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[matthijs/master-project/cλash.git] / cλash / CLasH / Normalize / NormalizeTools.hs
index 8d4cd08c09db48aef5b3edead9207e11c7b18747..936a4ec1e834ec59c6cc49002f50f1878c544d6e 100644 (file)
@@ -16,18 +16,23 @@ import qualified Control.Monad.Trans.Writer as Writer
 import qualified "transformers" Control.Monad.Trans as Trans
 import qualified Data.Map as Map
 import Data.Accessor
 import qualified "transformers" Control.Monad.Trans as Trans
 import qualified Data.Map as Map
 import Data.Accessor
-import Data.Accessor.MonadState as MonadState
+import Data.Accessor.Monad.Trans.State as MonadState
 
 -- GHC API
 import CoreSyn
 
 -- GHC API
 import CoreSyn
+import qualified Name
+import qualified Id
 import qualified CoreSubst
 import qualified CoreUtils
 import qualified CoreSubst
 import qualified CoreUtils
+import qualified Type
 import Outputable ( showSDoc, ppr, nest )
 
 -- Local imports
 import CLasH.Normalize.NormalizeTypes
 import CLasH.Translator.TranslatorTypes
 import Outputable ( showSDoc, ppr, nest )
 
 -- Local imports
 import CLasH.Normalize.NormalizeTypes
 import CLasH.Translator.TranslatorTypes
+import CLasH.Utils
 import CLasH.Utils.Pretty
 import CLasH.Utils.Pretty
+import qualified CLasH.Utils.Core.CoreTools as CoreTools
 import CLasH.VHDL.VHDLTypes
 import qualified CLasH.VHDL.VHDLTools as VHDLTools
 
 import CLasH.VHDL.VHDLTypes
 import qualified CLasH.VHDL.VHDLTools as VHDLTools
 
@@ -48,8 +53,8 @@ applyboth first (name, second) expr  = do
 --        trace ("Trying to apply transform " ++ name ++ " to:\n" ++ showSDoc (nest 4 $ ppr expr') ++ "\nType: \n" ++ (showSDoc $ nest 4 $ ppr $ CoreUtils.exprType expr') ++ "\n") $
         changed 
     then 
 --        trace ("Trying to apply transform " ++ name ++ " to:\n" ++ showSDoc (nest 4 $ ppr expr') ++ "\nType: \n" ++ (showSDoc $ nest 4 $ ppr $ CoreUtils.exprType expr') ++ "\n") $
         changed 
     then 
-      trace ("Applying transform " ++ name ++ " to:\n" ++ showSDoc (nest 4 $ ppr expr') ++ "\nType: \n" ++ (showSDoc $ nest 4 $ ppr $ CoreUtils.exprType expr') ++ "\n") $
-      trace ("Result of applying " ++ name ++ ":\n" ++ showSDoc (nest 4 $ ppr expr'') ++ "\n" ++ "Type: \n" ++ (showSDoc $ nest 4 $ ppr $ CoreUtils.exprType expr'') ++ "\n" ) $
+--      trace ("Applying transform " ++ name ++ " to:\n" ++ showSDoc (nest 4 $ ppr expr') ++ "\nType: \n" ++ (showSDoc $ nest 4 $ ppr $ CoreUtils.exprType expr') ++ "\n") $
+--      trace ("Result of applying " ++ name ++ ":\n" ++ showSDoc (nest 4 $ ppr expr'') ++ "\n" ++ "Type: \n" ++ (showSDoc $ nest 4 $ ppr $ CoreUtils.exprType expr'') ++ "\n" ) $
       applyboth first (name, second) $
         expr'' 
     else 
       applyboth first (name, second) $
         expr'' 
     else 
@@ -131,9 +136,10 @@ inlinebind :: ((CoreBndr, CoreExpr) -> TransformMonad Bool) -> Transform
 inlinebind condition expr@(Let (NonRec bndr expr') res) = do
     applies <- condition (bndr, expr')
     if applies
 inlinebind condition expr@(Let (NonRec bndr expr') res) = do
     applies <- condition (bndr, expr')
     if applies
-      then
+      then do
         -- Substitute the binding in res and return that
         -- Substitute the binding in res and return that
-        change $ substitute [(bndr, expr')] res
+        res' <- substitute_clone bndr expr' res
+        change res'
       else
         -- Don't change this let
         return expr
       else
         -- Don't change this let
         return expr
@@ -157,32 +163,60 @@ changeif :: Bool -> a -> TransformMonad a
 changeif True val = change val
 changeif False val = return val
 
 changeif True val = change val
 changeif False val = return val
 
--- Replace each of the binders given with the coresponding expressions in the
--- given expression.
-substitute :: [(CoreBndr, CoreExpr)] -> CoreExpr -> CoreExpr
-substitute [] expr = expr
--- Apply one substitution on the expression, but also on any remaining
--- substitutions. This seems to be the only way to handle substitutions like
--- [(b, c), (a, b)]. This means we reuse a substitution, which is not allowed
--- according to CoreSubst documentation (but it doesn't seem to be a problem).
--- TODO: Find out how this works, exactly.
-substitute ((b, e):subss) expr = substitute subss' expr'
-  where 
-    -- Create the Subst
-    subs = (CoreSubst.extendSubst CoreSubst.emptySubst b e)
-    -- Apply this substitution to the main expression
-    expr' = CoreSubst.substExpr subs expr
-    -- Apply this substitution on all the expressions in the remaining
-    -- substitutions
-    subss' = map (Arrow.second (CoreSubst.substExpr subs)) subss
+-- | Creates a transformation that substitutes the given binder with the given
+-- expression (This can be a type variable, replace by a Type expression).
+-- Does not set the changed flag.
+substitute :: CoreBndr -> CoreExpr -> Transform
+-- Use CoreSubst to subst a type var in an expression
+substitute find repl expr = do
+  let subst = CoreSubst.extendSubst CoreSubst.emptySubst find repl
+  return $ CoreSubst.substExpr subst expr 
+
+-- | Creates a transformation that substitutes the given binder with the given
+-- expression. This does only work for value expressions! All binders in the
+-- expression are cloned before the replacement, to guarantee uniqueness.
+substitute_clone :: CoreBndr -> CoreExpr -> Transform
+-- If we see the var to find, replace it by a uniqued version of repl
+substitute_clone find repl (Var var) | find == var = do
+  repl' <- Trans.lift $ CoreTools.genUniques repl
+  change repl'
+
+-- For all other expressions, just look in subexpressions
+substitute_clone find repl expr = subeverywhere (substitute_clone find repl) expr
 
 -- Is the given expression representable at runtime, based on the type?
 
 -- Is the given expression representable at runtime, based on the type?
-isRepr :: CoreSyn.CoreExpr -> TransformMonad Bool
-isRepr (Type ty) = return False
-isRepr expr = Trans.lift $ MonadState.lift tsType $ VHDLTools.isReprType (CoreUtils.exprType expr)
+isRepr :: (CoreTools.TypedThing t) => t -> TransformMonad Bool
+isRepr tything = case CoreTools.getType tything of
+  Nothing -> return False
+  Just ty -> Trans.lift $ MonadState.lift tsType $ VHDLTools.isReprType ty 
 
 is_local_var :: CoreSyn.CoreExpr -> TranslatorSession Bool
 is_local_var (CoreSyn.Var v) = do
   bndrs <- getGlobalBinders
   return $ not $ v `elem` bndrs
 is_local_var _ = return False
 
 is_local_var :: CoreSyn.CoreExpr -> TranslatorSession Bool
 is_local_var (CoreSyn.Var v) = do
   bndrs <- getGlobalBinders
   return $ not $ v `elem` bndrs
 is_local_var _ = return False
+
+-- Is the given binder defined by the user?
+isUserDefined :: CoreSyn.CoreBndr -> Bool
+-- System names are certain to not be user defined
+isUserDefined bndr | Name.isSystemName (Id.idName bndr) = False
+-- Check a list of typical compiler-defined names
+isUserDefined bndr = not $ str `elem` compiler_names
+  where
+    str = Name.getOccString bndr
+    -- These are names of bindings usually generated by the compiler. For some
+    -- reason these are not marked as system, probably because the name itself
+    -- is not made up by the compiler, just this particular binding is.
+    compiler_names = ["fromInteger"]
+
+-- Is the given binder normalizable? This means that its type signature can be
+-- represented in hardware, which should (?) guarantee that it can be made
+-- into hardware. Note that if a binder is not normalizable, it might become
+-- so using argument propagation.
+isNormalizeable :: CoreBndr -> TransformMonad Bool 
+isNormalizeable bndr = do
+  let ty = Id.idType bndr
+  let (arg_tys, res_ty) = Type.splitFunTys ty
+  -- This function is normalizable if all its arguments and return value are
+  -- representable.
+  andM $ mapM isRepr (res_ty:arg_tys)