nir: make various getters take const pointers
[mesa.git] / src / compiler / nir / nir_opt_algebraic.py
index 39be85f639e8372f64c238217dd8f160463661ca..fe6e33d31397929ed169c242b510b45d146e8c79 100644 (file)
@@ -1,4 +1,3 @@
-#! /usr/bin/env python
 #
 # Copyright (C) 2014 Intel Corporation
 #
@@ -34,39 +33,67 @@ d = 'd'
 
 # Written in the form (<search>, <replace>) where <search> is an expression
 # and <replace> is either an expression or a value.  An expression is
-# defined as a tuple of the form (<op>, <src0>, <src1>, <src2>, <src3>)
+# defined as a tuple of the form ([~]<op>, <src0>, <src1>, <src2>, <src3>)
 # where each source is either an expression or a value.  A value can be
 # either a numeric constant or a string representing a variable name.
 #
-# Variable names are specified as "[#]name[@type]" where "#" inicates that
-# the given variable will only match constants and the type indicates that
+# If the opcode in a search expression is prefixed by a '~' character, this
+# indicates that the operation is inexact.  Such operations will only get
+# applied to SSA values that do not have the exact bit set.  This should be
+# used by by any optimizations that are not bit-for-bit exact.  It should not,
+# however, be used for backend-requested lowering operations as those need to
+# happen regardless of precision.
+#
+# Variable names are specified as "[#]name[@type][(cond)]" where "#" inicates
+# that the given variable will only match constants and the type indicates that
 # the given variable will only match values from ALU instructions with the
-# given output type.
+# given output type, and (cond) specifies an additional condition function
+# (see nir_search_helpers.h).
 #
 # For constants, you have to be careful to make sure that it is the right
 # type because python is unaware of the source and destination types of the
 # opcodes.
+#
+# All expression types can have a bit-size specified.  For opcodes, this
+# looks like "op@32", for variables it is "a@32" or "a@uint32" to specify a
+# type and size, and for literals, you can write "2.0@32".  In the search half
+# of the expression this indicates that it should only match that particular
+# bit-size.  In the replace half of the expression this indicates that the
+# constructed value should have that bit-size.
 
 optimizations = [
+
+   (('imul', a, '#b@32(is_pos_power_of_two)'), ('ishl', a, ('find_lsb', b))),
+   (('imul', a, '#b@32(is_neg_power_of_two)'), ('ineg', ('ishl', a, ('find_lsb', ('iabs', b))))),
+   (('udiv', a, 1), a),
+   (('idiv', a, 1), a),
+   (('umod', a, 1), 0),
+   (('imod', a, 1), 0),
+   (('udiv', a, '#b@32(is_pos_power_of_two)'), ('ushr', a, ('find_lsb', b))),
+   (('idiv', a, '#b@32(is_pos_power_of_two)'), ('imul', ('isign', a), ('ushr', ('iabs', a), ('find_lsb', b))), 'options->lower_idiv'),
+   (('idiv', a, '#b@32(is_neg_power_of_two)'), ('ineg', ('imul', ('isign', a), ('ushr', ('iabs', a), ('find_lsb', ('iabs', b))))), 'options->lower_idiv'),
+   (('umod', a, '#b(is_pos_power_of_two)'),    ('iand', a, ('isub', b, 1))),
+
    (('fneg', ('fneg', a)), a),
    (('ineg', ('ineg', a)), a),
    (('fabs', ('fabs', a)), ('fabs', a)),
    (('fabs', ('fneg', a)), ('fabs', a)),
+   (('fabs', ('u2f32', a)), ('u2f32', a)),
    (('iabs', ('iabs', a)), ('iabs', a)),
    (('iabs', ('ineg', a)), ('iabs', a)),
-   (('fadd', a, 0.0), a),
+   (('~fadd', a, 0.0), a),
    (('iadd', a, 0), a),
    (('usadd_4x8', a, 0), a),
    (('usadd_4x8', a, ~0), ~0),
-   (('fadd', ('fmul', a, b), ('fmul', a, c)), ('fmul', a, ('fadd', b, c))),
+   (('~fadd', ('fmul', a, b), ('fmul', a, c)), ('fmul', a, ('fadd', b, c))),
    (('iadd', ('imul', a, b), ('imul', a, c)), ('imul', a, ('iadd', b, c))),
-   (('fadd', ('fneg', a), a), 0.0),
+   (('~fadd', ('fneg', a), a), 0.0),
    (('iadd', ('ineg', a), a), 0),
    (('iadd', ('ineg', a), ('iadd', a, b)), b),
    (('iadd', a, ('iadd', ('ineg', a), b)), b),
-   (('fadd', ('fneg', a), ('fadd', a, b)), b),
-   (('fadd', a, ('fadd', ('fneg', a), b)), b),
-   (('fmul', a, 0.0), 0.0),
+   (('~fadd', ('fneg', a), ('fadd', a, b)), b),
+   (('~fadd', a, ('fadd', ('fneg', a), b)), b),
+   (('~fmul', a, 0.0), 0.0),
    (('imul', a, 0), 0),
    (('umul_unorm_4x8', a, 0), 0),
    (('umul_unorm_4x8', a, ~0), a),
@@ -74,50 +101,109 @@ optimizations = [
    (('imul', a, 1), a),
    (('fmul', a, -1.0), ('fneg', a)),
    (('imul', a, -1), ('ineg', a)),
-   (('ffma', 0.0, a, b), b),
-   (('ffma', a, 0.0, b), b),
-   (('ffma', a, b, 0.0), ('fmul', a, b)),
+   (('~ffma', 0.0, a, b), b),
+   (('~ffma', a, 0.0, b), b),
+   (('~ffma', a, b, 0.0), ('fmul', a, b)),
    (('ffma', a, 1.0, b), ('fadd', a, b)),
    (('ffma', 1.0, a, b), ('fadd', a, b)),
-   (('flrp', a, b, 0.0), a),
-   (('flrp', a, b, 1.0), b),
-   (('flrp', a, a, b), a),
-   (('flrp', 0.0, a, b), ('fmul', a, b)),
-   (('flrp', a, b, c), ('fadd', ('fmul', c, ('fsub', b, a)), a), 'options->lower_flrp'),
+   (('~flrp', a, b, 0.0), a),
+   (('~flrp', a, b, 1.0), b),
+   (('~flrp', a, a, b), a),
+   (('~flrp', 0.0, a, b), ('fmul', a, b)),
+   (('~flrp', a, b, ('b2f', c)), ('bcsel', c, b, a), 'options->lower_flrp32'),
+   (('~flrp', a, 0.0, c), ('fadd', ('fmul', ('fneg', a), c), a)),
+   (('flrp@32', a, b, c), ('fadd', ('fmul', c, ('fsub', b, a)), a), 'options->lower_flrp32'),
+   (('flrp@64', a, b, c), ('fadd', ('fmul', c, ('fsub', b, a)), a), 'options->lower_flrp64'),
    (('ffract', a), ('fsub', a, ('ffloor', a)), 'options->lower_ffract'),
-   (('fadd', ('fmul', a, ('fadd', 1.0, ('fneg', c))), ('fmul', b, c)), ('flrp', a, b, c), '!options->lower_flrp'),
-   (('fadd', a, ('fmul', c, ('fadd', b, ('fneg', a)))), ('flrp', a, b, c), '!options->lower_flrp'),
+   (('~fadd', ('fmul', a, ('fadd', 1.0, ('fneg', ('b2f', c)))), ('fmul', b, ('b2f', c))), ('bcsel', c, b, a), 'options->lower_flrp32'),
+   (('~fadd@32', ('fmul', a, ('fadd', 1.0, ('fneg',         c ))), ('fmul', b,         c )), ('flrp', a, b, c), '!options->lower_flrp32'),
+   (('~fadd@64', ('fmul', a, ('fadd', 1.0, ('fneg',         c ))), ('fmul', b,         c )), ('flrp', a, b, c), '!options->lower_flrp64'),
+   (('~fadd', a, ('fmul', ('b2f', c), ('fadd', b, ('fneg', a)))), ('bcsel', c, b, a), 'options->lower_flrp32'),
+   (('~fadd@32', a, ('fmul',         c , ('fadd', b, ('fneg', a)))), ('flrp', a, b, c), '!options->lower_flrp32'),
+   (('~fadd@64', a, ('fmul',         c , ('fadd', b, ('fneg', a)))), ('flrp', a, b, c), '!options->lower_flrp64'),
    (('ffma', a, b, c), ('fadd', ('fmul', a, b), c), 'options->lower_ffma'),
-   (('fadd', ('fmul', a, b), c), ('ffma', a, b, c), '!options->lower_ffma'),
+   (('~fadd', ('fmul', a, b), c), ('ffma', a, b, c), 'options->fuse_ffma'),
+
+   # (a * #b + #c) << #d
+   # ((a * #b) << #d) + (#c << #d)
+   # (a * (#b << #d)) + (#c << #d)
+   (('ishl', ('iadd', ('imul', a, '#b'), '#c'), '#d'),
+    ('iadd', ('imul', a, ('ishl', b, d)), ('ishl', c, d))),
+
+   # (a * #b) << #c
+   # a * (#b << #c)
+   (('ishl', ('imul', a, '#b'), '#c'), ('imul', a, ('ishl', b, c))),
+
    # Comparison simplifications
-   (('inot', ('flt', a, b)), ('fge', a, b)),
-   (('inot', ('fge', a, b)), ('flt', a, b)),
-   (('inot', ('feq', a, b)), ('fne', a, b)),
-   (('inot', ('fne', a, b)), ('feq', a, b)),
+   (('~inot', ('flt', a, b)), ('fge', a, b)),
+   (('~inot', ('fge', a, b)), ('flt', a, b)),
+   (('~inot', ('feq', a, b)), ('fne', a, b)),
+   (('~inot', ('fne', a, b)), ('feq', a, b)),
    (('inot', ('ilt', a, b)), ('ige', a, b)),
    (('inot', ('ige', a, b)), ('ilt', a, b)),
    (('inot', ('ieq', a, b)), ('ine', a, b)),
    (('inot', ('ine', a, b)), ('ieq', a, b)),
+
+   # 0.0 >= b2f(a)
+   # b2f(a) <= 0.0
+   # b2f(a) == 0.0 because b2f(a) can only be 0 or 1
+   # inot(a)
+   (('fge', 0.0, ('b2f', a)), ('inot', a)),
+
+   (('fge', ('fneg', ('b2f', a)), 0.0), ('inot', a)),
+
+   # 0.0 < fabs(a)
+   # fabs(a) > 0.0
+   # fabs(a) != 0.0 because fabs(a) must be >= 0
+   # a != 0.0
+   (('flt', 0.0, ('fabs', a)), ('fne', a, 0.0)),
+
+   # ignore this opt when the result is used by a bcsel or if so we can make
+   # use of conditional modifiers on supported hardware.
+   (('flt(is_not_used_by_conditional)', ('fadd(is_used_once)', a, ('fneg', b)), 0.0), ('flt', a, b)),
+
    (('fge', ('fneg', ('fabs', a)), 0.0), ('feq', a, 0.0)),
-   (('bcsel', ('flt', a, b), a, b), ('fmin', a, b)),
+   (('bcsel', ('flt', b, a), b, a), ('fmin', a, b)),
    (('bcsel', ('flt', a, b), b, a), ('fmax', a, b)),
-   (('bcsel', ('inot', 'a@bool'), b, c), ('bcsel', a, c, b)),
+   (('bcsel', ('inot', a), b, c), ('bcsel', a, c, b)),
    (('bcsel', a, ('bcsel', a, b, c), d), ('bcsel', a, b, d)),
+   (('bcsel', a, True, 'b@bool'), ('ior', a, b)),
    (('fmin', a, a), a),
    (('fmax', a, a), a),
    (('imin', a, a), a),
    (('imax', a, a), a),
    (('umin', a, a), a),
    (('umax', a, a), a),
-   (('fmin', ('fmax', a, 0.0), 1.0), ('fsat', a), '!options->lower_fsat'),
-   (('fmax', ('fmin', a, 1.0), 0.0), ('fsat', a), '!options->lower_fsat'),
+   (('fmin', a, ('fneg', a)), ('fneg', ('fabs', a))),
+   (('imin', a, ('ineg', a)), ('ineg', ('iabs', a))),
+   (('fmin', a, ('fneg', ('fabs', a))), ('fneg', ('fabs', a))),
+   (('imin', a, ('ineg', ('iabs', a))), ('ineg', ('iabs', a))),
+   (('fmin', a, ('fabs', a)), a),
+   (('imin', a, ('iabs', a)), a),
+   (('fmax', a, ('fneg', ('fabs', a))), a),
+   (('imax', a, ('ineg', ('iabs', a))), a),
+   (('fmax', a, ('fabs', a)), ('fabs', a)),
+   (('imax', a, ('iabs', a)), ('iabs', a)),
+   (('fmax', a, ('fneg', a)), ('fabs', a)),
+   (('imax', a, ('ineg', a)), ('iabs', a)),
+   (('~fmin', ('fmax', a, 0.0), 1.0), ('fsat', a), '!options->lower_fsat'),
+   (('~fmax', ('fmin', a, 1.0), 0.0), ('fsat', a), '!options->lower_fsat'),
    (('fsat', a), ('fmin', ('fmax', a, 0.0), 1.0), 'options->lower_fsat'),
    (('fsat', ('fsat', a)), ('fsat', a)),
-   (('fmin', ('fmax', ('fmin', ('fmax', a, 0.0), 1.0), 0.0), 1.0), ('fmin', ('fmax', a, 0.0), 1.0)),
-   (('ior', ('flt', a, b), ('flt', a, c)), ('flt', a, ('fmax', b, c))),
-   (('ior', ('flt', a, c), ('flt', b, c)), ('flt', ('fmin', a, b), c)),
-   (('ior', ('fge', a, b), ('fge', a, c)), ('fge', a, ('fmin', b, c))),
-   (('ior', ('fge', a, c), ('fge', b, c)), ('fge', ('fmax', a, b), c)),
+   (('fmin', ('fmax', ('fmin', ('fmax', a, b), c), b), c), ('fmin', ('fmax', a, b), c)),
+   (('imin', ('imax', ('imin', ('imax', a, b), c), b), c), ('imin', ('imax', a, b), c)),
+   (('umin', ('umax', ('umin', ('umax', a, b), c), b), c), ('umin', ('umax', a, b), c)),
+   (('fmax', ('fsat', a), '#b@32(is_zero_to_one)'), ('fsat', ('fmax', a, b))),
+   (('fmin', ('fsat', a), '#b@32(is_zero_to_one)'), ('fsat', ('fmin', a, b))),
+   (('extract_u8', ('imin', ('imax', a, 0), 0xff), 0), ('imin', ('imax', a, 0), 0xff)),
+   (('~ior', ('flt', a, b), ('flt', a, c)), ('flt', a, ('fmax', b, c))),
+   (('~ior', ('flt', a, c), ('flt', b, c)), ('flt', ('fmin', a, b), c)),
+   (('~ior', ('fge', a, b), ('fge', a, c)), ('fge', a, ('fmin', b, c))),
+   (('~ior', ('fge', a, c), ('fge', b, c)), ('fge', ('fmax', a, b), c)),
+   (('fabs', ('slt', a, b)), ('slt', a, b)),
+   (('fabs', ('sge', a, b)), ('sge', a, b)),
+   (('fabs', ('seq', a, b)), ('seq', a, b)),
+   (('fabs', ('sne', a, b)), ('sne', a, b)),
    (('slt', a, b), ('b2f', ('flt', a, b)), 'options->lower_scmp'),
    (('sge', a, b), ('b2f', ('fge', a, b)), 'options->lower_scmp'),
    (('seq', a, b), ('b2f', ('feq', a, b)), 'options->lower_scmp'),
@@ -129,6 +215,8 @@ optimizations = [
    (('fmul', ('b2f', a), ('b2f', b)), ('b2f', ('iand', a, b))),
    (('fsat', ('fadd', ('b2f', a), ('b2f', b))), ('b2f', ('ior', a, b))),
    (('iand', 'a@bool', 1.0), ('b2f', a)),
+   # True/False are ~0 and 0 in NIR.  b2i of True is 1, and -1 is ~0 (True).
+   (('ineg', ('b2i@32', a)), a),
    (('flt', ('fneg', ('b2f', a)), 0), a), # Generated by TGSI KILL_IF.
    (('flt', ('fsub', 0.0, ('b2f', a)), 0), a), # Generated by TGSI KILL_IF.
    # Comparison with the same args.  Note that these are not done for
@@ -147,9 +235,9 @@ optimizations = [
    (('iand', a, 0), 0),
    (('ior', a, a), a),
    (('ior', a, 0), a),
+   (('ior', a, True), True),
    (('fxor', a, a), 0.0),
    (('ixor', a, a), 0),
-   (('fxor', a, 0.0), a),
    (('ixor', a, 0), a),
    (('inot', ('inot', a)), a),
    # DeMorgan's Laws
@@ -165,42 +253,44 @@ optimizations = [
    (('iand', 0xff, ('ushr', a, 24)), ('ushr', a, 24)),
    (('iand', 0xffff, ('ushr', a, 16)), ('ushr', a, 16)),
    # Exponential/logarithmic identities
-   (('fexp2', ('flog2', a)), a), # 2^lg2(a) = a
-   (('flog2', ('fexp2', a)), a), # lg2(2^a) = a
+   (('~fexp2', ('flog2', a)), a), # 2^lg2(a) = a
+   (('~flog2', ('fexp2', a)), a), # lg2(2^a) = a
    (('fpow', a, b), ('fexp2', ('fmul', ('flog2', a), b)), 'options->lower_fpow'), # a^b = 2^(lg2(a)*b)
-   (('fexp2', ('fmul', ('flog2', a), b)), ('fpow', a, b), '!options->lower_fpow'), # 2^(lg2(a)*b) = a^b
-   (('fexp2', ('fadd', ('fmul', ('flog2', a), b), ('fmul', ('flog2', c), d))),
-    ('fmul', ('fpow', a, b), ('fpow', c, d)), '!options->lower_fpow'), # 2^(lg2(a) * b + lg2(c) + d) = a^b * c^d
-   (('fpow', a, 1.0), a),
-   (('fpow', a, 2.0), ('fmul', a, a)),
-   (('fpow', a, 4.0), ('fmul', ('fmul', a, a), ('fmul', a, a))),
-   (('fpow', 2.0, a), ('fexp2', a)),
-   (('fpow', ('fpow', a, 2.2), 0.454545), a),
-   (('fpow', ('fabs', ('fpow', a, 2.2)), 0.454545), ('fabs', a)),
-   (('fsqrt', ('fexp2', a)), ('fexp2', ('fmul', 0.5, a))),
-   (('frcp', ('fexp2', a)), ('fexp2', ('fneg', a))),
-   (('frsq', ('fexp2', a)), ('fexp2', ('fmul', -0.5, a))),
-   (('flog2', ('fsqrt', a)), ('fmul', 0.5, ('flog2', a))),
-   (('flog2', ('frcp', a)), ('fneg', ('flog2', a))),
-   (('flog2', ('frsq', a)), ('fmul', -0.5, ('flog2', a))),
-   (('flog2', ('fpow', a, b)), ('fmul', b, ('flog2', a))),
-   (('fadd', ('flog2', a), ('flog2', b)), ('flog2', ('fmul', a, b))),
-   (('fadd', ('flog2', a), ('fneg', ('flog2', b))), ('flog2', ('fdiv', a, b))),
-   (('fmul', ('fexp2', a), ('fexp2', b)), ('fexp2', ('fadd', a, b))),
+   (('~fexp2', ('fmul', ('flog2', a), b)), ('fpow', a, b), '!options->lower_fpow'), # 2^(lg2(a)*b) = a^b
+   (('~fexp2', ('fadd', ('fmul', ('flog2', a), b), ('fmul', ('flog2', c), d))),
+    ('~fmul', ('fpow', a, b), ('fpow', c, d)), '!options->lower_fpow'), # 2^(lg2(a) * b + lg2(c) + d) = a^b * c^d
+   (('~fpow', a, 1.0), a),
+   (('~fpow', a, 2.0), ('fmul', a, a)),
+   (('~fpow', a, 4.0), ('fmul', ('fmul', a, a), ('fmul', a, a))),
+   (('~fpow', 2.0, a), ('fexp2', a)),
+   (('~fpow', ('fpow', a, 2.2), 0.454545), a),
+   (('~fpow', ('fabs', ('fpow', a, 2.2)), 0.454545), ('fabs', a)),
+   (('~fsqrt', ('fexp2', a)), ('fexp2', ('fmul', 0.5, a))),
+   (('~frcp', ('fexp2', a)), ('fexp2', ('fneg', a))),
+   (('~frsq', ('fexp2', a)), ('fexp2', ('fmul', -0.5, a))),
+   (('~flog2', ('fsqrt', a)), ('fmul', 0.5, ('flog2', a))),
+   (('~flog2', ('frcp', a)), ('fneg', ('flog2', a))),
+   (('~flog2', ('frsq', a)), ('fmul', -0.5, ('flog2', a))),
+   (('~flog2', ('fpow', a, b)), ('fmul', b, ('flog2', a))),
+   (('~fmul', ('fexp2', a), ('fexp2', b)), ('fexp2', ('fadd', a, b))),
    # Division and reciprocal
-   (('fdiv', 1.0, a), ('frcp', a)),
+   (('~fdiv', 1.0, a), ('frcp', a)),
    (('fdiv', a, b), ('fmul', a, ('frcp', b)), 'options->lower_fdiv'),
-   (('frcp', ('frcp', a)), a),
-   (('frcp', ('fsqrt', a)), ('frsq', a)),
+   (('~frcp', ('frcp', a)), a),
+   (('~frcp', ('fsqrt', a)), ('frsq', a)),
    (('fsqrt', a), ('frcp', ('frsq', a)), 'options->lower_fsqrt'),
-   (('frcp', ('frsq', a)), ('fsqrt', a), '!options->lower_fsqrt'),
+   (('~frcp', ('frsq', a)), ('fsqrt', a), '!options->lower_fsqrt'),
    # Boolean simplifications
    (('ieq', 'a@bool', True), a),
-   (('ine', 'a@bool', True), ('inot', a)),
+   (('ine(is_not_used_by_if)', 'a@bool', True), ('inot', a)),
    (('ine', 'a@bool', False), a),
-   (('ieq', 'a@bool', False), ('inot', 'a')),
-   (('bcsel', a, True, False), ('ine', a, 0)),
-   (('bcsel', a, False, True), ('ieq', a, 0)),
+   (('ieq(is_not_used_by_if)', 'a@bool', False), ('inot', 'a')),
+   (('bcsel', a, True, False), a),
+   (('bcsel', a, False, True), ('inot', a)),
+   (('bcsel@32', a, 1.0, 0.0), ('b2f', a)),
+   (('bcsel@32', a, 0.0, 1.0), ('b2f', ('inot', a))),
+   (('bcsel@32', a, -1.0, -0.0), ('fneg', ('b2f', a))),
+   (('bcsel@32', a, -0.0, -1.0), ('fneg', ('b2f', ('inot', a)))),
    (('bcsel', True, b, c), b),
    (('bcsel', False, b, c), c),
    # The result of this should be hit by constant propagation and, in the
@@ -212,8 +302,18 @@ optimizations = [
 
    # Conversions
    (('i2b', ('b2i', a)), a),
-   (('f2i', ('ftrunc', a)), ('f2i', a)),
-   (('f2u', ('ftrunc', a)), ('f2u', a)),
+   (('f2i32', ('ftrunc', a)), ('f2i32', a)),
+   (('f2u32', ('ftrunc', a)), ('f2u32', a)),
+   (('i2b', ('ineg', a)), ('i2b', a)),
+   (('i2b', ('iabs', a)), ('i2b', a)),
+   (('fabs', ('b2f', a)), ('b2f', a)),
+   (('iabs', ('b2i', a)), ('b2i', a)),
+
+   # Packing and then unpacking does nothing
+   (('unpack_64_2x32_split_x', ('pack_64_2x32_split', a, b)), a),
+   (('unpack_64_2x32_split_y', ('pack_64_2x32_split', a, b)), b),
+   (('pack_64_2x32_split', ('unpack_64_2x32_split_x', a),
+                           ('unpack_64_2x32_split_y', a)), a),
 
    # Byte extraction
    (('ushr', a, 24), ('extract_u8', a, 3), '!options->lower_extract_byte'),
@@ -226,7 +326,7 @@ optimizations = [
    (('iand', 0xffff, a), ('extract_u16', a, 0), '!options->lower_extract_word'),
 
    # Subtracts
-   (('fsub', a, ('fsub', 0.0, b)), ('fadd', a, b)),
+   (('~fsub', a, ('fsub', 0.0, b)), ('fadd', a, b)),
    (('isub', a, ('isub', 0, b)), ('iadd', a, b)),
    (('ussub_4x8', a, 0), a),
    (('ussub_4x8', a, ~0), 0),
@@ -234,15 +334,35 @@ optimizations = [
    (('isub', a, b), ('iadd', a, ('ineg', b)), 'options->lower_sub'),
    (('fneg', a), ('fsub', 0.0, a), 'options->lower_negate'),
    (('ineg', a), ('isub', 0, a), 'options->lower_negate'),
-   (('fadd', a, ('fsub', 0.0, b)), ('fsub', a, b)),
+   (('~fadd', a, ('fsub', 0.0, b)), ('fsub', a, b)),
    (('iadd', a, ('isub', 0, b)), ('isub', a, b)),
    (('fabs', ('fsub', 0.0, a)), ('fabs', a)),
    (('iabs', ('isub', 0, a)), ('iabs', a)),
 
+   # Propagate negation up multiplication chains
+   (('fmul', ('fneg', a), b), ('fneg', ('fmul', a, b))),
+   (('imul', ('ineg', a), b), ('ineg', ('imul', a, b))),
+
+   # Propagate constants up multiplication chains
+   (('~fmul(is_used_once)', ('fmul(is_used_once)', 'a(is_not_const)', 'b(is_not_const)'), '#c'), ('fmul', ('fmul', a, c), b)),
+   (('imul(is_used_once)', ('imul(is_used_once)', 'a(is_not_const)', 'b(is_not_const)'), '#c'), ('imul', ('imul', a, c), b)),
+   (('~fadd(is_used_once)', ('fadd(is_used_once)', 'a(is_not_const)', 'b(is_not_const)'), '#c'), ('fadd', ('fadd', a, c), b)),
+   (('iadd(is_used_once)', ('iadd(is_used_once)', 'a(is_not_const)', 'b(is_not_const)'), '#c'), ('iadd', ('iadd', a, c), b)),
+
+   # Reassociate constants in add/mul chains so they can be folded together.
+   # For now, we mostly only handle cases where the constants are separated by
+   # a single non-constant.  We could do better eventually.
+   (('~fmul', '#a', ('fmul', b, '#c')), ('fmul', ('fmul', a, c), b)),
+   (('imul', '#a', ('imul', b, '#c')), ('imul', ('imul', a, c), b)),
+   (('~fadd', '#a', ('fadd', b, '#c')), ('fadd', ('fadd', a, c), b)),
+   (('iadd', '#a', ('iadd', b, '#c')), ('iadd', ('iadd', a, c), b)),
+
    # Misc. lowering
-   (('fmod', a, b), ('fsub', a, ('fmul', b, ('ffloor', ('fdiv', a, b)))), 'options->lower_fmod'),
-   (('uadd_carry', a, b), ('b2i', ('ult', ('iadd', a, b), a)), 'options->lower_uadd_carry'),
-   (('usub_borrow', a, b), ('b2i', ('ult', a, b)), 'options->lower_usub_borrow'),
+   (('fmod@32', a, b), ('fsub', a, ('fmul', b, ('ffloor', ('fdiv', a, b)))), 'options->lower_fmod32'),
+   (('fmod@64', a, b), ('fsub', a, ('fmul', b, ('ffloor', ('fdiv', a, b)))), 'options->lower_fmod64'),
+   (('frem', a, b), ('fsub', a, ('fmul', b, ('ftrunc', ('fdiv', a, b)))), 'options->lower_fmod32'),
+   (('uadd_carry@32', a, b), ('b2i', ('ult', ('iadd', a, b), a)), 'options->lower_uadd_carry'),
+   (('usub_borrow@32', a, b), ('b2i', ('ult', a, b)), 'options->lower_usub_borrow'),
 
    (('bitfield_insert', 'base', 'insert', 'offset', 'bits'),
     ('bcsel', ('ilt', 31, 'bits'), 'insert',
@@ -259,71 +379,115 @@ optimizations = [
               ('ubfe', 'value', 'offset', 'bits')),
     'options->lower_bitfield_extract'),
 
-   (('extract_i8', a, b),
+   (('extract_i8', a, 'b@32'),
     ('ishr', ('ishl', a, ('imul', ('isub', 3, b), 8)), 24),
     'options->lower_extract_byte'),
 
-   (('extract_u8', a, b),
+   (('extract_u8', a, 'b@32'),
     ('iand', ('ushr', a, ('imul', b, 8)), 0xff),
     'options->lower_extract_byte'),
 
-   (('extract_i16', a, b),
+   (('extract_i16', a, 'b@32'),
     ('ishr', ('ishl', a, ('imul', ('isub', 1, b), 16)), 16),
     'options->lower_extract_word'),
 
-   (('extract_u16', a, b),
+   (('extract_u16', a, 'b@32'),
     ('iand', ('ushr', a, ('imul', b, 16)), 0xffff),
     'options->lower_extract_word'),
 
     (('pack_unorm_2x16', 'v'),
      ('pack_uvec2_to_uint',
-        ('f2u', ('fround_even', ('fmul', ('fsat', 'v'), 65535.0)))),
+        ('f2u32', ('fround_even', ('fmul', ('fsat', 'v'), 65535.0)))),
      'options->lower_pack_unorm_2x16'),
 
     (('pack_unorm_4x8', 'v'),
      ('pack_uvec4_to_uint',
-        ('f2u', ('fround_even', ('fmul', ('fsat', 'v'), 255.0)))),
+        ('f2u32', ('fround_even', ('fmul', ('fsat', 'v'), 255.0)))),
      'options->lower_pack_unorm_4x8'),
 
     (('pack_snorm_2x16', 'v'),
      ('pack_uvec2_to_uint',
-        ('f2i', ('fround_even', ('fmul', ('fmin', 1.0, ('fmax', -1.0, 'v')), 32767.0)))),
+        ('f2i32', ('fround_even', ('fmul', ('fmin', 1.0, ('fmax', -1.0, 'v')), 32767.0)))),
      'options->lower_pack_snorm_2x16'),
 
     (('pack_snorm_4x8', 'v'),
      ('pack_uvec4_to_uint',
-        ('f2i', ('fround_even', ('fmul', ('fmin', 1.0, ('fmax', -1.0, 'v')), 127.0)))),
+        ('f2i32', ('fround_even', ('fmul', ('fmin', 1.0, ('fmax', -1.0, 'v')), 127.0)))),
      'options->lower_pack_snorm_4x8'),
 
     (('unpack_unorm_2x16', 'v'),
-     ('fdiv', ('u2f', ('vec2', ('extract_u16', 'v', 0),
-                               ('extract_u16', 'v', 1))),
+     ('fdiv', ('u2f32', ('vec2', ('extract_u16', 'v', 0),
+                                 ('extract_u16', 'v', 1))),
               65535.0),
      'options->lower_unpack_unorm_2x16'),
 
     (('unpack_unorm_4x8', 'v'),
-     ('fdiv', ('u2f', ('vec4', ('extract_u8', 'v', 0),
-                               ('extract_u8', 'v', 1),
-                               ('extract_u8', 'v', 2),
-                               ('extract_u8', 'v', 3))),
+     ('fdiv', ('u2f32', ('vec4', ('extract_u8', 'v', 0),
+                                 ('extract_u8', 'v', 1),
+                                 ('extract_u8', 'v', 2),
+                                 ('extract_u8', 'v', 3))),
               255.0),
      'options->lower_unpack_unorm_4x8'),
 
     (('unpack_snorm_2x16', 'v'),
-     ('fmin', 1.0, ('fmax', -1.0, ('fdiv', ('i2f', ('vec2', ('extract_i16', 'v', 0),
-                                                            ('extract_i16', 'v', 1))),
+     ('fmin', 1.0, ('fmax', -1.0, ('fdiv', ('i2f32', ('vec2', ('extract_i16', 'v', 0),
+                                                              ('extract_i16', 'v', 1))),
                                            32767.0))),
      'options->lower_unpack_snorm_2x16'),
 
     (('unpack_snorm_4x8', 'v'),
-     ('fmin', 1.0, ('fmax', -1.0, ('fdiv', ('i2f', ('vec4', ('extract_i8', 'v', 0),
-                                                            ('extract_i8', 'v', 1),
-                                                            ('extract_i8', 'v', 2),
-                                                            ('extract_i8', 'v', 3))),
+     ('fmin', 1.0, ('fmax', -1.0, ('fdiv', ('i2f32', ('vec4', ('extract_i8', 'v', 0),
+                                                              ('extract_i8', 'v', 1),
+                                                              ('extract_i8', 'v', 2),
+                                                              ('extract_i8', 'v', 3))),
                                            127.0))),
      'options->lower_unpack_snorm_4x8'),
 ]
 
+def fexp2i(exp, bits):
+   # We assume that exp is already in the right range.
+   if bits == 32:
+      return ('ishl', ('iadd', exp, 127), 23)
+   elif bits == 64:
+      return ('pack_64_2x32_split', 0, ('ishl', ('iadd', exp, 1023), 20))
+   else:
+      assert False
+
+def ldexp(f, exp, bits):
+   # First, we clamp exp to a reasonable range.  The maximum possible range
+   # for a normal exponent is [-126, 127] and, throwing in denormals, you get
+   # a maximum range of [-149, 127].  This means that we can potentially have
+   # a swing of +-276.  If you start with FLT_MAX, you actually have to do
+   # ldexp(FLT_MAX, -278) to get it to flush all the way to zero.  The GLSL
+   # spec, on the other hand, only requires that we handle an exponent value
+   # in the range [-126, 128].  This implementation is *mostly* correct; it
+   # handles a range on exp of [-252, 254] which allows you to create any
+   # value (including denorms if the hardware supports it) and to adjust the
+   # exponent of any normal value to anything you want.
+   if bits == 32:
+      exp = ('imin', ('imax', exp, -252), 254)
+   elif bits == 64:
+      exp = ('imin', ('imax', exp, -2044), 2046)
+   else:
+      assert False
+
+   # Now we compute two powers of 2, one for exp/2 and one for exp-exp/2.
+   # (We use ishr which isn't the same for -1, but the -1 case still works
+   # since we use exp-exp/2 as the second exponent.)  While the spec
+   # technically defines ldexp as f * 2.0^exp, simply multiplying once doesn't
+   # work with denormals and doesn't allow for the full swing in exponents
+   # that you can get with normalized values.  Instead, we create two powers
+   # of two and multiply by them each in turn.  That way the effective range
+   # of our exponent is doubled.
+   pow2_1 = fexp2i(('ishr', exp, 1), bits)
+   pow2_2 = fexp2i(('isub', exp, ('ishr', exp, 1)), bits)
+   return ('fmul', ('fmul', f, pow2_1), pow2_2)
+
+optimizations += [
+   (('ldexp@32', 'x', 'exp'), ldexp('x', 'exp', 32)),
+   (('ldexp@64', 'x', 'exp'), ldexp('x', 'exp', 64)),
+]
+
 # Unreal Engine 4 demo applications open-codes bitfieldReverse()
 def bitfield_reverse(u):
     step1 = ('ior', ('ishl', u, 16), ('ushr', u, 16))
@@ -334,8 +498,16 @@ def bitfield_reverse(u):
 
     return step5
 
-optimizations += [(bitfield_reverse('x'), ('bitfield_reverse', 'x'))]
+optimizations += [(bitfield_reverse('x@32'), ('bitfield_reverse', 'x'))]
 
+# For any float comparison operation, "cmp", if you have "a == a && a cmp b"
+# then the "a == a" is redundant because it's equivalent to "a is not NaN"
+# and, if a is a NaN then the second comparison will fail anyway.
+for op in ['flt', 'fge', 'feq']:
+   optimizations += [
+      (('iand', ('feq', a, a), (op, a, b)), (op, a, b)),
+      (('iand', ('feq', a, a), (op, b, a)), (op, b, a)),
+   ]
 
 # Add optimizations to handle the case where the result of a ternary is
 # compared to a constant.  This way we can take things like
@@ -358,21 +530,54 @@ for op in ['flt', 'fge', 'feq', 'fne',
        ('bcsel', 'a', (op, 'd', 'b'), (op, 'd', 'c'))),
    ]
 
+# This section contains "late" optimizations that should be run before
+# creating ffmas and calling regular optimizations for the final time.
+# Optimizations should go here if they help code generation and conflict
+# with the regular optimizations.
+before_ffma_optimizations = [
+   # Propagate constants down multiplication chains
+   (('~fmul(is_used_once)', ('fmul(is_used_once)', 'a(is_not_const)', '#b'), 'c(is_not_const)'), ('fmul', ('fmul', a, c), b)),
+   (('imul(is_used_once)', ('imul(is_used_once)', 'a(is_not_const)', '#b'), 'c(is_not_const)'), ('imul', ('imul', a, c), b)),
+   (('~fadd(is_used_once)', ('fadd(is_used_once)', 'a(is_not_const)', '#b'), 'c(is_not_const)'), ('fadd', ('fadd', a, c), b)),
+   (('iadd(is_used_once)', ('iadd(is_used_once)', 'a(is_not_const)', '#b'), 'c(is_not_const)'), ('iadd', ('iadd', a, c), b)),
+
+   (('~fadd', ('fmul', a, b), ('fmul', a, c)), ('fmul', a, ('fadd', b, c))),
+   (('iadd', ('imul', a, b), ('imul', a, c)), ('imul', a, ('iadd', b, c))),
+   (('~fadd', ('fneg', a), a), 0.0),
+   (('iadd', ('ineg', a), a), 0),
+   (('iadd', ('ineg', a), ('iadd', a, b)), b),
+   (('iadd', a, ('iadd', ('ineg', a), b)), b),
+   (('~fadd', ('fneg', a), ('fadd', a, b)), b),
+   (('~fadd', a, ('fadd', ('fneg', a), b)), b),
+]
+
 # This section contains "late" optimizations that should be run after the
 # regular optimizations have finished.  Optimizations should go here if
 # they help code generation but do not necessarily produce code that is
 # more easily optimizable.
 late_optimizations = [
+   # Most of these optimizations aren't quite safe when you get infinity or
+   # Nan involved but the first one should be fine.
    (('flt', ('fadd', a, b), 0.0), ('flt', a, ('fneg', b))),
-   (('fge', ('fadd', a, b), 0.0), ('fge', a, ('fneg', b))),
-   (('feq', ('fadd', a, b), 0.0), ('feq', a, ('fneg', b))),
-   (('fne', ('fadd', a, b), 0.0), ('fne', a, ('fneg', b))),
+   (('~fge', ('fadd', a, b), 0.0), ('fge', a, ('fneg', b))),
+   (('~feq', ('fadd', a, b), 0.0), ('feq', a, ('fneg', b))),
+   (('~fne', ('fadd', a, b), 0.0), ('fne', a, ('fneg', b))),
+
    (('fdot2', a, b), ('fdot_replicated2', a, b), 'options->fdot_replicates'),
    (('fdot3', a, b), ('fdot_replicated3', a, b), 'options->fdot_replicates'),
    (('fdot4', a, b), ('fdot_replicated4', a, b), 'options->fdot_replicates'),
    (('fdph', a, b), ('fdph_replicated', a, b), 'options->fdot_replicates'),
+
+   (('b2f(is_used_more_than_once)', ('inot', a)), ('bcsel', a, 0.0, 1.0)),
+   (('fneg(is_used_more_than_once)', ('b2f', ('inot', a))), ('bcsel', a, -0.0, -1.0)),
+
+   # we do these late so that we don't get in the way of creating ffmas
+   (('fmin', ('fadd(is_used_once)', '#c', a), ('fadd(is_used_once)', '#c', b)), ('fadd', c, ('fmin', a, b))),
+   (('fmax', ('fadd(is_used_once)', '#c', a), ('fadd(is_used_once)', '#c', b)), ('fadd', c, ('fmax', a, b))),
 ]
 
 print nir_algebraic.AlgebraicPass("nir_opt_algebraic", optimizations).render()
+print nir_algebraic.AlgebraicPass("nir_opt_algebraic_before_ffma",
+                                  before_ffma_optimizations).render()
 print nir_algebraic.AlgebraicPass("nir_opt_algebraic_late",
                                   late_optimizations).render()