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   unsigned BitWidth = LHS->getType()->getScalarSizeInBits();
 865   KnownBits LHSKnown(BitWidth);
 866   computeKnownBits(LHS, LHSKnown, 0, &CxtI);
 867
 868   KnownBits RHSKnown(BitWidth);
 869   computeKnownBits(RHS, RHSKnown, 0, &CxtI);
 870
 871   // Subtraction of two 2's complement numbers having identical signs will
 872   // never overflow.
 873   if ((LHSKnown.isNegative() && RHSKnown.isNegative()) ||
 874       (LHSKnown.isNonNegative() && RHSKnown.isNonNegative()))
 875     return true;
 876
 877   // TODO: implement logic similar to checkRippleForAdd
 878   return false;
 879 }
 880
 881 /// \brief Return true if we can prove that:
 882 ///    (sub LHS, RHS)  === (sub nuw LHS, RHS)
 883 bool InstCombiner::willNotOverflowUnsignedSub(const Value *LHS,
 884                                               const Value *RHS,
 885                                               const Instruction &CxtI) const {
 886   // If the LHS is negative and the RHS is non-negative, no unsigned wrap.
 887   KnownBits LHSKnown = computeKnownBits(LHS, /*Depth=*/0, &CxtI);
 888   KnownBits RHSKnown = computeKnownBits(RHS, /*Depth=*/0, &CxtI);
 889   if (LHSKnown.isNegative() && RHSKnown.isNonNegative())
 890     return true;
 891
 892   return false;
 893 }
 894
 895 // Checks if any operand is negative and we can convert add to sub.
 896 // This function checks for following negative patterns
 897 //   ADD(XOR(OR(Z, NOT(C)), C)), 1) == NEG(AND(Z, C))
 898 //   ADD(XOR(AND(Z, C), C), 1) == NEG(OR(Z, ~C))
 899 //   XOR(AND(Z, C), (C + 1)) == NEG(OR(Z, ~C)) if C is even
 900 static Value *checkForNegativeOperand(BinaryOperator &I,
 901                                       InstCombiner::BuilderTy *Builder) {
 902   Value *LHS = I.getOperand(0), *RHS = I.getOperand(1);
 903
 904   // This function creates 2 instructions to replace ADD, we need at least one
 905   // of LHS or RHS to have one use to ensure benefit in transform.
 906   if (!LHS->hasOneUse() && !RHS->hasOneUse())
 907     return nullptr;
 908
 909   Value *X = nullptr, *Y = nullptr, *Z = nullptr;
 910   const APInt *C1 = nullptr, *C2 = nullptr;
 911
 912   // if ONE is on other side, swap
 913   if (match(RHS, m_Add(m_Value(X), m_One())))
 914     std::swap(LHS, RHS);
 915
 916   if (match(LHS, m_Add(m_Value(X), m_One()))) {
 917     // if XOR on other side, swap
 918     if (match(RHS, m_Xor(m_Value(Y), m_APInt(C1))))
 919       std::swap(X, RHS);
 920
 921     if (match(X, m_Xor(m_Value(Y), m_APInt(C1)))) {
 922       // X = XOR(Y, C1), Y = OR(Z, C2), C2 = NOT(C1) ==> X == NOT(AND(Z, C1))
 923       // ADD(ADD(X, 1), RHS) == ADD(X, ADD(RHS, 1)) == SUB(RHS, AND(Z, C1))
 924       if (match(Y, m_Or(m_Value(Z), m_APInt(C2))) && (*C2 == ~(*C1))) {
 925         Value *NewAnd = Builder->CreateAnd(Z, *C1);
 926         return Builder->CreateSub(RHS, NewAnd, "sub");
 927       } else if (match(Y, m_And(m_Value(Z), m_APInt(C2))) && (*C1 == *C2)) {
 928         // X = XOR(Y, C1), Y = AND(Z, C2), C2 == C1 ==> X == NOT(OR(Z, ~C1))
 929         // ADD(ADD(X, 1), RHS) == ADD(X, ADD(RHS, 1)) == SUB(RHS, OR(Z, ~C1))
 930         Value *NewOr = Builder->CreateOr(Z, ~(*C1));
 931         return Builder->CreateSub(RHS, NewOr, "sub");
 932       }
 933     }
 934   }
 935
 936   // Restore LHS and RHS
 937   LHS = I.getOperand(0);
 938   RHS = I.getOperand(1);
 939
 940   // if XOR is on other side, swap
 941   if (match(RHS, m_Xor(m_Value(Y), m_APInt(C1))))
 942     std::swap(LHS, RHS);
 943
 944   // C2 is ODD
 945   // LHS = XOR(Y, C1), Y = AND(Z, C2), C1 == (C2 + 1) => LHS == NEG(OR(Z, ~C2))
 946   // ADD(LHS, RHS) == SUB(RHS, OR(Z, ~C2))
 947   if (match(LHS, m_Xor(m_Value(Y), m_APInt(C1))))
 948     if (C1->countTrailingZeros() == 0)
 949       if (match(Y, m_And(m_Value(Z), m_APInt(C2))) && *C1 == (*C2 + 1)) {
 950         Value *NewOr = Builder->CreateOr(Z, ~(*C2));
 951         return Builder->CreateSub(RHS, NewOr, "sub");
 952       }
 953   return nullptr;
 954 }
 955
 956 static Instruction *foldAddWithConstant(BinaryOperator &Add,
 957                                         InstCombiner::BuilderTy &Builder) {
 958   Value *Op0 = Add.getOperand(0), *Op1 = Add.getOperand(1);
 959   const APInt *C;
 960   if (!match(Op1, m_APInt(C)))
 961     return nullptr;
 962
 963   if (C->isSignMask()) {
 964     // If wrapping is not allowed, then the addition must set the sign bit:
 965     // X + (signmask) --> X | signmask
 966     if (Add.hasNoSignedWrap() || Add.hasNoUnsignedWrap())
 967       return BinaryOperator::CreateOr(Op0, Op1);
 968
 969     // If wrapping is allowed, then the addition flips the sign bit of LHS:
 970     // X + (signmask) --> X ^ signmask
 971     return BinaryOperator::CreateXor(Op0, Op1);
 972   }
 973
 974   Value *X;
 975   const APInt *C2;
 976   Type *Ty = Add.getType();
 977
 978   // Is this add the last step in a convoluted sext?
 979   // add(zext(xor i16 X, -32768), -32768) --> sext X
 980   if (match(Op0, m_ZExt(m_Xor(m_Value(X), m_APInt(C2)))) &&
 981       C2->isMinSignedValue() && C2->sext(Ty->getScalarSizeInBits()) == *C)
 982     return CastInst::Create(Instruction::SExt, X, Ty);
 983
 984   // (add (zext (add nuw X, C2)), C) --> (zext (add nuw X, C2 + C))
 985   // FIXME: This should check hasOneUse to not increase the instruction count?
 986   if (C->isNegative() &&
 987       match(Op0, m_ZExt(m_NUWAdd(m_Value(X), m_APInt(C2)))) &&
 988       C->sge(-C2->sext(C->getBitWidth()))) {
 989     Constant *NewC =
 990         ConstantInt::get(X->getType(), *C2 + C->trunc(C2->getBitWidth()));
 991     return new ZExtInst(Builder.CreateNUWAdd(X, NewC), Ty);
 992   }
 993
 994   // Shifts and add used to flip and mask off the low bit:
 995   // add (ashr (shl i32 X, 31), 31), 1 --> and (not X), 1
 996   const APInt *C3;
 997   if (*C == 1 && match(Op0, m_OneUse(m_AShr(m_Shl(m_Value(X), m_APInt(C2)),
 998                                             m_APInt(C3)))) &&
 999       C2 == C3 && *C2 == Ty->getScalarSizeInBits() - 1) {
1000     Value *NotX = Builder.CreateNot(X);
1001     return BinaryOperator::CreateAnd(NotX, ConstantInt::get(Ty, 1));
1002   }
1003
1004   return nullptr;
1005 }
1006
1007 Instruction *InstCombiner::visitAdd(BinaryOperator &I) {
1008   bool Changed = SimplifyAssociativeOrCommutative(I);
1009   Value *LHS = I.getOperand(0), *RHS = I.getOperand(1);
1010
1011   if (Value *V = SimplifyVectorOp(I))
1012     return replaceInstUsesWith(I, V);
1013
1014   if (Value *V = SimplifyAddInst(LHS, RHS, I.hasNoSignedWrap(),
1015                                  I.hasNoUnsignedWrap(), SQ))
1016     return replaceInstUsesWith(I, V);
1017
1018    // (A*B)+(A*C) -> A*(B+C) etc
1019   if (Value *V = SimplifyUsingDistributiveLaws(I))
1020     return replaceInstUsesWith(I, V);
1021
1022   if (Instruction *X = foldAddWithConstant(I, *Builder))
1023     return X;
1024
1025   // FIXME: This should be moved into the above helper function to allow these
1026   // transforms for splat vectors.
1027   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
1028     // zext(bool) + C -> bool ? C + 1 : C
1029     if (ZExtInst *ZI = dyn_cast<ZExtInst>(LHS))
1030       if (ZI->getSrcTy()->isIntegerTy(1))
1031         return SelectInst::Create(ZI->getOperand(0), AddOne(CI), CI);
1032
1033     Value *XorLHS = nullptr; ConstantInt *XorRHS = nullptr;
1034     if (match(LHS, m_Xor(m_Value(XorLHS), m_ConstantInt(XorRHS)))) {
1035       uint32_t TySizeBits = I.getType()->getScalarSizeInBits();
1036       const APInt &RHSVal = CI->getValue();
1037       unsigned ExtendAmt = 0;
1038       // If we have ADD(XOR(AND(X, 0xFF), 0x80), 0xF..F80), it's a sext.
1039       // If we have ADD(XOR(AND(X, 0xFF), 0xF..F80), 0x80), it's a sext.
1040       if (XorRHS->getValue() == -RHSVal) {
1041         if (RHSVal.isPowerOf2())
1042           ExtendAmt = TySizeBits - RHSVal.logBase2() - 1;
1043         else if (XorRHS->getValue().isPowerOf2())
1044           ExtendAmt = TySizeBits - XorRHS->getValue().logBase2() - 1;
1045       }
1046
1047       if (ExtendAmt) {
1048         APInt Mask = APInt::getHighBitsSet(TySizeBits, ExtendAmt);
1049         if (!MaskedValueIsZero(XorLHS, Mask, 0, &I))
1050           ExtendAmt = 0;
1051       }
1052
1053       if (ExtendAmt) {
1054         Constant *ShAmt = ConstantInt::get(I.getType(), ExtendAmt);
1055         Value *NewShl = Builder->CreateShl(XorLHS, ShAmt, "sext");
1056         return BinaryOperator::CreateAShr(NewShl, ShAmt);
1057       }
1058
1059       // If this is a xor that was canonicalized from a sub, turn it back into
1060       // a sub and fuse this add with it.
1061       if (LHS->hasOneUse() && (XorRHS->getValue()+1).isPowerOf2()) {
1062         IntegerType *IT = cast<IntegerType>(I.getType());
1063         KnownBits LHSKnown(IT->getBitWidth());
1064         computeKnownBits(XorLHS, LHSKnown, 0, &I);
1065         if ((XorRHS->getValue() | LHSKnown.Zero).isAllOnesValue())
1066           return BinaryOperator::CreateSub(ConstantExpr::getAdd(XorRHS, CI),
1067                                            XorLHS);
1068       }
1069       // (X + signmask) + C could have gotten canonicalized to (X^signmask) + C,
1070       // transform them into (X + (signmask ^ C))
1071       if (XorRHS->getValue().isSignMask())
1072         return BinaryOperator::CreateAdd(XorLHS,
1073                                          ConstantExpr::getXor(XorRHS, CI));
1074     }
1075   }
1076
1077   if (isa<Constant>(RHS))
1078     if (Instruction *NV = foldOpWithConstantIntoOperand(I))
1079       return NV;
1080
1081   if (I.getType()->getScalarType()->isIntegerTy(1))
1082     return BinaryOperator::CreateXor(LHS, RHS);
1083
1084   // X + X --> X << 1
1085   if (LHS == RHS) {
1086     BinaryOperator *New =
1087       BinaryOperator::CreateShl(LHS, ConstantInt::get(I.getType(), 1));
1088     New->setHasNoSignedWrap(I.hasNoSignedWrap());
1089     New->setHasNoUnsignedWrap(I.hasNoUnsignedWrap());
1090     return New;
1091   }
1092
1093   // -A + B  -->  B - A
1094   // -A + -B  -->  -(A + B)
1095   if (Value *LHSV = dyn_castNegVal(LHS)) {
1096     if (!isa<Constant>(RHS))
1097       if (Value *RHSV = dyn_castNegVal(RHS)) {
1098         Value *NewAdd = Builder->CreateAdd(LHSV, RHSV, "sum");
1099         return BinaryOperator::CreateNeg(NewAdd);
1100       }
1101
1102     return BinaryOperator::CreateSub(RHS, LHSV);
1103   }
1104
1105   // A + -B  -->  A - B
1106   if (!isa<Constant>(RHS))
1107     if (Value *V = dyn_castNegVal(RHS))
1108       return BinaryOperator::CreateSub(LHS, V);
1109
1110   if (Value *V = checkForNegativeOperand(I, Builder))
1111     return replaceInstUsesWith(I, V);
1112
1113   // A+B --> A|B iff A and B have no bits set in common.
1114   if (haveNoCommonBitsSet(LHS, RHS, DL, &AC, &I, &DT))
1115     return BinaryOperator::CreateOr(LHS, RHS);
1116
1117   if (Constant *CRHS = dyn_cast<Constant>(RHS)) {
1118     Value *X;
1119     if (match(LHS, m_Not(m_Value(X)))) // ~X + C --> (C-1) - X
1120       return BinaryOperator::CreateSub(SubOne(CRHS), X);
1121   }
1122
1123   // FIXME: We already did a check for ConstantInt RHS above this.
1124   // FIXME: Is this pattern covered by another fold? No regression tests fail on
1125   // removal.
1126   if (ConstantInt *CRHS = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
1127     // (X & FF00) + xx00  -> (X+xx00) & FF00
1128     Value *X;
1129     ConstantInt *C2;
1130     if (LHS->hasOneUse() &&
1131         match(LHS, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C2))) &&
1132         CRHS->getValue() == (CRHS->getValue() & C2->getValue())) {
1133       // See if all bits from the first bit set in the Add RHS up are included
1134       // in the mask.  First, get the rightmost bit.
1135       const APInt &AddRHSV = CRHS->getValue();
1136
1137       // Form a mask of all bits from the lowest bit added through the top.
1138       APInt AddRHSHighBits(~((AddRHSV & -AddRHSV)-1));
1139
1140       // See if the and mask includes all of these bits.
1141       APInt AddRHSHighBitsAnd(AddRHSHighBits & C2->getValue());
1142
1143       if (AddRHSHighBits == AddRHSHighBitsAnd) {
1144         // Okay, the xform is safe.  Insert the new add pronto.
1145         Value *NewAdd = Builder->CreateAdd(X, CRHS, LHS->getName());
1146         return BinaryOperator::CreateAnd(NewAdd, C2);
1147       }
1148     }
1149   }
1150
1151   // add (select X 0 (sub n A)) A  -->  select X A n
1152   {
1153     SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(LHS);
1154     Value *A = RHS;
1155     if (!SI) {
1156       SI = dyn_cast<SelectInst>(RHS);
1157       A = LHS;
1158     }
1159     if (SI && SI->hasOneUse()) {
1160       Value *TV = SI->getTrueValue();
1161       Value *FV = SI->getFalseValue();
1162       Value *N;
1163
1164       // Can we fold the add into the argument of the select?
1165       // We check both true and false select arguments for a matching subtract.
1166       if (match(FV, m_Zero()) && match(TV, m_Sub(m_Value(N), m_Specific(A))))
1167         // Fold the add into the true select value.
1168         return SelectInst::Create(SI->getCondition(), N, A);
1169
1170       if (match(TV, m_Zero()) && match(FV, m_Sub(m_Value(N), m_Specific(A))))
1171         // Fold the add into the false select value.
1172         return SelectInst::Create(SI->getCondition(), A, N);
1173     }
1174   }
1175
1176   // Check for (add (sext x), y), see if we can merge this into an
1177   // integer add followed by a sext.
1178   if (SExtInst *LHSConv = dyn_cast<SExtInst>(LHS)) {
1179     // (add (sext x), cst) --> (sext (add x, cst'))
1180     if (ConstantInt *RHSC = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
1181       if (LHSConv->hasOneUse()) {
1182         Constant *CI =
1183             ConstantExpr::getTrunc(RHSC, LHSConv->getOperand(0)->getType());
1184         if (ConstantExpr::getSExt(CI, I.getType()) == RHSC &&
1185             willNotOverflowSignedAdd(LHSConv->getOperand(0), CI, I)) {
1186           // Insert the new, smaller add.
1187           Value *NewAdd =
1188               Builder->CreateNSWAdd(LHSConv->getOperand(0), CI, "addconv");
1189           return new SExtInst(NewAdd, I.getType());
1190         }
1191       }
1192     }
1193
1194     // (add (sext x), (sext y)) --> (sext (add int x, y))
1195     if (SExtInst *RHSConv = dyn_cast<SExtInst>(RHS)) {
1196       // Only do this if x/y have the same type, if at least one of them has a
1197       // single use (so we don't increase the number of sexts), and if the
1198       // integer add will not overflow.
1199       if (LHSConv->getOperand(0)->getType() ==
1200               RHSConv->getOperand(0)->getType() &&
1201           (LHSConv->hasOneUse() || RHSConv->hasOneUse()) &&
1202           willNotOverflowSignedAdd(LHSConv->getOperand(0),
1203                                    RHSConv->getOperand(0), I)) {
1204         // Insert the new integer add.
1205         Value *NewAdd = Builder->CreateNSWAdd(LHSConv->getOperand(0),
1206                                              RHSConv->getOperand(0), "addconv");
1207         return new SExtInst(NewAdd, I.getType());
1208       }
1209     }
1210   }
1211
1212   // Check for (add (zext x), y), see if we can merge this into an
1213   // integer add followed by a zext.
1214   if (auto *LHSConv = dyn_cast<ZExtInst>(LHS)) {
1215     // (add (zext x), cst) --> (zext (add x, cst'))
1216     if (ConstantInt *RHSC = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
1217       if (LHSConv->hasOneUse()) {
1218         Constant *CI =
1219             ConstantExpr::getTrunc(RHSC, LHSConv->getOperand(0)->getType());
1220         if (ConstantExpr::getZExt(CI, I.getType()) == RHSC &&
1221             willNotOverflowUnsignedAdd(LHSConv->getOperand(0), CI, I)) {
1222           // Insert the new, smaller add.
1223           Value *NewAdd =
1224               Builder->CreateNUWAdd(LHSConv->getOperand(0), CI, "addconv");
1225           return new ZExtInst(NewAdd, I.getType());
1226         }
1227       }
1228     }
1229
1230     // (add (zext x), (zext y)) --> (zext (add int x, y))
1231     if (auto *RHSConv = dyn_cast<ZExtInst>(RHS)) {
1232       // Only do this if x/y have the same type, if at least one of them has a
1233       // single use (so we don't increase the number of zexts), and if the
1234       // integer add will not overflow.
1235       if (LHSConv->getOperand(0)->getType() ==
1236               RHSConv->getOperand(0)->getType() &&
1237           (LHSConv->hasOneUse() || RHSConv->hasOneUse()) &&
1238           willNotOverflowUnsignedAdd(LHSConv->getOperand(0),
1239                                      RHSConv->getOperand(0), I)) {
1240         // Insert the new integer add.
1241         Value *NewAdd = Builder->CreateNUWAdd(
1242             LHSConv->getOperand(0), RHSConv->getOperand(0), "addconv");
1243         return new ZExtInst(NewAdd, I.getType());
1244       }
1245     }
1246   }
1247
1248   // (add (xor A, B) (and A, B)) --> (or A, B)
1249   {
1250     Value *A = nullptr, *B = nullptr;
1251     if (match(RHS, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B))) &&
1252         match(LHS, m_c_And(m_Specific(A), m_Specific(B))))
1253       return BinaryOperator::CreateOr(A, B);
1254
1255     if (match(LHS, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B))) &&
1256         match(RHS, m_c_And(m_Specific(A), m_Specific(B))))
1257       return BinaryOperator::CreateOr(A, B);
1258   }
1259
1260   // (add (or A, B) (and A, B)) --> (add A, B)
1261   {
1262     Value *A = nullptr, *B = nullptr;
1263     if (match(RHS, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
1264         match(LHS, m_c_And(m_Specific(A), m_Specific(B)))) {
1265       auto *New = BinaryOperator::CreateAdd(A, B);
1266       New->setHasNoSignedWrap(I.hasNoSignedWrap());
1267       New->setHasNoUnsignedWrap(I.hasNoUnsignedWrap());
1268       return New;
1269     }
1270
1271     if (match(LHS, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
1272         match(RHS, m_c_And(m_Specific(A), m_Specific(B)))) {
1273       auto *New = BinaryOperator::CreateAdd(A, B);
1274       New->setHasNoSignedWrap(I.hasNoSignedWrap());
1275       New->setHasNoUnsignedWrap(I.hasNoUnsignedWrap());
1276       return New;
1277     }
1278   }
1279
1280   // TODO(jingyue): Consider willNotOverflowSignedAdd and
1281   // willNotOverflowUnsignedAdd to reduce the number of invocations of
1282   // computeKnownBits.
1283   if (!I.hasNoSignedWrap() && willNotOverflowSignedAdd(LHS, RHS, I)) {
1284     Changed = true;
1285     I.setHasNoSignedWrap(true);
1286   }
1287   if (!I.hasNoUnsignedWrap() && willNotOverflowUnsignedAdd(LHS, RHS, I)) {
1288     Changed = true;
1289     I.setHasNoUnsignedWrap(true);
1290   }
1291
1292   return Changed ? &I : nullptr;
1293 }
1294
1295 Instruction *InstCombiner::visitFAdd(BinaryOperator &I) {
1296   bool Changed = SimplifyAssociativeOrCommutative(I);
1297   Value *LHS = I.getOperand(0), *RHS = I.getOperand(1);
1298
1299   if (Value *V = SimplifyVectorOp(I))
1300     return replaceInstUsesWith(I, V);
1301
1302   if (Value *V = SimplifyFAddInst(LHS, RHS, I.getFastMathFlags(), SQ))
1303     return replaceInstUsesWith(I, V);
1304
1305   if (isa<Constant>(RHS))
1306     if (Instruction *FoldedFAdd = foldOpWithConstantIntoOperand(I))
1307       return FoldedFAdd;
1308
1309   // -A + B  -->  B - A
1310   // -A + -B  -->  -(A + B)
1311   if (Value *LHSV = dyn_castFNegVal(LHS)) {
1312     Instruction *RI = BinaryOperator::CreateFSub(RHS, LHSV);
1313     RI->copyFastMathFlags(&I);
1314     return RI;
1315   }
1316
1317   // A + -B  -->  A - B
1318   if (!isa<Constant>(RHS))
1319     if (Value *V = dyn_castFNegVal(RHS)) {
1320       Instruction *RI = BinaryOperator::CreateFSub(LHS, V);
1321       RI->copyFastMathFlags(&I);
1322       return RI;
1323     }
1324
1325   // Check for (fadd double (sitofp x), y), see if we can merge this into an
1326   // integer add followed by a promotion.
1327   if (SIToFPInst *LHSConv = dyn_cast<SIToFPInst>(LHS)) {
1328     Value *LHSIntVal = LHSConv->getOperand(0);
1329     Type *FPType = LHSConv->getType();
1330
1331     // TODO: This check is overly conservative. In many cases known bits
1332     // analysis can tell us that the result of the addition has less significant
1333     // bits than the integer type can hold.
1334     auto IsValidPromotion = [](Type *FTy, Type *ITy) {
1335       Type *FScalarTy = FTy->getScalarType();
1336       Type *IScalarTy = ITy->getScalarType();
1337
1338       // Do we have enough bits in the significand to represent the result of
1339       // the integer addition?
1340       unsigned MaxRepresentableBits =
1341           APFloat::semanticsPrecision(FScalarTy->getFltSemantics());
1342       return IScalarTy->getIntegerBitWidth() <= MaxRepresentableBits;
1343     };
1344
1345     // (fadd double (sitofp x), fpcst) --> (sitofp (add int x, intcst))
1346     // ... if the constant fits in the integer value.  This is useful for things
1347     // like (double)(x & 1234) + 4.0 -> (double)((X & 1234)+4) which no longer
1348     // requires a constant pool load, and generally allows the add to be better
1349     // instcombined.
1350     if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHS))
1351       if (IsValidPromotion(FPType, LHSIntVal->getType())) {
1352         Constant *CI =
1353           ConstantExpr::getFPToSI(CFP, LHSIntVal->getType());
1354         if (LHSConv->hasOneUse() &&
1355             ConstantExpr::getSIToFP(CI, I.getType()) == CFP &&
1356             willNotOverflowSignedAdd(LHSIntVal, CI, I)) {
1357           // Insert the new integer add.
1358           Value *NewAdd = Builder->CreateNSWAdd(LHSIntVal,
1359                                                 CI, "addconv");
1360           return new SIToFPInst(NewAdd, I.getType());
1361         }
1362       }
1363
1364     // (fadd double (sitofp x), (sitofp y)) --> (sitofp (add int x, y))
1365     if (SIToFPInst *RHSConv = dyn_cast<SIToFPInst>(RHS)) {
1366       Value *RHSIntVal = RHSConv->getOperand(0);
1367       // It's enough to check LHS types only because we require int types to
1368       // be the same for this transform.
1369       if (IsValidPromotion(FPType, LHSIntVal->getType())) {
1370         // Only do this if x/y have the same type, if at least one of them has a
1371         // single use (so we don't increase the number of int->fp conversions),
1372         // and if the integer add will not overflow.
1373         if (LHSIntVal->getType() == RHSIntVal->getType() &&
1374             (LHSConv->hasOneUse() || RHSConv->hasOneUse()) &&
1375             willNotOverflowSignedAdd(LHSIntVal, RHSIntVal, I)) {
1376           // Insert the new integer add.
1377           Value *NewAdd = Builder->CreateNSWAdd(LHSIntVal,
1378                                                 RHSIntVal, "addconv");
1379           return new SIToFPInst(NewAdd, I.getType());
1380         }
1381       }
1382     }
1383   }
1384
1385   // select C, 0, B + select C, A, 0 -> select C, A, B
1386   {
1387     Value *A1, *B1, *C1, *A2, *B2, *C2;
1388     if (match(LHS, m_Select(m_Value(C1), m_Value(A1), m_Value(B1))) &&
1389         match(RHS, m_Select(m_Value(C2), m_Value(A2), m_Value(B2)))) {
1390       if (C1 == C2) {
1391         Constant *Z1=nullptr, *Z2=nullptr;
1392         Value *A, *B, *C=C1;
1393         if (match(A1, m_AnyZero()) && match(B2, m_AnyZero())) {
1394             Z1 = dyn_cast<Constant>(A1); A = A2;
1395             Z2 = dyn_cast<Constant>(B2); B = B1;
1396         } else if (match(B1, m_AnyZero()) && match(A2, m_AnyZero())) {
1397             Z1 = dyn_cast<Constant>(B1); B = B2;
1398             Z2 = dyn_cast<Constant>(A2); A = A1;
1399         }
1400
1401         if (Z1 && Z2 &&
1402             (I.hasNoSignedZeros() ||
1403              (Z1->isNegativeZeroValue() && Z2->isNegativeZeroValue()))) {
1404           return SelectInst::Create(C, A, B);
1405         }
1406       }
1407     }
1408   }
1409
1410   if (I.hasUnsafeAlgebra()) {
1411     if (Value *V = FAddCombine(Builder).simplify(&I))
1412       return replaceInstUsesWith(I, V);
1413   }
1414
1415   return Changed ? &I : nullptr;
1416 }
1417
1418 /// Optimize pointer differences into the same array into a size.  Consider:
1419 ///  &A[10] - &A[0]: we should compile this to "10".  LHS/RHS are the pointer
1420 /// operands to the ptrtoint instructions for the LHS/RHS of the subtract.
1421 ///
1422 Value *InstCombiner::OptimizePointerDifference(Value *LHS, Value *RHS,
1423                                                Type *Ty) {
1424   // If LHS is a gep based on RHS or RHS is a gep based on LHS, we can optimize
1425   // this.
1426   bool Swapped = false;
1427   GEPOperator *GEP1 = nullptr, *GEP2 = nullptr;
1428
1429   // For now we require one side to be the base pointer "A" or a constant
1430   // GEP derived from it.
1431   if (GEPOperator *LHSGEP = dyn_cast<GEPOperator>(LHS)) {
1432     // (gep X, ...) - X
1433     if (LHSGEP->getOperand(0) == RHS) {
1434       GEP1 = LHSGEP;
1435       Swapped = false;
1436     } else if (GEPOperator *RHSGEP = dyn_cast<GEPOperator>(RHS)) {
1437       // (gep X, ...) - (gep X, ...)
1438       if (LHSGEP->getOperand(0)->stripPointerCasts() ==
1439             RHSGEP->getOperand(0)->stripPointerCasts()) {
1440         GEP2 = RHSGEP;
1441         GEP1 = LHSGEP;
1442         Swapped = false;
1443       }
1444     }
1445   }
1446
1447   if (GEPOperator *RHSGEP = dyn_cast<GEPOperator>(RHS)) {
1448     // X - (gep X, ...)
1449     if (RHSGEP->getOperand(0) == LHS) {
1450       GEP1 = RHSGEP;
1451       Swapped = true;
1452     } else if (GEPOperator *LHSGEP = dyn_cast<GEPOperator>(LHS)) {
1453       // (gep X, ...) - (gep X, ...)
1454       if (RHSGEP->getOperand(0)->stripPointerCasts() ==
1455             LHSGEP->getOperand(0)->stripPointerCasts()) {
1456         GEP2 = LHSGEP;
1457         GEP1 = RHSGEP;
1458         Swapped = true;
1459       }
1460     }
1461   }
1462
1463   // Avoid duplicating the arithmetic if GEP2 has non-constant indices and
1464   // multiple users.
1465   if (!GEP1 ||
1466       (GEP2 && !GEP2->hasAllConstantIndices() && !GEP2->hasOneUse()))
1467     return nullptr;
1468
1469   // Emit the offset of the GEP and an intptr_t.
1470   Value *Result = EmitGEPOffset(GEP1);
1471
1472   // If we had a constant expression GEP on the other side offsetting the
1473   // pointer, subtract it from the offset we have.
1474   if (GEP2) {
1475     Value *Offset = EmitGEPOffset(GEP2);
1476     Result = Builder->CreateSub(Result, Offset);
1477   }
1478
1479   // If we have p - gep(p, ...)  then we have to negate the result.
1480   if (Swapped)
1481     Result = Builder->CreateNeg(Result, "diff.neg");
1482
1483   return Builder->CreateIntCast(Result, Ty, true);
1484 }
1485
1486 Instruction *InstCombiner::visitSub(BinaryOperator &I) {
1487   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
1488
1489   if (Value *V = SimplifyVectorOp(I))
1490     return replaceInstUsesWith(I, V);
1491
1492   if (Value *V = SimplifySubInst(Op0, Op1, I.hasNoSignedWrap(),
1493                                  I.hasNoUnsignedWrap(), SQ))
1494     return replaceInstUsesWith(I, V);
1495
1496   // (A*B)-(A*C) -> A*(B-C) etc
1497   if (Value *V = SimplifyUsingDistributiveLaws(I))
1498     return replaceInstUsesWith(I, V);
1499
1500   // If this is a 'B = x-(-A)', change to B = x+A.
1501   if (Value *V = dyn_castNegVal(Op1)) {
1502     BinaryOperator *Res = BinaryOperator::CreateAdd(Op0, V);
1503
1504     if (const auto *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
1505       assert(BO->getOpcode() == Instruction::Sub &&
1506              "Expected a subtraction operator!");
1507       if (BO->hasNoSignedWrap() && I.hasNoSignedWrap())
1508         Res->setHasNoSignedWrap(true);
1509     } else {
1510       if (cast<Constant>(Op1)->isNotMinSignedValue() && I.hasNoSignedWrap())
1511         Res->setHasNoSignedWrap(true);
1512     }
1513
1514     return Res;
1515   }
1516
1517   if (I.getType()->getScalarType()->isIntegerTy(1))
1518     return BinaryOperator::CreateXor(Op0, Op1);
1519
1520   // Replace (-1 - A) with (~A).
1521   if (match(Op0, m_AllOnes()))
1522     return BinaryOperator::CreateNot(Op1);
1523
1524   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op0)) {
1525     // C - ~X == X + (1+C)
1526     Value *X = nullptr;
1527     if (match(Op1, m_Not(m_Value(X))))
1528       return BinaryOperator::CreateAdd(X, AddOne(C));
1529
1530     // Try to fold constant sub into select arguments.
1531     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
1532       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI))
1533         return R;
1534
1535     // Try to fold constant sub into PHI values.
1536     if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(Op1))
1537       if (Instruction *R = foldOpIntoPhi(I, PN))
1538         return R;
1539
1540     // C-(X+C2) --> (C-C2)-X
1541     Constant *C2;
1542     if (match(Op1, m_Add(m_Value(X), m_Constant(C2))))
1543       return BinaryOperator::CreateSub(ConstantExpr::getSub(C, C2), X);
1544
1545     // Fold (sub 0, (zext bool to B)) --> (sext bool to B)
1546     if (C->isNullValue() && match(Op1, m_ZExt(m_Value(X))))
1547       if (X->getType()->getScalarType()->isIntegerTy(1))
1548         return CastInst::CreateSExtOrBitCast(X, Op1->getType());
1549
1550     // Fold (sub 0, (sext bool to B)) --> (zext bool to B)
1551     if (C->isNullValue() && match(Op1, m_SExt(m_Value(X))))
1552       if (X->getType()->getScalarType()->isIntegerTy(1))
1553         return CastInst::CreateZExtOrBitCast(X, Op1->getType());
1554   }
1555
1556   const APInt *Op0C;
1557   if (match(Op0, m_APInt(Op0C))) {
1558     unsigned BitWidth = I.getType()->getScalarSizeInBits();
1559
1560     // -(X >>u 31) -> (X >>s 31)
1561     // -(X >>s 31) -> (X >>u 31)
1562     if (*Op0C == 0) {
1563       Value *X;
1564       const APInt *ShAmt;
1565       if (match(Op1, m_LShr(m_Value(X), m_APInt(ShAmt))) &&
1566           *ShAmt == BitWidth - 1) {
1567         Value *ShAmtOp = cast<Instruction>(Op1)->getOperand(1);
1568         return BinaryOperator::CreateAShr(X, ShAmtOp);
1569       }
1570       if (match(Op1, m_AShr(m_Value(X), m_APInt(ShAmt))) &&
1571           *ShAmt == BitWidth - 1) {
1572         Value *ShAmtOp = cast<Instruction>(Op1)->getOperand(1);
1573         return BinaryOperator::CreateLShr(X, ShAmtOp);
1574       }
1575     }
1576
1577     // Turn this into a xor if LHS is 2^n-1 and the remaining bits are known
1578     // zero.
1579     if (Op0C->isMask()) {
1580       KnownBits RHSKnown(BitWidth);
1581       computeKnownBits(Op1, RHSKnown, 0, &I);
1582       if ((*Op0C | RHSKnown.Zero).isAllOnesValue())
1583         return BinaryOperator::CreateXor(Op1, Op0);
1584     }
1585   }
1586
1587   {
1588     Value *Y;
1589     // X-(X+Y) == -Y    X-(Y+X) == -Y
1590     if (match(Op1, m_c_Add(m_Specific(Op0), m_Value(Y))))
1591       return BinaryOperator::CreateNeg(Y);
1592
1593     // (X-Y)-X == -Y
1594     if (match(Op0, m_Sub(m_Specific(Op1), m_Value(Y))))
1595       return BinaryOperator::CreateNeg(Y);
1596   }
1597
1598   // (sub (or A, B) (xor A, B)) --> (and A, B)
1599   {
1600     Value *A, *B;
1601     if (match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B))) &&
1602         match(Op0, m_c_Or(m_Specific(A), m_Specific(B))))
1603       return BinaryOperator::CreateAnd(A, B);
1604   }
1605
1606   {
1607     Value *Y;
1608     // ((X | Y) - X) --> (~X & Y)
1609     if (match(Op0, m_OneUse(m_c_Or(m_Value(Y), m_Specific(Op1)))))
1610       return BinaryOperator::CreateAnd(
1611           Y, Builder->CreateNot(Op1, Op1->getName() + ".not"));
1612   }
1613
1614   if (Op1->hasOneUse()) {
1615     Value *X = nullptr, *Y = nullptr, *Z = nullptr;
1616     Constant *C = nullptr;
1617
1618     // (X - (Y - Z))  -->  (X + (Z - Y)).
1619     if (match(Op1, m_Sub(m_Value(Y), m_Value(Z))))
1620       return BinaryOperator::CreateAdd(Op0,
1621                                       Builder->CreateSub(Z, Y, Op1->getName()));
1622
1623     // (X - (X & Y))   -->   (X & ~Y)
1624     //
1625     if (match(Op1, m_c_And(m_Value(Y), m_Specific(Op0))))
1626       return BinaryOperator::CreateAnd(Op0,
1627                                   Builder->CreateNot(Y, Y->getName() + ".not"));
1628
1629     // 0 - (X sdiv C)  -> (X sdiv -C)  provided the negation doesn't overflow.
1630     if (match(Op1, m_SDiv(m_Value(X), m_Constant(C))) && match(Op0, m_Zero()) &&
1631         C->isNotMinSignedValue() && !C->isOneValue())
1632       return BinaryOperator::CreateSDiv(X, ConstantExpr::getNeg(C));
1633
1634     // 0 - (X << Y)  -> (-X << Y)   when X is freely negatable.
1635     if (match(Op1, m_Shl(m_Value(X), m_Value(Y))) && match(Op0, m_Zero()))
1636       if (Value *XNeg = dyn_castNegVal(X))
1637         return BinaryOperator::CreateShl(XNeg, Y);
1638
1639     // Subtracting -1/0 is the same as adding 1/0:
1640     // sub [nsw] Op0, sext(bool Y) -> add [nsw] Op0, zext(bool Y)
1641     // 'nuw' is dropped in favor of the canonical form.
1642     if (match(Op1, m_SExt(m_Value(Y))) &&
1643         Y->getType()->getScalarSizeInBits() == 1) {
1644       Value *Zext = Builder->CreateZExt(Y, I.getType());
1645       BinaryOperator *Add = BinaryOperator::CreateAdd(Op0, Zext);
1646       Add->setHasNoSignedWrap(I.hasNoSignedWrap());
1647       return Add;
1648     }
1649
1650     // X - A*-B -> X + A*B
1651     // X - -A*B -> X + A*B
1652     Value *A, *B;
1653     Constant *CI;
1654     if (match(Op1, m_c_Mul(m_Value(A), m_Neg(m_Value(B)))))
1655       return BinaryOperator::CreateAdd(Op0, Builder->CreateMul(A, B));
1656
1657     // X - A*CI -> X + A*-CI
1658     // No need to handle commuted multiply because multiply handling will
1659     // ensure constant will be move to the right hand side.
1660     if (match(Op1, m_Mul(m_Value(A), m_Constant(CI)))) {
1661       Value *NewMul = Builder->CreateMul(A, ConstantExpr::getNeg(CI));
1662       return BinaryOperator::CreateAdd(Op0, NewMul);
1663     }
1664   }
1665
1666   // Optimize pointer differences into the same array into a size.  Consider:
1667   //  &A[10] - &A[0]: we should compile this to "10".
1668   Value *LHSOp, *RHSOp;
1669   if (match(Op0, m_PtrToInt(m_Value(LHSOp))) &&
1670       match(Op1, m_PtrToInt(m_Value(RHSOp))))
1671     if (Value *Res = OptimizePointerDifference(LHSOp, RHSOp, I.getType()))
1672       return replaceInstUsesWith(I, Res);
1673
1674   // trunc(p)-trunc(q) -> trunc(p-q)
1675   if (match(Op0, m_Trunc(m_PtrToInt(m_Value(LHSOp)))) &&
1676       match(Op1, m_Trunc(m_PtrToInt(m_Value(RHSOp)))))
1677     if (Value *Res = OptimizePointerDifference(LHSOp, RHSOp, I.getType()))
1678       return replaceInstUsesWith(I, Res);
1679
1680   bool Changed = false;
1681   if (!I.hasNoSignedWrap() && willNotOverflowSignedSub(Op0, Op1, I)) {
1682     Changed = true;
1683     I.setHasNoSignedWrap(true);
1684   }
1685   if (!I.hasNoUnsignedWrap() && willNotOverflowUnsignedSub(Op0, Op1, I)) {
1686     Changed = true;
1687     I.setHasNoUnsignedWrap(true);
1688   }
1689
1690   return Changed ? &I : nullptr;
1691 }
1692
1693 Instruction *InstCombiner::visitFSub(BinaryOperator &I) {
1694   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
1695
1696   if (Value *V = SimplifyVectorOp(I))
1697     return replaceInstUsesWith(I, V);
1698
1699   if (Value *V = SimplifyFSubInst(Op0, Op1, I.getFastMathFlags(), SQ))
1700     return replaceInstUsesWith(I, V);
1701
1702   // fsub nsz 0, X ==> fsub nsz -0.0, X
1703   if (I.getFastMathFlags().noSignedZeros() && match(Op0, m_Zero())) {
1704     // Subtraction from -0.0 is the canonical form of fneg.
1705     Instruction *NewI = BinaryOperator::CreateFNeg(Op1);
1706     NewI->copyFastMathFlags(&I);
1707     return NewI;
1708   }
1709
1710   if (isa<Constant>(Op0))
1711     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
1712       if (Instruction *NV = FoldOpIntoSelect(I, SI))
1713         return NV;
1714
1715   // If this is a 'B = x-(-A)', change to B = x+A, potentially looking
1716   // through FP extensions/truncations along the way.
1717   if (Value *V = dyn_castFNegVal(Op1)) {
1718     Instruction *NewI = BinaryOperator::CreateFAdd(Op0, V);
1719     NewI->copyFastMathFlags(&I);
1720     return NewI;
1721   }
1722   if (FPTruncInst *FPTI = dyn_cast<FPTruncInst>(Op1)) {
1723     if (Value *V = dyn_castFNegVal(FPTI->getOperand(0))) {
1724       Value *NewTrunc = Builder->CreateFPTrunc(V, I.getType());
1725       Instruction *NewI = BinaryOperator::CreateFAdd(Op0, NewTrunc);
1726       NewI->copyFastMathFlags(&I);
1727       return NewI;
1728     }
1729   } else if (FPExtInst *FPEI = dyn_cast<FPExtInst>(Op1)) {
1730     if (Value *V = dyn_castFNegVal(FPEI->getOperand(0))) {
1731       Value *NewExt = Builder->CreateFPExt(V, I.getType());
1732       Instruction *NewI = BinaryOperator::CreateFAdd(Op0, NewExt);
1733       NewI->copyFastMathFlags(&I);
1734       return NewI;
1735     }
1736   }
1737
1738   if (I.hasUnsafeAlgebra()) {
1739     if (Value *V = FAddCombine(Builder).simplify(&I))
1740       return replaceInstUsesWith(I, V);
1741   }
1742
1743   return nullptr;
1744 }