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