lib/Transforms/InstCombine/InstCombineMulDivRem.cpp

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