[project @ 2004-01-12 12:13:26 by simonpj]
[ghc-hetmet.git] / ghc / compiler / stgSyn / CoreToStg.lhs
index a88ad05..2f59489 100644 (file)
 %
-% (c) The GRASP/AQUA Project, Glasgow University, 1992-1996
+% (c) The GRASP/AQUA Project, Glasgow University, 1993-1998
 %
+\section[CoreToStg]{Converts Core to STG Syntax}
+
+And, as we have the info in hand, we may convert some lets to
+let-no-escapes.
+
+\begin{code}
+module CoreToStg ( coreToStg, coreExprToStg ) where
+
+#include "HsVersions.h"
+
+import CoreSyn
+import CoreUtils       ( rhsIsStatic, manifestArity, exprType )
+import StgSyn
+
+import Type
+import TyCon           ( isAlgTyCon )
+import Id
+import Var             ( Var, globalIdDetails, idType )
+import TyCon           ( isUnboxedTupleTyCon, isPrimTyCon, isFunTyCon, isHiBootTyCon )
+#ifdef ILX
+import MkId            ( unsafeCoerceId )
+#endif
+import IdInfo
+import DataCon
+import CostCentre      ( noCCS )
+import VarSet
+import VarEnv
+import Maybes          ( maybeToBool )
+import Name            ( getOccName, isExternalName, nameOccName )
+import OccName         ( occNameUserString, occNameFS )
+import BasicTypes       ( Arity )
+import CmdLineOpts     ( DynFlags, opt_RuntimeTypes )
+import Outputable
+
+infixr 9 `thenLne`
+\end{code}
+
 %************************************************************************
 %*                                                                     *
-\section[CoreToStg]{Converting core syntax to STG syntax}
+\subsection[live-vs-free-doc]{Documentation}
 %*                                                                     *
 %************************************************************************
 
-Convert a @CoreSyntax@ program to a @StgSyntax@ program.
+(There is other relevant documentation in codeGen/CgLetNoEscape.)
+
+The actual Stg datatype is decorated with {\em live variable}
+information, as well as {\em free variable} information.  The two are
+{\em not} the same.  Liveness is an operational property rather than a
+semantic one.  A variable is live at a particular execution point if
+it can be referred to {\em directly} again.  In particular, a dead
+variable's stack slot (if it has one):
+\begin{enumerate}
+\item
+should be stubbed to avoid space leaks, and
+\item
+may be reused for something else.
+\end{enumerate}
+
+There ought to be a better way to say this.  Here are some examples:
+\begin{verbatim}
+       let v = [q] \[x] -> e
+       in
+       ...v...  (but no q's)
+\end{verbatim}
+
+Just after the `in', v is live, but q is dead. If the whole of that
+let expression was enclosed in a case expression, thus:
+\begin{verbatim}
+       case (let v = [q] \[x] -> e in ...v...) of
+               alts[...q...]
+\end{verbatim}
+(ie @alts@ mention @q@), then @q@ is live even after the `in'; because
+we'll return later to the @alts@ and need it.
+
+Let-no-escapes make this a bit more interesting:
+\begin{verbatim}
+       let-no-escape v = [q] \ [x] -> e
+       in
+       ...v...
+\end{verbatim}
+Here, @q@ is still live at the `in', because @v@ is represented not by
+a closure but by the current stack state.  In other words, if @v@ is
+live then so is @q@.  Furthermore, if @e@ mentions an enclosing
+let-no-escaped variable, then {\em its} free variables are also live
+if @v@ is.
 
-\begin{code}
-#include "HsVersions.h"
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+\subsection[caf-info]{Collecting live CAF info}
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
 
-module CoreToStg ( topCoreBindsToStg ) where
-
-IMP_Ubiq(){-uitous-}
-IMPORT_1_3(Ratio(numerator,denominator))
-
-import CoreSyn         -- input
-import StgSyn          -- output
-
-import Bag             ( emptyBag, unitBag, unionBags, unionManyBags, bagToList )
-import CoreUtils       ( coreExprType )
-import CostCentre      ( noCostCentre )
-import Id              ( mkSysLocal, idType, isBottomingId, addIdArity,
-                         externallyVisibleId,
-                         nullIdEnv, addOneToIdEnv, lookupIdEnv, growIdEnvList,
-                         SYN_IE(IdEnv), GenId{-instance NamedThing-}
-                       )
-import IdInfo          ( ArityInfo, exactArity )
-import Literal         ( mkMachInt, Literal(..) )
-import PrelVals                ( unpackCStringId, unpackCString2Id,
-                         integerZeroId, integerPlusOneId,
-                         integerPlusTwoId, integerMinusOneId
-                       )
-import PrimOp          ( PrimOp(..) )
-import SpecUtils       ( mkSpecialisedCon )
-import SrcLoc          ( noSrcLoc )
-import TyCon           ( TyCon{-instance Uniquable-} )
-import Type            ( maybeAppDataTyCon, getAppDataTyConExpandingDicts )
-import TysWiredIn      ( stringTy )
-import Unique          ( integerTyConKey, ratioTyConKey, Unique{-instance Eq-} )
-import UniqSupply      -- all of it, really
-import Util            ( zipLazy, panic, assertPanic{-, pprTrace ToDo:rm-} )
---import Pretty--ToDo:rm
---import PprStyle--ToDo:rm
---import PprType  --ToDo:rm
---import Outputable--ToDo:rm
---import PprEnv--ToDo:rm
-
-isLeakFreeType x y = False -- safe option; ToDo
-\end{code}
+In this pass we also collect information on which CAFs are live for 
+constructing SRTs (see SRT.lhs).  
+
+A top-level Id has CafInfo, which is
 
+       - MayHaveCafRefs, if it may refer indirectly to
+         one or more CAFs, or
+       - NoCafRefs if it definitely doesn't
 
-       ***************  OVERVIEW   *********************
+The CafInfo has already been calculated during the CoreTidy pass.
 
+During CoreToStg, we then pin onto each binding and case expression, a
+list of Ids which represents the "live" CAFs at that point.  The meaning
+of "live" here is the same as for live variables, see above (which is
+why it's convenient to collect CAF information here rather than elsewhere).
 
-The business of this pass is to convert Core to Stg.  On the way:
+The later SRT pass takes these lists of Ids and uses them to construct
+the actual nested SRTs, and replaces the lists of Ids with (offset,length)
+pairs.
 
-* We discard type lambdas and applications. In so doing we discard
-  "trivial" bindings such as
-       x = y t1 t2
-  where t1, t2 are types
 
-* We pin correct arities on each let(rec)-bound binder, and propagate them
-  to their uses.  This is used
-       a) when emitting arity info into interface files
-       b) in the code generator, when deciding if a right-hand side
-                is a saturated application so we can generate a VAP closure.
-  (b) is rather untidy, but the easiest compromise was to propagate arities here.
+Interaction of let-no-escape with SRTs   [Sept 01]
+~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+Consider
 
-* We do *not* pin on the correct free/live var info; that's done later.
-  Instead we use bOGUS_LVS and _FVS as a placeholder.
+       let-no-escape x = ...caf1...caf2...
+       in
+       ...x...x...x...
 
-[Quite a bit of stuff that used to be here has moved 
- to tidyCorePgm (SimplCore.lhs) SLPJ Nov 96]
+where caf1,caf2 are CAFs.  Since x doesn't have a closure, we 
+build SRTs just as if x's defn was inlined at each call site, and
+that means that x's CAF refs get duplicated in the overall SRT.
+
+This is unlike ordinary lets, in which the CAF refs are not duplicated.
+
+We could fix this loss of (static) sharing by making a sort of pseudo-closure
+for x, solely to put in the SRTs lower down.
 
 
 %************************************************************************
 %*                                                                     *
-\subsection[coreToStg-programs]{Converting a core program and core bindings}
+\subsection[binds-StgVarInfo]{Setting variable info: top-level, binds, RHSs}
 %*                                                                     *
 %************************************************************************
 
-Because we're going to come across ``boring'' bindings like
-\tr{let x = /\ tyvars -> y in ...}, we want to keep a small
-environment, so we can just replace all occurrences of \tr{x}
-with \tr{y}.
-
 \begin{code}
-type StgEnv = IdEnv StgArg
-\end{code}
+coreToStg :: DynFlags -> [CoreBind] -> IO [StgBinding]
+coreToStg dflags pgm
+  = return pgm'
+  where (_, _, pgm') = coreTopBindsToStg emptyVarEnv pgm
 
-No free/live variable information is pinned on in this pass; it's added
-later.  For this pass
-we use @bOGUS_LVs@ and @bOGUS_FVs@ as placeholders.
+coreExprToStg :: CoreExpr -> StgExpr
+coreExprToStg expr 
+  = new_expr where (new_expr,_,_) = initLne emptyVarEnv (coreToStgExpr expr)
 
-\begin{code}
-bOGUS_LVs :: StgLiveVars
-bOGUS_LVs = panic "bOGUS_LVs" -- emptyUniqSet (used when pprTracing)
 
-bOGUS_FVs :: [Id]
-bOGUS_FVs = panic "bOGUS_FVs" -- [] (ditto)
+coreTopBindsToStg
+    :: IdEnv HowBound          -- environment for the bindings
+    -> [CoreBind]
+    -> (IdEnv HowBound, FreeVarsInfo, [StgBinding])
+
+coreTopBindsToStg env [] = (env, emptyFVInfo, [])
+coreTopBindsToStg env (b:bs)
+  = (env2, fvs2, b':bs')
+  where
+       -- env accumulates down the list of binds, fvs accumulates upwards
+       (env1, fvs2, b' ) = coreTopBindToStg env fvs1 b
+       (env2, fvs1, bs') = coreTopBindsToStg env1 bs
+
+
+coreTopBindToStg
+       :: IdEnv HowBound
+       -> FreeVarsInfo         -- Info about the body
+       -> CoreBind
+       -> (IdEnv HowBound, FreeVarsInfo, StgBinding)
+
+coreTopBindToStg env body_fvs (NonRec id rhs)
+  = let 
+       env'      = extendVarEnv env id how_bound
+       how_bound = LetBound TopLet (manifestArity rhs)
+
+        (stg_rhs, fvs') = 
+           initLne env (
+              coreToTopStgRhs body_fvs (id,rhs)        `thenLne` \ (stg_rhs, fvs') ->
+             returnLne (stg_rhs, fvs')
+           )
+       
+       bind = StgNonRec id stg_rhs
+    in
+    ASSERT2(manifestArity rhs == stgRhsArity stg_rhs, ppr id)
+    ASSERT2(consistentCafInfo id bind, ppr id)
+--    WARN(not (consistent caf_info bind), ppr id <+> ppr cafs <+> ppCafInfo caf_info)
+    (env', fvs' `unionFVInfo` body_fvs, bind)
+
+coreTopBindToStg env body_fvs (Rec pairs)
+  = let 
+       (binders, rhss) = unzip pairs
+
+       extra_env' = [ (b, LetBound TopLet (manifestArity rhs))
+                    | (b, rhs) <- pairs ]
+       env' = extendVarEnvList env extra_env'
+
+        (stg_rhss, fvs')
+         = initLne env' (
+              mapAndUnzipLne (coreToTopStgRhs body_fvs) pairs
+                                               `thenLne` \ (stg_rhss, fvss') ->
+              let fvs' = unionFVInfos fvss' in
+              returnLne (stg_rhss, fvs')
+           )
+
+       bind = StgRec (zip binders stg_rhss)
+    in
+    ASSERT2(and [manifestArity rhs == stgRhsArity stg_rhs | (rhs,stg_rhs) <- rhss `zip` stg_rhss], ppr binders)
+    ASSERT2(consistentCafInfo (head binders) bind, ppr binders)
+    (env', fvs' `unionFVInfo` body_fvs, bind)
+
+#ifdef DEBUG
+-- Assertion helper: this checks that the CafInfo on the Id matches
+-- what CoreToStg has figured out about the binding's SRT.  The
+-- CafInfo will be exact in all cases except when CorePrep has
+-- floated out a binding, in which case it will be approximate.
+consistentCafInfo id bind
+  | occNameFS (nameOccName (idName id)) == FSLIT("sat")
+  = safe
+  | otherwise
+  = WARN (not exact, ppr id) safe
+  where
+       safe  = id_marked_caffy || not binding_is_caffy
+       exact = id_marked_caffy == binding_is_caffy
+       id_marked_caffy  = mayHaveCafRefs (idCafInfo id)
+       binding_is_caffy = stgBindHasCafRefs bind
+#endif
 \end{code}
 
 \begin{code}
-topCoreBindsToStg :: UniqSupply        -- name supply
-                 -> [CoreBinding]      -- input
-                 -> [StgBinding]       -- output
-
-topCoreBindsToStg us core_binds
-  = case (initUs us (coreBindsToStg nullIdEnv core_binds)) of
-      (_, stuff) -> stuff
+coreToTopStgRhs
+       :: FreeVarsInfo         -- Free var info for the scope of the binding
+       -> (Id,CoreExpr)
+       -> LneM (StgRhs, FreeVarsInfo)
+
+coreToTopStgRhs scope_fv_info (bndr, rhs)
+  = coreToStgExpr rhs          `thenLne` \ (new_rhs, rhs_fvs, _) ->
+    freeVarsToLiveVars rhs_fvs `thenLne` \ lv_info ->
+    returnLne (mkTopStgRhs is_static rhs_fvs (mkSRT lv_info) bndr_info new_rhs, rhs_fvs)
   where
-    coreBindsToStg :: StgEnv -> [CoreBinding] -> UniqSM [StgBinding]
+    bndr_info = lookupFVInfo scope_fv_info bndr
+    is_static = rhsIsStatic rhs
+
+mkTopStgRhs :: Bool -> FreeVarsInfo -> SRT -> StgBinderInfo -> StgExpr
+       -> StgRhs
+
+mkTopStgRhs is_static rhs_fvs srt binder_info (StgLam _ bndrs body)
+  = ASSERT( is_static )
+    StgRhsClosure noCCS binder_info
+                 (getFVs rhs_fvs)               
+                 ReEntrant
+                 srt
+                 bndrs body
+       
+mkTopStgRhs is_static rhs_fvs srt binder_info (StgConApp con args)
+  | is_static   -- StgConApps can be updatable (see isCrossDllConApp)
+  = StgRhsCon noCCS con args
+
+mkTopStgRhs is_static rhs_fvs srt binder_info rhs
+  = ASSERT2( not is_static, ppr rhs )
+    StgRhsClosure noCCS binder_info
+                 (getFVs rhs_fvs)               
+                 Updatable
+                 srt
+                 [] rhs
+\end{code}
+
+
+-- ---------------------------------------------------------------------------
+-- Expressions
+-- ---------------------------------------------------------------------------
 
-    coreBindsToStg env [] = returnUs []
-    coreBindsToStg env (b:bs)
-      = coreBindToStg  env b           `thenUs` \ (new_b, new_env) ->
-       coreBindsToStg new_env bs       `thenUs` \ new_bs ->
-       returnUs (new_b ++ new_bs)
+\begin{code}
+coreToStgExpr
+       :: CoreExpr
+       -> LneM (StgExpr,       -- Decorated STG expr
+                FreeVarsInfo,  -- Its free vars (NB free, not live)
+                EscVarsSet)    -- Its escapees, a subset of its free vars;
+                               -- also a subset of the domain of the envt
+                               -- because we are only interested in the escapees
+                               -- for vars which might be turned into
+                               -- let-no-escaped ones.
 \end{code}
 
-%************************************************************************
-%*                                                                     *
-\subsection[coreToStg-binds]{Converting bindings}
-%*                                                                     *
-%************************************************************************
+The second and third components can be derived in a simple bottom up pass, not
+dependent on any decisions about which variables will be let-no-escaped or
+not.  The first component, that is, the decorated expression, may then depend
+on these components, but it in turn is not scrutinised as the basis for any
+decisions.  Hence no black holes.
 
 \begin{code}
-coreBindToStg :: StgEnv
-             -> CoreBinding
-             -> UniqSM ([StgBinding],  -- Empty or singleton
-                        StgEnv)        -- Floats
+coreToStgExpr (Lit l) = returnLne (StgLit l, emptyFVInfo, emptyVarSet)
+coreToStgExpr (Var v) = coreToStgApp Nothing v []
 
-coreBindToStg env (NonRec binder rhs)
-  = coreRhsToStg env rhs       `thenUs` \ stg_rhs ->
-    let
-       -- Binds to return if RHS is trivial
-       binder_w_arity = binder `addIdArity` (rhsArity stg_rhs)
-       triv_binds | externallyVisibleId binder = [StgNonRec binder_w_arity stg_rhs]    -- Retain it
-                  | otherwise                  = []                                    -- Discard it
+coreToStgExpr expr@(App _ _)
+  = coreToStgApp Nothing f args
+  where
+    (f, args) = myCollectArgs expr
+
+coreToStgExpr expr@(Lam _ _)
+  = let
+       (args, body) = myCollectBinders expr 
+       args'        = filterStgBinders args
     in
-    case stg_rhs of
-      StgRhsClosure cc bi fvs upd [] (StgApp atom [] lvs) ->
-               -- Trivial RHS, so augment envt, and ditch the binding
-               returnUs (triv_binds, new_env)
-          where
-               new_env = addOneToIdEnv env binder atom
-
-      StgRhsCon cc con_id [] ->
-               -- Trivial RHS, so augment envt, and ditch the binding
-               returnUs (triv_binds, new_env)
-          where
-               new_env = addOneToIdEnv env binder (StgConArg con_id)
-
-      other ->         -- Non-trivial RHS, so don't augment envt
-               returnUs ([StgNonRec binder_w_arity stg_rhs], new_env)
-          where
-               new_env = addOneToIdEnv env binder (StgVarArg binder_w_arity)
-               -- new_env propagates the arity
-
-coreBindToStg env (Rec pairs)
-  = -- NB: *** WE DO NOT CHECK FOR TRIV_BINDS in REC BIND ****
-    -- (possibly ToDo)
+    extendVarEnvLne [ (a, LambdaBound) | a <- args' ] $
+    coreToStgExpr body  `thenLne` \ (body, body_fvs, body_escs) ->
     let
-       (binders, rhss) = unzip pairs
+       fvs             = args' `minusFVBinders` body_fvs
+       escs            = body_escs `delVarSetList` args'
+       result_expr | null args' = body
+                   | otherwise  = StgLam (exprType expr) args' body
     in
-    mapUs (coreRhsToStg env) rhss `thenUs` \ stg_rhss ->
-    let        
-           binders_w_arities = [ b `addIdArity` rhsArity rhs 
-                               | (b,rhs) <- binders `zip` stg_rhss]
+    returnLne (result_expr, fvs, escs)
+
+coreToStgExpr (Note (SCC cc) expr)
+  = coreToStgExpr expr         `thenLne` ( \ (expr2, fvs, escs) ->
+    returnLne (StgSCC cc expr2, fvs, escs) )
+
+#ifdef ILX
+-- For ILX, convert (__coerce__ to_ty from_ty e) 
+--         into    (coerce to_ty from_ty e)
+-- where coerce is real function
+coreToStgExpr (Note (Coerce to_ty from_ty) expr)
+  = coreToStgExpr (mkApps (Var unsafeCoerceId) 
+                         [Type from_ty, Type to_ty, expr])
+#endif
+
+coreToStgExpr (Note other_note expr)
+  = coreToStgExpr expr
+
+-- Cases require a little more real work.
+
+coreToStgExpr (Case scrut bndr alts)
+  = extendVarEnvLne [(bndr, LambdaBound)]      (
+        mapAndUnzip3Lne vars_alt alts  `thenLne` \ (alts2, fvs_s, escs_s) ->
+        returnLne ( alts2,
+                    unionFVInfos fvs_s,
+                    unionVarSets escs_s )
+    )                                  `thenLne` \ (alts2, alts_fvs, alts_escs) ->
+    let
+       -- Determine whether the default binder is dead or not
+       -- This helps the code generator to avoid generating an assignment
+       -- for the case binder (is extremely rare cases) ToDo: remove.
+       bndr' | bndr `elementOfFVInfo` alts_fvs = bndr
+             | otherwise                       = bndr `setIdOccInfo` IAmDead
+
+       -- Don't consider the default binder as being 'live in alts',
+       -- since this is from the point of view of the case expr, where
+       -- the default binder is not free.
+       alts_fvs_wo_bndr  = bndr `minusFVBinder` alts_fvs
+       alts_escs_wo_bndr = alts_escs `delVarSet` bndr
     in
-    returnUs ([StgRec (binders_w_arities `zip` stg_rhss)], env)
 
-rhsArity (StgRhsClosure _ _ _ _ args _) = exactArity (length args)
-rhsArity (StgRhsCon _ _ _)             = exactArity 0
+    freeVarsToLiveVars alts_fvs_wo_bndr                `thenLne` \ alts_lv_info ->
+
+       -- We tell the scrutinee that everything 
+       -- live in the alts is live in it, too.
+    setVarsLiveInCont alts_lv_info (
+       coreToStgExpr scrut       `thenLne` \ (scrut2, scrut_fvs, scrut_escs) ->
+        freeVarsToLiveVars scrut_fvs `thenLne` \ scrut_lv_info ->
+       returnLne (scrut2, scrut_fvs, scrut_escs, scrut_lv_info)
+      )    
+               `thenLne` \ (scrut2, scrut_fvs, scrut_escs, scrut_lv_info) ->
+
+    returnLne (
+      StgCase scrut2 (getLiveVars scrut_lv_info)
+                    (getLiveVars alts_lv_info)
+                    bndr'
+                    (mkSRT alts_lv_info)
+                    (mkStgAltType (idType bndr)) 
+                    alts2,
+      scrut_fvs `unionFVInfo` alts_fvs_wo_bndr,
+      alts_escs_wo_bndr `unionVarSet` getFVSet scrut_fvs
+               -- You might think we should have scrut_escs, not 
+               -- (getFVSet scrut_fvs), but actually we can't call, and 
+               -- then return from, a let-no-escape thing.
+      )
+  where
+    vars_alt (con, binders, rhs)
+      = let            -- Remove type variables
+           binders' = filterStgBinders binders
+        in     
+        extendVarEnvLne [(b, LambdaBound) | b <- binders']     $
+        coreToStgExpr rhs      `thenLne` \ (rhs2, rhs_fvs, rhs_escs) ->
+        let
+               -- Records whether each param is used in the RHS
+           good_use_mask = [ b `elementOfFVInfo` rhs_fvs | b <- binders' ]
+        in
+        returnLne ( (con, binders', good_use_mask, rhs2),
+                   binders' `minusFVBinders` rhs_fvs,
+                   rhs_escs `delVarSetList` binders' )
+               -- ToDo: remove the delVarSet;
+               -- since escs won't include any of these binders
 \end{code}
 
+Lets not only take quite a bit of work, but this is where we convert
+then to let-no-escapes, if we wish.
 
-%************************************************************************
-%*                                                                     *
-\subsection[coreToStg-rhss]{Converting right hand sides}
-%*                                                                     *
-%************************************************************************
+(Meanwhile, we don't expect to see let-no-escapes...)
+\begin{code}
+coreToStgExpr (Let bind body)
+  = fixLne (\ ~(_, _, _, no_binder_escapes) ->
+       coreToStgLet no_binder_escapes bind body
+    )                          `thenLne` \ (new_let, fvs, escs, _) ->
+
+    returnLne (new_let, fvs, escs)
+\end{code}
 
 \begin{code}
-coreRhsToStg :: StgEnv -> CoreExpr -> UniqSM StgRhs
-
-coreRhsToStg env core_rhs
-  = coreExprToStg env core_rhs         `thenUs` \ stg_expr ->
-
-    let stg_rhs = case stg_expr of
-                   StgLet (StgNonRec var1 rhs) (StgApp (StgVarArg var2) [] _)
-                       | var1 == var2 -> rhs
-                       -- This curious stuff is to unravel what a lambda turns into
-                       -- We have to do it this way, rather than spot a lambda in the
-                       -- incoming rhs.  Why?  Because trivial bindings might conceal
-                       -- what the rhs is actually like.
-
-                   StgCon con args _ -> StgRhsCon noCostCentre con args
-
-                   other -> StgRhsClosure noCostCentre -- No cost centre (ToDo?)
-                                          stgArgOcc    -- safe
-                                          bOGUS_FVs
-                                          Updatable    -- Be pessimistic
-                                          []
-                                          stg_expr
-    in
-    returnUs stg_rhs
+mkStgAltType scrut_ty
+  = case splitTyConApp_maybe (repType scrut_ty) of
+       Just (tc,_) | isUnboxedTupleTyCon tc -> UbxTupAlt tc
+                   | isPrimTyCon tc         -> PrimAlt tc
+                   | isHiBootTyCon tc       -> PolyAlt -- Algebraic, but no constructors visible
+                   | isAlgTyCon tc          -> AlgAlt tc
+                   | isFunTyCon tc          -> PolyAlt
+                   | otherwise              -> pprPanic "mkStgAlts" (ppr tc)
+       Nothing                              -> PolyAlt
 \end{code}
 
 
-%************************************************************************
-%*                                                                     *
-\subsection[coreToStg-atoms{Converting atoms}
-%*                                                                     *
-%************************************************************************
+-- ---------------------------------------------------------------------------
+-- Applications
+-- ---------------------------------------------------------------------------
 
 \begin{code}
-coreArgsToStg :: StgEnv -> [CoreArg] -> ([Type], [StgArg])
-
-coreArgsToStg env [] = ([], [])
-coreArgsToStg env (a:as)
-  = case a of
-       TyArg    t -> (t:trest, vrest)
-       UsageArg u -> (trest,   vrest)
-       VarArg   v -> (trest,   stgLookup env v : vrest)
-       LitArg   l -> (trest,   StgLitArg l     : vrest)
-  where
-    (trest,vrest) = coreArgsToStg env as
-\end{code}
+coreToStgApp
+        :: Maybe UpdateFlag            -- Just upd <=> this application is
+                                       -- the rhs of a thunk binding
+                                       --      x = [...] \upd [] -> the_app
+                                       -- with specified update flag
+       -> Id                           -- Function
+       -> [CoreArg]                    -- Arguments
+       -> LneM (StgExpr, FreeVarsInfo, EscVarsSet)
+
+coreToStgApp maybe_thunk_body f args
+  = coreToStgArgs args         `thenLne` \ (args', args_fvs) ->
+    lookupVarLne f             `thenLne` \ how_bound ->
 
+    let
+       n_val_args       = valArgCount args
+       not_letrec_bound = not (isLetBound how_bound)
+       fun_fvs          
+          = let fvs = singletonFVInfo f how_bound fun_occ in
+            -- e.g. (f :: a -> int) (x :: a) 
+            -- Here the free variables are "f", "x" AND the type variable "a"
+            -- coreToStgArgs will deal with the arguments recursively
+            if opt_RuntimeTypes then
+             fvs `unionFVInfo` tyvarFVInfo (tyVarsOfType (idType f))
+           else fvs
+
+       -- Mostly, the arity info of a function is in the fn's IdInfo
+       -- But new bindings introduced by CoreSat may not have no
+       -- arity info; it would do us no good anyway.  For example:
+       --      let f = \ab -> e in f
+       -- No point in having correct arity info for f!
+       -- Hence the hasArity stuff below.
+       -- NB: f_arity is only consulted for LetBound things
+       f_arity   = stgArity f how_bound
+       saturated = f_arity <= n_val_args
+
+       fun_occ 
+        | not_letrec_bound         = noBinderInfo      -- Uninteresting variable
+        | f_arity > 0 && saturated = stgSatOcc -- Saturated or over-saturated function call
+        | otherwise                = stgUnsatOcc       -- Unsaturated function or thunk
+
+       fun_escs
+        | not_letrec_bound      = emptyVarSet  -- Only letrec-bound escapees are interesting
+        | f_arity == n_val_args = emptyVarSet  -- A function *or thunk* with an exactly
+                                               -- saturated call doesn't escape
+                                               -- (let-no-escape applies to 'thunks' too)
+
+        | otherwise         = unitVarSet f     -- Inexact application; it does escape
+
+       -- At the moment of the call:
+
+       --  either the function is *not* let-no-escaped, in which case
+       --         nothing is live except live_in_cont
+       --      or the function *is* let-no-escaped in which case the
+       --         variables it uses are live, but still the function
+       --         itself is not.  PS.  In this case, the function's
+       --         live vars should already include those of the
+       --         continuation, but it does no harm to just union the
+       --         two regardless.
+
+       res_ty = exprType (mkApps (Var f) args)
+       app = case globalIdDetails f of
+               DataConWorkId dc | saturated -> StgConApp dc args'
+               PrimOpId op                  -> ASSERT( saturated )
+                                               StgOpApp (StgPrimOp op) args' res_ty
+               FCallId call     -> ASSERT( saturated )
+                                   StgOpApp (StgFCallOp call (idUnique f)) args' res_ty
+               _other           -> StgApp f args'
 
-%************************************************************************
-%*                                                                     *
-\subsection[coreToStg-exprs]{Converting core expressions}
-%*                                                                     *
-%************************************************************************
+    in
+    returnLne (
+       app,
+       fun_fvs  `unionFVInfo` args_fvs,
+       fun_escs `unionVarSet` (getFVSet args_fvs)
+                               -- All the free vars of the args are disqualified
+                               -- from being let-no-escaped.
+    )
 
-\begin{code}
-coreExprToStg :: StgEnv -> CoreExpr -> UniqSM StgExpr
 
-coreExprToStg env (Lit lit)
-  = returnUs (StgApp (StgLitArg lit) [] bOGUS_LVs)
 
-coreExprToStg env (Var var)
-  = returnUs (mk_app (stgLookup env var) [])
+-- ---------------------------------------------------------------------------
+-- Argument lists
+-- This is the guy that turns applications into A-normal form
+-- ---------------------------------------------------------------------------
 
-coreExprToStg env (Con con args)
-  = let
-       (types, stg_atoms) = coreArgsToStg env args
-       spec_con = mkSpecialisedCon con types
-    in
-    returnUs (StgCon spec_con stg_atoms bOGUS_LVs)
+coreToStgArgs :: [CoreArg] -> LneM ([StgArg], FreeVarsInfo)
+coreToStgArgs []
+  = returnLne ([], emptyFVInfo)
 
-coreExprToStg env (Prim op args)
-  = let
-       (types, stg_atoms) = coreArgsToStg env args
+coreToStgArgs (Type ty : args) -- Type argument
+  = coreToStgArgs args `thenLne` \ (args', fvs) ->
+    if opt_RuntimeTypes then
+       returnLne (StgTypeArg ty : args', fvs `unionFVInfo` tyvarFVInfo (tyVarsOfType ty))
+    else
+    returnLne (args', fvs)
+
+coreToStgArgs (arg : args)     -- Non-type argument
+  = coreToStgArgs args `thenLne` \ (stg_args, args_fvs) ->
+    coreToStgExpr arg  `thenLne` \ (arg', arg_fvs, escs) ->
+    let
+       fvs = args_fvs `unionFVInfo` arg_fvs
+       stg_arg = case arg' of
+                      StgApp v []      -> StgVarArg v
+                      StgConApp con [] -> StgVarArg (dataConWorkId con)
+                      StgLit lit       -> StgLitArg lit
+                      _                -> pprPanic "coreToStgArgs" (ppr arg)
     in
-    returnUs (StgPrim op stg_atoms bOGUS_LVs)
-\end{code}
+    returnLne (stg_arg : stg_args, fvs)
 
-%************************************************************************
-%*                                                                     *
-\subsubsection[coreToStg-lambdas]{Lambda abstractions}
-%*                                                                     *
-%************************************************************************
 
-\begin{code}
-coreExprToStg env expr@(Lam _ _)
-  = let
-       (_,_, binders, body) = collectBinders expr
-    in
-    coreExprToStg env body             `thenUs` \ stg_body ->
+-- ---------------------------------------------------------------------------
+-- The magic for lets:
+-- ---------------------------------------------------------------------------
 
-    if null binders then -- it was all type/usage binders; tossed
-       returnUs stg_body
-    else
-       newStgVar (coreExprType expr)   `thenUs` \ var ->
-       returnUs
-         (StgLet (StgNonRec (var `addIdArity` exactArity (length binders))
-                                 (StgRhsClosure noCostCentre
-                                 stgArgOcc
-                                 bOGUS_FVs
-                                 ReEntrant     -- binders is non-empty
-                                 binders
-                                 stg_body))
-          (StgApp (StgVarArg var) [] bOGUS_LVs))
-\end{code}
+coreToStgLet
+        :: Bool        -- True <=> yes, we are let-no-escaping this let
+        -> CoreBind    -- bindings
+        -> CoreExpr    -- body
+        -> LneM (StgExpr,      -- new let
+                 FreeVarsInfo, -- variables free in the whole let
+                 EscVarsSet,   -- variables that escape from the whole let
+                 Bool)         -- True <=> none of the binders in the bindings
+                               -- is among the escaping vars
 
-%************************************************************************
-%*                                                                     *
-\subsubsection[coreToStg-applications]{Applications}
-%*                                                                     *
-%************************************************************************
+coreToStgLet let_no_escape bind body
+  = fixLne (\ ~(_, _, _, _, _, rec_body_fvs, _, _) ->
 
-\begin{code}
-coreExprToStg env expr@(App _ _)
-  = let
-       (fun,args)    = collect_args expr []
-       (_, stg_args) = coreArgsToStg env args
+       -- Do the bindings, setting live_in_cont to empty if
+       -- we ain't in a let-no-escape world
+       getVarsLiveInCont               `thenLne` \ live_in_cont ->
+       setVarsLiveInCont (if let_no_escape 
+                               then live_in_cont 
+                               else emptyLiveInfo)
+                         (vars_bind rec_body_fvs bind)
+           `thenLne` \ ( bind2, bind_fvs, bind_escs, bind_lv_info, env_ext) ->
+
+       -- Do the body
+       extendVarEnvLne env_ext (
+         coreToStgExpr body          `thenLne` \(body2, body_fvs, body_escs) ->
+         freeVarsToLiveVars body_fvs `thenLne` \ body_lv_info ->
+
+         returnLne (bind2, bind_fvs, bind_escs, getLiveVars bind_lv_info,
+                    body2, body_fvs, body_escs, getLiveVars body_lv_info)
+       )
+
+    ) `thenLne` (\ (bind2, bind_fvs, bind_escs, bind_lvs, 
+                   body2, body_fvs, body_escs, body_lvs) ->
+
+
+       -- Compute the new let-expression
+    let
+       new_let | let_no_escape = StgLetNoEscape live_in_whole_let bind_lvs bind2 body2
+               | otherwise     = StgLet bind2 body2
+
+       free_in_whole_let
+         = binders `minusFVBinders` (bind_fvs `unionFVInfo` body_fvs)
+
+       live_in_whole_let
+         = bind_lvs `unionVarSet` (body_lvs `delVarSetList` binders)
+
+       real_bind_escs = if let_no_escape then
+                           bind_escs
+                        else
+                           getFVSet bind_fvs
+                           -- Everything escapes which is free in the bindings
+
+       let_escs = (real_bind_escs `unionVarSet` body_escs) `delVarSetList` binders
+
+       all_escs = bind_escs `unionVarSet` body_escs    -- Still includes binders of
+                                                       -- this let(rec)
+
+       no_binder_escapes = isEmptyVarSet (set_of_binders `intersectVarSet` all_escs)
+
+#ifdef DEBUG
+       -- Debugging code as requested by Andrew Kennedy
+       checked_no_binder_escapes
+               | not no_binder_escapes && any is_join_var binders
+               = pprTrace "Interesting!  A join var that isn't let-no-escaped" (ppr binders)
+                 False
+               | otherwise = no_binder_escapes
+#else
+       checked_no_binder_escapes = no_binder_escapes
+#endif
+                           
+               -- Mustn't depend on the passed-in let_no_escape flag, since
+               -- no_binder_escapes is used by the caller to derive the flag!
     in
-       -- Now deal with the function
-    case (fun, args) of
-      (Var fun_id, _) ->       -- A function Id, so do an StgApp; it's ok if
-                               -- there are no arguments.
-                           returnUs (mk_app (stgLookup env fun_id) stg_args)
-
-      (non_var_fun, []) ->     -- No value args, so recurse into the function
-                           coreExprToStg env non_var_fun
-
-      other -> -- A non-variable applied to things; better let-bind it.
-               newStgVar (coreExprType fun)    `thenUs` \ fun_id ->
-               coreExprToStg env fun           `thenUs` \ (stg_fun) ->
-               let
-                  fun_rhs = StgRhsClosure noCostCentre -- No cost centre (ToDo?)
-                                          stgArgOcc
-                                          bOGUS_FVs
-                                          SingleEntry  -- Only entered once
-                                          []
-                                          stg_fun
-               in
-               returnUs (StgLet (StgNonRec fun_id fun_rhs)
-                                (StgApp (StgVarArg fun_id) stg_args bOGUS_LVs))
+    returnLne (
+       new_let,
+       free_in_whole_let,
+       let_escs,
+       checked_no_binder_escapes
+    ))
   where
-       -- Collect arguments, discarding type/usage applications
-    collect_args (App e   (TyArg _))    args = collect_args e   args
-    collect_args (App e   (UsageArg _)) args = collect_args e   args
-    collect_args (App fun arg)          args = collect_args fun (arg:args)
-    collect_args fun                    args = (fun, args)
+    set_of_binders = mkVarSet binders
+    binders       = bindersOf bind
+
+    mk_binding bind_lv_info binder rhs
+       = (binder, LetBound (NestedLet live_vars) (manifestArity rhs))
+       where
+          live_vars | let_no_escape = addLiveVar bind_lv_info binder
+                    | otherwise     = unitLiveVar binder
+               -- c.f. the invariant on NestedLet
+
+    vars_bind :: FreeVarsInfo          -- Free var info for body of binding
+             -> CoreBind
+             -> LneM (StgBinding,
+                      FreeVarsInfo, 
+                      EscVarsSet,        -- free vars; escapee vars
+                      LiveInfo,          -- Vars and CAFs live in binding
+                      [(Id, HowBound)])  -- extension to environment
+                                        
+
+    vars_bind body_fvs (NonRec binder rhs)
+      = coreToStgRhs body_fvs [] (binder,rhs)
+                               `thenLne` \ (rhs2, bind_fvs, bind_lv_info, escs) ->
+       let
+           env_ext_item = mk_binding bind_lv_info binder rhs
+       in
+       returnLne (StgNonRec binder rhs2, 
+                  bind_fvs, escs, bind_lv_info, [env_ext_item])
+
+
+    vars_bind body_fvs (Rec pairs)
+      = fixLne (\ ~(_, rec_rhs_fvs, _, bind_lv_info, _) ->
+          let
+               rec_scope_fvs = unionFVInfo body_fvs rec_rhs_fvs
+               binders = map fst pairs
+               env_ext = [ mk_binding bind_lv_info b rhs 
+                         | (b,rhs) <- pairs ]
+          in
+          extendVarEnvLne env_ext (
+             mapAndUnzip4Lne (coreToStgRhs rec_scope_fvs binders) pairs 
+                                       `thenLne` \ (rhss2, fvss, lv_infos, escss) ->
+             let
+                       bind_fvs = unionFVInfos fvss
+                       bind_lv_info = foldr unionLiveInfo emptyLiveInfo lv_infos
+                       escs     = unionVarSets escss
+             in
+             returnLne (StgRec (binders `zip` rhss2),
+                        bind_fvs, escs, bind_lv_info, env_ext)
+          )
+       )
+
+is_join_var :: Id -> Bool
+-- A hack (used only for compiler debuggging) to tell if
+-- a variable started life as a join point ($j)
+is_join_var j = occNameUserString (getOccName j) == "$j"
 \end{code}
 
-%************************************************************************
-%*                                                                     *
-\subsubsection[coreToStg-cases]{Case expressions}
-%*                                                                     *
-%************************************************************************
-
 \begin{code}
-coreExprToStg env (Case discrim alts)
-  = coreExprToStg env discrim          `thenUs` \ stg_discrim ->
-    alts_to_stg discrim alts           `thenUs` \ stg_alts ->
-    getUnique                          `thenUs` \ uniq ->
-    returnUs (
-       StgCase stg_discrim
-               bOGUS_LVs
-               bOGUS_LVs
-               uniq
-               stg_alts
-    )
+coreToStgRhs :: FreeVarsInfo           -- Free var info for the scope of the binding
+            -> [Id]
+            -> (Id,CoreExpr)
+            -> LneM (StgRhs, FreeVarsInfo, LiveInfo, EscVarsSet)
+
+coreToStgRhs scope_fv_info binders (bndr, rhs)
+  = coreToStgExpr rhs          `thenLne` \ (new_rhs, rhs_fvs, rhs_escs) ->
+    getEnvLne                  `thenLne` \ env ->    
+    freeVarsToLiveVars (binders `minusFVBinders` rhs_fvs) `thenLne` \ lv_info ->
+    returnLne (mkStgRhs rhs_fvs (mkSRT lv_info) bndr_info new_rhs,
+              rhs_fvs, lv_info, rhs_escs)
+  where
+    bndr_info = lookupFVInfo scope_fv_info bndr
+
+mkStgRhs :: FreeVarsInfo -> SRT -> StgBinderInfo -> StgExpr -> StgRhs
+
+mkStgRhs rhs_fvs srt binder_info (StgConApp con args)
+  = StgRhsCon noCCS con args
+
+mkStgRhs rhs_fvs srt binder_info (StgLam _ bndrs body)
+  = StgRhsClosure noCCS binder_info
+                 (getFVs rhs_fvs)               
+                 ReEntrant
+                 srt bndrs body
+       
+mkStgRhs rhs_fvs srt binder_info rhs
+  = StgRhsClosure noCCS binder_info
+                 (getFVs rhs_fvs)               
+                 upd_flag srt [] rhs
   where
-    discrim_ty             = coreExprType discrim
-    (_, discrim_ty_args, _) = getAppDataTyConExpandingDicts discrim_ty
-
-    alts_to_stg discrim (AlgAlts alts deflt)
-      = default_to_stg discrim deflt           `thenUs` \ stg_deflt ->
-       mapUs boxed_alt_to_stg alts             `thenUs` \ stg_alts  ->
-       returnUs (StgAlgAlts discrim_ty stg_alts stg_deflt)
-      where
-       boxed_alt_to_stg (con, bs, rhs)
-         = coreExprToStg env rhs    `thenUs` \ stg_rhs ->
-           returnUs (spec_con, bs, [ True | b <- bs ]{-bogus use mask-}, stg_rhs)
-         where
-           spec_con = mkSpecialisedCon con discrim_ty_args
-
-    alts_to_stg discrim (PrimAlts alts deflt)
-      = default_to_stg discrim deflt           `thenUs` \ stg_deflt ->
-       mapUs unboxed_alt_to_stg alts           `thenUs` \ stg_alts  ->
-       returnUs (StgPrimAlts discrim_ty stg_alts stg_deflt)
-      where
-       unboxed_alt_to_stg (lit, rhs)
-         = coreExprToStg env rhs    `thenUs` \ stg_rhs ->
-           returnUs (lit, stg_rhs)
-
-    default_to_stg discrim NoDefault
-      = returnUs StgNoDefault
-
-    default_to_stg discrim (BindDefault binder rhs)
-      = coreExprToStg env rhs    `thenUs` \ stg_rhs ->
-       returnUs (StgBindDefault binder True{-used? no it is lying-} stg_rhs)
+   upd_flag = Updatable
+  {-
+    SDM: disabled.  Eval/Apply can't handle functions with arity zero very
+    well; and making these into simple non-updatable thunks breaks other
+    assumptions (namely that they will be entered only once).
+
+    upd_flag | isPAP env rhs  = ReEntrant
+            | otherwise      = Updatable
+  -}
+
+{- ToDo:
+          upd = if isOnceDem dem
+                   then (if isNotTop toplev 
+                           then SingleEntry    -- HA!  Paydirt for "dem"
+                           else 
+#ifdef DEBUG
+                     trace "WARNING: SE CAFs unsupported, forcing UPD instead" $
+#endif
+                     Updatable)
+               else Updatable
+        -- For now we forbid SingleEntry CAFs; they tickle the
+        -- ASSERT in rts/Storage.c line 215 at newCAF() re mut_link,
+        -- and I don't understand why.  There's only one SE_CAF (well,
+        -- only one that tickled a great gaping bug in an earlier attempt
+        -- at ClosureInfo.getEntryConvention) in the whole of nofib, 
+        -- specifically Main.lvl6 in spectral/cryptarithm2.
+        -- So no great loss.  KSW 2000-07.
+-}
 \end{code}
 
+Detect thunks which will reduce immediately to PAPs, and make them
+non-updatable.  This has several advantages:
+
+        - the non-updatable thunk behaves exactly like the PAP,
+
+       - the thunk is more efficient to enter, because it is
+         specialised to the task.
+
+        - we save one update frame, one stg_update_PAP, one update
+         and lots of PAP_enters.
+
+       - in the case where the thunk is top-level, we save building
+         a black hole and futhermore the thunk isn't considered to
+         be a CAF any more, so it doesn't appear in any SRTs.
+
+We do it here, because the arity information is accurate, and we need
+to do it before the SRT pass to save the SRT entries associated with
+any top-level PAPs.
+
+isPAP env (StgApp f args) = listLengthCmp args arity == LT -- idArity f > length args
+                         where
+                           arity = stgArity f (lookupBinding env f)
+isPAP env _              = False
+
+
 %************************************************************************
 %*                                                                     *
-\subsubsection[coreToStg-let(rec)]{Let and letrec expressions}
+\subsection[LNE-monad]{A little monad for this let-no-escaping pass}
 %*                                                                     *
 %************************************************************************
 
+There's a lot of stuff to pass around, so we use this @LneM@ monad to
+help.  All the stuff here is only passed *down*.
+
 \begin{code}
-coreExprToStg env (Let bind body)
-  = coreBindToStg env     bind   `thenUs` \ (stg_binds, new_env) ->
-    coreExprToStg new_env body   `thenUs` \ stg_body ->
-    returnUs (mkStgLets stg_binds stg_body)
+type LneM a =  IdEnv HowBound
+           -> LiveInfo         -- Vars and CAFs live in continuation
+           -> a
+
+type LiveInfo = (StgLiveVars,  -- Dynamic live variables; 
+                               -- i.e. ones with a nested (non-top-level) binding
+                CafSet)        -- Static live variables;
+                               -- i.e. top-level variables that are CAFs or refer to them
+
+type EscVarsSet = IdSet
+type CafSet     = IdSet
+
+data HowBound
+  = ImportBound                -- Used only as a response to lookupBinding; never
+                       -- exists in the range of the (IdEnv HowBound)
+
+  | LetBound           -- A let(rec) in this module
+       LetInfo         -- Whether top level or nested
+       Arity           -- Its arity (local Ids don't have arity info at this point)
+
+  | LambdaBound                -- Used for both lambda and case
+
+data LetInfo
+  = TopLet             -- top level things
+  | NestedLet LiveInfo -- For nested things, what is live if this
+                       -- thing is live?  Invariant: the binder
+                       -- itself is always a member of
+                       -- the dynamic set of its own LiveInfo
+
+isLetBound (LetBound _ _) = True
+isLetBound other         = False
+
+topLevelBound ImportBound        = True
+topLevelBound (LetBound TopLet _) = True
+topLevelBound other              = False
 \end{code}
 
+For a let(rec)-bound variable, x, we record LiveInfo, the set of
+variables that are live if x is live.  This LiveInfo comprises
+       (a) dynamic live variables (ones with a non-top-level binding)
+       (b) static live variabes (CAFs or things that refer to CAFs)
 
-%************************************************************************
-%*                                                                     *
-\subsubsection[coreToStg-scc]{SCC expressions}
-%*                                                                     *
-%************************************************************************
+For "normal" variables (a) is just x alone.  If x is a let-no-escaped
+variable then x is represented by a code pointer and a stack pointer
+(well, one for each stack).  So all of the variables needed in the
+execution of x are live if x is, and are therefore recorded in the
+LetBound constructor; x itself *is* included.
+
+The set of dynamic live variables is guaranteed ot have no further let-no-escaped
+variables in it.
 
-Covert core @scc@ expression directly to STG @scc@ expression.
 \begin{code}
-coreExprToStg env (SCC cc expr)
-  = coreExprToStg env expr   `thenUs` \ stg_expr ->
-    returnUs (StgSCC (coreExprType expr) cc stg_expr)
+emptyLiveInfo :: LiveInfo
+emptyLiveInfo = (emptyVarSet,emptyVarSet)
+
+unitLiveVar :: Id -> LiveInfo
+unitLiveVar lv = (unitVarSet lv, emptyVarSet)
+
+unitLiveCaf :: Id -> LiveInfo
+unitLiveCaf caf = (emptyVarSet, unitVarSet caf)
+
+addLiveVar :: LiveInfo -> Id -> LiveInfo
+addLiveVar (lvs, cafs) id = (lvs `extendVarSet` id, cafs)
+
+unionLiveInfo :: LiveInfo -> LiveInfo -> LiveInfo
+unionLiveInfo (lv1,caf1) (lv2,caf2) = (lv1 `unionVarSet` lv2, caf1 `unionVarSet` caf2)
+
+mkSRT :: LiveInfo -> SRT
+mkSRT (_, cafs) = SRTEntries cafs
+
+getLiveVars :: LiveInfo -> StgLiveVars
+getLiveVars (lvs, _) = lvs
 \end{code}
 
+
+The std monad functions:
 \begin{code}
-coreExprToStg env (Coerce c ty expr) = coreExprToStg env expr
+initLne :: IdEnv HowBound -> LneM a -> a
+initLne env m = m env emptyLiveInfo
+
+
+
+{-# INLINE thenLne #-}
+{-# INLINE returnLne #-}
+
+returnLne :: a -> LneM a
+returnLne e env lvs_cont = e
+
+thenLne :: LneM a -> (a -> LneM b) -> LneM b
+thenLne m k env lvs_cont 
+  = k (m env lvs_cont) env lvs_cont
+
+mapAndUnzipLne  :: (a -> LneM (b,c))   -> [a] -> LneM ([b],[c])
+mapAndUnzipLne f [] = returnLne ([],[])
+mapAndUnzipLne f (x:xs)
+  = f x                        `thenLne` \ (r1,  r2)  ->
+    mapAndUnzipLne f xs        `thenLne` \ (rs1, rs2) ->
+    returnLne (r1:rs1, r2:rs2)
+
+mapAndUnzip3Lne :: (a -> LneM (b,c,d)) -> [a] -> LneM ([b],[c],[d])
+mapAndUnzip3Lne f []   = returnLne ([],[],[])
+mapAndUnzip3Lne f (x:xs)
+  = f x                         `thenLne` \ (r1,  r2,  r3)  ->
+    mapAndUnzip3Lne f xs `thenLne` \ (rs1, rs2, rs3) ->
+    returnLne (r1:rs1, r2:rs2, r3:rs3)
+
+mapAndUnzip4Lne :: (a -> LneM (b,c,d,e)) -> [a] -> LneM ([b],[c],[d],[e])
+mapAndUnzip4Lne f []   = returnLne ([],[],[],[])
+mapAndUnzip4Lne f (x:xs)
+  = f x                         `thenLne` \ (r1,  r2,  r3, r4)  ->
+    mapAndUnzip4Lne f xs `thenLne` \ (rs1, rs2, rs3, rs4) ->
+    returnLne (r1:rs1, r2:rs2, r3:rs3, r4:rs4)
+
+fixLne :: (a -> LneM a) -> LneM a
+fixLne expr env lvs_cont
+  = result
+  where
+    result = expr result env lvs_cont
 \end{code}
 
+Functions specific to this monad:
+
+\begin{code}
+getVarsLiveInCont :: LneM LiveInfo
+getVarsLiveInCont env lvs_cont = lvs_cont
+
+setVarsLiveInCont :: LiveInfo -> LneM a -> LneM a
+setVarsLiveInCont new_lvs_cont expr env lvs_cont
+  = expr env new_lvs_cont
+
+extendVarEnvLne :: [(Id, HowBound)] -> LneM a -> LneM a
+extendVarEnvLne ids_w_howbound expr env lvs_cont
+  = expr (extendVarEnvList env ids_w_howbound) lvs_cont
+
+lookupVarLne :: Id -> LneM HowBound
+lookupVarLne v env lvs_cont = returnLne (lookupBinding env v) env lvs_cont
+
+getEnvLne :: LneM (IdEnv HowBound)
+getEnvLne env lvs_cont = returnLne env env lvs_cont
+
+lookupBinding :: IdEnv HowBound -> Id -> HowBound
+lookupBinding env v = case lookupVarEnv env v of
+                       Just xx -> xx
+                       Nothing -> ASSERT2( isGlobalId v, ppr v ) ImportBound
+
+
+-- The result of lookupLiveVarsForSet, a set of live variables, is
+-- only ever tacked onto a decorated expression. It is never used as
+-- the basis of a control decision, which might give a black hole.
+
+freeVarsToLiveVars :: FreeVarsInfo -> LneM LiveInfo
+freeVarsToLiveVars fvs env live_in_cont
+  = returnLne live_info env live_in_cont
+  where
+    live_info    = foldr unionLiveInfo live_in_cont lvs_from_fvs
+    lvs_from_fvs = map do_one (allFreeIds fvs)
+
+    do_one (v, how_bound)
+      = case how_bound of
+         ImportBound                     -> unitLiveCaf v      -- Only CAF imports are 
+                                                               -- recorded in fvs
+         LetBound TopLet _              
+               | mayHaveCafRefs (idCafInfo v) -> unitLiveCaf v
+               | otherwise                    -> emptyLiveInfo
+
+         LetBound (NestedLet lvs) _      -> lvs        -- lvs already contains v
+                                                       -- (see the invariant on NestedLet)
+
+         _lambda_or_case_binding         -> unitLiveVar v      -- Bound by lambda or case
+\end{code}
 
 %************************************************************************
 %*                                                                     *
-\subsection[coreToStg-misc]{Miscellaneous helping functions}
+\subsection[Free-var info]{Free variable information}
 %*                                                                     *
 %************************************************************************
 
-There's not anything interesting we can ASSERT about \tr{var} if it
-isn't in the StgEnv. (WDP 94/06)
-
 \begin{code}
-stgLookup :: StgEnv -> Id -> StgArg
-stgLookup env var = case (lookupIdEnv env var) of
-                     Nothing   -> StgVarArg var
-                     Just atom -> atom
+type FreeVarsInfo = VarEnv (Var, HowBound, StgBinderInfo)
+       -- The Var is so we can gather up the free variables
+       -- as a set.
+       --
+       -- The HowBound info just saves repeated lookups;
+       -- we look up just once when we encounter the occurrence.
+       -- INVARIANT: Any ImportBound Ids are HaveCafRef Ids
+       --            Imported Ids without CAF refs are simply
+       --            not put in the FreeVarsInfo for an expression.
+       --            See singletonFVInfo and freeVarsToLiveVars
+       --
+       -- StgBinderInfo records how it occurs; notably, we
+       -- are interested in whether it only occurs in saturated 
+       -- applications, because then we don't need to build a
+       -- curried version.
+       -- If f is mapped to noBinderInfo, that means
+       -- that f *is* mentioned (else it wouldn't be in the
+       -- IdEnv at all), but perhaps in an unsaturated applications.
+       --
+       -- All case/lambda-bound things are also mapped to
+       -- noBinderInfo, since we aren't interested in their
+       -- occurence info.
+       --
+       -- For ILX we track free var info for type variables too;
+       -- hence VarEnv not IdEnv
 \end{code}
 
-Invent a fresh @Id@:
 \begin{code}
-newStgVar :: Type -> UniqSM Id
-newStgVar ty
- = getUnique                   `thenUs` \ uniq ->
-   returnUs (mkSysLocal SLIT("stg") uniq ty noSrcLoc)
+emptyFVInfo :: FreeVarsInfo
+emptyFVInfo = emptyVarEnv
+
+singletonFVInfo :: Id -> HowBound -> StgBinderInfo -> FreeVarsInfo
+-- Don't record non-CAF imports at all, to keep free-var sets small
+singletonFVInfo id ImportBound info
+   | mayHaveCafRefs (idCafInfo id) = unitVarEnv id (id, ImportBound, info)
+   | otherwise                            = emptyVarEnv
+singletonFVInfo id how_bound info  = unitVarEnv id (id, how_bound, info)
+
+tyvarFVInfo :: TyVarSet -> FreeVarsInfo
+tyvarFVInfo tvs = foldVarSet add emptyFVInfo tvs
+        where
+         add tv fvs = extendVarEnv fvs tv (tv, LambdaBound, noBinderInfo)
+               -- Type variables must be lambda-bound
+
+unionFVInfo :: FreeVarsInfo -> FreeVarsInfo -> FreeVarsInfo
+unionFVInfo fv1 fv2 = plusVarEnv_C plusFVInfo fv1 fv2
+
+unionFVInfos :: [FreeVarsInfo] -> FreeVarsInfo
+unionFVInfos fvs = foldr unionFVInfo emptyFVInfo fvs
+
+minusFVBinders :: [Id] -> FreeVarsInfo -> FreeVarsInfo
+minusFVBinders vs fv = foldr minusFVBinder fv vs
+
+minusFVBinder :: Id -> FreeVarsInfo -> FreeVarsInfo
+minusFVBinder v fv | isId v && opt_RuntimeTypes
+                  = (fv `delVarEnv` v) `unionFVInfo` 
+                    tyvarFVInfo (tyVarsOfType (idType v))
+                  | otherwise = fv `delVarEnv` v
+       -- When removing a binder, remember to add its type variables
+       -- c.f. CoreFVs.delBinderFV
+
+elementOfFVInfo :: Id -> FreeVarsInfo -> Bool
+elementOfFVInfo id fvs = maybeToBool (lookupVarEnv fvs id)
+
+lookupFVInfo :: FreeVarsInfo -> Id -> StgBinderInfo
+-- Find how the given Id is used.
+-- Externally visible things may be used any old how
+lookupFVInfo fvs id 
+  | isExternalName (idName id) = noBinderInfo
+  | otherwise = case lookupVarEnv fvs id of
+                       Nothing         -> noBinderInfo
+                       Just (_,_,info) -> info
+
+allFreeIds :: FreeVarsInfo -> [(Id,HowBound)]  -- Both top level and non-top-level Ids
+allFreeIds fvs = [(id,how_bound) | (id,how_bound,_) <- rngVarEnv fvs, isId id]
+
+-- Non-top-level things only, both type variables and ids
+-- (type variables only if opt_RuntimeTypes)
+getFVs :: FreeVarsInfo -> [Var]        
+getFVs fvs = [id | (id, how_bound, _) <- rngVarEnv fvs, 
+                   not (topLevelBound how_bound) ]
+
+getFVSet :: FreeVarsInfo -> VarSet
+getFVSet fvs = mkVarSet (getFVs fvs)
+
+plusFVInfo (id1,hb1,info1) (id2,hb2,info2)
+  = ASSERT (id1 == id2 && hb1 `check_eq_how_bound` hb2)
+    (id1, hb1, combineStgBinderInfo info1 info2)
+
+#ifdef DEBUG
+-- The HowBound info for a variable in the FVInfo should be consistent
+check_eq_how_bound ImportBound               ImportBound        = True
+check_eq_how_bound LambdaBound               LambdaBound        = True
+check_eq_how_bound (LetBound li1 ar1) (LetBound li2 ar2) = ar1 == ar2 && check_eq_li li1 li2
+check_eq_how_bound hb1               hb2                = False
+
+check_eq_li (NestedLet _) (NestedLet _) = True
+check_eq_li TopLet        TopLet        = True
+check_eq_li li1          li2           = False
+#endif
 \end{code}
 
+Misc.
 \begin{code}
-mkStgLets ::   [StgBinding]
-           -> StgExpr  -- body of let
-           -> StgExpr
+filterStgBinders :: [Var] -> [Var]
+filterStgBinders bndrs
+  | opt_RuntimeTypes = bndrs
+  | otherwise       = filter isId bndrs
+\end{code}
+
 
-mkStgLets binds body = foldr StgLet body binds
+\begin{code}
+       -- Ignore all notes except SCC
+myCollectBinders expr
+  = go [] expr
+  where
+    go bs (Lam b e)          = go (b:bs) e
+    go bs e@(Note (SCC _) _) = (reverse bs, e) 
+    go bs (Note _ e)         = go bs e
+    go bs e                 = (reverse bs, e)
+
+myCollectArgs :: CoreExpr -> (Id, [CoreArg])
+       -- We assume that we only have variables
+       -- in the function position by now
+myCollectArgs expr
+  = go expr []
+  where
+    go (Var v)          as = (v, as)
+    go (App f a) as        = go f (a:as)
+    go (Note (SCC _) e) as = pprPanic "CoreToStg.myCollectArgs" (ppr expr)
+    go (Note n e)       as = go e as
+    go _               as = pprPanic "CoreToStg.myCollectArgs" (ppr expr)
+\end{code}
 
--- mk_app spots an StgCon in a function position, 
--- and turns it into an StgCon. See notes with
--- getArgAmode in CgBindery.
-mk_app (StgConArg con) args = StgCon con       args bOGUS_LVs
-mk_app other_fun       args = StgApp other_fun args bOGUS_LVs
+\begin{code}
+stgArity :: Id -> HowBound -> Arity
+stgArity f (LetBound _ arity) = arity
+stgArity f ImportBound       = idArity f
+stgArity f LambdaBound        = 0
 \end{code}