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 "InstCombine.h"
  16 #include "llvm/Analysis/InstructionSimplify.h"
  17 #include "llvm/IR/IntrinsicInst.h"
  18 #include "llvm/Support/PatternMatch.h"
  19 using namespace llvm;
  20 using namespace PatternMatch;
  21
  22
  23 /// simplifyValueKnownNonZero - The specific integer value is used in a context
  24 /// where it is known to be non-zero.  If this allows us to simplify the
  25 /// computation, do so and return the new operand, otherwise return null.
  26 static Value *simplifyValueKnownNonZero(Value *V, InstCombiner &IC) {
  27   // If V has multiple uses, then we would have to do more analysis to determine
  28   // if this is safe.  For example, the use could be in dynamically unreached
  29   // code.
  30   if (!V->hasOneUse()) return 0;
  31
  32   bool MadeChange = false;
  33
  34   // ((1 << A) >>u B) --> (1 << (A-B))
  35   // Because V cannot be zero, we know that B is less than A.
  36   Value *A = 0, *B = 0, *PowerOf2 = 0;
  37   if (match(V, m_LShr(m_OneUse(m_Shl(m_Value(PowerOf2), m_Value(A))),
  38                       m_Value(B))) &&
  39       // The "1" can be any value known to be a power of 2.
  40       isKnownToBeAPowerOfTwo(PowerOf2)) {
  41     A = IC.Builder->CreateSub(A, B);
  42     return IC.Builder->CreateShl(PowerOf2, A);
  43   }
  44
  45   // (PowerOfTwo >>u B) --> isExact since shifting out the result would make it
  46   // inexact.  Similarly for <<.
  47   if (BinaryOperator *I = dyn_cast<BinaryOperator>(V))
  48     if (I->isLogicalShift() && isKnownToBeAPowerOfTwo(I->getOperand(0))) {
  49       // We know that this is an exact/nuw shift and that the input is a
  50       // non-zero context as well.
  51       if (Value *V2 = simplifyValueKnownNonZero(I->getOperand(0), IC)) {
  52         I->setOperand(0, V2);
  53         MadeChange = true;
  54       }
  55
  56       if (I->getOpcode() == Instruction::LShr && !I->isExact()) {
  57         I->setIsExact();
  58         MadeChange = true;
  59       }
  60
  61       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl && !I->hasNoUnsignedWrap()) {
  62         I->setHasNoUnsignedWrap();
  63         MadeChange = true;
  64       }
  65     }
  66
  67   // TODO: Lots more we could do here:
  68   //    If V is a phi node, we can call this on each of its operands.
  69   //    "select cond, X, 0" can simplify to "X".
  70
  71   return MadeChange ? V : 0;
  72 }
  73
  74
  75 /// MultiplyOverflows - True if the multiply can not be expressed in an int
  76 /// this size.
  77 static bool MultiplyOverflows(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2, bool sign) {
  78   uint32_t W = C1->getBitWidth();
  79   APInt LHSExt = C1->getValue(), RHSExt = C2->getValue();
  80   if (sign) {
  81     LHSExt = LHSExt.sext(W * 2);
  82     RHSExt = RHSExt.sext(W * 2);
  83   } else {
  84     LHSExt = LHSExt.zext(W * 2);
  85     RHSExt = RHSExt.zext(W * 2);
  86   }
  87
  88   APInt MulExt = LHSExt * RHSExt;
  89
  90   if (!sign)
  91     return MulExt.ugt(APInt::getLowBitsSet(W * 2, W));
  92
  93   APInt Min = APInt::getSignedMinValue(W).sext(W * 2);
  94   APInt Max = APInt::getSignedMaxValue(W).sext(W * 2);
  95   return MulExt.slt(Min) || MulExt.sgt(Max);
  96 }
  97
  98 /// \brief A helper routine of InstCombiner::visitMul().
  99 ///
 100 /// If C is a vector of known powers of 2, then this function returns
 101 /// a new vector obtained from C replacing each element with its logBase2.
 102 /// Return a null pointer otherwise.
 103 static Constant *getLogBase2Vector(ConstantDataVector *CV) {
 104   const APInt *IVal;
 105   SmallVector<Constant *, 4> Elts;
 106
 107   for (unsigned I = 0, E = CV->getNumElements(); I != E; ++I) {
 108     Constant *Elt = CV->getElementAsConstant(I);
 109     if (!match(Elt, m_APInt(IVal)) || !IVal->isPowerOf2())
 110       return 0;
 111     Elts.push_back(ConstantInt::get(Elt->getType(), IVal->logBase2()));
 112   }
 113
 114   return ConstantVector::get(Elts);
 115 }
 116
 117 Instruction *InstCombiner::visitMul(BinaryOperator &I) {
 118   bool Changed = SimplifyAssociativeOrCommutative(I);
 119   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
 120
 121   if (Value *V = SimplifyMulInst(Op0, Op1, TD))
 122     return ReplaceInstUsesWith(I, V);
 123
 124   if (Value *V = SimplifyUsingDistributiveLaws(I))
 125     return ReplaceInstUsesWith(I, V);
 126
 127   if (match(Op1, m_AllOnes()))  // X * -1 == 0 - X
 128     return BinaryOperator::CreateNeg(Op0, I.getName());
 129
 130   // Also allow combining multiply instructions on vectors.
 131   {
 132     Value *NewOp;
 133     Constant *C1, *C2;
 134     const APInt *IVal;
 135     if (match(&I, m_Mul(m_Shl(m_Value(NewOp), m_Constant(C2)),
 136                         m_Constant(C1))) &&
 137         match(C1, m_APInt(IVal)))
 138       // ((X << C1)*C2) == (X * (C2 << C1))
 139       return BinaryOperator::CreateMul(NewOp, ConstantExpr::getShl(C1, C2));
 140
 141     if (match(&I, m_Mul(m_Value(NewOp), m_Constant(C1)))) {
 142       Constant *NewCst = 0;
 143       if (match(C1, m_APInt(IVal)) && IVal->isPowerOf2())
 144         // Replace X*(2^C) with X << C, where C is either a scalar or a splat.
 145         NewCst = ConstantInt::get(NewOp->getType(), IVal->logBase2());
 146       else if (ConstantDataVector *CV = dyn_cast<ConstantDataVector>(C1))
 147         // Replace X*(2^C) with X << C, where C is a vector of known
 148         // constant powers of 2.
 149         NewCst = getLogBase2Vector(CV);
 150
 151       if (NewCst) {
 152         BinaryOperator *Shl = BinaryOperator::CreateShl(NewOp, NewCst);
 153         if (I.hasNoSignedWrap()) Shl->setHasNoSignedWrap();
 154         if (I.hasNoUnsignedWrap()) Shl->setHasNoUnsignedWrap();
 155         return Shl;
 156       }
 157     }
 158   }
 159
 160   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
 161     // Canonicalize (X+C1)*CI -> X*CI+C1*CI.
 162     { Value *X; ConstantInt *C1;
 163       if (Op0->hasOneUse() &&
 164           match(Op0, m_Add(m_Value(X), m_ConstantInt(C1)))) {
 165         Value *Add = Builder->CreateMul(X, CI);
 166         return BinaryOperator::CreateAdd(Add, Builder->CreateMul(C1, CI));
 167       }
 168     }
 169
 170     // (Y - X) * (-(2**n)) -> (X - Y) * (2**n), for positive nonzero n
 171     // (Y + const) * (-(2**n)) -> (-constY) * (2**n), for positive nonzero n
 172     // The "* (2**n)" thus becomes a potential shifting opportunity.
 173     {
 174       const APInt &   Val = CI->getValue();
 175       const APInt &PosVal = Val.abs();
 176       if (Val.isNegative() && PosVal.isPowerOf2()) {
 177         Value *X = 0, *Y = 0;
 178         if (Op0->hasOneUse()) {
 179           ConstantInt *C1;
 180           Value *Sub = 0;
 181           if (match(Op0, m_Sub(m_Value(Y), m_Value(X))))
 182             Sub = Builder->CreateSub(X, Y, "suba");
 183           else if (match(Op0, m_Add(m_Value(Y), m_ConstantInt(C1))))
 184             Sub = Builder->CreateSub(Builder->CreateNeg(C1), Y, "subc");
 185           if (Sub)
 186             return
 187               BinaryOperator::CreateMul(Sub,
 188                                         ConstantInt::get(Y->getType(), PosVal));
 189         }
 190       }
 191     }
 192   }
 193
 194   // Simplify mul instructions with a constant RHS.
 195   if (isa<Constant>(Op1)) {
 196     // Try to fold constant mul into select arguments.
 197     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
 198       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI))
 199         return R;
 200
 201     if (isa<PHINode>(Op0))
 202       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
 203         return NV;
 204   }
 205
 206   if (Value *Op0v = dyn_castNegVal(Op0))     // -X * -Y = X*Y
 207     if (Value *Op1v = dyn_castNegVal(Op1))
 208       return BinaryOperator::CreateMul(Op0v, Op1v);
 209
 210   // (X / Y) *  Y = X - (X % Y)
 211   // (X / Y) * -Y = (X % Y) - X
 212   {
 213     Value *Op1C = Op1;
 214     BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
 215     if (!BO ||
 216         (BO->getOpcode() != Instruction::UDiv &&
 217          BO->getOpcode() != Instruction::SDiv)) {
 218       Op1C = Op0;
 219       BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1);
 220     }
 221     Value *Neg = dyn_castNegVal(Op1C);
 222     if (BO && BO->hasOneUse() &&
 223         (BO->getOperand(1) == Op1C || BO->getOperand(1) == Neg) &&
 224         (BO->getOpcode() == Instruction::UDiv ||
 225          BO->getOpcode() == Instruction::SDiv)) {
 226       Value *Op0BO = BO->getOperand(0), *Op1BO = BO->getOperand(1);
 227
 228       // If the division is exact, X % Y is zero, so we end up with X or -X.
 229       if (PossiblyExactOperator *SDiv = dyn_cast<PossiblyExactOperator>(BO))
 230         if (SDiv->isExact()) {
 231           if (Op1BO == Op1C)
 232             return ReplaceInstUsesWith(I, Op0BO);
 233           return BinaryOperator::CreateNeg(Op0BO);
 234         }
 235
 236       Value *Rem;
 237       if (BO->getOpcode() == Instruction::UDiv)
 238         Rem = Builder->CreateURem(Op0BO, Op1BO);
 239       else
 240         Rem = Builder->CreateSRem(Op0BO, Op1BO);
 241       Rem->takeName(BO);
 242
 243       if (Op1BO == Op1C)
 244         return BinaryOperator::CreateSub(Op0BO, Rem);
 245       return BinaryOperator::CreateSub(Rem, Op0BO);
 246     }
 247   }
 248
 249   /// i1 mul -> i1 and.
 250   if (I.getType()->isIntegerTy(1))
 251     return BinaryOperator::CreateAnd(Op0, Op1);
 252
 253   // X*(1 << Y) --> X << Y
 254   // (1 << Y)*X --> X << Y
 255   {
 256     Value *Y;
 257     if (match(Op0, m_Shl(m_One(), m_Value(Y))))
 258       return BinaryOperator::CreateShl(Op1, Y);
 259     if (match(Op1, m_Shl(m_One(), m_Value(Y))))
 260       return BinaryOperator::CreateShl(Op0, Y);
 261   }
 262
 263   // If one of the operands of the multiply is a cast from a boolean value, then
 264   // we know the bool is either zero or one, so this is a 'masking' multiply.
 265   //   X * Y (where Y is 0 or 1) -> X & (0-Y)
 266   if (!I.getType()->isVectorTy()) {
 267     // -2 is "-1 << 1" so it is all bits set except the low one.
 268     APInt Negative2(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits(), (uint64_t)-2, true);
 269
 270     Value *BoolCast = 0, *OtherOp = 0;
 271     if (MaskedValueIsZero(Op0, Negative2))
 272       BoolCast = Op0, OtherOp = Op1;
 273     else if (MaskedValueIsZero(Op1, Negative2))
 274       BoolCast = Op1, OtherOp = Op0;
 275
 276     if (BoolCast) {
 277       Value *V = Builder->CreateSub(Constant::getNullValue(I.getType()),
 278                                     BoolCast);
 279       return BinaryOperator::CreateAnd(V, OtherOp);
 280     }
 281   }
 282
 283   return Changed ? &I : 0;
 284 }
 285
 286 //
 287 // Detect pattern:
 288 //
 289 // log2(Y*0.5)
 290 //
 291 // And check for corresponding fast math flags
 292 //
 293
 294 static void detectLog2OfHalf(Value *&Op, Value *&Y, IntrinsicInst *&Log2) {
 295
 296    if (!Op->hasOneUse())
 297      return;
 298
 299    IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(Op);
 300    if (!II)
 301      return;
 302    if (II->getIntrinsicID() != Intrinsic::log2 || !II->hasUnsafeAlgebra())
 303      return;
 304    Log2 = II;
 305
 306    Value *OpLog2Of = II->getArgOperand(0);
 307    if (!OpLog2Of->hasOneUse())
 308      return;
 309
 310    Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(OpLog2Of);
 311    if (!I)
 312      return;
 313    if (I->getOpcode() != Instruction::FMul || !I->hasUnsafeAlgebra())
 314      return;
 315
 316    ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(I->getOperand(0));
 317    if (CFP && CFP->isExactlyValue(0.5)) {
 318      Y = I->getOperand(1);
 319      return;
 320    }
 321    CFP = dyn_cast<ConstantFP>(I->getOperand(1));
 322    if (CFP && CFP->isExactlyValue(0.5))
 323      Y = I->getOperand(0);
 324 }
 325
 326 /// Helper function of InstCombiner::visitFMul(BinaryOperator(). It returns
 327 /// true iff the given value is FMul or FDiv with one and only one operand
 328 /// being a normal constant (i.e. not Zero/NaN/Infinity).
 329 static bool isFMulOrFDivWithConstant(Value *V) {
 330   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
 331   if (!I || (I->getOpcode() != Instruction::FMul &&
 332              I->getOpcode() != Instruction::FDiv))
 333     return false;
 334
 335   ConstantFP *C0 = dyn_cast<ConstantFP>(I->getOperand(0));
 336   ConstantFP *C1 = dyn_cast<ConstantFP>(I->getOperand(1));
 337
 338   if (C0 && C1)
 339     return false;
 340
 341   return (C0 && C0->getValueAPF().isFiniteNonZero()) ||
 342          (C1 && C1->getValueAPF().isFiniteNonZero());
 343 }
 344
 345 static bool isNormalFp(const ConstantFP *C) {
 346   const APFloat &Flt = C->getValueAPF();
 347   return Flt.isNormal();
 348 }
 349
 350 /// foldFMulConst() is a helper routine of InstCombiner::visitFMul().
 351 /// The input \p FMulOrDiv is a FMul/FDiv with one and only one operand
 352 /// being a constant (i.e. isFMulOrFDivWithConstant(FMulOrDiv) == true).
 353 /// This function is to simplify "FMulOrDiv * C" and returns the
 354 /// resulting expression. Note that this function could return NULL in
 355 /// case the constants cannot be folded into a normal floating-point.
 356 ///
 357 Value *InstCombiner::foldFMulConst(Instruction *FMulOrDiv, ConstantFP *C,
 358                                    Instruction *InsertBefore) {
 359   assert(isFMulOrFDivWithConstant(FMulOrDiv) && "V is invalid");
 360
 361   Value *Opnd0 = FMulOrDiv->getOperand(0);
 362   Value *Opnd1 = FMulOrDiv->getOperand(1);
 363
 364   ConstantFP *C0 = dyn_cast<ConstantFP>(Opnd0);
 365   ConstantFP *C1 = dyn_cast<ConstantFP>(Opnd1);
 366
 367   BinaryOperator *R = 0;
 368
 369   // (X * C0) * C => X * (C0*C)
 370   if (FMulOrDiv->getOpcode() == Instruction::FMul) {
 371     Constant *F = ConstantExpr::getFMul(C1 ? C1 : C0, C);
 372     if (isNormalFp(cast<ConstantFP>(F)))
 373       R = BinaryOperator::CreateFMul(C1 ? Opnd0 : Opnd1, F);
 374   } else {
 375     if (C0) {
 376       // (C0 / X) * C => (C0 * C) / X
 377       if (FMulOrDiv->hasOneUse()) {
 378         // It would otherwise introduce another div.
 379         ConstantFP *F = cast<ConstantFP>(ConstantExpr::getFMul(C0, C));
 380         if (isNormalFp(F))
 381           R = BinaryOperator::CreateFDiv(F, Opnd1);
 382       }
 383     } else {
 384       // (X / C1) * C => X * (C/C1) if C/C1 is not a denormal
 385       ConstantFP *F = cast<ConstantFP>(ConstantExpr::getFDiv(C, C1));
 386       if (isNormalFp(F)) {
 387         R = BinaryOperator::CreateFMul(Opnd0, F);
 388       } else {
 389         // (X / C1) * C => X / (C1/C)
 390         Constant *F = ConstantExpr::getFDiv(C1, C);
 391         if (isNormalFp(cast<ConstantFP>(F)))
 392           R = BinaryOperator::CreateFDiv(Opnd0, F);
 393       }
 394     }
 395   }
 396
 397   if (R) {
 398     R->setHasUnsafeAlgebra(true);
 399     InsertNewInstWith(R, *InsertBefore);
 400   }
 401
 402   return R;
 403 }
 404
 405 Instruction *InstCombiner::visitFMul(BinaryOperator &I) {
 406   bool Changed = SimplifyAssociativeOrCommutative(I);
 407   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
 408
 409   if (isa<Constant>(Op0))
 410     std::swap(Op0, Op1);
 411
 412   if (Value *V = SimplifyFMulInst(Op0, Op1, I.getFastMathFlags(), TD))
 413     return ReplaceInstUsesWith(I, V);
 414
 415   bool AllowReassociate = I.hasUnsafeAlgebra();
 416
 417   // Simplify mul instructions with a constant RHS.
 418   if (isa<Constant>(Op1)) {
 419     // Try to fold constant mul into select arguments.
 420     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
 421       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI))
 422         return R;
 423
 424     if (isa<PHINode>(Op0))
 425       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
 426         return NV;
 427
 428     ConstantFP *C = dyn_cast<ConstantFP>(Op1);
 429     if (C && AllowReassociate && C->getValueAPF().isFiniteNonZero()) {
 430       // Let MDC denote an expression in one of these forms:
 431       // X * C, C/X, X/C, where C is a constant.
 432       //
 433       // Try to simplify "MDC * Constant"
 434       if (isFMulOrFDivWithConstant(Op0)) {
 435         Value *V = foldFMulConst(cast<Instruction>(Op0), C, &I);
 436         if (V)
 437           return ReplaceInstUsesWith(I, V);
 438       }
 439
 440       // (MDC +/- C1) * C => (MDC * C) +/- (C1 * C)
 441       Instruction *FAddSub = dyn_cast<Instruction>(Op0);
 442       if (FAddSub &&
 443           (FAddSub->getOpcode() == Instruction::FAdd ||
 444            FAddSub->getOpcode() == Instruction::FSub)) {
 445         Value *Opnd0 = FAddSub->getOperand(0);
 446         Value *Opnd1 = FAddSub->getOperand(1);
 447         ConstantFP *C0 = dyn_cast<ConstantFP>(Opnd0);
 448         ConstantFP *C1 = dyn_cast<ConstantFP>(Opnd1);
 449         bool Swap = false;
 450         if (C0) {
 451           std::swap(C0, C1);
 452           std::swap(Opnd0, Opnd1);
 453           Swap = true;
 454         }
 455
 456         if (C1 && C1->getValueAPF().isFiniteNonZero() &&
 457             isFMulOrFDivWithConstant(Opnd0)) {
 458           Value *M1 = ConstantExpr::getFMul(C1, C);
 459           Value *M0 = isNormalFp(cast<ConstantFP>(M1)) ?
 460                       foldFMulConst(cast<Instruction>(Opnd0), C, &I) :
 461                       0;
 462           if (M0 && M1) {
 463             if (Swap && FAddSub->getOpcode() == Instruction::FSub)
 464               std::swap(M0, M1);
 465
 466             Instruction *RI = (FAddSub->getOpcode() == Instruction::FAdd)
 467                                   ? BinaryOperator::CreateFAdd(M0, M1)
 468                                   : BinaryOperator::CreateFSub(M0, M1);
 469             RI->copyFastMathFlags(&I);
 470             return RI;
 471           }
 472         }
 473       }
 474     }
 475   }
 476
 477
 478   // Under unsafe algebra do:
 479   // X * log2(0.5*Y) = X*log2(Y) - X
 480   if (I.hasUnsafeAlgebra()) {
 481     Value *OpX = NULL;
 482     Value *OpY = NULL;
 483     IntrinsicInst *Log2;
 484     detectLog2OfHalf(Op0, OpY, Log2);
 485     if (OpY) {
 486       OpX = Op1;
 487     } else {
 488       detectLog2OfHalf(Op1, OpY, Log2);
 489       if (OpY) {
 490         OpX = Op0;
 491       }
 492     }
 493     // if pattern detected emit alternate sequence
 494     if (OpX && OpY) {
 495       BuilderTy::FastMathFlagGuard Guard(*Builder);
 496       Builder->SetFastMathFlags(Log2->getFastMathFlags());
 497       Log2->setArgOperand(0, OpY);
 498       Value *FMulVal = Builder->CreateFMul(OpX, Log2);
 499       Value *FSub = Builder->CreateFSub(FMulVal, OpX);
 500       FSub->takeName(&I);
 501       return ReplaceInstUsesWith(I, FSub);
 502     }
 503   }
 504
 505   // Handle symmetric situation in a 2-iteration loop
 506   Value *Opnd0 = Op0;
 507   Value *Opnd1 = Op1;
 508   for (int i = 0; i < 2; i++) {
 509     bool IgnoreZeroSign = I.hasNoSignedZeros();
 510     if (BinaryOperator::isFNeg(Opnd0, IgnoreZeroSign)) {
 511       BuilderTy::FastMathFlagGuard Guard(*Builder);
 512       Builder->SetFastMathFlags(I.getFastMathFlags());
 513
 514       Value *N0 = dyn_castFNegVal(Opnd0, IgnoreZeroSign);
 515       Value *N1 = dyn_castFNegVal(Opnd1, IgnoreZeroSign);
 516
 517       // -X * -Y => X*Y
 518       if (N1)
 519         return BinaryOperator::CreateFMul(N0, N1);
 520
 521       if (Opnd0->hasOneUse()) {
 522         // -X * Y => -(X*Y) (Promote negation as high as possible)
 523         Value *T = Builder->CreateFMul(N0, Opnd1);
 524         Value *Neg = Builder->CreateFNeg(T);
 525         Neg->takeName(&I);
 526         return ReplaceInstUsesWith(I, Neg);
 527       }
 528     }
 529
 530     // (X*Y) * X => (X*X) * Y where Y != X
 531     //  The purpose is two-fold:
 532     //   1) to form a power expression (of X).
 533     //   2) potentially shorten the critical path: After transformation, the
 534     //  latency of the instruction Y is amortized by the expression of X*X,
 535     //  and therefore Y is in a "less critical" position compared to what it
 536     //  was before the transformation.
 537     //
 538     if (AllowReassociate) {
 539       Value *Opnd0_0, *Opnd0_1;
 540       if (Opnd0->hasOneUse() &&
 541           match(Opnd0, m_FMul(m_Value(Opnd0_0), m_Value(Opnd0_1)))) {
 542         Value *Y = 0;
 543         if (Opnd0_0 == Opnd1 && Opnd0_1 != Opnd1)
 544           Y = Opnd0_1;
 545         else if (Opnd0_1 == Opnd1 && Opnd0_0 != Opnd1)
 546           Y = Opnd0_0;
 547
 548         if (Y) {
 549           BuilderTy::FastMathFlagGuard Guard(*Builder);
 550           Builder->SetFastMathFlags(I.getFastMathFlags());
 551           Value *T = Builder->CreateFMul(Opnd1, Opnd1);
 552
 553           Value *R = Builder->CreateFMul(T, Y);
 554           R->takeName(&I);
 555           return ReplaceInstUsesWith(I, R);
 556         }
 557       }
 558     }
 559
 560     // B * (uitofp i1 C) -> select C, B, 0
 561     if (I.hasNoNaNs() && I.hasNoInfs() && I.hasNoSignedZeros()) {
 562       Value *LHS = Op0, *RHS = Op1;
 563       Value *B, *C;
 564       if (!match(RHS, m_UIToFP(m_Value(C))))
 565         std::swap(LHS, RHS);
 566
 567       if (match(RHS, m_UIToFP(m_Value(C))) && C->getType()->isIntegerTy(1)) {
 568         B = LHS;
 569         Value *Zero = ConstantFP::getNegativeZero(B->getType());
 570         return SelectInst::Create(C, B, Zero);
 571       }
 572     }
 573
 574     // A * (1 - uitofp i1 C) -> select C, 0, A
 575     if (I.hasNoNaNs() && I.hasNoInfs() && I.hasNoSignedZeros()) {
 576       Value *LHS = Op0, *RHS = Op1;
 577       Value *A, *C;
 578       if (!match(RHS, m_FSub(m_FPOne(), m_UIToFP(m_Value(C)))))
 579         std::swap(LHS, RHS);
 580
 581       if (match(RHS, m_FSub(m_FPOne(), m_UIToFP(m_Value(C)))) &&
 582           C->getType()->isIntegerTy(1)) {
 583         A = LHS;
 584         Value *Zero = ConstantFP::getNegativeZero(A->getType());
 585         return SelectInst::Create(C, Zero, A);
 586       }
 587     }
 588
 589     if (!isa<Constant>(Op1))
 590       std::swap(Opnd0, Opnd1);
 591     else
 592       break;
 593   }
 594
 595   return Changed ? &I : 0;
 596 }
 597
 598 /// SimplifyDivRemOfSelect - Try to fold a divide or remainder of a select
 599 /// instruction.
 600 bool InstCombiner::SimplifyDivRemOfSelect(BinaryOperator &I) {
 601   SelectInst *SI = cast<SelectInst>(I.getOperand(1));
 602
 603   // div/rem X, (Cond ? 0 : Y) -> div/rem X, Y
 604   int NonNullOperand = -1;
 605   if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
 606     if (ST->isNullValue())
 607       NonNullOperand = 2;
 608   // div/rem X, (Cond ? Y : 0) -> div/rem X, Y
 609   if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
 610     if (ST->isNullValue())
 611       NonNullOperand = 1;
 612
 613   if (NonNullOperand == -1)
 614     return false;
 615
 616   Value *SelectCond = SI->getOperand(0);
 617
 618   // Change the div/rem to use 'Y' instead of the select.
 619   I.setOperand(1, SI->getOperand(NonNullOperand));
 620
 621   // Okay, we know we replace the operand of the div/rem with 'Y' with no
 622   // problem.  However, the select, or the condition of the select may have
 623   // multiple uses.  Based on our knowledge that the operand must be non-zero,
 624   // propagate the known value for the select into other uses of it, and
 625   // propagate a known value of the condition into its other users.
 626
 627   // If the select and condition only have a single use, don't bother with this,
 628   // early exit.
 629   if (SI->use_empty() && SelectCond->hasOneUse())
 630     return true;
 631
 632   // Scan the current block backward, looking for other uses of SI.
 633   BasicBlock::iterator BBI = &I, BBFront = I.getParent()->begin();
 634
 635   while (BBI != BBFront) {
 636     --BBI;
 637     // If we found a call to a function, we can't assume it will return, so
 638     // information from below it cannot be propagated above it.
 639     if (isa<CallInst>(BBI) && !isa<IntrinsicInst>(BBI))
 640       break;
 641
 642     // Replace uses of the select or its condition with the known values.
 643     for (Instruction::op_iterator I = BBI->op_begin(), E = BBI->op_end();
 644          I != E; ++I) {
 645       if (*I == SI) {
 646         *I = SI->getOperand(NonNullOperand);
 647         Worklist.Add(BBI);
 648       } else if (*I == SelectCond) {
 649         *I = Builder->getInt1(NonNullOperand == 1);
 650         Worklist.Add(BBI);
 651       }
 652     }
 653
 654     // If we past the instruction, quit looking for it.
 655     if (&*BBI == SI)
 656       SI = 0;
 657     if (&*BBI == SelectCond)
 658       SelectCond = 0;
 659
 660     // If we ran out of things to eliminate, break out of the loop.
 661     if (SelectCond == 0 && SI == 0)
 662       break;
 663
 664   }
 665   return true;
 666 }
 667
 668
 669 /// This function implements the transforms common to both integer division
 670 /// instructions (udiv and sdiv). It is called by the visitors to those integer
 671 /// division instructions.
 672 /// @brief Common integer divide transforms
 673 Instruction *InstCombiner::commonIDivTransforms(BinaryOperator &I) {
 674   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
 675
 676   // The RHS is known non-zero.
 677   if (Value *V = simplifyValueKnownNonZero(I.getOperand(1), *this)) {
 678     I.setOperand(1, V);
 679     return &I;
 680   }
 681
 682   // Handle cases involving: [su]div X, (select Cond, Y, Z)
 683   // This does not apply for fdiv.
 684   if (isa<SelectInst>(Op1) && SimplifyDivRemOfSelect(I))
 685     return &I;
 686
 687   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
 688     // (X / C1) / C2  -> X / (C1*C2)
 689     if (Instruction *LHS = dyn_cast<Instruction>(Op0))
 690       if (Instruction::BinaryOps(LHS->getOpcode()) == I.getOpcode())
 691         if (ConstantInt *LHSRHS = dyn_cast<ConstantInt>(LHS->getOperand(1))) {
 692           if (MultiplyOverflows(RHS, LHSRHS,
 693                                 I.getOpcode()==Instruction::SDiv))
 694             return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
 695           return BinaryOperator::Create(I.getOpcode(), LHS->getOperand(0),
 696                                         ConstantExpr::getMul(RHS, LHSRHS));
 697         }
 698
 699     if (!RHS->isZero()) { // avoid X udiv 0
 700       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
 701         if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI))
 702           return R;
 703       if (isa<PHINode>(Op0))
 704         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
 705           return NV;
 706     }
 707   }
 708
 709   // See if we can fold away this div instruction.
 710   if (SimplifyDemandedInstructionBits(I))
 711     return &I;
 712
 713   // (X - (X rem Y)) / Y -> X / Y; usually originates as ((X / Y) * Y) / Y
 714   Value *X = 0, *Z = 0;
 715   if (match(Op0, m_Sub(m_Value(X), m_Value(Z)))) { // (X - Z) / Y; Y = Op1
 716     bool isSigned = I.getOpcode() == Instruction::SDiv;
 717     if ((isSigned && match(Z, m_SRem(m_Specific(X), m_Specific(Op1)))) ||
 718         (!isSigned && match(Z, m_URem(m_Specific(X), m_Specific(Op1)))))
 719       return BinaryOperator::Create(I.getOpcode(), X, Op1);
 720   }
 721
 722   return 0;
 723 }
 724
 725 /// dyn_castZExtVal - Checks if V is a zext or constant that can
 726 /// be truncated to Ty without losing bits.
 727 static Value *dyn_castZExtVal(Value *V, Type *Ty) {
 728   if (ZExtInst *Z = dyn_cast<ZExtInst>(V)) {
 729     if (Z->getSrcTy() == Ty)
 730       return Z->getOperand(0);
 731   } else if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(V)) {
 732     if (C->getValue().getActiveBits() <= cast<IntegerType>(Ty)->getBitWidth())
 733       return ConstantExpr::getTrunc(C, Ty);
 734   }
 735   return 0;
 736 }
 737
 738 namespace {
 739 const unsigned MaxDepth = 6;
 740 typedef Instruction *(*FoldUDivOperandCb)(Value *Op0, Value *Op1,
 741                                           const BinaryOperator &I,
 742                                           InstCombiner &IC);
 743
 744 /// \brief Used to maintain state for visitUDivOperand().
 745 struct UDivFoldAction {
 746   FoldUDivOperandCb FoldAction; ///< Informs visitUDiv() how to fold this
 747                                 ///< operand.  This can be zero if this action
 748                                 ///< joins two actions together.
 749
 750   Value *OperandToFold;         ///< Which operand to fold.
 751   union {
 752     Instruction *FoldResult;    ///< The instruction returned when FoldAction is
 753                                 ///< invoked.
 754
 755     size_t SelectLHSIdx;        ///< Stores the LHS action index if this action
 756                                 ///< joins two actions together.
 757   };
 758
 759   UDivFoldAction(FoldUDivOperandCb FA, Value *InputOperand)
 760       : FoldAction(FA), OperandToFold(InputOperand), FoldResult(0) {}
 761   UDivFoldAction(FoldUDivOperandCb FA, Value *InputOperand, size_t SLHS)
 762       : FoldAction(FA), OperandToFold(InputOperand), SelectLHSIdx(SLHS) {}
 763 };
 764 }
 765
 766 // X udiv 2^C -> X >> C
 767 static Instruction *foldUDivPow2Cst(Value *Op0, Value *Op1,
 768                                     const BinaryOperator &I, InstCombiner &IC) {
 769   const APInt &C = cast<Constant>(Op1)->getUniqueInteger();
 770   BinaryOperator *LShr = BinaryOperator::CreateLShr(
 771       Op0, ConstantInt::get(Op0->getType(), C.logBase2()));
 772   if (I.isExact()) LShr->setIsExact();
 773   return LShr;
 774 }
 775
 776 // X udiv C, where C >= signbit
 777 static Instruction *foldUDivNegCst(Value *Op0, Value *Op1,
 778                                    const BinaryOperator &I, InstCombiner &IC) {
 779   Value *ICI = IC.Builder->CreateICmpULT(Op0, cast<ConstantInt>(Op1));
 780
 781   return SelectInst::Create(ICI, Constant::getNullValue(I.getType()),
 782                             ConstantInt::get(I.getType(), 1));
 783 }
 784
 785 // X udiv (C1 << N), where C1 is "1<<C2"  -->  X >> (N+C2)
 786 static Instruction *foldUDivShl(Value *Op0, Value *Op1, const BinaryOperator &I,
 787                                 InstCombiner &IC) {
 788   Instruction *ShiftLeft = cast<Instruction>(Op1);
 789   if (isa<ZExtInst>(ShiftLeft))
 790     ShiftLeft = cast<Instruction>(ShiftLeft->getOperand(0));
 791
 792   const APInt &CI =
 793       cast<Constant>(ShiftLeft->getOperand(0))->getUniqueInteger();
 794   Value *N = ShiftLeft->getOperand(1);
 795   if (CI != 1)
 796     N = IC.Builder->CreateAdd(N, ConstantInt::get(N->getType(), CI.logBase2()));
 797   if (ZExtInst *Z = dyn_cast<ZExtInst>(Op1))
 798     N = IC.Builder->CreateZExt(N, Z->getDestTy());
 799   BinaryOperator *LShr = BinaryOperator::CreateLShr(Op0, N);
 800   if (I.isExact()) LShr->setIsExact();
 801   return LShr;
 802 }
 803
 804 // \brief Recursively visits the possible right hand operands of a udiv
 805 // instruction, seeing through select instructions, to determine if we can
 806 // replace the udiv with something simpler.  If we find that an operand is not
 807 // able to simplify the udiv, we abort the entire transformation.
 808 static size_t visitUDivOperand(Value *Op0, Value *Op1, const BinaryOperator &I,
 809                                SmallVectorImpl<UDivFoldAction> &Actions,
 810                                unsigned Depth = 0) {
 811   // Check to see if this is an unsigned division with an exact power of 2,
 812   // if so, convert to a right shift.
 813   if (match(Op1, m_Power2())) {
 814     Actions.push_back(UDivFoldAction(foldUDivPow2Cst, Op1));
 815     return Actions.size();
 816   }
 817
 818   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Op1))
 819     // X udiv C, where C >= signbit
 820     if (C->getValue().isNegative()) {
 821       Actions.push_back(UDivFoldAction(foldUDivNegCst, C));
 822       return Actions.size();
 823     }
 824
 825   // X udiv (C1 << N), where C1 is "1<<C2"  -->  X >> (N+C2)
 826   if (match(Op1, m_Shl(m_Power2(), m_Value())) ||
 827       match(Op1, m_ZExt(m_Shl(m_Power2(), m_Value())))) {
 828     Actions.push_back(UDivFoldAction(foldUDivShl, Op1));
 829     return Actions.size();
 830   }
 831
 832   // The remaining tests are all recursive, so bail out if we hit the limit.
 833   if (Depth++ == MaxDepth)
 834     return 0;
 835
 836   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
 837     if (size_t LHSIdx = visitUDivOperand(Op0, SI->getOperand(1), I, Actions))
 838       if (visitUDivOperand(Op0, SI->getOperand(2), I, Actions)) {
 839         Actions.push_back(UDivFoldAction((FoldUDivOperandCb)0, Op1, LHSIdx-1));
 840         return Actions.size();
 841       }
 842
 843   return 0;
 844 }
 845
 846 Instruction *InstCombiner::visitUDiv(BinaryOperator &I) {
 847   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
 848
 849   if (Value *V = SimplifyUDivInst(Op0, Op1, TD))
 850     return ReplaceInstUsesWith(I, V);
 851
 852   // Handle the integer div common cases
 853   if (Instruction *Common = commonIDivTransforms(I))
 854     return Common;
 855
 856   // (x lshr C1) udiv C2 --> x udiv (C2 << C1)
 857   if (ConstantInt *C2 = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
 858     Value *X;
 859     ConstantInt *C1;
 860     if (match(Op0, m_LShr(m_Value(X), m_ConstantInt(C1)))) {
 861       APInt NC = C2->getValue().shl(C1->getLimitedValue(C1->getBitWidth()-1));
 862       return BinaryOperator::CreateUDiv(X, Builder->getInt(NC));
 863     }
 864   }
 865
 866   // (zext A) udiv (zext B) --> zext (A udiv B)
 867   if (ZExtInst *ZOp0 = dyn_cast<ZExtInst>(Op0))
 868     if (Value *ZOp1 = dyn_castZExtVal(Op1, ZOp0->getSrcTy()))
 869       return new ZExtInst(Builder->CreateUDiv(ZOp0->getOperand(0), ZOp1, "div",
 870                                               I.isExact()),
 871                           I.getType());
 872
 873   // (LHS udiv (select (select (...)))) -> (LHS >> (select (select (...))))
 874   SmallVector<UDivFoldAction, 6> UDivActions;
 875   if (visitUDivOperand(Op0, Op1, I, UDivActions))
 876     for (unsigned i = 0, e = UDivActions.size(); i != e; ++i) {
 877       FoldUDivOperandCb Action = UDivActions[i].FoldAction;
 878       Value *ActionOp1 = UDivActions[i].OperandToFold;
 879       Instruction *Inst;
 880       if (Action)
 881         Inst = Action(Op0, ActionOp1, I, *this);
 882       else {
 883         // This action joins two actions together.  The RHS of this action is
 884         // simply the last action we processed, we saved the LHS action index in
 885         // the joining action.
 886         size_t SelectRHSIdx = i - 1;
 887         Value *SelectRHS = UDivActions[SelectRHSIdx].FoldResult;
 888         size_t SelectLHSIdx = UDivActions[i].SelectLHSIdx;
 889         Value *SelectLHS = UDivActions[SelectLHSIdx].FoldResult;
 890         Inst = SelectInst::Create(cast<SelectInst>(ActionOp1)->getCondition(),
 891                                   SelectLHS, SelectRHS);
 892       }
 893
 894       // If this is the last action to process, return it to the InstCombiner.
 895       // Otherwise, we insert it before the UDiv and record it so that we may
 896       // use it as part of a joining action (i.e., a SelectInst).
 897       if (e - i != 1) {
 898         Inst->insertBefore(&I);
 899         UDivActions[i].FoldResult = Inst;
 900       } else
 901         return Inst;
 902     }
 903
 904   return 0;
 905 }
 906
 907 Instruction *InstCombiner::visitSDiv(BinaryOperator &I) {
 908   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
 909
 910   if (Value *V = SimplifySDivInst(Op0, Op1, TD))
 911     return ReplaceInstUsesWith(I, V);
 912
 913   // Handle the integer div common cases
 914   if (Instruction *Common = commonIDivTransforms(I))
 915     return Common;
 916
 917   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
 918     // sdiv X, -1 == -X
 919     if (RHS->isAllOnesValue())
 920       return BinaryOperator::CreateNeg(Op0);
 921
 922     // sdiv X, C  -->  ashr exact X, log2(C)
 923     if (I.isExact() && RHS->getValue().isNonNegative() &&
 924         RHS->getValue().isPowerOf2()) {
 925       Value *ShAmt = llvm::ConstantInt::get(RHS->getType(),
 926                                             RHS->getValue().exactLogBase2());
 927       return BinaryOperator::CreateExactAShr(Op0, ShAmt, I.getName());
 928     }
 929
 930     // -X/C  -->  X/-C  provided the negation doesn't overflow.
 931     if (SubOperator *Sub = dyn_cast<SubOperator>(Op0))
 932       if (match(Sub->getOperand(0), m_Zero()) && Sub->hasNoSignedWrap())
 933         return BinaryOperator::CreateSDiv(Sub->getOperand(1),
 934                                           ConstantExpr::getNeg(RHS));
 935   }
 936
 937   // If the sign bits of both operands are zero (i.e. we can prove they are
 938   // unsigned inputs), turn this into a udiv.
 939   if (I.getType()->isIntegerTy()) {
 940     APInt Mask(APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits()));
 941     if (MaskedValueIsZero(Op0, Mask)) {
 942       if (MaskedValueIsZero(Op1, Mask)) {
 943         // X sdiv Y -> X udiv Y, iff X and Y don't have sign bit set
 944         return BinaryOperator::CreateUDiv(Op0, Op1, I.getName());
 945       }
 946
 947       if (match(Op1, m_Shl(m_Power2(), m_Value()))) {
 948         // X sdiv (1 << Y) -> X udiv (1 << Y) ( -> X u>> Y)
 949         // Safe because the only negative value (1 << Y) can take on is
 950         // INT_MIN, and X sdiv INT_MIN == X udiv INT_MIN == 0 if X doesn't have
 951         // the sign bit set.
 952         return BinaryOperator::CreateUDiv(Op0, Op1, I.getName());
 953       }
 954     }
 955   }
 956
 957   return 0;
 958 }
 959
 960 /// CvtFDivConstToReciprocal tries to convert X/C into X*1/C if C not a special
 961 /// FP value and:
 962 ///    1) 1/C is exact, or
 963 ///    2) reciprocal is allowed.
 964 /// If the conversion was successful, the simplified expression "X * 1/C" is
 965 /// returned; otherwise, NULL is returned.
 966 ///
 967 static Instruction *CvtFDivConstToReciprocal(Value *Dividend,
 968                                              ConstantFP *Divisor,
 969                                              bool AllowReciprocal) {
 970   const APFloat &FpVal = Divisor->getValueAPF();
 971   APFloat Reciprocal(FpVal.getSemantics());
 972   bool Cvt = FpVal.getExactInverse(&Reciprocal);
 973
 974   if (!Cvt && AllowReciprocal && FpVal.isFiniteNonZero()) {
 975     Reciprocal = APFloat(FpVal.getSemantics(), 1.0f);
 976     (void)Reciprocal.divide(FpVal, APFloat::rmNearestTiesToEven);
 977     Cvt = !Reciprocal.isDenormal();
 978   }
 979
 980   if (!Cvt)
 981     return 0;
 982
 983   ConstantFP *R;
 984   R = ConstantFP::get(Dividend->getType()->getContext(), Reciprocal);
 985   return BinaryOperator::CreateFMul(Dividend, R);
 986 }
 987
 988 Instruction *InstCombiner::visitFDiv(BinaryOperator &I) {
 989   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
 990
 991   if (Value *V = SimplifyFDivInst(Op0, Op1, TD))
 992     return ReplaceInstUsesWith(I, V);
 993
 994   if (isa<Constant>(Op0))
 995     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
 996       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI))
 997         return R;
 998
 999   bool AllowReassociate = I.hasUnsafeAlgebra();
1000   bool AllowReciprocal = I.hasAllowReciprocal();
1001
1002   if (ConstantFP *Op1C = dyn_cast<ConstantFP>(Op1)) {
1003     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
1004       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI))
1005         return R;
1006
1007     if (AllowReassociate) {
1008       ConstantFP *C1 = 0;
1009       ConstantFP *C2 = Op1C;
1010       Value *X;
1011       Instruction *Res = 0;
1012
1013       if (match(Op0, m_FMul(m_Value(X), m_ConstantFP(C1)))) {
1014         // (X*C1)/C2 => X * (C1/C2)
1015         //
1016         Constant *C = ConstantExpr::getFDiv(C1, C2);
1017         const APFloat &F = cast<ConstantFP>(C)->getValueAPF();
1018         if (F.isNormal())
1019           Res = BinaryOperator::CreateFMul(X, C);
1020       } else if (match(Op0, m_FDiv(m_Value(X), m_ConstantFP(C1)))) {
1021         // (X/C1)/C2 => X /(C2*C1) [=> X * 1/(C2*C1) if reciprocal is allowed]
1022         //
1023         Constant *C = ConstantExpr::getFMul(C1, C2);
1024         const APFloat &F = cast<ConstantFP>(C)->getValueAPF();
1025         if (F.isNormal()) {
1026           Res = CvtFDivConstToReciprocal(X, cast<ConstantFP>(C),
1027                                          AllowReciprocal);
1028           if (!Res)
1029             Res = BinaryOperator::CreateFDiv(X, C);
1030         }
1031       }
1032
1033       if (Res) {
1034         Res->setFastMathFlags(I.getFastMathFlags());
1035         return Res;
1036       }
1037     }
1038
1039     // X / C => X * 1/C
1040     if (Instruction *T = CvtFDivConstToReciprocal(Op0, Op1C, AllowReciprocal))
1041       return T;
1042
1043     return 0;
1044   }
1045
1046   if (AllowReassociate && isa<ConstantFP>(Op0)) {
1047     ConstantFP *C1 = cast<ConstantFP>(Op0), *C2;
1048     Constant *Fold = 0;
1049     Value *X;
1050     bool CreateDiv = true;
1051
1052     // C1 / (X*C2) => (C1/C2) / X
1053     if (match(Op1, m_FMul(m_Value(X), m_ConstantFP(C2))))
1054       Fold = ConstantExpr::getFDiv(C1, C2);
1055     else if (match(Op1, m_FDiv(m_Value(X), m_ConstantFP(C2)))) {
1056       // C1 / (X/C2) => (C1*C2) / X
1057       Fold = ConstantExpr::getFMul(C1, C2);
1058     } else if (match(Op1, m_FDiv(m_ConstantFP(C2), m_Value(X)))) {
1059       // C1 / (C2/X) => (C1/C2) * X
1060       Fold = ConstantExpr::getFDiv(C1, C2);
1061       CreateDiv = false;
1062     }
1063
1064     if (Fold) {
1065       const APFloat &FoldC = cast<ConstantFP>(Fold)->getValueAPF();
1066       if (FoldC.isNormal()) {
1067         Instruction *R = CreateDiv ?
1068                          BinaryOperator::CreateFDiv(Fold, X) :
1069                          BinaryOperator::CreateFMul(X, Fold);
1070         R->setFastMathFlags(I.getFastMathFlags());
1071         return R;
1072       }
1073     }
1074     return 0;
1075   }
1076
1077   if (AllowReassociate) {
1078     Value *X, *Y;
1079     Value *NewInst = 0;
1080     Instruction *SimpR = 0;
1081
1082     if (Op0->hasOneUse() && match(Op0, m_FDiv(m_Value(X), m_Value(Y)))) {
1083       // (X/Y) / Z => X / (Y*Z)
1084       //
1085       if (!isa<ConstantFP>(Y) || !isa<ConstantFP>(Op1)) {
1086         NewInst = Builder->CreateFMul(Y, Op1);
1087         SimpR = BinaryOperator::CreateFDiv(X, NewInst);
1088       }
1089     } else if (Op1->hasOneUse() && match(Op1, m_FDiv(m_Value(X), m_Value(Y)))) {
1090       // Z / (X/Y) => Z*Y / X
1091       //
1092       if (!isa<ConstantFP>(Y) || !isa<ConstantFP>(Op0)) {
1093         NewInst = Builder->CreateFMul(Op0, Y);
1094         SimpR = BinaryOperator::CreateFDiv(NewInst, X);
1095       }
1096     }
1097
1098     if (NewInst) {
1099       if (Instruction *T = dyn_cast<Instruction>(NewInst))
1100         T->setDebugLoc(I.getDebugLoc());
1101       SimpR->setFastMathFlags(I.getFastMathFlags());
1102       return SimpR;
1103     }
1104   }
1105
1106   return 0;
1107 }
1108
1109 /// This function implements the transforms common to both integer remainder
1110 /// instructions (urem and srem). It is called by the visitors to those integer
1111 /// remainder instructions.
1112 /// @brief Common integer remainder transforms
1113 Instruction *InstCombiner::commonIRemTransforms(BinaryOperator &I) {
1114   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
1115
1116   // The RHS is known non-zero.
1117   if (Value *V = simplifyValueKnownNonZero(I.getOperand(1), *this)) {
1118     I.setOperand(1, V);
1119     return &I;
1120   }
1121
1122   // Handle cases involving: rem X, (select Cond, Y, Z)
1123   if (isa<SelectInst>(Op1) && SimplifyDivRemOfSelect(I))
1124     return &I;
1125
1126   if (isa<ConstantInt>(Op1)) {
1127     if (Instruction *Op0I = dyn_cast<Instruction>(Op0)) {
1128       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0I)) {
1129         if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI))
1130           return R;
1131       } else if (isa<PHINode>(Op0I)) {
1132         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
1133           return NV;
1134       }
1135
1136       // See if we can fold away this rem instruction.
1137       if (SimplifyDemandedInstructionBits(I))
1138         return &I;
1139     }
1140   }
1141
1142   return 0;
1143 }
1144
1145 Instruction *InstCombiner::visitURem(BinaryOperator &I) {
1146   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
1147
1148   if (Value *V = SimplifyURemInst(Op0, Op1, TD))
1149     return ReplaceInstUsesWith(I, V);
1150
1151   if (Instruction *common = commonIRemTransforms(I))
1152     return common;
1153
1154   // (zext A) urem (zext B) --> zext (A urem B)
1155   if (ZExtInst *ZOp0 = dyn_cast<ZExtInst>(Op0))
1156     if (Value *ZOp1 = dyn_castZExtVal(Op1, ZOp0->getSrcTy()))
1157       return new ZExtInst(Builder->CreateURem(ZOp0->getOperand(0), ZOp1),
1158                           I.getType());
1159
1160   // X urem Y -> X and Y-1, where Y is a power of 2,
1161   if (isKnownToBeAPowerOfTwo(Op1, /*OrZero*/true)) {
1162     Constant *N1 = Constant::getAllOnesValue(I.getType());
1163     Value *Add = Builder->CreateAdd(Op1, N1);
1164     return BinaryOperator::CreateAnd(Op0, Add);
1165   }
1166
1167   // 1 urem X -> zext(X != 1)
1168   if (match(Op0, m_One())) {
1169     Value *Cmp = Builder->CreateICmpNE(Op1, Op0);
1170     Value *Ext = Builder->CreateZExt(Cmp, I.getType());
1171     return ReplaceInstUsesWith(I, Ext);
1172   }
1173
1174   return 0;
1175 }
1176
1177 Instruction *InstCombiner::visitSRem(BinaryOperator &I) {
1178   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
1179
1180   if (Value *V = SimplifySRemInst(Op0, Op1, TD))
1181     return ReplaceInstUsesWith(I, V);
1182
1183   // Handle the integer rem common cases
1184   if (Instruction *Common = commonIRemTransforms(I))
1185     return Common;
1186
1187   if (Value *RHSNeg = dyn_castNegVal(Op1))
1188     if (!isa<Constant>(RHSNeg) ||
1189         (isa<ConstantInt>(RHSNeg) &&
1190          cast<ConstantInt>(RHSNeg)->getValue().isStrictlyPositive())) {
1191       // X % -Y -> X % Y
1192       Worklist.AddValue(I.getOperand(1));
1193       I.setOperand(1, RHSNeg);
1194       return &I;
1195     }
1196
1197   // If the sign bits of both operands are zero (i.e. we can prove they are
1198   // unsigned inputs), turn this into a urem.
1199   if (I.getType()->isIntegerTy()) {
1200     APInt Mask(APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits()));
1201     if (MaskedValueIsZero(Op1, Mask) && MaskedValueIsZero(Op0, Mask)) {
1202       // X srem Y -> X urem Y, iff X and Y don't have sign bit set
1203       return BinaryOperator::CreateURem(Op0, Op1, I.getName());
1204     }
1205   }
1206
1207   // If it's a constant vector, flip any negative values positive.
1208   if (isa<ConstantVector>(Op1) || isa<ConstantDataVector>(Op1)) {
1209     Constant *C = cast<Constant>(Op1);
1210     unsigned VWidth = C->getType()->getVectorNumElements();
1211
1212     bool hasNegative = false;
1213     bool hasMissing = false;
1214     for (unsigned i = 0; i != VWidth; ++i) {
1215       Constant *Elt = C->getAggregateElement(i);
1216       if (Elt == 0) {
1217         hasMissing = true;
1218         break;
1219       }
1220
1221       if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Elt))
1222         if (RHS->isNegative())
1223           hasNegative = true;
1224     }
1225
1226     if (hasNegative && !hasMissing) {
1227       SmallVector<Constant *, 16> Elts(VWidth);
1228       for (unsigned i = 0; i != VWidth; ++i) {
1229         Elts[i] = C->getAggregateElement(i);  // Handle undef, etc.
1230         if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Elts[i])) {
1231           if (RHS->isNegative())
1232             Elts[i] = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(RHS));
1233         }
1234       }
1235
1236       Constant *NewRHSV = ConstantVector::get(Elts);
1237       if (NewRHSV != C) {  // Don't loop on -MININT
1238         Worklist.AddValue(I.getOperand(1));
1239         I.setOperand(1, NewRHSV);
1240         return &I;
1241       }
1242     }
1243   }
1244
1245   return 0;
1246 }
1247
1248 Instruction *InstCombiner::visitFRem(BinaryOperator &I) {
1249   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
1250
1251   if (Value *V = SimplifyFRemInst(Op0, Op1, TD))
1252     return ReplaceInstUsesWith(I, V);
1253
1254   // Handle cases involving: rem X, (select Cond, Y, Z)
1255   if (isa<SelectInst>(Op1) && SimplifyDivRemOfSelect(I))
1256     return &I;
1257
1258   return 0;
1259 }