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