[project @ 2003-12-30 16:29:17 by simonpj]
[ghc-hetmet.git] / ghc / compiler / simplCore / SimplUtils.lhs
index fa14e39..bb9deaa 100644 (file)
 %
-% (c) The AQUA Project, Glasgow University, 1993-1996
+% (c) The AQUA Project, Glasgow University, 1993-1998
 %
 \section[SimplUtils]{The simplifier utilities}
 
 \begin{code}
-#include "HsVersions.h"
-
 module SimplUtils (
+       simplBinder, simplBinders, simplRecBndrs, 
+       simplLetBndr, simplLamBndrs, 
+       newId, mkLam, prepareAlts, mkCase,
 
-       floatExposesHNF,
-
-       mkTyLamTryingEta, mkValLamTryingEta,
-
-       etaExpandCount,
+       -- The continuation type
+       SimplCont(..), DupFlag(..), LetRhsFlag(..), 
+       contIsDupable, contResultType,
+       countValArgs, countArgs, pushContArgs,
+       mkBoringStop, mkStop, contIsRhs, contIsRhsOrArg,
+       getContArgs, interestingCallContext, interestingArg, isStrictType
 
-       mkIdentityAlts,
-
-       simplIdWantsToBeINLINEd,
-
-       type_ok_for_let_to_case
     ) where
 
-IMP_Ubiq(){-uitous-}
-IMPORT_DELOOPER(SmplLoop)              -- paranoia checking
+#include "HsVersions.h"
 
-import BinderInfo
-import CmdLineOpts     ( SimplifierSwitch(..) )
+import CmdLineOpts     ( SimplifierSwitch(..), opt_UF_UpdateInPlace,
+                         DynFlag(..), dopt )
 import CoreSyn
-import CoreUnfold      ( SimpleUnfolding, mkFormSummary, FormSummary(..) )
-import Id              ( idType, isBottomingId, idWantsToBeINLINEd, dataConArgTys,
-                         getIdArity, GenId{-instance Eq-}
+import CoreFVs         ( exprFreeVars )
+import CoreUtils       ( cheapEqExpr, exprType, exprIsTrivial,
+                         etaExpand, exprEtaExpandArity, bindNonRec, mkCoerce2,
+                         findDefault, exprOkForSpeculation, exprIsValue
+                       )
+import qualified Subst ( simplBndrs, simplBndr, simplLetId, simplLamBndr )
+import Id              ( Id, idType, idInfo, isDataConWorkId,
+                         mkSysLocal, isDeadBinder, idNewDemandInfo,
+                         idUnfolding, idNewStrictness
                        )
-import IdInfo          ( arityMaybe )
-import Maybes          ( maybeToBool )
-import PrelVals                ( augmentId, buildId )
-import PrimOp          ( primOpIsCheap )
-import SimplEnv
+import NewDemand       ( isStrictDmd, isBotRes, splitStrictSig )
 import SimplMonad
-import Type            ( eqTy, isPrimType, maybeAppDataTyConExpandingDicts, getTyVar_maybe )
-import TysWiredIn      ( realWorldStateTy )
-import TyVar           ( GenTyVar{-instance Eq-} )
-import Util            ( isIn, panic )
-
+import Type            ( Type, seqType, splitFunTys, dropForAlls, isStrictType,
+                         splitTyConApp_maybe, tyConAppArgs, mkTyVarTys
+                       )
+import TcType          ( isDictTy )
+import Name            ( mkSysTvName )
+import OccName         ( EncodedFS )
+import TyCon           ( tyConDataCons_maybe, isAlgTyCon, isNewTyCon )
+import DataCon         ( dataConRepArity, dataConExistentialTyVars, dataConArgTys )
+import Var             ( tyVarKind, mkTyVar )
+import VarSet
+import Util            ( lengthExceeds, mapAccumL )
+import Outputable
 \end{code}
 
 
-Floating
-~~~~~~~~
-The function @floatExposesHNF@ tells whether let/case floating will
-expose a head normal form.  It is passed booleans indicating the
-desired strategy.
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+\subsection{The continuation data type}
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
 
 \begin{code}
-floatExposesHNF
-       :: Bool                 -- Float let(rec)s out of rhs
-       -> Bool                 -- Float cheap primops out of rhs
-       -> Bool                 -- OK to duplicate code
-       -> GenCoreExpr bdr Id tyvar uvar
-       -> Bool
-
-floatExposesHNF float_lets float_primops ok_to_dup rhs
-  = try rhs
+data SimplCont         -- Strict contexts
+  = Stop     OutType           -- Type of the result
+            LetRhsFlag
+            Bool               -- True <=> This is the RHS of a thunk whose type suggests
+                               --          that update-in-place would be possible
+                               --          (This makes the inliner a little keener.)
+
+  | CoerceIt OutType                   -- The To-type, simplified
+            SimplCont
+
+  | InlinePlease                       -- This continuation makes a function very
+            SimplCont                  -- keen to inline itelf
+
+  | ApplyTo  DupFlag 
+            InExpr SimplEnv            -- The argument, as yet unsimplified, 
+            SimplCont                  -- and its environment
+
+  | Select   DupFlag 
+            InId [InAlt] SimplEnv      -- The case binder, alts, and subst-env
+            SimplCont
+
+  | ArgOf    LetRhsFlag                -- An arbitrary strict context: the argument 
+                               --      of a strict function, or a primitive-arg fn
+                               --      or a PrimOp
+                               -- No DupFlag because we never duplicate it
+            OutType            -- arg_ty: type of the argument itself
+            OutType            -- cont_ty: the type of the expression being sought by the context
+                               --      f (error "foo") ==> coerce t (error "foo")
+                               -- when f is strict
+                               -- We need to know the type t, to which to coerce.
+
+            (SimplEnv -> OutExpr -> SimplM FloatsWithExpr)     -- What to do with the result
+                               -- The result expression in the OutExprStuff has type cont_ty
+
+data LetRhsFlag = AnArg                -- It's just an argument not a let RHS
+               | AnRhs         -- It's the RHS of a let (so please float lets out of big lambdas)
+
+instance Outputable LetRhsFlag where
+  ppr AnArg = ptext SLIT("arg")
+  ppr AnRhs = ptext SLIT("rhs")
+
+instance Outputable SimplCont where
+  ppr (Stop _ is_rhs _)             = ptext SLIT("Stop") <> brackets (ppr is_rhs)
+  ppr (ApplyTo dup arg se cont)      = (ptext SLIT("ApplyTo") <+> ppr dup <+> ppr arg) $$ ppr cont
+  ppr (ArgOf _ _ _ _)               = ptext SLIT("ArgOf...")
+  ppr (Select dup bndr alts se cont) = (ptext SLIT("Select") <+> ppr dup <+> ppr bndr) $$ 
+                                      (nest 4 (ppr alts)) $$ ppr cont
+  ppr (CoerceIt ty cont)            = (ptext SLIT("CoerceIt") <+> ppr ty) $$ ppr cont
+  ppr (InlinePlease cont)           = ptext SLIT("InlinePlease") $$ ppr cont
+
+data DupFlag = OkToDup | NoDup
+
+instance Outputable DupFlag where
+  ppr OkToDup = ptext SLIT("ok")
+  ppr NoDup   = ptext SLIT("nodup")
+
+
+-------------------
+mkBoringStop :: OutType -> SimplCont
+mkBoringStop ty = Stop ty AnArg (canUpdateInPlace ty)
+
+mkStop :: OutType -> LetRhsFlag -> SimplCont
+mkStop ty is_rhs = Stop ty is_rhs (canUpdateInPlace ty)
+
+contIsRhs :: SimplCont -> Bool
+contIsRhs (Stop _ AnRhs _)    = True
+contIsRhs (ArgOf AnRhs _ _ _) = True
+contIsRhs other                      = False
+
+contIsRhsOrArg (Stop _ _ _)    = True
+contIsRhsOrArg (ArgOf _ _ _ _) = True
+contIsRhsOrArg other          = False
+
+-------------------
+contIsDupable :: SimplCont -> Bool
+contIsDupable (Stop _ _ _)                      = True
+contIsDupable (ApplyTo  OkToDup _ _ _)   = True
+contIsDupable (Select   OkToDup _ _ _ _) = True
+contIsDupable (CoerceIt _ cont)          = contIsDupable cont
+contIsDupable (InlinePlease cont)       = contIsDupable cont
+contIsDupable other                     = False
+
+-------------------
+discardableCont :: SimplCont -> Bool
+discardableCont (Stop _ _ _)       = False
+discardableCont (CoerceIt _ cont)   = discardableCont cont
+discardableCont (InlinePlease cont) = discardableCont cont
+discardableCont other              = True
+
+discardCont :: SimplCont       -- A continuation, expecting
+           -> SimplCont        -- Replace the continuation with a suitable coerce
+discardCont cont = case cont of
+                    Stop to_ty is_rhs _ -> cont
+                    other               -> CoerceIt to_ty (mkBoringStop to_ty)
+                where
+                  to_ty = contResultType cont
+
+-------------------
+contResultType :: SimplCont -> OutType
+contResultType (Stop to_ty _ _)             = to_ty
+contResultType (ArgOf _ _ to_ty _)   = to_ty
+contResultType (ApplyTo _ _ _ cont)  = contResultType cont
+contResultType (CoerceIt _ cont)     = contResultType cont
+contResultType (InlinePlease cont)   = contResultType cont
+contResultType (Select _ _ _ _ cont) = contResultType cont
+
+-------------------
+countValArgs :: SimplCont -> Int
+countValArgs (ApplyTo _ (Type ty) se cont) = countValArgs cont
+countValArgs (ApplyTo _ val_arg   se cont) = 1 + countValArgs cont
+countValArgs other                        = 0
+
+countArgs :: SimplCont -> Int
+countArgs (ApplyTo _ arg se cont) = 1 + countArgs cont
+countArgs other                          = 0
+
+-------------------
+pushContArgs :: SimplEnv -> [OutArg] -> SimplCont -> SimplCont
+-- Pushes args with the specified environment
+pushContArgs env []           cont = cont
+pushContArgs env (arg : args) cont = ApplyTo NoDup arg env (pushContArgs env args cont)
+\end{code}
+
+
+\begin{code}
+getContArgs :: SwitchChecker
+           -> OutId -> SimplCont 
+           -> ([(InExpr, SimplEnv, Bool)],     -- Arguments; the Bool is true for strict args
+               SimplCont,                      -- Remaining continuation
+               Bool)                           -- Whether we came across an InlineCall
+-- getContArgs id k = (args, k', inl)
+--     args are the leading ApplyTo items in k
+--     (i.e. outermost comes first)
+--     augmented with demand info from the functionn
+getContArgs chkr fun orig_cont
+  = let
+               -- Ignore strictness info if the no-case-of-case
+               -- flag is on.  Strictness changes evaluation order
+               -- and that can change full laziness
+       stricts | switchIsOn chkr NoCaseOfCase = vanilla_stricts
+               | otherwise                    = computed_stricts
+    in
+    go [] stricts False orig_cont
   where
-    try (Case (Prim _ _) (PrimAlts alts deflt) )
-      | float_primops && (null alts || ok_to_dup)
-      = or (try_deflt deflt : map try_alt alts)
-
-    try (Let bind body) | float_lets = try body
-
-    --    `build g'
-    -- is like a HNF,
-    -- because it *will* become one.
-    -- likewise for `augment g h'
-    --
-    try (App (App (Var bld) _) _)        | bld == buildId   = True
-    try (App (App (App (Var aug) _) _) _) | aug == augmentId = True
-
-    try other = case mkFormSummary other of
-                       VarForm   -> True
-                       ValueForm -> True
-                       other     -> False
-       {- but *not* necessarily "BottomForm"...
-
-          We may want to float a let out of a let to expose WHNFs,
-           but to do that to expose a "bottom" is a Bad Idea:
-           let x = let y = ...
-                   in ...error ...y... --  manifestly bottom using y
-           in ...
-           =/=>
-           let y = ...
-           in let x = ...error ...y...
-              in ...
-
-           as y is only used in case of an error, we do not want
-           to allocate it eagerly as that's a waste.
-       -}
-
-    try_alt (lit,rhs) = try rhs
-
-    try_deflt NoDefault           = False
-    try_deflt (BindDefault _ rhs) = try rhs
+    ----------------------------
+
+       -- Type argument
+    go acc ss inl (ApplyTo _ arg@(Type _) se cont)
+       = go ((arg,se,False) : acc) ss inl cont
+               -- NB: don't bother to instantiate the function type
+
+       -- Value argument
+    go acc (s:ss) inl (ApplyTo _ arg se cont)
+       = go ((arg,se,s) : acc) ss inl cont
+
+       -- An Inline continuation
+    go acc ss inl (InlinePlease cont)
+       = go acc ss True cont
+
+       -- We're run out of arguments, or else we've run out of demands
+       -- The latter only happens if the result is guaranteed bottom
+       -- This is the case for
+       --      * case (error "hello") of { ... }
+       --      * (error "Hello") arg
+       --      * f (error "Hello") where f is strict
+       --      etc
+       -- Then, especially in the first of these cases, we'd like to discard
+       -- the continuation, leaving just the bottoming expression.  But the
+       -- type might not be right, so we may have to add a coerce.
+    go acc ss inl cont 
+       | null ss && discardableCont cont = (reverse acc, discardCont cont, inl)
+       | otherwise                       = (reverse acc, cont,             inl)
+
+    ----------------------------
+    vanilla_stricts, computed_stricts :: [Bool]
+    vanilla_stricts  = repeat False
+    computed_stricts = zipWith (||) fun_stricts arg_stricts
+
+    ----------------------------
+    (val_arg_tys, _) = splitFunTys (dropForAlls (idType fun))
+    arg_stricts      = map isStrictType val_arg_tys ++ repeat False
+       -- These argument types are used as a cheap and cheerful way to find
+       -- unboxed arguments, which must be strict.  But it's an InType
+       -- and so there might be a type variable where we expect a function
+       -- type (the substitution hasn't happened yet).  And we don't bother
+       -- doing the type applications for a polymorphic function.
+       -- Hence the splitFunTys*IgnoringForAlls*
+
+    ----------------------------
+       -- If fun_stricts is finite, it means the function returns bottom
+       -- after that number of value args have been consumed
+       -- Otherwise it's infinite, extended with False
+    fun_stricts
+      = case splitStrictSig (idNewStrictness fun) of
+         (demands, result_info)
+               | not (demands `lengthExceeds` countValArgs orig_cont)
+               ->      -- Enough args, use the strictness given.
+                       -- For bottoming functions we used to pretend that the arg
+                       -- is lazy, so that we don't treat the arg as an
+                       -- interesting context.  This avoids substituting
+                       -- top-level bindings for (say) strings into 
+                       -- calls to error.  But now we are more careful about
+                       -- inlining lone variables, so its ok (see SimplUtils.analyseCont)
+                  if isBotRes result_info then
+                       map isStrictDmd demands         -- Finite => result is bottom
+                  else
+                       map isStrictDmd demands ++ vanilla_stricts
+
+         other -> vanilla_stricts      -- Not enough args, or no strictness
+
+-------------------
+interestingArg :: OutExpr -> Bool
+       -- An argument is interesting if it has *some* structure
+       -- We are here trying to avoid unfolding a function that
+       -- is applied only to variables that have no unfolding
+       -- (i.e. they are probably lambda bound): f x y z
+       -- There is little point in inlining f here.
+interestingArg (Var v)          = hasSomeUnfolding (idUnfolding v)
+                                       -- Was: isValueUnfolding (idUnfolding v')
+                                       -- But that seems over-pessimistic
+                                || isDataConWorkId v
+                                       -- This accounts for an argument like
+                                       -- () or [], which is definitely interesting
+interestingArg (Type _)                 = False
+interestingArg (App fn (Type _)) = interestingArg fn
+interestingArg (Note _ a)       = interestingArg a
+interestingArg other            = True
+       -- Consider     let x = 3 in f x
+       -- The substitution will contain (x -> ContEx 3), and we want to
+       -- to say that x is an interesting argument.
+       -- But consider also (\x. f x y) y
+       -- The substitution will contain (x -> ContEx y), and we want to say
+       -- that x is not interesting (assuming y has no unfolding)
 \end{code}
 
+Comment about interestingCallContext
+~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+We want to avoid inlining an expression where there can't possibly be
+any gain, such as in an argument position.  Hence, if the continuation
+is interesting (eg. a case scrutinee, application etc.) then we
+inline, otherwise we don't.  
 
-Eta reduction on ordinary lambdas
-~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
-We have a go at doing
+Previously some_benefit used to return True only if the variable was
+applied to some value arguments.  This didn't work:
 
-       \ x y -> f x y  ===>  f
+       let x = _coerce_ (T Int) Int (I# 3) in
+       case _coerce_ Int (T Int) x of
+               I# y -> ....
 
-But we only do this if it gets rid of a whole lambda, not part.
-The idea is that lambdas are often quite helpful: they indicate
-head normal forms, so we don't want to chuck them away lightly.
-But if they expose a simple variable then we definitely win.  Even
-if they expose a type application we win.  So we check for this special
-case.
+we want to inline x, but can't see that it's a constructor in a case
+scrutinee position, and some_benefit is False.
 
-It does arise:
+Another example:
 
-       f xs = [y | (y,_) <- xs]
+dMonadST = _/\_ t -> :Monad (g1 _@_ t, g2 _@_ t, g3 _@_ t)
 
-gives rise to a recursive function for the list comprehension, and
-f turns out to be just a single call to this recursive function.
+....  case dMonadST _@_ x0 of (a,b,c) -> ....
 
-\begin{code}
-mkValLamTryingEta :: [Id]              -- Args to the lambda
-              -> CoreExpr              -- Lambda body
-              -> CoreExpr
+we'd really like to inline dMonadST here, but we *don't* want to
+inline if the case expression is just
 
-mkValLamTryingEta [] body = body
+       case x of y { DEFAULT -> ... }
 
-mkValLamTryingEta orig_ids body
-  = reduce_it (reverse orig_ids) body
+since we can just eliminate this case instead (x is in WHNF).  Similar
+applies when x is bound to a lambda expression.  Hence
+contIsInteresting looks for case expressions with just a single
+default case.
+
+\begin{code}
+interestingCallContext :: Bool                 -- False <=> no args at all
+                      -> Bool          -- False <=> no value args
+                      -> SimplCont -> Bool
+       -- The "lone-variable" case is important.  I spent ages
+       -- messing about with unsatisfactory varaints, but this is nice.
+       -- The idea is that if a variable appear all alone
+       --      as an arg of lazy fn, or rhs    Stop
+       --      as scrutinee of a case          Select
+       --      as arg of a strict fn           ArgOf
+       -- then we should not inline it (unless there is some other reason,
+       -- e.g. is is the sole occurrence).  We achieve this by making
+       -- interestingCallContext return False for a lone variable.
+       --
+       -- Why?  At least in the case-scrutinee situation, turning
+       --      let x = (a,b) in case x of y -> ...
+       -- into
+       --      let x = (a,b) in case (a,b) of y -> ...
+       -- and thence to 
+       --      let x = (a,b) in let y = (a,b) in ...
+       -- is bad if the binding for x will remain.
+       --
+       -- Another example: I discovered that strings
+       -- were getting inlined straight back into applications of 'error'
+       -- because the latter is strict.
+       --      s = "foo"
+       --      f = \x -> ...(error s)...
+
+       -- Fundamentally such contexts should not ecourage inlining because
+       -- the context can ``see'' the unfolding of the variable (e.g. case or a RULE)
+       -- so there's no gain.
+       --
+       -- However, even a type application or coercion isn't a lone variable.
+       -- Consider
+       --      case $fMonadST @ RealWorld of { :DMonad a b c -> c }
+       -- We had better inline that sucker!  The case won't see through it.
+       --
+       -- For now, I'm treating treating a variable applied to types 
+       -- in a *lazy* context "lone". The motivating example was
+       --      f = /\a. \x. BIG
+       --      g = /\a. \y.  h (f a)
+       -- There's no advantage in inlining f here, and perhaps
+       -- a significant disadvantage.  Hence some_val_args in the Stop case
+
+interestingCallContext some_args some_val_args cont
+  = interesting cont
   where
-    bale_out = mkValLam orig_ids body
+    interesting (InlinePlease _)       = True
+    interesting (Select _ _ _ _ _)     = some_args
+    interesting (ApplyTo _ _ _ _)      = True  -- Can happen if we have (coerce t (f x)) y
+                                               -- Perhaps True is a bit over-keen, but I've
+                                               -- seen (coerce f) x, where f has an INLINE prag,
+                                               -- So we have to give some motivaiton for inlining it
+    interesting (ArgOf _ _ _ _)                 = some_val_args
+    interesting (Stop ty _ upd_in_place) = some_val_args && upd_in_place
+    interesting (CoerceIt _ cont)        = interesting cont
+       -- If this call is the arg of a strict function, the context
+       -- is a bit interesting.  If we inline here, we may get useful
+       -- evaluation information to avoid repeated evals: e.g.
+       --      x + (y * z)
+       -- Here the contIsInteresting makes the '*' keener to inline,
+       -- which in turn exposes a constructor which makes the '+' inline.
+       -- Assuming that +,* aren't small enough to inline regardless.
+       --
+       -- It's also very important to inline in a strict context for things
+       -- like
+       --              foldr k z (f x)
+       -- Here, the context of (f x) is strict, and if f's unfolding is
+       -- a build it's *great* to inline it here.  So we must ensure that
+       -- the context for (f x) is not totally uninteresting.
+
+
+-------------------
+canUpdateInPlace :: Type -> Bool
+-- Consider   let x = <wurble> in ...
+-- If <wurble> returns an explicit constructor, we might be able
+-- to do update in place.  So we treat even a thunk RHS context
+-- as interesting if update in place is possible.  We approximate
+-- this by seeing if the type has a single constructor with a
+-- small arity.  But arity zero isn't good -- we share the single copy
+-- for that case, so no point in sharing.
+
+canUpdateInPlace ty 
+  | not opt_UF_UpdateInPlace = False
+  | otherwise
+  = case splitTyConApp_maybe ty of 
+       Nothing         -> False 
+       Just (tycon, _) -> case tyConDataCons_maybe tycon of
+                               Just [dc]  -> arity == 1 || arity == 2
+                                          where
+                                             arity = dataConRepArity dc
+                               other -> False
+\end{code}
+
+
+
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+\section{Dealing with a single binder}
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
 
-    reduce_it [] residual
-      | residual_ok residual = residual
-      | otherwise           = bale_out
+These functions are in the monad only so that they can be made strict via seq.
 
-    reduce_it (id:ids) (App fun (VarArg arg))
-      | id == arg
-      && not (idType id `eqTy` realWorldStateTy)
-        -- *never* eta-reduce away a PrimIO state token! (WDP 94/11)
-      = reduce_it ids fun
+\begin{code}
+simplBinders :: SimplEnv -> [InBinder] -> SimplM (SimplEnv, [OutBinder])
+simplBinders env bndrs
+  = let
+       (subst', bndrs') = Subst.simplBndrs (getSubst env) bndrs
+    in
+    seqBndrs bndrs'    `seq`
+    returnSmpl (setSubst env subst', bndrs')
+
+simplBinder :: SimplEnv -> InBinder -> SimplM (SimplEnv, OutBinder)
+simplBinder env bndr
+  = let
+       (subst', bndr') = Subst.simplBndr (getSubst env) bndr
+    in
+    seqBndr bndr'      `seq`
+    returnSmpl (setSubst env subst', bndr')
+
+
+simplLetBndr :: SimplEnv -> InBinder -> SimplM (SimplEnv, OutBinder)
+simplLetBndr env id
+  = let
+       (subst', id') = Subst.simplLetId (getSubst env) id
+    in
+    seqBndr id'                `seq`
+    returnSmpl (setSubst env subst', id')
+
+simplLamBndrs, simplRecBndrs 
+       :: SimplEnv -> [InBinder] -> SimplM (SimplEnv, [OutBinder])
+simplRecBndrs = simplBndrs Subst.simplLetId
+simplLamBndrs = simplBndrs Subst.simplLamBndr
+
+simplBndrs simpl_bndr env bndrs
+  = let
+       (subst', bndrs') = mapAccumL simpl_bndr (getSubst env) bndrs
+    in
+    seqBndrs bndrs'    `seq`
+    returnSmpl (setSubst env subst', bndrs')
+
+seqBndrs [] = ()
+seqBndrs (b:bs) = seqBndr b `seq` seqBndrs bs
+
+seqBndr b | isTyVar b = b `seq` ()
+         | otherwise = seqType (idType b)      `seq`
+                       idInfo b                `seq`
+                       ()
+\end{code}
 
-    reduce_it ids other = bale_out
 
-    is_elem = isIn "mkValLamTryingEta"
+\begin{code}
+newId :: EncodedFS -> Type -> SimplM Id
+newId fs ty = getUniqueSmpl    `thenSmpl` \ uniq ->
+             returnSmpl (mkSysLocal fs uniq ty)
+\end{code}
 
-    -----------
-    residual_ok :: CoreExpr -> Bool    -- Checks for type application
-                                       -- and function not one of the
-                                       -- bound vars
 
-    residual_ok (Var v)        = not (v `is_elem` orig_ids)
-                         -- Fun mustn't be one of the bound ids
-    residual_ok (App fun arg)
-      | notValArg arg  = residual_ok fun
-    residual_ok other  = False
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+\subsection{Rebuilding a lambda}
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
+
+\begin{code}
+mkLam :: SimplEnv -> [OutBinder] -> OutExpr -> SimplCont -> SimplM FloatsWithExpr
 \end{code}
 
-Eta expansion
-~~~~~~~~~~~~~
-@etaExpandCount@ takes an expression, E, and returns an integer n,
-such that
+Try three things
+       a) eta reduction, if that gives a trivial expression
+       b) eta expansion [only if there are some value lambdas]
+       c) floating lets out through big lambdas 
+               [only if all tyvar lambdas, and only if this lambda
+                is the RHS of a let]
 
-       E  ===>   (\x1::t1 x1::t2 ... xn::tn -> E x1 x2 ... xn)
+\begin{code}
+mkLam env bndrs body cont
+ = getDOptsSmpl         `thenSmpl` \dflags ->
+   mkLam' dflags env bndrs body cont
+ where
+ mkLam' dflags env bndrs body cont
+   | dopt Opt_DoEtaReduction dflags,
+     Just etad_lam <- tryEtaReduce bndrs body
+   = tick (EtaReduction (head bndrs))  `thenSmpl_`
+     returnSmpl (emptyFloats env, etad_lam)
+
+   | dopt Opt_DoLambdaEtaExpansion dflags,
+     any isRuntimeVar bndrs
+   = tryEtaExpansion body              `thenSmpl` \ body' ->
+     returnSmpl (emptyFloats env, mkLams bndrs body')
+
+{-     Sept 01: I'm experimenting with getting the
+       full laziness pass to float out past big lambdsa
+ | all isTyVar bndrs,  -- Only for big lambdas
+   contIsRhs cont      -- Only try the rhs type-lambda floating
+                       -- if this is indeed a right-hand side; otherwise
+                       -- we end up floating the thing out, only for float-in
+                       -- to float it right back in again!
+ = tryRhsTyLam env bndrs body          `thenSmpl` \ (floats, body') ->
+   returnSmpl (floats, mkLams bndrs body')
+-}
+
+   | otherwise 
+   = returnSmpl (emptyFloats env, mkLams bndrs body)
+\end{code}
 
-is a safe transformation.  In particular, the transformation should
-not cause work to be duplicated, unless it is ``cheap'' (see
-@manifestlyCheap@ below).
 
-@etaExpandCount@ errs on the conservative side.  It is always safe to
-return 0.
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+\subsection{Eta expansion and reduction}
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
 
-An application of @error@ is special, because it can absorb as many
-arguments as you care to give it.  For this special case we return
-100, to represent "infinity", which is a bit of a hack.
+We try for eta reduction here, but *only* if we get all the 
+way to an exprIsTrivial expression.    
+We don't want to remove extra lambdas unless we are going 
+to avoid allocating this thing altogether
 
 \begin{code}
-etaExpandCount :: GenCoreExpr bdr Id tyvar uvar
-              -> Int   -- Number of extra args you can safely abstract
-
-etaExpandCount (Lam (ValBinder _) body)
-  = 1 + etaExpandCount body
-
-etaExpandCount (Let bind body)
-  | all manifestlyCheap (rhssOfBind bind)
-  = etaExpandCount body
-
-etaExpandCount (Case scrut alts)
-  | manifestlyCheap scrut
-  = minimum [etaExpandCount rhs | rhs <- rhssOfAlts alts]
-
-etaExpandCount fun@(Var _)     = eta_fun fun
-etaExpandCount (App fun arg)
-  | notValArg arg = eta_fun fun
-  | otherwise     = case etaExpandCount fun of
-                     0 -> 0
-                     n -> n-1  -- Knock off one
-
-etaExpandCount other = 0    -- Give up
-       -- Lit, Con, Prim,
-       -- non-val Lam,
-       -- Scc (pessimistic; ToDo),
-       -- Let with non-whnf rhs(s),
-       -- Case with non-whnf scrutinee
-
------------------------------
-eta_fun :: GenCoreExpr bdr Id tv uv -- The function
-       -> Int                      -- How many args it can safely be applied to
-
-eta_fun (App fun arg) | notValArg arg = eta_fun fun
-
-eta_fun expr@(Var v)
-  | isBottomingId v            -- Bottoming ids have "infinite arity"
-  = 10000                      -- Blargh.  Infinite enough!
-
-eta_fun expr@(Var v)
-  | maybeToBool arity_maybe    -- We know the arity
-  = arity
+tryEtaReduce :: [OutBinder] -> OutExpr -> Maybe OutExpr
+tryEtaReduce bndrs body 
+       -- We don't use CoreUtils.etaReduce, because we can be more
+       -- efficient here:
+       --  (a) we already have the binders
+       --  (b) we can do the triviality test before computing the free vars
+  = go (reverse bndrs) body
   where
-    arity_maybe = arityMaybe (getIdArity v)
-    arity      = case arity_maybe of { Just arity -> arity }
-
-eta_fun other = 0              -- Give up
+    go (b : bs) (App fun arg) | ok_arg b arg = go bs fun       -- Loop round
+    go []       fun           | ok_fun fun   = Just fun                -- Success!
+    go _        _                           = Nothing          -- Failure!
+
+    ok_fun fun =  exprIsTrivial fun
+              && not (any (`elemVarSet` (exprFreeVars fun)) bndrs)
+              && (exprIsValue fun || all ok_lam bndrs)
+    ok_lam v = isTyVar v || isDictTy (idType v)
+       -- The exprIsValue is because eta reduction is not 
+       -- valid in general:  \x. bot  /=  bot
+       -- So we need to be sure that the "fun" is a value.
+       --
+       -- However, we always want to reduce (/\a -> f a) to f
+       -- This came up in a RULE: foldr (build (/\a -> g a))
+       --      did not match      foldr (build (/\b -> ...something complex...))
+       -- The type checker can insert these eta-expanded versions,
+       -- with both type and dictionary lambdas; hence the slightly 
+       -- ad-hoc isDictTy
+
+    ok_arg b arg = varToCoreExpr b `cheapEqExpr` arg
 \end{code}
 
-@manifestlyCheap@ looks at a Core expression and returns \tr{True} if
-it is obviously in weak head normal form, or is cheap to get to WHNF.
-By ``cheap'' we mean a computation we're willing to duplicate in order
-to bring a couple of lambdas together.  The main examples of things
-which aren't WHNF but are ``cheap'' are:
 
-  *    case e of
-         pi -> ei
+       Try eta expansion for RHSs
 
-       where e, and all the ei are cheap; and
+We go for:
+   f = \x1..xn -> N  ==>   f = \x1..xn y1..ym -> N y1..ym
+                                (n >= 0)
 
-  *    let x = e
-       in b
+where (in both cases) 
 
-       where e and b are cheap; and
+       * The xi can include type variables
 
-  *    op x1 ... xn
+       * The yi are all value variables
 
-       where op is a cheap primitive operator
+       * N is a NORMAL FORM (i.e. no redexes anywhere)
+         wanting a suitable number of extra args.
+
+We may have to sandwich some coerces between the lambdas
+to make the types work.   exprEtaExpandArity looks through coerces
+when computing arity; and etaExpand adds the coerces as necessary when
+actually computing the expansion.
 
 \begin{code}
-manifestlyCheap :: GenCoreExpr bndr Id tv uv -> Bool
-
-manifestlyCheap (Var _)        = True
-manifestlyCheap (Lit _)        = True
-manifestlyCheap (Con _ _)      = True
-manifestlyCheap (SCC _ e)      = manifestlyCheap e
-manifestlyCheap (Coerce _ _ e) = manifestlyCheap e
-manifestlyCheap (Lam x e)      = if isValBinder x then True else manifestlyCheap e
-manifestlyCheap (Prim op _)    = primOpIsCheap op
-
-manifestlyCheap (Let bind body)
-  = manifestlyCheap body && all manifestlyCheap (rhssOfBind bind)
-
-manifestlyCheap (Case scrut alts)
-  = manifestlyCheap scrut && all manifestlyCheap (rhssOfAlts alts)
-
-manifestlyCheap other_expr   -- look for manifest partial application
-  = case (collectArgs other_expr) of { (fun, _, _, vargs) ->
-    case fun of
-
-      Var f | isBottomingId f -> True  -- Application of a function which
-                                       -- always gives bottom; we treat this as
-                                       -- a WHNF, because it certainly doesn't
-                                       -- need to be shared!
-
-      Var f -> let
-                   num_val_args = length vargs
-              in
-              num_val_args == 0 ||     -- Just a type application of
-                                       -- a variable (f t1 t2 t3)
-                                       -- counts as WHNF
-              case (arityMaybe (getIdArity f)) of
-                Nothing     -> False
-                Just arity  -> num_val_args < arity
-
-      _ -> False
-    }
+tryEtaExpansion :: OutExpr -> SimplM OutExpr
+-- There is at least one runtime binder in the binders
+tryEtaExpansion body
+  = getUniquesSmpl                     `thenSmpl` \ us ->
+    returnSmpl (etaExpand fun_arity us body (exprType body))
+  where
+    fun_arity = exprEtaExpandArity body
 \end{code}
 
-Eta reduction on type lambdas
-~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
-We have a go at doing
 
-       /\a -> <expr> a    ===>     <expr>
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+\subsection{Floating lets out of big lambdas}
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
+
+tryRhsTyLam tries this transformation, when the big lambda appears as
+the RHS of a let(rec) binding:
+
+       /\abc -> let(rec) x = e in b
+   ==>
+       let(rec) x' = /\abc -> let x = x' a b c in e
+       in 
+       /\abc -> let x = x' a b c in b
+
+This is good because it can turn things like:
+
+       let f = /\a -> letrec g = ... g ... in g
+into
+       letrec g' = /\a -> ... g' a ...
+       in
+       let f = /\ a -> g' a
+
+which is better.  In effect, it means that big lambdas don't impede
+let-floating.
+
+This optimisation is CRUCIAL in eliminating the junk introduced by
+desugaring mutually recursive definitions.  Don't eliminate it lightly!
+
+So far as the implementation is concerned:
+
+       Invariant: go F e = /\tvs -> F e
+       
+       Equalities:
+               go F (Let x=e in b)
+               = Let x' = /\tvs -> F e 
+                 in 
+                 go G b
+               where
+                   G = F . Let x = x' tvs
+       
+               go F (Letrec xi=ei in b)
+               = Letrec {xi' = /\tvs -> G ei} 
+                 in
+                 go G b
+               where
+                 G = F . Let {xi = xi' tvs}
+
+[May 1999]  If we do this transformation *regardless* then we can
+end up with some pretty silly stuff.  For example, 
+
+       let 
+           st = /\ s -> let { x1=r1 ; x2=r2 } in ...
+       in ..
+becomes
+       let y1 = /\s -> r1
+           y2 = /\s -> r2
+           st = /\s -> ...[y1 s/x1, y2 s/x2]
+       in ..
+
+Unless the "..." is a WHNF there is really no point in doing this.
+Indeed it can make things worse.  Suppose x1 is used strictly,
+and is of the form
+
+       x1* = case f y of { (a,b) -> e }
+
+If we abstract this wrt the tyvar we then can't do the case inline
+as we would normally do.
+
+
+\begin{code}
+{-     Trying to do this in full laziness
+
+tryRhsTyLam :: SimplEnv -> [OutTyVar] -> OutExpr -> SimplM FloatsWithExpr
+-- Call ensures that all the binders are type variables
+
+tryRhsTyLam env tyvars body            -- Only does something if there's a let
+  |  not (all isTyVar tyvars)
+  || not (worth_it body)               -- inside a type lambda, 
+  = returnSmpl (emptyFloats env, body) -- and a WHNF inside that
+
+  | otherwise
+  = go env (\x -> x) body
+
+  where
+    worth_it e@(Let _ _) = whnf_in_middle e
+    worth_it e          = False
+
+    whnf_in_middle (Let (NonRec x rhs) e) | isUnLiftedType (idType x) = False
+    whnf_in_middle (Let _ e) = whnf_in_middle e
+    whnf_in_middle e        = exprIsCheap e
+
+    main_tyvar_set = mkVarSet tyvars
+
+    go env fn (Let bind@(NonRec var rhs) body)
+      | exprIsTrivial rhs
+      = go env (fn . Let bind) body
+
+    go env fn (Let (NonRec var rhs) body)
+      = mk_poly tyvars_here var                                                        `thenSmpl` \ (var', rhs') ->
+       addAuxiliaryBind env (NonRec var' (mkLams tyvars_here (fn rhs)))        $ \ env -> 
+       go env (fn . Let (mk_silly_bind var rhs')) body
+
+      where
+
+       tyvars_here = varSetElems (main_tyvar_set `intersectVarSet` exprSomeFreeVars isTyVar rhs)
+               -- Abstract only over the type variables free in the rhs
+               -- wrt which the new binding is abstracted.  But the naive
+               -- approach of abstract wrt the tyvars free in the Id's type
+               -- fails. Consider:
+               --      /\ a b -> let t :: (a,b) = (e1, e2)
+               --                    x :: a     = fst t
+               --                in ...
+               -- Here, b isn't free in x's type, but we must nevertheless
+               -- abstract wrt b as well, because t's type mentions b.
+               -- Since t is floated too, we'd end up with the bogus:
+               --      poly_t = /\ a b -> (e1, e2)
+               --      poly_x = /\ a   -> fst (poly_t a *b*)
+               -- So for now we adopt the even more naive approach of
+               -- abstracting wrt *all* the tyvars.  We'll see if that
+               -- gives rise to problems.   SLPJ June 98
+
+    go env fn (Let (Rec prs) body)
+       = mapAndUnzipSmpl (mk_poly tyvars_here) vars    `thenSmpl` \ (vars', rhss') ->
+        let
+           gn body = fn (foldr Let body (zipWith mk_silly_bind vars rhss'))
+           pairs   = vars' `zip` [mkLams tyvars_here (gn rhs) | rhs <- rhss]
+        in
+        addAuxiliaryBind env (Rec pairs)               $ \ env ->
+        go env gn body 
+       where
+        (vars,rhss) = unzip prs
+        tyvars_here = varSetElems (main_tyvar_set `intersectVarSet` exprsSomeFreeVars isTyVar (map snd prs))
+               -- See notes with tyvars_here above
+
+    go env fn body = returnSmpl (emptyFloats env, fn body)
+
+    mk_poly tyvars_here var
+      = getUniqueSmpl          `thenSmpl` \ uniq ->
+       let
+           poly_name = setNameUnique (idName var) uniq         -- Keep same name
+           poly_ty   = mkForAllTys tyvars_here (idType var)    -- But new type of course
+           poly_id   = mkLocalId poly_name poly_ty 
+
+               -- In the olden days, it was crucial to copy the occInfo of the original var, 
+               -- because we were looking at occurrence-analysed but as yet unsimplified code!
+               -- In particular, we mustn't lose the loop breakers.  BUT NOW we are looking
+               -- at already simplified code, so it doesn't matter
+               -- 
+               -- It's even right to retain single-occurrence or dead-var info:
+               -- Suppose we started with  /\a -> let x = E in B
+               -- where x occurs once in B. Then we transform to:
+               --      let x' = /\a -> E in /\a -> let x* = x' a in B
+               -- where x* has an INLINE prag on it.  Now, once x* is inlined,
+               -- the occurrences of x' will be just the occurrences originally
+               -- pinned on x.
+       in
+       returnSmpl (poly_id, mkTyApps (Var poly_id) (mkTyVarTys tyvars_here))
+
+    mk_silly_bind var rhs = NonRec var (Note InlineMe rhs)
+               -- Suppose we start with:
+               --
+               --      x = /\ a -> let g = G in E
+               --
+               -- Then we'll float to get
+               --
+               --      x = let poly_g = /\ a -> G
+               --          in /\ a -> let g = poly_g a in E
+               --
+               -- But now the occurrence analyser will see just one occurrence
+               -- of poly_g, not inside a lambda, so the simplifier will
+               -- PreInlineUnconditionally poly_g back into g!  Badk to square 1!
+               -- (I used to think that the "don't inline lone occurrences" stuff
+               --  would stop this happening, but since it's the *only* occurrence,
+               --  PreInlineUnconditionally kicks in first!)
+               --
+               -- Solution: put an INLINE note on g's RHS, so that poly_g seems
+               --           to appear many times.  (NB: mkInlineMe eliminates
+               --           such notes on trivial RHSs, so do it manually.)
+-}
+\end{code}
+
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+\subsection{Case alternative filtering
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
 
-where <expr> doesn't mention a.
-This is sometimes quite useful, because we can get the sequence:
+prepareAlts does two things:
 
-       f ab d = let d1 = ...d... in
-                letrec f' b x = ...d...(f' b)... in
-                f' b
-specialise ==>
+1.  Eliminate alternatives that cannot match, including the
+    DEFAULT alternative.
 
-       f.Int b = letrec f' b x = ...dInt...(f' b)... in
-                 f' b
+2.  If the DEFAULT alternative can match only one possible constructor,
+    then make that constructor explicit.
+    e.g.
+       case e of x { DEFAULT -> rhs }
+     ===>
+       case e of x { (a,b) -> rhs }
+    where the type is a single constructor type.  This gives better code
+    when rhs also scrutinises x or e.
 
-float ==>
+It's a good idea do do this stuff before simplifying the alternatives, to
+avoid simplifying alternatives we know can't happen, and to come up with
+the list of constructors that are handled, to put into the IdInfo of the
+case binder, for use when simplifying the alternatives.
 
-       f' b x = ...dInt...(f' b)...
-       f.Int b = f' b
+Eliminating the default alternative in (1) isn't so obvious, but it can
+happen:
 
-Now we really want to simplify to
+data Colour = Red | Green | Blue
 
-       f.Int = f'
+f x = case x of
+       Red -> ..
+       Green -> ..
+       DEFAULT -> h x
 
-and then replace all the f's with f.Ints.
+h y = case y of
+       Blue -> ..
+       DEFAULT -> [ case y of ... ]
 
-N.B. We are careful not to partially eta-reduce a sequence of type
-applications since this breaks the specialiser:
+If we inline h into f, the default case of the inlined h can't happen.
+If we don't notice this, we may end up filtering out *all* the cases
+of the inner case y, which give us nowhere to go!
 
-       /\ a -> f Char# a       =NO=> f Char#
 
 \begin{code}
-mkTyLamTryingEta :: [TyVar] -> CoreExpr -> CoreExpr
-
-mkTyLamTryingEta tyvars tylam_body
-  = if
-       tyvars == tyvar_args && -- Same args in same order
-       check_fun fun           -- Function left is ok
-    then
-       -- Eta reduction worked
-       fun
-    else
-       -- The vastly common case
-       mkTyLam tyvars tylam_body
-  where
-    (tyvar_args, fun) = strip_tyvar_args [] tylam_body
+prepareAlts :: OutExpr                 -- Scrutinee
+           -> InId             -- Case binder
+           -> [InAlt]
+           -> SimplM ([InAlt],         -- Better alternatives
+                       [AltCon])       -- These cases are handled
+
+prepareAlts scrut case_bndr alts
+  = let
+       (alts_wo_default, maybe_deflt) = findDefault alts
+
+        impossible_cons = case scrut of
+                           Var v -> otherCons (idUnfolding v)
+                           other -> []
+
+       -- Filter out alternatives that can't possibly match
+       better_alts | null impossible_cons = alts_wo_default
+                   | otherwise            = [alt | alt@(con,_,_) <- alts_wo_default, 
+                                                   not (con `elem` impossible_cons)]
+
+       -- "handled_cons" are handled either by the context, 
+       -- or by a branch in this case expression
+       -- (Don't add DEFAULT to the handled_cons!!)
+       handled_cons = impossible_cons ++ [con | (con,_,_) <- better_alts]
+    in
+       -- Filter out the default, if it can't happen,
+       -- or replace it with "proper" alternative if there
+       -- is only one constructor left
+    prepareDefault case_bndr handled_cons maybe_deflt  `thenSmpl` \ deflt_alt ->
+
+    returnSmpl (deflt_alt ++ better_alts, handled_cons)
+
+prepareDefault case_bndr handled_cons (Just rhs)
+  | Just (tycon, inst_tys) <- splitTyConApp_maybe (idType case_bndr),
+    isAlgTyCon tycon,          -- It's a data type, tuple, or unboxed tuples.  
+    not (isNewTyCon tycon),    -- We can have a newtype, if we are just doing an eval:
+                               --      case x of { DEFAULT -> e }
+                               -- and we don't want to fill in a default for them!
+    Just all_cons <- tyConDataCons_maybe tycon,
+    not (null all_cons),       -- This is a tricky corner case.  If the data type has no constructors,
+                               -- which GHC allows, then the case expression will have at most a default
+                               -- alternative.  We don't want to eliminate that alternative, because the
+                               -- invariant is that there's always one alternative.  It's more convenient
+                               -- to leave     
+                               --      case x of { DEFAULT -> e }     
+                               -- as it is, rather than transform it to
+                               --      error "case cant match"
+                               -- which would be quite legitmate.  But it's a really obscure corner, and
+                               -- not worth wasting code on.
+    let handled_data_cons = [data_con | DataAlt data_con <- handled_cons],
+    let missing_cons      = [con | con <- all_cons, 
+                                  not (con `elem` handled_data_cons)]
+  = case missing_cons of
+       []          -> returnSmpl []    -- Eliminate the default alternative
+                                       -- if it can't match
+
+       [con]       ->  -- It matches exactly one constructor, so fill it in
+                      tick (FillInCaseDefault case_bndr)       `thenSmpl_`
+                      mk_args con inst_tys                     `thenSmpl` \ args ->
+                      returnSmpl [(DataAlt con, args, rhs)]
+
+       two_or_more -> returnSmpl [(DEFAULT, [], rhs)]
+
+  | otherwise
+  = returnSmpl [(DEFAULT, [], rhs)]
+
+prepareDefault case_bndr handled_cons Nothing
+  = returnSmpl []
+
+mk_args missing_con inst_tys
+  = getUniquesSmpl             `thenSmpl` \ tv_uniqs ->
+    getUniquesSmpl             `thenSmpl` \ id_uniqs ->
+    let
+       ex_tyvars   = dataConExistentialTyVars missing_con
+       ex_tyvars'  = zipWith mk tv_uniqs ex_tyvars
+       mk uniq tv  = mkTyVar (mkSysTvName uniq FSLIT("t")) (tyVarKind tv)
+       arg_tys     = dataConArgTys missing_con (inst_tys ++ mkTyVarTys ex_tyvars')
+       arg_ids     = zipWith (mkSysLocal FSLIT("a")) id_uniqs arg_tys
+    in 
+    returnSmpl (ex_tyvars' ++ arg_ids)
+\end{code}
 
-    strip_tyvar_args args_so_far tyapp@(App fun (TyArg ty))
-      = case getTyVar_maybe ty of
-         Just tyvar_arg -> strip_tyvar_args (tyvar_arg:args_so_far) fun
-         Nothing        -> (args_so_far, tyapp)
 
-    strip_tyvar_args args_so_far (App _ (UsageArg _))
-      = panic "SimplUtils.mkTyLamTryingEta: strip_tyvar_args UsageArg"
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+\subsection{Case absorption and identity-case elimination}
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
 
-    strip_tyvar_args args_so_far fun
-      = (args_so_far, fun)
+mkCase puts a case expression back together, trying various transformations first.
 
-    check_fun (Var f) = True    -- Claim: tyvars not mentioned by type of f
-    check_fun other     = False
+\begin{code}
+mkCase :: OutExpr -> OutId -> [OutAlt] -> SimplM OutExpr
+
+mkCase scrut case_bndr alts
+  = mkAlts scrut case_bndr alts        `thenSmpl` \ better_alts ->
+    mkCase1 scrut case_bndr better_alts
 \end{code}
 
-Let to case
-~~~~~~~~~~~
 
-Given a type generate the case alternatives
+mkAlts tries these things:
+
+1.  If several alternatives are identical, merge them into
+    a single DEFAULT alternative.  I've occasionally seen this 
+    making a big difference:
+
+       case e of               =====>     case e of
+         C _ -> f x                         D v -> ....v....
+         D v -> ....v....                   DEFAULT -> f x
+         DEFAULT -> f x
+
+   The point is that we merge common RHSs, at least for the DEFAULT case.
+   [One could do something more elaborate but I've never seen it needed.]
+   To avoid an expensive test, we just merge branches equal to the *first*
+   alternative; this picks up the common cases
+       a) all branches equal
+       b) some branches equal to the DEFAULT (which occurs first)
+
+2.  Case merging:
+       case e of b {             ==>   case e of b {
+        p1 -> rhs1                      p1 -> rhs1
+        ...                             ...
+        pm -> rhsm                      pm -> rhsm
+        _  -> case b of b' {            pn -> let b'=b in rhsn
+                    pn -> rhsn          ...
+                    ...                 po -> let b'=b in rhso
+                    po -> rhso          _  -> let b'=b in rhsd
+                    _  -> rhsd
+       }  
+    
+    which merges two cases in one case when -- the default alternative of
+    the outer case scrutises the same variable as the outer case This
+    transformation is called Case Merging.  It avoids that the same
+    variable is scrutinised multiple times.
+
+
+The case where transformation (1) showed up was like this (lib/std/PrelCError.lhs):
+
+       x | p `is` 1 -> e1
+         | p `is` 2 -> e2
+       ...etc...
+
+where @is@ was something like
+       
+       p `is` n = p /= (-1) && p == n
 
-       C a b -> C a b
+This gave rise to a horrible sequence of cases
 
-if there's one constructor, or
+       case p of
+         (-1) -> $j p
+         1    -> e1
+         DEFAULT -> $j p
 
-       x -> x
+and similarly in cascade for all the join points!
 
-if there's many, or if it's a primitive type.
 
 
 \begin{code}
-mkIdentityAlts
-       :: Type         -- type of RHS
-       -> SmplM InAlts         -- result
+--------------------------------------------------
+--     1. Merge identical branches
+--------------------------------------------------
+mkAlts scrut case_bndr alts@((con1,bndrs1,rhs1) : con_alts)
+  | all isDeadBinder bndrs1,                   -- Remember the default 
+    length filtered_alts < length con_alts     -- alternative comes first
+  = tick (AltMerge case_bndr)                  `thenSmpl_`
+    returnSmpl better_alts
+  where
+    filtered_alts       = filter keep con_alts
+    keep (con,bndrs,rhs) = not (all isDeadBinder bndrs && rhs `cheapEqExpr` rhs1)
+    better_alts                 = (DEFAULT, [], rhs1) : filtered_alts
 
-mkIdentityAlts rhs_ty
-  | isPrimType rhs_ty
-  = newId rhs_ty       `thenSmpl` \ binder ->
-    returnSmpl (PrimAlts [] (BindDefault (binder, bad_occ_info) (Var binder)))
 
-  | otherwise
-  = case (maybeAppDataTyConExpandingDicts rhs_ty) of
-       Just (tycon, ty_args, [data_con]) ->  -- algebraic type suitable for unpacking
-           let
-               inst_con_arg_tys = dataConArgTys data_con ty_args
-           in
-           newIds inst_con_arg_tys     `thenSmpl` \ new_bindees ->
-           let
-               new_binders = [ (b, bad_occ_info) | b <- new_bindees ]
-           in
-           returnSmpl (
-             AlgAlts
-               [(data_con, new_binders, mkCon data_con [] ty_args (map VarArg new_bindees))]
-               NoDefault
-           )
-
-       _ -> -- Multi-constructor or abstract algebraic type
-            newId rhs_ty       `thenSmpl` \ binder ->
-            returnSmpl (AlgAlts [] (BindDefault (binder,bad_occ_info) (Var binder)))
+--------------------------------------------------
+--     2.  Merge nested cases
+--------------------------------------------------
+
+mkAlts scrut outer_bndr outer_alts
+  = getDOptsSmpl   `thenSmpl` \dflags ->
+    mkAlts' dflags scrut outer_bndr outer_alts
   where
-    bad_occ_info = ManyOcc 0   -- Non-committal!
+  mkAlts' dflags scrut outer_bndr outer_alts
+    | dopt Opt_CaseMerge dflags,
+      (outer_alts_without_deflt, maybe_outer_deflt)   <- findDefault outer_alts,
+      Just (Case (Var scrut_var) inner_bndr inner_alts) <- maybe_outer_deflt,
+      scruting_same_var scrut_var
+
+    = let    --  Eliminate any inner alts which are shadowed by the outer ones
+       outer_cons = [con | (con,_,_) <- outer_alts_without_deflt]
+    
+       munged_inner_alts = [ (con, args, munge_rhs rhs) 
+                           | (con, args, rhs) <- inner_alts, 
+                              not (con `elem` outer_cons)      -- Eliminate shadowed inner alts
+                           ]
+       munge_rhs rhs = bindCaseBndr inner_bndr (Var outer_bndr) rhs
+    
+       (inner_con_alts, maybe_inner_default) = findDefault munged_inner_alts
+
+       new_alts = add_default maybe_inner_default
+                              (outer_alts_without_deflt ++ inner_con_alts)
+    in
+    tick (CaseMerge outer_bndr)                                `thenSmpl_`
+    returnSmpl new_alts
+       -- Warning: don't call mkAlts recursively!
+       -- Firstly, there's no point, because inner alts have already had
+       -- mkCase applied to them, so they won't have a case in their default
+       -- Secondly, if you do, you get an infinite loop, because the bindCaseBndr
+       -- in munge_rhs may put a case into the DEFAULT branch!
+    where
+       -- We are scrutinising the same variable if it's
+       -- the outer case-binder, or if the outer case scrutinises a variable
+       -- (and it's the same).  Testing both allows us not to replace the
+       -- outer scrut-var with the outer case-binder (Simplify.simplCaseBinder).
+      scruting_same_var = case scrut of
+                         Var outer_scrut -> \ v -> v == outer_bndr || v == outer_scrut
+                         other           -> \ v -> v == outer_bndr
+
+      add_default (Just rhs) alts = (DEFAULT,[],rhs) : alts
+      add_default Nothing    alts = alts
+
+
+--------------------------------------------------
+--     Catch-all
+--------------------------------------------------
+
+  mkAlts' dflags scrut case_bndr other_alts = returnSmpl other_alts
 \end{code}
 
+
+
+=================================================================================
+
+mkCase1 tries these things
+
+1.  Eliminate the case altogether if possible
+
+2.  Case-identity:
+
+       case e of               ===> e
+               True  -> True;
+               False -> False
+
+    and similar friends.
+
+
+Start with a simple situation:
+
+       case x# of      ===>   e[x#/y#]
+         y# -> e
+
+(when x#, y# are of primitive type, of course).  We can't (in general)
+do this for algebraic cases, because we might turn bottom into
+non-bottom!
+
+Actually, we generalise this idea to look for a case where we're
+scrutinising a variable, and we know that only the default case can
+match.  For example:
+\begin{verbatim}
+       case x of
+         0#    -> ...
+         other -> ...(case x of
+                        0#    -> ...
+                        other -> ...) ...
+\end{code}
+Here the inner case can be eliminated.  This really only shows up in
+eliminating error-checking code.
+
+We also make sure that we deal with this very common case:
+
+       case e of 
+         x -> ...x...
+
+Here we are using the case as a strict let; if x is used only once
+then we want to inline it.  We have to be careful that this doesn't 
+make the program terminate when it would have diverged before, so we
+check that 
+       - x is used strictly, or
+       - e is already evaluated (it may so if e is a variable)
+
+Lastly, we generalise the transformation to handle this:
+
+       case e of       ===> r
+          True  -> r
+          False -> r
+
+We only do this for very cheaply compared r's (constructors, literals
+and variables).  If pedantic bottoms is on, we only do it when the
+scrutinee is a PrimOp which can't fail.
+
+We do it *here*, looking at un-simplified alternatives, because we
+have to check that r doesn't mention the variables bound by the
+pattern in each alternative, so the binder-info is rather useful.
+
+So the case-elimination algorithm is:
+
+       1. Eliminate alternatives which can't match
+
+       2. Check whether all the remaining alternatives
+               (a) do not mention in their rhs any of the variables bound in their pattern
+          and  (b) have equal rhss
+
+       3. Check we can safely ditch the case:
+                  * PedanticBottoms is off,
+               or * the scrutinee is an already-evaluated variable
+               or * the scrutinee is a primop which is ok for speculation
+                       -- ie we want to preserve divide-by-zero errors, and
+                       -- calls to error itself!
+
+               or * [Prim cases] the scrutinee is a primitive variable
+
+               or * [Alg cases] the scrutinee is a variable and
+                    either * the rhs is the same variable
+                       (eg case x of C a b -> x  ===>   x)
+                    or     * there is only one alternative, the default alternative,
+                               and the binder is used strictly in its scope.
+                               [NB this is helped by the "use default binder where
+                                possible" transformation; see below.]
+
+
+If so, then we can replace the case with one of the rhss.
+
+Further notes about case elimination
+~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+Consider:      test :: Integer -> IO ()
+               test = print
+
+Turns out that this compiles to:
+    Print.test
+      = \ eta :: Integer
+         eta1 :: State# RealWorld ->
+         case PrelNum.< eta PrelNum.zeroInteger of wild { __DEFAULT ->
+         case hPutStr stdout
+                (PrelNum.jtos eta ($w[] @ Char))
+                eta1
+         of wild1 { (# new_s, a4 #) -> PrelIO.lvl23 new_s  }}
+
+Notice the strange '<' which has no effect at all. This is a funny one.  
+It started like this:
+
+f x y = if x < 0 then jtos x
+          else if y==0 then "" else jtos x
+
+At a particular call site we have (f v 1).  So we inline to get
+
+       if v < 0 then jtos x 
+       else if 1==0 then "" else jtos x
+
+Now simplify the 1==0 conditional:
+
+       if v<0 then jtos v else jtos v
+
+Now common-up the two branches of the case:
+
+       case (v<0) of DEFAULT -> jtos v
+
+Why don't we drop the case?  Because it's strict in v.  It's technically
+wrong to drop even unnecessary evaluations, and in practice they
+may be a result of 'seq' so we *definitely* don't want to drop those.
+I don't really know how to improve this situation.
+
+
 \begin{code}
-simplIdWantsToBeINLINEd :: Id -> SimplEnv -> Bool
+--------------------------------------------------
+--     0. Check for empty alternatives
+--------------------------------------------------
+
+#ifdef DEBUG
+mkCase1 scrut case_bndr []
+  = pprTrace "mkCase1: null alts" (ppr case_bndr <+> ppr scrut) $
+    returnSmpl scrut
+#endif
+
+--------------------------------------------------
+--     1. Eliminate the case altogether if poss
+--------------------------------------------------
+
+mkCase1 scrut case_bndr [(con,bndrs,rhs)]
+  -- See if we can get rid of the case altogether
+  -- See the extensive notes on case-elimination above
+  -- mkCase made sure that if all the alternatives are equal, 
+  -- then there is now only one (DEFAULT) rhs
+ |  all isDeadBinder bndrs,
+
+       -- Check that the scrutinee can be let-bound instead of case-bound
+    exprOkForSpeculation scrut
+               -- OK not to evaluate it
+               -- This includes things like (==# a# b#)::Bool
+               -- so that we simplify 
+               --      case ==# a# b# of { True -> x; False -> x }
+               -- to just
+               --      x
+               -- This particular example shows up in default methods for
+               -- comparision operations (e.g. in (>=) for Int.Int32)
+       || exprIsValue scrut                    -- It's already evaluated
+       || var_demanded_later scrut             -- It'll be demanded later
+
+--      || not opt_SimplPedanticBottoms)       -- Or we don't care!
+--     We used to allow improving termination by discarding cases, unless -fpedantic-bottoms was on,
+--     but that breaks badly for the dataToTag# primop, which relies on a case to evaluate
+--     its argument:  case x of { y -> dataToTag# y }
+--     Here we must *not* discard the case, because dataToTag# just fetches the tag from
+--     the info pointer.  So we'll be pedantic all the time, and see if that gives any
+--     other problems
+--     Also we don't want to discard 'seq's
+  = tick (CaseElim case_bndr)                  `thenSmpl_` 
+    returnSmpl (bindCaseBndr case_bndr scrut rhs)
 
-simplIdWantsToBeINLINEd id env
-  = if switchIsSet env IgnoreINLINEPragma
-    then False
-    else idWantsToBeINLINEd id
+  where
+       -- The case binder is going to be evaluated later, 
+       -- and the scrutinee is a simple variable
+    var_demanded_later (Var v) = isStrictDmd (idNewDemandInfo case_bndr)
+    var_demanded_later other   = False
+
+
+--------------------------------------------------
+--     2. Identity case
+--------------------------------------------------
+
+mkCase1 scrut case_bndr alts   -- Identity case
+  | all identity_alt alts
+  = tick (CaseIdentity case_bndr)              `thenSmpl_`
+    returnSmpl (re_note scrut)
+  where
+    identity_alt (con, args, rhs) = de_note rhs `cheapEqExpr` identity_rhs con args
+
+    identity_rhs (DataAlt con) args = mkConApp con (arg_tys ++ map varToCoreExpr args)
+    identity_rhs (LitAlt lit)  _    = Lit lit
+    identity_rhs DEFAULT       _    = Var case_bndr
+
+    arg_tys = map Type (tyConAppArgs (idType case_bndr))
 
-type_ok_for_let_to_case :: Type -> Bool
+       -- We've seen this:
+       --      case coerce T e of x { _ -> coerce T' x }
+       -- And we definitely want to eliminate this case!
+       -- So we throw away notes from the RHS, and reconstruct
+       -- (at least an approximation) at the other end
+    de_note (Note _ e) = de_note e
+    de_note e         = e
 
-type_ok_for_let_to_case ty
-  = case (maybeAppDataTyConExpandingDicts ty) of
-      Nothing                                   -> False
-      Just (tycon, ty_args, [])                 -> False
-      Just (tycon, ty_args, non_null_data_cons) -> True
-      -- Null data cons => type is abstract
+       -- re_note wraps a coerce if it might be necessary
+    re_note scrut = case head alts of
+                       (_,_,rhs1@(Note _ _)) -> mkCoerce2 (exprType rhs1) (idType case_bndr) scrut
+                       other                 -> scrut
+
+
+--------------------------------------------------
+--     Catch-all
+--------------------------------------------------
+mkCase1 scrut bndr alts = returnSmpl (Case scrut bndr alts)
+\end{code}
+
+
+When adding auxiliary bindings for the case binder, it's worth checking if
+its dead, because it often is, and occasionally these mkCase transformations
+cascade rather nicely.
+
+\begin{code}
+bindCaseBndr bndr rhs body
+  | isDeadBinder bndr = body
+  | otherwise        = bindNonRec bndr rhs body
 \end{code}