Merge branch 'master' of git://github.com/christiaanb/clash
authorMatthijs Kooijman <matthijs@stdin.nl>
Tue, 8 Jun 2010 13:48:06 +0000 (15:48 +0200)
committerMatthijs Kooijman <matthijs@stdin.nl>
Tue, 8 Jun 2010 13:48:06 +0000 (15:48 +0200)
* 'master' of git://github.com/christiaanb/clash:
  Do not be overzealous with inlining results of polymorphic functions
  Do not function extract functions that still have free type variables
  Add setup file
  Fix cabal file to reflect temp bug fixes
  Temporarily disable "inlinenonrepresult" transformation, and apply eta-expansion transformation to all expressions
  Rename cλash dir to clash so it behaves well within the ghc build tree
  update cabal file to upload to hackage
  Remove defunct makeVHDLStrings function, messes with haddock
  Update reducer to use new integer types
  Reflect moving TFVec and TFP Integers into clash in sourcefiles related to builtin types
  Update package dependencies
  Move TFVec and TFP integers (Signed, Unsiged and Index) into clash

1  2 
clash/CLasH/Normalize.hs
clash/CLasH/Utils/GhcTools.hs

index 0000000000000000000000000000000000000000,a70829ade05370f51d66c9dbe0575e8e124ef97c..11212f943df0678a4b9cef09fb52657ba06bc2dd
mode 000000,100644..100644
--- /dev/null
@@@ -1,0 -1,1048 +1,1051 @@@
 --- Don't touch scrutinees that are already simple
 -scrutsimpl c expr@(Case (Var _) _ _ _) = return expr
 --- Replace all other cases with a let that binds the scrutinee and a new
+ --
+ -- Functions to bring a Core expression in normal form. This module provides a
+ -- top level function "normalize", and defines the actual transformation passes that
+ -- are performed.
+ --
+ module CLasH.Normalize (getNormalized, normalizeExpr, splitNormalized) where
+ -- Standard modules
+ import Debug.Trace
+ import qualified Maybe
+ import qualified List
+ import qualified Control.Monad.Trans.Class as Trans
+ import qualified Control.Monad as Monad
+ import qualified Control.Monad.Trans.Writer as Writer
+ import qualified Data.Accessor.Monad.Trans.State as MonadState
+ import qualified Data.Monoid as Monoid
+ import qualified Data.Map as Map
+ -- GHC API
+ import CoreSyn
+ import qualified CoreUtils
+ import qualified BasicTypes
+ import qualified Type
+ import qualified TysWiredIn
+ import qualified Id
+ import qualified Var
+ import qualified Name
+ import qualified DataCon
+ import qualified VarSet
+ import qualified CoreFVs
+ import qualified Class
+ import qualified MkCore
+ import Outputable ( showSDoc, ppr, nest )
+ -- Local imports
+ import CLasH.Normalize.NormalizeTypes
+ import CLasH.Translator.TranslatorTypes
+ import CLasH.Normalize.NormalizeTools
+ import CLasH.VHDL.Constants (builtinIds)
+ import qualified CLasH.Utils as Utils
+ import CLasH.Utils.Core.CoreTools
+ import CLasH.Utils.Core.BinderTools
+ import CLasH.Utils.Pretty
+ ----------------------------------------------------------------
+ -- Cleanup transformations
+ ----------------------------------------------------------------
+ --------------------------------
+ -- β-reduction
+ --------------------------------
+ beta :: Transform
+ -- Substitute arg for x in expr. For value lambda's, also clone before
+ -- substitution.
+ beta c (App (Lam x expr) arg) | CoreSyn.isTyVar x = setChanged >> substitute x arg c expr
+                               | otherwise         = setChanged >> substitute_clone x arg c expr
+ -- Leave all other expressions unchanged
+ beta c expr = return expr
+ --------------------------------
+ -- Unused let binding removal
+ --------------------------------
+ letremoveunused :: Transform
+ letremoveunused c expr@(Let (NonRec b bound) res) = do
+   let used = expr_uses_binders [b] res
+   if used
+     then return expr
+     else change res
+ letremoveunused c expr@(Let (Rec binds) res) = do
+   -- Filter out all unused binds.
+   let binds' = filter dobind binds
+   -- Only set the changed flag if binds got removed
+   changeif (length binds' /= length binds) (Let (Rec binds') res)
+     where
+       bound_exprs = map snd binds
+       -- For each bind check if the bind is used by res or any of the bound
+       -- expressions
+       dobind (bndr, _) = any (expr_uses_binders [bndr]) (res:bound_exprs)
+ -- Leave all other expressions unchanged
+ letremoveunused c expr = return expr
+ --------------------------------
+ -- empty let removal
+ --------------------------------
+ -- Remove empty (recursive) lets
+ letremove :: Transform
+ letremove c (Let (Rec []) res) = change res
+ -- Leave all other expressions unchanged
+ letremove c expr = return expr
+ --------------------------------
+ -- Simple let binding removal
+ --------------------------------
+ -- Remove a = b bindings from let expressions everywhere
+ letremovesimple :: Transform
+ letremovesimple = inlinebind (\(b, e) -> Trans.lift $ is_local_var e)
+ --------------------------------
+ -- Cast propagation
+ --------------------------------
+ -- Try to move casts as much downward as possible.
+ castprop :: Transform
+ castprop c (Cast (Let binds expr) ty) = change $ Let binds (Cast expr ty)
+ castprop c expr@(Cast (Case scrut b _ alts) ty) = change (Case scrut b ty alts')
+   where
+     alts' = map (\(con, bndrs, expr) -> (con, bndrs, (Cast expr ty))) alts
+ -- Leave all other expressions unchanged
+ castprop c expr = return expr
+ --------------------------------
+ -- Cast simplification. Mostly useful for state packing and unpacking, but
+ -- perhaps for others as well.
+ --------------------------------
+ castsimpl :: Transform
+ castsimpl c expr@(Cast val ty) = do
+   -- Don't extract values that are already simpl
+   local_var <- Trans.lift $ is_local_var val
+   -- Don't extract values that are not representable, to prevent loops with
+   -- inlinenonrep
+   repr <- isRepr val
+   if (not local_var) && repr
+     then do
+       -- Generate a binder for the expression
+       id <- Trans.lift $ mkBinderFor val "castval"
+       -- Extract the expression
+       change $ Let (NonRec id val) (Cast (Var id) ty)
+     else
+       return expr
+ -- Leave all other expressions unchanged
+ castsimpl c expr = return expr
+ --------------------------------
+ -- Top level function inlining
+ --------------------------------
+ -- This transformation inlines simple top level bindings. Simple
+ -- currently means that the body is only a single application (though
+ -- the complexity of the arguments is not currently checked) or that the
+ -- normalized form only contains a single binding. This should catch most of the
+ -- cases where a top level function is created that simply calls a type class
+ -- method with a type and dictionary argument, e.g.
+ --   fromInteger = GHC.Num.fromInteger (SizedWord D8) $dNum
+ -- which is later called using simply
+ --   fromInteger (smallInteger 10)
+ --
+ -- These useless wrappers are created by GHC automatically. If we don't
+ -- inline them, we get loads of useless components cluttering the
+ -- generated VHDL.
+ --
+ -- Note that the inlining could also inline simple functions defined by
+ -- the user, not just GHC generated functions. It turns out to be near
+ -- impossible to reliably determine what functions are generated and
+ -- what functions are user-defined. Instead of guessing (which will
+ -- inline less than we want) we will just inline all simple functions.
+ --
+ -- Only functions that are actually completely applied and bound by a
+ -- variable in a let expression are inlined. These are the expressions
+ -- that will eventually generate instantiations of trivial components.
+ -- By not inlining any other reference, we also prevent looping problems
+ -- with funextract and inlinedict.
+ inlinetoplevel :: Transform
+ inlinetoplevel (LetBinding:_) expr | not (is_fun expr) =
+   case collectArgs expr of
+       (Var f, args) -> do
+         body_maybe <- needsInline f
+         case body_maybe of
+               Just body -> do
+                       -- Regenerate all uniques in the to-be-inlined expression
+                       body_uniqued <- Trans.lift $ genUniques body
+                       -- And replace the variable reference with the unique'd body.
+                       change (mkApps body_uniqued args)
+                       -- No need to inline
+               Nothing -> return expr
+       -- This is not an application of a binder, leave it unchanged.
+       _ -> return expr
+ -- Leave all other expressions unchanged
+ inlinetoplevel c expr = return expr
+ -- | Does the given binder need to be inlined? If so, return the body to
+ -- be used for inlining.
+ needsInline :: CoreBndr -> TransformMonad (Maybe CoreExpr)
+ needsInline f = do
+   body_maybe <- Trans.lift $ getGlobalBind f
+   case body_maybe of
+     -- No body available?
+     Nothing -> return Nothing
+     Just body -> case CoreSyn.collectArgs body of
+       -- The body is some (top level) binder applied to 0 or more
+       -- arguments. That should be simple enough to inline.
+       (Var f, args) -> return $ Just body
+       -- Body is more complicated, try normalizing it
+       _ -> do
+         norm_maybe <- Trans.lift $ getNormalized_maybe False f
+         case norm_maybe of
+           -- Noth normalizeable
+           Nothing -> return Nothing 
+           Just norm -> case splitNormalizedNonRep norm of
+             -- The function has just a single binding, so that's simple
+             -- enough to inline.
+             (args, [bind], Var res) -> return $ Just norm
+             -- More complicated function, don't inline
+             _ -> return Nothing
+ ----------------------------------------------------------------
+ -- Program structure transformations
+ ----------------------------------------------------------------
+ --------------------------------
+ -- η expansion
+ --------------------------------
+ -- Make sure all parameters to the normalized functions are named by top
+ -- level lambda expressions. For this we apply η expansion to the
+ -- function body (possibly enclosed in some lambda abstractions) while
+ -- it has a function type. Eventually this will result in a function
+ -- body consisting of a bunch of nested lambdas containing a
+ -- non-function value (e.g., a complete application).
+ eta :: Transform
+ eta (AppFirst:_) expr = return expr
+ -- Also don't apply to arguments, since this can cause loops with
+ -- funextract. This isn't the proper solution, but due to an
+ -- implementation bug in notappargs, this is how it used to work so far.
+ eta (AppSecond:_) expr = return expr
+ eta c expr | is_fun expr && not (is_lam expr) = do
+  let arg_ty = (fst . Type.splitFunTy . CoreUtils.exprType) expr
+  id <- Trans.lift $ mkInternalVar "param" arg_ty
+  change (Lam id (App expr (Var id)))
+ -- Leave all other expressions unchanged
+ eta c e = return e
+ --------------------------------
+ -- Application propagation
+ --------------------------------
+ -- Move applications into let and case expressions.
+ appprop :: Transform
+ -- Propagate the application into the let
+ appprop c (App (Let binds expr) arg) = change $ Let binds (App expr arg)
+ -- Propagate the application into each of the alternatives
+ appprop c (App (Case scrut b ty alts) arg) = change $ Case scrut b ty' alts'
+   where 
+     alts' = map (\(con, bndrs, expr) -> (con, bndrs, (App expr arg))) alts
+     ty' = CoreUtils.applyTypeToArg ty arg
+ -- Leave all other expressions unchanged
+ appprop c expr = return expr
+ --------------------------------
+ -- Let recursification
+ --------------------------------
+ -- Make all lets recursive, so other transformations don't need to
+ -- handle non-recursive lets
+ letrec :: Transform
+ letrec c expr@(Let (NonRec bndr val) res) = 
+   change $ Let (Rec [(bndr, val)]) res
+ -- Leave all other expressions unchanged
+ letrec c expr = return expr
+ --------------------------------
+ -- let flattening
+ --------------------------------
+ -- Takes a let that binds another let, and turns that into two nested lets.
+ -- e.g., from:
+ -- let b = (let b' = expr' in res') in res
+ -- to:
+ -- let b' = expr' in (let b = res' in res)
+ letflat :: Transform
+ -- Turn a nonrec let that binds a let into two nested lets.
+ letflat c (Let (NonRec b (Let binds  res')) res) = 
+   change $ Let binds (Let (NonRec b res') res)
+ letflat c (Let (Rec binds) expr) = do
+   -- Flatten each binding.
+   binds' <- Utils.concatM $ Monad.mapM flatbind binds
+   -- Return the new let. We don't use change here, since possibly nothing has
+   -- changed. If anything has changed, flatbind has already flagged that
+   -- change.
+   return $ Let (Rec binds') expr
+   where
+     -- Turns a binding of a let into a multiple bindings, or any other binding
+     -- into a list with just that binding
+     flatbind :: (CoreBndr, CoreExpr) -> TransformMonad [(CoreBndr, CoreExpr)]
+     flatbind (b, Let (Rec binds) expr) = change ((b, expr):binds)
+     flatbind (b, Let (NonRec b' expr') expr) = change [(b, expr), (b', expr')]
+     flatbind (b, expr) = return [(b, expr)]
+ -- Leave all other expressions unchanged
+ letflat c expr = return expr
+ --------------------------------
+ -- Return value simplification
+ --------------------------------
+ -- Ensure the return value of a function follows proper normal form. eta
+ -- expansion ensures the body starts with lambda abstractions, this
+ -- transformation ensures that the lambda abstractions always contain a
+ -- recursive let and that, when the return value is representable, the
+ -- let contains a local variable reference in its body.
+ -- Extract the return value from the body of the top level lambdas (of
+ -- which ther could be zero), unless it is a let expression (in which
+ -- case the next clause applies).
+ retvalsimpl c expr | all (== LambdaBody) c && not (is_lam expr) && not (is_let expr) = do
+   local_var <- Trans.lift $ is_local_var expr
+   repr <- isRepr expr
+   if not local_var && repr
+     then do
+       id <- Trans.lift $ mkBinderFor expr "res" 
+       change $ Let (Rec [(id, expr)]) (Var id)
+     else
+       return expr
+ -- Extract the return value from the body of a let expression, which is
+ -- itself the body of the top level lambdas (of which there could be
+ -- zero).
+ retvalsimpl c expr@(Let (Rec binds) body) | all (== LambdaBody) c = do
+   -- Don't extract values that are already a local variable, to prevent
+   -- loops with ourselves.
+   local_var <- Trans.lift $ is_local_var body
+   -- Don't extract values that are not representable, to prevent loops with
+   -- inlinenonrep
+   repr <- isRepr body
+   if not local_var && repr
+     then do
+       id <- Trans.lift $ mkBinderFor body "res" 
+       change $ Let (Rec ((id, body):binds)) (Var id)
+     else
+       return expr
+ -- Leave all other expressions unchanged
+ retvalsimpl c expr = return expr
+ --------------------------------
+ -- Representable arguments simplification
+ --------------------------------
+ -- Make sure that all arguments of a representable type are simple variables.
+ appsimpl :: Transform
+ -- Simplify all representable arguments. Do this by introducing a new Let
+ -- that binds the argument and passing the new binder in the application.
+ appsimpl c expr@(App f arg) = do
+   -- Check runtime representability
+   repr <- isRepr arg
+   local_var <- Trans.lift $ is_local_var arg
+   if repr && not local_var
+     then do -- Extract representable arguments
+       id <- Trans.lift $ mkBinderFor arg "arg"
+       change $ Let (NonRec id arg) (App f (Var id))
+     else -- Leave non-representable arguments unchanged
+       return expr
+ -- Leave all other expressions unchanged
+ appsimpl c expr = return expr
+ ----------------------------------------------------------------
+ -- Built-in function transformations
+ ----------------------------------------------------------------
+ --------------------------------
+ -- Function-typed argument extraction
+ --------------------------------
+ -- This transform takes any function-typed argument that cannot be propagated
+ -- (because the function that is applied to it is a builtin function), and
+ -- puts it in a brand new top level binder. This allows us to for example
+ -- apply map to a lambda expression This will not conflict with inlinenonrep,
+ -- since that only inlines local let bindings, not top level bindings.
+ funextract :: Transform
+ funextract c expr@(App _ _) | is_var fexpr = do
+   body_maybe <- Trans.lift $ getGlobalBind f
+   case body_maybe of
+     -- We don't have a function body for f, so we can perform this transform.
+     Nothing -> do
+       -- Find the new arguments
+       args' <- mapM doarg args
+       -- And update the arguments. We use return instead of changed, so the
+       -- changed flag doesn't get set if none of the args got changed.
+       return $ MkCore.mkCoreApps fexpr args'
+     -- We have a function body for f, leave this application to funprop
+     Just _ -> return expr
+   where
+     -- Find the function called and the arguments
+     (fexpr, args) = collectArgs expr
+     Var f = fexpr
+     -- Change any arguments that have a function type, but are not simple yet
+     -- (ie, a variable or application). This means to create a new function
+     -- for map (\f -> ...) b, but not for map (foo a) b.
+     --
+     -- We could use is_applicable here instead of is_fun, but I think
+     -- arguments to functions could only have forall typing when existential
+     -- typing is enabled. Not sure, though.
+     doarg arg | not (is_simple arg) && is_fun arg && not (has_free_tyvars arg) = do
+       -- Create a new top level binding that binds the argument. Its body will
+       -- be extended with lambda expressions, to take any free variables used
+       -- by the argument expression.
+       let free_vars = VarSet.varSetElems $ CoreFVs.exprFreeVars arg
+       let body = MkCore.mkCoreLams free_vars arg
+       id <- Trans.lift $ mkBinderFor body "fun"
+       Trans.lift $ addGlobalBind id body
+       -- Replace the argument with a reference to the new function, applied to
+       -- all vars it uses.
+       change $ MkCore.mkCoreApps (Var id) (map Var free_vars)
+     -- Leave all other arguments untouched
+     doarg arg = return arg
+ -- Leave all other expressions unchanged
+ funextract c expr = return expr
+ ----------------------------------------------------------------
+ -- Case normalization transformations
+ ----------------------------------------------------------------
+ --------------------------------
+ -- Scrutinee simplification
+ --------------------------------
+ -- Make sure the scrutinee of a case expression is a local variable
+ -- reference.
+ scrutsimpl :: Transform
 --- will be supported anyway...) 
++-- Replace a case expression with a let that binds the scrutinee and a new
+ -- simple scrutinee, but only when the scrutinee is representable (to prevent
+ -- loops with inlinenonrep, though I don't think a non-representable scrutinee
 -  if repr
++-- will be supported anyway...) and is not a local variable already.
+ scrutsimpl c expr@(Case scrut b ty alts) = do
+   repr <- isRepr scrut
++  local_var <- Trans.lift $ is_local_var scrut
++  if repr && not local_var
+     then do
+       id <- Trans.lift $ mkBinderFor scrut "scrut"
+       change $ Let (NonRec id scrut) (Case (Var id) b ty alts)
+     else
+       return expr
+ -- Leave all other expressions unchanged
+ scrutsimpl c expr = return expr
+ --------------------------------
+ -- Scrutinee binder removal
+ --------------------------------
+ -- A case expression can have an extra binder, to which the scrutinee is bound
+ -- after bringing it to WHNF. This is used for forcing evaluation of strict
+ -- arguments. Since strictness does not matter for us (rather, everything is
+ -- sort of strict), this binder is ignored when generating VHDL, and must thus
+ -- be wild in the normal form.
+ scrutbndrremove :: Transform
+ -- If the scrutinee is already simple, and the bndr is not wild yet, replace
+ -- all occurences of the binder with the scrutinee variable.
+ scrutbndrremove c (Case (Var scrut) bndr ty alts) | bndr_used = do
+     alts' <- mapM subs_bndr alts
+     change $ Case (Var scrut) wild ty alts'
+   where
+     is_used (_, _, expr) = expr_uses_binders [bndr] expr
+     bndr_used = or $ map is_used alts
+     subs_bndr (con, bndrs, expr) = do
+       expr' <- substitute bndr (Var scrut) c expr
+       return (con, bndrs, expr')
+     wild = MkCore.mkWildBinder (Id.idType bndr)
+ -- Leave all other expressions unchanged
+ scrutbndrremove c expr = return expr
+ --------------------------------
+ -- Case normalization
+ --------------------------------
+ -- Turn a case expression with any number of alternatives with any
+ -- number of non-wild binders into as set of case and let expressions,
+ -- all of which are in normal form (e.g., a bunch of extractor case
+ -- expressions to extract all fields from the scrutinee, a number of let
+ -- bindings to bind each alternative and a single selector case to
+ -- select the right value.
+ casesimpl :: Transform
+ -- This is already a selector case (or, if x does not appear in bndrs, a very
+ -- simple case statement that will be removed by caseremove below). Just leave
+ -- it be.
+ casesimpl c expr@(Case scrut b ty [(con, bndrs, Var x)]) = return expr
+ -- Make sure that all case alternatives have only wild binders and simple
+ -- expressions.
+ -- This is done by creating a new let binding for each non-wild binder, which
+ -- is bound to a new simple selector case statement and for each complex
+ -- expression. We do this only for representable types, to prevent loops with
+ -- inlinenonrep.
+ casesimpl c expr@(Case scrut bndr ty alts) | not bndr_used = do
+   (bindingss, alts') <- (Monad.liftM unzip) $ mapM doalt alts
+   let bindings = concat bindingss
+   -- Replace the case with a let with bindings and a case
+   let newlet = mkNonRecLets bindings (Case scrut bndr ty alts')
+   -- If there are no non-wild binders, or this case is already a simple
+   -- selector (i.e., a single alt with exactly one binding), already a simple
+   -- selector altan no bindings (i.e., no wild binders in the original case),
+   -- don't change anything, otherwise, replace the case.
+   if null bindings then return expr else change newlet 
+   where
+   -- Check if the scrutinee binder is used
+   is_used (_, _, expr) = expr_uses_binders [bndr] expr
+   bndr_used = or $ map is_used alts
+   -- Generate a single wild binder, since they are all the same
+   wild = MkCore.mkWildBinder
+   -- Wilden the binders of one alt, producing a list of bindings as a
+   -- sideeffect.
+   doalt :: CoreAlt -> TransformMonad ([(CoreBndr, CoreExpr)], CoreAlt)
+   doalt (con, bndrs, expr) = do
+     -- Make each binder wild, if possible
+     bndrs_res <- Monad.zipWithM dobndr bndrs [0..]
+     let (newbndrs, bindings_maybe) = unzip bndrs_res
+     -- Extract a complex expression, if possible. For this we check if any of
+     -- the new list of bndrs are used by expr. We can't use free_vars here,
+     -- since that looks at the old bndrs.
+     let uses_bndrs = not $ VarSet.isEmptyVarSet $ CoreFVs.exprSomeFreeVars (`elem` newbndrs) expr
+     (exprbinding_maybe, expr') <- doexpr expr uses_bndrs
+     -- Create a new alternative
+     let newalt = (con, newbndrs, expr')
+     let bindings = Maybe.catMaybes (bindings_maybe ++ [exprbinding_maybe])
+     return (bindings, newalt)
+     where
+       -- Make wild alternatives for each binder
+       wildbndrs = map (\bndr -> MkCore.mkWildBinder (Id.idType bndr)) bndrs
+       -- A set of all the binders that are used by the expression
+       free_vars = CoreFVs.exprSomeFreeVars (`elem` bndrs) expr
+       -- Look at the ith binder in the case alternative. Return a new binder
+       -- for it (either the same one, or a wild one) and optionally a let
+       -- binding containing a case expression.
+       dobndr :: CoreBndr -> Int -> TransformMonad (CoreBndr, Maybe (CoreBndr, CoreExpr))
+       dobndr b i = do
+         repr <- isRepr b
+         -- Is b wild (e.g., not a free var of expr. Since b is only in scope
+         -- in expr, this means that b is unused if expr does not use it.)
+         let wild = not (VarSet.elemVarSet b free_vars)
+         -- Create a new binding for any representable binder that is not
+         -- already wild and is representable (to prevent loops with
+         -- inlinenonrep).
+         if (not wild) && repr
+           then do
+             caseexpr <- Trans.lift $ mkSelCase scrut i
+             -- Create a new binder that will actually capture a value in this
+             -- case statement, and return it.
+             return (wildbndrs!!i, Just (b, caseexpr))
+           else 
+             -- Just leave the original binder in place, and don't generate an
+             -- extra selector case.
+             return (b, Nothing)
+       -- Process the expression of a case alternative. Accepts an expression
+       -- and whether this expression uses any of the binders in the
+       -- alternative. Returns an optional new binding and a new expression.
+       doexpr :: CoreExpr -> Bool -> TransformMonad (Maybe (CoreBndr, CoreExpr), CoreExpr)
+       doexpr expr uses_bndrs = do
+         local_var <- Trans.lift $ is_local_var expr
+         repr <- isRepr expr
+         -- Extract any expressions that do not use any binders from this
+         -- alternative, is not a local var already and is representable (to
+         -- prevent loops with inlinenonrep).
+         if (not uses_bndrs) && (not local_var) && repr
+           then do
+             id <- Trans.lift $ mkBinderFor expr "caseval"
+             -- We don't flag a change here, since casevalsimpl will do that above
+             -- based on Just we return here.
+             return (Just (id, expr), Var id)
+           else
+             -- Don't simplify anything else
+             return (Nothing, expr)
+ -- Leave all other expressions unchanged
+ casesimpl c expr = return expr
+ --------------------------------
+ -- Case removal
+ --------------------------------
+ -- Remove case statements that have only a single alternative and only wild
+ -- binders.
+ caseremove :: Transform
+ -- Replace a useless case by the value of its single alternative
+ caseremove c (Case scrut b ty [(con, bndrs, expr)]) | not usesvars = change expr
+     -- Find if any of the binders are used by expr
+     where usesvars = (not . VarSet.isEmptyVarSet . (CoreFVs.exprSomeFreeVars (`elem` b:bndrs))) expr
+ -- Leave all other expressions unchanged
+ caseremove c expr = return expr
+ --------------------------------
+ -- Case of known constructor simplification
+ --------------------------------
+ -- If a case expressions scrutinizes a datacon application, we can
+ -- determine which alternative to use and remove the case alltogether.
+ -- We replace it with a let expression the binds every binder in the
+ -- alternative bound to the corresponding argument of the datacon. We do
+ -- this instead of substituting the binders, to prevent duplication of
+ -- work and preserve sharing wherever appropriate.
+ knowncase :: Transform
+ knowncase context expr@(Case scrut@(App _ _) bndr ty alts) | not bndr_used = do
+     case collectArgs scrut of
+       (Var f, args) -> case Id.isDataConId_maybe f of
+         -- Not a dataconstructor? Don't change anything (probably a
+         -- function, then)
+         Nothing -> return expr
+         Just dc -> do
+           let (altcon, bndrs, res) =  case List.find (\(altcon, bndrs, res) -> altcon == (DataAlt dc)) alts of
+                 Just alt -> alt -- Return the alternative found
+                 Nothing -> head alts -- If the datacon is not present, the first must be the default alternative
+           -- Double check if we have either the correct alternative, or
+           -- the default.
+           if altcon /= (DataAlt dc) && altcon /= DEFAULT then error ("Normalize.knowncase: Invalid core, datacon not found in alternatives and DEFAULT alternative is not first? " ++ pprString expr) else return ()
+           -- Find out how many arguments to drop (type variables and
+           -- predicates like dictionaries).
+           let (tvs, preds, _, _) = DataCon.dataConSig dc
+           let count = length tvs + length preds
+           -- Create a let expression that binds each of the binders in
+           -- this alternative to the corresponding argument of the data
+           -- constructor.
+           let binds = zip bndrs (drop count args)
+           change $ Let (Rec binds) res
+       _ -> return expr -- Scrutinee is not an application of a var
+   where
+     is_used (_, _, expr) = expr_uses_binders [bndr] expr
+     bndr_used = or $ map is_used alts
+ -- Leave all other expressions unchanged
+ knowncase c expr = return expr
+ ----------------------------------------------------------------
+ -- Unrepresentable value removal transformations
+ ----------------------------------------------------------------
+ --------------------------------
+ -- Non-representable binding inlining
+ --------------------------------
+ -- Remove a = B bindings, with B of a non-representable type, from let
+ -- expressions everywhere. This means that any value that we can't generate a
+ -- signal for, will be inlined and hopefully turned into something we can
+ -- represent.
+ --
+ -- This is a tricky function, which is prone to create loops in the
+ -- transformations. To fix this, we make sure that no transformation will
+ -- create a new let binding with a non-representable type. These other
+ -- transformations will just not work on those function-typed values at first,
+ -- but the other transformations (in particular β-reduction) should make sure
+ -- that the type of those values eventually becomes representable.
+ inlinenonrep :: Transform
+ inlinenonrep = inlinebind ((Monad.liftM not) . isRepr . snd)
+ --------------------------------
+ -- Function specialization
+ --------------------------------
+ -- Remove all applications to non-representable arguments, by duplicating the
+ -- function called with the non-representable parameter replaced by the free
+ -- variables of the argument passed in.
+ argprop :: Transform
+ -- Transform any application of a named function (i.e., skip applications of
+ -- lambda's). Also skip applications that have arguments with free type
+ -- variables, since we can't inline those.
+ argprop c expr@(App _ _) | is_var fexpr = do
+   -- Find the body of the function called
+   body_maybe <- Trans.lift $ getGlobalBind f
+   case body_maybe of
+     Just body -> do
+       -- Process each of the arguments in turn
+       (args', changed) <- Writer.listen $ mapM doarg args
+       -- See if any of the arguments changed
+       case Monoid.getAny changed of
+         True -> do
+           let (newargs', newparams', oldargs) = unzip3 args'
+           let newargs = concat newargs'
+           let newparams = concat newparams'
+           -- Create a new body that consists of a lambda for all new arguments and
+           -- the old body applied to some arguments.
+           let newbody = MkCore.mkCoreLams newparams (MkCore.mkCoreApps body oldargs)
+           -- Create a new function with the same name but a new body
+           newf <- Trans.lift $ mkFunction f newbody
+           Trans.lift $ MonadState.modify tsInitStates (\ismap ->
+             let init_state_maybe = Map.lookup f ismap in
+             case init_state_maybe of
+               Nothing -> ismap
+               Just init_state -> Map.insert newf init_state ismap)
+           -- Replace the original application with one of the new function to the
+           -- new arguments.
+           change $ MkCore.mkCoreApps (Var newf) newargs
+         False ->
+           -- Don't change the expression if none of the arguments changed
+           return expr
+       
+     -- If we don't have a body for the function called, leave it unchanged (it
+     -- should be a primitive function then).
+     Nothing -> return expr
+   where
+     -- Find the function called and the arguments
+     (fexpr, args) = collectArgs expr
+     Var f = fexpr
+     -- Process a single argument and return (args, bndrs, arg), where args are
+     -- the arguments to replace the given argument in the original
+     -- application, bndrs are the binders to include in the top-level lambda
+     -- in the new function body, and arg is the argument to apply to the old
+     -- function body.
+     doarg :: CoreExpr -> TransformMonad ([CoreExpr], [CoreBndr], CoreExpr)
+     doarg arg = do
+       repr <- isRepr arg
+       bndrs <- Trans.lift getGlobalBinders
+       let interesting var = Var.isLocalVar var && (var `notElem` bndrs)
+       if not repr && not (is_var arg && interesting (exprToVar arg)) && not (has_free_tyvars arg) 
+         then do
+           -- Propagate all complex arguments that are not representable, but not
+           -- arguments with free type variables (since those would require types
+           -- not known yet, which will always be known eventually).
+           -- Find interesting free variables, each of which should be passed to
+           -- the new function instead of the original function argument.
+           -- 
+           -- Interesting vars are those that are local, but not available from the
+           -- top level scope (functions from this module are defined as local, but
+           -- they're not local to this function, so we can freely move references
+           -- to them into another function).
+           let free_vars = VarSet.varSetElems $ CoreFVs.exprSomeFreeVars interesting arg
+           -- Mark the current expression as changed
+           setChanged
+           -- TODO: Clone the free_vars (and update references in arg), since
+           -- this might cause conflicts if two arguments that are propagated
+           -- share a free variable. Also, we are now introducing new variables
+           -- into a function that are not fresh, which violates the binder
+           -- uniqueness invariant.
+           return (map Var free_vars, free_vars, arg)
+         else do
+           -- Representable types will not be propagated, and arguments with free
+           -- type variables will be propagated later.
+           -- Note that we implicitly remove any type variables in the type of
+           -- the original argument by using the type of the actual argument
+           -- for the new formal parameter.
+           -- TODO: preserve original naming?
+           id <- Trans.lift $ mkBinderFor arg "param"
+           -- Just pass the original argument to the new function, which binds it
+           -- to a new id and just pass that new id to the old function body.
+           return ([arg], [id], mkReferenceTo id) 
+ -- Leave all other expressions unchanged
+ argprop c expr = return expr
+ --------------------------------
+ -- Non-representable result inlining
+ --------------------------------
+ -- This transformation takes a function (top level binding) that has a
+ -- non-representable result (e.g., a tuple containing a function, or an
+ -- Integer. The latter can occur in some cases as the result of the
+ -- fromIntegerT function) and inlines enough of the function to make the
+ -- result representable again.
+ --
+ -- This is done by first normalizing the function and then "inlining"
+ -- the result. Since no unrepresentable let bindings are allowed in
+ -- normal form, we can be sure that all free variables of the result
+ -- expression will be representable (Note that we probably can't
+ -- guarantee that all representable parts of the expression will be free
+ -- variables, so we might inline more than strictly needed).
+ --
+ -- The new function result will be a tuple containing all free variables
+ -- of the old result, so the old result can be rebuild at the caller.
+ --
+ -- We take care not to inline dictionary id's, which are top level
+ -- bindings with a non-representable result type as well, since those
+ -- will never become VHDL signals directly. There is a separate
+ -- transformation (inlinedict) that specifically inlines dictionaries
+ -- only when it is useful.
+ inlinenonrepresult :: Transform
+ -- Apply to any (application of) a reference to a top level function
+ -- that is fully applied (i.e., dos not have a function type) but is not
+ -- representable. We apply in any context, since non-representable
+ -- expressions are generally left alone and can occur anywhere.
+ inlinenonrepresult context expr | not (is_applicable expr) && not (has_free_tyvars expr) =
+   case collectArgs expr of
+     (Var f, args) | not (Id.isDictId f) -> do
+       repr <- isRepr expr
+       if not repr
+         then do
+           body_maybe <- Trans.lift $ getNormalized_maybe True f
+           case body_maybe of
+             Just body -> do
+               let (bndrs, binds, res) = splitNormalizedNonRep body
+               if has_free_tyvars res 
+                 then
+                   -- Don't touch anything with free type variables, since
+                   -- we can't return those. We'll wait until argprop
+                   -- removed those variables.
+                   return expr
+                 else do
+                   -- Get the free local variables of res
+                   global_bndrs <- Trans.lift getGlobalBinders
+                   let interesting var = Var.isLocalVar var && (var `notElem` global_bndrs)
+                   let free_vars = VarSet.varSetElems $ CoreFVs.exprSomeFreeVars interesting res
+                   let free_var_types = map Id.idType free_vars
+                   let n_free_vars = length free_vars
+                   -- Get a tuple datacon to wrap around the free variables
+                   let fvs_datacon = TysWiredIn.tupleCon BasicTypes.Boxed n_free_vars
+                   let fvs_datacon_id = DataCon.dataConWorkId fvs_datacon
+                   -- Let the function now return a tuple with references to
+                   -- all free variables of the old return value. First pass
+                   -- all the types of the variables, since tuple
+                   -- constructors are polymorphic.
+                   let newres = mkApps (Var fvs_datacon_id) (map Type free_var_types ++  map Var free_vars)
+                   -- Recreate the function body with the changed return value
+                   let newbody = mkLams bndrs (Let (Rec binds) newres) 
+                   -- Create the new function
+                   f' <- Trans.lift $ mkFunction f newbody
+                   -- Call the new function
+                   let newapp = mkApps (Var f') args
+                   res_bndr <- Trans.lift $ mkBinderFor newapp "res"
+                   -- Create extractor case expressions to extract each of the
+                   -- free variables from the tuple.
+                   sel_cases <- Trans.lift $ mapM (mkSelCase (Var res_bndr)) [0..n_free_vars-1]
+                   -- Bind the res_bndr to the result of the new application
+                   -- and each of the free variables to the corresponding
+                   -- selector case. Replace the let body with the original
+                   -- body of the called function (which can still access all
+                   -- of its free variables, from the let).
+                   let binds = (res_bndr, newapp):(zip free_vars sel_cases)
+                   let letexpr = Let (Rec binds) res
+                   -- Finally, regenarate all uniques in the new expression,
+                   -- since the free variables could otherwise become
+                   -- duplicated. It is not strictly necessary to regenerate
+                   -- res, since we're moving that expression, but it won't
+                   -- hurt.
+                   letexpr_uniqued <- Trans.lift $ genUniques letexpr
+                   change letexpr_uniqued
+             Nothing -> return expr
+         else
+           -- Don't touch representable expressions or (applications of)
+           -- dictionary ids.
+           return expr
+     -- Not a reference to or application of a top level function
+     _ -> return expr
+ -- Leave all other expressions unchanged
+ inlinenonrepresult c expr = return expr
++----------------------------------------------------------------
++-- Type-class transformations
++----------------------------------------------------------------
++
+ --------------------------------
+ -- ClassOp resolution
+ --------------------------------
+ -- Resolves any class operation to the actual operation whenever
+ -- possible. Class methods (as well as parent dictionary selectors) are
+ -- special "functions" that take a type and a dictionary and evaluate to
+ -- the corresponding method. A dictionary is nothing more than a
+ -- special dataconstructor applied to the type the dictionary is for,
+ -- each of the superclasses and all of the class method definitions for
+ -- that particular type. Since dictionaries all always inlined (top
+ -- levels dictionaries are inlined by inlinedict, local dictionaries are
+ -- inlined by inlinenonrep), we will eventually have something like:
+ --
+ --   baz
+ --     @ CLasH.HardwareTypes.Bit
+ --     (D:Baz @ CLasH.HardwareTypes.Bit bitbaz)
+ --
+ -- Here, baz is the method selector for the baz method, while
+ -- D:Baz is the dictionary constructor for the Baz and bitbaz is the baz
+ -- method defined in the Baz Bit instance declaration.
+ --
+ -- To resolve this, we can look at the ClassOp IdInfo from the baz Id,
+ -- which contains the Class it is defined for. From the Class, we can
+ -- get a list of all selectors (both parent class selectors as well as
+ -- method selectors). Since the arguments to D:Baz (after the type
+ -- argument) correspond exactly to this list, we then look up baz in
+ -- that list and replace the entire expression by the corresponding 
+ -- argument to D:Baz.
+ --
+ -- We don't resolve methods that have a builtin translation (such as
+ -- ==), since the actual implementation is not always (easily)
+ -- translateable. For example, when deriving ==, GHC generates code
+ -- using $con2tag functions to translate a datacon to an int and compare
+ -- that with GHC.Prim.==# . Better to avoid that for now.
+ classopresolution :: Transform
+ classopresolution c expr@(App (App (Var sel) ty) dict) | not is_builtin =
+   case Id.isClassOpId_maybe sel of
+     -- Not a class op selector
+     Nothing -> return expr
+     Just cls -> case collectArgs dict of
+       (_, []) -> return expr -- Dict is not an application (e.g., not inlined yet)
+       (Var dictdc, (ty':selectors)) | not (Maybe.isJust (Id.isDataConId_maybe dictdc)) -> return expr -- Dictionary is not a datacon yet (but e.g., a top level binder)
+                                 | tyargs_neq ty ty' -> error $ "Normalize.classopresolution: Applying class selector to dictionary without matching type?\n" ++ pprString expr
+                                 | otherwise ->
+         let selector_ids = Class.classSelIds cls in
+         -- Find the selector used in the class' list of selectors
+         case List.elemIndex sel selector_ids of
+           Nothing -> error $ "Normalize.classopresolution: Selector not found in class' selector list? This should not happen!\nExpression: " ++ pprString expr ++ "\nClass: " ++ show cls ++ "\nSelectors: " ++ show selector_ids
+           -- Get the corresponding argument from the dictionary
+           Just n -> change (selectors!!n)
+       (_, _) -> return expr -- Not applying a variable? Don't touch
+   where
+     -- Compare two type arguments, returning True if they are _not_
+     -- equal
+     tyargs_neq (Type ty1) (Type ty2) = not $ Type.coreEqType ty1 ty2
+     tyargs_neq _ _ = True
+     -- Is this a builtin function / method?
+     is_builtin = elem (Name.getOccString sel) builtinIds
+ -- Leave all other expressions unchanged
+ classopresolution c expr = return expr
+ --------------------------------
+ -- Dictionary inlining
+ --------------------------------
+ -- Inline all top level dictionaries, that are in a position where
+ -- classopresolution can actually resolve them. This makes this
+ -- transformation look similar to classoperesolution below, but we'll
+ -- keep them separated for clarity. By not inlining other dictionaries,
+ -- we prevent expression sizes exploding when huge type level integer
+ -- dictionaries are inlined which can never be expanded (in casts, for
+ -- example).
+ inlinedict c expr@(App (App (Var sel) ty) (Var dict)) | not is_builtin && is_classop = do
+   body_maybe <- Trans.lift $ getGlobalBind dict
+   case body_maybe of
+     -- No body available (no source available, or a local variable /
+     -- argument)
+     Nothing -> return expr
+     Just body -> change (App (App (Var sel) ty) body)
+   where
+     -- Is this a builtin function / method?
+     is_builtin = elem (Name.getOccString sel) builtinIds
+     -- Are we dealing with a class operation selector?
+     is_classop = Maybe.isJust (Id.isClassOpId_maybe sel)
+ -- Leave all other expressions unchanged
+ inlinedict c expr = return expr
+ {-
+ --------------------------------
+ -- Identical let binding merging
+ --------------------------------
+ -- Merge two bindings in a let if they are identical 
+ -- TODO: We would very much like to use GHC's CSE module for this, but that
+ -- doesn't track if something changed or not, so we can't use it properly.
+ letmerge :: Transform
+ letmerge c expr@(Let _ _) = do
+   let (binds, res) = flattenLets expr
+   binds' <- domerge binds
+   return $ mkNonRecLets binds' res
+   where
+     domerge :: [(CoreBndr, CoreExpr)] -> TransformMonad [(CoreBndr, CoreExpr)]
+     domerge [] = return []
+     domerge (e:es) = do 
+       es' <- mapM (mergebinds e) es
+       es'' <- domerge es'
+       return (e:es'')
+     -- Uses the second bind to simplify the second bind, if applicable.
+     mergebinds :: (CoreBndr, CoreExpr) -> (CoreBndr, CoreExpr) -> TransformMonad (CoreBndr, CoreExpr)
+     mergebinds (b1, e1) (b2, e2)
+       -- Identical expressions? Replace the second binding with a reference to
+       -- the first binder.
+       | CoreUtils.cheapEqExpr e1 e2 = change $ (b2, Var b1)
+       -- Different expressions? Don't change
+       | otherwise = return (b2, e2)
+ -- Leave all other expressions unchanged
+ letmerge c expr = return expr
+ -}
+ --------------------------------
+ -- End of transformations
+ --------------------------------
+ -- What transforms to run?
+ transforms = [ ("inlinedict", inlinedict)
+              , ("inlinetoplevel", inlinetoplevel)
+              , ("inlinenonrepresult", inlinenonrepresult)
+              , ("knowncase", knowncase)
+              , ("classopresolution", classopresolution)
+              , ("argprop", argprop)
+              , ("funextract", funextract)
+              , ("eta", eta)
+              , ("beta", beta)
+              , ("appprop", appprop)
+              , ("castprop", castprop)
+              , ("letremovesimple", letremovesimple)
+              , ("letrec", letrec)
+              , ("letremove", letremove)
+              , ("retvalsimpl", retvalsimpl)
+              , ("letflat", letflat)
+              , ("scrutsimpl", scrutsimpl)
+              , ("scrutbndrremove", scrutbndrremove)
+              , ("casesimpl", casesimpl)
+              , ("caseremove", caseremove)
+              , ("inlinenonrep", inlinenonrep)
+              , ("appsimpl", appsimpl)
+              , ("letremoveunused", letremoveunused)
+              , ("castsimpl", castsimpl)
+              ]
+ -- | Returns the normalized version of the given function, or an error
+ -- if it is not a known global binder.
+ getNormalized ::
+   Bool -- ^ Allow the result to be unrepresentable?
+   -> CoreBndr -- ^ The function to get
+   -> TranslatorSession CoreExpr -- The normalized function body
+ getNormalized result_nonrep bndr = do
+   norm <- getNormalized_maybe result_nonrep bndr
+   return $ Maybe.fromMaybe
+     (error $ "Normalize.getNormalized: Unknown or non-representable function requested: " ++ show bndr)
+     norm
+ -- | Returns the normalized version of the given function, or Nothing
+ -- when the binder is not a known global binder or is not normalizeable.
+ getNormalized_maybe ::
+   Bool -- ^ Allow the result to be unrepresentable?
+   -> CoreBndr -- ^ The function to get
+   -> TranslatorSession (Maybe CoreExpr) -- The normalized function body
+ getNormalized_maybe result_nonrep bndr = do
+     expr_maybe <- getGlobalBind bndr
+     normalizeable <- isNormalizeable result_nonrep bndr
+     if not normalizeable || Maybe.isNothing expr_maybe
+       then
+         -- Binder not normalizeable or not found
+         return Nothing
+       else do
+         -- Binder found and is monomorphic. Normalize the expression
+         -- and cache the result.
+         normalized <- Utils.makeCached bndr tsNormalized $ 
+           normalizeExpr (show bndr) (Maybe.fromJust expr_maybe)
+         return (Just normalized)
+ -- | Normalize an expression
+ normalizeExpr ::
+   String -- ^ What are we normalizing? For debug output only.
+   -> CoreSyn.CoreExpr -- ^ The expression to normalize 
+   -> TranslatorSession CoreSyn.CoreExpr -- ^ The normalized expression
+ normalizeExpr what expr = do
+       startcount <- MonadState.get tsTransformCounter 
+       expr_uniqued <- genUniques expr
+       -- Do a debug print, if requested
+       let expr_uniqued' = Utils.traceIf (normalize_debug >= NormDbgFinal) (what ++ " before normalization:\n\n" ++ showSDoc ( ppr expr_uniqued ) ++ "\n") expr_uniqued
+       -- Normalize this expression
+       expr' <- dotransforms transforms expr_uniqued'
+       endcount <- MonadState.get tsTransformCounter 
+       -- Do a debug print, if requested
+       Utils.traceIf (normalize_debug >= NormDbgFinal)  (what ++ " after normalization:\n\n" ++ showSDoc ( ppr expr') ++ "\nNeeded " ++ show (endcount - startcount) ++ " transformations to normalize " ++ what) $
+         return expr'
+ -- | Split a normalized expression into the argument binders, top level
+ --   bindings and the result binder. This function returns an error if
+ --   the type of the expression is not representable.
+ splitNormalized ::
+   CoreExpr -- ^ The normalized expression
+   -> ([CoreBndr], [Binding], CoreBndr)
+ splitNormalized expr = 
+   case splitNormalizedNonRep expr of
+     (args, binds, Var res) -> (args, binds, res)
+     _ -> error $ "Normalize.splitNormalized: Not in normal form: " ++ pprString expr ++ "\n"
+ -- Split a normalized expression, whose type can be unrepresentable.
+ splitNormalizedNonRep::
+   CoreExpr -- ^ The normalized expression
+   -> ([CoreBndr], [Binding], CoreExpr)
+ splitNormalizedNonRep expr = (args, binds, resexpr)
+   where
+     (args, letexpr) = CoreSyn.collectBinders expr
+     (binds, resexpr) = flattenLets letexpr
index 0000000000000000000000000000000000000000,f1fe6ba61b2547d494f5709f5bb10f375e4f5d62..022a997eca180bf5040ca7eb349efbf6a0f9fcc4
mode 000000,100644..100644
--- /dev/null
@@@ -1,0 -1,249 +1,256 @@@
 -listBinding (b, e) = do
 -  putStr "\nBinder: "
 -  putStr $ show b ++ "[" ++ show (Var.varUnique b) ++ "]"
 -  putStr "\nType of Binder: \n"
 -  putStr $ Outputable.showSDoc $ Outputable.ppr $ Var.varType b
 -  putStr "\n\nExpression: \n"
 -  putStr $ prettyShow e
 -  putStr "\n\n"
 -  putStr $ Outputable.showSDoc $ Outputable.ppr e
 -  putStr "\n\nType of Expression: \n"
 -  putStr $ Outputable.showSDoc $ Outputable.ppr $ CoreUtils.exprType e
 -  putStr "\n\n"
+ {-# LANGUAGE ScopedTypeVariables #-}
+ module CLasH.Utils.GhcTools where
+   
+ -- Standard modules
+ import qualified Monad
+ import qualified System.IO.Unsafe
+ import qualified Language.Haskell.TH as TH
+ import qualified Maybe
+ -- GHC API
+ import qualified Annotations
+ import qualified CoreSyn
+ import qualified CoreUtils
+ import qualified DynFlags
+ import qualified HscTypes
+ import qualified GHC
+ import qualified Name
+ import qualified Serialized
+ import qualified Var
+ import qualified Outputable
++import Outputable(($+$), (<+>), nest, empty, text, vcat)
+ import qualified Class
+ -- Local Imports
+ import CLasH.Utils.Pretty
+ import CLasH.Translator.TranslatorTypes
+ import CLasH.Translator.Annotations
+ import CLasH.Utils
++-- How far to indent the values after a Foo: header
++align = 20
++-- How far to indent all lines after the first
++indent = 5
++
+ listBindings :: FilePath -> [FilePath] -> IO ()
+ listBindings libdir filenames = do
+   (cores,_,_) <- loadModules libdir filenames Nothing
+   let binds = concatMap (CoreSyn.flattenBinds . HscTypes.cm_binds) cores
+   mapM listBinding binds
+   putStr "\n=========================\n"
+   let classes = concatMap (HscTypes.typeEnvClasses . HscTypes.cm_types) cores
+   mapM listClass classes
+   return ()
++-- Slightly different version of hang, that always uses vcat instead of
++-- sep, so the first line of d2 preserves its nesting.
++hang' d1 n d2 = vcat [d1, nest n d2]
++
+ listBinding :: (CoreSyn.CoreBndr, CoreSyn.CoreExpr) -> IO ()
 -listClass c = do
 -  putStr "\nClass: "
 -  putStr $ show (Class.className c)
 -  putStr "\nSelectors: "
 -  putStr $ show (Class.classSelIds c)
 -  putStr "\n"
++listBinding (b, e) = putStr $ Outputable.showSDoc $
++  (text "Binder:") <+> (text $ show b ++ "[" ++ show (Var.varUnique b) ++ "]")
++  $+$ nest indent (
++    hang' (text "Type of Binder:") align (Outputable.ppr $ Var.varType b)
++    $+$ hang' (text "Expression:") align (text $ prettyShow e)
++    $+$ nest align (Outputable.ppr e)
++    $+$ hang' (text "Type of Expression:") align (Outputable.ppr $ CoreUtils.exprType e)
++  )
++  $+$ (text "\n") -- Add an empty line
+ listClass :: Class.Class -> IO ()
++listClass c = putStr $ Outputable.showSDoc $
++  (text "Class:") <+> (text $ show (Class.className c))
++  $+$ nest indent (
++    hang' (text "Selectors:") align (text $ show (Class.classSelIds c))
++  )
++  $+$ (text "\n") -- Add an empty line
+   
+ -- | Show the core structure of the given binds in the given file.
+ listBind :: FilePath -> [FilePath] -> String -> IO ()
+ listBind libdir filenames name = do
+   (cores,_,_) <- loadModules libdir filenames Nothing
+   bindings <- concatM $ mapM (findBinder (hasVarName name)) cores
+   mapM_ listBinding bindings
+   return ()
+ -- Change a DynFlag from within the Ghc monad. Strangely enough there seems to
+ -- be no standard function to do exactly this.
+ setDynFlag :: DynFlags.DynFlag -> GHC.Ghc ()
+ setDynFlag dflag = do
+   dflags <- GHC.getSessionDynFlags
+   let dflags' = DynFlags.dopt_set dflags dflag
+   GHC.setSessionDynFlags dflags'
+   return ()
+ -- We don't want the IO monad sprinkled around everywhere, so we hide it.
+ -- This should be safe as long as we only do simple things in the GhcMonad
+ -- such as interface lookups and evaluating simple expressions that
+ -- don't have side effects themselves (Or rather, that don't use
+ -- unsafePerformIO themselves, since normal side effectful function would
+ -- just return an IO monad when they are evaluated).
+ unsafeRunGhc :: FilePath -> GHC.Ghc a -> a
+ unsafeRunGhc libDir m =
+   System.IO.Unsafe.unsafePerformIO $
+       GHC.runGhc (Just libDir) $ do
+         dflags <- GHC.getSessionDynFlags
+         GHC.setSessionDynFlags dflags
+         m
+   
+ -- | Loads the given files and turns it into a core module
+ loadModules ::
+   FilePath      -- ^ The GHC Library directory 
+   -> [String]   -- ^ The files that need to be loaded
+   -> Maybe Finder -- ^ What entities to build?
+   -> IO ( [HscTypes.CoreModule]
+         , HscTypes.HscEnv
+         , [EntitySpec]
+         ) -- ^ ( The loaded modules, the resulting ghc environment, the entities to build)
+ loadModules libdir filenames finder =
+   GHC.defaultErrorHandler DynFlags.defaultDynFlags $
+     GHC.runGhc (Just libdir) $ do
+       dflags <- GHC.getSessionDynFlags
+       GHC.setSessionDynFlags dflags
+       cores <- mapM GHC.compileToCoreModule filenames
+       env <- GHC.getSession
+       specs <- case finder of
+         Nothing -> return []
+         Just f -> concatM $ mapM f cores
+       return (cores, env, specs)
+ findBinds ::
+   Monad m =>
+   (Var.Var -> m Bool)
+   -> HscTypes.CoreModule
+   -> m (Maybe [CoreSyn.CoreBndr])
+ findBinds criteria core = do
+   binders <- findBinder criteria core
+   case binders of
+     [] -> return Nothing
+     bndrs -> return $ Just $ map fst bndrs
+ findBind ::
+   Monad m =>
+   (Var.Var -> m Bool)
+   -> HscTypes.CoreModule
+   -> m (Maybe CoreSyn.CoreBndr)
+ findBind criteria core = do
+   binders <- findBinds criteria core
+   case binders of
+     Nothing -> return Nothing
+     (Just bndrs) -> return $ Just $ head bndrs
+ findExprs ::
+   Monad m =>
+   (Var.Var -> m Bool)
+   -> HscTypes.CoreModule
+   -> m (Maybe [CoreSyn.CoreExpr])
+ findExprs criteria core = do
+   binders <- findBinder criteria core
+   case binders of
+     [] -> return Nothing
+     bndrs -> return $ Just (map snd bndrs)
+ findExpr ::
+   Monad m =>
+   (Var.Var -> m Bool)
+   -> HscTypes.CoreModule
+   -> m (Maybe CoreSyn.CoreExpr)
+ findExpr criteria core = do
+   exprs <- findExprs criteria core
+   case exprs of
+     Nothing -> return Nothing
+     (Just exprs) -> return $ Just $ head exprs
+ findAnns ::
+   Monad m =>
+   (Var.Var -> m [CLasHAnn])
+   -> HscTypes.CoreModule
+   -> m [CLasHAnn]
+ findAnns criteria core = do
+   let binds = CoreSyn.flattenBinds $ HscTypes.cm_binds core
+   anns <- Monad.mapM (criteria . fst) binds
+   case anns of
+     [] -> return []
+     xs -> return $ concat xs
+ -- | Find a binder in module according to a certain criteria
+ findBinder :: 
+   Monad m =>
+   (Var.Var -> m Bool)     -- ^ The criteria to filter the binders on
+   -> HscTypes.CoreModule  -- ^ The module to be inspected
+   -> m [(CoreSyn.CoreBndr, CoreSyn.CoreExpr)] -- ^ The binders to meet the criteria
+ findBinder criteria core = do
+   let binds = CoreSyn.flattenBinds $ HscTypes.cm_binds core
+   Monad.filterM (criteria . fst) binds
+ -- | Determine if a binder has an Annotation meeting a certain criteria
+ isCLasHAnnotation ::
+   GHC.GhcMonad m =>
+   (CLasHAnn -> Bool)  -- ^ The criteria the Annotation has to meet
+   -> Var.Var          -- ^ The Binder
+   -> m [CLasHAnn]           -- ^ Indicates if binder has the Annotation
+ isCLasHAnnotation clashAnn var = do
+   let deserializer = Serialized.deserializeWithData
+   let target = Annotations.NamedTarget (Var.varName var)
+   (anns :: [CLasHAnn]) <- GHC.findGlobalAnns deserializer target
+   let annEnts = filter clashAnn anns
+   return annEnts
+ -- | Determine if a binder has an Annotation meeting a certain criteria
+ hasCLasHAnnotation ::
+   GHC.GhcMonad m =>
+   (CLasHAnn -> Bool)  -- ^ The criteria the Annotation has to meet
+   -> Var.Var          -- ^ The Binder
+   -> m Bool           -- ^ Indicates if binder has the Annotation
+ hasCLasHAnnotation clashAnn var = do
+   anns <- isCLasHAnnotation clashAnn var
+   case anns of
+     [] -> return False
+     xs -> return True
+ -- | Determine if a binder has a certain name
+ hasVarName ::   
+   Monad m =>
+   String        -- ^ The name the binder has to have
+   -> Var.Var    -- ^ The Binder
+   -> m Bool     -- ^ Indicate if the binder has the name
+ hasVarName lookfor bind = return $ lookfor == Name.occNameString (Name.nameOccName $ Name.getName bind)
+ findInitStates ::
+   (Var.Var -> GHC.Ghc Bool) -> 
+   (Var.Var -> GHC.Ghc [CLasHAnn]) -> 
+   HscTypes.CoreModule -> 
+   GHC.Ghc (Maybe [(CoreSyn.CoreBndr, CoreSyn.CoreBndr)])
+ findInitStates statec annsc mod = do
+   states <- findBinds statec mod
+   anns  <- findAnns annsc mod
+   let funs = Maybe.catMaybes (map extractInits anns)
+   exprs' <- mapM (\x -> findBind (hasVarName (TH.nameBase x)) mod) funs
+   let exprs = Maybe.catMaybes exprs'
+   let inits = zipMWith (\a b -> (a,b)) states exprs
+   return inits
+   where
+     extractInits :: CLasHAnn -> Maybe TH.Name
+     extractInits (InitState x)  = Just x
+     extractInits _              = Nothing
+     zipMWith :: (a -> b -> c) -> (Maybe [a]) -> [b] -> (Maybe [c])
+     zipMWith _ Nothing   _  = Nothing
+     zipMWith f (Just as) bs = Just $ zipWith f as bs
+ -- | Make a complete spec out of a three conditions
+ findSpec ::
+   (Var.Var -> GHC.Ghc Bool) -> (Var.Var -> GHC.Ghc Bool) -> (Var.Var -> GHC.Ghc [CLasHAnn]) -> (Var.Var -> GHC.Ghc Bool)
+   -> Finder
+ findSpec topc statec annsc testc mod = do
+   top <- findBind topc mod
+   state <- findExprs statec mod
+   anns <- findAnns annsc mod
+   test <- findExpr testc mod
+   inits <- findInitStates statec annsc mod
+   return [(top, inits, test)]
+   -- case top of
+   --   Just t -> return [(t, state, test)]
+   --   Nothing -> return error $ "Could not find top entity requested"