lib/Transforms/InstCombine/InstCombineMulDivRem.cpp

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