Show number of transformations per function.
[matthijs/master-project/cλash.git] / cλash / CLasH / Normalize.hs
index 2e341cf22b70a5568879ce40ec55e2b36ac675ab..2b5c8999147c03662ff5bf806cab27af9e992ff3 100644 (file)
@@ -23,6 +23,7 @@ import qualified CoreUtils
 import qualified Type
 import qualified Id
 import qualified Var
+import qualified Name
 import qualified VarSet
 import qualified CoreFVs
 import qualified Class
@@ -33,6 +34,7 @@ import Outputable ( showSDoc, ppr, nest )
 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
@@ -43,16 +45,22 @@ import CLasH.Utils.Pretty
 --------------------------------
 
 --------------------------------
--- η abstraction
+-- 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, etatop :: Transform
-eta expr | is_fun expr && not (is_lam expr) = do
+eta c expr | is_fun expr && not (is_lam expr) && all (== LambdaBody) c = 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 e = return e
-etatop = notappargs ("eta", eta)
+eta e = return e
+etatop = everywhere ("eta", eta)
 
 --------------------------------
 -- β-reduction
@@ -60,17 +68,17 @@ etatop = notappargs ("eta", eta)
 beta, betatop :: Transform
 -- Substitute arg for x in expr. For value lambda's, also clone before
 -- substitution.
-beta (App (Lam x expr) arg) | CoreSyn.isTyVar x = setChanged >> substitute x arg expr
-                            | otherwise      = setChanged >> substitute_clone x arg expr
+beta c (App (Lam x expr) arg) | CoreSyn.isTyVar x = setChanged >> substitute x arg c expr
+                              | otherwise         = setChanged >> substitute_clone x arg c expr
 -- Propagate the application into the let
-beta (App (Let binds expr) arg) = change $ Let binds (App expr arg)
+beta (App (Let binds expr) arg) = change $ Let binds (App expr arg)
 -- Propagate the application into each of the alternatives
-beta (App (Case scrut b ty alts) arg) = change $ Case scrut b ty' alts'
+beta (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
-beta expr = return expr
+beta expr = return expr
 -- Perform this transform everywhere
 betatop = everywhere ("beta", beta)
 
@@ -79,12 +87,12 @@ betatop = everywhere ("beta", beta)
 --------------------------------
 -- Try to move casts as much downward as possible.
 castprop, castproptop :: Transform
-castprop (Cast (Let binds expr) ty) = change $ Let binds (Cast expr ty)
-castprop expr@(Cast (Case scrut b _ alts) ty) = change (Case scrut b ty alts')
+castprop (Cast (Let binds expr) ty) = change $ Let binds (Cast expr ty)
+castprop 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 expr = return expr
+castprop expr = return expr
 -- Perform this transform everywhere
 castproptop = everywhere ("castprop", castprop)
 
@@ -93,7 +101,7 @@ castproptop = everywhere ("castprop", castprop)
 -- perhaps for others as well.
 --------------------------------
 castsimpl, castsimpltop :: Transform
-castsimpl expr@(Cast val ty) = do
+castsimpl 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
@@ -108,45 +116,50 @@ castsimpl expr@(Cast val ty) = do
     else
       return expr
 -- Leave all other expressions unchanged
-castsimpl expr = return expr
+castsimpl expr = return expr
 -- Perform this transform everywhere
 castsimpltop = everywhere ("castsimpl", castsimpl)
 
-
 --------------------------------
--- Lambda simplication
+-- Ensure that a function that just returns another function (or rather,
+-- another top-level binder) is still properly normalized. This is a temporary
+-- solution, we should probably integrate this pass with lambdasimpl and
+-- letsimpl instead.
 --------------------------------
--- Ensure that a lambda always evaluates to a let expressions or a simple
--- variable reference.
-lambdasimpl, lambdasimpltop :: Transform
--- Don't simplify a lambda that evaluates to let, since this is already
--- normal form (and would cause infinite loops).
-lambdasimpl expr@(Lam _ (Let _ _)) = return expr
--- Put the of a lambda in its own binding, but not when the expression is
--- already a local variable, or not representable (to prevent loops with
--- inlinenonrep).
-lambdasimpl expr@(Lam bndr res) = do
-  repr <- isRepr res
-  local_var <- Trans.lift $ is_local_var res
+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
+
+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 res "res"
-      change $ Lam bndr (Let (NonRec id res) (Var id))
+      id <- Trans.lift $ mkBinderFor expr "res" 
+      change $ Let (Rec [(id, expr)]) (Var id)
     else
-      -- If the result is already a local var or not representable, don't
-      -- extract it.
       return expr
 
 -- Leave all other expressions unchanged
-lambdasimpl expr = return expr
+retvalsimpl c expr = return expr
 -- Perform this transform everywhere
-lambdasimpltop = everywhere ("lambdasimpl", lambdasimpl)
+retvalsimpltop = everywhere ("retvalsimpl", retvalsimpl)
 
 --------------------------------
 -- let derecursification
 --------------------------------
 letderec, letderectop :: Transform
-letderec expr@(Let (Rec binds) res) = case liftable of
+letderec expr@(Let (Rec binds) res) = case liftable of
   -- Nothing is liftable, just return
   [] -> return expr
   -- Something can be lifted, generate a new let expression
@@ -162,37 +175,10 @@ letderec expr@(Let (Rec binds) res) = case liftable of
     -- single bind recursive let.
     canlift (bndr, e) = not $ expr_uses_binders bndrs e
 -- Leave all other expressions unchanged
-letderec expr = return expr
+letderec expr = return expr
 -- Perform this transform everywhere
 letderectop = everywhere ("letderec", letderec)
 
---------------------------------
--- let simplification
---------------------------------
-letsimpl, letsimpltop :: Transform
--- Don't simplify a let that evaluates to another let, since this is already
--- normal form (and would cause infinite loops with letflat below).
-letsimpl expr@(Let _ (Let _ _)) = return expr
--- Put the "in ..." value of a let in its own binding, but not when the
--- expression is already a local variable, or not representable (to prevent loops with inlinenonrep).
-letsimpl expr@(Let binds res) = do
-  repr <- isRepr res
-  local_var <- Trans.lift $ is_local_var res
-  if not local_var && repr
-    then do
-      -- If the result is not a local var already (to prevent loops with
-      -- ourselves), extract it.
-      id <- Trans.lift $ mkBinderFor res "foo"
-      change $ Let binds (Let (NonRec id  res) (Var id))
-    else
-      -- If the result is already a local var, don't extract it.
-      return expr
-
--- Leave all other expressions unchanged
-letsimpl expr = return expr
--- Perform this transform everywhere
-letsimpltop = everywhere ("letsimpl", letsimpl)
-
 --------------------------------
 -- let flattening
 --------------------------------
@@ -203,9 +189,9 @@ letsimpltop = everywhere ("letsimpl", letsimpl)
 -- let b' = expr' in (let b = res' in res)
 letflat, letflattop :: Transform
 -- Turn a nonrec let that binds a let into two nested lets.
-letflat (Let (NonRec b (Let binds  res')) res) = 
+letflat (Let (NonRec b (Let binds  res')) res) = 
   change $ Let binds (Let (NonRec b res') res)
-letflat (Let (Rec binds) expr) = do
+letflat (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
@@ -220,7 +206,7 @@ letflat (Let (Rec binds) expr) = do
     flatbind (b, Let (NonRec b' expr') expr) = change [(b, expr), (b', expr')]
     flatbind (b, expr) = return [(b, expr)]
 -- Leave all other expressions unchanged
-letflat expr = return expr
+letflat expr = return expr
 -- Perform this transform everywhere
 letflattop = everywhere ("letflat", letflat)
 
@@ -229,9 +215,9 @@ letflattop = everywhere ("letflat", letflat)
 --------------------------------
 -- Remove empty (recursive) lets
 letremove, letremovetop :: Transform
-letremove (Let (Rec []) res) = change res
+letremove (Let (Rec []) res) = change res
 -- Leave all other expressions unchanged
-letremove expr = return expr
+letremove expr = return expr
 -- Perform this transform everywhere
 letremovetop = everywhere ("letremove", letremove)
 
@@ -246,12 +232,12 @@ letremovesimpletop = everywhere ("letremovesimple", inlinebind (\(b, e) -> Trans
 -- Unused let binding removal
 --------------------------------
 letremoveunused, letremoveunusedtop :: Transform
-letremoveunused expr@(Let (NonRec b bound) res) = do
+letremoveunused expr@(Let (NonRec b bound) res) = do
   let used = expr_uses_binders [b] res
   if used
     then return expr
     else change res
-letremoveunused expr@(Let (Rec binds) res) = do
+letremoveunused 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
@@ -262,7 +248,7 @@ letremoveunused expr@(Let (Rec binds) res) = do
       -- expressions
       dobind (bndr, _) = any (expr_uses_binders [bndr]) (res:bound_exprs)
 -- Leave all other expressions unchanged
-letremoveunused expr = return expr
+letremoveunused expr = return expr
 letremoveunusedtop = everywhere ("letremoveunused", letremoveunused)
 
 {-
@@ -273,7 +259,7 @@ letremoveunusedtop = everywhere ("letremoveunused", letremoveunused)
 -- 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, letmergetop :: Transform
-letmerge expr@(Let _ _) = do
+letmerge expr@(Let _ _) = do
   let (binds, res) = flattenLets expr
   binds' <- domerge binds
   return $ mkNonRecLets binds' res
@@ -294,7 +280,7 @@ letmerge expr@(Let _ _) = do
       -- Different expressions? Don't change
       | otherwise = return (b2, e2)
 -- Leave all other expressions unchanged
-letmerge expr = return expr
+letmerge expr = return expr
 letmergetop = everywhere ("letmerge", letmerge)
 -}
 
@@ -318,67 +304,101 @@ inlinenonreptop = everywhere ("inlinenonrep", inlinebind ((Monad.liftM not) . is
 --------------------------------
 -- Top level function inlining
 --------------------------------
--- This transformation inlines top level bindings that have been generated by
--- the compiler and are really simple. Really simple currently means that the
--- normalized form only contains a single binding, which catches most of the
+-- 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)
--- By inlining such calls to simple, compiler generated functions, we prevent
--- huge amounts of trivial components in the VHDL output, which the user never
--- wanted. We never inline user-defined functions, since we want to preserve
--- all structure defined by the user. Currently this includes all functions
--- that were created by funextract, since we would get loops otherwise.
 --
--- Note that "defined by the compiler" isn't completely watertight, since GHC
--- doesn't seem to set all those names as "system names", we apply some
--- guessing here.
+-- 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, inlinetopleveltop :: Transform
--- Any system name is candidate for inlining. Never inline user-defined
--- functions, to preserve structure.
-inlinetoplevel expr@(Var f) | not $ isUserDefined f = do
-  norm_maybe <- Trans.lift $ getNormalized_maybe f
-  case norm_maybe of
-      -- No body or not normalizeable.
-    Nothing -> return expr
-    Just norm -> if needsInline norm then do
-        -- Regenerate all uniques in the to-be-inlined expression
-        norm_uniqued <- Trans.lift $ genUniques norm
-        -- And replace the variable reference with the unique'd body.
-        change norm_uniqued
-      else
-        -- No need to inline
-        return expr
+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 expr = return expr
+inlinetoplevel expr = return expr
 inlinetopleveltop = everywhere ("inlinetoplevel", inlinetoplevel)
-
-needsInline :: CoreExpr -> Bool
-needsInline expr = case splitNormalized expr of
-  -- Inline any function that only has a single definition, it is probably
-  -- simple enough. This might inline some stuff that it shouldn't though it
-  -- will never inline user-defined functions (inlinetoplevel only tries
-  -- system names) and inlining should never break things.
-  (args, [bind], res) -> True
-  _ -> False
-
-
+  
+-- | 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 f
+        case norm_maybe of
+          -- Noth normalizeable
+          Nothing -> return Nothing 
+          Just norm -> case splitNormalized norm of
+            -- The function has just a single binding, so that's simple
+            -- enough to inline.
+            (args, [bind], res) -> return $ Just norm
+            -- More complicated function, don't inline
+            _ -> return Nothing
+            
 --------------------------------
 -- Dictionary inlining
 --------------------------------
--- Inline all top level dictionaries, so we can use them to resolve
--- class methods based on the dictionary passed. 
-inlinedict expr@(Var f) | Id.isDictId f = do
-  body_maybe <- Trans.lift $ getGlobalBind f
+-- 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 body
+    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 expr = return expr
+inlinedict expr = return expr
 inlinedicttop = everywhere ("inlinedict", inlinedict)
 
 --------------------------------
@@ -409,14 +429,21 @@ inlinedicttop = everywhere ("inlinedict", inlinedict)
 -- 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, classopresolutiontop :: Transform
-classopresolution expr@(App (App (Var sel) ty) dict) =
+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)
-      (dictdc, (ty':selectors)) | tyargs_neq ty ty' -> error $ "Normalize.classopresolution: Applying class selector to dictionary without matching type?\n" ++ pprString expr
+      (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
@@ -424,14 +451,17 @@ classopresolution expr@(App (App (Var sel) ty) dict) =
           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 expr = return expr
+classopresolution expr = return expr
 -- Perform this transform everywhere
 classopresolutiontop = everywhere ("classopresolution", classopresolution)
 
@@ -440,12 +470,12 @@ classopresolutiontop = everywhere ("classopresolution", classopresolution)
 --------------------------------
 scrutsimpl,scrutsimpltop :: Transform
 -- Don't touch scrutinees that are already simple
-scrutsimpl expr@(Case (Var _) _ _ _) = return expr
+scrutsimpl expr@(Case (Var _) _ _ _) = return expr
 -- Replace all other cases 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
 -- will be supported anyway...) 
-scrutsimpl expr@(Case scrut b ty alts) = do
+scrutsimpl expr@(Case scrut b ty alts) = do
   repr <- isRepr scrut
   if repr
     then do
@@ -454,7 +484,7 @@ scrutsimpl expr@(Case scrut b ty alts) = do
     else
       return expr
 -- Leave all other expressions unchanged
-scrutsimpl expr = return expr
+scrutsimpl expr = return expr
 -- Perform this transform everywhere
 scrutsimpltop = everywhere ("scrutsimpl", scrutsimpl)
 
@@ -469,18 +499,18 @@ scrutsimpltop = everywhere ("scrutsimpl", scrutsimpl)
 scrutbndrremove, scrutbndrremovetop :: 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 (Case (Var scrut) bndr ty alts) | bndr_used = do
+scrutbndrremove (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) expr
+      expr' <- substitute bndr (Var scrut) expr
       return (con, bndrs, expr')
     wild = MkCore.mkWildBinder (Id.idType bndr)
 -- Leave all other expressions unchanged
-scrutbndrremove expr = return expr
+scrutbndrremove expr = return expr
 scrutbndrremovetop = everywhere ("scrutbndrremove", scrutbndrremove)
 
 --------------------------------
@@ -490,24 +520,27 @@ casesimpl, casesimpltop :: 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 expr@(Case scrut b ty [(con, bndrs, Var x)]) = return expr
+casesimpl 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 expr@(Case scrut b ty alts) = do
+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 b ty alts')
+  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
@@ -576,7 +609,7 @@ casesimpl expr@(Case scrut b ty alts) = do
             -- Don't simplify anything else
             return (Nothing, expr)
 -- Leave all other expressions unchanged
-casesimpl expr = return expr
+casesimpl expr = return expr
 -- Perform this transform everywhere
 casesimpltop = everywhere ("casesimpl", casesimpl)
 
@@ -587,11 +620,11 @@ casesimpltop = everywhere ("casesimpl", casesimpl)
 -- binders.
 caseremove, caseremovetop :: Transform
 -- Replace a useless case by the value of its single alternative
-caseremove (Case scrut b ty [(con, bndrs, expr)]) | not usesvars = change expr
+caseremove (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` bndrs))) expr
+    where usesvars = (not . VarSet.isEmptyVarSet . (CoreFVs.exprSomeFreeVars (`elem` b:bndrs))) expr
 -- Leave all other expressions unchanged
-caseremove expr = return expr
+caseremove expr = return expr
 -- Perform this transform everywhere
 caseremovetop = everywhere ("caseremove", caseremove)
 
@@ -602,7 +635,7 @@ caseremovetop = everywhere ("caseremove", caseremove)
 appsimpl, appsimpltop :: 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 expr@(App f arg) = do
+appsimpl expr@(App f arg) = do
   -- Check runtime representability
   repr <- isRepr arg
   local_var <- Trans.lift $ is_local_var arg
@@ -613,7 +646,7 @@ appsimpl expr@(App f arg) = do
     else -- Leave non-representable arguments unchanged
       return expr
 -- Leave all other expressions unchanged
-appsimpl expr = return expr
+appsimpl expr = return expr
 -- Perform this transform everywhere
 appsimpltop = everywhere ("appsimpl", appsimpl)
 
@@ -627,7 +660,7 @@ argprop, argproptop :: 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 expr@(App _ _) | is_var fexpr = do
+argprop expr@(App _ _) | is_var fexpr = do
   -- Find the body of the function called
   body_maybe <- Trans.lift $ getGlobalBind f
   case body_maybe of
@@ -709,7 +742,7 @@ argprop expr@(App _ _) | is_var fexpr = do
           -- 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 expr = return expr
+argprop expr = return expr
 -- Perform this transform everywhere
 argproptop = everywhere ("argprop", argprop)
 
@@ -722,7 +755,7 @@ argproptop = everywhere ("argprop", argprop)
 -- apply map to a lambda expression This will not conflict with inlinenonrep,
 -- since that only inlines local let bindings, not top level bindings.
 funextract, funextracttop :: Transform
-funextract expr@(App _ _) | is_var fexpr = do
+funextract 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.
@@ -760,29 +793,10 @@ funextract expr@(App _ _) | is_var fexpr = do
     doarg arg = return arg
 
 -- Leave all other expressions unchanged
-funextract expr = return expr
+funextract expr = return expr
 -- Perform this transform everywhere
 funextracttop = everywhere ("funextract", funextract)
 
---------------------------------
--- Ensure that a function that just returns another function (or rather,
--- another top-level binder) is still properly normalized. This is a temporary
--- solution, we should probably integrate this pass with lambdasimpl and
--- letsimpl instead.
---------------------------------
-simplrestop expr@(Lam _ _) = return expr
-simplrestop expr@(Let _ _) = return expr
-simplrestop expr = do
-  local_var <- Trans.lift $ is_local_var expr
-  -- Don't extract values that are not representable, to prevent loops with
-  -- inlinenonrep
-  repr <- isRepr expr
-  if local_var || not repr
-    then
-      return expr
-    else do
-      id <- Trans.lift $ mkBinderFor expr "res" 
-      change $ Let (NonRec id expr) (Var id)
 --------------------------------
 -- End of transformations
 --------------------------------
@@ -791,7 +805,7 @@ simplrestop expr = do
 
 
 -- What transforms to run?
-transforms = [inlinedicttop, inlinetopleveltop, classopresolutiontop, argproptop, funextracttop, etatop, betatop, castproptop, letremovesimpletop, letderectop, letremovetop, letsimpltop, letflattop, scrutsimpltop, scrutbndrremovetop, casesimpltop, caseremovetop, inlinenonreptop, appsimpltop, letremoveunusedtop, castsimpltop, lambdasimpltop, simplrestop]
+transforms = [inlinedicttop, inlinetopleveltop, classopresolutiontop, argproptop, funextracttop, etatop, betatop, castproptop, letremovesimpletop, letderectop, letremovetop, retvalsimpltop, letflattop, scrutsimpltop, scrutbndrremovetop, casesimpltop, caseremovetop, inlinenonreptop, appsimpltop, letremoveunusedtop, castsimpltop]
 
 -- | Returns the normalized version of the given function, or an error
 -- if it is not a known global binder.
@@ -836,11 +850,14 @@ normalizeExpr ::
   -> TranslatorSession CoreSyn.CoreExpr -- ^ The normalized expression
 
 normalizeExpr what expr = do
+      startcount <- MonadState.get tsTransformCounter 
       expr_uniqued <- genUniques expr
       -- Normalize this expression
       trace (what ++ " before normalization:\n\n" ++ showSDoc ( ppr expr_uniqued ) ++ "\n") $ return ()
       expr' <- dotransforms transforms expr_uniqued
+      endcount <- MonadState.get tsTransformCounter 
       trace ("\n" ++ what ++ " after normalization:\n\n" ++ showSDoc ( ppr expr')) $ return ()
+      trace ("\nNeeded " ++ show (endcount - startcount) ++ " transformations to normalize " ++ what) $ return ()
       return expr'
 
 -- | Split a normalized expression into the argument binders, top level