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

   1 //===- InstCombineMulDivRem.cpp -------------------------------------------===//
   2 //
   3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
   4 //
   5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
   6 // License. See LICENSE.TXT for details.
   7 //
   8 //===----------------------------------------------------------------------===//
   9 //
  10 // This file implements the visit functions for mul, fmul, sdiv, udiv, fdiv,
  11 // srem, urem, frem.
  12 //
  13 //===----------------------------------------------------------------------===//
  14
  15 #include "InstCombineInternal.h"
  16 #include "llvm/ADT/APFloat.h"
  17 #include "llvm/ADT/APInt.h"
  18 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
  19 #include "llvm/Analysis/InstructionSimplify.h"
  20 #include "llvm/IR/BasicBlock.h"
  21 #include "llvm/IR/Constant.h"
  22 #include "llvm/IR/Constants.h"
  23 #include "llvm/IR/InstrTypes.h"
  24 #include "llvm/IR/Instruction.h"
  25 #include "llvm/IR/Instructions.h"
  26 #include "llvm/IR/IntrinsicInst.h"
  27 #include "llvm/IR/Intrinsics.h"
  28 #include "llvm/IR/Operator.h"
  29 #include "llvm/IR/PatternMatch.h"
  30 #include "llvm/IR/Type.h"
  31 #include "llvm/IR/Value.h"
  32 #include "llvm/Support/Casting.h"
  33 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
  34 #include "llvm/Support/KnownBits.h"
  35 #include "llvm/Transforms/InstCombine/InstCombineWorklist.h"
  36 #include <cassert>
  37 #include <cstddef>
  38 #include <cstdint>
  39 #include <utility>
  40
  41 using namespace llvm;
  42 using namespace PatternMatch;
  43
  44 #define DEBUG_TYPE "instcombine"
  45
  46 /// The specific integer value is used in a context where it is known to be
  47 /// non-zero.  If this allows us to simplify the computation, do so and return
  48 /// the new operand, otherwise return null.
  49 static Value *simplifyValueKnownNonZero(Value *V, InstCombiner &IC,
  50                                         Instruction &CxtI) {
  51   // If V has multiple uses, then we would have to do more analysis to determine
  52   // if this is safe.  For example, the use could be in dynamically unreached
  53   // code.
  54   if (!V->hasOneUse()) return nullptr;
  55
  56   bool MadeChange = false;
  57
  58   // ((1 << A) >>u B) --> (1 << (A-B))
  59   // Because V cannot be zero, we know that B is less than A.
  60   Value *A = nullptr, *B = nullptr, *One = nullptr;
  61   if (match(V, m_LShr(m_OneUse(m_Shl(m_Value(One), m_Value(A))), m_Value(B))) &&
  62       match(One, m_One())) {
  63     A = IC.Builder.CreateSub(A, B);
  64     return IC.Builder.CreateShl(One, A);
  65   }
  66
  67   // (PowerOfTwo >>u B) --> isExact since shifting out the result would make it
  68   // inexact.  Similarly for <<.
  69   BinaryOperator *I = dyn_cast<BinaryOperator>(V);
  70   if (I && I->isLogicalShift() &&
  71       IC.isKnownToBeAPowerOfTwo(I->getOperand(0), false, 0, &CxtI)) {
  72     // We know that this is an exact/nuw shift and that the input is a
  73     // non-zero context as well.
  74     if (Value *V2 = simplifyValueKnownNonZero(I->getOperand(0), IC, CxtI)) {
  75       I->setOperand(0, V2);
  76       MadeChange = true;
  77     }
  78
  79     if (I->getOpcode() == Instruction::LShr && !I->isExact()) {
  80       I->setIsExact();
  81       MadeChange = true;
  82     }
  83
  84     if (I->getOpcode() == Instruction::Shl && !I->hasNoUnsignedWrap()) {
  85       I->setHasNoUnsignedWrap();
  86       MadeChange = true;
  87     }
  88   }
  89
  90   // TODO: Lots more we could do here:
  91   //    If V is a phi node, we can call this on each of its operands.
  92   //    "select cond, X, 0" can simplify to "X".
  93
  94   return MadeChange ? V : nullptr;
  95 }
  96
  97 /// True if the multiply can not be expressed in an int this size.
  98 static bool MultiplyOverflows(const APInt &C1, const APInt &C2, APInt &Product,
  99                               bool IsSigned) {
 100   bool Overflow;
 101   if (IsSigned)
 102     Product = C1.smul_ov(C2, Overflow);
 103   else
 104     Product = C1.umul_ov(C2, Overflow);
 105
 106   return Overflow;
 107 }
 108
 109 /// \brief True if C2 is a multiple of C1. Quotient contains C2/C1.
 110 static bool IsMultiple(const APInt &C1, const APInt &C2, APInt &Quotient,
 111                        bool IsSigned) {
 112   assert(C1.getBitWidth() == C2.getBitWidth() &&
 113          "Inconsistent width of constants!");
 114
 115   // Bail if we will divide by zero.
 116   if (C2.isMinValue())
 117     return false;
 118
 119   // Bail if we would divide INT_MIN by -1.
 120   if (IsSigned && C1.isMinSignedValue() && C2.isAllOnesValue())
 121     return false;
 122
 123   APInt Remainder(C1.getBitWidth(), /*Val=*/0ULL, IsSigned);
 124   if (IsSigned)
 125     APInt::sdivrem(C1, C2, Quotient, Remainder);
 126   else
 127     APInt::udivrem(C1, C2, Quotient, Remainder);
 128
 129   return Remainder.isMinValue();
 130 }
 131
 132 /// \brief A helper routine of InstCombiner::visitMul().
 133 ///
 134 /// If C is a vector of known powers of 2, then this function returns
 135 /// a new vector obtained from C replacing each element with its logBase2.
 136 /// Return a null pointer otherwise.
 137 static Constant *getLogBase2Vector(ConstantDataVector *CV) {
 138   const APInt *IVal;
 139   SmallVector<Constant *, 4> Elts;
 140
 141   for (unsigned I = 0, E = CV->getNumElements(); I != E; ++I) {
 142     Constant *Elt = CV->getElementAsConstant(I);
 143     if (!match(Elt, m_APInt(IVal)) || !IVal->isPowerOf2())
 144       return nullptr;
 145     Elts.push_back(ConstantInt::get(Elt->getType(), IVal->logBase2()));
 146   }
 147
 148   return ConstantVector::get(Elts);
 149 }
 150
 151 /// \brief Return true if we can prove that:
 152 ///    (mul LHS, RHS)  === (mul nsw LHS, RHS)
 153 bool InstCombiner::willNotOverflowSignedMul(const Value *LHS,
 154                                             const Value *RHS,
 155                                             const Instruction &CxtI) const {
 156   // Multiplying n * m significant bits yields a result of n + m significant
 157   // bits. If the total number of significant bits does not exceed the
 158   // result bit width (minus 1), there is no overflow.
 159   // This means if we have enough leading sign bits in the operands
 160   // we can guarantee that the result does not overflow.
 161   // Ref: "Hacker's Delight" by Henry Warren
 162   unsigned BitWidth = LHS->getType()->getScalarSizeInBits();
 163
 164   // Note that underestimating the number of sign bits gives a more
 165   // conservative answer.
 166   unsigned SignBits =
 167       ComputeNumSignBits(LHS, 0, &CxtI) + ComputeNumSignBits(RHS, 0, &CxtI);
 168
 169   // First handle the easy case: if we have enough sign bits there's
 170   // definitely no overflow.
 171   if (SignBits > BitWidth + 1)
 172     return true;
 173
 174   // There are two ambiguous cases where there can be no overflow:
 175   //   SignBits == BitWidth + 1    and
 176   //   SignBits == BitWidth
 177   // The second case is difficult to check, therefore we only handle the
 178   // first case.
 179   if (SignBits == BitWidth + 1) {
 180     // It overflows only when both arguments are negative and the true
 181     // product is exactly the minimum negative number.
 182     // E.g. mul i16 with 17 sign bits: 0xff00 * 0xff80 = 0x8000
 183     // For simplicity we just check if at least one side is not negative.
 184     KnownBits LHSKnown = computeKnownBits(LHS, /*Depth=*/0, &CxtI);
 185     KnownBits RHSKnown = computeKnownBits(RHS, /*Depth=*/0, &CxtI);
 186     if (LHSKnown.isNonNegative() || RHSKnown.isNonNegative())
 187       return true;
 188   }
 189   return false;
 190 }
 191
 192 Instruction *InstCombiner::visitMul(BinaryOperator &I) {
 193   bool Changed = SimplifyAssociativeOrCommutative(I);
 194   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
 195
 196   if (Value *V = SimplifyVectorOp(I))
 197     return replaceInstUsesWith(I, V);
 198
 199   if (Value *V = SimplifyMulInst(Op0, Op1, SQ.getWithInstruction(&I)))
 200     return replaceInstUsesWith(I, V);
 201
 202   if (Value *V = SimplifyUsingDistributiveLaws(I))
 203     return replaceInstUsesWith(I, V);
 204
 205   // X * -1 == 0 - X
 206   if (match(Op1, m_AllOnes())) {
 207     BinaryOperator *BO = BinaryOperator::CreateNeg(Op0, I.getName());
 208     if (I.hasNoSignedWrap())
 209       BO->setHasNoSignedWrap();
 210     return BO;
 211   }
 212
 213   // Also allow combining multiply instructions on vectors.
 214   {
 215     Value *NewOp;
 216     Constant *C1, *C2;
 217     const APInt *IVal;
 218     if (match(&I, m_Mul(m_Shl(m_Value(NewOp), m_Constant(C2)),
 219                         m_Constant(C1))) &&
 220         match(C1, m_APInt(IVal))) {
 221       // ((X << C2)*C1) == (X * (C1 << C2))
 222       Constant *Shl = ConstantExpr::getShl(C1, C2);
 223       BinaryOperator *Mul = cast<BinaryOperator>(I.getOperand(0));
 224       BinaryOperator *BO = BinaryOperator::CreateMul(NewOp, Shl);
 225       if (I.hasNoUnsignedWrap() && Mul->hasNoUnsignedWrap())
 226         BO->setHasNoUnsignedWrap();
 227       if (I.hasNoSignedWrap() && Mul->hasNoSignedWrap() &&
 228           Shl->isNotMinSignedValue())
 229         BO->setHasNoSignedWrap();
 230       return BO;
 231     }
 232
 233     if (match(&I, m_Mul(m_Value(NewOp), m_Constant(C1)))) {
 234       Constant *NewCst = nullptr;
 235       if (match(C1, m_APInt(IVal)) && IVal->isPowerOf2())
 236         // Replace X*(2^C) with X << C, where C is either a scalar or a splat.
 237         NewCst = ConstantInt::get(NewOp->getType(), IVal->logBase2());
 238       else if (ConstantDataVector *CV = dyn_cast<ConstantDataVector>(C1))
 239         // Replace X*(2^C) with X << C, where C is a vector of known
 240         // constant powers of 2.
 241         NewCst = getLogBase2Vector(CV);
 242
 243       if (NewCst) {
 244         unsigned Width = NewCst->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
 245         BinaryOperator *Shl = BinaryOperator::CreateShl(NewOp, NewCst);
 246
 247         if (I.hasNoUnsignedWrap())
 248           Shl->setHasNoUnsignedWrap();
 249         if (I.hasNoSignedWrap()) {
 250           const APInt *V;
 251           if (match(NewCst, m_APInt(V)) && *V != Width - 1)
 252             Shl->setHasNoSignedWrap();
 253         }
 254
 255         return Shl;
 256       }
 257     }
 258   }
 259
 260   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
 261     // (Y - X) * (-(2**n)) -> (X - Y) * (2**n), for positive nonzero n
 262     // (Y + const) * (-(2**n)) -> (-constY) * (2**n), for positive nonzero n
 263     // The "* (2**n)" thus becomes a potential shifting opportunity.
 264     {
 265       const APInt &   Val = CI->getValue();
 266       const APInt &PosVal = Val.abs();
 267       if (Val.isNegative() && PosVal.isPowerOf2()) {
 268         Value *X = nullptr, *Y = nullptr;
 269         if (Op0->hasOneUse()) {
 270           ConstantInt *C1;
 271           Value *Sub = nullptr;
 272           if (match(Op0, m_Sub(m_Value(Y), m_Value(X))))
 273             Sub = Builder.CreateSub(X, Y, "suba");
 274           else if (match(Op0, m_Add(m_Value(Y), m_ConstantInt(C1))))
 275             Sub = Builder.CreateSub(Builder.CreateNeg(C1), Y, "subc");
 276           if (Sub)
 277             return
 278               BinaryOperator::CreateMul(Sub,
 279                                         ConstantInt::get(Y->getType(), PosVal));
 280         }
 281       }
 282     }
 283   }
 284
 285   // Simplify mul instructions with a constant RHS.
 286   if (isa<Constant>(Op1)) {
 287     if (Instruction *FoldedMul = foldOpWithConstantIntoOperand(I))
 288       return FoldedMul;
 289
 290     // Canonicalize (X+C1)*CI -> X*CI+C1*CI.
 291     {
 292       Value *X;
 293       Constant *C1;
 294       if (match(Op0, m_OneUse(m_Add(m_Value(X), m_Constant(C1))))) {
 295         Value *Mul = Builder.CreateMul(C1, Op1);
 296         // Only go forward with the transform if C1*CI simplifies to a tidier
 297         // constant.
 298         if (!match(Mul, m_Mul(m_Value(), m_Value())))
 299           return BinaryOperator::CreateAdd(Builder.CreateMul(X, Op1), Mul);
 300       }
 301     }
 302   }
 303
 304   if (Value *Op0v = dyn_castNegVal(Op0)) {   // -X * -Y = X*Y
 305     if (Value *Op1v = dyn_castNegVal(Op1)) {
 306       BinaryOperator *BO = BinaryOperator::CreateMul(Op0v, Op1v);
 307       if (I.hasNoSignedWrap() &&
 308           match(Op0, m_NSWSub(m_Value(), m_Value())) &&
 309           match(Op1, m_NSWSub(m_Value(), m_Value())))
 310         BO->setHasNoSignedWrap();
 311       return BO;
 312     }
 313   }
 314
 315   // (X / Y) *  Y = X - (X % Y)
 316   // (X / Y) * -Y = (X % Y) - X
 317   {
 318     Value *Y = Op1;
 319     BinaryOperator *Div = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
 320     if (!Div || (Div->getOpcode() != Instruction::UDiv &&
 321                  Div->getOpcode() != Instruction::SDiv)) {
 322       Y = Op0;
 323       Div = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1);
 324     }
 325     Value *Neg = dyn_castNegVal(Y);
 326     if (Div && Div->hasOneUse() &&
 327         (Div->getOperand(1) == Y || Div->getOperand(1) == Neg) &&
 328         (Div->getOpcode() == Instruction::UDiv ||
 329          Div->getOpcode() == Instruction::SDiv)) {
 330       Value *X = Div->getOperand(0), *DivOp1 = Div->getOperand(1);
 331
 332       // If the division is exact, X % Y is zero, so we end up with X or -X.
 333       if (Div->isExact()) {
 334         if (DivOp1 == Y)
 335           return replaceInstUsesWith(I, X);
 336         return BinaryOperator::CreateNeg(X);
 337       }
 338
 339       auto RemOpc = Div->getOpcode() == Instruction::UDiv ? Instruction::URem
 340                                                           : Instruction::SRem;
 341       Value *Rem = Builder.CreateBinOp(RemOpc, X, DivOp1);
 342       if (DivOp1 == Y)
 343         return BinaryOperator::CreateSub(X, Rem);
 344       return BinaryOperator::CreateSub(Rem, X);
 345     }
 346   }
 347
 348   /// i1 mul -> i1 and.
 349   if (I.getType()->isIntOrIntVectorTy(1))
 350     return BinaryOperator::CreateAnd(Op0, Op1);
 351
 352   // X*(1 << Y) --> X << Y
 353   // (1 << Y)*X --> X << Y
 354   {
 355     Value *Y;
 356     BinaryOperator *BO = nullptr;
 357     bool ShlNSW = false;
 358     if (match(Op0, m_Shl(m_One(), m_Value(Y)))) {
 359       BO = BinaryOperator::CreateShl(Op1, Y);
 360       ShlNSW = cast<ShlOperator>(Op0)->hasNoSignedWrap();
 361     } else if (match(Op1, m_Shl(m_One(), m_Value(Y)))) {
 362       BO = BinaryOperator::CreateShl(Op0, Y);
 363       ShlNSW = cast<ShlOperator>(Op1)->hasNoSignedWrap();
 364     }
 365     if (BO) {
 366       if (I.hasNoUnsignedWrap())
 367         BO->setHasNoUnsignedWrap();
 368       if (I.hasNoSignedWrap() && ShlNSW)
 369         BO->setHasNoSignedWrap();
 370       return BO;
 371     }
 372   }
 373
 374   // If one of the operands of the multiply is a cast from a boolean value, then
 375   // we know the bool is either zero or one, so this is a 'masking' multiply.
 376   //   X * Y (where Y is 0 or 1) -> X & (0-Y)
 377   if (!I.getType()->isVectorTy()) {
 378     // -2 is "-1 << 1" so it is all bits set except the low one.
 379     APInt Negative2(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits(), (uint64_t)-2, true);
 380
 381     Value *BoolCast = nullptr, *OtherOp = nullptr;
 382     if (MaskedValueIsZero(Op0, Negative2, 0, &I)) {
 383       BoolCast = Op0;
 384       OtherOp = Op1;
 385     } else if (MaskedValueIsZero(Op1, Negative2, 0, &I)) {
 386       BoolCast = Op1;
 387       OtherOp = Op0;
 388     }
 389
 390     if (BoolCast) {
 391       Value *V = Builder.CreateSub(Constant::getNullValue(I.getType()),
 392                                     BoolCast);
 393       return BinaryOperator::CreateAnd(V, OtherOp);
 394     }
 395   }
 396
 397   // Check for (mul (sext x), y), see if we can merge this into an
 398   // integer mul followed by a sext.
 399   if (SExtInst *Op0Conv = dyn_cast<SExtInst>(Op0)) {
 400     // (mul (sext x), cst) --> (sext (mul x, cst'))
 401     if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
 402       if (Op0Conv->hasOneUse()) {
 403         Constant *CI =
 404             ConstantExpr::getTrunc(Op1C, Op0Conv->getOperand(0)->getType());
 405         if (ConstantExpr::getSExt(CI, I.getType()) == Op1C &&
 406             willNotOverflowSignedMul(Op0Conv->getOperand(0), CI, I)) {
 407           // Insert the new, smaller mul.
 408           Value *NewMul =
 409               Builder.CreateNSWMul(Op0Conv->getOperand(0), CI, "mulconv");
 410           return new SExtInst(NewMul, I.getType());
 411         }
 412       }
 413     }
 414
 415     // (mul (sext x), (sext y)) --> (sext (mul int x, y))
 416     if (SExtInst *Op1Conv = dyn_cast<SExtInst>(Op1)) {
 417       // Only do this if x/y have the same type, if at last one of them has a
 418       // single use (so we don't increase the number of sexts), and if the
 419       // integer mul will not overflow.
 420       if (Op0Conv->getOperand(0)->getType() ==
 421               Op1Conv->getOperand(0)->getType() &&
 422           (Op0Conv->hasOneUse() || Op1Conv->hasOneUse()) &&
 423           willNotOverflowSignedMul(Op0Conv->getOperand(0),
 424                                    Op1Conv->getOperand(0), I)) {
 425         // Insert the new integer mul.
 426         Value *NewMul = Builder.CreateNSWMul(
 427             Op0Conv->getOperand(0), Op1Conv->getOperand(0), "mulconv");
 428         return new SExtInst(NewMul, I.getType());
 429       }
 430     }
 431   }
 432
 433   // Check for (mul (zext x), y), see if we can merge this into an
 434   // integer mul followed by a zext.
 435   if (auto *Op0Conv = dyn_cast<ZExtInst>(Op0)) {
 436     // (mul (zext x), cst) --> (zext (mul x, cst'))
 437     if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
 438       if (Op0Conv->hasOneUse()) {
 439         Constant *CI =
 440             ConstantExpr::getTrunc(Op1C, Op0Conv->getOperand(0)->getType());
 441         if (ConstantExpr::getZExt(CI, I.getType()) == Op1C &&
 442             willNotOverflowUnsignedMul(Op0Conv->getOperand(0), CI, I)) {
 443           // Insert the new, smaller mul.
 444           Value *NewMul =
 445               Builder.CreateNUWMul(Op0Conv->getOperand(0), CI, "mulconv");
 446           return new ZExtInst(NewMul, I.getType());
 447         }
 448       }
 449     }
 450
 451     // (mul (zext x), (zext y)) --> (zext (mul int x, y))
 452     if (auto *Op1Conv = dyn_cast<ZExtInst>(Op1)) {
 453       // Only do this if x/y have the same type, if at last one of them has a
 454       // single use (so we don't increase the number of zexts), and if the
 455       // integer mul will not overflow.
 456       if (Op0Conv->getOperand(0)->getType() ==
 457               Op1Conv->getOperand(0)->getType() &&
 458           (Op0Conv->hasOneUse() || Op1Conv->hasOneUse()) &&
 459           willNotOverflowUnsignedMul(Op0Conv->getOperand(0),
 460                                      Op1Conv->getOperand(0), I)) {
 461         // Insert the new integer mul.
 462         Value *NewMul = Builder.CreateNUWMul(
 463             Op0Conv->getOperand(0), Op1Conv->getOperand(0), "mulconv");
 464         return new ZExtInst(NewMul, I.getType());
 465       }
 466     }
 467   }
 468
 469   if (!I.hasNoSignedWrap() && willNotOverflowSignedMul(Op0, Op1, I)) {
 470     Changed = true;
 471     I.setHasNoSignedWrap(true);
 472   }
 473
 474   if (!I.hasNoUnsignedWrap() && willNotOverflowUnsignedMul(Op0, Op1, I)) {
 475     Changed = true;
 476     I.setHasNoUnsignedWrap(true);
 477   }
 478
 479   return Changed ? &I : nullptr;
 480 }
 481
 482 /// Detect pattern log2(Y * 0.5) with corresponding fast math flags.
 483 static void detectLog2OfHalf(Value *&Op, Value *&Y, IntrinsicInst *&Log2) {
 484   if (!Op->hasOneUse())
 485     return;
 486
 487   IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(Op);
 488   if (!II)
 489     return;
 490   if (II->getIntrinsicID() != Intrinsic::log2 || !II->isFast())
 491     return;
 492   Log2 = II;
 493
 494   Value *OpLog2Of = II->getArgOperand(0);
 495   if (!OpLog2Of->hasOneUse())
 496     return;
 497
 498   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(OpLog2Of);
 499   if (!I)
 500     return;
 501
 502   if (I->getOpcode() != Instruction::FMul || !I->isFast())
 503     return;
 504
 505   if (match(I->getOperand(0), m_SpecificFP(0.5)))
 506     Y = I->getOperand(1);
 507   else if (match(I->getOperand(1), m_SpecificFP(0.5)))
 508     Y = I->getOperand(0);
 509 }
 510
 511 static bool isFiniteNonZeroFp(Constant *C) {
 512   if (C->getType()->isVectorTy()) {
 513     for (unsigned I = 0, E = C->getType()->getVectorNumElements(); I != E;
 514          ++I) {
 515       ConstantFP *CFP = dyn_cast_or_null<ConstantFP>(C->getAggregateElement(I));
 516       if (!CFP || !CFP->getValueAPF().isFiniteNonZero())
 517         return false;
 518     }
 519     return true;
 520   }
 521
 522   return isa<ConstantFP>(C) &&
 523          cast<ConstantFP>(C)->getValueAPF().isFiniteNonZero();
 524 }
 525
 526 static bool isNormalFp(Constant *C) {
 527   if (C->getType()->isVectorTy()) {
 528     for (unsigned I = 0, E = C->getType()->getVectorNumElements(); I != E;
 529          ++I) {
 530       ConstantFP *CFP = dyn_cast_or_null<ConstantFP>(C->getAggregateElement(I));
 531       if (!CFP || !CFP->getValueAPF().isNormal())
 532         return false;
 533     }
 534     return true;
 535   }
 536
 537   return isa<ConstantFP>(C) && cast<ConstantFP>(C)->getValueAPF().isNormal();
 538 }
 539
 540 /// Helper function of InstCombiner::visitFMul(BinaryOperator(). It returns
 541 /// true iff the given value is FMul or FDiv with one and only one operand
 542 /// being a normal constant (i.e. not Zero/NaN/Infinity).
 543 static bool isFMulOrFDivWithConstant(Value *V) {
 544   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
 545   if (!I || (I->getOpcode() != Instruction::FMul &&
 546              I->getOpcode() != Instruction::FDiv))
 547     return false;
 548
 549   Constant *C0 = dyn_cast<Constant>(I->getOperand(0));
 550   Constant *C1 = dyn_cast<Constant>(I->getOperand(1));
 551
 552   if (C0 && C1)
 553     return false;
 554
 555   return (C0 && isFiniteNonZeroFp(C0)) || (C1 && isFiniteNonZeroFp(C1));
 556 }
 557
 558 /// foldFMulConst() is a helper routine of InstCombiner::visitFMul().
 559 /// The input \p FMulOrDiv is a FMul/FDiv with one and only one operand
 560 /// being a constant (i.e. isFMulOrFDivWithConstant(FMulOrDiv) == true).
 561 /// This function is to simplify "FMulOrDiv * C" and returns the
 562 /// resulting expression. Note that this function could return NULL in
 563 /// case the constants cannot be folded into a normal floating-point.
 564 Value *InstCombiner::foldFMulConst(Instruction *FMulOrDiv, Constant *C,
 565                                    Instruction *InsertBefore) {
 566   assert(isFMulOrFDivWithConstant(FMulOrDiv) && "V is invalid");
 567
 568   Value *Opnd0 = FMulOrDiv->getOperand(0);
 569   Value *Opnd1 = FMulOrDiv->getOperand(1);
 570
 571   Constant *C0 = dyn_cast<Constant>(Opnd0);
 572   Constant *C1 = dyn_cast<Constant>(Opnd1);
 573
 574   BinaryOperator *R = nullptr;
 575
 576   // (X * C0) * C => X * (C0*C)
 577   if (FMulOrDiv->getOpcode() == Instruction::FMul) {
 578     Constant *F = ConstantExpr::getFMul(C1 ? C1 : C0, C);
 579     if (isNormalFp(F))
 580       R = BinaryOperator::CreateFMul(C1 ? Opnd0 : Opnd1, F);
 581   } else {
 582     if (C0) {
 583       // (C0 / X) * C => (C0 * C) / X
 584       if (FMulOrDiv->hasOneUse()) {
 585         // It would otherwise introduce another div.
 586         Constant *F = ConstantExpr::getFMul(C0, C);
 587         if (isNormalFp(F))
 588           R = BinaryOperator::CreateFDiv(F, Opnd1);
 589       }
 590     } else {
 591       // (X / C1) * C => X * (C/C1) if C/C1 is not a denormal
 592       Constant *F = ConstantExpr::getFDiv(C, C1);
 593       if (isNormalFp(F)) {
 594         R = BinaryOperator::CreateFMul(Opnd0, F);
 595       } else {
 596         // (X / C1) * C => X / (C1/C)
 597         Constant *F = ConstantExpr::getFDiv(C1, C);
 598         if (isNormalFp(F))
 599           R = BinaryOperator::CreateFDiv(Opnd0, F);
 600       }
 601     }
 602   }
 603
 604   if (R) {
 605     R->setFast(true);
 606     InsertNewInstWith(R, *InsertBefore);
 607   }
 608
 609   return R;
 610 }
 611
 612 Instruction *InstCombiner::visitFMul(BinaryOperator &I) {
 613   bool Changed = SimplifyAssociativeOrCommutative(I);
 614   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
 615
 616   if (Value *V = SimplifyVectorOp(I))
 617     return replaceInstUsesWith(I, V);
 618
 619   if (isa<Constant>(Op0))
 620     std::swap(Op0, Op1);
 621
 622   if (Value *V = SimplifyFMulInst(Op0, Op1, I.getFastMathFlags(),
 623                                   SQ.getWithInstruction(&I)))
 624     return replaceInstUsesWith(I, V);
 625
 626   bool AllowReassociate = I.isFast();
 627
 628   // Simplify mul instructions with a constant RHS.
 629   if (isa<Constant>(Op1)) {
 630     if (Instruction *FoldedMul = foldOpWithConstantIntoOperand(I))
 631       return FoldedMul;
 632
 633     // (fmul X, -1.0) --> (fsub -0.0, X)
 634     if (match(Op1, m_SpecificFP(-1.0))) {
 635       Constant *NegZero = ConstantFP::getNegativeZero(Op1->getType());
 636       Instruction *RI = BinaryOperator::CreateFSub(NegZero, Op0);
 637       RI->copyFastMathFlags(&I);
 638       return RI;
 639     }
 640
 641     Constant *C = cast<Constant>(Op1);
 642     if (AllowReassociate && isFiniteNonZeroFp(C)) {
 643       // Let MDC denote an expression in one of these forms:
 644       // X * C, C/X, X/C, where C is a constant.
 645       //
 646       // Try to simplify "MDC * Constant"
 647       if (isFMulOrFDivWithConstant(Op0))
 648         if (Value *V = foldFMulConst(cast<Instruction>(Op0), C, &I))
 649           return replaceInstUsesWith(I, V);
 650
 651       // (MDC +/- C1) * C => (MDC * C) +/- (C1 * C)
 652       Instruction *FAddSub = dyn_cast<Instruction>(Op0);
 653       if (FAddSub &&
 654           (FAddSub->getOpcode() == Instruction::FAdd ||
 655            FAddSub->getOpcode() == Instruction::FSub)) {
 656         Value *Opnd0 = FAddSub->getOperand(0);
 657         Value *Opnd1 = FAddSub->getOperand(1);
 658         Constant *C0 = dyn_cast<Constant>(Opnd0);
 659         Constant *C1 = dyn_cast<Constant>(Opnd1);
 660         bool Swap = false;
 661         if (C0) {
 662           std::swap(C0, C1);
 663           std::swap(Opnd0, Opnd1);
 664           Swap = true;
 665         }
 666
 667         if (C1 && isFiniteNonZeroFp(C1) && isFMulOrFDivWithConstant(Opnd0)) {
 668           Value *M1 = ConstantExpr::getFMul(C1, C);
 669           Value *M0 = isNormalFp(cast<Constant>(M1)) ?
 670                       foldFMulConst(cast<Instruction>(Opnd0), C, &I) :
 671                       nullptr;
 672           if (M0 && M1) {
 673             if (Swap && FAddSub->getOpcode() == Instruction::FSub)
 674               std::swap(M0, M1);
 675
 676             Instruction *RI = (FAddSub->getOpcode() == Instruction::FAdd)
 677                                   ? BinaryOperator::CreateFAdd(M0, M1)
 678                                   : BinaryOperator::CreateFSub(M0, M1);
 679             RI->copyFastMathFlags(&I);
 680             return RI;
 681           }
 682         }
 683       }
 684     }
 685   }
 686
 687   if (Op0 == Op1) {
 688     if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(Op0)) {
 689       // sqrt(X) * sqrt(X) -> X
 690       if (AllowReassociate && II->getIntrinsicID() == Intrinsic::sqrt)
 691         return replaceInstUsesWith(I, II->getOperand(0));
 692
 693       // fabs(X) * fabs(X) -> X * X
 694       if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::fabs) {
 695         Instruction *FMulVal = BinaryOperator::CreateFMul(II->getOperand(0),
 696                                                           II->getOperand(0),
 697                                                           I.getName());
 698         FMulVal->copyFastMathFlags(&I);
 699         return FMulVal;
 700       }
 701     }
 702   }
 703
 704   // Under unsafe algebra do:
 705   // X * log2(0.5*Y) = X*log2(Y) - X
 706   if (AllowReassociate) {
 707     Value *OpX = nullptr;
 708     Value *OpY = nullptr;
 709     IntrinsicInst *Log2;
 710     detectLog2OfHalf(Op0, OpY, Log2);
 711     if (OpY) {
 712       OpX = Op1;
 713     } else {
 714       detectLog2OfHalf(Op1, OpY, Log2);
 715       if (OpY) {
 716         OpX = Op0;
 717       }
 718     }
 719     // if pattern detected emit alternate sequence
 720     if (OpX && OpY) {
 721       BuilderTy::FastMathFlagGuard Guard(Builder);
 722       Builder.setFastMathFlags(Log2->getFastMathFlags());
 723       Log2->setArgOperand(0, OpY);
 724       Value *FMulVal = Builder.CreateFMul(OpX, Log2);
 725       Value *FSub = Builder.CreateFSub(FMulVal, OpX);
 726       FSub->takeName(&I);
 727       return replaceInstUsesWith(I, FSub);
 728     }
 729   }
 730
 731   // sqrt(a) * sqrt(b) -> sqrt(a * b)
 732   if (AllowReassociate &&
 733       Op0->hasOneUse() && Op1->hasOneUse()) {
 734     Value *Opnd0 = nullptr;
 735     Value *Opnd1 = nullptr;
 736     if (match(Op0, m_Intrinsic<Intrinsic::sqrt>(m_Value(Opnd0))) &&
 737         match(Op1, m_Intrinsic<Intrinsic::sqrt>(m_Value(Opnd1)))) {
 738       BuilderTy::FastMathFlagGuard Guard(Builder);
 739       Builder.setFastMathFlags(I.getFastMathFlags());
 740       Value *FMulVal = Builder.CreateFMul(Opnd0, Opnd1);
 741       Value *Sqrt = Intrinsic::getDeclaration(I.getModule(),
 742                                               Intrinsic::sqrt, I.getType());
 743       Value *SqrtCall = Builder.CreateCall(Sqrt, FMulVal);
 744       return replaceInstUsesWith(I, SqrtCall);
 745     }
 746   }
 747
 748   // Handle symmetric situation in a 2-iteration loop
 749   Value *Opnd0 = Op0;
 750   Value *Opnd1 = Op1;
 751   for (int i = 0; i < 2; i++) {
 752     bool IgnoreZeroSign = I.hasNoSignedZeros();
 753     if (BinaryOperator::isFNeg(Opnd0, IgnoreZeroSign)) {
 754       BuilderTy::FastMathFlagGuard Guard(Builder);
 755       Builder.setFastMathFlags(I.getFastMathFlags());
 756
 757       Value *N0 = dyn_castFNegVal(Opnd0, IgnoreZeroSign);
 758       Value *N1 = dyn_castFNegVal(Opnd1, IgnoreZeroSign);
 759
 760       // -X * -Y => X*Y
 761       if (N1) {
 762         Value *FMul = Builder.CreateFMul(N0, N1);
 763         FMul->takeName(&I);
 764         return replaceInstUsesWith(I, FMul);
 765       }
 766
 767       if (Opnd0->hasOneUse()) {
 768         // -X * Y => -(X*Y) (Promote negation as high as possible)
 769         Value *T = Builder.CreateFMul(N0, Opnd1);
 770         Value *Neg = Builder.CreateFNeg(T);
 771         Neg->takeName(&I);
 772         return replaceInstUsesWith(I, Neg);
 773       }
 774     }
 775
 776     // Handle specials cases for FMul with selects feeding the operation
 777     if (Value *V = SimplifySelectsFeedingBinaryOp(I, Op0, Op1))
 778       return replaceInstUsesWith(I, V);
 779
 780     // (X*Y) * X => (X*X) * Y where Y != X
 781     //  The purpose is two-fold:
 782     //   1) to form a power expression (of X).
 783     //   2) potentially shorten the critical path: After transformation, the
 784     //  latency of the instruction Y is amortized by the expression of X*X,
 785     //  and therefore Y is in a "less critical" position compared to what it
 786     //  was before the transformation.
 787     if (AllowReassociate) {
 788       Value *Opnd0_0, *Opnd0_1;
 789       if (Opnd0->hasOneUse() &&
 790           match(Opnd0, m_FMul(m_Value(Opnd0_0), m_Value(Opnd0_1)))) {
 791         Value *Y = nullptr;
 792         if (Opnd0_0 == Opnd1 && Opnd0_1 != Opnd1)
 793           Y = Opnd0_1;
 794         else if (Opnd0_1 == Opnd1 && Opnd0_0 != Opnd1)
 795           Y = Opnd0_0;
 796
 797         if (Y) {
 798           BuilderTy::FastMathFlagGuard Guard(Builder);
 799           Builder.setFastMathFlags(I.getFastMathFlags());
 800           Value *T = Builder.CreateFMul(Opnd1, Opnd1);
 801           Value *R = Builder.CreateFMul(T, Y);
 802           R->takeName(&I);
 803           return replaceInstUsesWith(I, R);
 804         }
 805       }
 806     }
 807
 808     if (!isa<Constant>(Op1))
 809       std::swap(Opnd0, Opnd1);
 810     else
 811       break;
 812   }
 813
 814   return Changed ? &I : nullptr;
 815 }
 816
 817 /// Fold a divide or remainder with a select instruction divisor when one of the
 818 /// select operands is zero. In that case, we can use the other select operand
 819 /// because div/rem by zero is undefined.
 820 bool InstCombiner::simplifyDivRemOfSelectWithZeroOp(BinaryOperator &I) {
 821   SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(I.getOperand(1));
 822   if (!SI)
 823     return false;
 824
 825   int NonNullOperand;
 826   if (match(SI->getTrueValue(), m_Zero()))
 827     // div/rem X, (Cond ? 0 : Y) -> div/rem X, Y
 828     NonNullOperand = 2;
 829   else if (match(SI->getFalseValue(), m_Zero()))
 830     // div/rem X, (Cond ? Y : 0) -> div/rem X, Y
 831     NonNullOperand = 1;
 832   else
 833     return false;
 834
 835   // Change the div/rem to use 'Y' instead of the select.
 836   I.setOperand(1, SI->getOperand(NonNullOperand));
 837
 838   // Okay, we know we replace the operand of the div/rem with 'Y' with no
 839   // problem.  However, the select, or the condition of the select may have
 840   // multiple uses.  Based on our knowledge that the operand must be non-zero,
 841   // propagate the known value for the select into other uses of it, and
 842   // propagate a known value of the condition into its other users.
 843
 844   // If the select and condition only have a single use, don't bother with this,
 845   // early exit.
 846   Value *SelectCond = SI->getCondition();
 847   if (SI->use_empty() && SelectCond->hasOneUse())
 848     return true;
 849
 850   // Scan the current block backward, looking for other uses of SI.
 851   BasicBlock::iterator BBI = I.getIterator(), BBFront = I.getParent()->begin();
 852   Type *CondTy = SelectCond->getType();
 853   while (BBI != BBFront) {
 854     --BBI;
 855     // If we found a call to a function, we can't assume it will return, so
 856     // information from below it cannot be propagated above it.
 857     if (isa<CallInst>(BBI) && !isa<IntrinsicInst>(BBI))
 858       break;
 859
 860     // Replace uses of the select or its condition with the known values.
 861     for (Instruction::op_iterator I = BBI->op_begin(), E = BBI->op_end();
 862          I != E; ++I) {
 863       if (*I == SI) {
 864         *I = SI->getOperand(NonNullOperand);
 865         Worklist.Add(&*BBI);
 866       } else if (*I == SelectCond) {
 867         *I = NonNullOperand == 1 ? ConstantInt::getTrue(CondTy)
 868                                  : ConstantInt::getFalse(CondTy);
 869         Worklist.Add(&*BBI);
 870       }
 871     }
 872
 873     // If we past the instruction, quit looking for it.
 874     if (&*BBI == SI)
 875       SI = nullptr;
 876     if (&*BBI == SelectCond)
 877       SelectCond = nullptr;
 878
 879     // If we ran out of things to eliminate, break out of the loop.
 880     if (!SelectCond && !SI)
 881       break;
 882
 883   }
 884   return true;
 885 }
 886
 887 /// This function implements the transforms common to both integer division
 888 /// instructions (udiv and sdiv). It is called by the visitors to those integer
 889 /// division instructions.
 890 /// @brief Common integer divide transforms
 891 Instruction *InstCombiner::commonIDivTransforms(BinaryOperator &I) {
 892   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
 893
 894   // The RHS is known non-zero.
 895   if (Value *V = simplifyValueKnownNonZero(I.getOperand(1), *this, I)) {
 896     I.setOperand(1, V);
 897     return &I;
 898   }
 899
 900   // Handle cases involving: [su]div X, (select Cond, Y, Z)
 901   // This does not apply for fdiv.
 902   if (simplifyDivRemOfSelectWithZeroOp(I))
 903     return &I;
 904
 905   if (Instruction *LHS = dyn_cast<Instruction>(Op0)) {
 906     const APInt *C2;
 907     if (match(Op1, m_APInt(C2))) {
 908       Value *X;
 909       const APInt *C1;
 910       bool IsSigned = I.getOpcode() == Instruction::SDiv;
 911
 912       // (X / C1) / C2  -> X / (C1*C2)
 913       if ((IsSigned && match(LHS, m_SDiv(m_Value(X), m_APInt(C1)))) ||
 914           (!IsSigned && match(LHS, m_UDiv(m_Value(X), m_APInt(C1))))) {
 915         APInt Product(C1->getBitWidth(), /*Val=*/0ULL, IsSigned);
 916         if (!MultiplyOverflows(*C1, *C2, Product, IsSigned))
 917           return BinaryOperator::Create(I.getOpcode(), X,
 918                                         ConstantInt::get(I.getType(), Product));
 919       }
 920
 921       if ((IsSigned && match(LHS, m_NSWMul(m_Value(X), m_APInt(C1)))) ||
 922           (!IsSigned && match(LHS, m_NUWMul(m_Value(X), m_APInt(C1))))) {
 923         APInt Quotient(C1->getBitWidth(), /*Val=*/0ULL, IsSigned);
 924
 925         // (X * C1) / C2 -> X / (C2 / C1) if C2 is a multiple of C1.
 926         if (IsMultiple(*C2, *C1, Quotient, IsSigned)) {
 927           BinaryOperator *BO = BinaryOperator::Create(
 928               I.getOpcode(), X, ConstantInt::get(X->getType(), Quotient));
 929           BO->setIsExact(I.isExact());
 930           return BO;
 931         }
 932
 933         // (X * C1) / C2 -> X * (C1 / C2) if C1 is a multiple of C2.
 934         if (IsMultiple(*C1, *C2, Quotient, IsSigned)) {
 935           BinaryOperator *BO = BinaryOperator::Create(
 936               Instruction::Mul, X, ConstantInt::get(X->getType(), Quotient));
 937           BO->setHasNoUnsignedWrap(
 938               !IsSigned &&
 939               cast<OverflowingBinaryOperator>(LHS)->hasNoUnsignedWrap());
 940           BO->setHasNoSignedWrap(
 941               cast<OverflowingBinaryOperator>(LHS)->hasNoSignedWrap());
 942           return BO;
 943         }
 944       }
 945
 946       if ((IsSigned && match(LHS, m_NSWShl(m_Value(X), m_APInt(C1))) &&
 947            *C1 != C1->getBitWidth() - 1) ||
 948           (!IsSigned && match(LHS, m_NUWShl(m_Value(X), m_APInt(C1))))) {
 949         APInt Quotient(C1->getBitWidth(), /*Val=*/0ULL, IsSigned);
 950         APInt C1Shifted = APInt::getOneBitSet(
 951             C1->getBitWidth(), static_cast<unsigned>(C1->getLimitedValue()));
 952
 953         // (X << C1) / C2 -> X / (C2 >> C1) if C2 is a multiple of C1.
 954         if (IsMultiple(*C2, C1Shifted, Quotient, IsSigned)) {
 955           BinaryOperator *BO = BinaryOperator::Create(
 956               I.getOpcode(), X, ConstantInt::get(X->getType(), Quotient));
 957           BO->setIsExact(I.isExact());
 958           return BO;
 959         }
 960
 961         // (X << C1) / C2 -> X * (C2 >> C1) if C1 is a multiple of C2.
 962         if (IsMultiple(C1Shifted, *C2, Quotient, IsSigned)) {
 963           BinaryOperator *BO = BinaryOperator::Create(
 964               Instruction::Mul, X, ConstantInt::get(X->getType(), Quotient));
 965           BO->setHasNoUnsignedWrap(
 966               !IsSigned &&
 967               cast<OverflowingBinaryOperator>(LHS)->hasNoUnsignedWrap());
 968           BO->setHasNoSignedWrap(
 969               cast<OverflowingBinaryOperator>(LHS)->hasNoSignedWrap());
 970           return BO;
 971         }
 972       }
 973
 974       if (!C2->isNullValue()) // avoid X udiv 0
 975         if (Instruction *FoldedDiv = foldOpWithConstantIntoOperand(I))
 976           return FoldedDiv;
 977     }
 978   }
 979
 980   if (match(Op0, m_One())) {
 981     assert(!I.getType()->isIntOrIntVectorTy(1) && "i1 divide not removed?");
 982     if (I.getOpcode() == Instruction::SDiv) {
 983       // If Op1 is 0 then it's undefined behaviour, if Op1 is 1 then the
 984       // result is one, if Op1 is -1 then the result is minus one, otherwise
 985       // it's zero.
 986       Value *Inc = Builder.CreateAdd(Op1, Op0);
 987       Value *Cmp = Builder.CreateICmpULT(Inc, ConstantInt::get(I.getType(), 3));
 988       return SelectInst::Create(Cmp, Op1, ConstantInt::get(I.getType(), 0));
 989     } else {
 990       // If Op1 is 0 then it's undefined behaviour. If Op1 is 1 then the
 991       // result is one, otherwise it's zero.
 992       return new ZExtInst(Builder.CreateICmpEQ(Op1, Op0), I.getType());
 993     }
 994   }
 995
 996   // See if we can fold away this div instruction.
 997   if (SimplifyDemandedInstructionBits(I))
 998     return &I;
 999
1000   // (X - (X rem Y)) / Y -> X / Y; usually originates as ((X / Y) * Y) / Y
1001   Value *X = nullptr, *Z = nullptr;
1002   if (match(Op0, m_Sub(m_Value(X), m_Value(Z)))) { // (X - Z) / Y; Y = Op1
1003     bool isSigned = I.getOpcode() == Instruction::SDiv;
1004     if ((isSigned && match(Z, m_SRem(m_Specific(X), m_Specific(Op1)))) ||
1005         (!isSigned && match(Z, m_URem(m_Specific(X), m_Specific(Op1)))))
1006       return BinaryOperator::Create(I.getOpcode(), X, Op1);
1007   }
1008
1009   return nullptr;
1010 }
1011
1012 static const unsigned MaxDepth = 6;
1013
1014 namespace {
1015
1016 using FoldUDivOperandCb = Instruction *(*)(Value *Op0, Value *Op1,
1017                                            const BinaryOperator &I,
1018                                            InstCombiner &IC);
1019
1020 /// \brief Used to maintain state for visitUDivOperand().
1021 struct UDivFoldAction {
1022   /// Informs visitUDiv() how to fold this operand.  This can be zero if this
1023   /// action joins two actions together.
1024   FoldUDivOperandCb FoldAction;
1025
1026   /// Which operand to fold.
1027   Value *OperandToFold;
1028
1029   union {
1030     /// The instruction returned when FoldAction is invoked.
1031     Instruction *FoldResult;
1032
1033     /// Stores the LHS action index if this action joins two actions together.
1034     size_t SelectLHSIdx;
1035   };
1036
1037   UDivFoldAction(FoldUDivOperandCb FA, Value *InputOperand)
1038       : FoldAction(FA), OperandToFold(InputOperand), FoldResult(nullptr) {}
1039   UDivFoldAction(FoldUDivOperandCb FA, Value *InputOperand, size_t SLHS)
1040       : FoldAction(FA), OperandToFold(InputOperand), SelectLHSIdx(SLHS) {}
1041 };
1042
1043 } // end anonymous namespace
1044
1045 // X udiv 2^C -> X >> C
1046 static Instruction *foldUDivPow2Cst(Value *Op0, Value *Op1,
1047                                     const BinaryOperator &I, InstCombiner &IC) {
1048   const APInt &C = cast<Constant>(Op1)->getUniqueInteger();
1049   BinaryOperator *LShr = BinaryOperator::CreateLShr(
1050       Op0, ConstantInt::get(Op0->getType(), C.logBase2()));
1051   if (I.isExact())
1052     LShr->setIsExact();
1053   return LShr;
1054 }
1055
1056 // X udiv C, where C >= signbit
1057 static Instruction *foldUDivNegCst(Value *Op0, Value *Op1,
1058                                    const BinaryOperator &I, InstCombiner &IC) {
1059   Value *ICI = IC.Builder.CreateICmpULT(Op0, cast<ConstantInt>(Op1));
1060
1061   return SelectInst::Create(ICI, Constant::getNullValue(I.getType()),
1062                             ConstantInt::get(I.getType(), 1));
1063 }
1064
1065 // X udiv (C1 << N), where C1 is "1<<C2"  -->  X >> (N+C2)
1066 // X udiv (zext (C1 << N)), where C1 is "1<<C2"  -->  X >> (N+C2)
1067 static Instruction *foldUDivShl(Value *Op0, Value *Op1, const BinaryOperator &I,
1068                                 InstCombiner &IC) {
1069   Value *ShiftLeft;
1070   if (!match(Op1, m_ZExt(m_Value(ShiftLeft))))
1071     ShiftLeft = Op1;
1072
1073   const APInt *CI;
1074   Value *N;
1075   if (!match(ShiftLeft, m_Shl(m_APInt(CI), m_Value(N))))
1076     llvm_unreachable("match should never fail here!");
1077   if (*CI != 1)
1078     N = IC.Builder.CreateAdd(N, ConstantInt::get(N->getType(), CI->logBase2()));
1079   if (Op1 != ShiftLeft)
1080     N = IC.Builder.CreateZExt(N, Op1->getType());
1081   BinaryOperator *LShr = BinaryOperator::CreateLShr(Op0, N);
1082   if (I.isExact())
1083     LShr->setIsExact();
1084   return LShr;
1085 }
1086
1087 // \brief Recursively visits the possible right hand operands of a udiv
1088 // instruction, seeing through select instructions, to determine if we can
1089 // replace the udiv with something simpler.  If we find that an operand is not
1090 // able to simplify the udiv, we abort the entire transformation.
1091 static size_t visitUDivOperand(Value *Op0, Value *Op1, const BinaryOperator &I,
1092                                SmallVectorImpl<UDivFoldAction> &Actions,
1093                                unsigned Depth = 0) {
1094   // Check to see if this is an unsigned division with an exact power of 2,
1095   // if so, convert to a right shift.
1096   if (match(Op1, m_Power2())) {
1097     Actions.push_back(UDivFoldAction(foldUDivPow2Cst, Op1));
1098     return Actions.size();
1099   }
1100
1101   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Op1))
1102     // X udiv C, where C >= signbit
1103     if (C->getValue().isNegative()) {
1104       Actions.push_back(UDivFoldAction(foldUDivNegCst, C));
1105       return Actions.size();
1106     }
1107
1108   // X udiv (C1 << N), where C1 is "1<<C2"  -->  X >> (N+C2)
1109   if (match(Op1, m_Shl(m_Power2(), m_Value())) ||
1110       match(Op1, m_ZExt(m_Shl(m_Power2(), m_Value())))) {
1111     Actions.push_back(UDivFoldAction(foldUDivShl, Op1));
1112     return Actions.size();
1113   }
1114
1115   // The remaining tests are all recursive, so bail out if we hit the limit.
1116   if (Depth++ == MaxDepth)
1117     return 0;
1118
1119   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
1120     if (size_t LHSIdx =
1121             visitUDivOperand(Op0, SI->getOperand(1), I, Actions, Depth))
1122       if (visitUDivOperand(Op0, SI->getOperand(2), I, Actions, Depth)) {
1123         Actions.push_back(UDivFoldAction(nullptr, Op1, LHSIdx - 1));
1124         return Actions.size();
1125       }
1126
1127   return 0;
1128 }
1129
1130 /// If we have zero-extended operands of an unsigned div or rem, we may be able
1131 /// to narrow the operation (sink the zext below the math).
1132 static Instruction *narrowUDivURem(BinaryOperator &I,
1133                                    InstCombiner::BuilderTy &Builder) {
1134   Instruction::BinaryOps Opcode = I.getOpcode();
1135   Value *N = I.getOperand(0);
1136   Value *D = I.getOperand(1);
1137   Type *Ty = I.getType();
1138   Value *X, *Y;
1139   if (match(N, m_ZExt(m_Value(X))) && match(D, m_ZExt(m_Value(Y))) &&
1140       X->getType() == Y->getType() && (N->hasOneUse() || D->hasOneUse())) {
1141     // udiv (zext X), (zext Y) --> zext (udiv X, Y)
1142     // urem (zext X), (zext Y) --> zext (urem X, Y)
1143     Value *NarrowOp = Builder.CreateBinOp(Opcode, X, Y);
1144     return new ZExtInst(NarrowOp, Ty);
1145   }
1146
1147   Constant *C;
1148   if ((match(N, m_OneUse(m_ZExt(m_Value(X)))) && match(D, m_Constant(C))) ||
1149       (match(D, m_OneUse(m_ZExt(m_Value(X)))) && match(N, m_Constant(C)))) {
1150     // If the constant is the same in the smaller type, use the narrow version.
1151     Constant *TruncC = ConstantExpr::getTrunc(C, X->getType());
1152     if (ConstantExpr::getZExt(TruncC, Ty) != C)
1153       return nullptr;
1154
1155     // udiv (zext X), C --> zext (udiv X, C')
1156     // urem (zext X), C --> zext (urem X, C')
1157     // udiv C, (zext X) --> zext (udiv C', X)
1158     // urem C, (zext X) --> zext (urem C', X)
1159     Value *NarrowOp = isa<Constant>(D) ? Builder.CreateBinOp(Opcode, X, TruncC)
1160                                        : Builder.CreateBinOp(Opcode, TruncC, X);
1161     return new ZExtInst(NarrowOp, Ty);
1162   }
1163
1164   return nullptr;
1165 }
1166
1167 Instruction *InstCombiner::visitUDiv(BinaryOperator &I) {
1168   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
1169
1170   if (Value *V = SimplifyVectorOp(I))
1171     return replaceInstUsesWith(I, V);
1172
1173   if (Value *V = SimplifyUDivInst(Op0, Op1, SQ.getWithInstruction(&I)))
1174     return replaceInstUsesWith(I, V);
1175
1176   // Handle the integer div common cases
1177   if (Instruction *Common = commonIDivTransforms(I))
1178     return Common;
1179
1180   // (x lshr C1) udiv C2 --> x udiv (C2 << C1)
1181   {
1182     Value *X;
1183     const APInt *C1, *C2;
1184     if (match(Op0, m_LShr(m_Value(X), m_APInt(C1))) &&
1185         match(Op1, m_APInt(C2))) {
1186       bool Overflow;
1187       APInt C2ShlC1 = C2->ushl_ov(*C1, Overflow);
1188       if (!Overflow) {
1189         bool IsExact = I.isExact() && match(Op0, m_Exact(m_Value()));
1190         BinaryOperator *BO = BinaryOperator::CreateUDiv(
1191             X, ConstantInt::get(X->getType(), C2ShlC1));
1192         if (IsExact)
1193           BO->setIsExact();
1194         return BO;
1195       }
1196     }
1197   }
1198
1199   if (Instruction *NarrowDiv = narrowUDivURem(I, Builder))
1200     return NarrowDiv;
1201
1202   // (LHS udiv (select (select (...)))) -> (LHS >> (select (select (...))))
1203   SmallVector<UDivFoldAction, 6> UDivActions;
1204   if (visitUDivOperand(Op0, Op1, I, UDivActions))
1205     for (unsigned i = 0, e = UDivActions.size(); i != e; ++i) {
1206       FoldUDivOperandCb Action = UDivActions[i].FoldAction;
1207       Value *ActionOp1 = UDivActions[i].OperandToFold;
1208       Instruction *Inst;
1209       if (Action)
1210         Inst = Action(Op0, ActionOp1, I, *this);
1211       else {
1212         // This action joins two actions together.  The RHS of this action is
1213         // simply the last action we processed, we saved the LHS action index in
1214         // the joining action.
1215         size_t SelectRHSIdx = i - 1;
1216         Value *SelectRHS = UDivActions[SelectRHSIdx].FoldResult;
1217         size_t SelectLHSIdx = UDivActions[i].SelectLHSIdx;
1218         Value *SelectLHS = UDivActions[SelectLHSIdx].FoldResult;
1219         Inst = SelectInst::Create(cast<SelectInst>(ActionOp1)->getCondition(),
1220                                   SelectLHS, SelectRHS);
1221       }
1222
1223       // If this is the last action to process, return it to the InstCombiner.
1224       // Otherwise, we insert it before the UDiv and record it so that we may
1225       // use it as part of a joining action (i.e., a SelectInst).
1226       if (e - i != 1) {
1227         Inst->insertBefore(&I);
1228         UDivActions[i].FoldResult = Inst;
1229       } else
1230         return Inst;
1231     }
1232
1233   return nullptr;
1234 }
1235
1236 Instruction *InstCombiner::visitSDiv(BinaryOperator &I) {
1237   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
1238
1239   if (Value *V = SimplifyVectorOp(I))
1240     return replaceInstUsesWith(I, V);
1241
1242   if (Value *V = SimplifySDivInst(Op0, Op1, SQ.getWithInstruction(&I)))
1243     return replaceInstUsesWith(I, V);
1244
1245   // Handle the integer div common cases
1246   if (Instruction *Common = commonIDivTransforms(I))
1247     return Common;
1248
1249   const APInt *Op1C;
1250   if (match(Op1, m_APInt(Op1C))) {
1251     // sdiv X, -1 == -X
1252     if (Op1C->isAllOnesValue())
1253       return BinaryOperator::CreateNeg(Op0);
1254
1255     // sdiv exact X, C  -->  ashr exact X, log2(C)
1256     if (I.isExact() && Op1C->isNonNegative() && Op1C->isPowerOf2()) {
1257       Value *ShAmt = ConstantInt::get(Op1->getType(), Op1C->exactLogBase2());
1258       return BinaryOperator::CreateExactAShr(Op0, ShAmt, I.getName());
1259     }
1260
1261     // If the dividend is sign-extended and the constant divisor is small enough
1262     // to fit in the source type, shrink the division to the narrower type:
1263     // (sext X) sdiv C --> sext (X sdiv C)
1264     Value *Op0Src;
1265     if (match(Op0, m_OneUse(m_SExt(m_Value(Op0Src)))) &&
1266         Op0Src->getType()->getScalarSizeInBits() >= Op1C->getMinSignedBits()) {
1267
1268       // In the general case, we need to make sure that the dividend is not the
1269       // minimum signed value because dividing that by -1 is UB. But here, we
1270       // know that the -1 divisor case is already handled above.
1271
1272       Constant *NarrowDivisor =
1273           ConstantExpr::getTrunc(cast<Constant>(Op1), Op0Src->getType());
1274       Value *NarrowOp = Builder.CreateSDiv(Op0Src, NarrowDivisor);
1275       return new SExtInst(NarrowOp, Op0->getType());
1276     }
1277   }
1278
1279   if (Constant *RHS = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
1280     // X/INT_MIN -> X == INT_MIN
1281     if (RHS->isMinSignedValue())
1282       return new ZExtInst(Builder.CreateICmpEQ(Op0, Op1), I.getType());
1283
1284     // -X/C  -->  X/-C  provided the negation doesn't overflow.
1285     Value *X;
1286     if (match(Op0, m_NSWSub(m_Zero(), m_Value(X)))) {
1287       auto *BO = BinaryOperator::CreateSDiv(X, ConstantExpr::getNeg(RHS));
1288       BO->setIsExact(I.isExact());
1289       return BO;
1290     }
1291   }
1292
1293   // If the sign bits of both operands are zero (i.e. we can prove they are
1294   // unsigned inputs), turn this into a udiv.
1295   APInt Mask(APInt::getSignMask(I.getType()->getScalarSizeInBits()));
1296   if (MaskedValueIsZero(Op0, Mask, 0, &I)) {
1297     if (MaskedValueIsZero(Op1, Mask, 0, &I)) {
1298       // X sdiv Y -> X udiv Y, iff X and Y don't have sign bit set
1299       auto *BO = BinaryOperator::CreateUDiv(Op0, Op1, I.getName());
1300       BO->setIsExact(I.isExact());
1301       return BO;
1302     }
1303
1304     if (isKnownToBeAPowerOfTwo(Op1, /*OrZero*/ true, 0, &I)) {
1305       // X sdiv (1 << Y) -> X udiv (1 << Y) ( -> X u>> Y)
1306       // Safe because the only negative value (1 << Y) can take on is
1307       // INT_MIN, and X sdiv INT_MIN == X udiv INT_MIN == 0 if X doesn't have
1308       // the sign bit set.
1309       auto *BO = BinaryOperator::CreateUDiv(Op0, Op1, I.getName());
1310       BO->setIsExact(I.isExact());
1311       return BO;
1312     }
1313   }
1314
1315   return nullptr;
1316 }
1317
1318 /// CvtFDivConstToReciprocal tries to convert X/C into X*1/C if C not a special
1319 /// FP value and:
1320 ///    1) 1/C is exact, or
1321 ///    2) reciprocal is allowed.
1322 /// If the conversion was successful, the simplified expression "X * 1/C" is
1323 /// returned; otherwise, nullptr is returned.
1324 static Instruction *CvtFDivConstToReciprocal(Value *Dividend, Constant *Divisor,
1325                                              bool AllowReciprocal) {
1326   if (!isa<ConstantFP>(Divisor)) // TODO: handle vectors.
1327     return nullptr;
1328
1329   const APFloat &FpVal = cast<ConstantFP>(Divisor)->getValueAPF();
1330   APFloat Reciprocal(FpVal.getSemantics());
1331   bool Cvt = FpVal.getExactInverse(&Reciprocal);
1332
1333   if (!Cvt && AllowReciprocal && FpVal.isFiniteNonZero()) {
1334     Reciprocal = APFloat(FpVal.getSemantics(), 1.0f);
1335     (void)Reciprocal.divide(FpVal, APFloat::rmNearestTiesToEven);
1336     Cvt = !Reciprocal.isDenormal();
1337   }
1338
1339   if (!Cvt)
1340     return nullptr;
1341
1342   ConstantFP *R;
1343   R = ConstantFP::get(Dividend->getType()->getContext(), Reciprocal);
1344   return BinaryOperator::CreateFMul(Dividend, R);
1345 }
1346
1347 Instruction *InstCombiner::visitFDiv(BinaryOperator &I) {
1348   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
1349
1350   if (Value *V = SimplifyVectorOp(I))
1351     return replaceInstUsesWith(I, V);
1352
1353   if (Value *V = SimplifyFDivInst(Op0, Op1, I.getFastMathFlags(),
1354                                   SQ.getWithInstruction(&I)))
1355     return replaceInstUsesWith(I, V);
1356
1357   if (isa<Constant>(Op0))
1358     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
1359       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI))
1360         return R;
1361
1362   bool AllowReassociate = I.isFast();
1363   bool AllowReciprocal = I.hasAllowReciprocal();
1364
1365   if (Constant *Op1C = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
1366     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
1367       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI))
1368         return R;
1369
1370     if (AllowReassociate) {
1371       Constant *C1 = nullptr;
1372       Constant *C2 = Op1C;
1373       Value *X;
1374       Instruction *Res = nullptr;
1375
1376       if (match(Op0, m_FMul(m_Value(X), m_Constant(C1)))) {
1377         // (X*C1)/C2 => X * (C1/C2)
1378         //
1379         Constant *C = ConstantExpr::getFDiv(C1, C2);
1380         if (isNormalFp(C))
1381           Res = BinaryOperator::CreateFMul(X, C);
1382       } else if (match(Op0, m_FDiv(m_Value(X), m_Constant(C1)))) {
1383         // (X/C1)/C2 => X /(C2*C1) [=> X * 1/(C2*C1) if reciprocal is allowed]
1384         Constant *C = ConstantExpr::getFMul(C1, C2);
1385         if (isNormalFp(C)) {
1386           Res = CvtFDivConstToReciprocal(X, C, AllowReciprocal);
1387           if (!Res)
1388             Res = BinaryOperator::CreateFDiv(X, C);
1389         }
1390       }
1391
1392       if (Res) {
1393         Res->setFastMathFlags(I.getFastMathFlags());
1394         return Res;
1395       }
1396     }
1397
1398     // X / C => X * 1/C
1399     if (Instruction *T = CvtFDivConstToReciprocal(Op0, Op1C, AllowReciprocal)) {
1400       T->copyFastMathFlags(&I);
1401       return T;
1402     }
1403
1404     return nullptr;
1405   }
1406
1407   if (AllowReassociate && isa<Constant>(Op0)) {
1408     Constant *C1 = cast<Constant>(Op0), *C2;
1409     Constant *Fold = nullptr;
1410     Value *X;
1411     bool CreateDiv = true;
1412
1413     // C1 / (X*C2) => (C1/C2) / X
1414     if (match(Op1, m_FMul(m_Value(X), m_Constant(C2))))
1415       Fold = ConstantExpr::getFDiv(C1, C2);
1416     else if (match(Op1, m_FDiv(m_Value(X), m_Constant(C2)))) {
1417       // C1 / (X/C2) => (C1*C2) / X
1418       Fold = ConstantExpr::getFMul(C1, C2);
1419     } else if (match(Op1, m_FDiv(m_Constant(C2), m_Value(X)))) {
1420       // C1 / (C2/X) => (C1/C2) * X
1421       Fold = ConstantExpr::getFDiv(C1, C2);
1422       CreateDiv = false;
1423     }
1424
1425     if (Fold && isNormalFp(Fold)) {
1426       Instruction *R = CreateDiv ? BinaryOperator::CreateFDiv(Fold, X)
1427                                  : BinaryOperator::CreateFMul(X, Fold);
1428       R->setFastMathFlags(I.getFastMathFlags());
1429       return R;
1430     }
1431     return nullptr;
1432   }
1433
1434   if (AllowReassociate) {
1435     Value *X, *Y;
1436     Value *NewInst = nullptr;
1437     Instruction *SimpR = nullptr;
1438
1439     if (Op0->hasOneUse() && match(Op0, m_FDiv(m_Value(X), m_Value(Y)))) {
1440       // (X/Y) / Z => X / (Y*Z)
1441       if (!isa<Constant>(Y) || !isa<Constant>(Op1)) {
1442         NewInst = Builder.CreateFMul(Y, Op1);
1443         if (Instruction *RI = dyn_cast<Instruction>(NewInst)) {
1444           FastMathFlags Flags = I.getFastMathFlags();
1445           Flags &= cast<Instruction>(Op0)->getFastMathFlags();
1446           RI->setFastMathFlags(Flags);
1447         }
1448         SimpR = BinaryOperator::CreateFDiv(X, NewInst);
1449       }
1450     } else if (Op1->hasOneUse() && match(Op1, m_FDiv(m_Value(X), m_Value(Y)))) {
1451       // Z / (X/Y) => Z*Y / X
1452       if (!isa<Constant>(Y) || !isa<Constant>(Op0)) {
1453         NewInst = Builder.CreateFMul(Op0, Y);
1454         if (Instruction *RI = dyn_cast<Instruction>(NewInst)) {
1455           FastMathFlags Flags = I.getFastMathFlags();
1456           Flags &= cast<Instruction>(Op1)->getFastMathFlags();
1457           RI->setFastMathFlags(Flags);
1458         }
1459         SimpR = BinaryOperator::CreateFDiv(NewInst, X);
1460       }
1461     }
1462
1463     if (NewInst) {
1464       if (Instruction *T = dyn_cast<Instruction>(NewInst))
1465         T->setDebugLoc(I.getDebugLoc());
1466       SimpR->setFastMathFlags(I.getFastMathFlags());
1467       return SimpR;
1468     }
1469   }
1470
1471   Value *LHS;
1472   Value *RHS;
1473
1474   // -x / -y -> x / y
1475   if (match(Op0, m_FNeg(m_Value(LHS))) && match(Op1, m_FNeg(m_Value(RHS)))) {
1476     I.setOperand(0, LHS);
1477     I.setOperand(1, RHS);
1478     return &I;
1479   }
1480
1481   return nullptr;
1482 }
1483
1484 /// This function implements the transforms common to both integer remainder
1485 /// instructions (urem and srem). It is called by the visitors to those integer
1486 /// remainder instructions.
1487 /// @brief Common integer remainder transforms
1488 Instruction *InstCombiner::commonIRemTransforms(BinaryOperator &I) {
1489   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
1490
1491   // The RHS is known non-zero.
1492   if (Value *V = simplifyValueKnownNonZero(I.getOperand(1), *this, I)) {
1493     I.setOperand(1, V);
1494     return &I;
1495   }
1496
1497   // Handle cases involving: rem X, (select Cond, Y, Z)
1498   if (simplifyDivRemOfSelectWithZeroOp(I))
1499     return &I;
1500
1501   if (isa<Constant>(Op1)) {
1502     if (Instruction *Op0I = dyn_cast<Instruction>(Op0)) {
1503       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0I)) {
1504         if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI))
1505           return R;
1506       } else if (auto *PN = dyn_cast<PHINode>(Op0I)) {
1507         const APInt *Op1Int;
1508         if (match(Op1, m_APInt(Op1Int)) && !Op1Int->isMinValue() &&
1509             (I.getOpcode() == Instruction::URem ||
1510              !Op1Int->isMinSignedValue())) {
1511           // foldOpIntoPhi will speculate instructions to the end of the PHI's
1512           // predecessor blocks, so do this only if we know the srem or urem
1513           // will not fault.
1514           if (Instruction *NV = foldOpIntoPhi(I, PN))
1515             return NV;
1516         }
1517       }
1518
1519       // See if we can fold away this rem instruction.
1520       if (SimplifyDemandedInstructionBits(I))
1521         return &I;
1522     }
1523   }
1524
1525   return nullptr;
1526 }
1527
1528 Instruction *InstCombiner::visitURem(BinaryOperator &I) {
1529   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
1530
1531   if (Value *V = SimplifyVectorOp(I))
1532     return replaceInstUsesWith(I, V);
1533
1534   if (Value *V = SimplifyURemInst(Op0, Op1, SQ.getWithInstruction(&I)))
1535     return replaceInstUsesWith(I, V);
1536
1537   if (Instruction *common = commonIRemTransforms(I))
1538     return common;
1539
1540   if (Instruction *NarrowRem = narrowUDivURem(I, Builder))
1541     return NarrowRem;
1542
1543   // X urem Y -> X and Y-1, where Y is a power of 2,
1544   if (isKnownToBeAPowerOfTwo(Op1, /*OrZero*/ true, 0, &I)) {
1545     Constant *N1 = Constant::getAllOnesValue(I.getType());
1546     Value *Add = Builder.CreateAdd(Op1, N1);
1547     return BinaryOperator::CreateAnd(Op0, Add);
1548   }
1549
1550   // 1 urem X -> zext(X != 1)
1551   if (match(Op0, m_One())) {
1552     Value *Cmp = Builder.CreateICmpNE(Op1, Op0);
1553     Value *Ext = Builder.CreateZExt(Cmp, I.getType());
1554     return replaceInstUsesWith(I, Ext);
1555   }
1556
1557   // X urem C -> X < C ? X : X - C, where C >= signbit.
1558   const APInt *DivisorC;
1559   if (match(Op1, m_APInt(DivisorC)) && DivisorC->isNegative()) {
1560     Value *Cmp = Builder.CreateICmpULT(Op0, Op1);
1561     Value *Sub = Builder.CreateSub(Op0, Op1);
1562     return SelectInst::Create(Cmp, Op0, Sub);
1563   }
1564
1565   return nullptr;
1566 }
1567
1568 Instruction *InstCombiner::visitSRem(BinaryOperator &I) {
1569   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
1570
1571   if (Value *V = SimplifyVectorOp(I))
1572     return replaceInstUsesWith(I, V);
1573
1574   if (Value *V = SimplifySRemInst(Op0, Op1, SQ.getWithInstruction(&I)))
1575     return replaceInstUsesWith(I, V);
1576
1577   // Handle the integer rem common cases
1578   if (Instruction *Common = commonIRemTransforms(I))
1579     return Common;
1580
1581   {
1582     const APInt *Y;
1583     // X % -Y -> X % Y
1584     if (match(Op1, m_APInt(Y)) && Y->isNegative() && !Y->isMinSignedValue()) {
1585       Worklist.AddValue(I.getOperand(1));
1586       I.setOperand(1, ConstantInt::get(I.getType(), -*Y));
1587       return &I;
1588     }
1589   }
1590
1591   // If the sign bits of both operands are zero (i.e. we can prove they are
1592   // unsigned inputs), turn this into a urem.
1593   APInt Mask(APInt::getSignMask(I.getType()->getScalarSizeInBits()));
1594   if (MaskedValueIsZero(Op1, Mask, 0, &I) &&
1595       MaskedValueIsZero(Op0, Mask, 0, &I)) {
1596     // X srem Y -> X urem Y, iff X and Y don't have sign bit set
1597     return BinaryOperator::CreateURem(Op0, Op1, I.getName());
1598   }
1599
1600   // If it's a constant vector, flip any negative values positive.
1601   if (isa<ConstantVector>(Op1) || isa<ConstantDataVector>(Op1)) {
1602     Constant *C = cast<Constant>(Op1);
1603     unsigned VWidth = C->getType()->getVectorNumElements();
1604
1605     bool hasNegative = false;
1606     bool hasMissing = false;
1607     for (unsigned i = 0; i != VWidth; ++i) {
1608       Constant *Elt = C->getAggregateElement(i);
1609       if (!Elt) {
1610         hasMissing = true;
1611         break;
1612       }
1613
1614       if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Elt))
1615         if (RHS->isNegative())
1616           hasNegative = true;
1617     }
1618
1619     if (hasNegative && !hasMissing) {
1620       SmallVector<Constant *, 16> Elts(VWidth);
1621       for (unsigned i = 0; i != VWidth; ++i) {
1622         Elts[i] = C->getAggregateElement(i);  // Handle undef, etc.
1623         if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Elts[i])) {
1624           if (RHS->isNegative())
1625             Elts[i] = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(RHS));
1626         }
1627       }
1628
1629       Constant *NewRHSV = ConstantVector::get(Elts);
1630       if (NewRHSV != C) {  // Don't loop on -MININT
1631         Worklist.AddValue(I.getOperand(1));
1632         I.setOperand(1, NewRHSV);
1633         return &I;
1634       }
1635     }
1636   }
1637
1638   return nullptr;
1639 }
1640
1641 Instruction *InstCombiner::visitFRem(BinaryOperator &I) {
1642   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
1643
1644   if (Value *V = SimplifyVectorOp(I))
1645     return replaceInstUsesWith(I, V);
1646
1647   if (Value *V = SimplifyFRemInst(Op0, Op1, I.getFastMathFlags(),
1648                                   SQ.getWithInstruction(&I)))
1649     return replaceInstUsesWith(I, V);
1650
1651   return nullptr;
1652 }