contrib/llvm/lib/Transforms/InstCombine/InstCombineAddSub.cpp

   1 //===- InstCombineAddSub.cpp ------------------------------------*- C++ -*-===//
   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 add, fadd, sub, and fsub.
  11 //
  12 //===----------------------------------------------------------------------===//
  13
  14 #include "InstCombineInternal.h"
  15 #include "llvm/ADT/APFloat.h"
  16 #include "llvm/ADT/APInt.h"
  17 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
  18 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
  19 #include "llvm/Analysis/InstructionSimplify.h"
  20 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
  21 #include "llvm/IR/Constant.h"
  22 #include "llvm/IR/Constants.h"
  23 #include "llvm/IR/InstrTypes.h"
  24 #include "llvm/IR/Instruction.h"
  25 #include "llvm/IR/Instructions.h"
  26 #include "llvm/IR/Operator.h"
  27 #include "llvm/IR/PatternMatch.h"
  28 #include "llvm/IR/Type.h"
  29 #include "llvm/IR/Value.h"
  30 #include "llvm/Support/AlignOf.h"
  31 #include "llvm/Support/Casting.h"
  32 #include "llvm/Support/KnownBits.h"
  33 #include <cassert>
  34 #include <utility>
  35
  36 using namespace llvm;
  37 using namespace PatternMatch;
  38
  39 #define DEBUG_TYPE "instcombine"
  40
  41 namespace {
  42
  43   /// Class representing coefficient of floating-point addend.
  44   /// This class needs to be highly efficient, which is especially true for
  45   /// the constructor. As of I write this comment, the cost of the default
  46   /// constructor is merely 4-byte-store-zero (Assuming compiler is able to
  47   /// perform write-merging).
  48   ///
  49   class FAddendCoef {
  50   public:
  51     // The constructor has to initialize a APFloat, which is unnecessary for
  52     // most addends which have coefficient either 1 or -1. So, the constructor
  53     // is expensive. In order to avoid the cost of the constructor, we should
  54     // reuse some instances whenever possible. The pre-created instances
  55     // FAddCombine::Add[0-5] embodies this idea.
  56     FAddendCoef() = default;
  57     ~FAddendCoef();
  58
  59     // If possible, don't define operator+/operator- etc because these
  60     // operators inevitably call FAddendCoef's constructor which is not cheap.
  61     void operator=(const FAddendCoef &A);
  62     void operator+=(const FAddendCoef &A);
  63     void operator*=(const FAddendCoef &S);
  64
  65     void set(short C) {
  66       assert(!insaneIntVal(C) && "Insane coefficient");
  67       IsFp = false; IntVal = C;
  68     }
  69
  70     void set(const APFloat& C);
  71
  72     void negate();
  73
  74     bool isZero() const { return isInt() ? !IntVal : getFpVal().isZero(); }
  75     Value *getValue(Type *) const;
  76
  77     bool isOne() const { return isInt() && IntVal == 1; }
  78     bool isTwo() const { return isInt() && IntVal == 2; }
  79     bool isMinusOne() const { return isInt() && IntVal == -1; }
  80     bool isMinusTwo() const { return isInt() && IntVal == -2; }
  81
  82   private:
  83     bool insaneIntVal(int V) { return V > 4 || V < -4; }
  84
  85     APFloat *getFpValPtr()
  86       { return reinterpret_cast<APFloat *>(&FpValBuf.buffer[0]); }
  87
  88     const APFloat *getFpValPtr() const
  89       { return reinterpret_cast<const APFloat *>(&FpValBuf.buffer[0]); }
  90
  91     const APFloat &getFpVal() const {
  92       assert(IsFp && BufHasFpVal && "Incorret state");
  93       return *getFpValPtr();
  94     }
  95
  96     APFloat &getFpVal() {
  97       assert(IsFp && BufHasFpVal && "Incorret state");
  98       return *getFpValPtr();
  99     }
 100
 101     bool isInt() const { return !IsFp; }
 102
 103     // If the coefficient is represented by an integer, promote it to a
 104     // floating point.
 105     void convertToFpType(const fltSemantics &Sem);
 106
 107     // Construct an APFloat from a signed integer.
 108     // TODO: We should get rid of this function when APFloat can be constructed
 109     //       from an *SIGNED* integer.
 110     APFloat createAPFloatFromInt(const fltSemantics &Sem, int Val);
 111
 112     bool IsFp = false;
 113
 114     // True iff FpValBuf contains an instance of APFloat.
 115     bool BufHasFpVal = false;
 116
 117     // The integer coefficient of an individual addend is either 1 or -1,
 118     // and we try to simplify at most 4 addends from neighboring at most
 119     // two instructions. So the range of <IntVal> falls in [-4, 4]. APInt
 120     // is overkill of this end.
 121     short IntVal = 0;
 122
 123     AlignedCharArrayUnion<APFloat> FpValBuf;
 124   };
 125
 126   /// FAddend is used to represent floating-point addend. An addend is
 127   /// represented as <C, V>, where the V is a symbolic value, and C is a
 128   /// constant coefficient. A constant addend is represented as <C, 0>.
 129   class FAddend {
 130   public:
 131     FAddend() = default;
 132
 133     void operator+=(const FAddend &T) {
 134       assert((Val == T.Val) && "Symbolic-values disagree");
 135       Coeff += T.Coeff;
 136     }
 137
 138     Value *getSymVal() const { return Val; }
 139     const FAddendCoef &getCoef() const { return Coeff; }
 140
 141     bool isConstant() const { return Val == nullptr; }
 142     bool isZero() const { return Coeff.isZero(); }
 143
 144     void set(short Coefficient, Value *V) {
 145       Coeff.set(Coefficient);
 146       Val = V;
 147     }
 148     void set(const APFloat &Coefficient, Value *V) {
 149       Coeff.set(Coefficient);
 150       Val = V;
 151     }
 152     void set(const ConstantFP *Coefficient, Value *V) {
 153       Coeff.set(Coefficient->getValueAPF());
 154       Val = V;
 155     }
 156
 157     void negate() { Coeff.negate(); }
 158
 159     /// Drill down the U-D chain one step to find the definition of V, and
 160     /// try to break the definition into one or two addends.
 161     static unsigned drillValueDownOneStep(Value* V, FAddend &A0, FAddend &A1);
 162
 163     /// Similar to FAddend::drillDownOneStep() except that the value being
 164     /// splitted is the addend itself.
 165     unsigned drillAddendDownOneStep(FAddend &Addend0, FAddend &Addend1) const;
 166
 167   private:
 168     void Scale(const FAddendCoef& ScaleAmt) { Coeff *= ScaleAmt; }
 169
 170     // This addend has the value of "Coeff * Val".
 171     Value *Val = nullptr;
 172     FAddendCoef Coeff;
 173   };
 174
 175   /// FAddCombine is the class for optimizing an unsafe fadd/fsub along
 176   /// with its neighboring at most two instructions.
 177   ///
 178   class FAddCombine {
 179   public:
 180     FAddCombine(InstCombiner::BuilderTy &B) : Builder(B) {}
 181
 182     Value *simplify(Instruction *FAdd);
 183
 184   private:
 185     using AddendVect = SmallVector<const FAddend *, 4>;
 186
 187     Value *simplifyFAdd(AddendVect& V, unsigned InstrQuota);
 188
 189     Value *performFactorization(Instruction *I);
 190
 191     /// Convert given addend to a Value
 192     Value *createAddendVal(const FAddend &A, bool& NeedNeg);
 193
 194     /// Return the number of instructions needed to emit the N-ary addition.
 195     unsigned calcInstrNumber(const AddendVect& Vect);
 196
 197     Value *createFSub(Value *Opnd0, Value *Opnd1);
 198     Value *createFAdd(Value *Opnd0, Value *Opnd1);
 199     Value *createFMul(Value *Opnd0, Value *Opnd1);
 200     Value *createFDiv(Value *Opnd0, Value *Opnd1);
 201     Value *createFNeg(Value *V);
 202     Value *createNaryFAdd(const AddendVect& Opnds, unsigned InstrQuota);
 203     void createInstPostProc(Instruction *NewInst, bool NoNumber = false);
 204
 205      // Debugging stuff are clustered here.
 206     #ifndef NDEBUG
 207       unsigned CreateInstrNum;
 208       void initCreateInstNum() { CreateInstrNum = 0; }
 209       void incCreateInstNum() { CreateInstrNum++; }
 210     #else
 211       void initCreateInstNum() {}
 212       void incCreateInstNum() {}
 213     #endif
 214
 215     InstCombiner::BuilderTy &Builder;
 216     Instruction *Instr = nullptr;
 217   };
 218
 219 } // end anonymous namespace
 220
 221 //===----------------------------------------------------------------------===//
 222 //
 223 // Implementation of
 224 //    {FAddendCoef, FAddend, FAddition, FAddCombine}.
 225 //
 226 //===----------------------------------------------------------------------===//
 227 FAddendCoef::~FAddendCoef() {
 228   if (BufHasFpVal)
 229     getFpValPtr()->~APFloat();
 230 }
 231
 232 void FAddendCoef::set(const APFloat& C) {
 233   APFloat *P = getFpValPtr();
 234
 235   if (isInt()) {
 236     // As the buffer is meanless byte stream, we cannot call
 237     // APFloat::operator=().
 238     new(P) APFloat(C);
 239   } else
 240     *P = C;
 241
 242   IsFp = BufHasFpVal = true;
 243 }
 244
 245 void FAddendCoef::convertToFpType(const fltSemantics &Sem) {
 246   if (!isInt())
 247     return;
 248
 249   APFloat *P = getFpValPtr();
 250   if (IntVal > 0)
 251     new(P) APFloat(Sem, IntVal);
 252   else {
 253     new(P) APFloat(Sem, 0 - IntVal);
 254     P->changeSign();
 255   }
 256   IsFp = BufHasFpVal = true;
 257 }
 258
 259 APFloat FAddendCoef::createAPFloatFromInt(const fltSemantics &Sem, int Val) {
 260   if (Val >= 0)
 261     return APFloat(Sem, Val);
 262
 263   APFloat T(Sem, 0 - Val);
 264   T.changeSign();
 265
 266   return T;
 267 }
 268
 269 void FAddendCoef::operator=(const FAddendCoef &That) {
 270   if (That.isInt())
 271     set(That.IntVal);
 272   else
 273     set(That.getFpVal());
 274 }
 275
 276 void FAddendCoef::operator+=(const FAddendCoef &That) {
 277   enum APFloat::roundingMode RndMode = APFloat::rmNearestTiesToEven;
 278   if (isInt() == That.isInt()) {
 279     if (isInt())
 280       IntVal += That.IntVal;
 281     else
 282       getFpVal().add(That.getFpVal(), RndMode);
 283     return;
 284   }
 285
 286   if (isInt()) {
 287     const APFloat &T = That.getFpVal();
 288     convertToFpType(T.getSemantics());
 289     getFpVal().add(T, RndMode);
 290     return;
 291   }
 292
 293   APFloat &T = getFpVal();
 294   T.add(createAPFloatFromInt(T.getSemantics(), That.IntVal), RndMode);
 295 }
 296
 297 void FAddendCoef::operator*=(const FAddendCoef &That) {
 298   if (That.isOne())
 299     return;
 300
 301   if (That.isMinusOne()) {
 302     negate();
 303     return;
 304   }
 305
 306   if (isInt() && That.isInt()) {
 307     int Res = IntVal * (int)That.IntVal;
 308     assert(!insaneIntVal(Res) && "Insane int value");
 309     IntVal = Res;
 310     return;
 311   }
 312
 313   const fltSemantics &Semantic =
 314     isInt() ? That.getFpVal().getSemantics() : getFpVal().getSemantics();
 315
 316   if (isInt())
 317     convertToFpType(Semantic);
 318   APFloat &F0 = getFpVal();
 319
 320   if (That.isInt())
 321     F0.multiply(createAPFloatFromInt(Semantic, That.IntVal),
 322                 APFloat::rmNearestTiesToEven);
 323   else
 324     F0.multiply(That.getFpVal(), APFloat::rmNearestTiesToEven);
 325 }
 326
 327 void FAddendCoef::negate() {
 328   if (isInt())
 329     IntVal = 0 - IntVal;
 330   else
 331     getFpVal().changeSign();
 332 }
 333
 334 Value *FAddendCoef::getValue(Type *Ty) const {
 335   return isInt() ?
 336     ConstantFP::get(Ty, float(IntVal)) :
 337     ConstantFP::get(Ty->getContext(), getFpVal());
 338 }
 339
 340 // The definition of <Val>     Addends
 341 // =========================================
 342 //  A + B                     <1, A>, <1,B>
 343 //  A - B                     <1, A>, <1,B>
 344 //  0 - B                     <-1, B>
 345 //  C * A,                    <C, A>
 346 //  A + C                     <1, A> <C, NULL>
 347 //  0 +/- 0                   <0, NULL> (corner case)
 348 //
 349 // Legend: A and B are not constant, C is constant
 350 unsigned FAddend::drillValueDownOneStep
 351   (Value *Val, FAddend &Addend0, FAddend &Addend1) {
 352   Instruction *I = nullptr;
 353   if (!Val || !(I = dyn_cast<Instruction>(Val)))
 354     return 0;
 355
 356   unsigned Opcode = I->getOpcode();
 357
 358   if (Opcode == Instruction::FAdd || Opcode == Instruction::FSub) {
 359     ConstantFP *C0, *C1;
 360     Value *Opnd0 = I->getOperand(0);
 361     Value *Opnd1 = I->getOperand(1);
 362     if ((C0 = dyn_cast<ConstantFP>(Opnd0)) && C0->isZero())
 363       Opnd0 = nullptr;
 364
 365     if ((C1 = dyn_cast<ConstantFP>(Opnd1)) && C1->isZero())
 366       Opnd1 = nullptr;
 367
 368     if (Opnd0) {
 369       if (!C0)
 370         Addend0.set(1, Opnd0);
 371       else
 372         Addend0.set(C0, nullptr);
 373     }
 374
 375     if (Opnd1) {
 376       FAddend &Addend = Opnd0 ? Addend1 : Addend0;
 377       if (!C1)
 378         Addend.set(1, Opnd1);
 379       else
 380         Addend.set(C1, nullptr);
 381       if (Opcode == Instruction::FSub)
 382         Addend.negate();
 383     }
 384
 385     if (Opnd0 || Opnd1)
 386       return Opnd0 && Opnd1 ? 2 : 1;
 387
 388     // Both operands are zero. Weird!
 389     Addend0.set(APFloat(C0->getValueAPF().getSemantics()), nullptr);
 390     return 1;
 391   }
 392
 393   if (I->getOpcode() == Instruction::FMul) {
 394     Value *V0 = I->getOperand(0);
 395     Value *V1 = I->getOperand(1);
 396     if (ConstantFP *C = dyn_cast<ConstantFP>(V0)) {
 397       Addend0.set(C, V1);
 398       return 1;
 399     }
 400
 401     if (ConstantFP *C = dyn_cast<ConstantFP>(V1)) {
 402       Addend0.set(C, V0);
 403       return 1;
 404     }
 405   }
 406
 407   return 0;
 408 }
 409
 410 // Try to break *this* addend into two addends. e.g. Suppose this addend is
 411 // <2.3, V>, and V = X + Y, by calling this function, we obtain two addends,
 412 // i.e. <2.3, X> and <2.3, Y>.
 413 unsigned FAddend::drillAddendDownOneStep
 414   (FAddend &Addend0, FAddend &Addend1) const {
 415   if (isConstant())
 416     return 0;
 417
 418   unsigned BreakNum = FAddend::drillValueDownOneStep(Val, Addend0, Addend1);
 419   if (!BreakNum || Coeff.isOne())
 420     return BreakNum;
 421
 422   Addend0.Scale(Coeff);
 423
 424   if (BreakNum == 2)
 425     Addend1.Scale(Coeff);
 426
 427   return BreakNum;
 428 }
 429
 430 // Try to perform following optimization on the input instruction I. Return the
 431 // simplified expression if was successful; otherwise, return 0.
 432 //
 433 //   Instruction "I" is                Simplified into
 434 // -------------------------------------------------------
 435 //   (x * y) +/- (x * z)               x * (y +/- z)
 436 //   (y / x) +/- (z / x)               (y +/- z) / x
 437 Value *FAddCombine::performFactorization(Instruction *I) {
 438   assert((I->getOpcode() == Instruction::FAdd ||
 439           I->getOpcode() == Instruction::FSub) && "Expect add/sub");
 440
 441   Instruction *I0 = dyn_cast<Instruction>(I->getOperand(0));
 442   Instruction *I1 = dyn_cast<Instruction>(I->getOperand(1));
 443
 444   if (!I0 || !I1 || I0->getOpcode() != I1->getOpcode())
 445     return nullptr;
 446
 447   bool isMpy = false;
 448   if (I0->getOpcode() == Instruction::FMul)
 449     isMpy = true;
 450   else if (I0->getOpcode() != Instruction::FDiv)
 451     return nullptr;
 452
 453   Value *Opnd0_0 = I0->getOperand(0);
 454   Value *Opnd0_1 = I0->getOperand(1);
 455   Value *Opnd1_0 = I1->getOperand(0);
 456   Value *Opnd1_1 = I1->getOperand(1);
 457
 458   //  Input Instr I       Factor   AddSub0  AddSub1
 459   //  ----------------------------------------------
 460   // (x*y) +/- (x*z)        x        y         z
 461   // (y/x) +/- (z/x)        x        y         z
 462   Value *Factor = nullptr;
 463   Value *AddSub0 = nullptr, *AddSub1 = nullptr;
 464
 465   if (isMpy) {
 466     if (Opnd0_0 == Opnd1_0 || Opnd0_0 == Opnd1_1)
 467       Factor = Opnd0_0;
 468     else if (Opnd0_1 == Opnd1_0 || Opnd0_1 == Opnd1_1)
 469       Factor = Opnd0_1;
 470
 471     if (Factor) {
 472       AddSub0 = (Factor == Opnd0_0) ? Opnd0_1 : Opnd0_0;
 473       AddSub1 = (Factor == Opnd1_0) ? Opnd1_1 : Opnd1_0;
 474     }
 475   } else if (Opnd0_1 == Opnd1_1) {
 476     Factor = Opnd0_1;
 477     AddSub0 = Opnd0_0;
 478     AddSub1 = Opnd1_0;
 479   }
 480
 481   if (!Factor)
 482     return nullptr;
 483
 484   FastMathFlags Flags;
 485   Flags.setFast();
 486   if (I0) Flags &= I->getFastMathFlags();
 487   if (I1) Flags &= I->getFastMathFlags();
 488
 489   // Create expression "NewAddSub = AddSub0 +/- AddsSub1"
 490   Value *NewAddSub = (I->getOpcode() == Instruction::FAdd) ?
 491                       createFAdd(AddSub0, AddSub1) :
 492                       createFSub(AddSub0, AddSub1);
 493   if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(NewAddSub)) {
 494     const APFloat &F = CFP->getValueAPF();
 495     if (!F.isNormal())
 496       return nullptr;
 497   } else if (Instruction *II = dyn_cast<Instruction>(NewAddSub))
 498     II->setFastMathFlags(Flags);
 499
 500   if (isMpy) {
 501     Value *RI = createFMul(Factor, NewAddSub);
 502     if (Instruction *II = dyn_cast<Instruction>(RI))
 503       II->setFastMathFlags(Flags);
 504     return RI;
 505   }
 506
 507   Value *RI = createFDiv(NewAddSub, Factor);
 508   if (Instruction *II = dyn_cast<Instruction>(RI))
 509     II->setFastMathFlags(Flags);
 510   return RI;
 511 }
 512
 513 Value *FAddCombine::simplify(Instruction *I) {
 514   assert(I->isFast() && "Expected 'fast' instruction");
 515
 516   // Currently we are not able to handle vector type.
 517   if (I->getType()->isVectorTy())
 518     return nullptr;
 519
 520   assert((I->getOpcode() == Instruction::FAdd ||
 521           I->getOpcode() == Instruction::FSub) && "Expect add/sub");
 522
 523   // Save the instruction before calling other member-functions.
 524   Instr = I;
 525
 526   FAddend Opnd0, Opnd1, Opnd0_0, Opnd0_1, Opnd1_0, Opnd1_1;
 527
 528   unsigned OpndNum = FAddend::drillValueDownOneStep(I, Opnd0, Opnd1);
 529
 530   // Step 1: Expand the 1st addend into Opnd0_0 and Opnd0_1.
 531   unsigned Opnd0_ExpNum = 0;
 532   unsigned Opnd1_ExpNum = 0;
 533
 534   if (!Opnd0.isConstant())
 535     Opnd0_ExpNum = Opnd0.drillAddendDownOneStep(Opnd0_0, Opnd0_1);
 536
 537   // Step 2: Expand the 2nd addend into Opnd1_0 and Opnd1_1.
 538   if (OpndNum == 2 && !Opnd1.isConstant())
 539     Opnd1_ExpNum = Opnd1.drillAddendDownOneStep(Opnd1_0, Opnd1_1);
 540
 541   // Step 3: Try to optimize Opnd0_0 + Opnd0_1 + Opnd1_0 + Opnd1_1
 542   if (Opnd0_ExpNum && Opnd1_ExpNum) {
 543     AddendVect AllOpnds;
 544     AllOpnds.push_back(&Opnd0_0);
 545     AllOpnds.push_back(&Opnd1_0);
 546     if (Opnd0_ExpNum == 2)
 547       AllOpnds.push_back(&Opnd0_1);
 548     if (Opnd1_ExpNum == 2)
 549       AllOpnds.push_back(&Opnd1_1);
 550
 551     // Compute instruction quota. We should save at least one instruction.
 552     unsigned InstQuota = 0;
 553
 554     Value *V0 = I->getOperand(0);
 555     Value *V1 = I->getOperand(1);
 556     InstQuota = ((!isa<Constant>(V0) && V0->hasOneUse()) &&
 557                  (!isa<Constant>(V1) && V1->hasOneUse())) ? 2 : 1;
 558
 559     if (Value *R = simplifyFAdd(AllOpnds, InstQuota))
 560       return R;
 561   }
 562
 563   if (OpndNum != 2) {
 564     // The input instruction is : "I=0.0 +/- V". If the "V" were able to be
 565     // splitted into two addends, say "V = X - Y", the instruction would have
 566     // been optimized into "I = Y - X" in the previous steps.
 567     //
 568     const FAddendCoef &CE = Opnd0.getCoef();
 569     return CE.isOne() ? Opnd0.getSymVal() : nullptr;
 570   }
 571
 572   // step 4: Try to optimize Opnd0 + Opnd1_0 [+ Opnd1_1]
 573   if (Opnd1_ExpNum) {
 574     AddendVect AllOpnds;
 575     AllOpnds.push_back(&Opnd0);
 576     AllOpnds.push_back(&Opnd1_0);
 577     if (Opnd1_ExpNum == 2)
 578       AllOpnds.push_back(&Opnd1_1);
 579
 580     if (Value *R = simplifyFAdd(AllOpnds, 1))
 581       return R;
 582   }
 583
 584   // step 5: Try to optimize Opnd1 + Opnd0_0 [+ Opnd0_1]
 585   if (Opnd0_ExpNum) {
 586     AddendVect AllOpnds;
 587     AllOpnds.push_back(&Opnd1);
 588     AllOpnds.push_back(&Opnd0_0);
 589     if (Opnd0_ExpNum == 2)
 590       AllOpnds.push_back(&Opnd0_1);
 591
 592     if (Value *R = simplifyFAdd(AllOpnds, 1))
 593       return R;
 594   }
 595
 596   // step 6: Try factorization as the last resort,
 597   return performFactorization(I);
 598 }
 599
 600 Value *FAddCombine::simplifyFAdd(AddendVect& Addends, unsigned InstrQuota) {
 601   unsigned AddendNum = Addends.size();
 602   assert(AddendNum <= 4 && "Too many addends");
 603
 604   // For saving intermediate results;
 605   unsigned NextTmpIdx = 0;
 606   FAddend TmpResult[3];
 607
 608   // Points to the constant addend of the resulting simplified expression.
 609   // If the resulting expr has constant-addend, this constant-addend is
 610   // desirable to reside at the top of the resulting expression tree. Placing
 611   // constant close to supper-expr(s) will potentially reveal some optimization
 612   // opportunities in super-expr(s).
 613   const FAddend *ConstAdd = nullptr;
 614
 615   // Simplified addends are placed <SimpVect>.
 616   AddendVect SimpVect;
 617
 618   // The outer loop works on one symbolic-value at a time. Suppose the input
 619   // addends are : <a1, x>, <b1, y>, <a2, x>, <c1, z>, <b2, y>, ...
 620   // The symbolic-values will be processed in this order: x, y, z.
 621   for (unsigned SymIdx = 0; SymIdx < AddendNum; SymIdx++) {
 622
 623     const FAddend *ThisAddend = Addends[SymIdx];
 624     if (!ThisAddend) {
 625       // This addend was processed before.
 626       continue;
 627     }
 628
 629     Value *Val = ThisAddend->getSymVal();
 630     unsigned StartIdx = SimpVect.size();
 631     SimpVect.push_back(ThisAddend);
 632
 633     // The inner loop collects addends sharing same symbolic-value, and these
 634     // addends will be later on folded into a single addend. Following above
 635     // example, if the symbolic value "y" is being processed, the inner loop
 636     // will collect two addends "<b1,y>" and "<b2,Y>". These two addends will
 637     // be later on folded into "<b1+b2, y>".
 638     for (unsigned SameSymIdx = SymIdx + 1;
 639          SameSymIdx < AddendNum; SameSymIdx++) {
 640       const FAddend *T = Addends[SameSymIdx];
 641       if (T && T->getSymVal() == Val) {
 642         // Set null such that next iteration of the outer loop will not process
 643         // this addend again.
 644         Addends[SameSymIdx] = nullptr;
 645         SimpVect.push_back(T);
 646       }
 647     }
 648
 649     // If multiple addends share same symbolic value, fold them together.
 650     if (StartIdx + 1 != SimpVect.size()) {
 651       FAddend &R = TmpResult[NextTmpIdx ++];
 652       R = *SimpVect[StartIdx];
 653       for (unsigned Idx = StartIdx + 1; Idx < SimpVect.size(); Idx++)
 654         R += *SimpVect[Idx];
 655
 656       // Pop all addends being folded and push the resulting folded addend.
 657       SimpVect.resize(StartIdx);
 658       if (Val) {
 659         if (!R.isZero()) {
 660           SimpVect.push_back(&R);
 661         }
 662       } else {
 663         // Don't push constant addend at this time. It will be the last element
 664         // of <SimpVect>.
 665         ConstAdd = &R;
 666       }
 667     }
 668   }
 669
 670   assert((NextTmpIdx <= array_lengthof(TmpResult) + 1) &&
 671          "out-of-bound access");
 672
 673   if (ConstAdd)
 674     SimpVect.push_back(ConstAdd);
 675
 676   Value *Result;
 677   if (!SimpVect.empty())
 678     Result = createNaryFAdd(SimpVect, InstrQuota);
 679   else {
 680     // The addition is folded to 0.0.
 681     Result = ConstantFP::get(Instr->getType(), 0.0);
 682   }
 683
 684   return Result;
 685 }
 686
 687 Value *FAddCombine::createNaryFAdd
 688   (const AddendVect &Opnds, unsigned InstrQuota) {
 689   assert(!Opnds.empty() && "Expect at least one addend");
 690
 691   // Step 1: Check if the # of instructions needed exceeds the quota.
 692
 693   unsigned InstrNeeded = calcInstrNumber(Opnds);
 694   if (InstrNeeded > InstrQuota)
 695     return nullptr;
 696
 697   initCreateInstNum();
 698
 699   // step 2: Emit the N-ary addition.
 700   // Note that at most three instructions are involved in Fadd-InstCombine: the
 701   // addition in question, and at most two neighboring instructions.
 702   // The resulting optimized addition should have at least one less instruction
 703   // than the original addition expression tree. This implies that the resulting
 704   // N-ary addition has at most two instructions, and we don't need to worry
 705   // about tree-height when constructing the N-ary addition.
 706
 707   Value *LastVal = nullptr;
 708   bool LastValNeedNeg = false;
 709
 710   // Iterate the addends, creating fadd/fsub using adjacent two addends.
 711   for (const FAddend *Opnd : Opnds) {
 712     bool NeedNeg;
 713     Value *V = createAddendVal(*Opnd, NeedNeg);
 714     if (!LastVal) {
 715       LastVal = V;
 716       LastValNeedNeg = NeedNeg;
 717       continue;
 718     }
 719
 720     if (LastValNeedNeg == NeedNeg) {
 721       LastVal = createFAdd(LastVal, V);
 722       continue;
 723     }
 724
 725     if (LastValNeedNeg)
 726       LastVal = createFSub(V, LastVal);
 727     else
 728       LastVal = createFSub(LastVal, V);
 729
 730     LastValNeedNeg = false;
 731   }
 732
 733   if (LastValNeedNeg) {
 734     LastVal = createFNeg(LastVal);
 735   }
 736
 737 #ifndef NDEBUG
 738   assert(CreateInstrNum == InstrNeeded &&
 739          "Inconsistent in instruction numbers");
 740 #endif
 741
 742   return LastVal;
 743 }
 744
 745 Value *FAddCombine::createFSub(Value *Opnd0, Value *Opnd1) {
 746   Value *V = Builder.CreateFSub(Opnd0, Opnd1);
 747   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
 748     createInstPostProc(I);
 749   return V;
 750 }
 751
 752 Value *FAddCombine::createFNeg(Value *V) {
 753   Value *Zero = cast<Value>(ConstantFP::getZeroValueForNegation(V->getType()));
 754   Value *NewV = createFSub(Zero, V);
 755   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(NewV))
 756     createInstPostProc(I, true); // fneg's don't receive instruction numbers.
 757   return NewV;
 758 }
 759
 760 Value *FAddCombine::createFAdd(Value *Opnd0, Value *Opnd1) {
 761   Value *V = Builder.CreateFAdd(Opnd0, Opnd1);
 762   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
 763     createInstPostProc(I);
 764   return V;
 765 }
 766
 767 Value *FAddCombine::createFMul(Value *Opnd0, Value *Opnd1) {
 768   Value *V = Builder.CreateFMul(Opnd0, Opnd1);
 769   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
 770     createInstPostProc(I);
 771   return V;
 772 }
 773
 774 Value *FAddCombine::createFDiv(Value *Opnd0, Value *Opnd1) {
 775   Value *V = Builder.CreateFDiv(Opnd0, Opnd1);
 776   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
 777     createInstPostProc(I);
 778   return V;
 779 }
 780
 781 void FAddCombine::createInstPostProc(Instruction *NewInstr, bool NoNumber) {
 782   NewInstr->setDebugLoc(Instr->getDebugLoc());
 783
 784   // Keep track of the number of instruction created.
 785   if (!NoNumber)
 786     incCreateInstNum();
 787
 788   // Propagate fast-math flags
 789   NewInstr->setFastMathFlags(Instr->getFastMathFlags());
 790 }
 791
 792 // Return the number of instruction needed to emit the N-ary addition.
 793 // NOTE: Keep this function in sync with createAddendVal().
 794 unsigned FAddCombine::calcInstrNumber(const AddendVect &Opnds) {
 795   unsigned OpndNum = Opnds.size();
 796   unsigned InstrNeeded = OpndNum - 1;
 797
 798   // The number of addends in the form of "(-1)*x".
 799   unsigned NegOpndNum = 0;
 800
 801   // Adjust the number of instructions needed to emit the N-ary add.
 802   for (const FAddend *Opnd : Opnds) {
 803     if (Opnd->isConstant())
 804       continue;
 805
 806     // The constant check above is really for a few special constant
 807     // coefficients.
 808     if (isa<UndefValue>(Opnd->getSymVal()))
 809       continue;
 810
 811     const FAddendCoef &CE = Opnd->getCoef();
 812     if (CE.isMinusOne() || CE.isMinusTwo())
 813       NegOpndNum++;
 814
 815     // Let the addend be "c * x". If "c == +/-1", the value of the addend
 816     // is immediately available; otherwise, it needs exactly one instruction
 817     // to evaluate the value.
 818     if (!CE.isMinusOne() && !CE.isOne())
 819       InstrNeeded++;
 820   }
 821   if (NegOpndNum == OpndNum)
 822     InstrNeeded++;
 823   return InstrNeeded;
 824 }
 825
 826 // Input Addend        Value           NeedNeg(output)
 827 // ================================================================
 828 // Constant C          C               false
 829 // <+/-1, V>           V               coefficient is -1
 830 // <2/-2, V>          "fadd V, V"      coefficient is -2
 831 // <C, V>             "fmul V, C"      false
 832 //
 833 // NOTE: Keep this function in sync with FAddCombine::calcInstrNumber.
 834 Value *FAddCombine::createAddendVal(const FAddend &Opnd, bool &NeedNeg) {
 835   const FAddendCoef &Coeff = Opnd.getCoef();
 836
 837   if (Opnd.isConstant()) {
 838     NeedNeg = false;
 839     return Coeff.getValue(Instr->getType());
 840   }
 841
 842   Value *OpndVal = Opnd.getSymVal();
 843
 844   if (Coeff.isMinusOne() || Coeff.isOne()) {
 845     NeedNeg = Coeff.isMinusOne();
 846     return OpndVal;
 847   }
 848
 849   if (Coeff.isTwo() || Coeff.isMinusTwo()) {
 850     NeedNeg = Coeff.isMinusTwo();
 851     return createFAdd(OpndVal, OpndVal);
 852   }
 853
 854   NeedNeg = false;
 855   return createFMul(OpndVal, Coeff.getValue(Instr->getType()));
 856 }
 857
 858 /// \brief Return true if we can prove that:
 859 ///    (sub LHS, RHS)  === (sub nsw LHS, RHS)
 860 /// This basically requires proving that the add in the original type would not
 861 /// overflow to change the sign bit or have a carry out.
 862 /// TODO: Handle this for Vectors.
 863 bool InstCombiner::willNotOverflowSignedSub(const Value *LHS,
 864                                             const Value *RHS,
 865                                             const Instruction &CxtI) const {
 866   // If LHS and RHS each have at least two sign bits, the subtraction
 867   // cannot overflow.
 868   if (ComputeNumSignBits(LHS, 0, &CxtI) > 1 &&
 869       ComputeNumSignBits(RHS, 0, &CxtI) > 1)
 870     return true;
 871
 872   KnownBits LHSKnown = computeKnownBits(LHS, 0, &CxtI);
 873
 874   KnownBits RHSKnown = computeKnownBits(RHS, 0, &CxtI);
 875
 876   // Subtraction of two 2's complement numbers having identical signs will
 877   // never overflow.
 878   if ((LHSKnown.isNegative() && RHSKnown.isNegative()) ||
 879       (LHSKnown.isNonNegative() && RHSKnown.isNonNegative()))
 880     return true;
 881
 882   // TODO: implement logic similar to checkRippleForAdd
 883   return false;
 884 }
 885
 886 /// \brief Return true if we can prove that:
 887 ///    (sub LHS, RHS)  === (sub nuw LHS, RHS)
 888 bool InstCombiner::willNotOverflowUnsignedSub(const Value *LHS,
 889                                               const Value *RHS,
 890                                               const Instruction &CxtI) const {
 891   // If the LHS is negative and the RHS is non-negative, no unsigned wrap.
 892   KnownBits LHSKnown = computeKnownBits(LHS, /*Depth=*/0, &CxtI);
 893   KnownBits RHSKnown = computeKnownBits(RHS, /*Depth=*/0, &CxtI);
 894   if (LHSKnown.isNegative() && RHSKnown.isNonNegative())
 895     return true;
 896
 897   return false;
 898 }
 899
 900 // Checks if any operand is negative and we can convert add to sub.
 901 // This function checks for following negative patterns
 902 //   ADD(XOR(OR(Z, NOT(C)), C)), 1) == NEG(AND(Z, C))
 903 //   ADD(XOR(AND(Z, C), C), 1) == NEG(OR(Z, ~C))
 904 //   XOR(AND(Z, C), (C + 1)) == NEG(OR(Z, ~C)) if C is even
 905 static Value *checkForNegativeOperand(BinaryOperator &I,
 906                                       InstCombiner::BuilderTy &Builder) {
 907   Value *LHS = I.getOperand(0), *RHS = I.getOperand(1);
 908
 909   // This function creates 2 instructions to replace ADD, we need at least one
 910   // of LHS or RHS to have one use to ensure benefit in transform.
 911   if (!LHS->hasOneUse() && !RHS->hasOneUse())
 912     return nullptr;
 913
 914   Value *X = nullptr, *Y = nullptr, *Z = nullptr;
 915   const APInt *C1 = nullptr, *C2 = nullptr;
 916
 917   // if ONE is on other side, swap
 918   if (match(RHS, m_Add(m_Value(X), m_One())))
 919     std::swap(LHS, RHS);
 920
 921   if (match(LHS, m_Add(m_Value(X), m_One()))) {
 922     // if XOR on other side, swap
 923     if (match(RHS, m_Xor(m_Value(Y), m_APInt(C1))))
 924       std::swap(X, RHS);
 925
 926     if (match(X, m_Xor(m_Value(Y), m_APInt(C1)))) {
 927       // X = XOR(Y, C1), Y = OR(Z, C2), C2 = NOT(C1) ==> X == NOT(AND(Z, C1))
 928       // ADD(ADD(X, 1), RHS) == ADD(X, ADD(RHS, 1)) == SUB(RHS, AND(Z, C1))
 929       if (match(Y, m_Or(m_Value(Z), m_APInt(C2))) && (*C2 == ~(*C1))) {
 930         Value *NewAnd = Builder.CreateAnd(Z, *C1);
 931         return Builder.CreateSub(RHS, NewAnd, "sub");
 932       } else if (match(Y, m_And(m_Value(Z), m_APInt(C2))) && (*C1 == *C2)) {
 933         // X = XOR(Y, C1), Y = AND(Z, C2), C2 == C1 ==> X == NOT(OR(Z, ~C1))
 934         // ADD(ADD(X, 1), RHS) == ADD(X, ADD(RHS, 1)) == SUB(RHS, OR(Z, ~C1))
 935         Value *NewOr = Builder.CreateOr(Z, ~(*C1));
 936         return Builder.CreateSub(RHS, NewOr, "sub");
 937       }
 938     }
 939   }
 940
 941   // Restore LHS and RHS
 942   LHS = I.getOperand(0);
 943   RHS = I.getOperand(1);
 944
 945   // if XOR is on other side, swap
 946   if (match(RHS, m_Xor(m_Value(Y), m_APInt(C1))))
 947     std::swap(LHS, RHS);
 948
 949   // C2 is ODD
 950   // LHS = XOR(Y, C1), Y = AND(Z, C2), C1 == (C2 + 1) => LHS == NEG(OR(Z, ~C2))
 951   // ADD(LHS, RHS) == SUB(RHS, OR(Z, ~C2))
 952   if (match(LHS, m_Xor(m_Value(Y), m_APInt(C1))))
 953     if (C1->countTrailingZeros() == 0)
 954       if (match(Y, m_And(m_Value(Z), m_APInt(C2))) && *C1 == (*C2 + 1)) {
 955         Value *NewOr = Builder.CreateOr(Z, ~(*C2));
 956         return Builder.CreateSub(RHS, NewOr, "sub");
 957       }
 958   return nullptr;
 959 }
 960
 961 Instruction *InstCombiner::foldAddWithConstant(BinaryOperator &Add) {
 962   Value *Op0 = Add.getOperand(0), *Op1 = Add.getOperand(1);
 963   Constant *Op1C;
 964   if (!match(Op1, m_Constant(Op1C)))
 965     return nullptr;
 966
 967   if (Instruction *NV = foldOpWithConstantIntoOperand(Add))
 968     return NV;
 969
 970   Value *X;
 971   // zext(bool) + C -> bool ? C + 1 : C
 972   if (match(Op0, m_ZExt(m_Value(X))) &&
 973       X->getType()->getScalarSizeInBits() == 1)
 974     return SelectInst::Create(X, AddOne(Op1C), Op1);
 975
 976   // ~X + C --> (C-1) - X
 977   if (match(Op0, m_Not(m_Value(X))))
 978     return BinaryOperator::CreateSub(SubOne(Op1C), X);
 979
 980   const APInt *C;
 981   if (!match(Op1, m_APInt(C)))
 982     return nullptr;
 983
 984   if (C->isSignMask()) {
 985     // If wrapping is not allowed, then the addition must set the sign bit:
 986     // X + (signmask) --> X | signmask
 987     if (Add.hasNoSignedWrap() || Add.hasNoUnsignedWrap())
 988       return BinaryOperator::CreateOr(Op0, Op1);
 989
 990     // If wrapping is allowed, then the addition flips the sign bit of LHS:
 991     // X + (signmask) --> X ^ signmask
 992     return BinaryOperator::CreateXor(Op0, Op1);
 993   }
 994
 995   // Is this add the last step in a convoluted sext?
 996   // add(zext(xor i16 X, -32768), -32768) --> sext X
 997   Type *Ty = Add.getType();
 998   const APInt *C2;
 999   if (match(Op0, m_ZExt(m_Xor(m_Value(X), m_APInt(C2)))) &&
1000       C2->isMinSignedValue() && C2->sext(Ty->getScalarSizeInBits()) == *C)
1001     return CastInst::Create(Instruction::SExt, X, Ty);
1002
1003   // (add (zext (add nuw X, C2)), C) --> (zext (add nuw X, C2 + C))
1004   if (match(Op0, m_OneUse(m_ZExt(m_NUWAdd(m_Value(X), m_APInt(C2))))) &&
1005       C->isNegative() && C->sge(-C2->sext(C->getBitWidth()))) {
1006     Constant *NewC =
1007         ConstantInt::get(X->getType(), *C2 + C->trunc(C2->getBitWidth()));
1008     return new ZExtInst(Builder.CreateNUWAdd(X, NewC), Ty);
1009   }
1010
1011   if (C->isOneValue() && Op0->hasOneUse()) {
1012     // add (sext i1 X), 1 --> zext (not X)
1013     // TODO: The smallest IR representation is (select X, 0, 1), and that would
1014     // not require the one-use check. But we need to remove a transform in
1015     // visitSelect and make sure that IR value tracking for select is equal or
1016     // better than for these ops.
1017     if (match(Op0, m_SExt(m_Value(X))) &&
1018         X->getType()->getScalarSizeInBits() == 1)
1019       return new ZExtInst(Builder.CreateNot(X), Ty);
1020
1021     // Shifts and add used to flip and mask off the low bit:
1022     // add (ashr (shl i32 X, 31), 31), 1 --> and (not X), 1
1023     const APInt *C3;
1024     if (match(Op0, m_AShr(m_Shl(m_Value(X), m_APInt(C2)), m_APInt(C3))) &&
1025         C2 == C3 && *C2 == Ty->getScalarSizeInBits() - 1) {
1026       Value *NotX = Builder.CreateNot(X);
1027       return BinaryOperator::CreateAnd(NotX, ConstantInt::get(Ty, 1));
1028     }
1029   }
1030
1031   return nullptr;
1032 }
1033
1034 Instruction *InstCombiner::visitAdd(BinaryOperator &I) {
1035   bool Changed = SimplifyAssociativeOrCommutative(I);
1036   if (Value *V = SimplifyVectorOp(I))
1037     return replaceInstUsesWith(I, V);
1038
1039   Value *LHS = I.getOperand(0), *RHS = I.getOperand(1);
1040   if (Value *V =
1041           SimplifyAddInst(LHS, RHS, I.hasNoSignedWrap(), I.hasNoUnsignedWrap(),
1042                           SQ.getWithInstruction(&I)))
1043     return replaceInstUsesWith(I, V);
1044
1045   // (A*B)+(A*C) -> A*(B+C) etc
1046   if (Value *V = SimplifyUsingDistributiveLaws(I))
1047     return replaceInstUsesWith(I, V);
1048
1049   if (Instruction *X = foldAddWithConstant(I))
1050     return X;
1051
1052   // FIXME: This should be moved into the above helper function to allow these
1053   // transforms for general constant or constant splat vectors.
1054   Type *Ty = I.getType();
1055   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
1056     Value *XorLHS = nullptr; ConstantInt *XorRHS = nullptr;
1057     if (match(LHS, m_Xor(m_Value(XorLHS), m_ConstantInt(XorRHS)))) {
1058       unsigned TySizeBits = Ty->getScalarSizeInBits();
1059       const APInt &RHSVal = CI->getValue();
1060       unsigned ExtendAmt = 0;
1061       // If we have ADD(XOR(AND(X, 0xFF), 0x80), 0xF..F80), it's a sext.
1062       // If we have ADD(XOR(AND(X, 0xFF), 0xF..F80), 0x80), it's a sext.
1063       if (XorRHS->getValue() == -RHSVal) {
1064         if (RHSVal.isPowerOf2())
1065           ExtendAmt = TySizeBits - RHSVal.logBase2() - 1;
1066         else if (XorRHS->getValue().isPowerOf2())
1067           ExtendAmt = TySizeBits - XorRHS->getValue().logBase2() - 1;
1068       }
1069
1070       if (ExtendAmt) {
1071         APInt Mask = APInt::getHighBitsSet(TySizeBits, ExtendAmt);
1072         if (!MaskedValueIsZero(XorLHS, Mask, 0, &I))
1073           ExtendAmt = 0;
1074       }
1075
1076       if (ExtendAmt) {
1077         Constant *ShAmt = ConstantInt::get(Ty, ExtendAmt);
1078         Value *NewShl = Builder.CreateShl(XorLHS, ShAmt, "sext");
1079         return BinaryOperator::CreateAShr(NewShl, ShAmt);
1080       }
1081
1082       // If this is a xor that was canonicalized from a sub, turn it back into
1083       // a sub and fuse this add with it.
1084       if (LHS->hasOneUse() && (XorRHS->getValue()+1).isPowerOf2()) {
1085         KnownBits LHSKnown = computeKnownBits(XorLHS, 0, &I);
1086         if ((XorRHS->getValue() | LHSKnown.Zero).isAllOnesValue())
1087           return BinaryOperator::CreateSub(ConstantExpr::getAdd(XorRHS, CI),
1088                                            XorLHS);
1089       }
1090       // (X + signmask) + C could have gotten canonicalized to (X^signmask) + C,
1091       // transform them into (X + (signmask ^ C))
1092       if (XorRHS->getValue().isSignMask())
1093         return BinaryOperator::CreateAdd(XorLHS,
1094                                          ConstantExpr::getXor(XorRHS, CI));
1095     }
1096   }
1097
1098   if (Ty->isIntOrIntVectorTy(1))
1099     return BinaryOperator::CreateXor(LHS, RHS);
1100
1101   // X + X --> X << 1
1102   if (LHS == RHS) {
1103     auto *Shl = BinaryOperator::CreateShl(LHS, ConstantInt::get(Ty, 1));
1104     Shl->setHasNoSignedWrap(I.hasNoSignedWrap());
1105     Shl->setHasNoUnsignedWrap(I.hasNoUnsignedWrap());
1106     return Shl;
1107   }
1108
1109   Value *A, *B;
1110   if (match(LHS, m_Neg(m_Value(A)))) {
1111     // -A + -B --> -(A + B)
1112     if (match(RHS, m_Neg(m_Value(B))))
1113       return BinaryOperator::CreateNeg(Builder.CreateAdd(A, B));
1114
1115     // -A + B --> B - A
1116     return BinaryOperator::CreateSub(RHS, A);
1117   }
1118
1119   // A + -B  -->  A - B
1120   if (match(RHS, m_Neg(m_Value(B))))
1121     return BinaryOperator::CreateSub(LHS, B);
1122
1123   if (Value *V = checkForNegativeOperand(I, Builder))
1124     return replaceInstUsesWith(I, V);
1125
1126   // A+B --> A|B iff A and B have no bits set in common.
1127   if (haveNoCommonBitsSet(LHS, RHS, DL, &AC, &I, &DT))
1128     return BinaryOperator::CreateOr(LHS, RHS);
1129
1130   // FIXME: We already did a check for ConstantInt RHS above this.
1131   // FIXME: Is this pattern covered by another fold? No regression tests fail on
1132   // removal.
1133   if (ConstantInt *CRHS = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
1134     // (X & FF00) + xx00  -> (X+xx00) & FF00
1135     Value *X;
1136     ConstantInt *C2;
1137     if (LHS->hasOneUse() &&
1138         match(LHS, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C2))) &&
1139         CRHS->getValue() == (CRHS->getValue() & C2->getValue())) {
1140       // See if all bits from the first bit set in the Add RHS up are included
1141       // in the mask.  First, get the rightmost bit.
1142       const APInt &AddRHSV = CRHS->getValue();
1143
1144       // Form a mask of all bits from the lowest bit added through the top.
1145       APInt AddRHSHighBits(~((AddRHSV & -AddRHSV)-1));
1146
1147       // See if the and mask includes all of these bits.
1148       APInt AddRHSHighBitsAnd(AddRHSHighBits & C2->getValue());
1149
1150       if (AddRHSHighBits == AddRHSHighBitsAnd) {
1151         // Okay, the xform is safe.  Insert the new add pronto.
1152         Value *NewAdd = Builder.CreateAdd(X, CRHS, LHS->getName());
1153         return BinaryOperator::CreateAnd(NewAdd, C2);
1154       }
1155     }
1156   }
1157
1158   // add (select X 0 (sub n A)) A  -->  select X A n
1159   {
1160     SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(LHS);
1161     Value *A = RHS;
1162     if (!SI) {
1163       SI = dyn_cast<SelectInst>(RHS);
1164       A = LHS;
1165     }
1166     if (SI && SI->hasOneUse()) {
1167       Value *TV = SI->getTrueValue();
1168       Value *FV = SI->getFalseValue();
1169       Value *N;
1170
1171       // Can we fold the add into the argument of the select?
1172       // We check both true and false select arguments for a matching subtract.
1173       if (match(FV, m_Zero()) && match(TV, m_Sub(m_Value(N), m_Specific(A))))
1174         // Fold the add into the true select value.
1175         return SelectInst::Create(SI->getCondition(), N, A);
1176
1177       if (match(TV, m_Zero()) && match(FV, m_Sub(m_Value(N), m_Specific(A))))
1178         // Fold the add into the false select value.
1179         return SelectInst::Create(SI->getCondition(), A, N);
1180     }
1181   }
1182
1183   // Check for (add (sext x), y), see if we can merge this into an
1184   // integer add followed by a sext.
1185   if (SExtInst *LHSConv = dyn_cast<SExtInst>(LHS)) {
1186     // (add (sext x), cst) --> (sext (add x, cst'))
1187     if (ConstantInt *RHSC = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
1188       if (LHSConv->hasOneUse()) {
1189         Constant *CI =
1190             ConstantExpr::getTrunc(RHSC, LHSConv->getOperand(0)->getType());
1191         if (ConstantExpr::getSExt(CI, Ty) == RHSC &&
1192             willNotOverflowSignedAdd(LHSConv->getOperand(0), CI, I)) {
1193           // Insert the new, smaller add.
1194           Value *NewAdd =
1195               Builder.CreateNSWAdd(LHSConv->getOperand(0), CI, "addconv");
1196           return new SExtInst(NewAdd, Ty);
1197         }
1198       }
1199     }
1200
1201     // (add (sext x), (sext y)) --> (sext (add int x, y))
1202     if (SExtInst *RHSConv = dyn_cast<SExtInst>(RHS)) {
1203       // Only do this if x/y have the same type, if at least one of them has a
1204       // single use (so we don't increase the number of sexts), and if the
1205       // integer add will not overflow.
1206       if (LHSConv->getOperand(0)->getType() ==
1207               RHSConv->getOperand(0)->getType() &&
1208           (LHSConv->hasOneUse() || RHSConv->hasOneUse()) &&
1209           willNotOverflowSignedAdd(LHSConv->getOperand(0),
1210                                    RHSConv->getOperand(0), I)) {
1211         // Insert the new integer add.
1212         Value *NewAdd = Builder.CreateNSWAdd(LHSConv->getOperand(0),
1213                                              RHSConv->getOperand(0), "addconv");
1214         return new SExtInst(NewAdd, Ty);
1215       }
1216     }
1217   }
1218
1219   // Check for (add (zext x), y), see if we can merge this into an
1220   // integer add followed by a zext.
1221   if (auto *LHSConv = dyn_cast<ZExtInst>(LHS)) {
1222     // (add (zext x), cst) --> (zext (add x, cst'))
1223     if (ConstantInt *RHSC = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
1224       if (LHSConv->hasOneUse()) {
1225         Constant *CI =
1226             ConstantExpr::getTrunc(RHSC, LHSConv->getOperand(0)->getType());
1227         if (ConstantExpr::getZExt(CI, Ty) == RHSC &&
1228             willNotOverflowUnsignedAdd(LHSConv->getOperand(0), CI, I)) {
1229           // Insert the new, smaller add.
1230           Value *NewAdd =
1231               Builder.CreateNUWAdd(LHSConv->getOperand(0), CI, "addconv");
1232           return new ZExtInst(NewAdd, Ty);
1233         }
1234       }
1235     }
1236
1237     // (add (zext x), (zext y)) --> (zext (add int x, y))
1238     if (auto *RHSConv = dyn_cast<ZExtInst>(RHS)) {
1239       // Only do this if x/y have the same type, if at least one of them has a
1240       // single use (so we don't increase the number of zexts), and if the
1241       // integer add will not overflow.
1242       if (LHSConv->getOperand(0)->getType() ==
1243               RHSConv->getOperand(0)->getType() &&
1244           (LHSConv->hasOneUse() || RHSConv->hasOneUse()) &&
1245           willNotOverflowUnsignedAdd(LHSConv->getOperand(0),
1246                                      RHSConv->getOperand(0), I)) {
1247         // Insert the new integer add.
1248         Value *NewAdd = Builder.CreateNUWAdd(
1249             LHSConv->getOperand(0), RHSConv->getOperand(0), "addconv");
1250         return new ZExtInst(NewAdd, Ty);
1251       }
1252     }
1253   }
1254
1255   // (add (xor A, B) (and A, B)) --> (or A, B)
1256   if (match(LHS, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B))) &&
1257       match(RHS, m_c_And(m_Specific(A), m_Specific(B))))
1258     return BinaryOperator::CreateOr(A, B);
1259
1260   // (add (and A, B) (xor A, B)) --> (or A, B)
1261   if (match(RHS, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B))) &&
1262       match(LHS, m_c_And(m_Specific(A), m_Specific(B))))
1263     return BinaryOperator::CreateOr(A, B);
1264
1265   // (add (or A, B) (and A, B)) --> (add A, B)
1266   if (match(LHS, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
1267       match(RHS, m_c_And(m_Specific(A), m_Specific(B)))) {
1268     I.setOperand(0, A);
1269     I.setOperand(1, B);
1270     return &I;
1271   }
1272
1273   // (add (and A, B) (or A, B)) --> (add A, B)
1274   if (match(RHS, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
1275       match(LHS, m_c_And(m_Specific(A), m_Specific(B)))) {
1276     I.setOperand(0, A);
1277     I.setOperand(1, B);
1278     return &I;
1279   }
1280
1281   // TODO(jingyue): Consider willNotOverflowSignedAdd and
1282   // willNotOverflowUnsignedAdd to reduce the number of invocations of
1283   // computeKnownBits.
1284   if (!I.hasNoSignedWrap() && willNotOverflowSignedAdd(LHS, RHS, I)) {
1285     Changed = true;
1286     I.setHasNoSignedWrap(true);
1287   }
1288   if (!I.hasNoUnsignedWrap() && willNotOverflowUnsignedAdd(LHS, RHS, I)) {
1289     Changed = true;
1290     I.setHasNoUnsignedWrap(true);
1291   }
1292
1293   return Changed ? &I : nullptr;
1294 }
1295
1296 Instruction *InstCombiner::visitFAdd(BinaryOperator &I) {
1297   bool Changed = SimplifyAssociativeOrCommutative(I);
1298   Value *LHS = I.getOperand(0), *RHS = I.getOperand(1);
1299
1300   if (Value *V = SimplifyVectorOp(I))
1301     return replaceInstUsesWith(I, V);
1302
1303   if (Value *V = SimplifyFAddInst(LHS, RHS, I.getFastMathFlags(),
1304                                   SQ.getWithInstruction(&I)))
1305     return replaceInstUsesWith(I, V);
1306
1307   if (isa<Constant>(RHS))
1308     if (Instruction *FoldedFAdd = foldOpWithConstantIntoOperand(I))
1309       return FoldedFAdd;
1310
1311   // -A + B  -->  B - A
1312   // -A + -B  -->  -(A + B)
1313   if (Value *LHSV = dyn_castFNegVal(LHS)) {
1314     Instruction *RI = BinaryOperator::CreateFSub(RHS, LHSV);
1315     RI->copyFastMathFlags(&I);
1316     return RI;
1317   }
1318
1319   // A + -B  -->  A - B
1320   if (!isa<Constant>(RHS))
1321     if (Value *V = dyn_castFNegVal(RHS)) {
1322       Instruction *RI = BinaryOperator::CreateFSub(LHS, V);
1323       RI->copyFastMathFlags(&I);
1324       return RI;
1325     }
1326
1327   // Check for (fadd double (sitofp x), y), see if we can merge this into an
1328   // integer add followed by a promotion.
1329   if (SIToFPInst *LHSConv = dyn_cast<SIToFPInst>(LHS)) {
1330     Value *LHSIntVal = LHSConv->getOperand(0);
1331     Type *FPType = LHSConv->getType();
1332
1333     // TODO: This check is overly conservative. In many cases known bits
1334     // analysis can tell us that the result of the addition has less significant
1335     // bits than the integer type can hold.
1336     auto IsValidPromotion = [](Type *FTy, Type *ITy) {
1337       Type *FScalarTy = FTy->getScalarType();
1338       Type *IScalarTy = ITy->getScalarType();
1339
1340       // Do we have enough bits in the significand to represent the result of
1341       // the integer addition?
1342       unsigned MaxRepresentableBits =
1343           APFloat::semanticsPrecision(FScalarTy->getFltSemantics());
1344       return IScalarTy->getIntegerBitWidth() <= MaxRepresentableBits;
1345     };
1346
1347     // (fadd double (sitofp x), fpcst) --> (sitofp (add int x, intcst))
1348     // ... if the constant fits in the integer value.  This is useful for things
1349     // like (double)(x & 1234) + 4.0 -> (double)((X & 1234)+4) which no longer
1350     // requires a constant pool load, and generally allows the add to be better
1351     // instcombined.
1352     if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHS))
1353       if (IsValidPromotion(FPType, LHSIntVal->getType())) {
1354         Constant *CI =
1355           ConstantExpr::getFPToSI(CFP, LHSIntVal->getType());
1356         if (LHSConv->hasOneUse() &&
1357             ConstantExpr::getSIToFP(CI, I.getType()) == CFP &&
1358             willNotOverflowSignedAdd(LHSIntVal, CI, I)) {
1359           // Insert the new integer add.
1360           Value *NewAdd = Builder.CreateNSWAdd(LHSIntVal, CI, "addconv");
1361           return new SIToFPInst(NewAdd, I.getType());
1362         }
1363       }
1364
1365     // (fadd double (sitofp x), (sitofp y)) --> (sitofp (add int x, y))
1366     if (SIToFPInst *RHSConv = dyn_cast<SIToFPInst>(RHS)) {
1367       Value *RHSIntVal = RHSConv->getOperand(0);
1368       // It's enough to check LHS types only because we require int types to
1369       // be the same for this transform.
1370       if (IsValidPromotion(FPType, LHSIntVal->getType())) {
1371         // Only do this if x/y have the same type, if at least one of them has a
1372         // single use (so we don't increase the number of int->fp conversions),
1373         // and if the integer add will not overflow.
1374         if (LHSIntVal->getType() == RHSIntVal->getType() &&
1375             (LHSConv->hasOneUse() || RHSConv->hasOneUse()) &&
1376             willNotOverflowSignedAdd(LHSIntVal, RHSIntVal, I)) {
1377           // Insert the new integer add.
1378           Value *NewAdd = Builder.CreateNSWAdd(LHSIntVal, RHSIntVal, "addconv");
1379           return new SIToFPInst(NewAdd, I.getType());
1380         }
1381       }
1382     }
1383   }
1384
1385   // Handle specials cases for FAdd with selects feeding the operation
1386   if (Value *V = SimplifySelectsFeedingBinaryOp(I, LHS, RHS))
1387     return replaceInstUsesWith(I, V);
1388
1389   if (I.isFast()) {
1390     if (Value *V = FAddCombine(Builder).simplify(&I))
1391       return replaceInstUsesWith(I, V);
1392   }
1393
1394   return Changed ? &I : nullptr;
1395 }
1396
1397 /// Optimize pointer differences into the same array into a size.  Consider:
1398 ///  &A[10] - &A[0]: we should compile this to "10".  LHS/RHS are the pointer
1399 /// operands to the ptrtoint instructions for the LHS/RHS of the subtract.
1400 Value *InstCombiner::OptimizePointerDifference(Value *LHS, Value *RHS,
1401                                                Type *Ty) {
1402   // If LHS is a gep based on RHS or RHS is a gep based on LHS, we can optimize
1403   // this.
1404   bool Swapped = false;
1405   GEPOperator *GEP1 = nullptr, *GEP2 = nullptr;
1406
1407   // For now we require one side to be the base pointer "A" or a constant
1408   // GEP derived from it.
1409   if (GEPOperator *LHSGEP = dyn_cast<GEPOperator>(LHS)) {
1410     // (gep X, ...) - X
1411     if (LHSGEP->getOperand(0) == RHS) {
1412       GEP1 = LHSGEP;
1413       Swapped = false;
1414     } else if (GEPOperator *RHSGEP = dyn_cast<GEPOperator>(RHS)) {
1415       // (gep X, ...) - (gep X, ...)
1416       if (LHSGEP->getOperand(0)->stripPointerCasts() ==
1417             RHSGEP->getOperand(0)->stripPointerCasts()) {
1418         GEP2 = RHSGEP;
1419         GEP1 = LHSGEP;
1420         Swapped = false;
1421       }
1422     }
1423   }
1424
1425   if (GEPOperator *RHSGEP = dyn_cast<GEPOperator>(RHS)) {
1426     // X - (gep X, ...)
1427     if (RHSGEP->getOperand(0) == LHS) {
1428       GEP1 = RHSGEP;
1429       Swapped = true;
1430     } else if (GEPOperator *LHSGEP = dyn_cast<GEPOperator>(LHS)) {
1431       // (gep X, ...) - (gep X, ...)
1432       if (RHSGEP->getOperand(0)->stripPointerCasts() ==
1433             LHSGEP->getOperand(0)->stripPointerCasts()) {
1434         GEP2 = LHSGEP;
1435         GEP1 = RHSGEP;
1436         Swapped = true;
1437       }
1438     }
1439   }
1440
1441   if (!GEP1)
1442     // No GEP found.
1443     return nullptr;
1444
1445   if (GEP2) {
1446     // (gep X, ...) - (gep X, ...)
1447     //
1448     // Avoid duplicating the arithmetic if there are more than one non-constant
1449     // indices between the two GEPs and either GEP has a non-constant index and
1450     // multiple users. If zero non-constant index, the result is a constant and
1451     // there is no duplication. If one non-constant index, the result is an add
1452     // or sub with a constant, which is no larger than the original code, and
1453     // there's no duplicated arithmetic, even if either GEP has multiple
1454     // users. If more than one non-constant indices combined, as long as the GEP
1455     // with at least one non-constant index doesn't have multiple users, there
1456     // is no duplication.
1457     unsigned NumNonConstantIndices1 = GEP1->countNonConstantIndices();
1458     unsigned NumNonConstantIndices2 = GEP2->countNonConstantIndices();
1459     if (NumNonConstantIndices1 + NumNonConstantIndices2 > 1 &&
1460         ((NumNonConstantIndices1 > 0 && !GEP1->hasOneUse()) ||
1461          (NumNonConstantIndices2 > 0 && !GEP2->hasOneUse()))) {
1462       return nullptr;
1463     }
1464   }
1465
1466   // Emit the offset of the GEP and an intptr_t.
1467   Value *Result = EmitGEPOffset(GEP1);
1468
1469   // If we had a constant expression GEP on the other side offsetting the
1470   // pointer, subtract it from the offset we have.
1471   if (GEP2) {
1472     Value *Offset = EmitGEPOffset(GEP2);
1473     Result = Builder.CreateSub(Result, Offset);
1474   }
1475
1476   // If we have p - gep(p, ...)  then we have to negate the result.
1477   if (Swapped)
1478     Result = Builder.CreateNeg(Result, "diff.neg");
1479
1480   return Builder.CreateIntCast(Result, Ty, true);
1481 }
1482
1483 Instruction *InstCombiner::visitSub(BinaryOperator &I) {
1484   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
1485
1486   if (Value *V = SimplifyVectorOp(I))
1487     return replaceInstUsesWith(I, V);
1488
1489   if (Value *V =
1490           SimplifySubInst(Op0, Op1, I.hasNoSignedWrap(), I.hasNoUnsignedWrap(),
1491                           SQ.getWithInstruction(&I)))
1492     return replaceInstUsesWith(I, V);
1493
1494   // (A*B)-(A*C) -> A*(B-C) etc
1495   if (Value *V = SimplifyUsingDistributiveLaws(I))
1496     return replaceInstUsesWith(I, V);
1497
1498   // If this is a 'B = x-(-A)', change to B = x+A.
1499   if (Value *V = dyn_castNegVal(Op1)) {
1500     BinaryOperator *Res = BinaryOperator::CreateAdd(Op0, V);
1501
1502     if (const auto *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
1503       assert(BO->getOpcode() == Instruction::Sub &&
1504              "Expected a subtraction operator!");
1505       if (BO->hasNoSignedWrap() && I.hasNoSignedWrap())
1506         Res->setHasNoSignedWrap(true);
1507     } else {
1508       if (cast<Constant>(Op1)->isNotMinSignedValue() && I.hasNoSignedWrap())
1509         Res->setHasNoSignedWrap(true);
1510     }
1511
1512     return Res;
1513   }
1514
1515   if (I.getType()->isIntOrIntVectorTy(1))
1516     return BinaryOperator::CreateXor(Op0, Op1);
1517
1518   // Replace (-1 - A) with (~A).
1519   if (match(Op0, m_AllOnes()))
1520     return BinaryOperator::CreateNot(Op1);
1521
1522   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op0)) {
1523     Value *X;
1524     // C - zext(bool) -> bool ? C - 1 : C
1525     if (match(Op1, m_ZExt(m_Value(X))) &&
1526         X->getType()->getScalarSizeInBits() == 1)
1527       return SelectInst::Create(X, SubOne(C), C);
1528
1529     // C - ~X == X + (1+C)
1530     if (match(Op1, m_Not(m_Value(X))))
1531       return BinaryOperator::CreateAdd(X, AddOne(C));
1532
1533     // Try to fold constant sub into select arguments.
1534     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
1535       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI))
1536         return R;
1537
1538     // Try to fold constant sub into PHI values.
1539     if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(Op1))
1540       if (Instruction *R = foldOpIntoPhi(I, PN))
1541         return R;
1542
1543     // C-(X+C2) --> (C-C2)-X
1544     Constant *C2;
1545     if (match(Op1, m_Add(m_Value(X), m_Constant(C2))))
1546       return BinaryOperator::CreateSub(ConstantExpr::getSub(C, C2), X);
1547
1548     // Fold (sub 0, (zext bool to B)) --> (sext bool to B)
1549     if (C->isNullValue() && match(Op1, m_ZExt(m_Value(X))))
1550       if (X->getType()->isIntOrIntVectorTy(1))
1551         return CastInst::CreateSExtOrBitCast(X, Op1->getType());
1552
1553     // Fold (sub 0, (sext bool to B)) --> (zext bool to B)
1554     if (C->isNullValue() && match(Op1, m_SExt(m_Value(X))))
1555       if (X->getType()->isIntOrIntVectorTy(1))
1556         return CastInst::CreateZExtOrBitCast(X, Op1->getType());
1557   }
1558
1559   const APInt *Op0C;
1560   if (match(Op0, m_APInt(Op0C))) {
1561     unsigned BitWidth = I.getType()->getScalarSizeInBits();
1562
1563     // -(X >>u 31) -> (X >>s 31)
1564     // -(X >>s 31) -> (X >>u 31)
1565     if (Op0C->isNullValue()) {
1566       Value *X;
1567       const APInt *ShAmt;
1568       if (match(Op1, m_LShr(m_Value(X), m_APInt(ShAmt))) &&
1569           *ShAmt == BitWidth - 1) {
1570         Value *ShAmtOp = cast<Instruction>(Op1)->getOperand(1);
1571         return BinaryOperator::CreateAShr(X, ShAmtOp);
1572       }
1573       if (match(Op1, m_AShr(m_Value(X), m_APInt(ShAmt))) &&
1574           *ShAmt == BitWidth - 1) {
1575         Value *ShAmtOp = cast<Instruction>(Op1)->getOperand(1);
1576         return BinaryOperator::CreateLShr(X, ShAmtOp);
1577       }
1578     }
1579
1580     // Turn this into a xor if LHS is 2^n-1 and the remaining bits are known
1581     // zero.
1582     if (Op0C->isMask()) {
1583       KnownBits RHSKnown = computeKnownBits(Op1, 0, &I);
1584       if ((*Op0C | RHSKnown.Zero).isAllOnesValue())
1585         return BinaryOperator::CreateXor(Op1, Op0);
1586     }
1587   }
1588
1589   {
1590     Value *Y;
1591     // X-(X+Y) == -Y    X-(Y+X) == -Y
1592     if (match(Op1, m_c_Add(m_Specific(Op0), m_Value(Y))))
1593       return BinaryOperator::CreateNeg(Y);
1594
1595     // (X-Y)-X == -Y
1596     if (match(Op0, m_Sub(m_Specific(Op1), m_Value(Y))))
1597       return BinaryOperator::CreateNeg(Y);
1598   }
1599
1600   // (sub (or A, B), (xor A, B)) --> (and A, B)
1601   {
1602     Value *A, *B;
1603     if (match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B))) &&
1604         match(Op0, m_c_Or(m_Specific(A), m_Specific(B))))
1605       return BinaryOperator::CreateAnd(A, B);
1606   }
1607
1608   {
1609     Value *Y;
1610     // ((X | Y) - X) --> (~X & Y)
1611     if (match(Op0, m_OneUse(m_c_Or(m_Value(Y), m_Specific(Op1)))))
1612       return BinaryOperator::CreateAnd(
1613           Y, Builder.CreateNot(Op1, Op1->getName() + ".not"));
1614   }
1615
1616   if (Op1->hasOneUse()) {
1617     Value *X = nullptr, *Y = nullptr, *Z = nullptr;
1618     Constant *C = nullptr;
1619
1620     // (X - (Y - Z))  -->  (X + (Z - Y)).
1621     if (match(Op1, m_Sub(m_Value(Y), m_Value(Z))))
1622       return BinaryOperator::CreateAdd(Op0,
1623                                       Builder.CreateSub(Z, Y, Op1->getName()));
1624
1625     // (X - (X & Y))   -->   (X & ~Y)
1626     if (match(Op1, m_c_And(m_Value(Y), m_Specific(Op0))))
1627       return BinaryOperator::CreateAnd(Op0,
1628                                   Builder.CreateNot(Y, Y->getName() + ".not"));
1629
1630     // 0 - (X sdiv C)  -> (X sdiv -C)  provided the negation doesn't overflow.
1631     if (match(Op1, m_SDiv(m_Value(X), m_Constant(C))) && match(Op0, m_Zero()) &&
1632         C->isNotMinSignedValue() && !C->isOneValue())
1633       return BinaryOperator::CreateSDiv(X, ConstantExpr::getNeg(C));
1634
1635     // 0 - (X << Y)  -> (-X << Y)   when X is freely negatable.
1636     if (match(Op1, m_Shl(m_Value(X), m_Value(Y))) && match(Op0, m_Zero()))
1637       if (Value *XNeg = dyn_castNegVal(X))
1638         return BinaryOperator::CreateShl(XNeg, Y);
1639
1640     // Subtracting -1/0 is the same as adding 1/0:
1641     // sub [nsw] Op0, sext(bool Y) -> add [nsw] Op0, zext(bool Y)
1642     // 'nuw' is dropped in favor of the canonical form.
1643     if (match(Op1, m_SExt(m_Value(Y))) &&
1644         Y->getType()->getScalarSizeInBits() == 1) {
1645       Value *Zext = Builder.CreateZExt(Y, I.getType());
1646       BinaryOperator *Add = BinaryOperator::CreateAdd(Op0, Zext);
1647       Add->setHasNoSignedWrap(I.hasNoSignedWrap());
1648       return Add;
1649     }
1650
1651     // X - A*-B -> X + A*B
1652     // X - -A*B -> X + A*B
1653     Value *A, *B;
1654     Constant *CI;
1655     if (match(Op1, m_c_Mul(m_Value(A), m_Neg(m_Value(B)))))
1656       return BinaryOperator::CreateAdd(Op0, Builder.CreateMul(A, B));
1657
1658     // X - A*CI -> X + A*-CI
1659     // No need to handle commuted multiply because multiply handling will
1660     // ensure constant will be move to the right hand side.
1661     if (match(Op1, m_Mul(m_Value(A), m_Constant(CI)))) {
1662       Value *NewMul = Builder.CreateMul(A, ConstantExpr::getNeg(CI));
1663       return BinaryOperator::CreateAdd(Op0, NewMul);
1664     }
1665   }
1666
1667   // Optimize pointer differences into the same array into a size.  Consider:
1668   //  &A[10] - &A[0]: we should compile this to "10".
1669   Value *LHSOp, *RHSOp;
1670   if (match(Op0, m_PtrToInt(m_Value(LHSOp))) &&
1671       match(Op1, m_PtrToInt(m_Value(RHSOp))))
1672     if (Value *Res = OptimizePointerDifference(LHSOp, RHSOp, I.getType()))
1673       return replaceInstUsesWith(I, Res);
1674
1675   // trunc(p)-trunc(q) -> trunc(p-q)
1676   if (match(Op0, m_Trunc(m_PtrToInt(m_Value(LHSOp)))) &&
1677       match(Op1, m_Trunc(m_PtrToInt(m_Value(RHSOp)))))
1678     if (Value *Res = OptimizePointerDifference(LHSOp, RHSOp, I.getType()))
1679       return replaceInstUsesWith(I, Res);
1680
1681   bool Changed = false;
1682   if (!I.hasNoSignedWrap() && willNotOverflowSignedSub(Op0, Op1, I)) {
1683     Changed = true;
1684     I.setHasNoSignedWrap(true);
1685   }
1686   if (!I.hasNoUnsignedWrap() && willNotOverflowUnsignedSub(Op0, Op1, I)) {
1687     Changed = true;
1688     I.setHasNoUnsignedWrap(true);
1689   }
1690
1691   return Changed ? &I : nullptr;
1692 }
1693
1694 Instruction *InstCombiner::visitFSub(BinaryOperator &I) {
1695   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
1696
1697   if (Value *V = SimplifyVectorOp(I))
1698     return replaceInstUsesWith(I, V);
1699
1700   if (Value *V = SimplifyFSubInst(Op0, Op1, I.getFastMathFlags(),
1701                                   SQ.getWithInstruction(&I)))
1702     return replaceInstUsesWith(I, V);
1703
1704   // fsub nsz 0, X ==> fsub nsz -0.0, X
1705   if (I.getFastMathFlags().noSignedZeros() && match(Op0, m_Zero())) {
1706     // Subtraction from -0.0 is the canonical form of fneg.
1707     Instruction *NewI = BinaryOperator::CreateFNeg(Op1);
1708     NewI->copyFastMathFlags(&I);
1709     return NewI;
1710   }
1711
1712   if (isa<Constant>(Op0))
1713     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
1714       if (Instruction *NV = FoldOpIntoSelect(I, SI))
1715         return NV;
1716
1717   // If this is a 'B = x-(-A)', change to B = x+A, potentially looking
1718   // through FP extensions/truncations along the way.
1719   if (Value *V = dyn_castFNegVal(Op1)) {
1720     Instruction *NewI = BinaryOperator::CreateFAdd(Op0, V);
1721     NewI->copyFastMathFlags(&I);
1722     return NewI;
1723   }
1724   if (FPTruncInst *FPTI = dyn_cast<FPTruncInst>(Op1)) {
1725     if (Value *V = dyn_castFNegVal(FPTI->getOperand(0))) {
1726       Value *NewTrunc = Builder.CreateFPTrunc(V, I.getType());
1727       Instruction *NewI = BinaryOperator::CreateFAdd(Op0, NewTrunc);
1728       NewI->copyFastMathFlags(&I);
1729       return NewI;
1730     }
1731   } else if (FPExtInst *FPEI = dyn_cast<FPExtInst>(Op1)) {
1732     if (Value *V = dyn_castFNegVal(FPEI->getOperand(0))) {
1733       Value *NewExt = Builder.CreateFPExt(V, I.getType());
1734       Instruction *NewI = BinaryOperator::CreateFAdd(Op0, NewExt);
1735       NewI->copyFastMathFlags(&I);
1736       return NewI;
1737     }
1738   }
1739
1740   // Handle specials cases for FSub with selects feeding the operation
1741   if (Value *V = SimplifySelectsFeedingBinaryOp(I, Op0, Op1))
1742     return replaceInstUsesWith(I, V);
1743
1744   if (I.isFast()) {
1745     if (Value *V = FAddCombine(Builder).simplify(&I))
1746       return replaceInstUsesWith(I, V);
1747   }
1748
1749   return nullptr;
1750 }