don't repeat function names in comments; NFC
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / InstCombine / InstCombineMulDivRem.cpp
index c3621af638b1dc8b7105a06d2e273851db756140..fff48ded043b55a1dc769d7f8f639593dfc7e4ce 100644 (file)
 //
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
-#include "InstCombine.h"
+#include "InstCombineInternal.h"
 #include "llvm/Analysis/InstructionSimplify.h"
 #include "llvm/IR/IntrinsicInst.h"
-#include "llvm/Support/PatternMatch.h"
+#include "llvm/IR/PatternMatch.h"
 using namespace llvm;
 using namespace PatternMatch;
 
+#define DEBUG_TYPE "instcombine"
 
-/// simplifyValueKnownNonZero - The specific integer value is used in a context
-/// where it is known to be non-zero.  If this allows us to simplify the
-/// computation, do so and return the new operand, otherwise return null.
-static Value *simplifyValueKnownNonZero(Value *V, InstCombiner &IC) {
+
+/// The specific integer value is used in a context where it is known to be
+/// non-zero.  If this allows us to simplify the computation, do so and return
+/// the new operand, otherwise return null.
+static Value *simplifyValueKnownNonZero(Value *V, InstCombiner &IC,
+                                        Instruction &CxtI) {
   // If V has multiple uses, then we would have to do more analysis to determine
   // if this is safe.  For example, the use could be in dynamically unreached
   // code.
-  if (!V->hasOneUse()) return 0;
+  if (!V->hasOneUse()) return nullptr;
 
   bool MadeChange = false;
 
   // ((1 << A) >>u B) --> (1 << (A-B))
   // Because V cannot be zero, we know that B is less than A.
-  Value *A = 0, *B = 0, *PowerOf2 = 0;
-  if (match(V, m_LShr(m_OneUse(m_Shl(m_Value(PowerOf2), m_Value(A))),
-                      m_Value(B))) &&
-      // The "1" can be any value known to be a power of 2.
-      isKnownToBeAPowerOfTwo(PowerOf2)) {
+  Value *A = nullptr, *B = nullptr, *One = nullptr;
+  if (match(V, m_LShr(m_OneUse(m_Shl(m_Value(One), m_Value(A))), m_Value(B))) &&
+      match(One, m_One())) {
     A = IC.Builder->CreateSub(A, B);
-    return IC.Builder->CreateShl(PowerOf2, A);
+    return IC.Builder->CreateShl(One, A);
   }
 
   // (PowerOfTwo >>u B) --> isExact since shifting out the result would make it
   // inexact.  Similarly for <<.
   if (BinaryOperator *I = dyn_cast<BinaryOperator>(V))
-    if (I->isLogicalShift() && isKnownToBeAPowerOfTwo(I->getOperand(0))) {
+    if (I->isLogicalShift() &&
+        isKnownToBeAPowerOfTwo(I->getOperand(0), IC.getDataLayout(), false, 0,
+                               IC.getAssumptionCache(), &CxtI,
+                               IC.getDominatorTree())) {
       // We know that this is an exact/nuw shift and that the input is a
       // non-zero context as well.
-      if (Value *V2 = simplifyValueKnownNonZero(I->getOperand(0), IC)) {
+      if (Value *V2 = simplifyValueKnownNonZero(I->getOperand(0), IC, CxtI)) {
         I->setOperand(0, V2);
         MadeChange = true;
       }
@@ -68,31 +72,43 @@ static Value *simplifyValueKnownNonZero(Value *V, InstCombiner &IC) {
   //    If V is a phi node, we can call this on each of its operands.
   //    "select cond, X, 0" can simplify to "X".
 
-  return MadeChange ? V : 0;
+  return MadeChange ? V : nullptr;
 }
 
 
-/// MultiplyOverflows - True if the multiply can not be expressed in an int
-/// this size.
-static bool MultiplyOverflows(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2, bool sign) {
-  uint32_t W = C1->getBitWidth();
-  APInt LHSExt = C1->getValue(), RHSExt = C2->getValue();
-  if (sign) {
-    LHSExt = LHSExt.sext(W * 2);
-    RHSExt = RHSExt.sext(W * 2);
-  } else {
-    LHSExt = LHSExt.zext(W * 2);
-    RHSExt = RHSExt.zext(W * 2);
-  }
+/// True if the multiply can not be expressed in an int this size.
+static bool MultiplyOverflows(const APInt &C1, const APInt &C2, APInt &Product,
+                              bool IsSigned) {
+  bool Overflow;
+  if (IsSigned)
+    Product = C1.smul_ov(C2, Overflow);
+  else
+    Product = C1.umul_ov(C2, Overflow);
+
+  return Overflow;
+}
 
-  APInt MulExt = LHSExt * RHSExt;
+/// \brief True if C2 is a multiple of C1. Quotient contains C2/C1.
+static bool IsMultiple(const APInt &C1, const APInt &C2, APInt &Quotient,
+                       bool IsSigned) {
+  assert(C1.getBitWidth() == C2.getBitWidth() &&
+         "Inconsistent width of constants!");
 
-  if (!sign)
-    return MulExt.ugt(APInt::getLowBitsSet(W * 2, W));
+  // Bail if we will divide by zero.
+  if (C2.isMinValue())
+    return false;
+
+  // Bail if we would divide INT_MIN by -1.
+  if (IsSigned && C1.isMinSignedValue() && C2.isAllOnesValue())
+    return false;
 
-  APInt Min = APInt::getSignedMinValue(W).sext(W * 2);
-  APInt Max = APInt::getSignedMaxValue(W).sext(W * 2);
-  return MulExt.slt(Min) || MulExt.sgt(Max);
+  APInt Remainder(C1.getBitWidth(), /*Val=*/0ULL, IsSigned);
+  if (IsSigned)
+    APInt::sdivrem(C1, C2, Quotient, Remainder);
+  else
+    APInt::udivrem(C1, C2, Quotient, Remainder);
+
+  return Remainder.isMinValue();
 }
 
 /// \brief A helper routine of InstCombiner::visitMul().
@@ -107,25 +123,75 @@ static Constant *getLogBase2Vector(ConstantDataVector *CV) {
   for (unsigned I = 0, E = CV->getNumElements(); I != E; ++I) {
     Constant *Elt = CV->getElementAsConstant(I);
     if (!match(Elt, m_APInt(IVal)) || !IVal->isPowerOf2())
-      return 0;
+      return nullptr;
     Elts.push_back(ConstantInt::get(Elt->getType(), IVal->logBase2()));
   }
 
   return ConstantVector::get(Elts);
 }
 
+/// \brief Return true if we can prove that:
+///    (mul LHS, RHS)  === (mul nsw LHS, RHS)
+bool InstCombiner::WillNotOverflowSignedMul(Value *LHS, Value *RHS,
+                                            Instruction &CxtI) {
+  // Multiplying n * m significant bits yields a result of n + m significant
+  // bits. If the total number of significant bits does not exceed the
+  // result bit width (minus 1), there is no overflow.
+  // This means if we have enough leading sign bits in the operands
+  // we can guarantee that the result does not overflow.
+  // Ref: "Hacker's Delight" by Henry Warren
+  unsigned BitWidth = LHS->getType()->getScalarSizeInBits();
+
+  // Note that underestimating the number of sign bits gives a more
+  // conservative answer.
+  unsigned SignBits =
+      ComputeNumSignBits(LHS, 0, &CxtI) + ComputeNumSignBits(RHS, 0, &CxtI);
+
+  // First handle the easy case: if we have enough sign bits there's
+  // definitely no overflow.
+  if (SignBits > BitWidth + 1)
+    return true;
+
+  // There are two ambiguous cases where there can be no overflow:
+  //   SignBits == BitWidth + 1    and
+  //   SignBits == BitWidth
+  // The second case is difficult to check, therefore we only handle the
+  // first case.
+  if (SignBits == BitWidth + 1) {
+    // It overflows only when both arguments are negative and the true
+    // product is exactly the minimum negative number.
+    // E.g. mul i16 with 17 sign bits: 0xff00 * 0xff80 = 0x8000
+    // For simplicity we just check if at least one side is not negative.
+    bool LHSNonNegative, LHSNegative;
+    bool RHSNonNegative, RHSNegative;
+    ComputeSignBit(LHS, LHSNonNegative, LHSNegative, /*Depth=*/0, &CxtI);
+    ComputeSignBit(RHS, RHSNonNegative, RHSNegative, /*Depth=*/0, &CxtI);
+    if (LHSNonNegative || RHSNonNegative)
+      return true;
+  }
+  return false;
+}
+
 Instruction *InstCombiner::visitMul(BinaryOperator &I) {
   bool Changed = SimplifyAssociativeOrCommutative(I);
   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
 
-  if (Value *V = SimplifyMulInst(Op0, Op1, TD))
+  if (Value *V = SimplifyVectorOp(I))
+    return ReplaceInstUsesWith(I, V);
+
+  if (Value *V = SimplifyMulInst(Op0, Op1, DL, TLI, DT, AC))
     return ReplaceInstUsesWith(I, V);
 
   if (Value *V = SimplifyUsingDistributiveLaws(I))
     return ReplaceInstUsesWith(I, V);
 
-  if (match(Op1, m_AllOnes()))  // X * -1 == 0 - X
-    return BinaryOperator::CreateNeg(Op0, I.getName());
+  // X * -1 == 0 - X
+  if (match(Op1, m_AllOnes())) {
+    BinaryOperator *BO = BinaryOperator::CreateNeg(Op0, I.getName());
+    if (I.hasNoSignedWrap())
+      BO->setHasNoSignedWrap();
+    return BO;
+  }
 
   // Also allow combining multiply instructions on vectors.
   {
@@ -134,12 +200,21 @@ Instruction *InstCombiner::visitMul(BinaryOperator &I) {
     const APInt *IVal;
     if (match(&I, m_Mul(m_Shl(m_Value(NewOp), m_Constant(C2)),
                         m_Constant(C1))) &&
-        match(C1, m_APInt(IVal)))
-      // ((X << C1)*C2) == (X * (C2 << C1))
-      return BinaryOperator::CreateMul(NewOp, ConstantExpr::getShl(C1, C2));
+        match(C1, m_APInt(IVal))) {
+      // ((X << C2)*C1) == (X * (C1 << C2))
+      Constant *Shl = ConstantExpr::getShl(C1, C2);
+      BinaryOperator *Mul = cast<BinaryOperator>(I.getOperand(0));
+      BinaryOperator *BO = BinaryOperator::CreateMul(NewOp, Shl);
+      if (I.hasNoUnsignedWrap() && Mul->hasNoUnsignedWrap())
+        BO->setHasNoUnsignedWrap();
+      if (I.hasNoSignedWrap() && Mul->hasNoSignedWrap() &&
+          Shl->isNotMinSignedValue())
+        BO->setHasNoSignedWrap();
+      return BO;
+    }
 
     if (match(&I, m_Mul(m_Value(NewOp), m_Constant(C1)))) {
-      Constant *NewCst = 0;
+      Constant *NewCst = nullptr;
       if (match(C1, m_APInt(IVal)) && IVal->isPowerOf2())
         // Replace X*(2^C) with X << C, where C is either a scalar or a splat.
         NewCst = ConstantInt::get(NewOp->getType(), IVal->logBase2());
@@ -149,24 +224,23 @@ Instruction *InstCombiner::visitMul(BinaryOperator &I) {
         NewCst = getLogBase2Vector(CV);
 
       if (NewCst) {
+        unsigned Width = NewCst->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
         BinaryOperator *Shl = BinaryOperator::CreateShl(NewOp, NewCst);
-        if (I.hasNoSignedWrap()) Shl->setHasNoSignedWrap();
-        if (I.hasNoUnsignedWrap()) Shl->setHasNoUnsignedWrap();
+
+        if (I.hasNoUnsignedWrap())
+          Shl->setHasNoUnsignedWrap();
+        if (I.hasNoSignedWrap()) {
+          uint64_t V;
+          if (match(NewCst, m_ConstantInt(V)) && V != Width - 1)
+            Shl->setHasNoSignedWrap();
+        }
+
         return Shl;
       }
     }
   }
 
   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
-    // Canonicalize (X+C1)*CI -> X*CI+C1*CI.
-    { Value *X; ConstantInt *C1;
-      if (Op0->hasOneUse() &&
-          match(Op0, m_Add(m_Value(X), m_ConstantInt(C1)))) {
-        Value *Add = Builder->CreateMul(X, CI);
-        return BinaryOperator::CreateAdd(Add, Builder->CreateMul(C1, CI));
-      }
-    }
-
     // (Y - X) * (-(2**n)) -> (X - Y) * (2**n), for positive nonzero n
     // (Y + const) * (-(2**n)) -> (-constY) * (2**n), for positive nonzero n
     // The "* (2**n)" thus becomes a potential shifting opportunity.
@@ -174,10 +248,10 @@ Instruction *InstCombiner::visitMul(BinaryOperator &I) {
       const APInt &   Val = CI->getValue();
       const APInt &PosVal = Val.abs();
       if (Val.isNegative() && PosVal.isPowerOf2()) {
-        Value *X = 0, *Y = 0;
+        Value *X = nullptr, *Y = nullptr;
         if (Op0->hasOneUse()) {
           ConstantInt *C1;
-          Value *Sub = 0;
+          Value *Sub = nullptr;
           if (match(Op0, m_Sub(m_Value(Y), m_Value(X))))
             Sub = Builder->CreateSub(X, Y, "suba");
           else if (match(Op0, m_Add(m_Value(Y), m_ConstantInt(C1))))
@@ -201,11 +275,31 @@ Instruction *InstCombiner::visitMul(BinaryOperator &I) {
     if (isa<PHINode>(Op0))
       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
         return NV;
+
+    // Canonicalize (X+C1)*CI -> X*CI+C1*CI.
+    {
+      Value *X;
+      Constant *C1;
+      if (match(Op0, m_OneUse(m_Add(m_Value(X), m_Constant(C1))))) {
+        Value *Mul = Builder->CreateMul(C1, Op1);
+        // Only go forward with the transform if C1*CI simplifies to a tidier
+        // constant.
+        if (!match(Mul, m_Mul(m_Value(), m_Value())))
+          return BinaryOperator::CreateAdd(Builder->CreateMul(X, Op1), Mul);
+      }
+    }
   }
 
-  if (Value *Op0v = dyn_castNegVal(Op0))     // -X * -Y = X*Y
-    if (Value *Op1v = dyn_castNegVal(Op1))
-      return BinaryOperator::CreateMul(Op0v, Op1v);
+  if (Value *Op0v = dyn_castNegVal(Op0)) {   // -X * -Y = X*Y
+    if (Value *Op1v = dyn_castNegVal(Op1)) {
+      BinaryOperator *BO = BinaryOperator::CreateMul(Op0v, Op1v);
+      if (I.hasNoSignedWrap() &&
+          match(Op0, m_NSWSub(m_Value(), m_Value())) &&
+          match(Op1, m_NSWSub(m_Value(), m_Value())))
+        BO->setHasNoSignedWrap();
+      return BO;
+    }
+  }
 
   // (X / Y) *  Y = X - (X % Y)
   // (X / Y) * -Y = (X % Y) - X
@@ -247,17 +341,29 @@ Instruction *InstCombiner::visitMul(BinaryOperator &I) {
   }
 
   /// i1 mul -> i1 and.
-  if (I.getType()->isIntegerTy(1))
+  if (I.getType()->getScalarType()->isIntegerTy(1))
     return BinaryOperator::CreateAnd(Op0, Op1);
 
   // X*(1 << Y) --> X << Y
   // (1 << Y)*X --> X << Y
   {
     Value *Y;
-    if (match(Op0, m_Shl(m_One(), m_Value(Y))))
-      return BinaryOperator::CreateShl(Op1, Y);
-    if (match(Op1, m_Shl(m_One(), m_Value(Y))))
-      return BinaryOperator::CreateShl(Op0, Y);
+    BinaryOperator *BO = nullptr;
+    bool ShlNSW = false;
+    if (match(Op0, m_Shl(m_One(), m_Value(Y)))) {
+      BO = BinaryOperator::CreateShl(Op1, Y);
+      ShlNSW = cast<ShlOperator>(Op0)->hasNoSignedWrap();
+    } else if (match(Op1, m_Shl(m_One(), m_Value(Y)))) {
+      BO = BinaryOperator::CreateShl(Op0, Y);
+      ShlNSW = cast<ShlOperator>(Op1)->hasNoSignedWrap();
+    }
+    if (BO) {
+      if (I.hasNoUnsignedWrap())
+        BO->setHasNoUnsignedWrap();
+      if (I.hasNoSignedWrap() && ShlNSW)
+        BO->setHasNoSignedWrap();
+      return BO;
+    }
   }
 
   // If one of the operands of the multiply is a cast from a boolean value, then
@@ -267,10 +373,10 @@ Instruction *InstCombiner::visitMul(BinaryOperator &I) {
     // -2 is "-1 << 1" so it is all bits set except the low one.
     APInt Negative2(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits(), (uint64_t)-2, true);
 
-    Value *BoolCast = 0, *OtherOp = 0;
-    if (MaskedValueIsZero(Op0, Negative2))
+    Value *BoolCast = nullptr, *OtherOp = nullptr;
+    if (MaskedValueIsZero(Op0, Negative2, 0, &I))
       BoolCast = Op0, OtherOp = Op1;
-    else if (MaskedValueIsZero(Op1, Negative2))
+    else if (MaskedValueIsZero(Op1, Negative2, 0, &I))
       BoolCast = Op1, OtherOp = Op0;
 
     if (BoolCast) {
@@ -280,47 +386,76 @@ Instruction *InstCombiner::visitMul(BinaryOperator &I) {
     }
   }
 
-  return Changed ? &I : 0;
-}
+  if (!I.hasNoSignedWrap() && WillNotOverflowSignedMul(Op0, Op1, I)) {
+    Changed = true;
+    I.setHasNoSignedWrap(true);
+  }
 
-//
-// Detect pattern:
-//
-// log2(Y*0.5)
-//
-// And check for corresponding fast math flags
-//
+  if (!I.hasNoUnsignedWrap() &&
+      computeOverflowForUnsignedMul(Op0, Op1, &I) ==
+          OverflowResult::NeverOverflows) {
+    Changed = true;
+    I.setHasNoUnsignedWrap(true);
+  }
 
+  return Changed ? &I : nullptr;
+}
+
+/// Detect pattern log2(Y * 0.5) with corresponding fast math flags.
 static void detectLog2OfHalf(Value *&Op, Value *&Y, IntrinsicInst *&Log2) {
+  if (!Op->hasOneUse())
+    return;
+
+  IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(Op);
+  if (!II)
+    return;
+  if (II->getIntrinsicID() != Intrinsic::log2 || !II->hasUnsafeAlgebra())
+    return;
+  Log2 = II;
+
+  Value *OpLog2Of = II->getArgOperand(0);
+  if (!OpLog2Of->hasOneUse())
+    return;
+
+  Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(OpLog2Of);
+  if (!I)
+    return;
+  if (I->getOpcode() != Instruction::FMul || !I->hasUnsafeAlgebra())
+    return;
+
+  if (match(I->getOperand(0), m_SpecificFP(0.5)))
+    Y = I->getOperand(1);
+  else if (match(I->getOperand(1), m_SpecificFP(0.5)))
+    Y = I->getOperand(0);
+}
 
-   if (!Op->hasOneUse())
-     return;
-
-   IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(Op);
-   if (!II)
-     return;
-   if (II->getIntrinsicID() != Intrinsic::log2 || !II->hasUnsafeAlgebra())
-     return;
-   Log2 = II;
-
-   Value *OpLog2Of = II->getArgOperand(0);
-   if (!OpLog2Of->hasOneUse())
-     return;
-
-   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(OpLog2Of);
-   if (!I)
-     return;
-   if (I->getOpcode() != Instruction::FMul || !I->hasUnsafeAlgebra())
-     return;
-
-   ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(I->getOperand(0));
-   if (CFP && CFP->isExactlyValue(0.5)) {
-     Y = I->getOperand(1);
-     return;
-   }
-   CFP = dyn_cast<ConstantFP>(I->getOperand(1));
-   if (CFP && CFP->isExactlyValue(0.5))
-     Y = I->getOperand(0);
+static bool isFiniteNonZeroFp(Constant *C) {
+  if (C->getType()->isVectorTy()) {
+    for (unsigned I = 0, E = C->getType()->getVectorNumElements(); I != E;
+         ++I) {
+      ConstantFP *CFP = dyn_cast_or_null<ConstantFP>(C->getAggregateElement(I));
+      if (!CFP || !CFP->getValueAPF().isFiniteNonZero())
+        return false;
+    }
+    return true;
+  }
+
+  return isa<ConstantFP>(C) &&
+         cast<ConstantFP>(C)->getValueAPF().isFiniteNonZero();
+}
+
+static bool isNormalFp(Constant *C) {
+  if (C->getType()->isVectorTy()) {
+    for (unsigned I = 0, E = C->getType()->getVectorNumElements(); I != E;
+         ++I) {
+      ConstantFP *CFP = dyn_cast_or_null<ConstantFP>(C->getAggregateElement(I));
+      if (!CFP || !CFP->getValueAPF().isNormal())
+        return false;
+    }
+    return true;
+  }
+
+  return isa<ConstantFP>(C) && cast<ConstantFP>(C)->getValueAPF().isNormal();
 }
 
 /// Helper function of InstCombiner::visitFMul(BinaryOperator(). It returns
@@ -332,19 +467,13 @@ static bool isFMulOrFDivWithConstant(Value *V) {
              I->getOpcode() != Instruction::FDiv))
     return false;
 
-  ConstantFP *C0 = dyn_cast<ConstantFP>(I->getOperand(0));
-  ConstantFP *C1 = dyn_cast<ConstantFP>(I->getOperand(1));
+  Constant *C0 = dyn_cast<Constant>(I->getOperand(0));
+  Constant *C1 = dyn_cast<Constant>(I->getOperand(1));
 
   if (C0 && C1)
     return false;
 
-  return (C0 && C0->getValueAPF().isFiniteNonZero()) ||
-         (C1 && C1->getValueAPF().isFiniteNonZero());
-}
-
-static bool isNormalFp(const ConstantFP *C) {
-  const APFloat &Flt = C->getValueAPF();
-  return Flt.isNormal();
+  return (C0 && isFiniteNonZeroFp(C0)) || (C1 && isFiniteNonZeroFp(C1));
 }
 
 /// foldFMulConst() is a helper routine of InstCombiner::visitFMul().
@@ -354,38 +483,41 @@ static bool isNormalFp(const ConstantFP *C) {
 /// resulting expression. Note that this function could return NULL in
 /// case the constants cannot be folded into a normal floating-point.
 ///
-Value *InstCombiner::foldFMulConst(Instruction *FMulOrDiv, ConstantFP *C,
+Value *InstCombiner::foldFMulConst(Instruction *FMulOrDiv, Constant *C,
                                    Instruction *InsertBefore) {
   assert(isFMulOrFDivWithConstant(FMulOrDiv) && "V is invalid");
 
   Value *Opnd0 = FMulOrDiv->getOperand(0);
   Value *Opnd1 = FMulOrDiv->getOperand(1);
 
-  ConstantFP *C0 = dyn_cast<ConstantFP>(Opnd0);
-  ConstantFP *C1 = dyn_cast<ConstantFP>(Opnd1);
+  Constant *C0 = dyn_cast<Constant>(Opnd0);
+  Constant *C1 = dyn_cast<Constant>(Opnd1);
 
-  BinaryOperator *R = 0;
+  BinaryOperator *R = nullptr;
 
   // (X * C0) * C => X * (C0*C)
   if (FMulOrDiv->getOpcode() == Instruction::FMul) {
     Constant *F = ConstantExpr::getFMul(C1 ? C1 : C0, C);
-    if (isNormalFp(cast<ConstantFP>(F)))
+    if (isNormalFp(F))
       R = BinaryOperator::CreateFMul(C1 ? Opnd0 : Opnd1, F);
   } else {
     if (C0) {
       // (C0 / X) * C => (C0 * C) / X
-      ConstantFP *F = cast<ConstantFP>(ConstantExpr::getFMul(C0, C));
-      if (isNormalFp(F))
-        R = BinaryOperator::CreateFDiv(F, Opnd1);
+      if (FMulOrDiv->hasOneUse()) {
+        // It would otherwise introduce another div.
+        Constant *F = ConstantExpr::getFMul(C0, C);
+        if (isNormalFp(F))
+          R = BinaryOperator::CreateFDiv(F, Opnd1);
+      }
     } else {
       // (X / C1) * C => X * (C/C1) if C/C1 is not a denormal
-      ConstantFP *F = cast<ConstantFP>(ConstantExpr::getFDiv(C, C1));
+      Constant *F = ConstantExpr::getFDiv(C, C1);
       if (isNormalFp(F)) {
         R = BinaryOperator::CreateFMul(Opnd0, F);
       } else {
         // (X / C1) * C => X / (C1/C)
         Constant *F = ConstantExpr::getFDiv(C1, C);
-        if (isNormalFp(cast<ConstantFP>(F)))
+        if (isNormalFp(F))
           R = BinaryOperator::CreateFDiv(Opnd0, F);
       }
     }
@@ -403,10 +535,14 @@ Instruction *InstCombiner::visitFMul(BinaryOperator &I) {
   bool Changed = SimplifyAssociativeOrCommutative(I);
   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
 
+  if (Value *V = SimplifyVectorOp(I))
+    return ReplaceInstUsesWith(I, V);
+
   if (isa<Constant>(Op0))
     std::swap(Op0, Op1);
 
-  if (Value *V = SimplifyFMulInst(Op0, Op1, I.getFastMathFlags(), TD))
+  if (Value *V =
+          SimplifyFMulInst(Op0, Op1, I.getFastMathFlags(), DL, TLI, DT, AC))
     return ReplaceInstUsesWith(I, V);
 
   bool AllowReassociate = I.hasUnsafeAlgebra();
@@ -422,17 +558,23 @@ Instruction *InstCombiner::visitFMul(BinaryOperator &I) {
       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
         return NV;
 
-    ConstantFP *C = dyn_cast<ConstantFP>(Op1);
-    if (C && AllowReassociate && C->getValueAPF().isFiniteNonZero()) {
+    // (fmul X, -1.0) --> (fsub -0.0, X)
+    if (match(Op1, m_SpecificFP(-1.0))) {
+      Constant *NegZero = ConstantFP::getNegativeZero(Op1->getType());
+      Instruction *RI = BinaryOperator::CreateFSub(NegZero, Op0);
+      RI->copyFastMathFlags(&I);
+      return RI;
+    }
+
+    Constant *C = cast<Constant>(Op1);
+    if (AllowReassociate && isFiniteNonZeroFp(C)) {
       // Let MDC denote an expression in one of these forms:
       // X * C, C/X, X/C, where C is a constant.
       //
       // Try to simplify "MDC * Constant"
-      if (isFMulOrFDivWithConstant(Op0)) {
-        Value *V = foldFMulConst(cast<Instruction>(Op0), C, &I);
-        if (V)
+      if (isFMulOrFDivWithConstant(Op0))
+        if (Value *V = foldFMulConst(cast<Instruction>(Op0), C, &I))
           return ReplaceInstUsesWith(I, V);
-      }
 
       // (MDC +/- C1) * C => (MDC * C) +/- (C1 * C)
       Instruction *FAddSub = dyn_cast<Instruction>(Op0);
@@ -441,8 +583,8 @@ Instruction *InstCombiner::visitFMul(BinaryOperator &I) {
            FAddSub->getOpcode() == Instruction::FSub)) {
         Value *Opnd0 = FAddSub->getOperand(0);
         Value *Opnd1 = FAddSub->getOperand(1);
-        ConstantFP *C0 = dyn_cast<ConstantFP>(Opnd0);
-        ConstantFP *C1 = dyn_cast<ConstantFP>(Opnd1);
+        Constant *C0 = dyn_cast<Constant>(Opnd0);
+        Constant *C1 = dyn_cast<Constant>(Opnd1);
         bool Swap = false;
         if (C0) {
           std::swap(C0, C1);
@@ -450,20 +592,18 @@ Instruction *InstCombiner::visitFMul(BinaryOperator &I) {
           Swap = true;
         }
 
-        if (C1 && C1->getValueAPF().isFiniteNonZero() &&
-            isFMulOrFDivWithConstant(Opnd0)) {
+        if (C1 && isFiniteNonZeroFp(C1) && isFMulOrFDivWithConstant(Opnd0)) {
           Value *M1 = ConstantExpr::getFMul(C1, C);
-          Value *M0 = isNormalFp(cast<ConstantFP>(M1)) ?
+          Value *M0 = isNormalFp(cast<Constant>(M1)) ?
                       foldFMulConst(cast<Instruction>(Opnd0), C, &I) :
-                      0;
+                      nullptr;
           if (M0 && M1) {
             if (Swap && FAddSub->getOpcode() == Instruction::FSub)
               std::swap(M0, M1);
 
-            Value *R = (FAddSub->getOpcode() == Instruction::FAdd) ?
-                        BinaryOperator::CreateFAdd(M0, M1) :
-                        BinaryOperator::CreateFSub(M0, M1);
-            Instruction *RI = cast<Instruction>(R);
+            Instruction *RI = (FAddSub->getOpcode() == Instruction::FAdd)
+                                  ? BinaryOperator::CreateFAdd(M0, M1)
+                                  : BinaryOperator::CreateFSub(M0, M1);
             RI->copyFastMathFlags(&I);
             return RI;
           }
@@ -472,12 +612,17 @@ Instruction *InstCombiner::visitFMul(BinaryOperator &I) {
     }
   }
 
+  // sqrt(X) * sqrt(X) -> X
+  if (AllowReassociate && (Op0 == Op1))
+    if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(Op0))
+      if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::sqrt)
+        return ReplaceInstUsesWith(I, II->getOperand(0));
 
   // Under unsafe algebra do:
   // X * log2(0.5*Y) = X*log2(Y) - X
-  if (I.hasUnsafeAlgebra()) {
-    Value *OpX = NULL;
-    Value *OpY = NULL;
+  if (AllowReassociate) {
+    Value *OpX = nullptr;
+    Value *OpY = nullptr;
     IntrinsicInst *Log2;
     detectLog2OfHalf(Op0, OpY, Log2);
     if (OpY) {
@@ -490,13 +635,13 @@ Instruction *InstCombiner::visitFMul(BinaryOperator &I) {
     }
     // if pattern detected emit alternate sequence
     if (OpX && OpY) {
+      BuilderTy::FastMathFlagGuard Guard(*Builder);
+      Builder->SetFastMathFlags(Log2->getFastMathFlags());
       Log2->setArgOperand(0, OpY);
       Value *FMulVal = Builder->CreateFMul(OpX, Log2);
-      Instruction *FMul = cast<Instruction>(FMulVal);
-      FMul->copyFastMathFlags(Log2);
-      Instruction *FSub = BinaryOperator::CreateFSub(FMulVal, OpX);
-      FSub->copyFastMathFlags(Log2);
-      return FSub;
+      Value *FSub = Builder->CreateFSub(FMulVal, OpX);
+      FSub->takeName(&I);
+      return ReplaceInstUsesWith(I, FSub);
     }
   }
 
@@ -506,23 +651,25 @@ Instruction *InstCombiner::visitFMul(BinaryOperator &I) {
   for (int i = 0; i < 2; i++) {
     bool IgnoreZeroSign = I.hasNoSignedZeros();
     if (BinaryOperator::isFNeg(Opnd0, IgnoreZeroSign)) {
+      BuilderTy::FastMathFlagGuard Guard(*Builder);
+      Builder->SetFastMathFlags(I.getFastMathFlags());
+
       Value *N0 = dyn_castFNegVal(Opnd0, IgnoreZeroSign);
       Value *N1 = dyn_castFNegVal(Opnd1, IgnoreZeroSign);
 
       // -X * -Y => X*Y
-      if (N1)
-        return BinaryOperator::CreateFMul(N0, N1);
+      if (N1) {
+        Value *FMul = Builder->CreateFMul(N0, N1);
+        FMul->takeName(&I);
+        return ReplaceInstUsesWith(I, FMul);
+      }
 
       if (Opnd0->hasOneUse()) {
         // -X * Y => -(X*Y) (Promote negation as high as possible)
         Value *T = Builder->CreateFMul(N0, Opnd1);
-        cast<Instruction>(T)->setDebugLoc(I.getDebugLoc());
-        Instruction *Neg = BinaryOperator::CreateFNeg(T);
-        if (I.getFastMathFlags().any()) {
-          cast<Instruction>(T)->copyFastMathFlags(&I);
-          Neg->copyFastMathFlags(&I);
-        }
-        return Neg;
+        Value *Neg = Builder->CreateFNeg(T);
+        Neg->takeName(&I);
+        return ReplaceInstUsesWith(I, Neg);
       }
     }
 
@@ -538,64 +685,34 @@ Instruction *InstCombiner::visitFMul(BinaryOperator &I) {
       Value *Opnd0_0, *Opnd0_1;
       if (Opnd0->hasOneUse() &&
           match(Opnd0, m_FMul(m_Value(Opnd0_0), m_Value(Opnd0_1)))) {
-        Value *Y = 0;
+        Value *Y = nullptr;
         if (Opnd0_0 == Opnd1 && Opnd0_1 != Opnd1)
           Y = Opnd0_1;
         else if (Opnd0_1 == Opnd1 && Opnd0_0 != Opnd1)
           Y = Opnd0_0;
 
         if (Y) {
-          Instruction *T = cast<Instruction>(Builder->CreateFMul(Opnd1, Opnd1));
-          T->copyFastMathFlags(&I);
-          T->setDebugLoc(I.getDebugLoc());
+          BuilderTy::FastMathFlagGuard Guard(*Builder);
+          Builder->SetFastMathFlags(I.getFastMathFlags());
+          Value *T = Builder->CreateFMul(Opnd1, Opnd1);
 
-          Instruction *R = BinaryOperator::CreateFMul(T, Y);
-          R->copyFastMathFlags(&I);
-          return R;
+          Value *R = Builder->CreateFMul(T, Y);
+          R->takeName(&I);
+          return ReplaceInstUsesWith(I, R);
         }
       }
     }
 
-    // B * (uitofp i1 C) -> select C, B, 0
-    if (I.hasNoNaNs() && I.hasNoInfs() && I.hasNoSignedZeros()) {
-      Value *LHS = Op0, *RHS = Op1;
-      Value *B, *C;
-      if (!match(RHS, m_UIToFp(m_Value(C))))
-        std::swap(LHS, RHS);
-
-      if (match(RHS, m_UIToFp(m_Value(C))) && C->getType()->isIntegerTy(1)) {
-        B = LHS;
-        Value *Zero = ConstantFP::getNegativeZero(B->getType());
-        return SelectInst::Create(C, B, Zero);
-      }
-    }
-
-    // A * (1 - uitofp i1 C) -> select C, 0, A
-    if (I.hasNoNaNs() && I.hasNoInfs() && I.hasNoSignedZeros()) {
-      Value *LHS = Op0, *RHS = Op1;
-      Value *A, *C;
-      if (!match(RHS, m_FSub(m_FPOne(), m_UIToFp(m_Value(C)))))
-        std::swap(LHS, RHS);
-
-      if (match(RHS, m_FSub(m_FPOne(), m_UIToFp(m_Value(C)))) &&
-          C->getType()->isIntegerTy(1)) {
-        A = LHS;
-        Value *Zero = ConstantFP::getNegativeZero(A->getType());
-        return SelectInst::Create(C, Zero, A);
-      }
-    }
-
     if (!isa<Constant>(Op1))
       std::swap(Opnd0, Opnd1);
     else
       break;
   }
 
-  return Changed ? &I : 0;
+  return Changed ? &I : nullptr;
 }
 
-/// SimplifyDivRemOfSelect - Try to fold a divide or remainder of a select
-/// instruction.
+/// Try to fold a divide or remainder of a select instruction.
 bool InstCombiner::SimplifyDivRemOfSelect(BinaryOperator &I) {
   SelectInst *SI = cast<SelectInst>(I.getOperand(1));
 
@@ -652,12 +769,12 @@ bool InstCombiner::SimplifyDivRemOfSelect(BinaryOperator &I) {
 
     // If we past the instruction, quit looking for it.
     if (&*BBI == SI)
-      SI = 0;
+      SI = nullptr;
     if (&*BBI == SelectCond)
-      SelectCond = 0;
+      SelectCond = nullptr;
 
     // If we ran out of things to eliminate, break out of the loop.
-    if (SelectCond == 0 && SI == 0)
+    if (!SelectCond && !SI)
       break;
 
   }
@@ -673,7 +790,7 @@ Instruction *InstCombiner::commonIDivTransforms(BinaryOperator &I) {
   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
 
   // The RHS is known non-zero.
-  if (Value *V = simplifyValueKnownNonZero(I.getOperand(1), *this)) {
+  if (Value *V = simplifyValueKnownNonZero(I.getOperand(1), *this, I)) {
     I.setOperand(1, V);
     return &I;
   }
@@ -683,25 +800,102 @@ Instruction *InstCombiner::commonIDivTransforms(BinaryOperator &I) {
   if (isa<SelectInst>(Op1) && SimplifyDivRemOfSelect(I))
     return &I;
 
-  if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
-    // (X / C1) / C2  -> X / (C1*C2)
-    if (Instruction *LHS = dyn_cast<Instruction>(Op0))
-      if (Instruction::BinaryOps(LHS->getOpcode()) == I.getOpcode())
-        if (ConstantInt *LHSRHS = dyn_cast<ConstantInt>(LHS->getOperand(1))) {
-          if (MultiplyOverflows(RHS, LHSRHS,
-                                I.getOpcode()==Instruction::SDiv))
-            return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
-          return BinaryOperator::Create(I.getOpcode(), LHS->getOperand(0),
-                                        ConstantExpr::getMul(RHS, LHSRHS));
+  if (Instruction *LHS = dyn_cast<Instruction>(Op0)) {
+    const APInt *C2;
+    if (match(Op1, m_APInt(C2))) {
+      Value *X;
+      const APInt *C1;
+      bool IsSigned = I.getOpcode() == Instruction::SDiv;
+
+      // (X / C1) / C2  -> X / (C1*C2)
+      if ((IsSigned && match(LHS, m_SDiv(m_Value(X), m_APInt(C1)))) ||
+          (!IsSigned && match(LHS, m_UDiv(m_Value(X), m_APInt(C1))))) {
+        APInt Product(C1->getBitWidth(), /*Val=*/0ULL, IsSigned);
+        if (!MultiplyOverflows(*C1, *C2, Product, IsSigned))
+          return BinaryOperator::Create(I.getOpcode(), X,
+                                        ConstantInt::get(I.getType(), Product));
+      }
+
+      if ((IsSigned && match(LHS, m_NSWMul(m_Value(X), m_APInt(C1)))) ||
+          (!IsSigned && match(LHS, m_NUWMul(m_Value(X), m_APInt(C1))))) {
+        APInt Quotient(C1->getBitWidth(), /*Val=*/0ULL, IsSigned);
+
+        // (X * C1) / C2 -> X / (C2 / C1) if C2 is a multiple of C1.
+        if (IsMultiple(*C2, *C1, Quotient, IsSigned)) {
+          BinaryOperator *BO = BinaryOperator::Create(
+              I.getOpcode(), X, ConstantInt::get(X->getType(), Quotient));
+          BO->setIsExact(I.isExact());
+          return BO;
         }
 
-    if (!RHS->isZero()) { // avoid X udiv 0
-      if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
-        if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI))
-          return R;
-      if (isa<PHINode>(Op0))
-        if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
-          return NV;
+        // (X * C1) / C2 -> X * (C1 / C2) if C1 is a multiple of C2.
+        if (IsMultiple(*C1, *C2, Quotient, IsSigned)) {
+          BinaryOperator *BO = BinaryOperator::Create(
+              Instruction::Mul, X, ConstantInt::get(X->getType(), Quotient));
+          BO->setHasNoUnsignedWrap(
+              !IsSigned &&
+              cast<OverflowingBinaryOperator>(LHS)->hasNoUnsignedWrap());
+          BO->setHasNoSignedWrap(
+              cast<OverflowingBinaryOperator>(LHS)->hasNoSignedWrap());
+          return BO;
+        }
+      }
+
+      if ((IsSigned && match(LHS, m_NSWShl(m_Value(X), m_APInt(C1))) &&
+           *C1 != C1->getBitWidth() - 1) ||
+          (!IsSigned && match(LHS, m_NUWShl(m_Value(X), m_APInt(C1))))) {
+        APInt Quotient(C1->getBitWidth(), /*Val=*/0ULL, IsSigned);
+        APInt C1Shifted = APInt::getOneBitSet(
+            C1->getBitWidth(), static_cast<unsigned>(C1->getLimitedValue()));
+
+        // (X << C1) / C2 -> X / (C2 >> C1) if C2 is a multiple of C1.
+        if (IsMultiple(*C2, C1Shifted, Quotient, IsSigned)) {
+          BinaryOperator *BO = BinaryOperator::Create(
+              I.getOpcode(), X, ConstantInt::get(X->getType(), Quotient));
+          BO->setIsExact(I.isExact());
+          return BO;
+        }
+
+        // (X << C1) / C2 -> X * (C2 >> C1) if C1 is a multiple of C2.
+        if (IsMultiple(C1Shifted, *C2, Quotient, IsSigned)) {
+          BinaryOperator *BO = BinaryOperator::Create(
+              Instruction::Mul, X, ConstantInt::get(X->getType(), Quotient));
+          BO->setHasNoUnsignedWrap(
+              !IsSigned &&
+              cast<OverflowingBinaryOperator>(LHS)->hasNoUnsignedWrap());
+          BO->setHasNoSignedWrap(
+              cast<OverflowingBinaryOperator>(LHS)->hasNoSignedWrap());
+          return BO;
+        }
+      }
+
+      if (*C2 != 0) { // avoid X udiv 0
+        if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
+          if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI))
+            return R;
+        if (isa<PHINode>(Op0))
+          if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
+            return NV;
+      }
+    }
+  }
+
+  if (ConstantInt *One = dyn_cast<ConstantInt>(Op0)) {
+    if (One->isOne() && !I.getType()->isIntegerTy(1)) {
+      bool isSigned = I.getOpcode() == Instruction::SDiv;
+      if (isSigned) {
+        // If Op1 is 0 then it's undefined behaviour, if Op1 is 1 then the
+        // result is one, if Op1 is -1 then the result is minus one, otherwise
+        // it's zero.
+        Value *Inc = Builder->CreateAdd(Op1, One);
+        Value *Cmp = Builder->CreateICmpULT(
+                         Inc, ConstantInt::get(I.getType(), 3));
+        return SelectInst::Create(Cmp, Op1, ConstantInt::get(I.getType(), 0));
+      } else {
+        // If Op1 is 0 then it's undefined behaviour. If Op1 is 1 then the
+        // result is one, otherwise it's zero.
+        return new ZExtInst(Builder->CreateICmpEQ(Op1, One), I.getType());
+      }
     }
   }
 
@@ -710,7 +904,7 @@ Instruction *InstCombiner::commonIDivTransforms(BinaryOperator &I) {
     return &I;
 
   // (X - (X rem Y)) / Y -> X / Y; usually originates as ((X / Y) * Y) / Y
-  Value *X = 0, *Z = 0;
+  Value *X = nullptr, *Z = nullptr;
   if (match(Op0, m_Sub(m_Value(X), m_Value(Z)))) { // (X - Z) / Y; Y = Op1
     bool isSigned = I.getOpcode() == Instruction::SDiv;
     if ((isSigned && match(Z, m_SRem(m_Specific(X), m_Specific(Op1)))) ||
@@ -718,7 +912,7 @@ Instruction *InstCombiner::commonIDivTransforms(BinaryOperator &I) {
       return BinaryOperator::Create(I.getOpcode(), X, Op1);
   }
 
-  return 0;
+  return nullptr;
 }
 
 /// dyn_castZExtVal - Checks if V is a zext or constant that can
@@ -731,7 +925,7 @@ static Value *dyn_castZExtVal(Value *V, Type *Ty) {
     if (C->getValue().getActiveBits() <= cast<IntegerType>(Ty)->getBitWidth())
       return ConstantExpr::getTrunc(C, Ty);
   }
-  return 0;
+  return nullptr;
 }
 
 namespace {
@@ -756,7 +950,7 @@ struct UDivFoldAction {
   };
 
   UDivFoldAction(FoldUDivOperandCb FA, Value *InputOperand)
-      : FoldAction(FA), OperandToFold(InputOperand), FoldResult(0) {}
+      : FoldAction(FA), OperandToFold(InputOperand), FoldResult(nullptr) {}
   UDivFoldAction(FoldUDivOperandCb FA, Value *InputOperand, size_t SLHS)
       : FoldAction(FA), OperandToFold(InputOperand), SelectLHSIdx(SLHS) {}
 };
@@ -768,7 +962,8 @@ static Instruction *foldUDivPow2Cst(Value *Op0, Value *Op1,
   const APInt &C = cast<Constant>(Op1)->getUniqueInteger();
   BinaryOperator *LShr = BinaryOperator::CreateLShr(
       Op0, ConstantInt::get(Op0->getType(), C.logBase2()));
-  if (I.isExact()) LShr->setIsExact();
+  if (I.isExact())
+    LShr->setIsExact();
   return LShr;
 }
 
@@ -796,7 +991,8 @@ static Instruction *foldUDivShl(Value *Op0, Value *Op1, const BinaryOperator &I,
   if (ZExtInst *Z = dyn_cast<ZExtInst>(Op1))
     N = IC.Builder->CreateZExt(N, Z->getDestTy());
   BinaryOperator *LShr = BinaryOperator::CreateLShr(Op0, N);
-  if (I.isExact()) LShr->setIsExact();
+  if (I.isExact())
+    LShr->setIsExact();
   return LShr;
 }
 
@@ -833,9 +1029,10 @@ static size_t visitUDivOperand(Value *Op0, Value *Op1, const BinaryOperator &I,
     return 0;
 
   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
-    if (size_t LHSIdx = visitUDivOperand(Op0, SI->getOperand(1), I, Actions))
-      if (visitUDivOperand(Op0, SI->getOperand(2), I, Actions)) {
-        Actions.push_back(UDivFoldAction((FoldUDivOperandCb)0, Op1, LHSIdx-1));
+    if (size_t LHSIdx =
+            visitUDivOperand(Op0, SI->getOperand(1), I, Actions, Depth))
+      if (visitUDivOperand(Op0, SI->getOperand(2), I, Actions, Depth)) {
+        Actions.push_back(UDivFoldAction(nullptr, Op1, LHSIdx - 1));
         return Actions.size();
       }
 
@@ -845,7 +1042,10 @@ static size_t visitUDivOperand(Value *Op0, Value *Op1, const BinaryOperator &I,
 Instruction *InstCombiner::visitUDiv(BinaryOperator &I) {
   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
 
-  if (Value *V = SimplifyUDivInst(Op0, Op1, TD))
+  if (Value *V = SimplifyVectorOp(I))
+    return ReplaceInstUsesWith(I, V);
+
+  if (Value *V = SimplifyUDivInst(Op0, Op1, DL, TLI, DT, AC))
     return ReplaceInstUsesWith(I, V);
 
   // Handle the integer div common cases
@@ -853,21 +1053,30 @@ Instruction *InstCombiner::visitUDiv(BinaryOperator &I) {
     return Common;
 
   // (x lshr C1) udiv C2 --> x udiv (C2 << C1)
-  if (ConstantInt *C2 = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
+  {
     Value *X;
-    ConstantInt *C1;
-    if (match(Op0, m_LShr(m_Value(X), m_ConstantInt(C1)))) {
-      APInt NC = C2->getValue().shl(C1->getLimitedValue(C1->getBitWidth()-1));
-      return BinaryOperator::CreateUDiv(X, Builder->getInt(NC));
+    const APInt *C1, *C2;
+    if (match(Op0, m_LShr(m_Value(X), m_APInt(C1))) &&
+        match(Op1, m_APInt(C2))) {
+      bool Overflow;
+      APInt C2ShlC1 = C2->ushl_ov(*C1, Overflow);
+      if (!Overflow) {
+        bool IsExact = I.isExact() && match(Op0, m_Exact(m_Value()));
+        BinaryOperator *BO = BinaryOperator::CreateUDiv(
+            X, ConstantInt::get(X->getType(), C2ShlC1));
+        if (IsExact)
+          BO->setIsExact();
+        return BO;
+      }
     }
   }
 
   // (zext A) udiv (zext B) --> zext (A udiv B)
   if (ZExtInst *ZOp0 = dyn_cast<ZExtInst>(Op0))
     if (Value *ZOp1 = dyn_castZExtVal(Op1, ZOp0->getSrcTy()))
-      return new ZExtInst(Builder->CreateUDiv(ZOp0->getOperand(0), ZOp1, "div",
-                                              I.isExact()),
-                          I.getType());
+      return new ZExtInst(
+          Builder->CreateUDiv(ZOp0->getOperand(0), ZOp1, "div", I.isExact()),
+          I.getType());
 
   // (LHS udiv (select (select (...)))) -> (LHS >> (select (select (...))))
   SmallVector<UDivFoldAction, 6> UDivActions;
@@ -900,24 +1109,27 @@ Instruction *InstCombiner::visitUDiv(BinaryOperator &I) {
         return Inst;
     }
 
-  return 0;
+  return nullptr;
 }
 
 Instruction *InstCombiner::visitSDiv(BinaryOperator &I) {
   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
 
-  if (Value *V = SimplifySDivInst(Op0, Op1, TD))
+  if (Value *V = SimplifyVectorOp(I))
+    return ReplaceInstUsesWith(I, V);
+
+  if (Value *V = SimplifySDivInst(Op0, Op1, DL, TLI, DT, AC))
     return ReplaceInstUsesWith(I, V);
 
   // Handle the integer div common cases
   if (Instruction *Common = commonIDivTransforms(I))
     return Common;
 
-  if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
-    // sdiv X, -1 == -X
-    if (RHS->isAllOnesValue())
-      return BinaryOperator::CreateNeg(Op0);
+  // sdiv X, -1 == -X
+  if (match(Op1, m_AllOnes()))
+    return BinaryOperator::CreateNeg(Op0);
 
+  if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
     // sdiv X, C  -->  ashr exact X, log2(C)
     if (I.isExact() && RHS->getValue().isNonNegative() &&
         RHS->getValue().isPowerOf2()) {
@@ -925,35 +1137,47 @@ Instruction *InstCombiner::visitSDiv(BinaryOperator &I) {
                                             RHS->getValue().exactLogBase2());
       return BinaryOperator::CreateExactAShr(Op0, ShAmt, I.getName());
     }
+  }
+
+  if (Constant *RHS = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
+    // X/INT_MIN -> X == INT_MIN
+    if (RHS->isMinSignedValue())
+      return new ZExtInst(Builder->CreateICmpEQ(Op0, Op1), I.getType());
 
     // -X/C  -->  X/-C  provided the negation doesn't overflow.
-    if (SubOperator *Sub = dyn_cast<SubOperator>(Op0))
-      if (match(Sub->getOperand(0), m_Zero()) && Sub->hasNoSignedWrap())
-        return BinaryOperator::CreateSDiv(Sub->getOperand(1),
-                                          ConstantExpr::getNeg(RHS));
+    Value *X;
+    if (match(Op0, m_NSWSub(m_Zero(), m_Value(X)))) {
+      auto *BO = BinaryOperator::CreateSDiv(X, ConstantExpr::getNeg(RHS));
+      BO->setIsExact(I.isExact());
+      return BO;
+    }
   }
 
   // If the sign bits of both operands are zero (i.e. we can prove they are
   // unsigned inputs), turn this into a udiv.
   if (I.getType()->isIntegerTy()) {
     APInt Mask(APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits()));
-    if (MaskedValueIsZero(Op0, Mask)) {
-      if (MaskedValueIsZero(Op1, Mask)) {
+    if (MaskedValueIsZero(Op0, Mask, 0, &I)) {
+      if (MaskedValueIsZero(Op1, Mask, 0, &I)) {
         // X sdiv Y -> X udiv Y, iff X and Y don't have sign bit set
-        return BinaryOperator::CreateUDiv(Op0, Op1, I.getName());
+        auto *BO = BinaryOperator::CreateUDiv(Op0, Op1, I.getName());
+        BO->setIsExact(I.isExact());
+        return BO;
       }
 
-      if (match(Op1, m_Shl(m_Power2(), m_Value()))) {
+      if (isKnownToBeAPowerOfTwo(Op1, DL, /*OrZero*/ true, 0, AC, &I, DT)) {
         // X sdiv (1 << Y) -> X udiv (1 << Y) ( -> X u>> Y)
         // Safe because the only negative value (1 << Y) can take on is
         // INT_MIN, and X sdiv INT_MIN == X udiv INT_MIN == 0 if X doesn't have
         // the sign bit set.
-        return BinaryOperator::CreateUDiv(Op0, Op1, I.getName());
+        auto *BO = BinaryOperator::CreateUDiv(Op0, Op1, I.getName());
+        BO->setIsExact(I.isExact());
+        return BO;
       }
     }
   }
 
-  return 0;
+  return nullptr;
 }
 
 /// CvtFDivConstToReciprocal tries to convert X/C into X*1/C if C not a special
@@ -963,10 +1187,12 @@ Instruction *InstCombiner::visitSDiv(BinaryOperator &I) {
 /// If the conversion was successful, the simplified expression "X * 1/C" is
 /// returned; otherwise, NULL is returned.
 ///
-static Instruction *CvtFDivConstToReciprocal(Value *Dividend,
-                                             ConstantFP *Divisor,
+static Instruction *CvtFDivConstToReciprocal(Value *Dividend, Constant *Divisor,
                                              bool AllowReciprocal) {
-  const APFloat &FpVal = Divisor->getValueAPF();
+  if (!isa<ConstantFP>(Divisor)) // TODO: handle vectors.
+    return nullptr;
+
+  const APFloat &FpVal = cast<ConstantFP>(Divisor)->getValueAPF();
   APFloat Reciprocal(FpVal.getSemantics());
   bool Cvt = FpVal.getExactInverse(&Reciprocal);
 
@@ -977,7 +1203,7 @@ static Instruction *CvtFDivConstToReciprocal(Value *Dividend,
   }
 
   if (!Cvt)
-    return 0;
+    return nullptr;
 
   ConstantFP *R;
   R = ConstantFP::get(Dividend->getType()->getContext(), Reciprocal);
@@ -987,34 +1213,44 @@ static Instruction *CvtFDivConstToReciprocal(Value *Dividend,
 Instruction *InstCombiner::visitFDiv(BinaryOperator &I) {
   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
 
-  if (Value *V = SimplifyFDivInst(Op0, Op1, TD))
+  if (Value *V = SimplifyVectorOp(I))
+    return ReplaceInstUsesWith(I, V);
+
+  if (Value *V = SimplifyFDivInst(Op0, Op1, I.getFastMathFlags(),
+                                  DL, TLI, DT, AC))
     return ReplaceInstUsesWith(I, V);
 
+  if (isa<Constant>(Op0))
+    if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
+      if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI))
+        return R;
+
   bool AllowReassociate = I.hasUnsafeAlgebra();
   bool AllowReciprocal = I.hasAllowReciprocal();
 
-  if (ConstantFP *Op1C = dyn_cast<ConstantFP>(Op1)) {
+  if (Constant *Op1C = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
+    if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
+      if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI))
+        return R;
+
     if (AllowReassociate) {
-      ConstantFP *C1 = 0;
-      ConstantFP *C2 = Op1C;
+      Constant *C1 = nullptr;
+      Constant *C2 = Op1C;
       Value *X;
-      Instruction *Res = 0;
+      Instruction *Res = nullptr;
 
-      if (match(Op0, m_FMul(m_Value(X), m_ConstantFP(C1)))) {
+      if (match(Op0, m_FMul(m_Value(X), m_Constant(C1)))) {
         // (X*C1)/C2 => X * (C1/C2)
         //
         Constant *C = ConstantExpr::getFDiv(C1, C2);
-        const APFloat &F = cast<ConstantFP>(C)->getValueAPF();
-        if (F.isNormal())
+        if (isNormalFp(C))
           Res = BinaryOperator::CreateFMul(X, C);
-      } else if (match(Op0, m_FDiv(m_Value(X), m_ConstantFP(C1)))) {
+      } else if (match(Op0, m_FDiv(m_Value(X), m_Constant(C1)))) {
         // (X/C1)/C2 => X /(C2*C1) [=> X * 1/(C2*C1) if reciprocal is allowed]
         //
         Constant *C = ConstantExpr::getFMul(C1, C2);
-        const APFloat &F = cast<ConstantFP>(C)->getValueAPF();
-        if (F.isNormal()) {
-          Res = CvtFDivConstToReciprocal(X, cast<ConstantFP>(C),
-                                         AllowReciprocal);
+        if (isNormalFp(C)) {
+          Res = CvtFDivConstToReciprocal(X, C, AllowReciprocal);
           if (!Res)
             Res = BinaryOperator::CreateFDiv(X, C);
         }
@@ -1027,60 +1263,68 @@ Instruction *InstCombiner::visitFDiv(BinaryOperator &I) {
     }
 
     // X / C => X * 1/C
-    if (Instruction *T = CvtFDivConstToReciprocal(Op0, Op1C, AllowReciprocal))
+    if (Instruction *T = CvtFDivConstToReciprocal(Op0, Op1C, AllowReciprocal)) {
+      T->copyFastMathFlags(&I);
       return T;
+    }
 
-    return 0;
+    return nullptr;
   }
 
-  if (AllowReassociate && isa<ConstantFP>(Op0)) {
-    ConstantFP *C1 = cast<ConstantFP>(Op0), *C2;
-    Constant *Fold = 0;
+  if (AllowReassociate && isa<Constant>(Op0)) {
+    Constant *C1 = cast<Constant>(Op0), *C2;
+    Constant *Fold = nullptr;
     Value *X;
     bool CreateDiv = true;
 
     // C1 / (X*C2) => (C1/C2) / X
-    if (match(Op1, m_FMul(m_Value(X), m_ConstantFP(C2))))
+    if (match(Op1, m_FMul(m_Value(X), m_Constant(C2))))
       Fold = ConstantExpr::getFDiv(C1, C2);
-    else if (match(Op1, m_FDiv(m_Value(X), m_ConstantFP(C2)))) {
+    else if (match(Op1, m_FDiv(m_Value(X), m_Constant(C2)))) {
       // C1 / (X/C2) => (C1*C2) / X
       Fold = ConstantExpr::getFMul(C1, C2);
-    } else if (match(Op1, m_FDiv(m_ConstantFP(C2), m_Value(X)))) {
+    } else if (match(Op1, m_FDiv(m_Constant(C2), m_Value(X)))) {
       // C1 / (C2/X) => (C1/C2) * X
       Fold = ConstantExpr::getFDiv(C1, C2);
       CreateDiv = false;
     }
 
-    if (Fold) {
-      const APFloat &FoldC = cast<ConstantFP>(Fold)->getValueAPF();
-      if (FoldC.isNormal()) {
-        Instruction *R = CreateDiv ?
-                         BinaryOperator::CreateFDiv(Fold, X) :
-                         BinaryOperator::CreateFMul(X, Fold);
-        R->setFastMathFlags(I.getFastMathFlags());
-        return R;
-      }
+    if (Fold && isNormalFp(Fold)) {
+      Instruction *R = CreateDiv ? BinaryOperator::CreateFDiv(Fold, X)
+                                 : BinaryOperator::CreateFMul(X, Fold);
+      R->setFastMathFlags(I.getFastMathFlags());
+      return R;
     }
-    return 0;
+    return nullptr;
   }
 
   if (AllowReassociate) {
     Value *X, *Y;
-    Value *NewInst = 0;
-    Instruction *SimpR = 0;
+    Value *NewInst = nullptr;
+    Instruction *SimpR = nullptr;
 
     if (Op0->hasOneUse() && match(Op0, m_FDiv(m_Value(X), m_Value(Y)))) {
       // (X/Y) / Z => X / (Y*Z)
       //
-      if (!isa<ConstantFP>(Y) || !isa<ConstantFP>(Op1)) {
+      if (!isa<Constant>(Y) || !isa<Constant>(Op1)) {
         NewInst = Builder->CreateFMul(Y, Op1);
+        if (Instruction *RI = dyn_cast<Instruction>(NewInst)) {
+          FastMathFlags Flags = I.getFastMathFlags();
+          Flags &= cast<Instruction>(Op0)->getFastMathFlags();
+          RI->setFastMathFlags(Flags);
+        }
         SimpR = BinaryOperator::CreateFDiv(X, NewInst);
       }
     } else if (Op1->hasOneUse() && match(Op1, m_FDiv(m_Value(X), m_Value(Y)))) {
       // Z / (X/Y) => Z*Y / X
       //
-      if (!isa<ConstantFP>(Y) || !isa<ConstantFP>(Op0)) {
+      if (!isa<Constant>(Y) || !isa<Constant>(Op0)) {
         NewInst = Builder->CreateFMul(Op0, Y);
+        if (Instruction *RI = dyn_cast<Instruction>(NewInst)) {
+          FastMathFlags Flags = I.getFastMathFlags();
+          Flags &= cast<Instruction>(Op1)->getFastMathFlags();
+          RI->setFastMathFlags(Flags);
+        }
         SimpR = BinaryOperator::CreateFDiv(NewInst, X);
       }
     }
@@ -1093,7 +1337,7 @@ Instruction *InstCombiner::visitFDiv(BinaryOperator &I) {
     }
   }
 
-  return 0;
+  return nullptr;
 }
 
 /// This function implements the transforms common to both integer remainder
@@ -1104,7 +1348,7 @@ Instruction *InstCombiner::commonIRemTransforms(BinaryOperator &I) {
   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
 
   // The RHS is known non-zero.
-  if (Value *V = simplifyValueKnownNonZero(I.getOperand(1), *this)) {
+  if (Value *V = simplifyValueKnownNonZero(I.getOperand(1), *this, I)) {
     I.setOperand(1, V);
     return &I;
   }
@@ -1113,7 +1357,7 @@ Instruction *InstCombiner::commonIRemTransforms(BinaryOperator &I) {
   if (isa<SelectInst>(Op1) && SimplifyDivRemOfSelect(I))
     return &I;
 
-  if (isa<ConstantInt>(Op1)) {
+  if (isa<Constant>(Op1)) {
     if (Instruction *Op0I = dyn_cast<Instruction>(Op0)) {
       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0I)) {
         if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI))
@@ -1129,13 +1373,16 @@ Instruction *InstCombiner::commonIRemTransforms(BinaryOperator &I) {
     }
   }
 
-  return 0;
+  return nullptr;
 }
 
 Instruction *InstCombiner::visitURem(BinaryOperator &I) {
   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
 
-  if (Value *V = SimplifyURemInst(Op0, Op1, TD))
+  if (Value *V = SimplifyVectorOp(I))
+    return ReplaceInstUsesWith(I, V);
+
+  if (Value *V = SimplifyURemInst(Op0, Op1, DL, TLI, DT, AC))
     return ReplaceInstUsesWith(I, V);
 
   if (Instruction *common = commonIRemTransforms(I))
@@ -1148,7 +1395,7 @@ Instruction *InstCombiner::visitURem(BinaryOperator &I) {
                           I.getType());
 
   // X urem Y -> X and Y-1, where Y is a power of 2,
-  if (isKnownToBeAPowerOfTwo(Op1, /*OrZero*/true)) {
+  if (isKnownToBeAPowerOfTwo(Op1, DL, /*OrZero*/ true, 0, AC, &I, DT)) {
     Constant *N1 = Constant::getAllOnesValue(I.getType());
     Value *Add = Builder->CreateAdd(Op1, N1);
     return BinaryOperator::CreateAnd(Op0, Add);
@@ -1161,34 +1408,38 @@ Instruction *InstCombiner::visitURem(BinaryOperator &I) {
     return ReplaceInstUsesWith(I, Ext);
   }
 
-  return 0;
+  return nullptr;
 }
 
 Instruction *InstCombiner::visitSRem(BinaryOperator &I) {
   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
 
-  if (Value *V = SimplifySRemInst(Op0, Op1, TD))
+  if (Value *V = SimplifyVectorOp(I))
+    return ReplaceInstUsesWith(I, V);
+
+  if (Value *V = SimplifySRemInst(Op0, Op1, DL, TLI, DT, AC))
     return ReplaceInstUsesWith(I, V);
 
   // Handle the integer rem common cases
   if (Instruction *Common = commonIRemTransforms(I))
     return Common;
 
-  if (Value *RHSNeg = dyn_castNegVal(Op1))
-    if (!isa<Constant>(RHSNeg) ||
-        (isa<ConstantInt>(RHSNeg) &&
-         cast<ConstantInt>(RHSNeg)->getValue().isStrictlyPositive())) {
-      // X % -Y -> X % Y
+  {
+    const APInt *Y;
+    // X % -Y -> X % Y
+    if (match(Op1, m_APInt(Y)) && Y->isNegative() && !Y->isMinSignedValue()) {
       Worklist.AddValue(I.getOperand(1));
-      I.setOperand(1, RHSNeg);
+      I.setOperand(1, ConstantInt::get(I.getType(), -*Y));
       return &I;
     }
+  }
 
   // If the sign bits of both operands are zero (i.e. we can prove they are
   // unsigned inputs), turn this into a urem.
   if (I.getType()->isIntegerTy()) {
     APInt Mask(APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits()));
-    if (MaskedValueIsZero(Op1, Mask) && MaskedValueIsZero(Op0, Mask)) {
+    if (MaskedValueIsZero(Op1, Mask, 0, &I) &&
+        MaskedValueIsZero(Op0, Mask, 0, &I)) {
       // X srem Y -> X urem Y, iff X and Y don't have sign bit set
       return BinaryOperator::CreateURem(Op0, Op1, I.getName());
     }
@@ -1203,7 +1454,7 @@ Instruction *InstCombiner::visitSRem(BinaryOperator &I) {
     bool hasMissing = false;
     for (unsigned i = 0; i != VWidth; ++i) {
       Constant *Elt = C->getAggregateElement(i);
-      if (Elt == 0) {
+      if (!Elt) {
         hasMissing = true;
         break;
       }
@@ -1232,18 +1483,22 @@ Instruction *InstCombiner::visitSRem(BinaryOperator &I) {
     }
   }
 
-  return 0;
+  return nullptr;
 }
 
 Instruction *InstCombiner::visitFRem(BinaryOperator &I) {
   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
 
-  if (Value *V = SimplifyFRemInst(Op0, Op1, TD))
+  if (Value *V = SimplifyVectorOp(I))
+    return ReplaceInstUsesWith(I, V);
+
+  if (Value *V = SimplifyFRemInst(Op0, Op1, I.getFastMathFlags(),
+                                  DL, TLI, DT, AC))
     return ReplaceInstUsesWith(I, V);
 
   // Handle cases involving: rem X, (select Cond, Y, Z)
   if (isa<SelectInst>(Op1) && SimplifyDivRemOfSelect(I))
     return &I;
 
-  return 0;
+  return nullptr;
 }