contrib/llvm-project/llvm/lib/Transforms/InstCombine/InstCombineMulDivRem.cpp

   1 //===- InstCombineMulDivRem.cpp -------------------------------------------===//
   2 //
   3 // Part of the LLVM Project, under the Apache License v2.0 with LLVM Exceptions.
   4 // See https://llvm.org/LICENSE.txt for license information.
   5 // SPDX-License-Identifier: Apache-2.0 WITH LLVM-exception
   6 //
   7 //===----------------------------------------------------------------------===//
   8 //
   9 // This file implements the visit functions for mul, fmul, sdiv, udiv, fdiv,
  10 // srem, urem, frem.
  11 //
  12 //===----------------------------------------------------------------------===//
  13
  14 #include "InstCombineInternal.h"
  15 #include "llvm/ADT/APFloat.h"
  16 #include "llvm/ADT/APInt.h"
  17 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
  18 #include "llvm/Analysis/InstructionSimplify.h"
  19 #include "llvm/IR/BasicBlock.h"
  20 #include "llvm/IR/Constant.h"
  21 #include "llvm/IR/Constants.h"
  22 #include "llvm/IR/InstrTypes.h"
  23 #include "llvm/IR/Instruction.h"
  24 #include "llvm/IR/Instructions.h"
  25 #include "llvm/IR/IntrinsicInst.h"
  26 #include "llvm/IR/Intrinsics.h"
  27 #include "llvm/IR/Operator.h"
  28 #include "llvm/IR/PatternMatch.h"
  29 #include "llvm/IR/Type.h"
  30 #include "llvm/IR/Value.h"
  31 #include "llvm/Support/Casting.h"
  32 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
  33 #include "llvm/Support/KnownBits.h"
  34 #include "llvm/Transforms/InstCombine/InstCombineWorklist.h"
  35 #include "llvm/Transforms/Utils/BuildLibCalls.h"
  36 #include <cassert>
  37 #include <cstddef>
  38 #include <cstdint>
  39 #include <utility>
  40
  41 using namespace llvm;
  42 using namespace PatternMatch;
  43
  44 #define DEBUG_TYPE "instcombine"
  45
  46 /// The specific integer value is used in a context where it is known to be
  47 /// non-zero.  If this allows us to simplify the computation, do so and return
  48 /// the new operand, otherwise return null.
  49 static Value *simplifyValueKnownNonZero(Value *V, InstCombiner &IC,
  50                                         Instruction &CxtI) {
  51   // If V has multiple uses, then we would have to do more analysis to determine
  52   // if this is safe.  For example, the use could be in dynamically unreached
  53   // code.
  54   if (!V->hasOneUse()) return nullptr;
  55
  56   bool MadeChange = false;
  57
  58   // ((1 << A) >>u B) --> (1 << (A-B))
  59   // Because V cannot be zero, we know that B is less than A.
  60   Value *A = nullptr, *B = nullptr, *One = nullptr;
  61   if (match(V, m_LShr(m_OneUse(m_Shl(m_Value(One), m_Value(A))), m_Value(B))) &&
  62       match(One, m_One())) {
  63     A = IC.Builder.CreateSub(A, B);
  64     return IC.Builder.CreateShl(One, A);
  65   }
  66
  67   // (PowerOfTwo >>u B) --> isExact since shifting out the result would make it
  68   // inexact.  Similarly for <<.
  69   BinaryOperator *I = dyn_cast<BinaryOperator>(V);
  70   if (I && I->isLogicalShift() &&
  71       IC.isKnownToBeAPowerOfTwo(I->getOperand(0), false, 0, &CxtI)) {
  72     // We know that this is an exact/nuw shift and that the input is a
  73     // non-zero context as well.
  74     if (Value *V2 = simplifyValueKnownNonZero(I->getOperand(0), IC, CxtI)) {
  75       IC.replaceOperand(*I, 0, V2);
  76       MadeChange = true;
  77     }
  78
  79     if (I->getOpcode() == Instruction::LShr && !I->isExact()) {
  80       I->setIsExact();
  81       MadeChange = true;
  82     }
  83
  84     if (I->getOpcode() == Instruction::Shl && !I->hasNoUnsignedWrap()) {
  85       I->setHasNoUnsignedWrap();
  86       MadeChange = true;
  87     }
  88   }
  89
  90   // TODO: Lots more we could do here:
  91   //    If V is a phi node, we can call this on each of its operands.
  92   //    "select cond, X, 0" can simplify to "X".
  93
  94   return MadeChange ? V : nullptr;
  95 }
  96
  97 /// A helper routine of InstCombiner::visitMul().
  98 ///
  99 /// If C is a scalar/fixed width vector of known powers of 2, then this
 100 /// function returns a new scalar/fixed width vector obtained from logBase2
 101 /// of C.
 102 /// Return a null pointer otherwise.
 103 static Constant *getLogBase2(Type *Ty, Constant *C) {
 104   const APInt *IVal;
 105   if (match(C, m_APInt(IVal)) && IVal->isPowerOf2())
 106     return ConstantInt::get(Ty, IVal->logBase2());
 107
 108   // FIXME: We can extract pow of 2 of splat constant for scalable vectors.
 109   if (!isa<FixedVectorType>(Ty))
 110     return nullptr;
 111
 112   SmallVector<Constant *, 4> Elts;
 113   for (unsigned I = 0, E = cast<FixedVectorType>(Ty)->getNumElements(); I != E;
 114        ++I) {
 115     Constant *Elt = C->getAggregateElement(I);
 116     if (!Elt)
 117       return nullptr;
 118     if (isa<UndefValue>(Elt)) {
 119       Elts.push_back(UndefValue::get(Ty->getScalarType()));
 120       continue;
 121     }
 122     if (!match(Elt, m_APInt(IVal)) || !IVal->isPowerOf2())
 123       return nullptr;
 124     Elts.push_back(ConstantInt::get(Ty->getScalarType(), IVal->logBase2()));
 125   }
 126
 127   return ConstantVector::get(Elts);
 128 }
 129
 130 // TODO: This is a specific form of a much more general pattern.
 131 //       We could detect a select with any binop identity constant, or we
 132 //       could use SimplifyBinOp to see if either arm of the select reduces.
 133 //       But that needs to be done carefully and/or while removing potential
 134 //       reverse canonicalizations as in InstCombiner::foldSelectIntoOp().
 135 static Value *foldMulSelectToNegate(BinaryOperator &I,
 136                                     InstCombiner::BuilderTy &Builder) {
 137   Value *Cond, *OtherOp;
 138
 139   // mul (select Cond, 1, -1), OtherOp --> select Cond, OtherOp, -OtherOp
 140   // mul OtherOp, (select Cond, 1, -1) --> select Cond, OtherOp, -OtherOp
 141   if (match(&I, m_c_Mul(m_OneUse(m_Select(m_Value(Cond), m_One(), m_AllOnes())),
 142                         m_Value(OtherOp))))
 143     return Builder.CreateSelect(Cond, OtherOp, Builder.CreateNeg(OtherOp));
 144
 145   // mul (select Cond, -1, 1), OtherOp --> select Cond, -OtherOp, OtherOp
 146   // mul OtherOp, (select Cond, -1, 1) --> select Cond, -OtherOp, OtherOp
 147   if (match(&I, m_c_Mul(m_OneUse(m_Select(m_Value(Cond), m_AllOnes(), m_One())),
 148                         m_Value(OtherOp))))
 149     return Builder.CreateSelect(Cond, Builder.CreateNeg(OtherOp), OtherOp);
 150
 151   // fmul (select Cond, 1.0, -1.0), OtherOp --> select Cond, OtherOp, -OtherOp
 152   // fmul OtherOp, (select Cond, 1.0, -1.0) --> select Cond, OtherOp, -OtherOp
 153   if (match(&I, m_c_FMul(m_OneUse(m_Select(m_Value(Cond), m_SpecificFP(1.0),
 154                                            m_SpecificFP(-1.0))),
 155                          m_Value(OtherOp)))) {
 156     IRBuilder<>::FastMathFlagGuard FMFGuard(Builder);
 157     Builder.setFastMathFlags(I.getFastMathFlags());
 158     return Builder.CreateSelect(Cond, OtherOp, Builder.CreateFNeg(OtherOp));
 159   }
 160
 161   // fmul (select Cond, -1.0, 1.0), OtherOp --> select Cond, -OtherOp, OtherOp
 162   // fmul OtherOp, (select Cond, -1.0, 1.0) --> select Cond, -OtherOp, OtherOp
 163   if (match(&I, m_c_FMul(m_OneUse(m_Select(m_Value(Cond), m_SpecificFP(-1.0),
 164                                            m_SpecificFP(1.0))),
 165                          m_Value(OtherOp)))) {
 166     IRBuilder<>::FastMathFlagGuard FMFGuard(Builder);
 167     Builder.setFastMathFlags(I.getFastMathFlags());
 168     return Builder.CreateSelect(Cond, Builder.CreateFNeg(OtherOp), OtherOp);
 169   }
 170
 171   return nullptr;
 172 }
 173
 174 Instruction *InstCombiner::visitMul(BinaryOperator &I) {
 175   if (Value *V = SimplifyMulInst(I.getOperand(0), I.getOperand(1),
 176                                  SQ.getWithInstruction(&I)))
 177     return replaceInstUsesWith(I, V);
 178
 179   if (SimplifyAssociativeOrCommutative(I))
 180     return &I;
 181
 182   if (Instruction *X = foldVectorBinop(I))
 183     return X;
 184
 185   if (Value *V = SimplifyUsingDistributiveLaws(I))
 186     return replaceInstUsesWith(I, V);
 187
 188   // X * -1 == 0 - X
 189   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
 190   if (match(Op1, m_AllOnes())) {
 191     BinaryOperator *BO = BinaryOperator::CreateNeg(Op0, I.getName());
 192     if (I.hasNoSignedWrap())
 193       BO->setHasNoSignedWrap();
 194     return BO;
 195   }
 196
 197   // Also allow combining multiply instructions on vectors.
 198   {
 199     Value *NewOp;
 200     Constant *C1, *C2;
 201     const APInt *IVal;
 202     if (match(&I, m_Mul(m_Shl(m_Value(NewOp), m_Constant(C2)),
 203                         m_Constant(C1))) &&
 204         match(C1, m_APInt(IVal))) {
 205       // ((X << C2)*C1) == (X * (C1 << C2))
 206       Constant *Shl = ConstantExpr::getShl(C1, C2);
 207       BinaryOperator *Mul = cast<BinaryOperator>(I.getOperand(0));
 208       BinaryOperator *BO = BinaryOperator::CreateMul(NewOp, Shl);
 209       if (I.hasNoUnsignedWrap() && Mul->hasNoUnsignedWrap())
 210         BO->setHasNoUnsignedWrap();
 211       if (I.hasNoSignedWrap() && Mul->hasNoSignedWrap() &&
 212           Shl->isNotMinSignedValue())
 213         BO->setHasNoSignedWrap();
 214       return BO;
 215     }
 216
 217     if (match(&I, m_Mul(m_Value(NewOp), m_Constant(C1)))) {
 218       // Replace X*(2^C) with X << C, where C is either a scalar or a vector.
 219       // Note that we need to sanitize undef multipliers to 1,
 220       // to avoid introducing poison.
 221       Constant *SafeC1 = Constant::replaceUndefsWith(
 222           C1, ConstantInt::get(C1->getType()->getScalarType(), 1));
 223       if (Constant *NewCst = getLogBase2(NewOp->getType(), SafeC1)) {
 224         BinaryOperator *Shl = BinaryOperator::CreateShl(NewOp, NewCst);
 225
 226         if (I.hasNoUnsignedWrap())
 227           Shl->setHasNoUnsignedWrap();
 228         if (I.hasNoSignedWrap()) {
 229           const APInt *V;
 230           if (match(NewCst, m_APInt(V)) && *V != V->getBitWidth() - 1)
 231             Shl->setHasNoSignedWrap();
 232         }
 233
 234         return Shl;
 235       }
 236     }
 237   }
 238
 239   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
 240     // (Y - X) * (-(2**n)) -> (X - Y) * (2**n), for positive nonzero n
 241     // (Y + const) * (-(2**n)) -> (-constY) * (2**n), for positive nonzero n
 242     // The "* (2**n)" thus becomes a potential shifting opportunity.
 243     {
 244       const APInt &   Val = CI->getValue();
 245       const APInt &PosVal = Val.abs();
 246       if (Val.isNegative() && PosVal.isPowerOf2()) {
 247         Value *X = nullptr, *Y = nullptr;
 248         if (Op0->hasOneUse()) {
 249           ConstantInt *C1;
 250           Value *Sub = nullptr;
 251           if (match(Op0, m_Sub(m_Value(Y), m_Value(X))))
 252             Sub = Builder.CreateSub(X, Y, "suba");
 253           else if (match(Op0, m_Add(m_Value(Y), m_ConstantInt(C1))))
 254             Sub = Builder.CreateSub(Builder.CreateNeg(C1), Y, "subc");
 255           if (Sub)
 256             return
 257               BinaryOperator::CreateMul(Sub,
 258                                         ConstantInt::get(Y->getType(), PosVal));
 259         }
 260       }
 261     }
 262   }
 263
 264   if (Instruction *FoldedMul = foldBinOpIntoSelectOrPhi(I))
 265     return FoldedMul;
 266
 267   if (Value *FoldedMul = foldMulSelectToNegate(I, Builder))
 268     return replaceInstUsesWith(I, FoldedMul);
 269
 270   // Simplify mul instructions with a constant RHS.
 271   if (isa<Constant>(Op1)) {
 272     // Canonicalize (X+C1)*CI -> X*CI+C1*CI.
 273     Value *X;
 274     Constant *C1;
 275     if (match(Op0, m_OneUse(m_Add(m_Value(X), m_Constant(C1))))) {
 276       Value *Mul = Builder.CreateMul(C1, Op1);
 277       // Only go forward with the transform if C1*CI simplifies to a tidier
 278       // constant.
 279       if (!match(Mul, m_Mul(m_Value(), m_Value())))
 280         return BinaryOperator::CreateAdd(Builder.CreateMul(X, Op1), Mul);
 281     }
 282   }
 283
 284   // abs(X) * abs(X) -> X * X
 285   // nabs(X) * nabs(X) -> X * X
 286   if (Op0 == Op1) {
 287     Value *X, *Y;
 288     SelectPatternFlavor SPF = matchSelectPattern(Op0, X, Y).Flavor;
 289     if (SPF == SPF_ABS || SPF == SPF_NABS)
 290       return BinaryOperator::CreateMul(X, X);
 291   }
 292
 293   // -X * C --> X * -C
 294   Value *X, *Y;
 295   Constant *Op1C;
 296   if (match(Op0, m_Neg(m_Value(X))) && match(Op1, m_Constant(Op1C)))
 297     return BinaryOperator::CreateMul(X, ConstantExpr::getNeg(Op1C));
 298
 299   // -X * -Y --> X * Y
 300   if (match(Op0, m_Neg(m_Value(X))) && match(Op1, m_Neg(m_Value(Y)))) {
 301     auto *NewMul = BinaryOperator::CreateMul(X, Y);
 302     if (I.hasNoSignedWrap() &&
 303         cast<OverflowingBinaryOperator>(Op0)->hasNoSignedWrap() &&
 304         cast<OverflowingBinaryOperator>(Op1)->hasNoSignedWrap())
 305       NewMul->setHasNoSignedWrap();
 306     return NewMul;
 307   }
 308
 309   // -X * Y --> -(X * Y)
 310   // X * -Y --> -(X * Y)
 311   if (match(&I, m_c_Mul(m_OneUse(m_Neg(m_Value(X))), m_Value(Y))))
 312     return BinaryOperator::CreateNeg(Builder.CreateMul(X, Y));
 313
 314   // (X / Y) *  Y = X - (X % Y)
 315   // (X / Y) * -Y = (X % Y) - X
 316   {
 317     Value *Y = Op1;
 318     BinaryOperator *Div = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
 319     if (!Div || (Div->getOpcode() != Instruction::UDiv &&
 320                  Div->getOpcode() != Instruction::SDiv)) {
 321       Y = Op0;
 322       Div = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1);
 323     }
 324     Value *Neg = dyn_castNegVal(Y);
 325     if (Div && Div->hasOneUse() &&
 326         (Div->getOperand(1) == Y || Div->getOperand(1) == Neg) &&
 327         (Div->getOpcode() == Instruction::UDiv ||
 328          Div->getOpcode() == Instruction::SDiv)) {
 329       Value *X = Div->getOperand(0), *DivOp1 = Div->getOperand(1);
 330
 331       // If the division is exact, X % Y is zero, so we end up with X or -X.
 332       if (Div->isExact()) {
 333         if (DivOp1 == Y)
 334           return replaceInstUsesWith(I, X);
 335         return BinaryOperator::CreateNeg(X);
 336       }
 337
 338       auto RemOpc = Div->getOpcode() == Instruction::UDiv ? Instruction::URem
 339                                                           : Instruction::SRem;
 340       Value *Rem = Builder.CreateBinOp(RemOpc, X, DivOp1);
 341       if (DivOp1 == Y)
 342         return BinaryOperator::CreateSub(X, Rem);
 343       return BinaryOperator::CreateSub(Rem, X);
 344     }
 345   }
 346
 347   /// i1 mul -> i1 and.
 348   if (I.getType()->isIntOrIntVectorTy(1))
 349     return BinaryOperator::CreateAnd(Op0, Op1);
 350
 351   // X*(1 << Y) --> X << Y
 352   // (1 << Y)*X --> X << Y
 353   {
 354     Value *Y;
 355     BinaryOperator *BO = nullptr;
 356     bool ShlNSW = false;
 357     if (match(Op0, m_Shl(m_One(), m_Value(Y)))) {
 358       BO = BinaryOperator::CreateShl(Op1, Y);
 359       ShlNSW = cast<ShlOperator>(Op0)->hasNoSignedWrap();
 360     } else if (match(Op1, m_Shl(m_One(), m_Value(Y)))) {
 361       BO = BinaryOperator::CreateShl(Op0, Y);
 362       ShlNSW = cast<ShlOperator>(Op1)->hasNoSignedWrap();
 363     }
 364     if (BO) {
 365       if (I.hasNoUnsignedWrap())
 366         BO->setHasNoUnsignedWrap();
 367       if (I.hasNoSignedWrap() && ShlNSW)
 368         BO->setHasNoSignedWrap();
 369       return BO;
 370     }
 371   }
 372
 373   // (zext bool X) * (zext bool Y) --> zext (and X, Y)
 374   // (sext bool X) * (sext bool Y) --> zext (and X, Y)
 375   // Note: -1 * -1 == 1 * 1 == 1 (if the extends match, the result is the same)
 376   if (((match(Op0, m_ZExt(m_Value(X))) && match(Op1, m_ZExt(m_Value(Y)))) ||
 377        (match(Op0, m_SExt(m_Value(X))) && match(Op1, m_SExt(m_Value(Y))))) &&
 378       X->getType()->isIntOrIntVectorTy(1) && X->getType() == Y->getType() &&
 379       (Op0->hasOneUse() || Op1->hasOneUse())) {
 380     Value *And = Builder.CreateAnd(X, Y, "mulbool");
 381     return CastInst::Create(Instruction::ZExt, And, I.getType());
 382   }
 383   // (sext bool X) * (zext bool Y) --> sext (and X, Y)
 384   // (zext bool X) * (sext bool Y) --> sext (and X, Y)
 385   // Note: -1 * 1 == 1 * -1  == -1
 386   if (((match(Op0, m_SExt(m_Value(X))) && match(Op1, m_ZExt(m_Value(Y)))) ||
 387        (match(Op0, m_ZExt(m_Value(X))) && match(Op1, m_SExt(m_Value(Y))))) &&
 388       X->getType()->isIntOrIntVectorTy(1) && X->getType() == Y->getType() &&
 389       (Op0->hasOneUse() || Op1->hasOneUse())) {
 390     Value *And = Builder.CreateAnd(X, Y, "mulbool");
 391     return CastInst::Create(Instruction::SExt, And, I.getType());
 392   }
 393
 394   // (bool X) * Y --> X ? Y : 0
 395   // Y * (bool X) --> X ? Y : 0
 396   if (match(Op0, m_ZExt(m_Value(X))) && X->getType()->isIntOrIntVectorTy(1))
 397     return SelectInst::Create(X, Op1, ConstantInt::get(I.getType(), 0));
 398   if (match(Op1, m_ZExt(m_Value(X))) && X->getType()->isIntOrIntVectorTy(1))
 399     return SelectInst::Create(X, Op0, ConstantInt::get(I.getType(), 0));
 400
 401   // (lshr X, 31) * Y --> (ashr X, 31) & Y
 402   // Y * (lshr X, 31) --> (ashr X, 31) & Y
 403   // TODO: We are not checking one-use because the elimination of the multiply
 404   //       is better for analysis?
 405   // TODO: Should we canonicalize to '(X < 0) ? Y : 0' instead? That would be
 406   //       more similar to what we're doing above.
 407   const APInt *C;
 408   if (match(Op0, m_LShr(m_Value(X), m_APInt(C))) && *C == C->getBitWidth() - 1)
 409     return BinaryOperator::CreateAnd(Builder.CreateAShr(X, *C), Op1);
 410   if (match(Op1, m_LShr(m_Value(X), m_APInt(C))) && *C == C->getBitWidth() - 1)
 411     return BinaryOperator::CreateAnd(Builder.CreateAShr(X, *C), Op0);
 412
 413   if (Instruction *Ext = narrowMathIfNoOverflow(I))
 414     return Ext;
 415
 416   bool Changed = false;
 417   if (!I.hasNoSignedWrap() && willNotOverflowSignedMul(Op0, Op1, I)) {
 418     Changed = true;
 419     I.setHasNoSignedWrap(true);
 420   }
 421
 422   if (!I.hasNoUnsignedWrap() && willNotOverflowUnsignedMul(Op0, Op1, I)) {
 423     Changed = true;
 424     I.setHasNoUnsignedWrap(true);
 425   }
 426
 427   return Changed ? &I : nullptr;
 428 }
 429
 430 Instruction *InstCombiner::foldFPSignBitOps(BinaryOperator &I) {
 431   BinaryOperator::BinaryOps Opcode = I.getOpcode();
 432   assert((Opcode == Instruction::FMul || Opcode == Instruction::FDiv) &&
 433          "Expected fmul or fdiv");
 434
 435   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
 436   Value *X, *Y;
 437
 438   // -X * -Y --> X * Y
 439   // -X / -Y --> X / Y
 440   if (match(Op0, m_FNeg(m_Value(X))) && match(Op1, m_FNeg(m_Value(Y))))
 441     return BinaryOperator::CreateWithCopiedFlags(Opcode, X, Y, &I);
 442
 443   // fabs(X) * fabs(X) -> X * X
 444   // fabs(X) / fabs(X) -> X / X
 445   if (Op0 == Op1 && match(Op0, m_Intrinsic<Intrinsic::fabs>(m_Value(X))))
 446     return BinaryOperator::CreateWithCopiedFlags(Opcode, X, X, &I);
 447
 448   // fabs(X) * fabs(Y) --> fabs(X * Y)
 449   // fabs(X) / fabs(Y) --> fabs(X / Y)
 450   if (match(Op0, m_Intrinsic<Intrinsic::fabs>(m_Value(X))) &&
 451       match(Op1, m_Intrinsic<Intrinsic::fabs>(m_Value(Y))) &&
 452       (Op0->hasOneUse() || Op1->hasOneUse())) {
 453     IRBuilder<>::FastMathFlagGuard FMFGuard(Builder);
 454     Builder.setFastMathFlags(I.getFastMathFlags());
 455     Value *XY = Builder.CreateBinOp(Opcode, X, Y);
 456     Value *Fabs = Builder.CreateUnaryIntrinsic(Intrinsic::fabs, XY);
 457     Fabs->takeName(&I);
 458     return replaceInstUsesWith(I, Fabs);
 459   }
 460
 461   return nullptr;
 462 }
 463
 464 Instruction *InstCombiner::visitFMul(BinaryOperator &I) {
 465   if (Value *V = SimplifyFMulInst(I.getOperand(0), I.getOperand(1),
 466                                   I.getFastMathFlags(),
 467                                   SQ.getWithInstruction(&I)))
 468     return replaceInstUsesWith(I, V);
 469
 470   if (SimplifyAssociativeOrCommutative(I))
 471     return &I;
 472
 473   if (Instruction *X = foldVectorBinop(I))
 474     return X;
 475
 476   if (Instruction *FoldedMul = foldBinOpIntoSelectOrPhi(I))
 477     return FoldedMul;
 478
 479   if (Value *FoldedMul = foldMulSelectToNegate(I, Builder))
 480     return replaceInstUsesWith(I, FoldedMul);
 481
 482   if (Instruction *R = foldFPSignBitOps(I))
 483     return R;
 484
 485   // X * -1.0 --> -X
 486   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
 487   if (match(Op1, m_SpecificFP(-1.0)))
 488     return UnaryOperator::CreateFNegFMF(Op0, &I);
 489
 490   // -X * C --> X * -C
 491   Value *X, *Y;
 492   Constant *C;
 493   if (match(Op0, m_FNeg(m_Value(X))) && match(Op1, m_Constant(C)))
 494     return BinaryOperator::CreateFMulFMF(X, ConstantExpr::getFNeg(C), &I);
 495
 496   // (select A, B, C) * (select A, D, E) --> select A, (B*D), (C*E)
 497   if (Value *V = SimplifySelectsFeedingBinaryOp(I, Op0, Op1))
 498     return replaceInstUsesWith(I, V);
 499
 500   if (I.hasAllowReassoc()) {
 501     // Reassociate constant RHS with another constant to form constant
 502     // expression.
 503     if (match(Op1, m_Constant(C)) && C->isFiniteNonZeroFP()) {
 504       Constant *C1;
 505       if (match(Op0, m_OneUse(m_FDiv(m_Constant(C1), m_Value(X))))) {
 506         // (C1 / X) * C --> (C * C1) / X
 507         Constant *CC1 = ConstantExpr::getFMul(C, C1);
 508         if (CC1->isNormalFP())
 509           return BinaryOperator::CreateFDivFMF(CC1, X, &I);
 510       }
 511       if (match(Op0, m_FDiv(m_Value(X), m_Constant(C1)))) {
 512         // (X / C1) * C --> X * (C / C1)
 513         Constant *CDivC1 = ConstantExpr::getFDiv(C, C1);
 514         if (CDivC1->isNormalFP())
 515           return BinaryOperator::CreateFMulFMF(X, CDivC1, &I);
 516
 517         // If the constant was a denormal, try reassociating differently.
 518         // (X / C1) * C --> X / (C1 / C)
 519         Constant *C1DivC = ConstantExpr::getFDiv(C1, C);
 520         if (Op0->hasOneUse() && C1DivC->isNormalFP())
 521           return BinaryOperator::CreateFDivFMF(X, C1DivC, &I);
 522       }
 523
 524       // We do not need to match 'fadd C, X' and 'fsub X, C' because they are
 525       // canonicalized to 'fadd X, C'. Distributing the multiply may allow
 526       // further folds and (X * C) + C2 is 'fma'.
 527       if (match(Op0, m_OneUse(m_FAdd(m_Value(X), m_Constant(C1))))) {
 528         // (X + C1) * C --> (X * C) + (C * C1)
 529         Constant *CC1 = ConstantExpr::getFMul(C, C1);
 530         Value *XC = Builder.CreateFMulFMF(X, C, &I);
 531         return BinaryOperator::CreateFAddFMF(XC, CC1, &I);
 532       }
 533       if (match(Op0, m_OneUse(m_FSub(m_Constant(C1), m_Value(X))))) {
 534         // (C1 - X) * C --> (C * C1) - (X * C)
 535         Constant *CC1 = ConstantExpr::getFMul(C, C1);
 536         Value *XC = Builder.CreateFMulFMF(X, C, &I);
 537         return BinaryOperator::CreateFSubFMF(CC1, XC, &I);
 538       }
 539     }
 540
 541     Value *Z;
 542     if (match(&I, m_c_FMul(m_OneUse(m_FDiv(m_Value(X), m_Value(Y))),
 543                            m_Value(Z)))) {
 544       // Sink division: (X / Y) * Z --> (X * Z) / Y
 545       Value *NewFMul = Builder.CreateFMulFMF(X, Z, &I);
 546       return BinaryOperator::CreateFDivFMF(NewFMul, Y, &I);
 547     }
 548
 549     // sqrt(X) * sqrt(Y) -> sqrt(X * Y)
 550     // nnan disallows the possibility of returning a number if both operands are
 551     // negative (in that case, we should return NaN).
 552     if (I.hasNoNaNs() &&
 553         match(Op0, m_OneUse(m_Intrinsic<Intrinsic::sqrt>(m_Value(X)))) &&
 554         match(Op1, m_OneUse(m_Intrinsic<Intrinsic::sqrt>(m_Value(Y))))) {
 555       Value *XY = Builder.CreateFMulFMF(X, Y, &I);
 556       Value *Sqrt = Builder.CreateUnaryIntrinsic(Intrinsic::sqrt, XY, &I);
 557       return replaceInstUsesWith(I, Sqrt);
 558     }
 559
 560     // Like the similar transform in instsimplify, this requires 'nsz' because
 561     // sqrt(-0.0) = -0.0, and -0.0 * -0.0 does not simplify to -0.0.
 562     if (I.hasNoNaNs() && I.hasNoSignedZeros() && Op0 == Op1 &&
 563         Op0->hasNUses(2)) {
 564       // Peek through fdiv to find squaring of square root:
 565       // (X / sqrt(Y)) * (X / sqrt(Y)) --> (X * X) / Y
 566       if (match(Op0, m_FDiv(m_Value(X),
 567                             m_Intrinsic<Intrinsic::sqrt>(m_Value(Y))))) {
 568         Value *XX = Builder.CreateFMulFMF(X, X, &I);
 569         return BinaryOperator::CreateFDivFMF(XX, Y, &I);
 570       }
 571       // (sqrt(Y) / X) * (sqrt(Y) / X) --> Y / (X * X)
 572       if (match(Op0, m_FDiv(m_Intrinsic<Intrinsic::sqrt>(m_Value(Y)),
 573                             m_Value(X)))) {
 574         Value *XX = Builder.CreateFMulFMF(X, X, &I);
 575         return BinaryOperator::CreateFDivFMF(Y, XX, &I);
 576       }
 577     }
 578
 579     // exp(X) * exp(Y) -> exp(X + Y)
 580     // Match as long as at least one of exp has only one use.
 581     if (match(Op0, m_Intrinsic<Intrinsic::exp>(m_Value(X))) &&
 582         match(Op1, m_Intrinsic<Intrinsic::exp>(m_Value(Y))) &&
 583         (Op0->hasOneUse() || Op1->hasOneUse())) {
 584       Value *XY = Builder.CreateFAddFMF(X, Y, &I);
 585       Value *Exp = Builder.CreateUnaryIntrinsic(Intrinsic::exp, XY, &I);
 586       return replaceInstUsesWith(I, Exp);
 587     }
 588
 589     // exp2(X) * exp2(Y) -> exp2(X + Y)
 590     // Match as long as at least one of exp2 has only one use.
 591     if (match(Op0, m_Intrinsic<Intrinsic::exp2>(m_Value(X))) &&
 592         match(Op1, m_Intrinsic<Intrinsic::exp2>(m_Value(Y))) &&
 593         (Op0->hasOneUse() || Op1->hasOneUse())) {
 594       Value *XY = Builder.CreateFAddFMF(X, Y, &I);
 595       Value *Exp2 = Builder.CreateUnaryIntrinsic(Intrinsic::exp2, XY, &I);
 596       return replaceInstUsesWith(I, Exp2);
 597     }
 598
 599     // (X*Y) * X => (X*X) * Y where Y != X
 600     //  The purpose is two-fold:
 601     //   1) to form a power expression (of X).
 602     //   2) potentially shorten the critical path: After transformation, the
 603     //  latency of the instruction Y is amortized by the expression of X*X,
 604     //  and therefore Y is in a "less critical" position compared to what it
 605     //  was before the transformation.
 606     if (match(Op0, m_OneUse(m_c_FMul(m_Specific(Op1), m_Value(Y)))) &&
 607         Op1 != Y) {
 608       Value *XX = Builder.CreateFMulFMF(Op1, Op1, &I);
 609       return BinaryOperator::CreateFMulFMF(XX, Y, &I);
 610     }
 611     if (match(Op1, m_OneUse(m_c_FMul(m_Specific(Op0), m_Value(Y)))) &&
 612         Op0 != Y) {
 613       Value *XX = Builder.CreateFMulFMF(Op0, Op0, &I);
 614       return BinaryOperator::CreateFMulFMF(XX, Y, &I);
 615     }
 616   }
 617
 618   // log2(X * 0.5) * Y = log2(X) * Y - Y
 619   if (I.isFast()) {
 620     IntrinsicInst *Log2 = nullptr;
 621     if (match(Op0, m_OneUse(m_Intrinsic<Intrinsic::log2>(
 622             m_OneUse(m_FMul(m_Value(X), m_SpecificFP(0.5))))))) {
 623       Log2 = cast<IntrinsicInst>(Op0);
 624       Y = Op1;
 625     }
 626     if (match(Op1, m_OneUse(m_Intrinsic<Intrinsic::log2>(
 627             m_OneUse(m_FMul(m_Value(X), m_SpecificFP(0.5))))))) {
 628       Log2 = cast<IntrinsicInst>(Op1);
 629       Y = Op0;
 630     }
 631     if (Log2) {
 632       Value *Log2 = Builder.CreateUnaryIntrinsic(Intrinsic::log2, X, &I);
 633       Value *LogXTimesY = Builder.CreateFMulFMF(Log2, Y, &I);
 634       return BinaryOperator::CreateFSubFMF(LogXTimesY, Y, &I);
 635     }
 636   }
 637
 638   return nullptr;
 639 }
 640
 641 /// Fold a divide or remainder with a select instruction divisor when one of the
 642 /// select operands is zero. In that case, we can use the other select operand
 643 /// because div/rem by zero is undefined.
 644 bool InstCombiner::simplifyDivRemOfSelectWithZeroOp(BinaryOperator &I) {
 645   SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(I.getOperand(1));
 646   if (!SI)
 647     return false;
 648
 649   int NonNullOperand;
 650   if (match(SI->getTrueValue(), m_Zero()))
 651     // div/rem X, (Cond ? 0 : Y) -> div/rem X, Y
 652     NonNullOperand = 2;
 653   else if (match(SI->getFalseValue(), m_Zero()))
 654     // div/rem X, (Cond ? Y : 0) -> div/rem X, Y
 655     NonNullOperand = 1;
 656   else
 657     return false;
 658
 659   // Change the div/rem to use 'Y' instead of the select.
 660   replaceOperand(I, 1, SI->getOperand(NonNullOperand));
 661
 662   // Okay, we know we replace the operand of the div/rem with 'Y' with no
 663   // problem.  However, the select, or the condition of the select may have
 664   // multiple uses.  Based on our knowledge that the operand must be non-zero,
 665   // propagate the known value for the select into other uses of it, and
 666   // propagate a known value of the condition into its other users.
 667
 668   // If the select and condition only have a single use, don't bother with this,
 669   // early exit.
 670   Value *SelectCond = SI->getCondition();
 671   if (SI->use_empty() && SelectCond->hasOneUse())
 672     return true;
 673
 674   // Scan the current block backward, looking for other uses of SI.
 675   BasicBlock::iterator BBI = I.getIterator(), BBFront = I.getParent()->begin();
 676   Type *CondTy = SelectCond->getType();
 677   while (BBI != BBFront) {
 678     --BBI;
 679     // If we found an instruction that we can't assume will return, so
 680     // information from below it cannot be propagated above it.
 681     if (!isGuaranteedToTransferExecutionToSuccessor(&*BBI))
 682       break;
 683
 684     // Replace uses of the select or its condition with the known values.
 685     for (Instruction::op_iterator I = BBI->op_begin(), E = BBI->op_end();
 686          I != E; ++I) {
 687       if (*I == SI) {
 688         replaceUse(*I, SI->getOperand(NonNullOperand));
 689         Worklist.push(&*BBI);
 690       } else if (*I == SelectCond) {
 691         replaceUse(*I, NonNullOperand == 1 ? ConstantInt::getTrue(CondTy)
 692                                            : ConstantInt::getFalse(CondTy));
 693         Worklist.push(&*BBI);
 694       }
 695     }
 696
 697     // If we past the instruction, quit looking for it.
 698     if (&*BBI == SI)
 699       SI = nullptr;
 700     if (&*BBI == SelectCond)
 701       SelectCond = nullptr;
 702
 703     // If we ran out of things to eliminate, break out of the loop.
 704     if (!SelectCond && !SI)
 705       break;
 706
 707   }
 708   return true;
 709 }
 710
 711 /// True if the multiply can not be expressed in an int this size.
 712 static bool multiplyOverflows(const APInt &C1, const APInt &C2, APInt &Product,
 713                               bool IsSigned) {
 714   bool Overflow;
 715   Product = IsSigned ? C1.smul_ov(C2, Overflow) : C1.umul_ov(C2, Overflow);
 716   return Overflow;
 717 }
 718
 719 /// True if C1 is a multiple of C2. Quotient contains C1/C2.
 720 static bool isMultiple(const APInt &C1, const APInt &C2, APInt &Quotient,
 721                        bool IsSigned) {
 722   assert(C1.getBitWidth() == C2.getBitWidth() && "Constant widths not equal");
 723
 724   // Bail if we will divide by zero.
 725   if (C2.isNullValue())
 726     return false;
 727
 728   // Bail if we would divide INT_MIN by -1.
 729   if (IsSigned && C1.isMinSignedValue() && C2.isAllOnesValue())
 730     return false;
 731
 732   APInt Remainder(C1.getBitWidth(), /*val=*/0ULL, IsSigned);
 733   if (IsSigned)
 734     APInt::sdivrem(C1, C2, Quotient, Remainder);
 735   else
 736     APInt::udivrem(C1, C2, Quotient, Remainder);
 737
 738   return Remainder.isMinValue();
 739 }
 740
 741 /// This function implements the transforms common to both integer division
 742 /// instructions (udiv and sdiv). It is called by the visitors to those integer
 743 /// division instructions.
 744 /// Common integer divide transforms
 745 Instruction *InstCombiner::commonIDivTransforms(BinaryOperator &I) {
 746   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
 747   bool IsSigned = I.getOpcode() == Instruction::SDiv;
 748   Type *Ty = I.getType();
 749
 750   // The RHS is known non-zero.
 751   if (Value *V = simplifyValueKnownNonZero(I.getOperand(1), *this, I))
 752     return replaceOperand(I, 1, V);
 753
 754   // Handle cases involving: [su]div X, (select Cond, Y, Z)
 755   // This does not apply for fdiv.
 756   if (simplifyDivRemOfSelectWithZeroOp(I))
 757     return &I;
 758
 759   const APInt *C2;
 760   if (match(Op1, m_APInt(C2))) {
 761     Value *X;
 762     const APInt *C1;
 763
 764     // (X / C1) / C2  -> X / (C1*C2)
 765     if ((IsSigned && match(Op0, m_SDiv(m_Value(X), m_APInt(C1)))) ||
 766         (!IsSigned && match(Op0, m_UDiv(m_Value(X), m_APInt(C1))))) {
 767       APInt Product(C1->getBitWidth(), /*val=*/0ULL, IsSigned);
 768       if (!multiplyOverflows(*C1, *C2, Product, IsSigned))
 769         return BinaryOperator::Create(I.getOpcode(), X,
 770                                       ConstantInt::get(Ty, Product));
 771     }
 772
 773     if ((IsSigned && match(Op0, m_NSWMul(m_Value(X), m_APInt(C1)))) ||
 774         (!IsSigned && match(Op0, m_NUWMul(m_Value(X), m_APInt(C1))))) {
 775       APInt Quotient(C1->getBitWidth(), /*val=*/0ULL, IsSigned);
 776
 777       // (X * C1) / C2 -> X / (C2 / C1) if C2 is a multiple of C1.
 778       if (isMultiple(*C2, *C1, Quotient, IsSigned)) {
 779         auto *NewDiv = BinaryOperator::Create(I.getOpcode(), X,
 780                                               ConstantInt::get(Ty, Quotient));
 781         NewDiv->setIsExact(I.isExact());
 782         return NewDiv;
 783       }
 784
 785       // (X * C1) / C2 -> X * (C1 / C2) if C1 is a multiple of C2.
 786       if (isMultiple(*C1, *C2, Quotient, IsSigned)) {
 787         auto *Mul = BinaryOperator::Create(Instruction::Mul, X,
 788                                            ConstantInt::get(Ty, Quotient));
 789         auto *OBO = cast<OverflowingBinaryOperator>(Op0);
 790         Mul->setHasNoUnsignedWrap(!IsSigned && OBO->hasNoUnsignedWrap());
 791         Mul->setHasNoSignedWrap(OBO->hasNoSignedWrap());
 792         return Mul;
 793       }
 794     }
 795
 796     if ((IsSigned && match(Op0, m_NSWShl(m_Value(X), m_APInt(C1))) &&
 797          *C1 != C1->getBitWidth() - 1) ||
 798         (!IsSigned && match(Op0, m_NUWShl(m_Value(X), m_APInt(C1))))) {
 799       APInt Quotient(C1->getBitWidth(), /*val=*/0ULL, IsSigned);
 800       APInt C1Shifted = APInt::getOneBitSet(
 801           C1->getBitWidth(), static_cast<unsigned>(C1->getLimitedValue()));
 802
 803       // (X << C1) / C2 -> X / (C2 >> C1) if C2 is a multiple of 1 << C1.
 804       if (isMultiple(*C2, C1Shifted, Quotient, IsSigned)) {
 805         auto *BO = BinaryOperator::Create(I.getOpcode(), X,
 806                                           ConstantInt::get(Ty, Quotient));
 807         BO->setIsExact(I.isExact());
 808         return BO;
 809       }
 810
 811       // (X << C1) / C2 -> X * ((1 << C1) / C2) if 1 << C1 is a multiple of C2.
 812       if (isMultiple(C1Shifted, *C2, Quotient, IsSigned)) {
 813         auto *Mul = BinaryOperator::Create(Instruction::Mul, X,
 814                                            ConstantInt::get(Ty, Quotient));
 815         auto *OBO = cast<OverflowingBinaryOperator>(Op0);
 816         Mul->setHasNoUnsignedWrap(!IsSigned && OBO->hasNoUnsignedWrap());
 817         Mul->setHasNoSignedWrap(OBO->hasNoSignedWrap());
 818         return Mul;
 819       }
 820     }
 821
 822     if (!C2->isNullValue()) // avoid X udiv 0
 823       if (Instruction *FoldedDiv = foldBinOpIntoSelectOrPhi(I))
 824         return FoldedDiv;
 825   }
 826
 827   if (match(Op0, m_One())) {
 828     assert(!Ty->isIntOrIntVectorTy(1) && "i1 divide not removed?");
 829     if (IsSigned) {
 830       // If Op1 is 0 then it's undefined behaviour, if Op1 is 1 then the
 831       // result is one, if Op1 is -1 then the result is minus one, otherwise
 832       // it's zero.
 833       Value *Inc = Builder.CreateAdd(Op1, Op0);
 834       Value *Cmp = Builder.CreateICmpULT(Inc, ConstantInt::get(Ty, 3));
 835       return SelectInst::Create(Cmp, Op1, ConstantInt::get(Ty, 0));
 836     } else {
 837       // If Op1 is 0 then it's undefined behaviour. If Op1 is 1 then the
 838       // result is one, otherwise it's zero.
 839       return new ZExtInst(Builder.CreateICmpEQ(Op1, Op0), Ty);
 840     }
 841   }
 842
 843   // See if we can fold away this div instruction.
 844   if (SimplifyDemandedInstructionBits(I))
 845     return &I;
 846
 847   // (X - (X rem Y)) / Y -> X / Y; usually originates as ((X / Y) * Y) / Y
 848   Value *X, *Z;
 849   if (match(Op0, m_Sub(m_Value(X), m_Value(Z)))) // (X - Z) / Y; Y = Op1
 850     if ((IsSigned && match(Z, m_SRem(m_Specific(X), m_Specific(Op1)))) ||
 851         (!IsSigned && match(Z, m_URem(m_Specific(X), m_Specific(Op1)))))
 852       return BinaryOperator::Create(I.getOpcode(), X, Op1);
 853
 854   // (X << Y) / X -> 1 << Y
 855   Value *Y;
 856   if (IsSigned && match(Op0, m_NSWShl(m_Specific(Op1), m_Value(Y))))
 857     return BinaryOperator::CreateNSWShl(ConstantInt::get(Ty, 1), Y);
 858   if (!IsSigned && match(Op0, m_NUWShl(m_Specific(Op1), m_Value(Y))))
 859     return BinaryOperator::CreateNUWShl(ConstantInt::get(Ty, 1), Y);
 860
 861   // X / (X * Y) -> 1 / Y if the multiplication does not overflow.
 862   if (match(Op1, m_c_Mul(m_Specific(Op0), m_Value(Y)))) {
 863     bool HasNSW = cast<OverflowingBinaryOperator>(Op1)->hasNoSignedWrap();
 864     bool HasNUW = cast<OverflowingBinaryOperator>(Op1)->hasNoUnsignedWrap();
 865     if ((IsSigned && HasNSW) || (!IsSigned && HasNUW)) {
 866       replaceOperand(I, 0, ConstantInt::get(Ty, 1));
 867       replaceOperand(I, 1, Y);
 868       return &I;
 869     }
 870   }
 871
 872   return nullptr;
 873 }
 874
 875 static const unsigned MaxDepth = 6;
 876
 877 namespace {
 878
 879 using FoldUDivOperandCb = Instruction *(*)(Value *Op0, Value *Op1,
 880                                            const BinaryOperator &I,
 881                                            InstCombiner &IC);
 882
 883 /// Used to maintain state for visitUDivOperand().
 884 struct UDivFoldAction {
 885   /// Informs visitUDiv() how to fold this operand.  This can be zero if this
 886   /// action joins two actions together.
 887   FoldUDivOperandCb FoldAction;
 888
 889   /// Which operand to fold.
 890   Value *OperandToFold;
 891
 892   union {
 893     /// The instruction returned when FoldAction is invoked.
 894     Instruction *FoldResult;
 895
 896     /// Stores the LHS action index if this action joins two actions together.
 897     size_t SelectLHSIdx;
 898   };
 899
 900   UDivFoldAction(FoldUDivOperandCb FA, Value *InputOperand)
 901       : FoldAction(FA), OperandToFold(InputOperand), FoldResult(nullptr) {}
 902   UDivFoldAction(FoldUDivOperandCb FA, Value *InputOperand, size_t SLHS)
 903       : FoldAction(FA), OperandToFold(InputOperand), SelectLHSIdx(SLHS) {}
 904 };
 905
 906 } // end anonymous namespace
 907
 908 // X udiv 2^C -> X >> C
 909 static Instruction *foldUDivPow2Cst(Value *Op0, Value *Op1,
 910                                     const BinaryOperator &I, InstCombiner &IC) {
 911   Constant *C1 = getLogBase2(Op0->getType(), cast<Constant>(Op1));
 912   if (!C1)
 913     llvm_unreachable("Failed to constant fold udiv -> logbase2");
 914   BinaryOperator *LShr = BinaryOperator::CreateLShr(Op0, C1);
 915   if (I.isExact())
 916     LShr->setIsExact();
 917   return LShr;
 918 }
 919
 920 // X udiv (C1 << N), where C1 is "1<<C2"  -->  X >> (N+C2)
 921 // X udiv (zext (C1 << N)), where C1 is "1<<C2"  -->  X >> (N+C2)
 922 static Instruction *foldUDivShl(Value *Op0, Value *Op1, const BinaryOperator &I,
 923                                 InstCombiner &IC) {
 924   Value *ShiftLeft;
 925   if (!match(Op1, m_ZExt(m_Value(ShiftLeft))))
 926     ShiftLeft = Op1;
 927
 928   Constant *CI;
 929   Value *N;
 930   if (!match(ShiftLeft, m_Shl(m_Constant(CI), m_Value(N))))
 931     llvm_unreachable("match should never fail here!");
 932   Constant *Log2Base = getLogBase2(N->getType(), CI);
 933   if (!Log2Base)
 934     llvm_unreachable("getLogBase2 should never fail here!");
 935   N = IC.Builder.CreateAdd(N, Log2Base);
 936   if (Op1 != ShiftLeft)
 937     N = IC.Builder.CreateZExt(N, Op1->getType());
 938   BinaryOperator *LShr = BinaryOperator::CreateLShr(Op0, N);
 939   if (I.isExact())
 940     LShr->setIsExact();
 941   return LShr;
 942 }
 943
 944 // Recursively visits the possible right hand operands of a udiv
 945 // instruction, seeing through select instructions, to determine if we can
 946 // replace the udiv with something simpler.  If we find that an operand is not
 947 // able to simplify the udiv, we abort the entire transformation.
 948 static size_t visitUDivOperand(Value *Op0, Value *Op1, const BinaryOperator &I,
 949                                SmallVectorImpl<UDivFoldAction> &Actions,
 950                                unsigned Depth = 0) {
 951   // Check to see if this is an unsigned division with an exact power of 2,
 952   // if so, convert to a right shift.
 953   if (match(Op1, m_Power2())) {
 954     Actions.push_back(UDivFoldAction(foldUDivPow2Cst, Op1));
 955     return Actions.size();
 956   }
 957
 958   // X udiv (C1 << N), where C1 is "1<<C2"  -->  X >> (N+C2)
 959   if (match(Op1, m_Shl(m_Power2(), m_Value())) ||
 960       match(Op1, m_ZExt(m_Shl(m_Power2(), m_Value())))) {
 961     Actions.push_back(UDivFoldAction(foldUDivShl, Op1));
 962     return Actions.size();
 963   }
 964
 965   // The remaining tests are all recursive, so bail out if we hit the limit.
 966   if (Depth++ == MaxDepth)
 967     return 0;
 968
 969   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
 970     if (size_t LHSIdx =
 971             visitUDivOperand(Op0, SI->getOperand(1), I, Actions, Depth))
 972       if (visitUDivOperand(Op0, SI->getOperand(2), I, Actions, Depth)) {
 973         Actions.push_back(UDivFoldAction(nullptr, Op1, LHSIdx - 1));
 974         return Actions.size();
 975       }
 976
 977   return 0;
 978 }
 979
 980 /// If we have zero-extended operands of an unsigned div or rem, we may be able
 981 /// to narrow the operation (sink the zext below the math).
 982 static Instruction *narrowUDivURem(BinaryOperator &I,
 983                                    InstCombiner::BuilderTy &Builder) {
 984   Instruction::BinaryOps Opcode = I.getOpcode();
 985   Value *N = I.getOperand(0);
 986   Value *D = I.getOperand(1);
 987   Type *Ty = I.getType();
 988   Value *X, *Y;
 989   if (match(N, m_ZExt(m_Value(X))) && match(D, m_ZExt(m_Value(Y))) &&
 990       X->getType() == Y->getType() && (N->hasOneUse() || D->hasOneUse())) {
 991     // udiv (zext X), (zext Y) --> zext (udiv X, Y)
 992     // urem (zext X), (zext Y) --> zext (urem X, Y)
 993     Value *NarrowOp = Builder.CreateBinOp(Opcode, X, Y);
 994     return new ZExtInst(NarrowOp, Ty);
 995   }
 996
 997   Constant *C;
 998   if ((match(N, m_OneUse(m_ZExt(m_Value(X)))) && match(D, m_Constant(C))) ||
 999       (match(D, m_OneUse(m_ZExt(m_Value(X)))) && match(N, m_Constant(C)))) {
1000     // If the constant is the same in the smaller type, use the narrow version.
1001     Constant *TruncC = ConstantExpr::getTrunc(C, X->getType());
1002     if (ConstantExpr::getZExt(TruncC, Ty) != C)
1003       return nullptr;
1004
1005     // udiv (zext X), C --> zext (udiv X, C')
1006     // urem (zext X), C --> zext (urem X, C')
1007     // udiv C, (zext X) --> zext (udiv C', X)
1008     // urem C, (zext X) --> zext (urem C', X)
1009     Value *NarrowOp = isa<Constant>(D) ? Builder.CreateBinOp(Opcode, X, TruncC)
1010                                        : Builder.CreateBinOp(Opcode, TruncC, X);
1011     return new ZExtInst(NarrowOp, Ty);
1012   }
1013
1014   return nullptr;
1015 }
1016
1017 Instruction *InstCombiner::visitUDiv(BinaryOperator &I) {
1018   if (Value *V = SimplifyUDivInst(I.getOperand(0), I.getOperand(1),
1019                                   SQ.getWithInstruction(&I)))
1020     return replaceInstUsesWith(I, V);
1021
1022   if (Instruction *X = foldVectorBinop(I))
1023     return X;
1024
1025   // Handle the integer div common cases
1026   if (Instruction *Common = commonIDivTransforms(I))
1027     return Common;
1028
1029   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
1030   Value *X;
1031   const APInt *C1, *C2;
1032   if (match(Op0, m_LShr(m_Value(X), m_APInt(C1))) && match(Op1, m_APInt(C2))) {
1033     // (X lshr C1) udiv C2 --> X udiv (C2 << C1)
1034     bool Overflow;
1035     APInt C2ShlC1 = C2->ushl_ov(*C1, Overflow);
1036     if (!Overflow) {
1037       bool IsExact = I.isExact() && match(Op0, m_Exact(m_Value()));
1038       BinaryOperator *BO = BinaryOperator::CreateUDiv(
1039           X, ConstantInt::get(X->getType(), C2ShlC1));
1040       if (IsExact)
1041         BO->setIsExact();
1042       return BO;
1043     }
1044   }
1045
1046   // Op0 / C where C is large (negative) --> zext (Op0 >= C)
1047   // TODO: Could use isKnownNegative() to handle non-constant values.
1048   Type *Ty = I.getType();
1049   if (match(Op1, m_Negative())) {
1050     Value *Cmp = Builder.CreateICmpUGE(Op0, Op1);
1051     return CastInst::CreateZExtOrBitCast(Cmp, Ty);
1052   }
1053   // Op0 / (sext i1 X) --> zext (Op0 == -1) (if X is 0, the div is undefined)
1054   if (match(Op1, m_SExt(m_Value(X))) && X->getType()->isIntOrIntVectorTy(1)) {
1055     Value *Cmp = Builder.CreateICmpEQ(Op0, ConstantInt::getAllOnesValue(Ty));
1056     return CastInst::CreateZExtOrBitCast(Cmp, Ty);
1057   }
1058
1059   if (Instruction *NarrowDiv = narrowUDivURem(I, Builder))
1060     return NarrowDiv;
1061
1062   // If the udiv operands are non-overflowing multiplies with a common operand,
1063   // then eliminate the common factor:
1064   // (A * B) / (A * X) --> B / X (and commuted variants)
1065   // TODO: The code would be reduced if we had m_c_NUWMul pattern matching.
1066   // TODO: If -reassociation handled this generally, we could remove this.
1067   Value *A, *B;
1068   if (match(Op0, m_NUWMul(m_Value(A), m_Value(B)))) {
1069     if (match(Op1, m_NUWMul(m_Specific(A), m_Value(X))) ||
1070         match(Op1, m_NUWMul(m_Value(X), m_Specific(A))))
1071       return BinaryOperator::CreateUDiv(B, X);
1072     if (match(Op1, m_NUWMul(m_Specific(B), m_Value(X))) ||
1073         match(Op1, m_NUWMul(m_Value(X), m_Specific(B))))
1074       return BinaryOperator::CreateUDiv(A, X);
1075   }
1076
1077   // (LHS udiv (select (select (...)))) -> (LHS >> (select (select (...))))
1078   SmallVector<UDivFoldAction, 6> UDivActions;
1079   if (visitUDivOperand(Op0, Op1, I, UDivActions))
1080     for (unsigned i = 0, e = UDivActions.size(); i != e; ++i) {
1081       FoldUDivOperandCb Action = UDivActions[i].FoldAction;
1082       Value *ActionOp1 = UDivActions[i].OperandToFold;
1083       Instruction *Inst;
1084       if (Action)
1085         Inst = Action(Op0, ActionOp1, I, *this);
1086       else {
1087         // This action joins two actions together.  The RHS of this action is
1088         // simply the last action we processed, we saved the LHS action index in
1089         // the joining action.
1090         size_t SelectRHSIdx = i - 1;
1091         Value *SelectRHS = UDivActions[SelectRHSIdx].FoldResult;
1092         size_t SelectLHSIdx = UDivActions[i].SelectLHSIdx;
1093         Value *SelectLHS = UDivActions[SelectLHSIdx].FoldResult;
1094         Inst = SelectInst::Create(cast<SelectInst>(ActionOp1)->getCondition(),
1095                                   SelectLHS, SelectRHS);
1096       }
1097
1098       // If this is the last action to process, return it to the InstCombiner.
1099       // Otherwise, we insert it before the UDiv and record it so that we may
1100       // use it as part of a joining action (i.e., a SelectInst).
1101       if (e - i != 1) {
1102         Inst->insertBefore(&I);
1103         UDivActions[i].FoldResult = Inst;
1104       } else
1105         return Inst;
1106     }
1107
1108   return nullptr;
1109 }
1110
1111 Instruction *InstCombiner::visitSDiv(BinaryOperator &I) {
1112   if (Value *V = SimplifySDivInst(I.getOperand(0), I.getOperand(1),
1113                                   SQ.getWithInstruction(&I)))
1114     return replaceInstUsesWith(I, V);
1115
1116   if (Instruction *X = foldVectorBinop(I))
1117     return X;
1118
1119   // Handle the integer div common cases
1120   if (Instruction *Common = commonIDivTransforms(I))
1121     return Common;
1122
1123   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
1124   Value *X;
1125   // sdiv Op0, -1 --> -Op0
1126   // sdiv Op0, (sext i1 X) --> -Op0 (because if X is 0, the op is undefined)
1127   if (match(Op1, m_AllOnes()) ||
1128       (match(Op1, m_SExt(m_Value(X))) && X->getType()->isIntOrIntVectorTy(1)))
1129     return BinaryOperator::CreateNeg(Op0);
1130
1131   // X / INT_MIN --> X == INT_MIN
1132   if (match(Op1, m_SignMask()))
1133     return new ZExtInst(Builder.CreateICmpEQ(Op0, Op1), I.getType());
1134
1135   const APInt *Op1C;
1136   if (match(Op1, m_APInt(Op1C))) {
1137     // sdiv exact X, C  -->  ashr exact X, log2(C)
1138     if (I.isExact() && Op1C->isNonNegative() && Op1C->isPowerOf2()) {
1139       Value *ShAmt = ConstantInt::get(Op1->getType(), Op1C->exactLogBase2());
1140       return BinaryOperator::CreateExactAShr(Op0, ShAmt, I.getName());
1141     }
1142
1143     // If the dividend is sign-extended and the constant divisor is small enough
1144     // to fit in the source type, shrink the division to the narrower type:
1145     // (sext X) sdiv C --> sext (X sdiv C)
1146     Value *Op0Src;
1147     if (match(Op0, m_OneUse(m_SExt(m_Value(Op0Src)))) &&
1148         Op0Src->getType()->getScalarSizeInBits() >= Op1C->getMinSignedBits()) {
1149
1150       // In the general case, we need to make sure that the dividend is not the
1151       // minimum signed value because dividing that by -1 is UB. But here, we
1152       // know that the -1 divisor case is already handled above.
1153
1154       Constant *NarrowDivisor =
1155           ConstantExpr::getTrunc(cast<Constant>(Op1), Op0Src->getType());
1156       Value *NarrowOp = Builder.CreateSDiv(Op0Src, NarrowDivisor);
1157       return new SExtInst(NarrowOp, Op0->getType());
1158     }
1159
1160     // -X / C --> X / -C (if the negation doesn't overflow).
1161     // TODO: This could be enhanced to handle arbitrary vector constants by
1162     //       checking if all elements are not the min-signed-val.
1163     if (!Op1C->isMinSignedValue() &&
1164         match(Op0, m_NSWSub(m_Zero(), m_Value(X)))) {
1165       Constant *NegC = ConstantInt::get(I.getType(), -(*Op1C));
1166       Instruction *BO = BinaryOperator::CreateSDiv(X, NegC);
1167       BO->setIsExact(I.isExact());
1168       return BO;
1169     }
1170   }
1171
1172   // -X / Y --> -(X / Y)
1173   Value *Y;
1174   if (match(&I, m_SDiv(m_OneUse(m_NSWSub(m_Zero(), m_Value(X))), m_Value(Y))))
1175     return BinaryOperator::CreateNSWNeg(
1176         Builder.CreateSDiv(X, Y, I.getName(), I.isExact()));
1177
1178   // If the sign bits of both operands are zero (i.e. we can prove they are
1179   // unsigned inputs), turn this into a udiv.
1180   APInt Mask(APInt::getSignMask(I.getType()->getScalarSizeInBits()));
1181   if (MaskedValueIsZero(Op0, Mask, 0, &I)) {
1182     if (MaskedValueIsZero(Op1, Mask, 0, &I)) {
1183       // X sdiv Y -> X udiv Y, iff X and Y don't have sign bit set
1184       auto *BO = BinaryOperator::CreateUDiv(Op0, Op1, I.getName());
1185       BO->setIsExact(I.isExact());
1186       return BO;
1187     }
1188
1189     if (isKnownToBeAPowerOfTwo(Op1, /*OrZero*/ true, 0, &I)) {
1190       // X sdiv (1 << Y) -> X udiv (1 << Y) ( -> X u>> Y)
1191       // Safe because the only negative value (1 << Y) can take on is
1192       // INT_MIN, and X sdiv INT_MIN == X udiv INT_MIN == 0 if X doesn't have
1193       // the sign bit set.
1194       auto *BO = BinaryOperator::CreateUDiv(Op0, Op1, I.getName());
1195       BO->setIsExact(I.isExact());
1196       return BO;
1197     }
1198   }
1199
1200   return nullptr;
1201 }
1202
1203 /// Remove negation and try to convert division into multiplication.
1204 static Instruction *foldFDivConstantDivisor(BinaryOperator &I) {
1205   Constant *C;
1206   if (!match(I.getOperand(1), m_Constant(C)))
1207     return nullptr;
1208
1209   // -X / C --> X / -C
1210   Value *X;
1211   if (match(I.getOperand(0), m_FNeg(m_Value(X))))
1212     return BinaryOperator::CreateFDivFMF(X, ConstantExpr::getFNeg(C), &I);
1213
1214   // If the constant divisor has an exact inverse, this is always safe. If not,
1215   // then we can still create a reciprocal if fast-math-flags allow it and the
1216   // constant is a regular number (not zero, infinite, or denormal).
1217   if (!(C->hasExactInverseFP() || (I.hasAllowReciprocal() && C->isNormalFP())))
1218     return nullptr;
1219
1220   // Disallow denormal constants because we don't know what would happen
1221   // on all targets.
1222   // TODO: Use Intrinsic::canonicalize or let function attributes tell us that
1223   // denorms are flushed?
1224   auto *RecipC = ConstantExpr::getFDiv(ConstantFP::get(I.getType(), 1.0), C);
1225   if (!RecipC->isNormalFP())
1226     return nullptr;
1227
1228   // X / C --> X * (1 / C)
1229   return BinaryOperator::CreateFMulFMF(I.getOperand(0), RecipC, &I);
1230 }
1231
1232 /// Remove negation and try to reassociate constant math.
1233 static Instruction *foldFDivConstantDividend(BinaryOperator &I) {
1234   Constant *C;
1235   if (!match(I.getOperand(0), m_Constant(C)))
1236     return nullptr;
1237
1238   // C / -X --> -C / X
1239   Value *X;
1240   if (match(I.getOperand(1), m_FNeg(m_Value(X))))
1241     return BinaryOperator::CreateFDivFMF(ConstantExpr::getFNeg(C), X, &I);
1242
1243   if (!I.hasAllowReassoc() || !I.hasAllowReciprocal())
1244     return nullptr;
1245
1246   // Try to reassociate C / X expressions where X includes another constant.
1247   Constant *C2, *NewC = nullptr;
1248   if (match(I.getOperand(1), m_FMul(m_Value(X), m_Constant(C2)))) {
1249     // C / (X * C2) --> (C / C2) / X
1250     NewC = ConstantExpr::getFDiv(C, C2);
1251   } else if (match(I.getOperand(1), m_FDiv(m_Value(X), m_Constant(C2)))) {
1252     // C / (X / C2) --> (C * C2) / X
1253     NewC = ConstantExpr::getFMul(C, C2);
1254   }
1255   // Disallow denormal constants because we don't know what would happen
1256   // on all targets.
1257   // TODO: Use Intrinsic::canonicalize or let function attributes tell us that
1258   // denorms are flushed?
1259   if (!NewC || !NewC->isNormalFP())
1260     return nullptr;
1261
1262   return BinaryOperator::CreateFDivFMF(NewC, X, &I);
1263 }
1264
1265 Instruction *InstCombiner::visitFDiv(BinaryOperator &I) {
1266   if (Value *V = SimplifyFDivInst(I.getOperand(0), I.getOperand(1),
1267                                   I.getFastMathFlags(),
1268                                   SQ.getWithInstruction(&I)))
1269     return replaceInstUsesWith(I, V);
1270
1271   if (Instruction *X = foldVectorBinop(I))
1272     return X;
1273
1274   if (Instruction *R = foldFDivConstantDivisor(I))
1275     return R;
1276
1277   if (Instruction *R = foldFDivConstantDividend(I))
1278     return R;
1279
1280   if (Instruction *R = foldFPSignBitOps(I))
1281     return R;
1282
1283   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
1284   if (isa<Constant>(Op0))
1285     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
1286       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI))
1287         return R;
1288
1289   if (isa<Constant>(Op1))
1290     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
1291       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI))
1292         return R;
1293
1294   if (I.hasAllowReassoc() && I.hasAllowReciprocal()) {
1295     Value *X, *Y;
1296     if (match(Op0, m_OneUse(m_FDiv(m_Value(X), m_Value(Y)))) &&
1297         (!isa<Constant>(Y) || !isa<Constant>(Op1))) {
1298       // (X / Y) / Z => X / (Y * Z)
1299       Value *YZ = Builder.CreateFMulFMF(Y, Op1, &I);
1300       return BinaryOperator::CreateFDivFMF(X, YZ, &I);
1301     }
1302     if (match(Op1, m_OneUse(m_FDiv(m_Value(X), m_Value(Y)))) &&
1303         (!isa<Constant>(Y) || !isa<Constant>(Op0))) {
1304       // Z / (X / Y) => (Y * Z) / X
1305       Value *YZ = Builder.CreateFMulFMF(Y, Op0, &I);
1306       return BinaryOperator::CreateFDivFMF(YZ, X, &I);
1307     }
1308     // Z / (1.0 / Y) => (Y * Z)
1309     //
1310     // This is a special case of Z / (X / Y) => (Y * Z) / X, with X = 1.0. The
1311     // m_OneUse check is avoided because even in the case of the multiple uses
1312     // for 1.0/Y, the number of instructions remain the same and a division is
1313     // replaced by a multiplication.
1314     if (match(Op1, m_FDiv(m_SpecificFP(1.0), m_Value(Y))))
1315       return BinaryOperator::CreateFMulFMF(Y, Op0, &I);
1316   }
1317
1318   if (I.hasAllowReassoc() && Op0->hasOneUse() && Op1->hasOneUse()) {
1319     // sin(X) / cos(X) -> tan(X)
1320     // cos(X) / sin(X) -> 1/tan(X) (cotangent)
1321     Value *X;
1322     bool IsTan = match(Op0, m_Intrinsic<Intrinsic::sin>(m_Value(X))) &&
1323                  match(Op1, m_Intrinsic<Intrinsic::cos>(m_Specific(X)));
1324     bool IsCot =
1325         !IsTan && match(Op0, m_Intrinsic<Intrinsic::cos>(m_Value(X))) &&
1326                   match(Op1, m_Intrinsic<Intrinsic::sin>(m_Specific(X)));
1327
1328     if ((IsTan || IsCot) &&
1329         hasFloatFn(&TLI, I.getType(), LibFunc_tan, LibFunc_tanf, LibFunc_tanl)) {
1330       IRBuilder<> B(&I);
1331       IRBuilder<>::FastMathFlagGuard FMFGuard(B);
1332       B.setFastMathFlags(I.getFastMathFlags());
1333       AttributeList Attrs =
1334           cast<CallBase>(Op0)->getCalledFunction()->getAttributes();
1335       Value *Res = emitUnaryFloatFnCall(X, &TLI, LibFunc_tan, LibFunc_tanf,
1336                                         LibFunc_tanl, B, Attrs);
1337       if (IsCot)
1338         Res = B.CreateFDiv(ConstantFP::get(I.getType(), 1.0), Res);
1339       return replaceInstUsesWith(I, Res);
1340     }
1341   }
1342
1343   // X / (X * Y) --> 1.0 / Y
1344   // Reassociate to (X / X -> 1.0) is legal when NaNs are not allowed.
1345   // We can ignore the possibility that X is infinity because INF/INF is NaN.
1346   Value *X, *Y;
1347   if (I.hasNoNaNs() && I.hasAllowReassoc() &&
1348       match(Op1, m_c_FMul(m_Specific(Op0), m_Value(Y)))) {
1349     replaceOperand(I, 0, ConstantFP::get(I.getType(), 1.0));
1350     replaceOperand(I, 1, Y);
1351     return &I;
1352   }
1353
1354   // X / fabs(X) -> copysign(1.0, X)
1355   // fabs(X) / X -> copysign(1.0, X)
1356   if (I.hasNoNaNs() && I.hasNoInfs() &&
1357       (match(&I,
1358              m_FDiv(m_Value(X), m_Intrinsic<Intrinsic::fabs>(m_Deferred(X)))) ||
1359        match(&I, m_FDiv(m_Intrinsic<Intrinsic::fabs>(m_Value(X)),
1360                         m_Deferred(X))))) {
1361     Value *V = Builder.CreateBinaryIntrinsic(
1362         Intrinsic::copysign, ConstantFP::get(I.getType(), 1.0), X, &I);
1363     return replaceInstUsesWith(I, V);
1364   }
1365   return nullptr;
1366 }
1367
1368 /// This function implements the transforms common to both integer remainder
1369 /// instructions (urem and srem). It is called by the visitors to those integer
1370 /// remainder instructions.
1371 /// Common integer remainder transforms
1372 Instruction *InstCombiner::commonIRemTransforms(BinaryOperator &I) {
1373   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
1374
1375   // The RHS is known non-zero.
1376   if (Value *V = simplifyValueKnownNonZero(I.getOperand(1), *this, I))
1377     return replaceOperand(I, 1, V);
1378
1379   // Handle cases involving: rem X, (select Cond, Y, Z)
1380   if (simplifyDivRemOfSelectWithZeroOp(I))
1381     return &I;
1382
1383   if (isa<Constant>(Op1)) {
1384     if (Instruction *Op0I = dyn_cast<Instruction>(Op0)) {
1385       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0I)) {
1386         if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI))
1387           return R;
1388       } else if (auto *PN = dyn_cast<PHINode>(Op0I)) {
1389         const APInt *Op1Int;
1390         if (match(Op1, m_APInt(Op1Int)) && !Op1Int->isMinValue() &&
1391             (I.getOpcode() == Instruction::URem ||
1392              !Op1Int->isMinSignedValue())) {
1393           // foldOpIntoPhi will speculate instructions to the end of the PHI's
1394           // predecessor blocks, so do this only if we know the srem or urem
1395           // will not fault.
1396           if (Instruction *NV = foldOpIntoPhi(I, PN))
1397             return NV;
1398         }
1399       }
1400
1401       // See if we can fold away this rem instruction.
1402       if (SimplifyDemandedInstructionBits(I))
1403         return &I;
1404     }
1405   }
1406
1407   return nullptr;
1408 }
1409
1410 Instruction *InstCombiner::visitURem(BinaryOperator &I) {
1411   if (Value *V = SimplifyURemInst(I.getOperand(0), I.getOperand(1),
1412                                   SQ.getWithInstruction(&I)))
1413     return replaceInstUsesWith(I, V);
1414
1415   if (Instruction *X = foldVectorBinop(I))
1416     return X;
1417
1418   if (Instruction *common = commonIRemTransforms(I))
1419     return common;
1420
1421   if (Instruction *NarrowRem = narrowUDivURem(I, Builder))
1422     return NarrowRem;
1423
1424   // X urem Y -> X and Y-1, where Y is a power of 2,
1425   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
1426   Type *Ty = I.getType();
1427   if (isKnownToBeAPowerOfTwo(Op1, /*OrZero*/ true, 0, &I)) {
1428     // This may increase instruction count, we don't enforce that Y is a
1429     // constant.
1430     Constant *N1 = Constant::getAllOnesValue(Ty);
1431     Value *Add = Builder.CreateAdd(Op1, N1);
1432     return BinaryOperator::CreateAnd(Op0, Add);
1433   }
1434
1435   // 1 urem X -> zext(X != 1)
1436   if (match(Op0, m_One())) {
1437     Value *Cmp = Builder.CreateICmpNE(Op1, ConstantInt::get(Ty, 1));
1438     return CastInst::CreateZExtOrBitCast(Cmp, Ty);
1439   }
1440
1441   // X urem C -> X < C ? X : X - C, where C >= signbit.
1442   if (match(Op1, m_Negative())) {
1443     Value *Cmp = Builder.CreateICmpULT(Op0, Op1);
1444     Value *Sub = Builder.CreateSub(Op0, Op1);
1445     return SelectInst::Create(Cmp, Op0, Sub);
1446   }
1447
1448   // If the divisor is a sext of a boolean, then the divisor must be max
1449   // unsigned value (-1). Therefore, the remainder is Op0 unless Op0 is also
1450   // max unsigned value. In that case, the remainder is 0:
1451   // urem Op0, (sext i1 X) --> (Op0 == -1) ? 0 : Op0
1452   Value *X;
1453   if (match(Op1, m_SExt(m_Value(X))) && X->getType()->isIntOrIntVectorTy(1)) {
1454     Value *Cmp = Builder.CreateICmpEQ(Op0, ConstantInt::getAllOnesValue(Ty));
1455     return SelectInst::Create(Cmp, ConstantInt::getNullValue(Ty), Op0);
1456   }
1457
1458   return nullptr;
1459 }
1460
1461 Instruction *InstCombiner::visitSRem(BinaryOperator &I) {
1462   if (Value *V = SimplifySRemInst(I.getOperand(0), I.getOperand(1),
1463                                   SQ.getWithInstruction(&I)))
1464     return replaceInstUsesWith(I, V);
1465
1466   if (Instruction *X = foldVectorBinop(I))
1467     return X;
1468
1469   // Handle the integer rem common cases
1470   if (Instruction *Common = commonIRemTransforms(I))
1471     return Common;
1472
1473   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
1474   {
1475     const APInt *Y;
1476     // X % -Y -> X % Y
1477     if (match(Op1, m_Negative(Y)) && !Y->isMinSignedValue())
1478       return replaceOperand(I, 1, ConstantInt::get(I.getType(), -*Y));
1479   }
1480
1481   // -X srem Y --> -(X srem Y)
1482   Value *X, *Y;
1483   if (match(&I, m_SRem(m_OneUse(m_NSWSub(m_Zero(), m_Value(X))), m_Value(Y))))
1484     return BinaryOperator::CreateNSWNeg(Builder.CreateSRem(X, Y));
1485
1486   // If the sign bits of both operands are zero (i.e. we can prove they are
1487   // unsigned inputs), turn this into a urem.
1488   APInt Mask(APInt::getSignMask(I.getType()->getScalarSizeInBits()));
1489   if (MaskedValueIsZero(Op1, Mask, 0, &I) &&
1490       MaskedValueIsZero(Op0, Mask, 0, &I)) {
1491     // X srem Y -> X urem Y, iff X and Y don't have sign bit set
1492     return BinaryOperator::CreateURem(Op0, Op1, I.getName());
1493   }
1494
1495   // If it's a constant vector, flip any negative values positive.
1496   if (isa<ConstantVector>(Op1) || isa<ConstantDataVector>(Op1)) {
1497     Constant *C = cast<Constant>(Op1);
1498     unsigned VWidth = cast<VectorType>(C->getType())->getNumElements();
1499
1500     bool hasNegative = false;
1501     bool hasMissing = false;
1502     for (unsigned i = 0; i != VWidth; ++i) {
1503       Constant *Elt = C->getAggregateElement(i);
1504       if (!Elt) {
1505         hasMissing = true;
1506         break;
1507       }
1508
1509       if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Elt))
1510         if (RHS->isNegative())
1511           hasNegative = true;
1512     }
1513
1514     if (hasNegative && !hasMissing) {
1515       SmallVector<Constant *, 16> Elts(VWidth);
1516       for (unsigned i = 0; i != VWidth; ++i) {
1517         Elts[i] = C->getAggregateElement(i);  // Handle undef, etc.
1518         if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Elts[i])) {
1519           if (RHS->isNegative())
1520             Elts[i] = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(RHS));
1521         }
1522       }
1523
1524       Constant *NewRHSV = ConstantVector::get(Elts);
1525       if (NewRHSV != C)  // Don't loop on -MININT
1526         return replaceOperand(I, 1, NewRHSV);
1527     }
1528   }
1529
1530   return nullptr;
1531 }
1532
1533 Instruction *InstCombiner::visitFRem(BinaryOperator &I) {
1534   if (Value *V = SimplifyFRemInst(I.getOperand(0), I.getOperand(1),
1535                                   I.getFastMathFlags(),
1536                                   SQ.getWithInstruction(&I)))
1537     return replaceInstUsesWith(I, V);
1538
1539   if (Instruction *X = foldVectorBinop(I))
1540     return X;
1541
1542   return nullptr;
1543 }