lib/Transforms/InstCombine/InstCombineMulDivRem.cpp

   1 //===- InstCombineMulDivRem.cpp -------------------------------------------===//
   2 //
   3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
   4 //
   5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
   6 // License. See LICENSE.TXT for details.
   7 //
   8 //===----------------------------------------------------------------------===//
   9 //
  10 // This file implements the visit functions for mul, fmul, sdiv, udiv, fdiv,
  11 // srem, urem, frem.
  12 //
  13 //===----------------------------------------------------------------------===//
  14
  15 #include "InstCombine.h"
  16 #include "llvm/Analysis/InstructionSimplify.h"
  17 #include "llvm/IR/IntrinsicInst.h"
  18 #include "llvm/IR/PatternMatch.h"
  19 using namespace llvm;
  20 using namespace PatternMatch;
  21
  22 #define DEBUG_TYPE "instcombine"
  23
  24
  25 /// simplifyValueKnownNonZero - The specific integer value is used in a context
  26 /// where it is known to be non-zero.  If this allows us to simplify the
  27 /// computation, do so and return the new operand, otherwise return null.
  28 static Value *simplifyValueKnownNonZero(Value *V, InstCombiner &IC) {
  29   // If V has multiple uses, then we would have to do more analysis to determine
  30   // if this is safe.  For example, the use could be in dynamically unreached
  31   // code.
  32   if (!V->hasOneUse()) return nullptr;
  33
  34   bool MadeChange = false;
  35
  36   // ((1 << A) >>u B) --> (1 << (A-B))
  37   // Because V cannot be zero, we know that B is less than A.
  38   Value *A = nullptr, *B = nullptr, *PowerOf2 = nullptr;
  39   if (match(V, m_LShr(m_OneUse(m_Shl(m_Value(PowerOf2), m_Value(A))),
  40                       m_Value(B))) &&
  41       // The "1" can be any value known to be a power of 2.
  42       isKnownToBeAPowerOfTwo(PowerOf2)) {
  43     A = IC.Builder->CreateSub(A, B);
  44     return IC.Builder->CreateShl(PowerOf2, A);
  45   }
  46
  47   // (PowerOfTwo >>u B) --> isExact since shifting out the result would make it
  48   // inexact.  Similarly for <<.
  49   if (BinaryOperator *I = dyn_cast<BinaryOperator>(V))
  50     if (I->isLogicalShift() && isKnownToBeAPowerOfTwo(I->getOperand(0))) {
  51       // We know that this is an exact/nuw shift and that the input is a
  52       // non-zero context as well.
  53       if (Value *V2 = simplifyValueKnownNonZero(I->getOperand(0), IC)) {
  54         I->setOperand(0, V2);
  55         MadeChange = true;
  56       }
  57
  58       if (I->getOpcode() == Instruction::LShr && !I->isExact()) {
  59         I->setIsExact();
  60         MadeChange = true;
  61       }
  62
  63       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl && !I->hasNoUnsignedWrap()) {
  64         I->setHasNoUnsignedWrap();
  65         MadeChange = true;
  66       }
  67     }
  68
  69   // TODO: Lots more we could do here:
  70   //    If V is a phi node, we can call this on each of its operands.
  71   //    "select cond, X, 0" can simplify to "X".
  72
  73   return MadeChange ? V : nullptr;
  74 }
  75
  76
  77 /// MultiplyOverflows - True if the multiply can not be expressed in an int
  78 /// this size.
  79 static bool MultiplyOverflows(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2, bool sign) {
  80   uint32_t W = C1->getBitWidth();
  81   APInt LHSExt = C1->getValue(), RHSExt = C2->getValue();
  82   if (sign) {
  83     LHSExt = LHSExt.sext(W * 2);
  84     RHSExt = RHSExt.sext(W * 2);
  85   } else {
  86     LHSExt = LHSExt.zext(W * 2);
  87     RHSExt = RHSExt.zext(W * 2);
  88   }
  89
  90   APInt MulExt = LHSExt * RHSExt;
  91
  92   if (!sign)
  93     return MulExt.ugt(APInt::getLowBitsSet(W * 2, W));
  94
  95   APInt Min = APInt::getSignedMinValue(W).sext(W * 2);
  96   APInt Max = APInt::getSignedMaxValue(W).sext(W * 2);
  97   return MulExt.slt(Min) || MulExt.sgt(Max);
  98 }
  99
 100 /// \brief A helper routine of InstCombiner::visitMul().
 101 ///
 102 /// If C is a vector of known powers of 2, then this function returns
 103 /// a new vector obtained from C replacing each element with its logBase2.
 104 /// Return a null pointer otherwise.
 105 static Constant *getLogBase2Vector(ConstantDataVector *CV) {
 106   const APInt *IVal;
 107   SmallVector<Constant *, 4> Elts;
 108
 109   for (unsigned I = 0, E = CV->getNumElements(); I != E; ++I) {
 110     Constant *Elt = CV->getElementAsConstant(I);
 111     if (!match(Elt, m_APInt(IVal)) || !IVal->isPowerOf2())
 112       return nullptr;
 113     Elts.push_back(ConstantInt::get(Elt->getType(), IVal->logBase2()));
 114   }
 115
 116   return ConstantVector::get(Elts);
 117 }
 118
 119 Instruction *InstCombiner::visitMul(BinaryOperator &I) {
 120   bool Changed = SimplifyAssociativeOrCommutative(I);
 121   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
 122
 123   if (Value *V = SimplifyVectorOp(I))
 124     return ReplaceInstUsesWith(I, V);
 125
 126   if (Value *V = SimplifyMulInst(Op0, Op1, DL))
 127     return ReplaceInstUsesWith(I, V);
 128
 129   if (Value *V = SimplifyUsingDistributiveLaws(I))
 130     return ReplaceInstUsesWith(I, V);
 131
 132   if (match(Op1, m_AllOnes()))  // X * -1 == 0 - X
 133     return BinaryOperator::CreateNeg(Op0, I.getName());
 134
 135   // Also allow combining multiply instructions on vectors.
 136   {
 137     Value *NewOp;
 138     Constant *C1, *C2;
 139     const APInt *IVal;
 140     if (match(&I, m_Mul(m_Shl(m_Value(NewOp), m_Constant(C2)),
 141                         m_Constant(C1))) &&
 142         match(C1, m_APInt(IVal)))
 143       // ((X << C1)*C2) == (X * (C2 << C1))
 144       return BinaryOperator::CreateMul(NewOp, ConstantExpr::getShl(C1, C2));
 145
 146     if (match(&I, m_Mul(m_Value(NewOp), m_Constant(C1)))) {
 147       Constant *NewCst = nullptr;
 148       if (match(C1, m_APInt(IVal)) && IVal->isPowerOf2())
 149         // Replace X*(2^C) with X << C, where C is either a scalar or a splat.
 150         NewCst = ConstantInt::get(NewOp->getType(), IVal->logBase2());
 151       else if (ConstantDataVector *CV = dyn_cast<ConstantDataVector>(C1))
 152         // Replace X*(2^C) with X << C, where C is a vector of known
 153         // constant powers of 2.
 154         NewCst = getLogBase2Vector(CV);
 155
 156       if (NewCst) {
 157         BinaryOperator *Shl = BinaryOperator::CreateShl(NewOp, NewCst);
 158         if (I.hasNoSignedWrap()) Shl->setHasNoSignedWrap();
 159         if (I.hasNoUnsignedWrap()) Shl->setHasNoUnsignedWrap();
 160         return Shl;
 161       }
 162     }
 163   }
 164
 165   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
 166     // (Y - X) * (-(2**n)) -> (X - Y) * (2**n), for positive nonzero n
 167     // (Y + const) * (-(2**n)) -> (-constY) * (2**n), for positive nonzero n
 168     // The "* (2**n)" thus becomes a potential shifting opportunity.
 169     {
 170       const APInt &   Val = CI->getValue();
 171       const APInt &PosVal = Val.abs();
 172       if (Val.isNegative() && PosVal.isPowerOf2()) {
 173         Value *X = nullptr, *Y = nullptr;
 174         if (Op0->hasOneUse()) {
 175           ConstantInt *C1;
 176           Value *Sub = nullptr;
 177           if (match(Op0, m_Sub(m_Value(Y), m_Value(X))))
 178             Sub = Builder->CreateSub(X, Y, "suba");
 179           else if (match(Op0, m_Add(m_Value(Y), m_ConstantInt(C1))))
 180             Sub = Builder->CreateSub(Builder->CreateNeg(C1), Y, "subc");
 181           if (Sub)
 182             return
 183               BinaryOperator::CreateMul(Sub,
 184                                         ConstantInt::get(Y->getType(), PosVal));
 185         }
 186       }
 187     }
 188   }
 189
 190   // Simplify mul instructions with a constant RHS.
 191   if (isa<Constant>(Op1)) {
 192     // Try to fold constant mul into select arguments.
 193     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
 194       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI))
 195         return R;
 196
 197     if (isa<PHINode>(Op0))
 198       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
 199         return NV;
 200
 201     // Canonicalize (X+C1)*CI -> X*CI+C1*CI.
 202     {
 203       Value *X;
 204       Constant *C1;
 205       if (match(Op0, m_OneUse(m_Add(m_Value(X), m_Constant(C1))))) {
 206         Value *Mul = Builder->CreateMul(C1, Op1);
 207         // Only go forward with the transform if C1*CI simplifies to a tidier
 208         // constant.
 209         if (!match(Mul, m_Mul(m_Value(), m_Value())))
 210           return BinaryOperator::CreateAdd(Builder->CreateMul(X, Op1), Mul);
 211       }
 212     }
 213   }
 214
 215   if (Value *Op0v = dyn_castNegVal(Op0))     // -X * -Y = X*Y
 216     if (Value *Op1v = dyn_castNegVal(Op1))
 217       return BinaryOperator::CreateMul(Op0v, Op1v);
 218
 219   // (X / Y) *  Y = X - (X % Y)
 220   // (X / Y) * -Y = (X % Y) - X
 221   {
 222     Value *Op1C = Op1;
 223     BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
 224     if (!BO ||
 225         (BO->getOpcode() != Instruction::UDiv &&
 226          BO->getOpcode() != Instruction::SDiv)) {
 227       Op1C = Op0;
 228       BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1);
 229     }
 230     Value *Neg = dyn_castNegVal(Op1C);
 231     if (BO && BO->hasOneUse() &&
 232         (BO->getOperand(1) == Op1C || BO->getOperand(1) == Neg) &&
 233         (BO->getOpcode() == Instruction::UDiv ||
 234          BO->getOpcode() == Instruction::SDiv)) {
 235       Value *Op0BO = BO->getOperand(0), *Op1BO = BO->getOperand(1);
 236
 237       // If the division is exact, X % Y is zero, so we end up with X or -X.
 238       if (PossiblyExactOperator *SDiv = dyn_cast<PossiblyExactOperator>(BO))
 239         if (SDiv->isExact()) {
 240           if (Op1BO == Op1C)
 241             return ReplaceInstUsesWith(I, Op0BO);
 242           return BinaryOperator::CreateNeg(Op0BO);
 243         }
 244
 245       Value *Rem;
 246       if (BO->getOpcode() == Instruction::UDiv)
 247         Rem = Builder->CreateURem(Op0BO, Op1BO);
 248       else
 249         Rem = Builder->CreateSRem(Op0BO, Op1BO);
 250       Rem->takeName(BO);
 251
 252       if (Op1BO == Op1C)
 253         return BinaryOperator::CreateSub(Op0BO, Rem);
 254       return BinaryOperator::CreateSub(Rem, Op0BO);
 255     }
 256   }
 257
 258   /// i1 mul -> i1 and.
 259   if (I.getType()->getScalarType()->isIntegerTy(1))
 260     return BinaryOperator::CreateAnd(Op0, Op1);
 261
 262   // X*(1 << Y) --> X << Y
 263   // (1 << Y)*X --> X << Y
 264   {
 265     Value *Y;
 266     if (match(Op0, m_Shl(m_One(), m_Value(Y))))
 267       return BinaryOperator::CreateShl(Op1, Y);
 268     if (match(Op1, m_Shl(m_One(), m_Value(Y))))
 269       return BinaryOperator::CreateShl(Op0, Y);
 270   }
 271
 272   // If one of the operands of the multiply is a cast from a boolean value, then
 273   // we know the bool is either zero or one, so this is a 'masking' multiply.
 274   //   X * Y (where Y is 0 or 1) -> X & (0-Y)
 275   if (!I.getType()->isVectorTy()) {
 276     // -2 is "-1 << 1" so it is all bits set except the low one.
 277     APInt Negative2(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits(), (uint64_t)-2, true);
 278
 279     Value *BoolCast = nullptr, *OtherOp = nullptr;
 280     if (MaskedValueIsZero(Op0, Negative2))
 281       BoolCast = Op0, OtherOp = Op1;
 282     else if (MaskedValueIsZero(Op1, Negative2))
 283       BoolCast = Op1, OtherOp = Op0;
 284
 285     if (BoolCast) {
 286       Value *V = Builder->CreateSub(Constant::getNullValue(I.getType()),
 287                                     BoolCast);
 288       return BinaryOperator::CreateAnd(V, OtherOp);
 289     }
 290   }
 291
 292   return Changed ? &I : nullptr;
 293 }
 294
 295 //
 296 // Detect pattern:
 297 //
 298 // log2(Y*0.5)
 299 //
 300 // And check for corresponding fast math flags
 301 //
 302
 303 static void detectLog2OfHalf(Value *&Op, Value *&Y, IntrinsicInst *&Log2) {
 304
 305    if (!Op->hasOneUse())
 306      return;
 307
 308    IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(Op);
 309    if (!II)
 310      return;
 311    if (II->getIntrinsicID() != Intrinsic::log2 || !II->hasUnsafeAlgebra())
 312      return;
 313    Log2 = II;
 314
 315    Value *OpLog2Of = II->getArgOperand(0);
 316    if (!OpLog2Of->hasOneUse())
 317      return;
 318
 319    Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(OpLog2Of);
 320    if (!I)
 321      return;
 322    if (I->getOpcode() != Instruction::FMul || !I->hasUnsafeAlgebra())
 323      return;
 324
 325    if (match(I->getOperand(0), m_SpecificFP(0.5)))
 326      Y = I->getOperand(1);
 327    else if (match(I->getOperand(1), m_SpecificFP(0.5)))
 328      Y = I->getOperand(0);
 329 }
 330
 331 static bool isFiniteNonZeroFp(Constant *C) {
 332   if (C->getType()->isVectorTy()) {
 333     for (unsigned I = 0, E = C->getType()->getVectorNumElements(); I != E;
 334          ++I) {
 335       ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(C->getAggregateElement(I));
 336       if (!CFP || !CFP->getValueAPF().isFiniteNonZero())
 337         return false;
 338     }
 339     return true;
 340   }
 341
 342   return isa<ConstantFP>(C) &&
 343          cast<ConstantFP>(C)->getValueAPF().isFiniteNonZero();
 344 }
 345
 346 static bool isNormalFp(Constant *C) {
 347   if (C->getType()->isVectorTy()) {
 348     for (unsigned I = 0, E = C->getType()->getVectorNumElements(); I != E;
 349          ++I) {
 350       ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(C->getAggregateElement(I));
 351       if (!CFP || !CFP->getValueAPF().isNormal())
 352         return false;
 353     }
 354     return true;
 355   }
 356
 357   return isa<ConstantFP>(C) && cast<ConstantFP>(C)->getValueAPF().isNormal();
 358 }
 359
 360 /// Helper function of InstCombiner::visitFMul(BinaryOperator(). It returns
 361 /// true iff the given value is FMul or FDiv with one and only one operand
 362 /// being a normal constant (i.e. not Zero/NaN/Infinity).
 363 static bool isFMulOrFDivWithConstant(Value *V) {
 364   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
 365   if (!I || (I->getOpcode() != Instruction::FMul &&
 366              I->getOpcode() != Instruction::FDiv))
 367     return false;
 368
 369   Constant *C0 = dyn_cast<Constant>(I->getOperand(0));
 370   Constant *C1 = dyn_cast<Constant>(I->getOperand(1));
 371
 372   if (C0 && C1)
 373     return false;
 374
 375   return (C0 && isFiniteNonZeroFp(C0)) || (C1 && isFiniteNonZeroFp(C1));
 376 }
 377
 378 /// foldFMulConst() is a helper routine of InstCombiner::visitFMul().
 379 /// The input \p FMulOrDiv is a FMul/FDiv with one and only one operand
 380 /// being a constant (i.e. isFMulOrFDivWithConstant(FMulOrDiv) == true).
 381 /// This function is to simplify "FMulOrDiv * C" and returns the
 382 /// resulting expression. Note that this function could return NULL in
 383 /// case the constants cannot be folded into a normal floating-point.
 384 ///
 385 Value *InstCombiner::foldFMulConst(Instruction *FMulOrDiv, Constant *C,
 386                                    Instruction *InsertBefore) {
 387   assert(isFMulOrFDivWithConstant(FMulOrDiv) && "V is invalid");
 388
 389   Value *Opnd0 = FMulOrDiv->getOperand(0);
 390   Value *Opnd1 = FMulOrDiv->getOperand(1);
 391
 392   Constant *C0 = dyn_cast<Constant>(Opnd0);
 393   Constant *C1 = dyn_cast<Constant>(Opnd1);
 394
 395   BinaryOperator *R = nullptr;
 396
 397   // (X * C0) * C => X * (C0*C)
 398   if (FMulOrDiv->getOpcode() == Instruction::FMul) {
 399     Constant *F = ConstantExpr::getFMul(C1 ? C1 : C0, C);
 400     if (isNormalFp(F))
 401       R = BinaryOperator::CreateFMul(C1 ? Opnd0 : Opnd1, F);
 402   } else {
 403     if (C0) {
 404       // (C0 / X) * C => (C0 * C) / X
 405       if (FMulOrDiv->hasOneUse()) {
 406         // It would otherwise introduce another div.
 407         Constant *F = ConstantExpr::getFMul(C0, C);
 408         if (isNormalFp(F))
 409           R = BinaryOperator::CreateFDiv(F, Opnd1);
 410       }
 411     } else {
 412       // (X / C1) * C => X * (C/C1) if C/C1 is not a denormal
 413       Constant *F = ConstantExpr::getFDiv(C, C1);
 414       if (isNormalFp(F)) {
 415         R = BinaryOperator::CreateFMul(Opnd0, F);
 416       } else {
 417         // (X / C1) * C => X / (C1/C)
 418         Constant *F = ConstantExpr::getFDiv(C1, C);
 419         if (isNormalFp(F))
 420           R = BinaryOperator::CreateFDiv(Opnd0, F);
 421       }
 422     }
 423   }
 424
 425   if (R) {
 426     R->setHasUnsafeAlgebra(true);
 427     InsertNewInstWith(R, *InsertBefore);
 428   }
 429
 430   return R;
 431 }
 432
 433 Instruction *InstCombiner::visitFMul(BinaryOperator &I) {
 434   bool Changed = SimplifyAssociativeOrCommutative(I);
 435   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
 436
 437   if (Value *V = SimplifyVectorOp(I))
 438     return ReplaceInstUsesWith(I, V);
 439
 440   if (isa<Constant>(Op0))
 441     std::swap(Op0, Op1);
 442
 443   if (Value *V = SimplifyFMulInst(Op0, Op1, I.getFastMathFlags(), DL))
 444     return ReplaceInstUsesWith(I, V);
 445
 446   bool AllowReassociate = I.hasUnsafeAlgebra();
 447
 448   // Simplify mul instructions with a constant RHS.
 449   if (isa<Constant>(Op1)) {
 450     // Try to fold constant mul into select arguments.
 451     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
 452       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI))
 453         return R;
 454
 455     if (isa<PHINode>(Op0))
 456       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
 457         return NV;
 458
 459     // (fmul X, -1.0) --> (fsub -0.0, X)
 460     if (match(Op1, m_SpecificFP(-1.0))) {
 461       Constant *NegZero = ConstantFP::getNegativeZero(Op1->getType());
 462       Instruction *RI = BinaryOperator::CreateFSub(NegZero, Op0);
 463       RI->copyFastMathFlags(&I);
 464       return RI;
 465     }
 466
 467     Constant *C = cast<Constant>(Op1);
 468     if (AllowReassociate && isFiniteNonZeroFp(C)) {
 469       // Let MDC denote an expression in one of these forms:
 470       // X * C, C/X, X/C, where C is a constant.
 471       //
 472       // Try to simplify "MDC * Constant"
 473       if (isFMulOrFDivWithConstant(Op0))
 474         if (Value *V = foldFMulConst(cast<Instruction>(Op0), C, &I))
 475           return ReplaceInstUsesWith(I, V);
 476
 477       // (MDC +/- C1) * C => (MDC * C) +/- (C1 * C)
 478       Instruction *FAddSub = dyn_cast<Instruction>(Op0);
 479       if (FAddSub &&
 480           (FAddSub->getOpcode() == Instruction::FAdd ||
 481            FAddSub->getOpcode() == Instruction::FSub)) {
 482         Value *Opnd0 = FAddSub->getOperand(0);
 483         Value *Opnd1 = FAddSub->getOperand(1);
 484         Constant *C0 = dyn_cast<Constant>(Opnd0);
 485         Constant *C1 = dyn_cast<Constant>(Opnd1);
 486         bool Swap = false;
 487         if (C0) {
 488           std::swap(C0, C1);
 489           std::swap(Opnd0, Opnd1);
 490           Swap = true;
 491         }
 492
 493         if (C1 && isFiniteNonZeroFp(C1) && isFMulOrFDivWithConstant(Opnd0)) {
 494           Value *M1 = ConstantExpr::getFMul(C1, C);
 495           Value *M0 = isNormalFp(cast<Constant>(M1)) ?
 496                       foldFMulConst(cast<Instruction>(Opnd0), C, &I) :
 497                       nullptr;
 498           if (M0 && M1) {
 499             if (Swap && FAddSub->getOpcode() == Instruction::FSub)
 500               std::swap(M0, M1);
 501
 502             Instruction *RI = (FAddSub->getOpcode() == Instruction::FAdd)
 503                                   ? BinaryOperator::CreateFAdd(M0, M1)
 504                                   : BinaryOperator::CreateFSub(M0, M1);
 505             RI->copyFastMathFlags(&I);
 506             return RI;
 507           }
 508         }
 509       }
 510     }
 511   }
 512
 513
 514   // Under unsafe algebra do:
 515   // X * log2(0.5*Y) = X*log2(Y) - X
 516   if (I.hasUnsafeAlgebra()) {
 517     Value *OpX = nullptr;
 518     Value *OpY = nullptr;
 519     IntrinsicInst *Log2;
 520     detectLog2OfHalf(Op0, OpY, Log2);
 521     if (OpY) {
 522       OpX = Op1;
 523     } else {
 524       detectLog2OfHalf(Op1, OpY, Log2);
 525       if (OpY) {
 526         OpX = Op0;
 527       }
 528     }
 529     // if pattern detected emit alternate sequence
 530     if (OpX && OpY) {
 531       BuilderTy::FastMathFlagGuard Guard(*Builder);
 532       Builder->SetFastMathFlags(Log2->getFastMathFlags());
 533       Log2->setArgOperand(0, OpY);
 534       Value *FMulVal = Builder->CreateFMul(OpX, Log2);
 535       Value *FSub = Builder->CreateFSub(FMulVal, OpX);
 536       FSub->takeName(&I);
 537       return ReplaceInstUsesWith(I, FSub);
 538     }
 539   }
 540
 541   // Handle symmetric situation in a 2-iteration loop
 542   Value *Opnd0 = Op0;
 543   Value *Opnd1 = Op1;
 544   for (int i = 0; i < 2; i++) {
 545     bool IgnoreZeroSign = I.hasNoSignedZeros();
 546     if (BinaryOperator::isFNeg(Opnd0, IgnoreZeroSign)) {
 547       BuilderTy::FastMathFlagGuard Guard(*Builder);
 548       Builder->SetFastMathFlags(I.getFastMathFlags());
 549
 550       Value *N0 = dyn_castFNegVal(Opnd0, IgnoreZeroSign);
 551       Value *N1 = dyn_castFNegVal(Opnd1, IgnoreZeroSign);
 552
 553       // -X * -Y => X*Y
 554       if (N1) {
 555         Value *FMul = Builder->CreateFMul(N0, N1);
 556         FMul->takeName(&I);
 557         return ReplaceInstUsesWith(I, FMul);
 558       }
 559
 560       if (Opnd0->hasOneUse()) {
 561         // -X * Y => -(X*Y) (Promote negation as high as possible)
 562         Value *T = Builder->CreateFMul(N0, Opnd1);
 563         Value *Neg = Builder->CreateFNeg(T);
 564         Neg->takeName(&I);
 565         return ReplaceInstUsesWith(I, Neg);
 566       }
 567     }
 568
 569     // (X*Y) * X => (X*X) * Y where Y != X
 570     //  The purpose is two-fold:
 571     //   1) to form a power expression (of X).
 572     //   2) potentially shorten the critical path: After transformation, the
 573     //  latency of the instruction Y is amortized by the expression of X*X,
 574     //  and therefore Y is in a "less critical" position compared to what it
 575     //  was before the transformation.
 576     //
 577     if (AllowReassociate) {
 578       Value *Opnd0_0, *Opnd0_1;
 579       if (Opnd0->hasOneUse() &&
 580           match(Opnd0, m_FMul(m_Value(Opnd0_0), m_Value(Opnd0_1)))) {
 581         Value *Y = nullptr;
 582         if (Opnd0_0 == Opnd1 && Opnd0_1 != Opnd1)
 583           Y = Opnd0_1;
 584         else if (Opnd0_1 == Opnd1 && Opnd0_0 != Opnd1)
 585           Y = Opnd0_0;
 586
 587         if (Y) {
 588           BuilderTy::FastMathFlagGuard Guard(*Builder);
 589           Builder->SetFastMathFlags(I.getFastMathFlags());
 590           Value *T = Builder->CreateFMul(Opnd1, Opnd1);
 591
 592           Value *R = Builder->CreateFMul(T, Y);
 593           R->takeName(&I);
 594           return ReplaceInstUsesWith(I, R);
 595         }
 596       }
 597     }
 598
 599     // B * (uitofp i1 C) -> select C, B, 0
 600     if (I.hasNoNaNs() && I.hasNoInfs() && I.hasNoSignedZeros()) {
 601       Value *LHS = Op0, *RHS = Op1;
 602       Value *B, *C;
 603       if (!match(RHS, m_UIToFP(m_Value(C))))
 604         std::swap(LHS, RHS);
 605
 606       if (match(RHS, m_UIToFP(m_Value(C))) &&
 607           C->getType()->getScalarType()->isIntegerTy(1)) {
 608         B = LHS;
 609         Value *Zero = ConstantFP::getNegativeZero(B->getType());
 610         return SelectInst::Create(C, B, Zero);
 611       }
 612     }
 613
 614     // A * (1 - uitofp i1 C) -> select C, 0, A
 615     if (I.hasNoNaNs() && I.hasNoInfs() && I.hasNoSignedZeros()) {
 616       Value *LHS = Op0, *RHS = Op1;
 617       Value *A, *C;
 618       if (!match(RHS, m_FSub(m_FPOne(), m_UIToFP(m_Value(C)))))
 619         std::swap(LHS, RHS);
 620
 621       if (match(RHS, m_FSub(m_FPOne(), m_UIToFP(m_Value(C)))) &&
 622           C->getType()->getScalarType()->isIntegerTy(1)) {
 623         A = LHS;
 624         Value *Zero = ConstantFP::getNegativeZero(A->getType());
 625         return SelectInst::Create(C, Zero, A);
 626       }
 627     }
 628
 629     if (!isa<Constant>(Op1))
 630       std::swap(Opnd0, Opnd1);
 631     else
 632       break;
 633   }
 634
 635   return Changed ? &I : nullptr;
 636 }
 637
 638 /// SimplifyDivRemOfSelect - Try to fold a divide or remainder of a select
 639 /// instruction.
 640 bool InstCombiner::SimplifyDivRemOfSelect(BinaryOperator &I) {
 641   SelectInst *SI = cast<SelectInst>(I.getOperand(1));
 642
 643   // div/rem X, (Cond ? 0 : Y) -> div/rem X, Y
 644   int NonNullOperand = -1;
 645   if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
 646     if (ST->isNullValue())
 647       NonNullOperand = 2;
 648   // div/rem X, (Cond ? Y : 0) -> div/rem X, Y
 649   if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
 650     if (ST->isNullValue())
 651       NonNullOperand = 1;
 652
 653   if (NonNullOperand == -1)
 654     return false;
 655
 656   Value *SelectCond = SI->getOperand(0);
 657
 658   // Change the div/rem to use 'Y' instead of the select.
 659   I.setOperand(1, SI->getOperand(NonNullOperand));
 660
 661   // Okay, we know we replace the operand of the div/rem with 'Y' with no
 662   // problem.  However, the select, or the condition of the select may have
 663   // multiple uses.  Based on our knowledge that the operand must be non-zero,
 664   // propagate the known value for the select into other uses of it, and
 665   // propagate a known value of the condition into its other users.
 666
 667   // If the select and condition only have a single use, don't bother with this,
 668   // early exit.
 669   if (SI->use_empty() && SelectCond->hasOneUse())
 670     return true;
 671
 672   // Scan the current block backward, looking for other uses of SI.
 673   BasicBlock::iterator BBI = &I, BBFront = I.getParent()->begin();
 674
 675   while (BBI != BBFront) {
 676     --BBI;
 677     // If we found a call to a function, we can't assume it will return, so
 678     // information from below it cannot be propagated above it.
 679     if (isa<CallInst>(BBI) && !isa<IntrinsicInst>(BBI))
 680       break;
 681
 682     // Replace uses of the select or its condition with the known values.
 683     for (Instruction::op_iterator I = BBI->op_begin(), E = BBI->op_end();
 684          I != E; ++I) {
 685       if (*I == SI) {
 686         *I = SI->getOperand(NonNullOperand);
 687         Worklist.Add(BBI);
 688       } else if (*I == SelectCond) {
 689         *I = Builder->getInt1(NonNullOperand == 1);
 690         Worklist.Add(BBI);
 691       }
 692     }
 693
 694     // If we past the instruction, quit looking for it.
 695     if (&*BBI == SI)
 696       SI = nullptr;
 697     if (&*BBI == SelectCond)
 698       SelectCond = nullptr;
 699
 700     // If we ran out of things to eliminate, break out of the loop.
 701     if (!SelectCond && !SI)
 702       break;
 703
 704   }
 705   return true;
 706 }
 707
 708
 709 /// This function implements the transforms common to both integer division
 710 /// instructions (udiv and sdiv). It is called by the visitors to those integer
 711 /// division instructions.
 712 /// @brief Common integer divide transforms
 713 Instruction *InstCombiner::commonIDivTransforms(BinaryOperator &I) {
 714   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
 715
 716   // The RHS is known non-zero.
 717   if (Value *V = simplifyValueKnownNonZero(I.getOperand(1), *this)) {
 718     I.setOperand(1, V);
 719     return &I;
 720   }
 721
 722   // Handle cases involving: [su]div X, (select Cond, Y, Z)
 723   // This does not apply for fdiv.
 724   if (isa<SelectInst>(Op1) && SimplifyDivRemOfSelect(I))
 725     return &I;
 726
 727   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
 728     // (X / C1) / C2  -> X / (C1*C2)
 729     if (Instruction *LHS = dyn_cast<Instruction>(Op0))
 730       if (Instruction::BinaryOps(LHS->getOpcode()) == I.getOpcode())
 731         if (ConstantInt *LHSRHS = dyn_cast<ConstantInt>(LHS->getOperand(1))) {
 732           if (MultiplyOverflows(RHS, LHSRHS,
 733                                 I.getOpcode() == Instruction::SDiv))
 734             return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
 735           return BinaryOperator::Create(I.getOpcode(), LHS->getOperand(0),
 736                                         ConstantExpr::getMul(RHS, LHSRHS));
 737         }
 738
 739     if (!RHS->isZero()) { // avoid X udiv 0
 740       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
 741         if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI))
 742           return R;
 743       if (isa<PHINode>(Op0))
 744         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
 745           return NV;
 746     }
 747   }
 748
 749   if (ConstantInt *One = dyn_cast<ConstantInt>(Op0)) {
 750     if (One->isOne() && !I.getType()->isIntegerTy(1)) {
 751       bool isSigned = I.getOpcode() == Instruction::SDiv;
 752       if (isSigned) {
 753         // If Op1 is 0 then it's undefined behaviour, if Op1 is 1 then the
 754         // result is one, if Op1 is -1 then the result is minus one, otherwise
 755         // it's zero.
 756         Value *Inc = Builder->CreateAdd(Op1, One);
 757         Value *Cmp = Builder->CreateICmpULT(
 758                          Inc, ConstantInt::get(I.getType(), 3));
 759         return SelectInst::Create(Cmp, Op1, ConstantInt::get(I.getType(), 0));
 760       } else {
 761         // If Op1 is 0 then it's undefined behaviour. If Op1 is 1 then the
 762         // result is one, otherwise it's zero.
 763         return new ZExtInst(Builder->CreateICmpEQ(Op1, One), I.getType());
 764       }
 765     }
 766   }
 767
 768   // See if we can fold away this div instruction.
 769   if (SimplifyDemandedInstructionBits(I))
 770     return &I;
 771
 772   // (X - (X rem Y)) / Y -> X / Y; usually originates as ((X / Y) * Y) / Y
 773   Value *X = nullptr, *Z = nullptr;
 774   if (match(Op0, m_Sub(m_Value(X), m_Value(Z)))) { // (X - Z) / Y; Y = Op1
 775     bool isSigned = I.getOpcode() == Instruction::SDiv;
 776     if ((isSigned && match(Z, m_SRem(m_Specific(X), m_Specific(Op1)))) ||
 777         (!isSigned && match(Z, m_URem(m_Specific(X), m_Specific(Op1)))))
 778       return BinaryOperator::Create(I.getOpcode(), X, Op1);
 779   }
 780
 781   return nullptr;
 782 }
 783
 784 /// dyn_castZExtVal - Checks if V is a zext or constant that can
 785 /// be truncated to Ty without losing bits.
 786 static Value *dyn_castZExtVal(Value *V, Type *Ty) {
 787   if (ZExtInst *Z = dyn_cast<ZExtInst>(V)) {
 788     if (Z->getSrcTy() == Ty)
 789       return Z->getOperand(0);
 790   } else if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(V)) {
 791     if (C->getValue().getActiveBits() <= cast<IntegerType>(Ty)->getBitWidth())
 792       return ConstantExpr::getTrunc(C, Ty);
 793   }
 794   return nullptr;
 795 }
 796
 797 namespace {
 798 const unsigned MaxDepth = 6;
 799 typedef Instruction *(*FoldUDivOperandCb)(Value *Op0, Value *Op1,
 800                                           const BinaryOperator &I,
 801                                           InstCombiner &IC);
 802
 803 /// \brief Used to maintain state for visitUDivOperand().
 804 struct UDivFoldAction {
 805   FoldUDivOperandCb FoldAction; ///< Informs visitUDiv() how to fold this
 806                                 ///< operand.  This can be zero if this action
 807                                 ///< joins two actions together.
 808
 809   Value *OperandToFold;         ///< Which operand to fold.
 810   union {
 811     Instruction *FoldResult;    ///< The instruction returned when FoldAction is
 812                                 ///< invoked.
 813
 814     size_t SelectLHSIdx;        ///< Stores the LHS action index if this action
 815                                 ///< joins two actions together.
 816   };
 817
 818   UDivFoldAction(FoldUDivOperandCb FA, Value *InputOperand)
 819       : FoldAction(FA), OperandToFold(InputOperand), FoldResult(nullptr) {}
 820   UDivFoldAction(FoldUDivOperandCb FA, Value *InputOperand, size_t SLHS)
 821       : FoldAction(FA), OperandToFold(InputOperand), SelectLHSIdx(SLHS) {}
 822 };
 823 }
 824
 825 // X udiv 2^C -> X >> C
 826 static Instruction *foldUDivPow2Cst(Value *Op0, Value *Op1,
 827                                     const BinaryOperator &I, InstCombiner &IC) {
 828   const APInt &C = cast<Constant>(Op1)->getUniqueInteger();
 829   BinaryOperator *LShr = BinaryOperator::CreateLShr(
 830       Op0, ConstantInt::get(Op0->getType(), C.logBase2()));
 831   if (I.isExact()) LShr->setIsExact();
 832   return LShr;
 833 }
 834
 835 // X udiv C, where C >= signbit
 836 static Instruction *foldUDivNegCst(Value *Op0, Value *Op1,
 837                                    const BinaryOperator &I, InstCombiner &IC) {
 838   Value *ICI = IC.Builder->CreateICmpULT(Op0, cast<ConstantInt>(Op1));
 839
 840   return SelectInst::Create(ICI, Constant::getNullValue(I.getType()),
 841                             ConstantInt::get(I.getType(), 1));
 842 }
 843
 844 // X udiv (C1 << N), where C1 is "1<<C2"  -->  X >> (N+C2)
 845 static Instruction *foldUDivShl(Value *Op0, Value *Op1, const BinaryOperator &I,
 846                                 InstCombiner &IC) {
 847   Instruction *ShiftLeft = cast<Instruction>(Op1);
 848   if (isa<ZExtInst>(ShiftLeft))
 849     ShiftLeft = cast<Instruction>(ShiftLeft->getOperand(0));
 850
 851   const APInt &CI =
 852       cast<Constant>(ShiftLeft->getOperand(0))->getUniqueInteger();
 853   Value *N = ShiftLeft->getOperand(1);
 854   if (CI != 1)
 855     N = IC.Builder->CreateAdd(N, ConstantInt::get(N->getType(), CI.logBase2()));
 856   if (ZExtInst *Z = dyn_cast<ZExtInst>(Op1))
 857     N = IC.Builder->CreateZExt(N, Z->getDestTy());
 858   BinaryOperator *LShr = BinaryOperator::CreateLShr(Op0, N);
 859   if (I.isExact()) LShr->setIsExact();
 860   return LShr;
 861 }
 862
 863 // \brief Recursively visits the possible right hand operands of a udiv
 864 // instruction, seeing through select instructions, to determine if we can
 865 // replace the udiv with something simpler.  If we find that an operand is not
 866 // able to simplify the udiv, we abort the entire transformation.
 867 static size_t visitUDivOperand(Value *Op0, Value *Op1, const BinaryOperator &I,
 868                                SmallVectorImpl<UDivFoldAction> &Actions,
 869                                unsigned Depth = 0) {
 870   // Check to see if this is an unsigned division with an exact power of 2,
 871   // if so, convert to a right shift.
 872   if (match(Op1, m_Power2())) {
 873     Actions.push_back(UDivFoldAction(foldUDivPow2Cst, Op1));
 874     return Actions.size();
 875   }
 876
 877   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Op1))
 878     // X udiv C, where C >= signbit
 879     if (C->getValue().isNegative()) {
 880       Actions.push_back(UDivFoldAction(foldUDivNegCst, C));
 881       return Actions.size();
 882     }
 883
 884   // X udiv (C1 << N), where C1 is "1<<C2"  -->  X >> (N+C2)
 885   if (match(Op1, m_Shl(m_Power2(), m_Value())) ||
 886       match(Op1, m_ZExt(m_Shl(m_Power2(), m_Value())))) {
 887     Actions.push_back(UDivFoldAction(foldUDivShl, Op1));
 888     return Actions.size();
 889   }
 890
 891   // The remaining tests are all recursive, so bail out if we hit the limit.
 892   if (Depth++ == MaxDepth)
 893     return 0;
 894
 895   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
 896     if (size_t LHSIdx = visitUDivOperand(Op0, SI->getOperand(1), I, Actions))
 897       if (visitUDivOperand(Op0, SI->getOperand(2), I, Actions)) {
 898         Actions.push_back(UDivFoldAction((FoldUDivOperandCb)nullptr, Op1,
 899                                          LHSIdx-1));
 900         return Actions.size();
 901       }
 902
 903   return 0;
 904 }
 905
 906 Instruction *InstCombiner::visitUDiv(BinaryOperator &I) {
 907   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
 908
 909   if (Value *V = SimplifyVectorOp(I))
 910     return ReplaceInstUsesWith(I, V);
 911
 912   if (Value *V = SimplifyUDivInst(Op0, Op1, DL))
 913     return ReplaceInstUsesWith(I, V);
 914
 915   // Handle the integer div common cases
 916   if (Instruction *Common = commonIDivTransforms(I))
 917     return Common;
 918
 919   // (x lshr C1) udiv C2 --> x udiv (C2 << C1)
 920   if (Constant *C2 = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
 921     Value *X;
 922     Constant *C1;
 923     if (match(Op0, m_LShr(m_Value(X), m_Constant(C1))))
 924       return BinaryOperator::CreateUDiv(X, ConstantExpr::getShl(C2, C1));
 925   }
 926
 927   // (zext A) udiv (zext B) --> zext (A udiv B)
 928   if (ZExtInst *ZOp0 = dyn_cast<ZExtInst>(Op0))
 929     if (Value *ZOp1 = dyn_castZExtVal(Op1, ZOp0->getSrcTy()))
 930       return new ZExtInst(Builder->CreateUDiv(ZOp0->getOperand(0), ZOp1, "div",
 931                                               I.isExact()),
 932                           I.getType());
 933
 934   // (LHS udiv (select (select (...)))) -> (LHS >> (select (select (...))))
 935   SmallVector<UDivFoldAction, 6> UDivActions;
 936   if (visitUDivOperand(Op0, Op1, I, UDivActions))
 937     for (unsigned i = 0, e = UDivActions.size(); i != e; ++i) {
 938       FoldUDivOperandCb Action = UDivActions[i].FoldAction;
 939       Value *ActionOp1 = UDivActions[i].OperandToFold;
 940       Instruction *Inst;
 941       if (Action)
 942         Inst = Action(Op0, ActionOp1, I, *this);
 943       else {
 944         // This action joins two actions together.  The RHS of this action is
 945         // simply the last action we processed, we saved the LHS action index in
 946         // the joining action.
 947         size_t SelectRHSIdx = i - 1;
 948         Value *SelectRHS = UDivActions[SelectRHSIdx].FoldResult;
 949         size_t SelectLHSIdx = UDivActions[i].SelectLHSIdx;
 950         Value *SelectLHS = UDivActions[SelectLHSIdx].FoldResult;
 951         Inst = SelectInst::Create(cast<SelectInst>(ActionOp1)->getCondition(),
 952                                   SelectLHS, SelectRHS);
 953       }
 954
 955       // If this is the last action to process, return it to the InstCombiner.
 956       // Otherwise, we insert it before the UDiv and record it so that we may
 957       // use it as part of a joining action (i.e., a SelectInst).
 958       if (e - i != 1) {
 959         Inst->insertBefore(&I);
 960         UDivActions[i].FoldResult = Inst;
 961       } else
 962         return Inst;
 963     }
 964
 965   return nullptr;
 966 }
 967
 968 Instruction *InstCombiner::visitSDiv(BinaryOperator &I) {
 969   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
 970
 971   if (Value *V = SimplifyVectorOp(I))
 972     return ReplaceInstUsesWith(I, V);
 973
 974   if (Value *V = SimplifySDivInst(Op0, Op1, DL))
 975     return ReplaceInstUsesWith(I, V);
 976
 977   // Handle the integer div common cases
 978   if (Instruction *Common = commonIDivTransforms(I))
 979     return Common;
 980
 981   // sdiv X, -1 == -X
 982   if (match(Op1, m_AllOnes()))
 983     return BinaryOperator::CreateNeg(Op0);
 984
 985   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
 986     // sdiv X, C  -->  ashr exact X, log2(C)
 987     if (I.isExact() && RHS->getValue().isNonNegative() &&
 988         RHS->getValue().isPowerOf2()) {
 989       Value *ShAmt = llvm::ConstantInt::get(RHS->getType(),
 990                                             RHS->getValue().exactLogBase2());
 991       return BinaryOperator::CreateExactAShr(Op0, ShAmt, I.getName());
 992     }
 993   }
 994
 995   if (Constant *RHS = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
 996     // X/INT_MIN -> X == INT_MIN
 997     if (RHS->isMinSignedValue())
 998       return new ZExtInst(Builder->CreateICmpEQ(Op0, Op1), I.getType());
 999
1000     // -X/C  -->  X/-C  provided the negation doesn't overflow.
1001     if (SubOperator *Sub = dyn_cast<SubOperator>(Op0))
1002       if (match(Sub->getOperand(0), m_Zero()) && Sub->hasNoSignedWrap())
1003         return BinaryOperator::CreateSDiv(Sub->getOperand(1),
1004                                           ConstantExpr::getNeg(RHS));
1005   }
1006
1007   // If the sign bits of both operands are zero (i.e. we can prove they are
1008   // unsigned inputs), turn this into a udiv.
1009   if (I.getType()->isIntegerTy()) {
1010     APInt Mask(APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits()));
1011     if (MaskedValueIsZero(Op0, Mask)) {
1012       if (MaskedValueIsZero(Op1, Mask)) {
1013         // X sdiv Y -> X udiv Y, iff X and Y don't have sign bit set
1014         return BinaryOperator::CreateUDiv(Op0, Op1, I.getName());
1015       }
1016
1017       if (match(Op1, m_Shl(m_Power2(), m_Value()))) {
1018         // X sdiv (1 << Y) -> X udiv (1 << Y) ( -> X u>> Y)
1019         // Safe because the only negative value (1 << Y) can take on is
1020         // INT_MIN, and X sdiv INT_MIN == X udiv INT_MIN == 0 if X doesn't have
1021         // the sign bit set.
1022         return BinaryOperator::CreateUDiv(Op0, Op1, I.getName());
1023       }
1024     }
1025   }
1026
1027   return nullptr;
1028 }
1029
1030 /// CvtFDivConstToReciprocal tries to convert X/C into X*1/C if C not a special
1031 /// FP value and:
1032 ///    1) 1/C is exact, or
1033 ///    2) reciprocal is allowed.
1034 /// If the conversion was successful, the simplified expression "X * 1/C" is
1035 /// returned; otherwise, NULL is returned.
1036 ///
1037 static Instruction *CvtFDivConstToReciprocal(Value *Dividend,
1038                                              Constant *Divisor,
1039                                              bool AllowReciprocal) {
1040   if (!isa<ConstantFP>(Divisor)) // TODO: handle vectors.
1041     return nullptr;
1042
1043   const APFloat &FpVal = cast<ConstantFP>(Divisor)->getValueAPF();
1044   APFloat Reciprocal(FpVal.getSemantics());
1045   bool Cvt = FpVal.getExactInverse(&Reciprocal);
1046
1047   if (!Cvt && AllowReciprocal && FpVal.isFiniteNonZero()) {
1048     Reciprocal = APFloat(FpVal.getSemantics(), 1.0f);
1049     (void)Reciprocal.divide(FpVal, APFloat::rmNearestTiesToEven);
1050     Cvt = !Reciprocal.isDenormal();
1051   }
1052
1053   if (!Cvt)
1054     return nullptr;
1055
1056   ConstantFP *R;
1057   R = ConstantFP::get(Dividend->getType()->getContext(), Reciprocal);
1058   return BinaryOperator::CreateFMul(Dividend, R);
1059 }
1060
1061 Instruction *InstCombiner::visitFDiv(BinaryOperator &I) {
1062   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
1063
1064   if (Value *V = SimplifyVectorOp(I))
1065     return ReplaceInstUsesWith(I, V);
1066
1067   if (Value *V = SimplifyFDivInst(Op0, Op1, DL))
1068     return ReplaceInstUsesWith(I, V);
1069
1070   if (isa<Constant>(Op0))
1071     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
1072       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI))
1073         return R;
1074
1075   bool AllowReassociate = I.hasUnsafeAlgebra();
1076   bool AllowReciprocal = I.hasAllowReciprocal();
1077
1078   if (Constant *Op1C = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
1079     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
1080       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI))
1081         return R;
1082
1083     if (AllowReassociate) {
1084       Constant *C1 = nullptr;
1085       Constant *C2 = Op1C;
1086       Value *X;
1087       Instruction *Res = nullptr;
1088
1089       if (match(Op0, m_FMul(m_Value(X), m_Constant(C1)))) {
1090         // (X*C1)/C2 => X * (C1/C2)
1091         //
1092         Constant *C = ConstantExpr::getFDiv(C1, C2);
1093         if (isNormalFp(C))
1094           Res = BinaryOperator::CreateFMul(X, C);
1095       } else if (match(Op0, m_FDiv(m_Value(X), m_Constant(C1)))) {
1096         // (X/C1)/C2 => X /(C2*C1) [=> X * 1/(C2*C1) if reciprocal is allowed]
1097         //
1098         Constant *C = ConstantExpr::getFMul(C1, C2);
1099         if (isNormalFp(C)) {
1100           Res = CvtFDivConstToReciprocal(X, C, AllowReciprocal);
1101           if (!Res)
1102             Res = BinaryOperator::CreateFDiv(X, C);
1103         }
1104       }
1105
1106       if (Res) {
1107         Res->setFastMathFlags(I.getFastMathFlags());
1108         return Res;
1109       }
1110     }
1111
1112     // X / C => X * 1/C
1113     if (Instruction *T = CvtFDivConstToReciprocal(Op0, Op1C, AllowReciprocal)) {
1114       T->copyFastMathFlags(&I);
1115       return T;
1116     }
1117
1118     return nullptr;
1119   }
1120
1121   if (AllowReassociate && isa<Constant>(Op0)) {
1122     Constant *C1 = cast<Constant>(Op0), *C2;
1123     Constant *Fold = nullptr;
1124     Value *X;
1125     bool CreateDiv = true;
1126
1127     // C1 / (X*C2) => (C1/C2) / X
1128     if (match(Op1, m_FMul(m_Value(X), m_Constant(C2))))
1129       Fold = ConstantExpr::getFDiv(C1, C2);
1130     else if (match(Op1, m_FDiv(m_Value(X), m_Constant(C2)))) {
1131       // C1 / (X/C2) => (C1*C2) / X
1132       Fold = ConstantExpr::getFMul(C1, C2);
1133     } else if (match(Op1, m_FDiv(m_Constant(C2), m_Value(X)))) {
1134       // C1 / (C2/X) => (C1/C2) * X
1135       Fold = ConstantExpr::getFDiv(C1, C2);
1136       CreateDiv = false;
1137     }
1138
1139     if (Fold && isNormalFp(Fold)) {
1140       Instruction *R = CreateDiv ? BinaryOperator::CreateFDiv(Fold, X)
1141                                  : BinaryOperator::CreateFMul(X, Fold);
1142       R->setFastMathFlags(I.getFastMathFlags());
1143       return R;
1144     }
1145     return nullptr;
1146   }
1147
1148   if (AllowReassociate) {
1149     Value *X, *Y;
1150     Value *NewInst = nullptr;
1151     Instruction *SimpR = nullptr;
1152
1153     if (Op0->hasOneUse() && match(Op0, m_FDiv(m_Value(X), m_Value(Y)))) {
1154       // (X/Y) / Z => X / (Y*Z)
1155       //
1156       if (!isa<Constant>(Y) || !isa<Constant>(Op1)) {
1157         NewInst = Builder->CreateFMul(Y, Op1);
1158         if (Instruction *RI = dyn_cast<Instruction>(NewInst)) {
1159           FastMathFlags Flags = I.getFastMathFlags();
1160           Flags &= cast<Instruction>(Op0)->getFastMathFlags();
1161           RI->setFastMathFlags(Flags);
1162         }
1163         SimpR = BinaryOperator::CreateFDiv(X, NewInst);
1164       }
1165     } else if (Op1->hasOneUse() && match(Op1, m_FDiv(m_Value(X), m_Value(Y)))) {
1166       // Z / (X/Y) => Z*Y / X
1167       //
1168       if (!isa<Constant>(Y) || !isa<Constant>(Op0)) {
1169         NewInst = Builder->CreateFMul(Op0, Y);
1170         if (Instruction *RI = dyn_cast<Instruction>(NewInst)) {
1171           FastMathFlags Flags = I.getFastMathFlags();
1172           Flags &= cast<Instruction>(Op1)->getFastMathFlags();
1173           RI->setFastMathFlags(Flags);
1174         }
1175         SimpR = BinaryOperator::CreateFDiv(NewInst, X);
1176       }
1177     }
1178
1179     if (NewInst) {
1180       if (Instruction *T = dyn_cast<Instruction>(NewInst))
1181         T->setDebugLoc(I.getDebugLoc());
1182       SimpR->setFastMathFlags(I.getFastMathFlags());
1183       return SimpR;
1184     }
1185   }
1186
1187   return nullptr;
1188 }
1189
1190 /// This function implements the transforms common to both integer remainder
1191 /// instructions (urem and srem). It is called by the visitors to those integer
1192 /// remainder instructions.
1193 /// @brief Common integer remainder transforms
1194 Instruction *InstCombiner::commonIRemTransforms(BinaryOperator &I) {
1195   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
1196
1197   // The RHS is known non-zero.
1198   if (Value *V = simplifyValueKnownNonZero(I.getOperand(1), *this)) {
1199     I.setOperand(1, V);
1200     return &I;
1201   }
1202
1203   // Handle cases involving: rem X, (select Cond, Y, Z)
1204   if (isa<SelectInst>(Op1) && SimplifyDivRemOfSelect(I))
1205     return &I;
1206
1207   if (isa<Constant>(Op1)) {
1208     if (Instruction *Op0I = dyn_cast<Instruction>(Op0)) {
1209       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0I)) {
1210         if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI))
1211           return R;
1212       } else if (isa<PHINode>(Op0I)) {
1213         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
1214           return NV;
1215       }
1216
1217       // See if we can fold away this rem instruction.
1218       if (SimplifyDemandedInstructionBits(I))
1219         return &I;
1220     }
1221   }
1222
1223   return nullptr;
1224 }
1225
1226 Instruction *InstCombiner::visitURem(BinaryOperator &I) {
1227   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
1228
1229   if (Value *V = SimplifyVectorOp(I))
1230     return ReplaceInstUsesWith(I, V);
1231
1232   if (Value *V = SimplifyURemInst(Op0, Op1, DL))
1233     return ReplaceInstUsesWith(I, V);
1234
1235   if (Instruction *common = commonIRemTransforms(I))
1236     return common;
1237
1238   // (zext A) urem (zext B) --> zext (A urem B)
1239   if (ZExtInst *ZOp0 = dyn_cast<ZExtInst>(Op0))
1240     if (Value *ZOp1 = dyn_castZExtVal(Op1, ZOp0->getSrcTy()))
1241       return new ZExtInst(Builder->CreateURem(ZOp0->getOperand(0), ZOp1),
1242                           I.getType());
1243
1244   // X urem Y -> X and Y-1, where Y is a power of 2,
1245   if (isKnownToBeAPowerOfTwo(Op1, /*OrZero*/true)) {
1246     Constant *N1 = Constant::getAllOnesValue(I.getType());
1247     Value *Add = Builder->CreateAdd(Op1, N1);
1248     return BinaryOperator::CreateAnd(Op0, Add);
1249   }
1250
1251   // 1 urem X -> zext(X != 1)
1252   if (match(Op0, m_One())) {
1253     Value *Cmp = Builder->CreateICmpNE(Op1, Op0);
1254     Value *Ext = Builder->CreateZExt(Cmp, I.getType());
1255     return ReplaceInstUsesWith(I, Ext);
1256   }
1257
1258   return nullptr;
1259 }
1260
1261 Instruction *InstCombiner::visitSRem(BinaryOperator &I) {
1262   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
1263
1264   if (Value *V = SimplifyVectorOp(I))
1265     return ReplaceInstUsesWith(I, V);
1266
1267   if (Value *V = SimplifySRemInst(Op0, Op1, DL))
1268     return ReplaceInstUsesWith(I, V);
1269
1270   // Handle the integer rem common cases
1271   if (Instruction *Common = commonIRemTransforms(I))
1272     return Common;
1273
1274   if (Value *RHSNeg = dyn_castNegVal(Op1))
1275     if (!isa<Constant>(RHSNeg) ||
1276         (isa<ConstantInt>(RHSNeg) &&
1277          cast<ConstantInt>(RHSNeg)->getValue().isStrictlyPositive())) {
1278       // X % -Y -> X % Y
1279       Worklist.AddValue(I.getOperand(1));
1280       I.setOperand(1, RHSNeg);
1281       return &I;
1282     }
1283
1284   // If the sign bits of both operands are zero (i.e. we can prove they are
1285   // unsigned inputs), turn this into a urem.
1286   if (I.getType()->isIntegerTy()) {
1287     APInt Mask(APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits()));
1288     if (MaskedValueIsZero(Op1, Mask) && MaskedValueIsZero(Op0, Mask)) {
1289       // X srem Y -> X urem Y, iff X and Y don't have sign bit set
1290       return BinaryOperator::CreateURem(Op0, Op1, I.getName());
1291     }
1292   }
1293
1294   // If it's a constant vector, flip any negative values positive.
1295   if (isa<ConstantVector>(Op1) || isa<ConstantDataVector>(Op1)) {
1296     Constant *C = cast<Constant>(Op1);
1297     unsigned VWidth = C->getType()->getVectorNumElements();
1298
1299     bool hasNegative = false;
1300     bool hasMissing = false;
1301     for (unsigned i = 0; i != VWidth; ++i) {
1302       Constant *Elt = C->getAggregateElement(i);
1303       if (!Elt) {
1304         hasMissing = true;
1305         break;
1306       }
1307
1308       if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Elt))
1309         if (RHS->isNegative())
1310           hasNegative = true;
1311     }
1312
1313     if (hasNegative && !hasMissing) {
1314       SmallVector<Constant *, 16> Elts(VWidth);
1315       for (unsigned i = 0; i != VWidth; ++i) {
1316         Elts[i] = C->getAggregateElement(i);  // Handle undef, etc.
1317         if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Elts[i])) {
1318           if (RHS->isNegative())
1319             Elts[i] = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(RHS));
1320         }
1321       }
1322
1323       Constant *NewRHSV = ConstantVector::get(Elts);
1324       if (NewRHSV != C) {  // Don't loop on -MININT
1325         Worklist.AddValue(I.getOperand(1));
1326         I.setOperand(1, NewRHSV);
1327         return &I;
1328       }
1329     }
1330   }
1331
1332   return nullptr;
1333 }
1334
1335 Instruction *InstCombiner::visitFRem(BinaryOperator &I) {
1336   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
1337
1338   if (Value *V = SimplifyVectorOp(I))
1339     return ReplaceInstUsesWith(I, V);
1340
1341   if (Value *V = SimplifyFRemInst(Op0, Op1, DL))
1342     return ReplaceInstUsesWith(I, V);
1343
1344   // Handle cases involving: rem X, (select Cond, Y, Z)
1345   if (isa<SelectInst>(Op1) && SimplifyDivRemOfSelect(I))
1346     return &I;
1347
1348   return nullptr;
1349 }