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