cλash/CLasH/Normalize.hs

   1 {-# LANGUAGE PackageImports #-}
   2 --
   3 -- Functions to bring a Core expression in normal form. This module provides a
   4 -- top level function "normalize", and defines the actual transformation passes that
   5 -- are performed.
   6 --
   7 module CLasH.Normalize (getNormalized, normalizeExpr, splitNormalized) where
   8
   9 -- Standard modules
  10 import Debug.Trace
  11 import qualified Maybe
  12 import qualified List
  13 import qualified "transformers" Control.Monad.Trans as Trans
  14 import qualified Control.Monad as Monad
  15 import qualified Control.Monad.Trans.Writer as Writer
  16 import qualified Data.Map as Map
  17 import qualified Data.Monoid as Monoid
  18 import Data.Accessor
  19
  20 -- GHC API
  21 import CoreSyn
  22 import qualified UniqSupply
  23 import qualified CoreUtils
  24 import qualified Type
  25 import qualified TcType
  26 import qualified Id
  27 import qualified Var
  28 import qualified VarSet
  29 import qualified NameSet
  30 import qualified CoreFVs
  31 import qualified CoreUtils
  32 import qualified MkCore
  33 import qualified HscTypes
  34 import Outputable ( showSDoc, ppr, nest )
  35
  36 -- Local imports
  37 import CLasH.Normalize.NormalizeTypes
  38 import CLasH.Translator.TranslatorTypes
  39 import CLasH.Normalize.NormalizeTools
  40 import CLasH.VHDL.VHDLTypes
  41 import qualified CLasH.Utils as Utils
  42 import CLasH.Utils.Core.CoreTools
  43 import CLasH.Utils.Core.BinderTools
  44 import CLasH.Utils.Pretty
  45
  46 --------------------------------
  47 -- Start of transformations
  48 --------------------------------
  49
  50 --------------------------------
  51 -- η abstraction
  52 --------------------------------
  53 eta, etatop :: Transform
  54 eta expr | is_fun expr && not (is_lam expr) = do
  55   let arg_ty = (fst . Type.splitFunTy . CoreUtils.exprType) expr
  56   id <- Trans.lift $ mkInternalVar "param" arg_ty
  57   change (Lam id (App expr (Var id)))
  58 -- Leave all other expressions unchanged
  59 eta e = return e
  60 etatop = notappargs ("eta", eta)
  61
  62 --------------------------------
  63 -- β-reduction
  64 --------------------------------
  65 beta, betatop :: Transform
  66 -- Substitute arg for x in expr
  67 beta (App (Lam x expr) arg) = change $ substitute [(x, arg)] expr
  68 -- Propagate the application into the let
  69 beta (App (Let binds expr) arg) = change $ Let binds (App expr arg)
  70 -- Propagate the application into each of the alternatives
  71 beta (App (Case scrut b ty alts) arg) = change $ Case scrut b ty' alts'
  72   where
  73     alts' = map (\(con, bndrs, expr) -> (con, bndrs, (App expr arg))) alts
  74     ty' = CoreUtils.applyTypeToArg ty arg
  75 -- Leave all other expressions unchanged
  76 beta expr = return expr
  77 -- Perform this transform everywhere
  78 betatop = everywhere ("beta", beta)
  79
  80 --------------------------------
  81 -- Cast propagation
  82 --------------------------------
  83 -- Try to move casts as much downward as possible.
  84 castprop, castproptop :: Transform
  85 castprop (Cast (Let binds expr) ty) = change $ Let binds (Cast expr ty)
  86 castprop expr@(Cast (Case scrut b _ alts) ty) = change (Case scrut b ty alts')
  87   where
  88     alts' = map (\(con, bndrs, expr) -> (con, bndrs, (Cast expr ty))) alts
  89 -- Leave all other expressions unchanged
  90 castprop expr = return expr
  91 -- Perform this transform everywhere
  92 castproptop = everywhere ("castprop", castprop)
  93
  94 --------------------------------
  95 -- Cast simplification. Mostly useful for state packing and unpacking, but
  96 -- perhaps for others as well.
  97 --------------------------------
  98 castsimpl, castsimpltop :: Transform
  99 castsimpl expr@(Cast val ty) = do
 100   -- Don't extract values that are already simpl
 101   local_var <- Trans.lift $ is_local_var val
 102   -- Don't extract values that are not representable, to prevent loops with
 103   -- inlinenonrep
 104   repr <- isRepr val
 105   if (not local_var) && repr
 106     then do
 107       -- Generate a binder for the expression
 108       id <- Trans.lift $ mkBinderFor val "castval"
 109       -- Extract the expression
 110       change $ Let (NonRec id val) (Cast (Var id) ty)
 111     else
 112       return expr
 113 -- Leave all other expressions unchanged
 114 castsimpl expr = return expr
 115 -- Perform this transform everywhere
 116 castsimpltop = everywhere ("castsimpl", castsimpl)
 117
 118 --------------------------------
 119 -- let derecursification
 120 --------------------------------
 121 letderec, letderectop :: Transform
 122 letderec expr@(Let (Rec binds) res) = case liftable of
 123   -- Nothing is liftable, just return
 124   [] -> return expr
 125   -- Something can be lifted, generate a new let expression
 126   _ -> change $ mkNonRecLets liftable (Let (Rec nonliftable) res)
 127   where
 128     -- Make a list of all the binders bound in this recursive let
 129     bndrs = map fst binds
 130     -- See which bindings are liftable
 131     (liftable, nonliftable) = List.partition canlift binds
 132     -- Any expression that does not use any of the binders in this recursive let
 133     -- can be lifted into a nonrec let. It can't use its own binder either,
 134     -- since that would mean the binding is self-recursive and should be in a
 135     -- single bind recursive let.
 136     canlift (bndr, e) = not $ expr_uses_binders bndrs e
 137 -- Leave all other expressions unchanged
 138 letderec expr = return expr
 139 -- Perform this transform everywhere
 140 letderectop = everywhere ("letderec", letderec)
 141
 142 --------------------------------
 143 -- let simplification
 144 --------------------------------
 145 letsimpl, letsimpltop :: Transform
 146 -- Don't simplify a let that evaluates to another let, since this is already
 147 -- normal form (and would cause infinite loops with letflat below).
 148 letsimpl expr@(Let _ (Let _ _)) = return expr
 149 -- Put the "in ..." value of a let in its own binding, but not when the
 150 -- expression is already a local variable, or not representable (to prevent loops with inlinenonrep).
 151 letsimpl expr@(Let binds res) = do
 152   repr <- isRepr res
 153   local_var <- Trans.lift $ is_local_var res
 154   if not local_var && repr
 155     then do
 156       -- If the result is not a local var already (to prevent loops with
 157       -- ourselves), extract it.
 158       id <- Trans.lift $ mkBinderFor res "foo"
 159       change $ Let binds (Let (NonRec id  res) (Var id))
 160     else
 161       -- If the result is already a local var, don't extract it.
 162       return expr
 163
 164 -- Leave all other expressions unchanged
 165 letsimpl expr = return expr
 166 -- Perform this transform everywhere
 167 letsimpltop = everywhere ("letsimpl", letsimpl)
 168
 169 --------------------------------
 170 -- let flattening
 171 --------------------------------
 172 -- Takes a let that binds another let, and turns that into two nested lets.
 173 -- e.g., from:
 174 -- let b = (let b' = expr' in res') in res
 175 -- to:
 176 -- let b' = expr' in (let b = res' in res)
 177 letflat, letflattop :: Transform
 178 letflat (Let (NonRec b (Let (NonRec b' expr')  res')) res) =
 179   change $ Let (NonRec b' expr') (Let (NonRec b res') res)
 180 -- Leave all other expressions unchanged
 181 letflat expr = return expr
 182 -- Perform this transform everywhere
 183 letflattop = everywhere ("letflat", letflat)
 184
 185 --------------------------------
 186 -- empty let removal
 187 --------------------------------
 188 -- Remove empty (recursive) lets
 189 letremove, letremovetop :: Transform
 190 letremove (Let (Rec []) res) = change $ res
 191 -- Leave all other expressions unchanged
 192 letremove expr = return expr
 193 -- Perform this transform everywhere
 194 letremovetop = everywhere ("letremove", letremove)
 195
 196 --------------------------------
 197 -- Simple let binding removal
 198 --------------------------------
 199 -- Remove a = b bindings from let expressions everywhere
 200 letremovesimpletop :: Transform
 201 letremovesimpletop = everywhere ("letremovesimple", inlinebind (\(b, e) -> Trans.lift $ is_local_var e))
 202
 203 --------------------------------
 204 -- Unused let binding removal
 205 --------------------------------
 206 letremoveunused, letremoveunusedtop :: Transform
 207 letremoveunused expr@(Let _ _) = do
 208   -- Filter out all unused binds.
 209   let binds' = filter dobind binds
 210   -- Only set the changed flag if binds got removed
 211   changeif (length binds' /= length binds) (mkNonRecLets binds' res)
 212     where
 213       (binds, res) = flattenLets expr
 214       bound_exprs = map snd binds
 215       -- For each bind check if the bind is used by res or any of the bound
 216       -- expressions
 217       dobind (bndr, _) = any (expr_uses_binders [bndr]) (res:bound_exprs)
 218 -- Leave all other expressions unchanged
 219 letremoveunused expr = return expr
 220 letremoveunusedtop = everywhere ("letremoveunused", letremoveunused)
 221
 222 --------------------------------
 223 -- Identical let binding merging
 224 --------------------------------
 225 -- Merge two bindings in a let if they are identical
 226 -- TODO: We would very much like to use GHC's CSE module for this, but that
 227 -- doesn't track if something changed or not, so we can't use it properly.
 228 letmerge, letmergetop :: Transform
 229 letmerge expr@(Let _ _) = do
 230   let (binds, res) = flattenLets expr
 231   binds' <- domerge binds
 232   return $ mkNonRecLets binds' res
 233   where
 234     domerge :: [(CoreBndr, CoreExpr)] -> TransformMonad [(CoreBndr, CoreExpr)]
 235     domerge [] = return []
 236     domerge (e:es) = do
 237       es' <- mapM (mergebinds e) es
 238       es'' <- domerge es'
 239       return (e:es'')
 240
 241     -- Uses the second bind to simplify the second bind, if applicable.
 242     mergebinds :: (CoreBndr, CoreExpr) -> (CoreBndr, CoreExpr) -> TransformMonad (CoreBndr, CoreExpr)
 243     mergebinds (b1, e1) (b2, e2)
 244       -- Identical expressions? Replace the second binding with a reference to
 245       -- the first binder.
 246       | CoreUtils.cheapEqExpr e1 e2 = change $ (b2, Var b1)
 247       -- Different expressions? Don't change
 248       | otherwise = return (b2, e2)
 249 -- Leave all other expressions unchanged
 250 letmerge expr = return expr
 251 letmergetop = everywhere ("letmerge", letmerge)
 252
 253 --------------------------------
 254 -- Function inlining
 255 --------------------------------
 256 -- Remove a = B bindings, with B :: a -> b, or B :: forall x . T, from let
 257 -- expressions everywhere. This means that any value that still needs to be
 258 -- applied to something else (polymorphic values need to be applied to a
 259 -- Type) will be inlined, and will eventually be applied to all their
 260 -- arguments.
 261 --
 262 -- This is a tricky function, which is prone to create loops in the
 263 -- transformations. To fix this, we make sure that no transformation will
 264 -- create a new let binding with a function type. These other transformations
 265 -- will just not work on those function-typed values at first, but the other
 266 -- transformations (in particular β-reduction) should make sure that the type
 267 -- of those values eventually becomes primitive.
 268 inlinenonreptop :: Transform
 269 inlinenonreptop = everywhere ("inlinenonrep", inlinebind ((Monad.liftM not) . isRepr . snd))
 270
 271 --------------------------------
 272 -- Scrutinee simplification
 273 --------------------------------
 274 scrutsimpl,scrutsimpltop :: Transform
 275 -- Don't touch scrutinees that are already simple
 276 scrutsimpl expr@(Case (Var _) _ _ _) = return expr
 277 -- Replace all other cases with a let that binds the scrutinee and a new
 278 -- simple scrutinee, but only when the scrutinee is representable (to prevent
 279 -- loops with inlinenonrep, though I don't think a non-representable scrutinee
 280 -- will be supported anyway...)
 281 scrutsimpl expr@(Case scrut b ty alts) = do
 282   repr <- isRepr scrut
 283   if repr
 284     then do
 285       id <- Trans.lift $ mkBinderFor scrut "scrut"
 286       change $ Let (NonRec id scrut) (Case (Var id) b ty alts)
 287     else
 288       return expr
 289 -- Leave all other expressions unchanged
 290 scrutsimpl expr = return expr
 291 -- Perform this transform everywhere
 292 scrutsimpltop = everywhere ("scrutsimpl", scrutsimpl)
 293
 294 --------------------------------
 295 -- Case binder wildening
 296 --------------------------------
 297 casesimpl, casesimpltop :: Transform
 298 -- This is already a selector case (or, if x does not appear in bndrs, a very
 299 -- simple case statement that will be removed by caseremove below). Just leave
 300 -- it be.
 301 casesimpl expr@(Case scrut b ty [(con, bndrs, Var x)]) = return expr
 302 -- Make sure that all case alternatives have only wild binders and simple
 303 -- expressions.
 304 -- This is done by creating a new let binding for each non-wild binder, which
 305 -- is bound to a new simple selector case statement and for each complex
 306 -- expression. We do this only for representable types, to prevent loops with
 307 -- inlinenonrep.
 308 casesimpl expr@(Case scrut b ty alts) = do
 309   (bindingss, alts') <- (Monad.liftM unzip) $ mapM doalt alts
 310   let bindings = concat bindingss
 311   -- Replace the case with a let with bindings and a case
 312   let newlet = mkNonRecLets bindings (Case scrut b ty alts')
 313   -- If there are no non-wild binders, or this case is already a simple
 314   -- selector (i.e., a single alt with exactly one binding), already a simple
 315   -- selector altan no bindings (i.e., no wild binders in the original case),
 316   -- don't change anything, otherwise, replace the case.
 317   if null bindings then return expr else change newlet
 318   where
 319   -- Generate a single wild binder, since they are all the same
 320   wild = MkCore.mkWildBinder
 321   -- Wilden the binders of one alt, producing a list of bindings as a
 322   -- sideeffect.
 323   doalt :: CoreAlt -> TransformMonad ([(CoreBndr, CoreExpr)], CoreAlt)
 324   doalt (con, bndrs, expr) = do
 325     -- Make each binder wild, if possible
 326     bndrs_res <- Monad.zipWithM dobndr bndrs [0..]
 327     let (newbndrs, bindings_maybe) = unzip bndrs_res
 328     -- Extract a complex expression, if possible. For this we check if any of
 329     -- the new list of bndrs are used by expr. We can't use free_vars here,
 330     -- since that looks at the old bndrs.
 331     let uses_bndrs = not $ VarSet.isEmptyVarSet $ CoreFVs.exprSomeFreeVars (`elem` newbndrs) $ expr
 332     (exprbinding_maybe, expr') <- doexpr expr uses_bndrs
 333     -- Create a new alternative
 334     let newalt = (con, newbndrs, expr')
 335     let bindings = Maybe.catMaybes (exprbinding_maybe : bindings_maybe)
 336     return (bindings, newalt)
 337     where
 338       -- Make wild alternatives for each binder
 339       wildbndrs = map (\bndr -> MkCore.mkWildBinder (Id.idType bndr)) bndrs
 340       -- A set of all the binders that are used by the expression
 341       free_vars = CoreFVs.exprSomeFreeVars (`elem` bndrs) expr
 342       -- Look at the ith binder in the case alternative. Return a new binder
 343       -- for it (either the same one, or a wild one) and optionally a let
 344       -- binding containing a case expression.
 345       dobndr :: CoreBndr -> Int -> TransformMonad (CoreBndr, Maybe (CoreBndr, CoreExpr))
 346       dobndr b i = do
 347         repr <- isRepr (Var b)
 348         -- Is b wild (e.g., not a free var of expr. Since b is only in scope
 349         -- in expr, this means that b is unused if expr does not use it.)
 350         let wild = not (VarSet.elemVarSet b free_vars)
 351         -- Create a new binding for any representable binder that is not
 352         -- already wild and is representable (to prevent loops with
 353         -- inlinenonrep).
 354         if (not wild) && repr
 355           then do
 356             -- Create on new binder that will actually capture a value in this
 357             -- case statement, and return it.
 358             let bty = (Id.idType b)
 359             id <- Trans.lift $ mkInternalVar "sel" bty
 360             let binders = take i wildbndrs ++ [id] ++ drop (i+1) wildbndrs
 361             let caseexpr = Case scrut b bty [(con, binders, Var id)]
 362             return (wildbndrs!!i, Just (b, caseexpr))
 363           else
 364             -- Just leave the original binder in place, and don't generate an
 365             -- extra selector case.
 366             return (b, Nothing)
 367       -- Process the expression of a case alternative. Accepts an expression
 368       -- and whether this expression uses any of the binders in the
 369       -- alternative. Returns an optional new binding and a new expression.
 370       doexpr :: CoreExpr -> Bool -> TransformMonad (Maybe (CoreBndr, CoreExpr), CoreExpr)
 371       doexpr expr uses_bndrs = do
 372         local_var <- Trans.lift $ is_local_var expr
 373         repr <- isRepr expr
 374         -- Extract any expressions that do not use any binders from this
 375         -- alternative, is not a local var already and is representable (to
 376         -- prevent loops with inlinenonrep).
 377         if (not uses_bndrs) && (not local_var) && repr
 378           then do
 379             id <- Trans.lift $ mkBinderFor expr "caseval"
 380             -- We don't flag a change here, since casevalsimpl will do that above
 381             -- based on Just we return here.
 382             return $ (Just (id, expr), Var id)
 383           else
 384             -- Don't simplify anything else
 385             return (Nothing, expr)
 386 -- Leave all other expressions unchanged
 387 casesimpl expr = return expr
 388 -- Perform this transform everywhere
 389 casesimpltop = everywhere ("casesimpl", casesimpl)
 390
 391 --------------------------------
 392 -- Case removal
 393 --------------------------------
 394 -- Remove case statements that have only a single alternative and only wild
 395 -- binders.
 396 caseremove, caseremovetop :: Transform
 397 -- Replace a useless case by the value of its single alternative
 398 caseremove (Case scrut b ty [(con, bndrs, expr)]) | not usesvars = change expr
 399     -- Find if any of the binders are used by expr
 400     where usesvars = (not . VarSet.isEmptyVarSet . (CoreFVs.exprSomeFreeVars (`elem` bndrs))) expr
 401 -- Leave all other expressions unchanged
 402 caseremove expr = return expr
 403 -- Perform this transform everywhere
 404 caseremovetop = everywhere ("caseremove", caseremove)
 405
 406 --------------------------------
 407 -- Argument extraction
 408 --------------------------------
 409 -- Make sure that all arguments of a representable type are simple variables.
 410 appsimpl, appsimpltop :: Transform
 411 -- Simplify all representable arguments. Do this by introducing a new Let
 412 -- that binds the argument and passing the new binder in the application.
 413 appsimpl expr@(App f arg) = do
 414   -- Check runtime representability
 415   repr <- isRepr arg
 416   local_var <- Trans.lift $ is_local_var arg
 417   if repr && not local_var
 418     then do -- Extract representable arguments
 419       id <- Trans.lift $ mkBinderFor arg "arg"
 420       change $ Let (NonRec id arg) (App f (Var id))
 421     else -- Leave non-representable arguments unchanged
 422       return expr
 423 -- Leave all other expressions unchanged
 424 appsimpl expr = return expr
 425 -- Perform this transform everywhere
 426 appsimpltop = everywhere ("appsimpl", appsimpl)
 427
 428 --------------------------------
 429 -- Function-typed argument propagation
 430 --------------------------------
 431 -- Remove all applications to function-typed arguments, by duplication the
 432 -- function called with the function-typed parameter replaced by the free
 433 -- variables of the argument passed in.
 434 argprop, argproptop :: Transform
 435 -- Transform any application of a named function (i.e., skip applications of
 436 -- lambda's). Also skip applications that have arguments with free type
 437 -- variables, since we can't inline those.
 438 argprop expr@(App _ _) | is_var fexpr = do
 439   -- Find the body of the function called
 440   body_maybe <- Trans.lift $ getGlobalBind f
 441   case body_maybe of
 442     Just body -> do
 443       -- Process each of the arguments in turn
 444       (args', changed) <- Writer.listen $ mapM doarg args
 445       -- See if any of the arguments changed
 446       case Monoid.getAny changed of
 447         True -> do
 448           let (newargs', newparams', oldargs) = unzip3 args'
 449           let newargs = concat newargs'
 450           let newparams = concat newparams'
 451           -- Create a new body that consists of a lambda for all new arguments and
 452           -- the old body applied to some arguments.
 453           let newbody = MkCore.mkCoreLams newparams (MkCore.mkCoreApps body oldargs)
 454           -- Create a new function with the same name but a new body
 455           newf <- Trans.lift $ mkFunction f newbody
 456           -- Replace the original application with one of the new function to the
 457           -- new arguments.
 458           change $ MkCore.mkCoreApps (Var newf) newargs
 459         False ->
 460           -- Don't change the expression if none of the arguments changed
 461           return expr
 462
 463     -- If we don't have a body for the function called, leave it unchanged (it
 464     -- should be a primitive function then).
 465     Nothing -> return expr
 466   where
 467     -- Find the function called and the arguments
 468     (fexpr, args) = collectArgs expr
 469     Var f = fexpr
 470
 471     -- Process a single argument and return (args, bndrs, arg), where args are
 472     -- the arguments to replace the given argument in the original
 473     -- application, bndrs are the binders to include in the top-level lambda
 474     -- in the new function body, and arg is the argument to apply to the old
 475     -- function body.
 476     doarg :: CoreExpr -> TransformMonad ([CoreExpr], [CoreBndr], CoreExpr)
 477     doarg arg = do
 478       repr <- isRepr arg
 479       bndrs <- Trans.lift getGlobalBinders
 480       let interesting var = Var.isLocalVar var && (not $ var `elem` bndrs)
 481       if not repr && not (is_var arg && interesting (exprToVar arg)) && not (has_free_tyvars arg)
 482         then do
 483           -- Propagate all complex arguments that are not representable, but not
 484           -- arguments with free type variables (since those would require types
 485           -- not known yet, which will always be known eventually).
 486           -- Find interesting free variables, each of which should be passed to
 487           -- the new function instead of the original function argument.
 488           --
 489           -- Interesting vars are those that are local, but not available from the
 490           -- top level scope (functions from this module are defined as local, but
 491           -- they're not local to this function, so we can freely move references
 492           -- to them into another function).
 493           let free_vars = VarSet.varSetElems $ CoreFVs.exprSomeFreeVars interesting arg
 494           -- Mark the current expression as changed
 495           setChanged
 496           return (map Var free_vars, free_vars, arg)
 497         else do
 498           -- Representable types will not be propagated, and arguments with free
 499           -- type variables will be propagated later.
 500           -- TODO: preserve original naming?
 501           id <- Trans.lift $ mkBinderFor arg "param"
 502           -- Just pass the original argument to the new function, which binds it
 503           -- to a new id and just pass that new id to the old function body.
 504           return ([arg], [id], mkReferenceTo id)
 505 -- Leave all other expressions unchanged
 506 argprop expr = return expr
 507 -- Perform this transform everywhere
 508 argproptop = everywhere ("argprop", argprop)
 509
 510 --------------------------------
 511 -- Function-typed argument extraction
 512 --------------------------------
 513 -- This transform takes any function-typed argument that cannot be propagated
 514 -- (because the function that is applied to it is a builtin function), and
 515 -- puts it in a brand new top level binder. This allows us to for example
 516 -- apply map to a lambda expression This will not conflict with inlinenonrep,
 517 -- since that only inlines local let bindings, not top level bindings.
 518 funextract, funextracttop :: Transform
 519 funextract expr@(App _ _) | is_var fexpr = do
 520   body_maybe <- Trans.lift $ getGlobalBind f
 521   case body_maybe of
 522     -- We don't have a function body for f, so we can perform this transform.
 523     Nothing -> do
 524       -- Find the new arguments
 525       args' <- mapM doarg args
 526       -- And update the arguments. We use return instead of changed, so the
 527       -- changed flag doesn't get set if none of the args got changed.
 528       return $ MkCore.mkCoreApps fexpr args'
 529     -- We have a function body for f, leave this application to funprop
 530     Just _ -> return expr
 531   where
 532     -- Find the function called and the arguments
 533     (fexpr, args) = collectArgs expr
 534     Var f = fexpr
 535     -- Change any arguments that have a function type, but are not simple yet
 536     -- (ie, a variable or application). This means to create a new function
 537     -- for map (\f -> ...) b, but not for map (foo a) b.
 538     --
 539     -- We could use is_applicable here instead of is_fun, but I think
 540     -- arguments to functions could only have forall typing when existential
 541     -- typing is enabled. Not sure, though.
 542     doarg arg | not (is_simple arg) && is_fun arg = do
 543       -- Create a new top level binding that binds the argument. Its body will
 544       -- be extended with lambda expressions, to take any free variables used
 545       -- by the argument expression.
 546       let free_vars = VarSet.varSetElems $ CoreFVs.exprFreeVars arg
 547       let body = MkCore.mkCoreLams free_vars arg
 548       id <- Trans.lift $ mkBinderFor body "fun"
 549       Trans.lift $ addGlobalBind id body
 550       -- Replace the argument with a reference to the new function, applied to
 551       -- all vars it uses.
 552       change $ MkCore.mkCoreApps (Var id) (map Var free_vars)
 553     -- Leave all other arguments untouched
 554     doarg arg = return arg
 555
 556 -- Leave all other expressions unchanged
 557 funextract expr = return expr
 558 -- Perform this transform everywhere
 559 funextracttop = everywhere ("funextract", funextract)
 560
 561 --------------------------------
 562 -- End of transformations
 563 --------------------------------
 564
 565
 566
 567
 568 -- What transforms to run?
 569 transforms = [argproptop, funextracttop, etatop, betatop, castproptop, letremovesimpletop, letderectop, letremovetop, letsimpltop, letflattop, scrutsimpltop, casesimpltop, caseremovetop, inlinenonreptop, appsimpltop, letmergetop, letremoveunusedtop, castsimpltop]
 570
 571 -- | Returns the normalized version of the given function.
 572 getNormalized ::
 573   CoreBndr -- ^ The function to get
 574   -> TranslatorSession CoreExpr -- The normalized function body
 575
 576 getNormalized bndr = Utils.makeCached bndr tsNormalized $ do
 577   if is_poly (Var bndr)
 578     then
 579       -- This should really only happen at the top level... TODO: Give
 580       -- a different error if this happens down in the recursion.
 581       error $ "\nNormalize.normalizeBind: Function " ++ show bndr ++ " is polymorphic, can't normalize"
 582     else do
 583       expr <- getBinding bndr
 584       normalizeExpr (show bndr) expr
 585
 586 -- | Normalize an expression
 587 normalizeExpr ::
 588   String -- ^ What are we normalizing? For debug output only.
 589   -> CoreSyn.CoreExpr -- ^ The expression to normalize
 590   -> TranslatorSession CoreSyn.CoreExpr -- ^ The normalized expression
 591
 592 normalizeExpr what expr = do
 593       -- Normalize this expression
 594       trace (what ++ " before normalization:\n\n" ++ showSDoc ( ppr expr ) ++ "\n") $ return ()
 595       expr' <- dotransforms transforms expr
 596       trace ("\n" ++ what ++ " after normalization:\n\n" ++ showSDoc ( ppr expr')) $ return ()
 597       return expr'
 598
 599 -- | Get the value that is bound to the given binder at top level. Fails when
 600 --   there is no such binding.
 601 getBinding ::
 602   CoreBndr -- ^ The binder to get the expression for
 603   -> TranslatorSession CoreExpr -- ^ The value bound to the binder
 604
 605 getBinding bndr = Utils.makeCached bndr tsBindings $ do
 606   -- If the binding isn't in the "cache" (bindings map), then we can't create
 607   -- it out of thin air, so return an error.
 608   error $ "Normalize.getBinding: Unknown function requested: " ++ show bndr
 609
 610 -- | Split a normalized expression into the argument binders, top level
 611 --   bindings and the result binder.
 612 splitNormalized ::
 613   CoreExpr -- ^ The normalized expression
 614   -> ([CoreBndr], [Binding], CoreBndr)
 615 splitNormalized expr = (args, binds, res)
 616   where
 617     (args, letexpr) = CoreSyn.collectBinders expr
 618     (binds, resexpr) = flattenLets letexpr
 619     res = case resexpr of
 620       (Var x) -> x
 621       _ -> error $ "Normalize.splitNormalized: Not in normal form: " ++ pprString expr ++ "\n"