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/STLExtras.h"
  16 #include "llvm/Analysis/InstructionSimplify.h"
  17 #include "llvm/IR/DataLayout.h"
  18 #include "llvm/IR/GetElementPtrTypeIterator.h"
  19 #include "llvm/IR/PatternMatch.h"
  20 #include "llvm/Support/KnownBits.h"
  21
  22 using namespace llvm;
  23 using namespace PatternMatch;
  24
  25 #define DEBUG_TYPE "instcombine"
  26
  27 namespace {
  28
  29   /// Class representing coefficient of floating-point addend.
  30   /// This class needs to be highly efficient, which is especially true for
  31   /// the constructor. As of I write this comment, the cost of the default
  32   /// constructor is merely 4-byte-store-zero (Assuming compiler is able to
  33   /// perform write-merging).
  34   ///
  35   class FAddendCoef {
  36   public:
  37     // The constructor has to initialize a APFloat, which is unnecessary for
  38     // most addends which have coefficient either 1 or -1. So, the constructor
  39     // is expensive. In order to avoid the cost of the constructor, we should
  40     // reuse some instances whenever possible. The pre-created instances
  41     // FAddCombine::Add[0-5] embodies this idea.
  42     //
  43     FAddendCoef() : IsFp(false), BufHasFpVal(false), IntVal(0) {}
  44     ~FAddendCoef();
  45
  46     void set(short C) {
  47       assert(!insaneIntVal(C) && "Insane coefficient");
  48       IsFp = false; IntVal = C;
  49     }
  50
  51     void set(const APFloat& C);
  52
  53     void negate();
  54
  55     bool isZero() const { return isInt() ? !IntVal : getFpVal().isZero(); }
  56     Value *getValue(Type *) const;
  57
  58     // If possible, don't define operator+/operator- etc because these
  59     // operators inevitably call FAddendCoef's constructor which is not cheap.
  60     void operator=(const FAddendCoef &A);
  61     void operator+=(const FAddendCoef &A);
  62     void operator*=(const FAddendCoef &S);
  63
  64     bool isOne() const { return isInt() && IntVal == 1; }
  65     bool isTwo() const { return isInt() && IntVal == 2; }
  66     bool isMinusOne() const { return isInt() && IntVal == -1; }
  67     bool isMinusTwo() const { return isInt() && IntVal == -2; }
  68
  69   private:
  70     bool insaneIntVal(int V) { return V > 4 || V < -4; }
  71     APFloat *getFpValPtr()
  72       { return reinterpret_cast<APFloat*>(&FpValBuf.buffer[0]); }
  73     const APFloat *getFpValPtr() const
  74       { return reinterpret_cast<const APFloat*>(&FpValBuf.buffer[0]); }
  75
  76     const APFloat &getFpVal() const {
  77       assert(IsFp && BufHasFpVal && "Incorret state");
  78       return *getFpValPtr();
  79     }
  80
  81     APFloat &getFpVal() {
  82       assert(IsFp && BufHasFpVal && "Incorret state");
  83       return *getFpValPtr();
  84     }
  85
  86     bool isInt() const { return !IsFp; }
  87
  88     // If the coefficient is represented by an integer, promote it to a
  89     // floating point.
  90     void convertToFpType(const fltSemantics &Sem);
  91
  92     // Construct an APFloat from a signed integer.
  93     // TODO: We should get rid of this function when APFloat can be constructed
  94     //       from an *SIGNED* integer.
  95     APFloat createAPFloatFromInt(const fltSemantics &Sem, int Val);
  96
  97   private:
  98     bool IsFp;
  99
 100     // True iff FpValBuf contains an instance of APFloat.
 101     bool BufHasFpVal;
 102
 103     // The integer coefficient of an individual addend is either 1 or -1,
 104     // and we try to simplify at most 4 addends from neighboring at most
 105     // two instructions. So the range of <IntVal> falls in [-4, 4]. APInt
 106     // is overkill of this end.
 107     short IntVal;
 108
 109     AlignedCharArrayUnion<APFloat> FpValBuf;
 110   };
 111
 112   /// FAddend is used to represent floating-point addend. An addend is
 113   /// represented as <C, V>, where the V is a symbolic value, and C is a
 114   /// constant coefficient. A constant addend is represented as <C, 0>.
 115   ///
 116   class FAddend {
 117   public:
 118     FAddend() : Val(nullptr) {}
 119
 120     Value *getSymVal() const { return Val; }
 121     const FAddendCoef &getCoef() const { return Coeff; }
 122
 123     bool isConstant() const { return Val == nullptr; }
 124     bool isZero() const { return Coeff.isZero(); }
 125
 126     void set(short Coefficient, Value *V) {
 127       Coeff.set(Coefficient);
 128       Val = V;
 129     }
 130     void set(const APFloat &Coefficient, Value *V) {
 131       Coeff.set(Coefficient);
 132       Val = V;
 133     }
 134     void set(const ConstantFP *Coefficient, Value *V) {
 135       Coeff.set(Coefficient->getValueAPF());
 136       Val = V;
 137     }
 138
 139     void negate() { Coeff.negate(); }
 140
 141     /// Drill down the U-D chain one step to find the definition of V, and
 142     /// try to break the definition into one or two addends.
 143     static unsigned drillValueDownOneStep(Value* V, FAddend &A0, FAddend &A1);
 144
 145     /// Similar to FAddend::drillDownOneStep() except that the value being
 146     /// splitted is the addend itself.
 147     unsigned drillAddendDownOneStep(FAddend &Addend0, FAddend &Addend1) const;
 148
 149     void operator+=(const FAddend &T) {
 150       assert((Val == T.Val) && "Symbolic-values disagree");
 151       Coeff += T.Coeff;
 152     }
 153
 154   private:
 155     void Scale(const FAddendCoef& ScaleAmt) { Coeff *= ScaleAmt; }
 156
 157     // This addend has the value of "Coeff * Val".
 158     Value *Val;
 159     FAddendCoef Coeff;
 160   };
 161
 162   /// FAddCombine is the class for optimizing an unsafe fadd/fsub along
 163   /// with its neighboring at most two instructions.
 164   ///
 165   class FAddCombine {
 166   public:
 167     FAddCombine(InstCombiner::BuilderTy *B) : Builder(B), Instr(nullptr) {}
 168     Value *simplify(Instruction *FAdd);
 169
 170   private:
 171     typedef SmallVector<const FAddend*, 4> AddendVect;
 172
 173     Value *simplifyFAdd(AddendVect& V, unsigned InstrQuota);
 174
 175     Value *performFactorization(Instruction *I);
 176
 177     /// Convert given addend to a Value
 178     Value *createAddendVal(const FAddend &A, bool& NeedNeg);
 179
 180     /// Return the number of instructions needed to emit the N-ary addition.
 181     unsigned calcInstrNumber(const AddendVect& Vect);
 182     Value *createFSub(Value *Opnd0, Value *Opnd1);
 183     Value *createFAdd(Value *Opnd0, Value *Opnd1);
 184     Value *createFMul(Value *Opnd0, Value *Opnd1);
 185     Value *createFDiv(Value *Opnd0, Value *Opnd1);
 186     Value *createFNeg(Value *V);
 187     Value *createNaryFAdd(const AddendVect& Opnds, unsigned InstrQuota);
 188     void createInstPostProc(Instruction *NewInst, bool NoNumber = false);
 189
 190     InstCombiner::BuilderTy *Builder;
 191     Instruction *Instr;
 192
 193      // Debugging stuff are clustered here.
 194     #ifndef NDEBUG
 195       unsigned CreateInstrNum;
 196       void initCreateInstNum() { CreateInstrNum = 0; }
 197       void incCreateInstNum() { CreateInstrNum++; }
 198     #else
 199       void initCreateInstNum() {}
 200       void incCreateInstNum() {}
 201     #endif
 202   };
 203
 204 } // anonymous namespace
 205
 206 //===----------------------------------------------------------------------===//
 207 //
 208 // Implementation of
 209 //    {FAddendCoef, FAddend, FAddition, FAddCombine}.
 210 //
 211 //===----------------------------------------------------------------------===//
 212 FAddendCoef::~FAddendCoef() {
 213   if (BufHasFpVal)
 214     getFpValPtr()->~APFloat();
 215 }
 216
 217 void FAddendCoef::set(const APFloat& C) {
 218   APFloat *P = getFpValPtr();
 219
 220   if (isInt()) {
 221     // As the buffer is meanless byte stream, we cannot call
 222     // APFloat::operator=().
 223     new(P) APFloat(C);
 224   } else
 225     *P = C;
 226
 227   IsFp = BufHasFpVal = true;
 228 }
 229
 230 void FAddendCoef::convertToFpType(const fltSemantics &Sem) {
 231   if (!isInt())
 232     return;
 233
 234   APFloat *P = getFpValPtr();
 235   if (IntVal > 0)
 236     new(P) APFloat(Sem, IntVal);
 237   else {
 238     new(P) APFloat(Sem, 0 - IntVal);
 239     P->changeSign();
 240   }
 241   IsFp = BufHasFpVal = true;
 242 }
 243
 244 APFloat FAddendCoef::createAPFloatFromInt(const fltSemantics &Sem, int Val) {
 245   if (Val >= 0)
 246     return APFloat(Sem, Val);
 247
 248   APFloat T(Sem, 0 - Val);
 249   T.changeSign();
 250
 251   return T;
 252 }
 253
 254 void FAddendCoef::operator=(const FAddendCoef &That) {
 255   if (That.isInt())
 256     set(That.IntVal);
 257   else
 258     set(That.getFpVal());
 259 }
 260
 261 void FAddendCoef::operator+=(const FAddendCoef &That) {
 262   enum APFloat::roundingMode RndMode = APFloat::rmNearestTiesToEven;
 263   if (isInt() == That.isInt()) {
 264     if (isInt())
 265       IntVal += That.IntVal;
 266     else
 267       getFpVal().add(That.getFpVal(), RndMode);
 268     return;
 269   }
 270
 271   if (isInt()) {
 272     const APFloat &T = That.getFpVal();
 273     convertToFpType(T.getSemantics());
 274     getFpVal().add(T, RndMode);
 275     return;
 276   }
 277
 278   APFloat &T = getFpVal();
 279   T.add(createAPFloatFromInt(T.getSemantics(), That.IntVal), RndMode);
 280 }
 281
 282 void FAddendCoef::operator*=(const FAddendCoef &That) {
 283   if (That.isOne())
 284     return;
 285
 286   if (That.isMinusOne()) {
 287     negate();
 288     return;
 289   }
 290
 291   if (isInt() && That.isInt()) {
 292     int Res = IntVal * (int)That.IntVal;
 293     assert(!insaneIntVal(Res) && "Insane int value");
 294     IntVal = Res;
 295     return;
 296   }
 297
 298   const fltSemantics &Semantic =
 299     isInt() ? That.getFpVal().getSemantics() : getFpVal().getSemantics();
 300
 301   if (isInt())
 302     convertToFpType(Semantic);
 303   APFloat &F0 = getFpVal();
 304
 305   if (That.isInt())
 306     F0.multiply(createAPFloatFromInt(Semantic, That.IntVal),
 307                 APFloat::rmNearestTiesToEven);
 308   else
 309     F0.multiply(That.getFpVal(), APFloat::rmNearestTiesToEven);
 310 }
 311
 312 void FAddendCoef::negate() {
 313   if (isInt())
 314     IntVal = 0 - IntVal;
 315   else
 316     getFpVal().changeSign();
 317 }
 318
 319 Value *FAddendCoef::getValue(Type *Ty) const {
 320   return isInt() ?
 321     ConstantFP::get(Ty, float(IntVal)) :
 322     ConstantFP::get(Ty->getContext(), getFpVal());
 323 }
 324
 325 // The definition of <Val>     Addends
 326 // =========================================
 327 //  A + B                     <1, A>, <1,B>
 328 //  A - B                     <1, A>, <1,B>
 329 //  0 - B                     <-1, B>
 330 //  C * A,                    <C, A>
 331 //  A + C                     <1, A> <C, NULL>
 332 //  0 +/- 0                   <0, NULL> (corner case)
 333 //
 334 // Legend: A and B are not constant, C is constant
 335 //
 336 unsigned FAddend::drillValueDownOneStep
 337   (Value *Val, FAddend &Addend0, FAddend &Addend1) {
 338   Instruction *I = nullptr;
 339   if (!Val || !(I = dyn_cast<Instruction>(Val)))
 340     return 0;
 341
 342   unsigned Opcode = I->getOpcode();
 343
 344   if (Opcode == Instruction::FAdd || Opcode == Instruction::FSub) {
 345     ConstantFP *C0, *C1;
 346     Value *Opnd0 = I->getOperand(0);
 347     Value *Opnd1 = I->getOperand(1);
 348     if ((C0 = dyn_cast<ConstantFP>(Opnd0)) && C0->isZero())
 349       Opnd0 = nullptr;
 350
 351     if ((C1 = dyn_cast<ConstantFP>(Opnd1)) && C1->isZero())
 352       Opnd1 = nullptr;
 353
 354     if (Opnd0) {
 355       if (!C0)
 356         Addend0.set(1, Opnd0);
 357       else
 358         Addend0.set(C0, nullptr);
 359     }
 360
 361     if (Opnd1) {
 362       FAddend &Addend = Opnd0 ? Addend1 : Addend0;
 363       if (!C1)
 364         Addend.set(1, Opnd1);
 365       else
 366         Addend.set(C1, nullptr);
 367       if (Opcode == Instruction::FSub)
 368         Addend.negate();
 369     }
 370
 371     if (Opnd0 || Opnd1)
 372       return Opnd0 && Opnd1 ? 2 : 1;
 373
 374     // Both operands are zero. Weird!
 375     Addend0.set(APFloat(C0->getValueAPF().getSemantics()), nullptr);
 376     return 1;
 377   }
 378
 379   if (I->getOpcode() == Instruction::FMul) {
 380     Value *V0 = I->getOperand(0);
 381     Value *V1 = I->getOperand(1);
 382     if (ConstantFP *C = dyn_cast<ConstantFP>(V0)) {
 383       Addend0.set(C, V1);
 384       return 1;
 385     }
 386
 387     if (ConstantFP *C = dyn_cast<ConstantFP>(V1)) {
 388       Addend0.set(C, V0);
 389       return 1;
 390     }
 391   }
 392
 393   return 0;
 394 }
 395
 396 // Try to break *this* addend into two addends. e.g. Suppose this addend is
 397 // <2.3, V>, and V = X + Y, by calling this function, we obtain two addends,
 398 // i.e. <2.3, X> and <2.3, Y>.
 399 //
 400 unsigned FAddend::drillAddendDownOneStep
 401   (FAddend &Addend0, FAddend &Addend1) const {
 402   if (isConstant())
 403     return 0;
 404
 405   unsigned BreakNum = FAddend::drillValueDownOneStep(Val, Addend0, Addend1);
 406   if (!BreakNum || Coeff.isOne())
 407     return BreakNum;
 408
 409   Addend0.Scale(Coeff);
 410
 411   if (BreakNum == 2)
 412     Addend1.Scale(Coeff);
 413
 414   return BreakNum;
 415 }
 416
 417 // Try to perform following optimization on the input instruction I. Return the
 418 // simplified expression if was successful; otherwise, return 0.
 419 //
 420 //   Instruction "I" is                Simplified into
 421 // -------------------------------------------------------
 422 //   (x * y) +/- (x * z)               x * (y +/- z)
 423 //   (y / x) +/- (z / x)               (y +/- z) / x
 424 //
 425 Value *FAddCombine::performFactorization(Instruction *I) {
 426   assert((I->getOpcode() == Instruction::FAdd ||
 427           I->getOpcode() == Instruction::FSub) && "Expect add/sub");
 428
 429   Instruction *I0 = dyn_cast<Instruction>(I->getOperand(0));
 430   Instruction *I1 = dyn_cast<Instruction>(I->getOperand(1));
 431
 432   if (!I0 || !I1 || I0->getOpcode() != I1->getOpcode())
 433     return nullptr;
 434
 435   bool isMpy = false;
 436   if (I0->getOpcode() == Instruction::FMul)
 437     isMpy = true;
 438   else if (I0->getOpcode() != Instruction::FDiv)
 439     return nullptr;
 440
 441   Value *Opnd0_0 = I0->getOperand(0);
 442   Value *Opnd0_1 = I0->getOperand(1);
 443   Value *Opnd1_0 = I1->getOperand(0);
 444   Value *Opnd1_1 = I1->getOperand(1);
 445
 446   //  Input Instr I       Factor   AddSub0  AddSub1
 447   //  ----------------------------------------------
 448   // (x*y) +/- (x*z)        x        y         z
 449   // (y/x) +/- (z/x)        x        y         z
 450   //
 451   Value *Factor = nullptr;
 452   Value *AddSub0 = nullptr, *AddSub1 = nullptr;
 453
 454   if (isMpy) {
 455     if (Opnd0_0 == Opnd1_0 || Opnd0_0 == Opnd1_1)
 456       Factor = Opnd0_0;
 457     else if (Opnd0_1 == Opnd1_0 || Opnd0_1 == Opnd1_1)
 458       Factor = Opnd0_1;
 459
 460     if (Factor) {
 461       AddSub0 = (Factor == Opnd0_0) ? Opnd0_1 : Opnd0_0;
 462       AddSub1 = (Factor == Opnd1_0) ? Opnd1_1 : Opnd1_0;
 463     }
 464   } else if (Opnd0_1 == Opnd1_1) {
 465     Factor = Opnd0_1;
 466     AddSub0 = Opnd0_0;
 467     AddSub1 = Opnd1_0;
 468   }
 469
 470   if (!Factor)
 471     return nullptr;
 472
 473   FastMathFlags Flags;
 474   Flags.setUnsafeAlgebra();
 475   if (I0) Flags &= I->getFastMathFlags();
 476   if (I1) Flags &= I->getFastMathFlags();
 477
 478   // Create expression "NewAddSub = AddSub0 +/- AddsSub1"
 479   Value *NewAddSub = (I->getOpcode() == Instruction::FAdd) ?
 480                       createFAdd(AddSub0, AddSub1) :
 481                       createFSub(AddSub0, AddSub1);
 482   if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(NewAddSub)) {
 483     const APFloat &F = CFP->getValueAPF();
 484     if (!F.isNormal())
 485       return nullptr;
 486   } else if (Instruction *II = dyn_cast<Instruction>(NewAddSub))
 487     II->setFastMathFlags(Flags);
 488
 489   if (isMpy) {
 490     Value *RI = createFMul(Factor, NewAddSub);
 491     if (Instruction *II = dyn_cast<Instruction>(RI))
 492       II->setFastMathFlags(Flags);
 493     return RI;
 494   }
 495
 496   Value *RI = createFDiv(NewAddSub, Factor);
 497   if (Instruction *II = dyn_cast<Instruction>(RI))
 498     II->setFastMathFlags(Flags);
 499   return RI;
 500 }
 501
 502 Value *FAddCombine::simplify(Instruction *I) {
 503   assert(I->hasUnsafeAlgebra() && "Should be in unsafe mode");
 504
 505   // Currently we are not able to handle vector type.
 506   if (I->getType()->isVectorTy())
 507     return nullptr;
 508
 509   assert((I->getOpcode() == Instruction::FAdd ||
 510           I->getOpcode() == Instruction::FSub) && "Expect add/sub");
 511
 512   // Save the instruction before calling other member-functions.
 513   Instr = I;
 514
 515   FAddend Opnd0, Opnd1, Opnd0_0, Opnd0_1, Opnd1_0, Opnd1_1;
 516
 517   unsigned OpndNum = FAddend::drillValueDownOneStep(I, Opnd0, Opnd1);
 518
 519   // Step 1: Expand the 1st addend into Opnd0_0 and Opnd0_1.
 520   unsigned Opnd0_ExpNum = 0;
 521   unsigned Opnd1_ExpNum = 0;
 522
 523   if (!Opnd0.isConstant())
 524     Opnd0_ExpNum = Opnd0.drillAddendDownOneStep(Opnd0_0, Opnd0_1);
 525
 526   // Step 2: Expand the 2nd addend into Opnd1_0 and Opnd1_1.
 527   if (OpndNum == 2 && !Opnd1.isConstant())
 528     Opnd1_ExpNum = Opnd1.drillAddendDownOneStep(Opnd1_0, Opnd1_1);
 529
 530   // Step 3: Try to optimize Opnd0_0 + Opnd0_1 + Opnd1_0 + Opnd1_1
 531   if (Opnd0_ExpNum && Opnd1_ExpNum) {
 532     AddendVect AllOpnds;
 533     AllOpnds.push_back(&Opnd0_0);
 534     AllOpnds.push_back(&Opnd1_0);
 535     if (Opnd0_ExpNum == 2)
 536       AllOpnds.push_back(&Opnd0_1);
 537     if (Opnd1_ExpNum == 2)
 538       AllOpnds.push_back(&Opnd1_1);
 539
 540     // Compute instruction quota. We should save at least one instruction.
 541     unsigned InstQuota = 0;
 542
 543     Value *V0 = I->getOperand(0);
 544     Value *V1 = I->getOperand(1);
 545     InstQuota = ((!isa<Constant>(V0) && V0->hasOneUse()) &&
 546                  (!isa<Constant>(V1) && V1->hasOneUse())) ? 2 : 1;
 547
 548     if (Value *R = simplifyFAdd(AllOpnds, InstQuota))
 549       return R;
 550   }
 551
 552   if (OpndNum != 2) {
 553     // The input instruction is : "I=0.0 +/- V". If the "V" were able to be
 554     // splitted into two addends, say "V = X - Y", the instruction would have
 555     // been optimized into "I = Y - X" in the previous steps.
 556     //
 557     const FAddendCoef &CE = Opnd0.getCoef();
 558     return CE.isOne() ? Opnd0.getSymVal() : nullptr;
 559   }
 560
 561   // step 4: Try to optimize Opnd0 + Opnd1_0 [+ Opnd1_1]
 562   if (Opnd1_ExpNum) {
 563     AddendVect AllOpnds;
 564     AllOpnds.push_back(&Opnd0);
 565     AllOpnds.push_back(&Opnd1_0);
 566     if (Opnd1_ExpNum == 2)
 567       AllOpnds.push_back(&Opnd1_1);
 568
 569     if (Value *R = simplifyFAdd(AllOpnds, 1))
 570       return R;
 571   }
 572
 573   // step 5: Try to optimize Opnd1 + Opnd0_0 [+ Opnd0_1]
 574   if (Opnd0_ExpNum) {
 575     AddendVect AllOpnds;
 576     AllOpnds.push_back(&Opnd1);
 577     AllOpnds.push_back(&Opnd0_0);
 578     if (Opnd0_ExpNum == 2)
 579       AllOpnds.push_back(&Opnd0_1);
 580
 581     if (Value *R = simplifyFAdd(AllOpnds, 1))
 582       return R;
 583   }
 584
 585   // step 6: Try factorization as the last resort,
 586   return performFactorization(I);
 587 }
 588
 589 Value *FAddCombine::simplifyFAdd(AddendVect& Addends, unsigned InstrQuota) {
 590   unsigned AddendNum = Addends.size();
 591   assert(AddendNum <= 4 && "Too many addends");
 592
 593   // For saving intermediate results;
 594   unsigned NextTmpIdx = 0;
 595   FAddend TmpResult[3];
 596
 597   // Points to the constant addend of the resulting simplified expression.
 598   // If the resulting expr has constant-addend, this constant-addend is
 599   // desirable to reside at the top of the resulting expression tree. Placing
 600   // constant close to supper-expr(s) will potentially reveal some optimization
 601   // opportunities in super-expr(s).
 602   //
 603   const FAddend *ConstAdd = nullptr;
 604
 605   // Simplified addends are placed <SimpVect>.
 606   AddendVect SimpVect;
 607
 608   // The outer loop works on one symbolic-value at a time. Suppose the input
 609   // addends are : <a1, x>, <b1, y>, <a2, x>, <c1, z>, <b2, y>, ...
 610   // The symbolic-values will be processed in this order: x, y, z.
 611   //
 612   for (unsigned SymIdx = 0; SymIdx < AddendNum; SymIdx++) {
 613
 614     const FAddend *ThisAddend = Addends[SymIdx];
 615     if (!ThisAddend) {
 616       // This addend was processed before.
 617       continue;
 618     }
 619
 620     Value *Val = ThisAddend->getSymVal();
 621     unsigned StartIdx = SimpVect.size();
 622     SimpVect.push_back(ThisAddend);
 623
 624     // The inner loop collects addends sharing same symbolic-value, and these
 625     // addends will be later on folded into a single addend. Following above
 626     // example, if the symbolic value "y" is being processed, the inner loop
 627     // will collect two addends "<b1,y>" and "<b2,Y>". These two addends will
 628     // be later on folded into "<b1+b2, y>".
 629     //
 630     for (unsigned SameSymIdx = SymIdx + 1;
 631          SameSymIdx < AddendNum; SameSymIdx++) {
 632       const FAddend *T = Addends[SameSymIdx];
 633       if (T && T->getSymVal() == Val) {
 634         // Set null such that next iteration of the outer loop will not process
 635         // this addend again.
 636         Addends[SameSymIdx] = nullptr;
 637         SimpVect.push_back(T);
 638       }
 639     }
 640
 641     // If multiple addends share same symbolic value, fold them together.
 642     if (StartIdx + 1 != SimpVect.size()) {
 643       FAddend &R = TmpResult[NextTmpIdx ++];
 644       R = *SimpVect[StartIdx];
 645       for (unsigned Idx = StartIdx + 1; Idx < SimpVect.size(); Idx++)
 646         R += *SimpVect[Idx];
 647
 648       // Pop all addends being folded and push the resulting folded addend.
 649       SimpVect.resize(StartIdx);
 650       if (Val) {
 651         if (!R.isZero()) {
 652           SimpVect.push_back(&R);
 653         }
 654       } else {
 655         // Don't push constant addend at this time. It will be the last element
 656         // of <SimpVect>.
 657         ConstAdd = &R;
 658       }
 659     }
 660   }
 661
 662   assert((NextTmpIdx <= array_lengthof(TmpResult) + 1) &&
 663          "out-of-bound access");
 664
 665   if (ConstAdd)
 666     SimpVect.push_back(ConstAdd);
 667
 668   Value *Result;
 669   if (!SimpVect.empty())
 670     Result = createNaryFAdd(SimpVect, InstrQuota);
 671   else {
 672     // The addition is folded to 0.0.
 673     Result = ConstantFP::get(Instr->getType(), 0.0);
 674   }
 675
 676   return Result;
 677 }
 678
 679 Value *FAddCombine::createNaryFAdd
 680   (const AddendVect &Opnds, unsigned InstrQuota) {
 681   assert(!Opnds.empty() && "Expect at least one addend");
 682
 683   // Step 1: Check if the # of instructions needed exceeds the quota.
 684   //
 685   unsigned InstrNeeded = calcInstrNumber(Opnds);
 686   if (InstrNeeded > InstrQuota)
 687     return nullptr;
 688
 689   initCreateInstNum();
 690
 691   // step 2: Emit the N-ary addition.
 692   // Note that at most three instructions are involved in Fadd-InstCombine: the
 693   // addition in question, and at most two neighboring instructions.
 694   // The resulting optimized addition should have at least one less instruction
 695   // than the original addition expression tree. This implies that the resulting
 696   // N-ary addition has at most two instructions, and we don't need to worry
 697   // about tree-height when constructing the N-ary addition.
 698
 699   Value *LastVal = nullptr;
 700   bool LastValNeedNeg = false;
 701
 702   // Iterate the addends, creating fadd/fsub using adjacent two addends.
 703   for (const FAddend *Opnd : Opnds) {
 704     bool NeedNeg;
 705     Value *V = createAddendVal(*Opnd, NeedNeg);
 706     if (!LastVal) {
 707       LastVal = V;
 708       LastValNeedNeg = NeedNeg;
 709       continue;
 710     }
 711
 712     if (LastValNeedNeg == NeedNeg) {
 713       LastVal = createFAdd(LastVal, V);
 714       continue;
 715     }
 716
 717     if (LastValNeedNeg)
 718       LastVal = createFSub(V, LastVal);
 719     else
 720       LastVal = createFSub(LastVal, V);
 721
 722     LastValNeedNeg = false;
 723   }
 724
 725   if (LastValNeedNeg) {
 726     LastVal = createFNeg(LastVal);
 727   }
 728
 729   #ifndef NDEBUG
 730     assert(CreateInstrNum == InstrNeeded &&
 731            "Inconsistent in instruction numbers");
 732   #endif
 733
 734   return LastVal;
 735 }
 736
 737 Value *FAddCombine::createFSub(Value *Opnd0, Value *Opnd1) {
 738   Value *V = Builder->CreateFSub(Opnd0, Opnd1);
 739   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
 740     createInstPostProc(I);
 741   return V;
 742 }
 743
 744 Value *FAddCombine::createFNeg(Value *V) {
 745   Value *Zero = cast<Value>(ConstantFP::getZeroValueForNegation(V->getType()));
 746   Value *NewV = createFSub(Zero, V);
 747   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(NewV))
 748     createInstPostProc(I, true); // fneg's don't receive instruction numbers.
 749   return NewV;
 750 }
 751
 752 Value *FAddCombine::createFAdd(Value *Opnd0, Value *Opnd1) {
 753   Value *V = Builder->CreateFAdd(Opnd0, Opnd1);
 754   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
 755     createInstPostProc(I);
 756   return V;
 757 }
 758
 759 Value *FAddCombine::createFMul(Value *Opnd0, Value *Opnd1) {
 760   Value *V = Builder->CreateFMul(Opnd0, Opnd1);
 761   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
 762     createInstPostProc(I);
 763   return V;
 764 }
 765
 766 Value *FAddCombine::createFDiv(Value *Opnd0, Value *Opnd1) {
 767   Value *V = Builder->CreateFDiv(Opnd0, Opnd1);
 768   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
 769     createInstPostProc(I);
 770   return V;
 771 }
 772
 773 void FAddCombine::createInstPostProc(Instruction *NewInstr, bool NoNumber) {
 774   NewInstr->setDebugLoc(Instr->getDebugLoc());
 775
 776   // Keep track of the number of instruction created.
 777   if (!NoNumber)
 778     incCreateInstNum();
 779
 780   // Propagate fast-math flags
 781   NewInstr->setFastMathFlags(Instr->getFastMathFlags());
 782 }
 783
 784 // Return the number of instruction needed to emit the N-ary addition.
 785 // NOTE: Keep this function in sync with createAddendVal().
 786 unsigned FAddCombine::calcInstrNumber(const AddendVect &Opnds) {
 787   unsigned OpndNum = Opnds.size();
 788   unsigned InstrNeeded = OpndNum - 1;
 789
 790   // The number of addends in the form of "(-1)*x".
 791   unsigned NegOpndNum = 0;
 792
 793   // Adjust the number of instructions needed to emit the N-ary add.
 794   for (const FAddend *Opnd : Opnds) {
 795     if (Opnd->isConstant())
 796       continue;
 797
 798     // The constant check above is really for a few special constant
 799     // coefficients.
 800     if (isa<UndefValue>(Opnd->getSymVal()))
 801       continue;
 802
 803     const FAddendCoef &CE = Opnd->getCoef();
 804     if (CE.isMinusOne() || CE.isMinusTwo())
 805       NegOpndNum++;
 806
 807     // Let the addend be "c * x". If "c == +/-1", the value of the addend
 808     // is immediately available; otherwise, it needs exactly one instruction
 809     // to evaluate the value.
 810     if (!CE.isMinusOne() && !CE.isOne())
 811       InstrNeeded++;
 812   }
 813   if (NegOpndNum == OpndNum)
 814     InstrNeeded++;
 815   return InstrNeeded;
 816 }
 817
 818 // Input Addend        Value           NeedNeg(output)
 819 // ================================================================
 820 // Constant C          C               false
 821 // <+/-1, V>           V               coefficient is -1
 822 // <2/-2, V>          "fadd V, V"      coefficient is -2
 823 // <C, V>             "fmul V, C"      false
 824 //
 825 // NOTE: Keep this function in sync with FAddCombine::calcInstrNumber.
 826 Value *FAddCombine::createAddendVal(const FAddend &Opnd, bool &NeedNeg) {
 827   const FAddendCoef &Coeff = Opnd.getCoef();
 828
 829   if (Opnd.isConstant()) {
 830     NeedNeg = false;
 831     return Coeff.getValue(Instr->getType());
 832   }
 833
 834   Value *OpndVal = Opnd.getSymVal();
 835
 836   if (Coeff.isMinusOne() || Coeff.isOne()) {
 837     NeedNeg = Coeff.isMinusOne();
 838     return OpndVal;
 839   }
 840
 841   if (Coeff.isTwo() || Coeff.isMinusTwo()) {
 842     NeedNeg = Coeff.isMinusTwo();
 843     return createFAdd(OpndVal, OpndVal);
 844   }
 845
 846   NeedNeg = false;
 847   return createFMul(OpndVal, Coeff.getValue(Instr->getType()));
 848 }
 849
 850 /// \brief Return true if we can prove that:
 851 ///    (sub LHS, RHS)  === (sub nsw LHS, RHS)
 852 /// This basically requires proving that the add in the original type would not
 853 /// overflow to change the sign bit or have a carry out.
 854 /// TODO: Handle this for Vectors.
 855 bool InstCombiner::willNotOverflowSignedSub(const Value *LHS,
 856                                             const Value *RHS,
 857                                             const Instruction &CxtI) const {
 858   // If LHS and RHS each have at least two sign bits, the subtraction
 859   // cannot overflow.
 860   if (ComputeNumSignBits(LHS, 0, &CxtI) > 1 &&
 861       ComputeNumSignBits(RHS, 0, &CxtI) > 1)
 862     return true;
 863
 864   KnownBits LHSKnown = computeKnownBits(LHS, 0, &CxtI);
 865
 866   KnownBits RHSKnown = computeKnownBits(RHS, 0, &CxtI);
 867
 868   // Subtraction of two 2's complement numbers having identical signs will
 869   // never overflow.
 870   if ((LHSKnown.isNegative() && RHSKnown.isNegative()) ||
 871       (LHSKnown.isNonNegative() && RHSKnown.isNonNegative()))
 872     return true;
 873
 874   // TODO: implement logic similar to checkRippleForAdd
 875   return false;
 876 }
 877
 878 /// \brief Return true if we can prove that:
 879 ///    (sub LHS, RHS)  === (sub nuw LHS, RHS)
 880 bool InstCombiner::willNotOverflowUnsignedSub(const Value *LHS,
 881                                               const Value *RHS,
 882                                               const Instruction &CxtI) const {
 883   // If the LHS is negative and the RHS is non-negative, no unsigned wrap.
 884   KnownBits LHSKnown = computeKnownBits(LHS, /*Depth=*/0, &CxtI);
 885   KnownBits RHSKnown = computeKnownBits(RHS, /*Depth=*/0, &CxtI);
 886   if (LHSKnown.isNegative() && RHSKnown.isNonNegative())
 887     return true;
 888
 889   return false;
 890 }
 891
 892 // Checks if any operand is negative and we can convert add to sub.
 893 // This function checks for following negative patterns
 894 //   ADD(XOR(OR(Z, NOT(C)), C)), 1) == NEG(AND(Z, C))
 895 //   ADD(XOR(AND(Z, C), C), 1) == NEG(OR(Z, ~C))
 896 //   XOR(AND(Z, C), (C + 1)) == NEG(OR(Z, ~C)) if C is even
 897 static Value *checkForNegativeOperand(BinaryOperator &I,
 898                                       InstCombiner::BuilderTy *Builder) {
 899   Value *LHS = I.getOperand(0), *RHS = I.getOperand(1);
 900
 901   // This function creates 2 instructions to replace ADD, we need at least one
 902   // of LHS or RHS to have one use to ensure benefit in transform.
 903   if (!LHS->hasOneUse() && !RHS->hasOneUse())
 904     return nullptr;
 905
 906   Value *X = nullptr, *Y = nullptr, *Z = nullptr;
 907   const APInt *C1 = nullptr, *C2 = nullptr;
 908
 909   // if ONE is on other side, swap
 910   if (match(RHS, m_Add(m_Value(X), m_One())))
 911     std::swap(LHS, RHS);
 912
 913   if (match(LHS, m_Add(m_Value(X), m_One()))) {
 914     // if XOR on other side, swap
 915     if (match(RHS, m_Xor(m_Value(Y), m_APInt(C1))))
 916       std::swap(X, RHS);
 917
 918     if (match(X, m_Xor(m_Value(Y), m_APInt(C1)))) {
 919       // X = XOR(Y, C1), Y = OR(Z, C2), C2 = NOT(C1) ==> X == NOT(AND(Z, C1))
 920       // ADD(ADD(X, 1), RHS) == ADD(X, ADD(RHS, 1)) == SUB(RHS, AND(Z, C1))
 921       if (match(Y, m_Or(m_Value(Z), m_APInt(C2))) && (*C2 == ~(*C1))) {
 922         Value *NewAnd = Builder->CreateAnd(Z, *C1);
 923         return Builder->CreateSub(RHS, NewAnd, "sub");
 924       } else if (match(Y, m_And(m_Value(Z), m_APInt(C2))) && (*C1 == *C2)) {
 925         // X = XOR(Y, C1), Y = AND(Z, C2), C2 == C1 ==> X == NOT(OR(Z, ~C1))
 926         // ADD(ADD(X, 1), RHS) == ADD(X, ADD(RHS, 1)) == SUB(RHS, OR(Z, ~C1))
 927         Value *NewOr = Builder->CreateOr(Z, ~(*C1));
 928         return Builder->CreateSub(RHS, NewOr, "sub");
 929       }
 930     }
 931   }
 932
 933   // Restore LHS and RHS
 934   LHS = I.getOperand(0);
 935   RHS = I.getOperand(1);
 936
 937   // if XOR is on other side, swap
 938   if (match(RHS, m_Xor(m_Value(Y), m_APInt(C1))))
 939     std::swap(LHS, RHS);
 940
 941   // C2 is ODD
 942   // LHS = XOR(Y, C1), Y = AND(Z, C2), C1 == (C2 + 1) => LHS == NEG(OR(Z, ~C2))
 943   // ADD(LHS, RHS) == SUB(RHS, OR(Z, ~C2))
 944   if (match(LHS, m_Xor(m_Value(Y), m_APInt(C1))))
 945     if (C1->countTrailingZeros() == 0)
 946       if (match(Y, m_And(m_Value(Z), m_APInt(C2))) && *C1 == (*C2 + 1)) {
 947         Value *NewOr = Builder->CreateOr(Z, ~(*C2));
 948         return Builder->CreateSub(RHS, NewOr, "sub");
 949       }
 950   return nullptr;
 951 }
 952
 953 static Instruction *foldAddWithConstant(BinaryOperator &Add,
 954                                         InstCombiner::BuilderTy &Builder) {
 955   Value *Op0 = Add.getOperand(0), *Op1 = Add.getOperand(1);
 956   const APInt *C;
 957   if (!match(Op1, m_APInt(C)))
 958     return nullptr;
 959
 960   if (C->isSignMask()) {
 961     // If wrapping is not allowed, then the addition must set the sign bit:
 962     // X + (signmask) --> X | signmask
 963     if (Add.hasNoSignedWrap() || Add.hasNoUnsignedWrap())
 964       return BinaryOperator::CreateOr(Op0, Op1);
 965
 966     // If wrapping is allowed, then the addition flips the sign bit of LHS:
 967     // X + (signmask) --> X ^ signmask
 968     return BinaryOperator::CreateXor(Op0, Op1);
 969   }
 970
 971   Value *X;
 972   const APInt *C2;
 973   Type *Ty = Add.getType();
 974
 975   // Is this add the last step in a convoluted sext?
 976   // add(zext(xor i16 X, -32768), -32768) --> sext X
 977   if (match(Op0, m_ZExt(m_Xor(m_Value(X), m_APInt(C2)))) &&
 978       C2->isMinSignedValue() && C2->sext(Ty->getScalarSizeInBits()) == *C)
 979     return CastInst::Create(Instruction::SExt, X, Ty);
 980
 981   // (add (zext (add nuw X, C2)), C) --> (zext (add nuw X, C2 + C))
 982   // FIXME: This should check hasOneUse to not increase the instruction count?
 983   if (C->isNegative() &&
 984       match(Op0, m_ZExt(m_NUWAdd(m_Value(X), m_APInt(C2)))) &&
 985       C->sge(-C2->sext(C->getBitWidth()))) {
 986     Constant *NewC =
 987         ConstantInt::get(X->getType(), *C2 + C->trunc(C2->getBitWidth()));
 988     return new ZExtInst(Builder.CreateNUWAdd(X, NewC), Ty);
 989   }
 990
 991   // Shifts and add used to flip and mask off the low bit:
 992   // add (ashr (shl i32 X, 31), 31), 1 --> and (not X), 1
 993   const APInt *C3;
 994   if (*C == 1 && match(Op0, m_OneUse(m_AShr(m_Shl(m_Value(X), m_APInt(C2)),
 995                                             m_APInt(C3)))) &&
 996       C2 == C3 && *C2 == Ty->getScalarSizeInBits() - 1) {
 997     Value *NotX = Builder.CreateNot(X);
 998     return BinaryOperator::CreateAnd(NotX, ConstantInt::get(Ty, 1));
 999   }
1000
1001   return nullptr;
1002 }
1003
1004 Instruction *InstCombiner::visitAdd(BinaryOperator &I) {
1005   bool Changed = SimplifyAssociativeOrCommutative(I);
1006   Value *LHS = I.getOperand(0), *RHS = I.getOperand(1);
1007
1008   if (Value *V = SimplifyVectorOp(I))
1009     return replaceInstUsesWith(I, V);
1010
1011   if (Value *V = SimplifyAddInst(LHS, RHS, I.hasNoSignedWrap(),
1012                                  I.hasNoUnsignedWrap(), SQ))
1013     return replaceInstUsesWith(I, V);
1014
1015    // (A*B)+(A*C) -> A*(B+C) etc
1016   if (Value *V = SimplifyUsingDistributiveLaws(I))
1017     return replaceInstUsesWith(I, V);
1018
1019   if (Instruction *X = foldAddWithConstant(I, *Builder))
1020     return X;
1021
1022   // FIXME: This should be moved into the above helper function to allow these
1023   // transforms for splat vectors.
1024   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
1025     // zext(bool) + C -> bool ? C + 1 : C
1026     if (ZExtInst *ZI = dyn_cast<ZExtInst>(LHS))
1027       if (ZI->getSrcTy()->isIntegerTy(1))
1028         return SelectInst::Create(ZI->getOperand(0), AddOne(CI), CI);
1029
1030     Value *XorLHS = nullptr; ConstantInt *XorRHS = nullptr;
1031     if (match(LHS, m_Xor(m_Value(XorLHS), m_ConstantInt(XorRHS)))) {
1032       uint32_t TySizeBits = I.getType()->getScalarSizeInBits();
1033       const APInt &RHSVal = CI->getValue();
1034       unsigned ExtendAmt = 0;
1035       // If we have ADD(XOR(AND(X, 0xFF), 0x80), 0xF..F80), it's a sext.
1036       // If we have ADD(XOR(AND(X, 0xFF), 0xF..F80), 0x80), it's a sext.
1037       if (XorRHS->getValue() == -RHSVal) {
1038         if (RHSVal.isPowerOf2())
1039           ExtendAmt = TySizeBits - RHSVal.logBase2() - 1;
1040         else if (XorRHS->getValue().isPowerOf2())
1041           ExtendAmt = TySizeBits - XorRHS->getValue().logBase2() - 1;
1042       }
1043
1044       if (ExtendAmt) {
1045         APInt Mask = APInt::getHighBitsSet(TySizeBits, ExtendAmt);
1046         if (!MaskedValueIsZero(XorLHS, Mask, 0, &I))
1047           ExtendAmt = 0;
1048       }
1049
1050       if (ExtendAmt) {
1051         Constant *ShAmt = ConstantInt::get(I.getType(), ExtendAmt);
1052         Value *NewShl = Builder->CreateShl(XorLHS, ShAmt, "sext");
1053         return BinaryOperator::CreateAShr(NewShl, ShAmt);
1054       }
1055
1056       // If this is a xor that was canonicalized from a sub, turn it back into
1057       // a sub and fuse this add with it.
1058       if (LHS->hasOneUse() && (XorRHS->getValue()+1).isPowerOf2()) {
1059         KnownBits LHSKnown = computeKnownBits(XorLHS, 0, &I);
1060         if ((XorRHS->getValue() | LHSKnown.Zero).isAllOnesValue())
1061           return BinaryOperator::CreateSub(ConstantExpr::getAdd(XorRHS, CI),
1062                                            XorLHS);
1063       }
1064       // (X + signmask) + C could have gotten canonicalized to (X^signmask) + C,
1065       // transform them into (X + (signmask ^ C))
1066       if (XorRHS->getValue().isSignMask())
1067         return BinaryOperator::CreateAdd(XorLHS,
1068                                          ConstantExpr::getXor(XorRHS, CI));
1069     }
1070   }
1071
1072   if (isa<Constant>(RHS))
1073     if (Instruction *NV = foldOpWithConstantIntoOperand(I))
1074       return NV;
1075
1076   if (I.getType()->getScalarType()->isIntegerTy(1))
1077     return BinaryOperator::CreateXor(LHS, RHS);
1078
1079   // X + X --> X << 1
1080   if (LHS == RHS) {
1081     BinaryOperator *New =
1082       BinaryOperator::CreateShl(LHS, ConstantInt::get(I.getType(), 1));
1083     New->setHasNoSignedWrap(I.hasNoSignedWrap());
1084     New->setHasNoUnsignedWrap(I.hasNoUnsignedWrap());
1085     return New;
1086   }
1087
1088   // -A + B  -->  B - A
1089   // -A + -B  -->  -(A + B)
1090   if (Value *LHSV = dyn_castNegVal(LHS)) {
1091     if (!isa<Constant>(RHS))
1092       if (Value *RHSV = dyn_castNegVal(RHS)) {
1093         Value *NewAdd = Builder->CreateAdd(LHSV, RHSV, "sum");
1094         return BinaryOperator::CreateNeg(NewAdd);
1095       }
1096
1097     return BinaryOperator::CreateSub(RHS, LHSV);
1098   }
1099
1100   // A + -B  -->  A - B
1101   if (!isa<Constant>(RHS))
1102     if (Value *V = dyn_castNegVal(RHS))
1103       return BinaryOperator::CreateSub(LHS, V);
1104
1105   if (Value *V = checkForNegativeOperand(I, Builder))
1106     return replaceInstUsesWith(I, V);
1107
1108   // A+B --> A|B iff A and B have no bits set in common.
1109   if (haveNoCommonBitsSet(LHS, RHS, DL, &AC, &I, &DT))
1110     return BinaryOperator::CreateOr(LHS, RHS);
1111
1112   if (Constant *CRHS = dyn_cast<Constant>(RHS)) {
1113     Value *X;
1114     if (match(LHS, m_Not(m_Value(X)))) // ~X + C --> (C-1) - X
1115       return BinaryOperator::CreateSub(SubOne(CRHS), X);
1116   }
1117
1118   // FIXME: We already did a check for ConstantInt RHS above this.
1119   // FIXME: Is this pattern covered by another fold? No regression tests fail on
1120   // removal.
1121   if (ConstantInt *CRHS = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
1122     // (X & FF00) + xx00  -> (X+xx00) & FF00
1123     Value *X;
1124     ConstantInt *C2;
1125     if (LHS->hasOneUse() &&
1126         match(LHS, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C2))) &&
1127         CRHS->getValue() == (CRHS->getValue() & C2->getValue())) {
1128       // See if all bits from the first bit set in the Add RHS up are included
1129       // in the mask.  First, get the rightmost bit.
1130       const APInt &AddRHSV = CRHS->getValue();
1131
1132       // Form a mask of all bits from the lowest bit added through the top.
1133       APInt AddRHSHighBits(~((AddRHSV & -AddRHSV)-1));
1134
1135       // See if the and mask includes all of these bits.
1136       APInt AddRHSHighBitsAnd(AddRHSHighBits & C2->getValue());
1137
1138       if (AddRHSHighBits == AddRHSHighBitsAnd) {
1139         // Okay, the xform is safe.  Insert the new add pronto.
1140         Value *NewAdd = Builder->CreateAdd(X, CRHS, LHS->getName());
1141         return BinaryOperator::CreateAnd(NewAdd, C2);
1142       }
1143     }
1144   }
1145
1146   // add (select X 0 (sub n A)) A  -->  select X A n
1147   {
1148     SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(LHS);
1149     Value *A = RHS;
1150     if (!SI) {
1151       SI = dyn_cast<SelectInst>(RHS);
1152       A = LHS;
1153     }
1154     if (SI && SI->hasOneUse()) {
1155       Value *TV = SI->getTrueValue();
1156       Value *FV = SI->getFalseValue();
1157       Value *N;
1158
1159       // Can we fold the add into the argument of the select?
1160       // We check both true and false select arguments for a matching subtract.
1161       if (match(FV, m_Zero()) && match(TV, m_Sub(m_Value(N), m_Specific(A))))
1162         // Fold the add into the true select value.
1163         return SelectInst::Create(SI->getCondition(), N, A);
1164
1165       if (match(TV, m_Zero()) && match(FV, m_Sub(m_Value(N), m_Specific(A))))
1166         // Fold the add into the false select value.
1167         return SelectInst::Create(SI->getCondition(), A, N);
1168     }
1169   }
1170
1171   // Check for (add (sext x), y), see if we can merge this into an
1172   // integer add followed by a sext.
1173   if (SExtInst *LHSConv = dyn_cast<SExtInst>(LHS)) {
1174     // (add (sext x), cst) --> (sext (add x, cst'))
1175     if (ConstantInt *RHSC = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
1176       if (LHSConv->hasOneUse()) {
1177         Constant *CI =
1178             ConstantExpr::getTrunc(RHSC, LHSConv->getOperand(0)->getType());
1179         if (ConstantExpr::getSExt(CI, I.getType()) == RHSC &&
1180             willNotOverflowSignedAdd(LHSConv->getOperand(0), CI, I)) {
1181           // Insert the new, smaller add.
1182           Value *NewAdd =
1183               Builder->CreateNSWAdd(LHSConv->getOperand(0), CI, "addconv");
1184           return new SExtInst(NewAdd, I.getType());
1185         }
1186       }
1187     }
1188
1189     // (add (sext x), (sext y)) --> (sext (add int x, y))
1190     if (SExtInst *RHSConv = dyn_cast<SExtInst>(RHS)) {
1191       // Only do this if x/y have the same type, if at least one of them has a
1192       // single use (so we don't increase the number of sexts), and if the
1193       // integer add will not overflow.
1194       if (LHSConv->getOperand(0)->getType() ==
1195               RHSConv->getOperand(0)->getType() &&
1196           (LHSConv->hasOneUse() || RHSConv->hasOneUse()) &&
1197           willNotOverflowSignedAdd(LHSConv->getOperand(0),
1198                                    RHSConv->getOperand(0), I)) {
1199         // Insert the new integer add.
1200         Value *NewAdd = Builder->CreateNSWAdd(LHSConv->getOperand(0),
1201                                              RHSConv->getOperand(0), "addconv");
1202         return new SExtInst(NewAdd, I.getType());
1203       }
1204     }
1205   }
1206
1207   // Check for (add (zext x), y), see if we can merge this into an
1208   // integer add followed by a zext.
1209   if (auto *LHSConv = dyn_cast<ZExtInst>(LHS)) {
1210     // (add (zext x), cst) --> (zext (add x, cst'))
1211     if (ConstantInt *RHSC = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
1212       if (LHSConv->hasOneUse()) {
1213         Constant *CI =
1214             ConstantExpr::getTrunc(RHSC, LHSConv->getOperand(0)->getType());
1215         if (ConstantExpr::getZExt(CI, I.getType()) == RHSC &&
1216             willNotOverflowUnsignedAdd(LHSConv->getOperand(0), CI, I)) {
1217           // Insert the new, smaller add.
1218           Value *NewAdd =
1219               Builder->CreateNUWAdd(LHSConv->getOperand(0), CI, "addconv");
1220           return new ZExtInst(NewAdd, I.getType());
1221         }
1222       }
1223     }
1224
1225     // (add (zext x), (zext y)) --> (zext (add int x, y))
1226     if (auto *RHSConv = dyn_cast<ZExtInst>(RHS)) {
1227       // Only do this if x/y have the same type, if at least one of them has a
1228       // single use (so we don't increase the number of zexts), and if the
1229       // integer add will not overflow.
1230       if (LHSConv->getOperand(0)->getType() ==
1231               RHSConv->getOperand(0)->getType() &&
1232           (LHSConv->hasOneUse() || RHSConv->hasOneUse()) &&
1233           willNotOverflowUnsignedAdd(LHSConv->getOperand(0),
1234                                      RHSConv->getOperand(0), I)) {
1235         // Insert the new integer add.
1236         Value *NewAdd = Builder->CreateNUWAdd(
1237             LHSConv->getOperand(0), RHSConv->getOperand(0), "addconv");
1238         return new ZExtInst(NewAdd, I.getType());
1239       }
1240     }
1241   }
1242
1243   // (add (xor A, B) (and A, B)) --> (or A, B)
1244   {
1245     Value *A = nullptr, *B = nullptr;
1246     if (match(RHS, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B))) &&
1247         match(LHS, m_c_And(m_Specific(A), m_Specific(B))))
1248       return BinaryOperator::CreateOr(A, B);
1249
1250     if (match(LHS, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B))) &&
1251         match(RHS, m_c_And(m_Specific(A), m_Specific(B))))
1252       return BinaryOperator::CreateOr(A, B);
1253   }
1254
1255   // (add (or A, B) (and A, B)) --> (add A, B)
1256   {
1257     Value *A = nullptr, *B = nullptr;
1258     if (match(RHS, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
1259         match(LHS, m_c_And(m_Specific(A), m_Specific(B)))) {
1260       auto *New = BinaryOperator::CreateAdd(A, B);
1261       New->setHasNoSignedWrap(I.hasNoSignedWrap());
1262       New->setHasNoUnsignedWrap(I.hasNoUnsignedWrap());
1263       return New;
1264     }
1265
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       auto *New = BinaryOperator::CreateAdd(A, B);
1269       New->setHasNoSignedWrap(I.hasNoSignedWrap());
1270       New->setHasNoUnsignedWrap(I.hasNoUnsignedWrap());
1271       return New;
1272     }
1273   }
1274
1275   // TODO(jingyue): Consider willNotOverflowSignedAdd and
1276   // willNotOverflowUnsignedAdd to reduce the number of invocations of
1277   // computeKnownBits.
1278   if (!I.hasNoSignedWrap() && willNotOverflowSignedAdd(LHS, RHS, I)) {
1279     Changed = true;
1280     I.setHasNoSignedWrap(true);
1281   }
1282   if (!I.hasNoUnsignedWrap() && willNotOverflowUnsignedAdd(LHS, RHS, I)) {
1283     Changed = true;
1284     I.setHasNoUnsignedWrap(true);
1285   }
1286
1287   return Changed ? &I : nullptr;
1288 }
1289
1290 Instruction *InstCombiner::visitFAdd(BinaryOperator &I) {
1291   bool Changed = SimplifyAssociativeOrCommutative(I);
1292   Value *LHS = I.getOperand(0), *RHS = I.getOperand(1);
1293
1294   if (Value *V = SimplifyVectorOp(I))
1295     return replaceInstUsesWith(I, V);
1296
1297   if (Value *V = SimplifyFAddInst(LHS, RHS, I.getFastMathFlags(), SQ))
1298     return replaceInstUsesWith(I, V);
1299
1300   if (isa<Constant>(RHS))
1301     if (Instruction *FoldedFAdd = foldOpWithConstantIntoOperand(I))
1302       return FoldedFAdd;
1303
1304   // -A + B  -->  B - A
1305   // -A + -B  -->  -(A + B)
1306   if (Value *LHSV = dyn_castFNegVal(LHS)) {
1307     Instruction *RI = BinaryOperator::CreateFSub(RHS, LHSV);
1308     RI->copyFastMathFlags(&I);
1309     return RI;
1310   }
1311
1312   // A + -B  -->  A - B
1313   if (!isa<Constant>(RHS))
1314     if (Value *V = dyn_castFNegVal(RHS)) {
1315       Instruction *RI = BinaryOperator::CreateFSub(LHS, V);
1316       RI->copyFastMathFlags(&I);
1317       return RI;
1318     }
1319
1320   // Check for (fadd double (sitofp x), y), see if we can merge this into an
1321   // integer add followed by a promotion.
1322   if (SIToFPInst *LHSConv = dyn_cast<SIToFPInst>(LHS)) {
1323     Value *LHSIntVal = LHSConv->getOperand(0);
1324     Type *FPType = LHSConv->getType();
1325
1326     // TODO: This check is overly conservative. In many cases known bits
1327     // analysis can tell us that the result of the addition has less significant
1328     // bits than the integer type can hold.
1329     auto IsValidPromotion = [](Type *FTy, Type *ITy) {
1330       Type *FScalarTy = FTy->getScalarType();
1331       Type *IScalarTy = ITy->getScalarType();
1332
1333       // Do we have enough bits in the significand to represent the result of
1334       // the integer addition?
1335       unsigned MaxRepresentableBits =
1336           APFloat::semanticsPrecision(FScalarTy->getFltSemantics());
1337       return IScalarTy->getIntegerBitWidth() <= MaxRepresentableBits;
1338     };
1339
1340     // (fadd double (sitofp x), fpcst) --> (sitofp (add int x, intcst))
1341     // ... if the constant fits in the integer value.  This is useful for things
1342     // like (double)(x & 1234) + 4.0 -> (double)((X & 1234)+4) which no longer
1343     // requires a constant pool load, and generally allows the add to be better
1344     // instcombined.
1345     if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHS))
1346       if (IsValidPromotion(FPType, LHSIntVal->getType())) {
1347         Constant *CI =
1348           ConstantExpr::getFPToSI(CFP, LHSIntVal->getType());
1349         if (LHSConv->hasOneUse() &&
1350             ConstantExpr::getSIToFP(CI, I.getType()) == CFP &&
1351             willNotOverflowSignedAdd(LHSIntVal, CI, I)) {
1352           // Insert the new integer add.
1353           Value *NewAdd = Builder->CreateNSWAdd(LHSIntVal,
1354                                                 CI, "addconv");
1355           return new SIToFPInst(NewAdd, I.getType());
1356         }
1357       }
1358
1359     // (fadd double (sitofp x), (sitofp y)) --> (sitofp (add int x, y))
1360     if (SIToFPInst *RHSConv = dyn_cast<SIToFPInst>(RHS)) {
1361       Value *RHSIntVal = RHSConv->getOperand(0);
1362       // It's enough to check LHS types only because we require int types to
1363       // be the same for this transform.
1364       if (IsValidPromotion(FPType, LHSIntVal->getType())) {
1365         // Only do this if x/y have the same type, if at least one of them has a
1366         // single use (so we don't increase the number of int->fp conversions),
1367         // and if the integer add will not overflow.
1368         if (LHSIntVal->getType() == RHSIntVal->getType() &&
1369             (LHSConv->hasOneUse() || RHSConv->hasOneUse()) &&
1370             willNotOverflowSignedAdd(LHSIntVal, RHSIntVal, I)) {
1371           // Insert the new integer add.
1372           Value *NewAdd = Builder->CreateNSWAdd(LHSIntVal,
1373                                                 RHSIntVal, "addconv");
1374           return new SIToFPInst(NewAdd, I.getType());
1375         }
1376       }
1377     }
1378   }
1379
1380   // select C, 0, B + select C, A, 0 -> select C, A, B
1381   {
1382     Value *A1, *B1, *C1, *A2, *B2, *C2;
1383     if (match(LHS, m_Select(m_Value(C1), m_Value(A1), m_Value(B1))) &&
1384         match(RHS, m_Select(m_Value(C2), m_Value(A2), m_Value(B2)))) {
1385       if (C1 == C2) {
1386         Constant *Z1=nullptr, *Z2=nullptr;
1387         Value *A, *B, *C=C1;
1388         if (match(A1, m_AnyZero()) && match(B2, m_AnyZero())) {
1389             Z1 = dyn_cast<Constant>(A1); A = A2;
1390             Z2 = dyn_cast<Constant>(B2); B = B1;
1391         } else if (match(B1, m_AnyZero()) && match(A2, m_AnyZero())) {
1392             Z1 = dyn_cast<Constant>(B1); B = B2;
1393             Z2 = dyn_cast<Constant>(A2); A = A1;
1394         }
1395
1396         if (Z1 && Z2 &&
1397             (I.hasNoSignedZeros() ||
1398              (Z1->isNegativeZeroValue() && Z2->isNegativeZeroValue()))) {
1399           return SelectInst::Create(C, A, B);
1400         }
1401       }
1402     }
1403   }
1404
1405   if (I.hasUnsafeAlgebra()) {
1406     if (Value *V = FAddCombine(Builder).simplify(&I))
1407       return replaceInstUsesWith(I, V);
1408   }
1409
1410   return Changed ? &I : nullptr;
1411 }
1412
1413 /// Optimize pointer differences into the same array into a size.  Consider:
1414 ///  &A[10] - &A[0]: we should compile this to "10".  LHS/RHS are the pointer
1415 /// operands to the ptrtoint instructions for the LHS/RHS of the subtract.
1416 ///
1417 Value *InstCombiner::OptimizePointerDifference(Value *LHS, Value *RHS,
1418                                                Type *Ty) {
1419   // If LHS is a gep based on RHS or RHS is a gep based on LHS, we can optimize
1420   // this.
1421   bool Swapped = false;
1422   GEPOperator *GEP1 = nullptr, *GEP2 = nullptr;
1423
1424   // For now we require one side to be the base pointer "A" or a constant
1425   // GEP derived from it.
1426   if (GEPOperator *LHSGEP = dyn_cast<GEPOperator>(LHS)) {
1427     // (gep X, ...) - X
1428     if (LHSGEP->getOperand(0) == RHS) {
1429       GEP1 = LHSGEP;
1430       Swapped = false;
1431     } else if (GEPOperator *RHSGEP = dyn_cast<GEPOperator>(RHS)) {
1432       // (gep X, ...) - (gep X, ...)
1433       if (LHSGEP->getOperand(0)->stripPointerCasts() ==
1434             RHSGEP->getOperand(0)->stripPointerCasts()) {
1435         GEP2 = RHSGEP;
1436         GEP1 = LHSGEP;
1437         Swapped = false;
1438       }
1439     }
1440   }
1441
1442   if (GEPOperator *RHSGEP = dyn_cast<GEPOperator>(RHS)) {
1443     // X - (gep X, ...)
1444     if (RHSGEP->getOperand(0) == LHS) {
1445       GEP1 = RHSGEP;
1446       Swapped = true;
1447     } else if (GEPOperator *LHSGEP = dyn_cast<GEPOperator>(LHS)) {
1448       // (gep X, ...) - (gep X, ...)
1449       if (RHSGEP->getOperand(0)->stripPointerCasts() ==
1450             LHSGEP->getOperand(0)->stripPointerCasts()) {
1451         GEP2 = LHSGEP;
1452         GEP1 = RHSGEP;
1453         Swapped = true;
1454       }
1455     }
1456   }
1457
1458   // Avoid duplicating the arithmetic if GEP2 has non-constant indices and
1459   // multiple users.
1460   if (!GEP1 ||
1461       (GEP2 && !GEP2->hasAllConstantIndices() && !GEP2->hasOneUse()))
1462     return nullptr;
1463
1464   // Emit the offset of the GEP and an intptr_t.
1465   Value *Result = EmitGEPOffset(GEP1);
1466
1467   // If we had a constant expression GEP on the other side offsetting the
1468   // pointer, subtract it from the offset we have.
1469   if (GEP2) {
1470     Value *Offset = EmitGEPOffset(GEP2);
1471     Result = Builder->CreateSub(Result, Offset);
1472   }
1473
1474   // If we have p - gep(p, ...)  then we have to negate the result.
1475   if (Swapped)
1476     Result = Builder->CreateNeg(Result, "diff.neg");
1477
1478   return Builder->CreateIntCast(Result, Ty, true);
1479 }
1480
1481 Instruction *InstCombiner::visitSub(BinaryOperator &I) {
1482   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
1483
1484   if (Value *V = SimplifyVectorOp(I))
1485     return replaceInstUsesWith(I, V);
1486
1487   if (Value *V = SimplifySubInst(Op0, Op1, I.hasNoSignedWrap(),
1488                                  I.hasNoUnsignedWrap(), SQ))
1489     return replaceInstUsesWith(I, V);
1490
1491   // (A*B)-(A*C) -> A*(B-C) etc
1492   if (Value *V = SimplifyUsingDistributiveLaws(I))
1493     return replaceInstUsesWith(I, V);
1494
1495   // If this is a 'B = x-(-A)', change to B = x+A.
1496   if (Value *V = dyn_castNegVal(Op1)) {
1497     BinaryOperator *Res = BinaryOperator::CreateAdd(Op0, V);
1498
1499     if (const auto *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
1500       assert(BO->getOpcode() == Instruction::Sub &&
1501              "Expected a subtraction operator!");
1502       if (BO->hasNoSignedWrap() && I.hasNoSignedWrap())
1503         Res->setHasNoSignedWrap(true);
1504     } else {
1505       if (cast<Constant>(Op1)->isNotMinSignedValue() && I.hasNoSignedWrap())
1506         Res->setHasNoSignedWrap(true);
1507     }
1508
1509     return Res;
1510   }
1511
1512   if (I.getType()->getScalarType()->isIntegerTy(1))
1513     return BinaryOperator::CreateXor(Op0, Op1);
1514
1515   // Replace (-1 - A) with (~A).
1516   if (match(Op0, m_AllOnes()))
1517     return BinaryOperator::CreateNot(Op1);
1518
1519   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op0)) {
1520     // C - ~X == X + (1+C)
1521     Value *X = nullptr;
1522     if (match(Op1, m_Not(m_Value(X))))
1523       return BinaryOperator::CreateAdd(X, AddOne(C));
1524
1525     // Try to fold constant sub into select arguments.
1526     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
1527       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI))
1528         return R;
1529
1530     // Try to fold constant sub into PHI values.
1531     if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(Op1))
1532       if (Instruction *R = foldOpIntoPhi(I, PN))
1533         return R;
1534
1535     // C-(X+C2) --> (C-C2)-X
1536     Constant *C2;
1537     if (match(Op1, m_Add(m_Value(X), m_Constant(C2))))
1538       return BinaryOperator::CreateSub(ConstantExpr::getSub(C, C2), X);
1539
1540     // Fold (sub 0, (zext bool to B)) --> (sext bool to B)
1541     if (C->isNullValue() && match(Op1, m_ZExt(m_Value(X))))
1542       if (X->getType()->getScalarType()->isIntegerTy(1))
1543         return CastInst::CreateSExtOrBitCast(X, Op1->getType());
1544
1545     // Fold (sub 0, (sext bool to B)) --> (zext bool to B)
1546     if (C->isNullValue() && match(Op1, m_SExt(m_Value(X))))
1547       if (X->getType()->getScalarType()->isIntegerTy(1))
1548         return CastInst::CreateZExtOrBitCast(X, Op1->getType());
1549   }
1550
1551   const APInt *Op0C;
1552   if (match(Op0, m_APInt(Op0C))) {
1553     unsigned BitWidth = I.getType()->getScalarSizeInBits();
1554
1555     // -(X >>u 31) -> (X >>s 31)
1556     // -(X >>s 31) -> (X >>u 31)
1557     if (*Op0C == 0) {
1558       Value *X;
1559       const APInt *ShAmt;
1560       if (match(Op1, m_LShr(m_Value(X), m_APInt(ShAmt))) &&
1561           *ShAmt == BitWidth - 1) {
1562         Value *ShAmtOp = cast<Instruction>(Op1)->getOperand(1);
1563         return BinaryOperator::CreateAShr(X, ShAmtOp);
1564       }
1565       if (match(Op1, m_AShr(m_Value(X), m_APInt(ShAmt))) &&
1566           *ShAmt == BitWidth - 1) {
1567         Value *ShAmtOp = cast<Instruction>(Op1)->getOperand(1);
1568         return BinaryOperator::CreateLShr(X, ShAmtOp);
1569       }
1570     }
1571
1572     // Turn this into a xor if LHS is 2^n-1 and the remaining bits are known
1573     // zero.
1574     if (Op0C->isMask()) {
1575       KnownBits RHSKnown = computeKnownBits(Op1, 0, &I);
1576       if ((*Op0C | RHSKnown.Zero).isAllOnesValue())
1577         return BinaryOperator::CreateXor(Op1, Op0);
1578     }
1579   }
1580
1581   {
1582     Value *Y;
1583     // X-(X+Y) == -Y    X-(Y+X) == -Y
1584     if (match(Op1, m_c_Add(m_Specific(Op0), m_Value(Y))))
1585       return BinaryOperator::CreateNeg(Y);
1586
1587     // (X-Y)-X == -Y
1588     if (match(Op0, m_Sub(m_Specific(Op1), m_Value(Y))))
1589       return BinaryOperator::CreateNeg(Y);
1590   }
1591
1592   // (sub (or A, B) (xor A, B)) --> (and A, B)
1593   {
1594     Value *A, *B;
1595     if (match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B))) &&
1596         match(Op0, m_c_Or(m_Specific(A), m_Specific(B))))
1597       return BinaryOperator::CreateAnd(A, B);
1598   }
1599
1600   {
1601     Value *Y;
1602     // ((X | Y) - X) --> (~X & Y)
1603     if (match(Op0, m_OneUse(m_c_Or(m_Value(Y), m_Specific(Op1)))))
1604       return BinaryOperator::CreateAnd(
1605           Y, Builder->CreateNot(Op1, Op1->getName() + ".not"));
1606   }
1607
1608   if (Op1->hasOneUse()) {
1609     Value *X = nullptr, *Y = nullptr, *Z = nullptr;
1610     Constant *C = nullptr;
1611
1612     // (X - (Y - Z))  -->  (X + (Z - Y)).
1613     if (match(Op1, m_Sub(m_Value(Y), m_Value(Z))))
1614       return BinaryOperator::CreateAdd(Op0,
1615                                       Builder->CreateSub(Z, Y, Op1->getName()));
1616
1617     // (X - (X & Y))   -->   (X & ~Y)
1618     //
1619     if (match(Op1, m_c_And(m_Value(Y), m_Specific(Op0))))
1620       return BinaryOperator::CreateAnd(Op0,
1621                                   Builder->CreateNot(Y, Y->getName() + ".not"));
1622
1623     // 0 - (X sdiv C)  -> (X sdiv -C)  provided the negation doesn't overflow.
1624     if (match(Op1, m_SDiv(m_Value(X), m_Constant(C))) && match(Op0, m_Zero()) &&
1625         C->isNotMinSignedValue() && !C->isOneValue())
1626       return BinaryOperator::CreateSDiv(X, ConstantExpr::getNeg(C));
1627
1628     // 0 - (X << Y)  -> (-X << Y)   when X is freely negatable.
1629     if (match(Op1, m_Shl(m_Value(X), m_Value(Y))) && match(Op0, m_Zero()))
1630       if (Value *XNeg = dyn_castNegVal(X))
1631         return BinaryOperator::CreateShl(XNeg, Y);
1632
1633     // Subtracting -1/0 is the same as adding 1/0:
1634     // sub [nsw] Op0, sext(bool Y) -> add [nsw] Op0, zext(bool Y)
1635     // 'nuw' is dropped in favor of the canonical form.
1636     if (match(Op1, m_SExt(m_Value(Y))) &&
1637         Y->getType()->getScalarSizeInBits() == 1) {
1638       Value *Zext = Builder->CreateZExt(Y, I.getType());
1639       BinaryOperator *Add = BinaryOperator::CreateAdd(Op0, Zext);
1640       Add->setHasNoSignedWrap(I.hasNoSignedWrap());
1641       return Add;
1642     }
1643
1644     // X - A*-B -> X + A*B
1645     // X - -A*B -> X + A*B
1646     Value *A, *B;
1647     Constant *CI;
1648     if (match(Op1, m_c_Mul(m_Value(A), m_Neg(m_Value(B)))))
1649       return BinaryOperator::CreateAdd(Op0, Builder->CreateMul(A, B));
1650
1651     // X - A*CI -> X + A*-CI
1652     // No need to handle commuted multiply because multiply handling will
1653     // ensure constant will be move to the right hand side.
1654     if (match(Op1, m_Mul(m_Value(A), m_Constant(CI)))) {
1655       Value *NewMul = Builder->CreateMul(A, ConstantExpr::getNeg(CI));
1656       return BinaryOperator::CreateAdd(Op0, NewMul);
1657     }
1658   }
1659
1660   // Optimize pointer differences into the same array into a size.  Consider:
1661   //  &A[10] - &A[0]: we should compile this to "10".
1662   Value *LHSOp, *RHSOp;
1663   if (match(Op0, m_PtrToInt(m_Value(LHSOp))) &&
1664       match(Op1, m_PtrToInt(m_Value(RHSOp))))
1665     if (Value *Res = OptimizePointerDifference(LHSOp, RHSOp, I.getType()))
1666       return replaceInstUsesWith(I, Res);
1667
1668   // trunc(p)-trunc(q) -> trunc(p-q)
1669   if (match(Op0, m_Trunc(m_PtrToInt(m_Value(LHSOp)))) &&
1670       match(Op1, m_Trunc(m_PtrToInt(m_Value(RHSOp)))))
1671     if (Value *Res = OptimizePointerDifference(LHSOp, RHSOp, I.getType()))
1672       return replaceInstUsesWith(I, Res);
1673
1674   bool Changed = false;
1675   if (!I.hasNoSignedWrap() && willNotOverflowSignedSub(Op0, Op1, I)) {
1676     Changed = true;
1677     I.setHasNoSignedWrap(true);
1678   }
1679   if (!I.hasNoUnsignedWrap() && willNotOverflowUnsignedSub(Op0, Op1, I)) {
1680     Changed = true;
1681     I.setHasNoUnsignedWrap(true);
1682   }
1683
1684   return Changed ? &I : nullptr;
1685 }
1686
1687 Instruction *InstCombiner::visitFSub(BinaryOperator &I) {
1688   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
1689
1690   if (Value *V = SimplifyVectorOp(I))
1691     return replaceInstUsesWith(I, V);
1692
1693   if (Value *V = SimplifyFSubInst(Op0, Op1, I.getFastMathFlags(), SQ))
1694     return replaceInstUsesWith(I, V);
1695
1696   // fsub nsz 0, X ==> fsub nsz -0.0, X
1697   if (I.getFastMathFlags().noSignedZeros() && match(Op0, m_Zero())) {
1698     // Subtraction from -0.0 is the canonical form of fneg.
1699     Instruction *NewI = BinaryOperator::CreateFNeg(Op1);
1700     NewI->copyFastMathFlags(&I);
1701     return NewI;
1702   }
1703
1704   if (isa<Constant>(Op0))
1705     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
1706       if (Instruction *NV = FoldOpIntoSelect(I, SI))
1707         return NV;
1708
1709   // If this is a 'B = x-(-A)', change to B = x+A, potentially looking
1710   // through FP extensions/truncations along the way.
1711   if (Value *V = dyn_castFNegVal(Op1)) {
1712     Instruction *NewI = BinaryOperator::CreateFAdd(Op0, V);
1713     NewI->copyFastMathFlags(&I);
1714     return NewI;
1715   }
1716   if (FPTruncInst *FPTI = dyn_cast<FPTruncInst>(Op1)) {
1717     if (Value *V = dyn_castFNegVal(FPTI->getOperand(0))) {
1718       Value *NewTrunc = Builder->CreateFPTrunc(V, I.getType());
1719       Instruction *NewI = BinaryOperator::CreateFAdd(Op0, NewTrunc);
1720       NewI->copyFastMathFlags(&I);
1721       return NewI;
1722     }
1723   } else if (FPExtInst *FPEI = dyn_cast<FPExtInst>(Op1)) {
1724     if (Value *V = dyn_castFNegVal(FPEI->getOperand(0))) {
1725       Value *NewExt = Builder->CreateFPExt(V, I.getType());
1726       Instruction *NewI = BinaryOperator::CreateFAdd(Op0, NewExt);
1727       NewI->copyFastMathFlags(&I);
1728       return NewI;
1729     }
1730   }
1731
1732   if (I.hasUnsafeAlgebra()) {
1733     if (Value *V = FAddCombine(Builder).simplify(&I))
1734       return replaceInstUsesWith(I, V);
1735   }
1736
1737   return nullptr;
1738 }