolyVar :: Var -> [Type] -> VM VExpr
-vectPolyVar 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 <- liftPA vexpr
-                            return (vexpr, lexpr)
-
-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
-    (tvs, mono) = collectAnnTypeBinders expr  
-                
-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)
+    unfolding = case inline of
+                  Inline arity -> mkInlineUnfolding (Just arity) expr
+                  DontInline   -> noUnfolding
 
-vectExpr e@(_, AnnApp _ arg)
-  | isAnnTypeArg arg
-  = vectTyAppExpr fn tys
-  where
-    (fn, tys) = collectAnnTypeArgs e
-
-vectExpr (_, AnnApp fn arg)
-  = do
-      fn'  <- vectExpr fn
-      arg' <- vectExpr arg
-      mkClosureApp fn' arg'
-
-vectExpr (_, AnnCase expr bndr ty alts)
-  = panic "vectExpr: case"
-
-vectExpr (_, AnnLet (AnnNonRec bndr rhs) body)
-  = do
-      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, (vrhss, vbody)) <- vectBndrsIn bndrs
-                                $ liftM2 (,)
-                                  (zipWithM vect_rhs bndrs rhss)
-                                  (vectPolyExpr body)
-      return $ vLet (vRec vbndrs vrhss) vbody
-  where
-    (bndrs, rhss) = unzip bs
 
-    vect_rhs bndr rhs = localV
-                      . inBind bndr
-                      $ vectExpr rhs
+-- | 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)
 
-vectExpr e@(fvs, AnnLam bndr _)
-  | not (isId bndr) = pprPanic "vectExpr" (ppr $ deAnnotate e)
-  | otherwise = vectLam fvs bs body
-  where
-    (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]]
-
-      arg_tys <- mapM (vectType . idType) bs
-      res_ty  <- vectType (exprType $ deAnnotate body)
-
-      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)
+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