OSDN Git Service

AMDHSA: Code object v3 updates
[android-x86/external-llvm.git] / docs / LangRef.rst
1 ==============================
2 LLVM Language Reference Manual
3 ==============================
4
5 .. contents::
6    :local:
7    :depth: 4
8
9 Abstract
10 ========
11
12 This document is a reference manual for the LLVM assembly language. LLVM
13 is a Static Single Assignment (SSA) based representation that provides
14 type safety, low-level operations, flexibility, and the capability of
15 representing 'all' high-level languages cleanly. It is the common code
16 representation used throughout all phases of the LLVM compilation
17 strategy.
18
19 Introduction
20 ============
21
22 The LLVM code representation is designed to be used in three different
23 forms: as an in-memory compiler IR, as an on-disk bitcode representation
24 (suitable for fast loading by a Just-In-Time compiler), and as a human
25 readable assembly language representation. This allows LLVM to provide a
26 powerful intermediate representation for efficient compiler
27 transformations and analysis, while providing a natural means to debug
28 and visualize the transformations. The three different forms of LLVM are
29 all equivalent. This document describes the human readable
30 representation and notation.
31
32 The LLVM representation aims to be light-weight and low-level while
33 being expressive, typed, and extensible at the same time. It aims to be
34 a "universal IR" of sorts, by being at a low enough level that
35 high-level ideas may be cleanly mapped to it (similar to how
36 microprocessors are "universal IR's", allowing many source languages to
37 be mapped to them). By providing type information, LLVM can be used as
38 the target of optimizations: for example, through pointer analysis, it
39 can be proven that a C automatic variable is never accessed outside of
40 the current function, allowing it to be promoted to a simple SSA value
41 instead of a memory location.
42
43 .. _wellformed:
44
45 Well-Formedness
46 ---------------
47
48 It is important to note that this document describes 'well formed' LLVM
49 assembly language. There is a difference between what the parser accepts
50 and what is considered 'well formed'. For example, the following
51 instruction is syntactically okay, but not well formed:
52
53 .. code-block:: llvm
54
55     %x = add i32 1, %x
56
57 because the definition of ``%x`` does not dominate all of its uses. The
58 LLVM infrastructure provides a verification pass that may be used to
59 verify that an LLVM module is well formed. This pass is automatically
60 run by the parser after parsing input assembly and by the optimizer
61 before it outputs bitcode. The violations pointed out by the verifier
62 pass indicate bugs in transformation passes or input to the parser.
63
64 .. _identifiers:
65
66 Identifiers
67 ===========
68
69 LLVM identifiers come in two basic types: global and local. Global
70 identifiers (functions, global variables) begin with the ``'@'``
71 character. Local identifiers (register names, types) begin with the
72 ``'%'`` character. Additionally, there are three different formats for
73 identifiers, for different purposes:
74
75 #. Named values are represented as a string of characters with their
76    prefix. For example, ``%foo``, ``@DivisionByZero``,
77    ``%a.really.long.identifier``. The actual regular expression used is
78    '``[%@][-a-zA-Z$._][-a-zA-Z$._0-9]*``'. Identifiers that require other
79    characters in their names can be surrounded with quotes. Special
80    characters may be escaped using ``"\xx"`` where ``xx`` is the ASCII
81    code for the character in hexadecimal. In this way, any character can
82    be used in a name value, even quotes themselves. The ``"\01"`` prefix
83    can be used on global values to suppress mangling.
84 #. Unnamed values are represented as an unsigned numeric value with
85    their prefix. For example, ``%12``, ``@2``, ``%44``.
86 #. Constants, which are described in the section Constants_ below.
87
88 LLVM requires that values start with a prefix for two reasons: Compilers
89 don't need to worry about name clashes with reserved words, and the set
90 of reserved words may be expanded in the future without penalty.
91 Additionally, unnamed identifiers allow a compiler to quickly come up
92 with a temporary variable without having to avoid symbol table
93 conflicts.
94
95 Reserved words in LLVM are very similar to reserved words in other
96 languages. There are keywords for different opcodes ('``add``',
97 '``bitcast``', '``ret``', etc...), for primitive type names ('``void``',
98 '``i32``', etc...), and others. These reserved words cannot conflict
99 with variable names, because none of them start with a prefix character
100 (``'%'`` or ``'@'``).
101
102 Here is an example of LLVM code to multiply the integer variable
103 '``%X``' by 8:
104
105 The easy way:
106
107 .. code-block:: llvm
108
109     %result = mul i32 %X, 8
110
111 After strength reduction:
112
113 .. code-block:: llvm
114
115     %result = shl i32 %X, 3
116
117 And the hard way:
118
119 .. code-block:: llvm
120
121     %0 = add i32 %X, %X           ; yields i32:%0
122     %1 = add i32 %0, %0           ; yields i32:%1
123     %result = add i32 %1, %1
124
125 This last way of multiplying ``%X`` by 8 illustrates several important
126 lexical features of LLVM:
127
128 #. Comments are delimited with a '``;``' and go until the end of line.
129 #. Unnamed temporaries are created when the result of a computation is
130    not assigned to a named value.
131 #. Unnamed temporaries are numbered sequentially (using a per-function
132    incrementing counter, starting with 0). Note that basic blocks and unnamed
133    function parameters are included in this numbering. For example, if the
134    entry basic block is not given a label name and all function parameters are
135    named, then it will get number 0.
136
137 It also shows a convention that we follow in this document. When
138 demonstrating instructions, we will follow an instruction with a comment
139 that defines the type and name of value produced.
140
141 High Level Structure
142 ====================
143
144 Module Structure
145 ----------------
146
147 LLVM programs are composed of ``Module``'s, each of which is a
148 translation unit of the input programs. Each module consists of
149 functions, global variables, and symbol table entries. Modules may be
150 combined together with the LLVM linker, which merges function (and
151 global variable) definitions, resolves forward declarations, and merges
152 symbol table entries. Here is an example of the "hello world" module:
153
154 .. code-block:: llvm
155
156     ; Declare the string constant as a global constant.
157     @.str = private unnamed_addr constant [13 x i8] c"hello world\0A\00"
158
159     ; External declaration of the puts function
160     declare i32 @puts(i8* nocapture) nounwind
161
162     ; Definition of main function
163     define i32 @main() {   ; i32()*
164       ; Convert [13 x i8]* to i8*...
165       %cast210 = getelementptr [13 x i8], [13 x i8]* @.str, i64 0, i64 0
166
167       ; Call puts function to write out the string to stdout.
168       call i32 @puts(i8* %cast210)
169       ret i32 0
170     }
171
172     ; Named metadata
173     !0 = !{i32 42, null, !"string"}
174     !foo = !{!0}
175
176 This example is made up of a :ref:`global variable <globalvars>` named
177 "``.str``", an external declaration of the "``puts``" function, a
178 :ref:`function definition <functionstructure>` for "``main``" and
179 :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` "``foo``".
180
181 In general, a module is made up of a list of global values (where both
182 functions and global variables are global values). Global values are
183 represented by a pointer to a memory location (in this case, a pointer
184 to an array of char, and a pointer to a function), and have one of the
185 following :ref:`linkage types <linkage>`.
186
187 .. _linkage:
188
189 Linkage Types
190 -------------
191
192 All Global Variables and Functions have one of the following types of
193 linkage:
194
195 ``private``
196     Global values with "``private``" linkage are only directly
197     accessible by objects in the current module. In particular, linking
198     code into a module with a private global value may cause the
199     private to be renamed as necessary to avoid collisions. Because the
200     symbol is private to the module, all references can be updated. This
201     doesn't show up in any symbol table in the object file.
202 ``internal``
203     Similar to private, but the value shows as a local symbol
204     (``STB_LOCAL`` in the case of ELF) in the object file. This
205     corresponds to the notion of the '``static``' keyword in C.
206 ``available_externally``
207     Globals with "``available_externally``" linkage are never emitted into
208     the object file corresponding to the LLVM module. From the linker's
209     perspective, an ``available_externally`` global is equivalent to
210     an external declaration. They exist to allow inlining and other
211     optimizations to take place given knowledge of the definition of the
212     global, which is known to be somewhere outside the module. Globals
213     with ``available_externally`` linkage are allowed to be discarded at
214     will, and allow inlining and other optimizations. This linkage type is
215     only allowed on definitions, not declarations.
216 ``linkonce``
217     Globals with "``linkonce``" linkage are merged with other globals of
218     the same name when linkage occurs. This can be used to implement
219     some forms of inline functions, templates, or other code which must
220     be generated in each translation unit that uses it, but where the
221     body may be overridden with a more definitive definition later.
222     Unreferenced ``linkonce`` globals are allowed to be discarded. Note
223     that ``linkonce`` linkage does not actually allow the optimizer to
224     inline the body of this function into callers because it doesn't
225     know if this definition of the function is the definitive definition
226     within the program or whether it will be overridden by a stronger
227     definition. To enable inlining and other optimizations, use
228     "``linkonce_odr``" linkage.
229 ``weak``
230     "``weak``" linkage has the same merging semantics as ``linkonce``
231     linkage, except that unreferenced globals with ``weak`` linkage may
232     not be discarded. This is used for globals that are declared "weak"
233     in C source code.
234 ``common``
235     "``common``" linkage is most similar to "``weak``" linkage, but they
236     are used for tentative definitions in C, such as "``int X;``" at
237     global scope. Symbols with "``common``" linkage are merged in the
238     same way as ``weak symbols``, and they may not be deleted if
239     unreferenced. ``common`` symbols may not have an explicit section,
240     must have a zero initializer, and may not be marked
241     ':ref:`constant <globalvars>`'. Functions and aliases may not have
242     common linkage.
243
244 .. _linkage_appending:
245
246 ``appending``
247     "``appending``" linkage may only be applied to global variables of
248     pointer to array type. When two global variables with appending
249     linkage are linked together, the two global arrays are appended
250     together. This is the LLVM, typesafe, equivalent of having the
251     system linker append together "sections" with identical names when
252     .o files are linked.
253
254     Unfortunately this doesn't correspond to any feature in .o files, so it
255     can only be used for variables like ``llvm.global_ctors`` which llvm
256     interprets specially.
257
258 ``extern_weak``
259     The semantics of this linkage follow the ELF object file model: the
260     symbol is weak until linked, if not linked, the symbol becomes null
261     instead of being an undefined reference.
262 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``
263     Some languages allow differing globals to be merged, such as two
264     functions with different semantics. Other languages, such as
265     ``C++``, ensure that only equivalent globals are ever merged (the
266     "one definition rule" --- "ODR"). Such languages can use the
267     ``linkonce_odr`` and ``weak_odr`` linkage types to indicate that the
268     global will only be merged with equivalent globals. These linkage
269     types are otherwise the same as their non-``odr`` versions.
270 ``external``
271     If none of the above identifiers are used, the global is externally
272     visible, meaning that it participates in linkage and can be used to
273     resolve external symbol references.
274
275 It is illegal for a function *declaration* to have any linkage type
276 other than ``external`` or ``extern_weak``.
277
278 .. _callingconv:
279
280 Calling Conventions
281 -------------------
282
283 LLVM :ref:`functions <functionstructure>`, :ref:`calls <i_call>` and
284 :ref:`invokes <i_invoke>` can all have an optional calling convention
285 specified for the call. The calling convention of any pair of dynamic
286 caller/callee must match, or the behavior of the program is undefined.
287 The following calling conventions are supported by LLVM, and more may be
288 added in the future:
289
290 "``ccc``" - The C calling convention
291     This calling convention (the default if no other calling convention
292     is specified) matches the target C calling conventions. This calling
293     convention supports varargs function calls and tolerates some
294     mismatch in the declared prototype and implemented declaration of
295     the function (as does normal C).
296 "``fastcc``" - The fast calling convention
297     This calling convention attempts to make calls as fast as possible
298     (e.g. by passing things in registers). This calling convention
299     allows the target to use whatever tricks it wants to produce fast
300     code for the target, without having to conform to an externally
301     specified ABI (Application Binary Interface). `Tail calls can only
302     be optimized when this, the GHC or the HiPE convention is
303     used. <CodeGenerator.html#id80>`_ This calling convention does not
304     support varargs and requires the prototype of all callees to exactly
305     match the prototype of the function definition.
306 "``coldcc``" - The cold calling convention
307     This calling convention attempts to make code in the caller as
308     efficient as possible under the assumption that the call is not
309     commonly executed. As such, these calls often preserve all registers
310     so that the call does not break any live ranges in the caller side.
311     This calling convention does not support varargs and requires the
312     prototype of all callees to exactly match the prototype of the
313     function definition. Furthermore the inliner doesn't consider such function
314     calls for inlining.
315 "``cc 10``" - GHC convention
316     This calling convention has been implemented specifically for use by
317     the `Glasgow Haskell Compiler (GHC) <http://www.haskell.org/ghc>`_.
318     It passes everything in registers, going to extremes to achieve this
319     by disabling callee save registers. This calling convention should
320     not be used lightly but only for specific situations such as an
321     alternative to the *register pinning* performance technique often
322     used when implementing functional programming languages. At the
323     moment only X86 supports this convention and it has the following
324     limitations:
325
326     -  On *X86-32* only supports up to 4 bit type parameters. No
327        floating-point types are supported.
328     -  On *X86-64* only supports up to 10 bit type parameters and 6
329        floating-point parameters.
330
331     This calling convention supports `tail call
332     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires both the
333     caller and callee are using it.
334 "``cc 11``" - The HiPE calling convention
335     This calling convention has been implemented specifically for use by
336     the `High-Performance Erlang
337     (HiPE) <http://www.it.uu.se/research/group/hipe/>`_ compiler, *the*
338     native code compiler of the `Ericsson's Open Source Erlang/OTP
339     system <http://www.erlang.org/download.shtml>`_. It uses more
340     registers for argument passing than the ordinary C calling
341     convention and defines no callee-saved registers. The calling
342     convention properly supports `tail call
343     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires that both the
344     caller and the callee use it. It uses a *register pinning*
345     mechanism, similar to GHC's convention, for keeping frequently
346     accessed runtime components pinned to specific hardware registers.
347     At the moment only X86 supports this convention (both 32 and 64
348     bit).
349 "``webkit_jscc``" - WebKit's JavaScript calling convention
350     This calling convention has been implemented for `WebKit FTL JIT
351     <https://trac.webkit.org/wiki/FTLJIT>`_. It passes arguments on the
352     stack right to left (as cdecl does), and returns a value in the
353     platform's customary return register.
354 "``anyregcc``" - Dynamic calling convention for code patching
355     This is a special convention that supports patching an arbitrary code
356     sequence in place of a call site. This convention forces the call
357     arguments into registers but allows them to be dynamically
358     allocated. This can currently only be used with calls to
359     llvm.experimental.patchpoint because only this intrinsic records
360     the location of its arguments in a side table. See :doc:`StackMaps`.
361 "``preserve_mostcc``" - The `PreserveMost` calling convention
362     This calling convention attempts to make the code in the caller as
363     unintrusive as possible. This convention behaves identically to the `C`
364     calling convention on how arguments and return values are passed, but it
365     uses a different set of caller/callee-saved registers. This alleviates the
366     burden of saving and recovering a large register set before and after the
367     call in the caller. If the arguments are passed in callee-saved registers,
368     then they will be preserved by the callee across the call. This doesn't
369     apply for values returned in callee-saved registers.
370
371     - On X86-64 the callee preserves all general purpose registers, except for
372       R11. R11 can be used as a scratch register. Floating-point registers
373       (XMMs/YMMs) are not preserved and need to be saved by the caller.
374
375     The idea behind this convention is to support calls to runtime functions
376     that have a hot path and a cold path. The hot path is usually a small piece
377     of code that doesn't use many registers. The cold path might need to call out to
378     another function and therefore only needs to preserve the caller-saved
379     registers, which haven't already been saved by the caller. The
380     `PreserveMost` calling convention is very similar to the `cold` calling
381     convention in terms of caller/callee-saved registers, but they are used for
382     different types of function calls. `coldcc` is for function calls that are
383     rarely executed, whereas `preserve_mostcc` function calls are intended to be
384     on the hot path and definitely executed a lot. Furthermore `preserve_mostcc`
385     doesn't prevent the inliner from inlining the function call.
386
387     This calling convention will be used by a future version of the ObjectiveC
388     runtime and should therefore still be considered experimental at this time.
389     Although this convention was created to optimize certain runtime calls to
390     the ObjectiveC runtime, it is not limited to this runtime and might be used
391     by other runtimes in the future too. The current implementation only
392     supports X86-64, but the intention is to support more architectures in the
393     future.
394 "``preserve_allcc``" - The `PreserveAll` calling convention
395     This calling convention attempts to make the code in the caller even less
396     intrusive than the `PreserveMost` calling convention. This calling
397     convention also behaves identical to the `C` calling convention on how
398     arguments and return values are passed, but it uses a different set of
399     caller/callee-saved registers. This removes the burden of saving and
400     recovering a large register set before and after the call in the caller. If
401     the arguments are passed in callee-saved registers, then they will be
402     preserved by the callee across the call. This doesn't apply for values
403     returned in callee-saved registers.
404
405     - On X86-64 the callee preserves all general purpose registers, except for
406       R11. R11 can be used as a scratch register. Furthermore it also preserves
407       all floating-point registers (XMMs/YMMs).
408
409     The idea behind this convention is to support calls to runtime functions
410     that don't need to call out to any other functions.
411
412     This calling convention, like the `PreserveMost` calling convention, will be
413     used by a future version of the ObjectiveC runtime and should be considered
414     experimental at this time.
415 "``cxx_fast_tlscc``" - The `CXX_FAST_TLS` calling convention for access functions
416     Clang generates an access function to access C++-style TLS. The access
417     function generally has an entry block, an exit block and an initialization
418     block that is run at the first time. The entry and exit blocks can access
419     a few TLS IR variables, each access will be lowered to a platform-specific
420     sequence.
421
422     This calling convention aims to minimize overhead in the caller by
423     preserving as many registers as possible (all the registers that are
424     perserved on the fast path, composed of the entry and exit blocks).
425
426     This calling convention behaves identical to the `C` calling convention on
427     how arguments and return values are passed, but it uses a different set of
428     caller/callee-saved registers.
429
430     Given that each platform has its own lowering sequence, hence its own set
431     of preserved registers, we can't use the existing `PreserveMost`.
432
433     - On X86-64 the callee preserves all general purpose registers, except for
434       RDI and RAX.
435 "``swiftcc``" - This calling convention is used for Swift language.
436     - On X86-64 RCX and R8 are available for additional integer returns, and
437       XMM2 and XMM3 are available for additional FP/vector returns.
438     - On iOS platforms, we use AAPCS-VFP calling convention.
439 "``cc <n>``" - Numbered convention
440     Any calling convention may be specified by number, allowing
441     target-specific calling conventions to be used. Target specific
442     calling conventions start at 64.
443
444 More calling conventions can be added/defined on an as-needed basis, to
445 support Pascal conventions or any other well-known target-independent
446 convention.
447
448 .. _visibilitystyles:
449
450 Visibility Styles
451 -----------------
452
453 All Global Variables and Functions have one of the following visibility
454 styles:
455
456 "``default``" - Default style
457     On targets that use the ELF object file format, default visibility
458     means that the declaration is visible to other modules and, in
459     shared libraries, means that the declared entity may be overridden.
460     On Darwin, default visibility means that the declaration is visible
461     to other modules. Default visibility corresponds to "external
462     linkage" in the language.
463 "``hidden``" - Hidden style
464     Two declarations of an object with hidden visibility refer to the
465     same object if they are in the same shared object. Usually, hidden
466     visibility indicates that the symbol will not be placed into the
467     dynamic symbol table, so no other module (executable or shared
468     library) can reference it directly.
469 "``protected``" - Protected style
470     On ELF, protected visibility indicates that the symbol will be
471     placed in the dynamic symbol table, but that references within the
472     defining module will bind to the local symbol. That is, the symbol
473     cannot be overridden by another module.
474
475 A symbol with ``internal`` or ``private`` linkage must have ``default``
476 visibility.
477
478 .. _dllstorageclass:
479
480 DLL Storage Classes
481 -------------------
482
483 All Global Variables, Functions and Aliases can have one of the following
484 DLL storage class:
485
486 ``dllimport``
487     "``dllimport``" causes the compiler to reference a function or variable via
488     a global pointer to a pointer that is set up by the DLL exporting the
489     symbol. On Microsoft Windows targets, the pointer name is formed by
490     combining ``__imp_`` and the function or variable name.
491 ``dllexport``
492     "``dllexport``" causes the compiler to provide a global pointer to a pointer
493     in a DLL, so that it can be referenced with the ``dllimport`` attribute. On
494     Microsoft Windows targets, the pointer name is formed by combining
495     ``__imp_`` and the function or variable name. Since this storage class
496     exists for defining a dll interface, the compiler, assembler and linker know
497     it is externally referenced and must refrain from deleting the symbol.
498
499 .. _tls_model:
500
501 Thread Local Storage Models
502 ---------------------------
503
504 A variable may be defined as ``thread_local``, which means that it will
505 not be shared by threads (each thread will have a separated copy of the
506 variable). Not all targets support thread-local variables. Optionally, a
507 TLS model may be specified:
508
509 ``localdynamic``
510     For variables that are only used within the current shared library.
511 ``initialexec``
512     For variables in modules that will not be loaded dynamically.
513 ``localexec``
514     For variables defined in the executable and only used within it.
515
516 If no explicit model is given, the "general dynamic" model is used.
517
518 The models correspond to the ELF TLS models; see `ELF Handling For
519 Thread-Local Storage <http://people.redhat.com/drepper/tls.pdf>`_ for
520 more information on under which circumstances the different models may
521 be used. The target may choose a different TLS model if the specified
522 model is not supported, or if a better choice of model can be made.
523
524 A model can also be specified in an alias, but then it only governs how
525 the alias is accessed. It will not have any effect in the aliasee.
526
527 For platforms without linker support of ELF TLS model, the -femulated-tls
528 flag can be used to generate GCC compatible emulated TLS code.
529
530 .. _runtime_preemption_model:
531
532 Runtime Preemption Specifiers
533 -----------------------------
534
535 Global variables, functions and aliases may have an optional runtime preemption
536 specifier. If a preemption specifier isn't given explicitly, then a
537 symbol is assumed to be ``dso_preemptable``.
538
539 ``dso_preemptable``
540     Indicates that the function or variable may be replaced by a symbol from
541     outside the linkage unit at runtime.
542
543 ``dso_local``
544     The compiler may assume that a function or variable marked as ``dso_local``
545     will resolve to a symbol within the same linkage unit. Direct access will
546     be generated even if the definition is not within this compilation unit.
547
548 .. _namedtypes:
549
550 Structure Types
551 ---------------
552
553 LLVM IR allows you to specify both "identified" and "literal" :ref:`structure
554 types <t_struct>`. Literal types are uniqued structurally, but identified types
555 are never uniqued. An :ref:`opaque structural type <t_opaque>` can also be used
556 to forward declare a type that is not yet available.
557
558 An example of an identified structure specification is:
559
560 .. code-block:: llvm
561
562     %mytype = type { %mytype*, i32 }
563
564 Prior to the LLVM 3.0 release, identified types were structurally uniqued. Only
565 literal types are uniqued in recent versions of LLVM.
566
567 .. _nointptrtype:
568
569 Non-Integral Pointer Type
570 -------------------------
571
572 Note: non-integral pointer types are a work in progress, and they should be
573 considered experimental at this time.
574
575 LLVM IR optionally allows the frontend to denote pointers in certain address
576 spaces as "non-integral" via the :ref:`datalayout string<langref_datalayout>`.
577 Non-integral pointer types represent pointers that have an *unspecified* bitwise
578 representation; that is, the integral representation may be target dependent or
579 unstable (not backed by a fixed integer).
580
581 ``inttoptr`` instructions converting integers to non-integral pointer types are
582 ill-typed, and so are ``ptrtoint`` instructions converting values of
583 non-integral pointer types to integers.  Vector versions of said instructions
584 are ill-typed as well.
585
586 .. _globalvars:
587
588 Global Variables
589 ----------------
590
591 Global variables define regions of memory allocated at compilation time
592 instead of run-time.
593
594 Global variable definitions must be initialized.
595
596 Global variables in other translation units can also be declared, in which
597 case they don't have an initializer.
598
599 Either global variable definitions or declarations may have an explicit section
600 to be placed in and may have an optional explicit alignment specified. If there
601 is a mismatch between the explicit or inferred section information for the
602 variable declaration and its definition the resulting behavior is undefined.
603
604 A variable may be defined as a global ``constant``, which indicates that
605 the contents of the variable will **never** be modified (enabling better
606 optimization, allowing the global data to be placed in the read-only
607 section of an executable, etc). Note that variables that need runtime
608 initialization cannot be marked ``constant`` as there is a store to the
609 variable.
610
611 LLVM explicitly allows *declarations* of global variables to be marked
612 constant, even if the final definition of the global is not. This
613 capability can be used to enable slightly better optimization of the
614 program, but requires the language definition to guarantee that
615 optimizations based on the 'constantness' are valid for the translation
616 units that do not include the definition.
617
618 As SSA values, global variables define pointer values that are in scope
619 (i.e. they dominate) all basic blocks in the program. Global variables
620 always define a pointer to their "content" type because they describe a
621 region of memory, and all memory objects in LLVM are accessed through
622 pointers.
623
624 Global variables can be marked with ``unnamed_addr`` which indicates
625 that the address is not significant, only the content. Constants marked
626 like this can be merged with other constants if they have the same
627 initializer. Note that a constant with significant address *can* be
628 merged with a ``unnamed_addr`` constant, the result being a constant
629 whose address is significant.
630
631 If the ``local_unnamed_addr`` attribute is given, the address is known to
632 not be significant within the module.
633
634 A global variable may be declared to reside in a target-specific
635 numbered address space. For targets that support them, address spaces
636 may affect how optimizations are performed and/or what target
637 instructions are used to access the variable. The default address space
638 is zero. The address space qualifier must precede any other attributes.
639
640 LLVM allows an explicit section to be specified for globals. If the
641 target supports it, it will emit globals to the section specified.
642 Additionally, the global can placed in a comdat if the target has the necessary
643 support.
644
645 External declarations may have an explicit section specified. Section
646 information is retained in LLVM IR for targets that make use of this
647 information. Attaching section information to an external declaration is an
648 assertion that its definition is located in the specified section. If the
649 definition is located in a different section, the behavior is undefined.
650
651 By default, global initializers are optimized by assuming that global
652 variables defined within the module are not modified from their
653 initial values before the start of the global initializer. This is
654 true even for variables potentially accessible from outside the
655 module, including those with external linkage or appearing in
656 ``@llvm.used`` or dllexported variables. This assumption may be suppressed
657 by marking the variable with ``externally_initialized``.
658
659 An explicit alignment may be specified for a global, which must be a
660 power of 2. If not present, or if the alignment is set to zero, the
661 alignment of the global is set by the target to whatever it feels
662 convenient. If an explicit alignment is specified, the global is forced
663 to have exactly that alignment. Targets and optimizers are not allowed
664 to over-align the global if the global has an assigned section. In this
665 case, the extra alignment could be observable: for example, code could
666 assume that the globals are densely packed in their section and try to
667 iterate over them as an array, alignment padding would break this
668 iteration. The maximum alignment is ``1 << 29``.
669
670 Globals can also have a :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`,
671 an optional :ref:`runtime preemption specifier <runtime_preemption_model>`,
672 an optional :ref:`global attributes <glattrs>` and
673 an optional list of attached :ref:`metadata <metadata>`.
674
675 Variables and aliases can have a
676 :ref:`Thread Local Storage Model <tls_model>`.
677
678 Syntax::
679
680       @<GlobalVarName> = [Linkage] [PreemptionSpecifier] [Visibility]
681                          [DLLStorageClass] [ThreadLocal]
682                          [(unnamed_addr|local_unnamed_addr)] [AddrSpace]
683                          [ExternallyInitialized]
684                          <global | constant> <Type> [<InitializerConstant>]
685                          [, section "name"] [, comdat [($name)]]
686                          [, align <Alignment>] (, !name !N)*
687
688 For example, the following defines a global in a numbered address space
689 with an initializer, section, and alignment:
690
691 .. code-block:: llvm
692
693     @G = addrspace(5) constant float 1.0, section "foo", align 4
694
695 The following example just declares a global variable
696
697 .. code-block:: llvm
698
699    @G = external global i32
700
701 The following example defines a thread-local global with the
702 ``initialexec`` TLS model:
703
704 .. code-block:: llvm
705
706     @G = thread_local(initialexec) global i32 0, align 4
707
708 .. _functionstructure:
709
710 Functions
711 ---------
712
713 LLVM function definitions consist of the "``define``" keyword, an
714 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`runtime preemption
715 specifier <runtime_preemption_model>`,  an optional :ref:`visibility
716 style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`,
717 an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
718 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
719 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
720 name, a (possibly empty) argument list (each with optional :ref:`parameter
721 attributes <paramattrs>`), optional :ref:`function attributes <fnattrs>`,
722 an optional section, an optional alignment,
723 an optional :ref:`comdat <langref_comdats>`,
724 an optional :ref:`garbage collector name <gc>`, an optional :ref:`prefix <prefixdata>`,
725 an optional :ref:`prologue <prologuedata>`,
726 an optional :ref:`personality <personalityfn>`,
727 an optional list of attached :ref:`metadata <metadata>`,
728 an opening curly brace, a list of basic blocks, and a closing curly brace.
729
730 LLVM function declarations consist of the "``declare``" keyword, an
731 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility style
732 <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`, an
733 optional :ref:`calling convention <callingconv>`, an optional ``unnamed_addr``
734 or ``local_unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional :ref:`parameter
735 attribute <paramattrs>` for the return type, a function name, a possibly
736 empty list of arguments, an optional alignment, an optional :ref:`garbage
737 collector name <gc>`, an optional :ref:`prefix <prefixdata>`, and an optional
738 :ref:`prologue <prologuedata>`.
739
740 A function definition contains a list of basic blocks, forming the CFG (Control
741 Flow Graph) for the function. Each basic block may optionally start with a label
742 (giving the basic block a symbol table entry), contains a list of instructions,
743 and ends with a :ref:`terminator <terminators>` instruction (such as a branch or
744 function return). If an explicit label is not provided, a block is assigned an
745 implicit numbered label, using the next value from the same counter as used for
746 unnamed temporaries (:ref:`see above<identifiers>`). For example, if a function
747 entry block does not have an explicit label, it will be assigned label "%0",
748 then the first unnamed temporary in that block will be "%1", etc.
749
750 The first basic block in a function is special in two ways: it is
751 immediately executed on entrance to the function, and it is not allowed
752 to have predecessor basic blocks (i.e. there can not be any branches to
753 the entry block of a function). Because the block can have no
754 predecessors, it also cannot have any :ref:`PHI nodes <i_phi>`.
755
756 LLVM allows an explicit section to be specified for functions. If the
757 target supports it, it will emit functions to the section specified.
758 Additionally, the function can be placed in a COMDAT.
759
760 An explicit alignment may be specified for a function. If not present,
761 or if the alignment is set to zero, the alignment of the function is set
762 by the target to whatever it feels convenient. If an explicit alignment
763 is specified, the function is forced to have at least that much
764 alignment. All alignments must be a power of 2.
765
766 If the ``unnamed_addr`` attribute is given, the address is known to not
767 be significant and two identical functions can be merged.
768
769 If the ``local_unnamed_addr`` attribute is given, the address is known to
770 not be significant within the module.
771
772 Syntax::
773
774     define [linkage] [PreemptionSpecifier] [visibility] [DLLStorageClass]
775            [cconv] [ret attrs]
776            <ResultType> @<FunctionName> ([argument list])
777            [(unnamed_addr|local_unnamed_addr)] [fn Attrs] [section "name"]
778            [comdat [($name)]] [align N] [gc] [prefix Constant]
779            [prologue Constant] [personality Constant] (!name !N)* { ... }
780
781 The argument list is a comma separated sequence of arguments where each
782 argument is of the following form:
783
784 Syntax::
785
786    <type> [parameter Attrs] [name]
787
788
789 .. _langref_aliases:
790
791 Aliases
792 -------
793
794 Aliases, unlike function or variables, don't create any new data. They
795 are just a new symbol and metadata for an existing position.
796
797 Aliases have a name and an aliasee that is either a global value or a
798 constant expression.
799
800 Aliases may have an optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional
801 :ref:`runtime preemption specifier <runtime_preemption_model>`, an optional
802 :ref:`visibility style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class
803 <dllstorageclass>` and an optional :ref:`tls model <tls_model>`.
804
805 Syntax::
806
807     @<Name> = [Linkage] [PreemptionSpecifier] [Visibility] [DLLStorageClass] [ThreadLocal] [(unnamed_addr|local_unnamed_addr)] alias <AliaseeTy>, <AliaseeTy>* @<Aliasee>
808
809 The linkage must be one of ``private``, ``internal``, ``linkonce``, ``weak``,
810 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``, ``external``. Note that some system linkers
811 might not correctly handle dropping a weak symbol that is aliased.
812
813 Aliases that are not ``unnamed_addr`` are guaranteed to have the same address as
814 the aliasee expression. ``unnamed_addr`` ones are only guaranteed to point
815 to the same content.
816
817 If the ``local_unnamed_addr`` attribute is given, the address is known to
818 not be significant within the module.
819
820 Since aliases are only a second name, some restrictions apply, of which
821 some can only be checked when producing an object file:
822
823 * The expression defining the aliasee must be computable at assembly
824   time. Since it is just a name, no relocations can be used.
825
826 * No alias in the expression can be weak as the possibility of the
827   intermediate alias being overridden cannot be represented in an
828   object file.
829
830 * No global value in the expression can be a declaration, since that
831   would require a relocation, which is not possible.
832
833 .. _langref_ifunc:
834
835 IFuncs
836 -------
837
838 IFuncs, like as aliases, don't create any new data or func. They are just a new
839 symbol that dynamic linker resolves at runtime by calling a resolver function.
840
841 IFuncs have a name and a resolver that is a function called by dynamic linker
842 that returns address of another function associated with the name.
843
844 IFunc may have an optional :ref:`linkage type <linkage>` and an optional
845 :ref:`visibility style <visibility>`.
846
847 Syntax::
848
849     @<Name> = [Linkage] [Visibility] ifunc <IFuncTy>, <ResolverTy>* @<Resolver>
850
851
852 .. _langref_comdats:
853
854 Comdats
855 -------
856
857 Comdat IR provides access to COFF and ELF object file COMDAT functionality.
858
859 Comdats have a name which represents the COMDAT key. All global objects that
860 specify this key will only end up in the final object file if the linker chooses
861 that key over some other key. Aliases are placed in the same COMDAT that their
862 aliasee computes to, if any.
863
864 Comdats have a selection kind to provide input on how the linker should
865 choose between keys in two different object files.
866
867 Syntax::
868
869     $<Name> = comdat SelectionKind
870
871 The selection kind must be one of the following:
872
873 ``any``
874     The linker may choose any COMDAT key, the choice is arbitrary.
875 ``exactmatch``
876     The linker may choose any COMDAT key but the sections must contain the
877     same data.
878 ``largest``
879     The linker will choose the section containing the largest COMDAT key.
880 ``noduplicates``
881     The linker requires that only section with this COMDAT key exist.
882 ``samesize``
883     The linker may choose any COMDAT key but the sections must contain the
884     same amount of data.
885
886 Note that the Mach-O platform doesn't support COMDATs, and ELF and WebAssembly
887 only support ``any`` as a selection kind.
888
889 Here is an example of a COMDAT group where a function will only be selected if
890 the COMDAT key's section is the largest:
891
892 .. code-block:: text
893
894    $foo = comdat largest
895    @foo = global i32 2, comdat($foo)
896
897    define void @bar() comdat($foo) {
898      ret void
899    }
900
901 As a syntactic sugar the ``$name`` can be omitted if the name is the same as
902 the global name:
903
904 .. code-block:: text
905
906   $foo = comdat any
907   @foo = global i32 2, comdat
908
909
910 In a COFF object file, this will create a COMDAT section with selection kind
911 ``IMAGE_COMDAT_SELECT_LARGEST`` containing the contents of the ``@foo`` symbol
912 and another COMDAT section with selection kind
913 ``IMAGE_COMDAT_SELECT_ASSOCIATIVE`` which is associated with the first COMDAT
914 section and contains the contents of the ``@bar`` symbol.
915
916 There are some restrictions on the properties of the global object.
917 It, or an alias to it, must have the same name as the COMDAT group when
918 targeting COFF.
919 The contents and size of this object may be used during link-time to determine
920 which COMDAT groups get selected depending on the selection kind.
921 Because the name of the object must match the name of the COMDAT group, the
922 linkage of the global object must not be local; local symbols can get renamed
923 if a collision occurs in the symbol table.
924
925 The combined use of COMDATS and section attributes may yield surprising results.
926 For example:
927
928 .. code-block:: text
929
930    $foo = comdat any
931    $bar = comdat any
932    @g1 = global i32 42, section "sec", comdat($foo)
933    @g2 = global i32 42, section "sec", comdat($bar)
934
935 From the object file perspective, this requires the creation of two sections
936 with the same name. This is necessary because both globals belong to different
937 COMDAT groups and COMDATs, at the object file level, are represented by
938 sections.
939
940 Note that certain IR constructs like global variables and functions may
941 create COMDATs in the object file in addition to any which are specified using
942 COMDAT IR. This arises when the code generator is configured to emit globals
943 in individual sections (e.g. when `-data-sections` or `-function-sections`
944 is supplied to `llc`).
945
946 .. _namedmetadatastructure:
947
948 Named Metadata
949 --------------
950
951 Named metadata is a collection of metadata. :ref:`Metadata
952 nodes <metadata>` (but not metadata strings) are the only valid
953 operands for a named metadata.
954
955 #. Named metadata are represented as a string of characters with the
956    metadata prefix. The rules for metadata names are the same as for
957    identifiers, but quoted names are not allowed. ``"\xx"`` type escapes
958    are still valid, which allows any character to be part of a name.
959
960 Syntax::
961
962     ; Some unnamed metadata nodes, which are referenced by the named metadata.
963     !0 = !{!"zero"}
964     !1 = !{!"one"}
965     !2 = !{!"two"}
966     ; A named metadata.
967     !name = !{!0, !1, !2}
968
969 .. _paramattrs:
970
971 Parameter Attributes
972 --------------------
973
974 The return type and each parameter of a function type may have a set of
975 *parameter attributes* associated with them. Parameter attributes are
976 used to communicate additional information about the result or
977 parameters of a function. Parameter attributes are considered to be part
978 of the function, not of the function type, so functions with different
979 parameter attributes can have the same function type.
980
981 Parameter attributes are simple keywords that follow the type specified.
982 If multiple parameter attributes are needed, they are space separated.
983 For example:
984
985 .. code-block:: llvm
986
987     declare i32 @printf(i8* noalias nocapture, ...)
988     declare i32 @atoi(i8 zeroext)
989     declare signext i8 @returns_signed_char()
990
991 Note that any attributes for the function result (``nounwind``,
992 ``readonly``) come immediately after the argument list.
993
994 Currently, only the following parameter attributes are defined:
995
996 ``zeroext``
997     This indicates to the code generator that the parameter or return
998     value should be zero-extended to the extent required by the target's
999     ABI by the caller (for a parameter) or the callee (for a return value).
1000 ``signext``
1001     This indicates to the code generator that the parameter or return
1002     value should be sign-extended to the extent required by the target's
1003     ABI (which is usually 32-bits) by the caller (for a parameter) or
1004     the callee (for a return value).
1005 ``inreg``
1006     This indicates that this parameter or return value should be treated
1007     in a special target-dependent fashion while emitting code for
1008     a function call or return (usually, by putting it in a register as
1009     opposed to memory, though some targets use it to distinguish between
1010     two different kinds of registers). Use of this attribute is
1011     target-specific.
1012 ``byval``
1013     This indicates that the pointer parameter should really be passed by
1014     value to the function. The attribute implies that a hidden copy of
1015     the pointee is made between the caller and the callee, so the callee
1016     is unable to modify the value in the caller. This attribute is only
1017     valid on LLVM pointer arguments. It is generally used to pass
1018     structs and arrays by value, but is also valid on pointers to
1019     scalars. The copy is considered to belong to the caller not the
1020     callee (for example, ``readonly`` functions should not write to
1021     ``byval`` parameters). This is not a valid attribute for return
1022     values.
1023
1024     The byval attribute also supports specifying an alignment with the
1025     align attribute. It indicates the alignment of the stack slot to
1026     form and the known alignment of the pointer specified to the call
1027     site. If the alignment is not specified, then the code generator
1028     makes a target-specific assumption.
1029
1030 .. _attr_inalloca:
1031
1032 ``inalloca``
1033
1034     The ``inalloca`` argument attribute allows the caller to take the
1035     address of outgoing stack arguments. An ``inalloca`` argument must
1036     be a pointer to stack memory produced by an ``alloca`` instruction.
1037     The alloca, or argument allocation, must also be tagged with the
1038     inalloca keyword. Only the last argument may have the ``inalloca``
1039     attribute, and that argument is guaranteed to be passed in memory.
1040
1041     An argument allocation may be used by a call at most once because
1042     the call may deallocate it. The ``inalloca`` attribute cannot be
1043     used in conjunction with other attributes that affect argument
1044     storage, like ``inreg``, ``nest``, ``sret``, or ``byval``. The
1045     ``inalloca`` attribute also disables LLVM's implicit lowering of
1046     large aggregate return values, which means that frontend authors
1047     must lower them with ``sret`` pointers.
1048
1049     When the call site is reached, the argument allocation must have
1050     been the most recent stack allocation that is still live, or the
1051     results are undefined. It is possible to allocate additional stack
1052     space after an argument allocation and before its call site, but it
1053     must be cleared off with :ref:`llvm.stackrestore
1054     <int_stackrestore>`.
1055
1056     See :doc:`InAlloca` for more information on how to use this
1057     attribute.
1058
1059 ``sret``
1060     This indicates that the pointer parameter specifies the address of a
1061     structure that is the return value of the function in the source
1062     program. This pointer must be guaranteed by the caller to be valid:
1063     loads and stores to the structure may be assumed by the callee not
1064     to trap and to be properly aligned. This is not a valid attribute
1065     for return values.
1066
1067 .. _attr_align:
1068
1069 ``align <n>``
1070     This indicates that the pointer value may be assumed by the optimizer to
1071     have the specified alignment.
1072
1073     Note that this attribute has additional semantics when combined with the
1074     ``byval`` attribute.
1075
1076 .. _noalias:
1077
1078 ``noalias``
1079     This indicates that objects accessed via pointer values
1080     :ref:`based <pointeraliasing>` on the argument or return value are not also
1081     accessed, during the execution of the function, via pointer values not
1082     *based* on the argument or return value. The attribute on a return value
1083     also has additional semantics described below. The caller shares the
1084     responsibility with the callee for ensuring that these requirements are met.
1085     For further details, please see the discussion of the NoAlias response in
1086     :ref:`alias analysis <Must, May, or No>`.
1087
1088     Note that this definition of ``noalias`` is intentionally similar
1089     to the definition of ``restrict`` in C99 for function arguments.
1090
1091     For function return values, C99's ``restrict`` is not meaningful,
1092     while LLVM's ``noalias`` is. Furthermore, the semantics of the ``noalias``
1093     attribute on return values are stronger than the semantics of the attribute
1094     when used on function arguments. On function return values, the ``noalias``
1095     attribute indicates that the function acts like a system memory allocation
1096     function, returning a pointer to allocated storage disjoint from the
1097     storage for any other object accessible to the caller.
1098
1099 ``nocapture``
1100     This indicates that the callee does not make any copies of the
1101     pointer that outlive the callee itself. This is not a valid
1102     attribute for return values.  Addresses used in volatile operations
1103     are considered to be captured.
1104
1105 .. _nest:
1106
1107 ``nest``
1108     This indicates that the pointer parameter can be excised using the
1109     :ref:`trampoline intrinsics <int_trampoline>`. This is not a valid
1110     attribute for return values and can only be applied to one parameter.
1111
1112 ``returned``
1113     This indicates that the function always returns the argument as its return
1114     value. This is a hint to the optimizer and code generator used when
1115     generating the caller, allowing value propagation, tail call optimization,
1116     and omission of register saves and restores in some cases; it is not
1117     checked or enforced when generating the callee. The parameter and the
1118     function return type must be valid operands for the
1119     :ref:`bitcast instruction <i_bitcast>`. This is not a valid attribute for
1120     return values and can only be applied to one parameter.
1121
1122 ``nonnull``
1123     This indicates that the parameter or return pointer is not null. This
1124     attribute may only be applied to pointer typed parameters. This is not
1125     checked or enforced by LLVM, the caller must ensure that the pointer
1126     passed in is non-null, or the callee must ensure that the returned pointer
1127     is non-null.
1128
1129 ``dereferenceable(<n>)``
1130     This indicates that the parameter or return pointer is dereferenceable. This
1131     attribute may only be applied to pointer typed parameters. A pointer that
1132     is dereferenceable can be loaded from speculatively without a risk of
1133     trapping. The number of bytes known to be dereferenceable must be provided
1134     in parentheses. It is legal for the number of bytes to be less than the
1135     size of the pointee type. The ``nonnull`` attribute does not imply
1136     dereferenceability (consider a pointer to one element past the end of an
1137     array), however ``dereferenceable(<n>)`` does imply ``nonnull`` in
1138     ``addrspace(0)`` (which is the default address space).
1139
1140 ``dereferenceable_or_null(<n>)``
1141     This indicates that the parameter or return value isn't both
1142     non-null and non-dereferenceable (up to ``<n>`` bytes) at the same
1143     time. All non-null pointers tagged with
1144     ``dereferenceable_or_null(<n>)`` are ``dereferenceable(<n>)``.
1145     For address space 0 ``dereferenceable_or_null(<n>)`` implies that
1146     a pointer is exactly one of ``dereferenceable(<n>)`` or ``null``,
1147     and in other address spaces ``dereferenceable_or_null(<n>)``
1148     implies that a pointer is at least one of ``dereferenceable(<n>)``
1149     or ``null`` (i.e. it may be both ``null`` and
1150     ``dereferenceable(<n>)``). This attribute may only be applied to
1151     pointer typed parameters.
1152
1153 ``swiftself``
1154     This indicates that the parameter is the self/context parameter. This is not
1155     a valid attribute for return values and can only be applied to one
1156     parameter.
1157
1158 ``swifterror``
1159     This attribute is motivated to model and optimize Swift error handling. It
1160     can be applied to a parameter with pointer to pointer type or a
1161     pointer-sized alloca. At the call site, the actual argument that corresponds
1162     to a ``swifterror`` parameter has to come from a ``swifterror`` alloca or
1163     the ``swifterror`` parameter of the caller. A ``swifterror`` value (either
1164     the parameter or the alloca) can only be loaded and stored from, or used as
1165     a ``swifterror`` argument. This is not a valid attribute for return values
1166     and can only be applied to one parameter.
1167
1168     These constraints allow the calling convention to optimize access to
1169     ``swifterror`` variables by associating them with a specific register at
1170     call boundaries rather than placing them in memory. Since this does change
1171     the calling convention, a function which uses the ``swifterror`` attribute
1172     on a parameter is not ABI-compatible with one which does not.
1173
1174     These constraints also allow LLVM to assume that a ``swifterror`` argument
1175     does not alias any other memory visible within a function and that a
1176     ``swifterror`` alloca passed as an argument does not escape.
1177
1178 .. _gc:
1179
1180 Garbage Collector Strategy Names
1181 --------------------------------
1182
1183 Each function may specify a garbage collector strategy name, which is simply a
1184 string:
1185
1186 .. code-block:: llvm
1187
1188     define void @f() gc "name" { ... }
1189
1190 The supported values of *name* includes those :ref:`built in to LLVM
1191 <builtin-gc-strategies>` and any provided by loaded plugins. Specifying a GC
1192 strategy will cause the compiler to alter its output in order to support the
1193 named garbage collection algorithm. Note that LLVM itself does not contain a
1194 garbage collector, this functionality is restricted to generating machine code
1195 which can interoperate with a collector provided externally.
1196
1197 .. _prefixdata:
1198
1199 Prefix Data
1200 -----------
1201
1202 Prefix data is data associated with a function which the code
1203 generator will emit immediately before the function's entrypoint.
1204 The purpose of this feature is to allow frontends to associate
1205 language-specific runtime metadata with specific functions and make it
1206 available through the function pointer while still allowing the
1207 function pointer to be called.
1208
1209 To access the data for a given function, a program may bitcast the
1210 function pointer to a pointer to the constant's type and dereference
1211 index -1. This implies that the IR symbol points just past the end of
1212 the prefix data. For instance, take the example of a function annotated
1213 with a single ``i32``,
1214
1215 .. code-block:: llvm
1216
1217     define void @f() prefix i32 123 { ... }
1218
1219 The prefix data can be referenced as,
1220
1221 .. code-block:: llvm
1222
1223     %0 = bitcast void* () @f to i32*
1224     %a = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i32 -1
1225     %b = load i32, i32* %a
1226
1227 Prefix data is laid out as if it were an initializer for a global variable
1228 of the prefix data's type. The function will be placed such that the
1229 beginning of the prefix data is aligned. This means that if the size
1230 of the prefix data is not a multiple of the alignment size, the
1231 function's entrypoint will not be aligned. If alignment of the
1232 function's entrypoint is desired, padding must be added to the prefix
1233 data.
1234
1235 A function may have prefix data but no body. This has similar semantics
1236 to the ``available_externally`` linkage in that the data may be used by the
1237 optimizers but will not be emitted in the object file.
1238
1239 .. _prologuedata:
1240
1241 Prologue Data
1242 -------------
1243
1244 The ``prologue`` attribute allows arbitrary code (encoded as bytes) to
1245 be inserted prior to the function body. This can be used for enabling
1246 function hot-patching and instrumentation.
1247
1248 To maintain the semantics of ordinary function calls, the prologue data must
1249 have a particular format. Specifically, it must begin with a sequence of
1250 bytes which decode to a sequence of machine instructions, valid for the
1251 module's target, which transfer control to the point immediately succeeding
1252 the prologue data, without performing any other visible action. This allows
1253 the inliner and other passes to reason about the semantics of the function
1254 definition without needing to reason about the prologue data. Obviously this
1255 makes the format of the prologue data highly target dependent.
1256
1257 A trivial example of valid prologue data for the x86 architecture is ``i8 144``,
1258 which encodes the ``nop`` instruction:
1259
1260 .. code-block:: text
1261
1262     define void @f() prologue i8 144 { ... }
1263
1264 Generally prologue data can be formed by encoding a relative branch instruction
1265 which skips the metadata, as in this example of valid prologue data for the
1266 x86_64 architecture, where the first two bytes encode ``jmp .+10``:
1267
1268 .. code-block:: text
1269
1270     %0 = type <{ i8, i8, i8* }>
1271
1272     define void @f() prologue %0 <{ i8 235, i8 8, i8* @md}> { ... }
1273
1274 A function may have prologue data but no body. This has similar semantics
1275 to the ``available_externally`` linkage in that the data may be used by the
1276 optimizers but will not be emitted in the object file.
1277
1278 .. _personalityfn:
1279
1280 Personality Function
1281 --------------------
1282
1283 The ``personality`` attribute permits functions to specify what function
1284 to use for exception handling.
1285
1286 .. _attrgrp:
1287
1288 Attribute Groups
1289 ----------------
1290
1291 Attribute groups are groups of attributes that are referenced by objects within
1292 the IR. They are important for keeping ``.ll`` files readable, because a lot of
1293 functions will use the same set of attributes. In the degenerative case of a
1294 ``.ll`` file that corresponds to a single ``.c`` file, the single attribute
1295 group will capture the important command line flags used to build that file.
1296
1297 An attribute group is a module-level object. To use an attribute group, an
1298 object references the attribute group's ID (e.g. ``#37``). An object may refer
1299 to more than one attribute group. In that situation, the attributes from the
1300 different groups are merged.
1301
1302 Here is an example of attribute groups for a function that should always be
1303 inlined, has a stack alignment of 4, and which shouldn't use SSE instructions:
1304
1305 .. code-block:: llvm
1306
1307    ; Target-independent attributes:
1308    attributes #0 = { alwaysinline alignstack=4 }
1309
1310    ; Target-dependent attributes:
1311    attributes #1 = { "no-sse" }
1312
1313    ; Function @f has attributes: alwaysinline, alignstack=4, and "no-sse".
1314    define void @f() #0 #1 { ... }
1315
1316 .. _fnattrs:
1317
1318 Function Attributes
1319 -------------------
1320
1321 Function attributes are set to communicate additional information about
1322 a function. Function attributes are considered to be part of the
1323 function, not of the function type, so functions with different function
1324 attributes can have the same function type.
1325
1326 Function attributes are simple keywords that follow the type specified.
1327 If multiple attributes are needed, they are space separated. For
1328 example:
1329
1330 .. code-block:: llvm
1331
1332     define void @f() noinline { ... }
1333     define void @f() alwaysinline { ... }
1334     define void @f() alwaysinline optsize { ... }
1335     define void @f() optsize { ... }
1336
1337 ``alignstack(<n>)``
1338     This attribute indicates that, when emitting the prologue and
1339     epilogue, the backend should forcibly align the stack pointer.
1340     Specify the desired alignment, which must be a power of two, in
1341     parentheses.
1342 ``allocsize(<EltSizeParam>[, <NumEltsParam>])``
1343     This attribute indicates that the annotated function will always return at
1344     least a given number of bytes (or null). Its arguments are zero-indexed
1345     parameter numbers; if one argument is provided, then it's assumed that at
1346     least ``CallSite.Args[EltSizeParam]`` bytes will be available at the
1347     returned pointer. If two are provided, then it's assumed that
1348     ``CallSite.Args[EltSizeParam] * CallSite.Args[NumEltsParam]`` bytes are
1349     available. The referenced parameters must be integer types. No assumptions
1350     are made about the contents of the returned block of memory.
1351 ``alwaysinline``
1352     This attribute indicates that the inliner should attempt to inline
1353     this function into callers whenever possible, ignoring any active
1354     inlining size threshold for this caller.
1355 ``builtin``
1356     This indicates that the callee function at a call site should be
1357     recognized as a built-in function, even though the function's declaration
1358     uses the ``nobuiltin`` attribute. This is only valid at call sites for
1359     direct calls to functions that are declared with the ``nobuiltin``
1360     attribute.
1361 ``cold``
1362     This attribute indicates that this function is rarely called. When
1363     computing edge weights, basic blocks post-dominated by a cold
1364     function call are also considered to be cold; and, thus, given low
1365     weight.
1366 ``convergent``
1367     In some parallel execution models, there exist operations that cannot be
1368     made control-dependent on any additional values.  We call such operations
1369     ``convergent``, and mark them with this attribute.
1370
1371     The ``convergent`` attribute may appear on functions or call/invoke
1372     instructions.  When it appears on a function, it indicates that calls to
1373     this function should not be made control-dependent on additional values.
1374     For example, the intrinsic ``llvm.nvvm.barrier0`` is ``convergent``, so
1375     calls to this intrinsic cannot be made control-dependent on additional
1376     values.
1377
1378     When it appears on a call/invoke, the ``convergent`` attribute indicates
1379     that we should treat the call as though we're calling a convergent
1380     function.  This is particularly useful on indirect calls; without this we
1381     may treat such calls as though the target is non-convergent.
1382
1383     The optimizer may remove the ``convergent`` attribute on functions when it
1384     can prove that the function does not execute any convergent operations.
1385     Similarly, the optimizer may remove ``convergent`` on calls/invokes when it
1386     can prove that the call/invoke cannot call a convergent function.
1387 ``inaccessiblememonly``
1388     This attribute indicates that the function may only access memory that
1389     is not accessible by the module being compiled. This is a weaker form
1390     of ``readnone``.
1391 ``inaccessiblemem_or_argmemonly``
1392     This attribute indicates that the function may only access memory that is
1393     either not accessible by the module being compiled, or is pointed to
1394     by its pointer arguments. This is a weaker form of  ``argmemonly``
1395 ``inlinehint``
1396     This attribute indicates that the source code contained a hint that
1397     inlining this function is desirable (such as the "inline" keyword in
1398     C/C++). It is just a hint; it imposes no requirements on the
1399     inliner.
1400 ``jumptable``
1401     This attribute indicates that the function should be added to a
1402     jump-instruction table at code-generation time, and that all address-taken
1403     references to this function should be replaced with a reference to the
1404     appropriate jump-instruction-table function pointer. Note that this creates
1405     a new pointer for the original function, which means that code that depends
1406     on function-pointer identity can break. So, any function annotated with
1407     ``jumptable`` must also be ``unnamed_addr``.
1408 ``minsize``
1409     This attribute suggests that optimization passes and code generator
1410     passes make choices that keep the code size of this function as small
1411     as possible and perform optimizations that may sacrifice runtime
1412     performance in order to minimize the size of the generated code.
1413 ``naked``
1414     This attribute disables prologue / epilogue emission for the
1415     function. This can have very system-specific consequences.
1416 ``no-jump-tables``
1417     When this attribute is set to true, the jump tables and lookup tables that
1418     can be generated from a switch case lowering are disabled.
1419 ``nobuiltin``
1420     This indicates that the callee function at a call site is not recognized as
1421     a built-in function. LLVM will retain the original call and not replace it
1422     with equivalent code based on the semantics of the built-in function, unless
1423     the call site uses the ``builtin`` attribute. This is valid at call sites
1424     and on function declarations and definitions.
1425 ``noduplicate``
1426     This attribute indicates that calls to the function cannot be
1427     duplicated. A call to a ``noduplicate`` function may be moved
1428     within its parent function, but may not be duplicated within
1429     its parent function.
1430
1431     A function containing a ``noduplicate`` call may still
1432     be an inlining candidate, provided that the call is not
1433     duplicated by inlining. That implies that the function has
1434     internal linkage and only has one call site, so the original
1435     call is dead after inlining.
1436 ``noimplicitfloat``
1437     This attributes disables implicit floating-point instructions.
1438 ``noinline``
1439     This attribute indicates that the inliner should never inline this
1440     function in any situation. This attribute may not be used together
1441     with the ``alwaysinline`` attribute.
1442 ``nonlazybind``
1443     This attribute suppresses lazy symbol binding for the function. This
1444     may make calls to the function faster, at the cost of extra program
1445     startup time if the function is not called during program startup.
1446 ``noredzone``
1447     This attribute indicates that the code generator should not use a
1448     red zone, even if the target-specific ABI normally permits it.
1449 ``noreturn``
1450     This function attribute indicates that the function never returns
1451     normally. This produces undefined behavior at runtime if the
1452     function ever does dynamically return.
1453 ``norecurse``
1454     This function attribute indicates that the function does not call itself
1455     either directly or indirectly down any possible call path. This produces
1456     undefined behavior at runtime if the function ever does recurse.
1457 ``nounwind``
1458     This function attribute indicates that the function never raises an
1459     exception. If the function does raise an exception, its runtime
1460     behavior is undefined. However, functions marked nounwind may still
1461     trap or generate asynchronous exceptions. Exception handling schemes
1462     that are recognized by LLVM to handle asynchronous exceptions, such
1463     as SEH, will still provide their implementation defined semantics.
1464 ``optforfuzzing``
1465     This attribute indicates that this function should be optimized
1466     for maximum fuzzing signal.
1467 ``optnone``
1468     This function attribute indicates that most optimization passes will skip
1469     this function, with the exception of interprocedural optimization passes.
1470     Code generation defaults to the "fast" instruction selector.
1471     This attribute cannot be used together with the ``alwaysinline``
1472     attribute; this attribute is also incompatible
1473     with the ``minsize`` attribute and the ``optsize`` attribute.
1474
1475     This attribute requires the ``noinline`` attribute to be specified on
1476     the function as well, so the function is never inlined into any caller.
1477     Only functions with the ``alwaysinline`` attribute are valid
1478     candidates for inlining into the body of this function.
1479 ``optsize``
1480     This attribute suggests that optimization passes and code generator
1481     passes make choices that keep the code size of this function low,
1482     and otherwise do optimizations specifically to reduce code size as
1483     long as they do not significantly impact runtime performance.
1484 ``"patchable-function"``
1485     This attribute tells the code generator that the code
1486     generated for this function needs to follow certain conventions that
1487     make it possible for a runtime function to patch over it later.
1488     The exact effect of this attribute depends on its string value,
1489     for which there currently is one legal possibility:
1490
1491      * ``"prologue-short-redirect"`` - This style of patchable
1492        function is intended to support patching a function prologue to
1493        redirect control away from the function in a thread safe
1494        manner.  It guarantees that the first instruction of the
1495        function will be large enough to accommodate a short jump
1496        instruction, and will be sufficiently aligned to allow being
1497        fully changed via an atomic compare-and-swap instruction.
1498        While the first requirement can be satisfied by inserting large
1499        enough NOP, LLVM can and will try to re-purpose an existing
1500        instruction (i.e. one that would have to be emitted anyway) as
1501        the patchable instruction larger than a short jump.
1502
1503        ``"prologue-short-redirect"`` is currently only supported on
1504        x86-64.
1505
1506     This attribute by itself does not imply restrictions on
1507     inter-procedural optimizations.  All of the semantic effects the
1508     patching may have to be separately conveyed via the linkage type.
1509 ``"probe-stack"``
1510     This attribute indicates that the function will trigger a guard region
1511     in the end of the stack. It ensures that accesses to the stack must be
1512     no further apart than the size of the guard region to a previous
1513     access of the stack. It takes one required string value, the name of
1514     the stack probing function that will be called.
1515
1516     If a function that has a ``"probe-stack"`` attribute is inlined into
1517     a function with another ``"probe-stack"`` attribute, the resulting
1518     function has the ``"probe-stack"`` attribute of the caller. If a
1519     function that has a ``"probe-stack"`` attribute is inlined into a
1520     function that has no ``"probe-stack"`` attribute at all, the resulting
1521     function has the ``"probe-stack"`` attribute of the callee.
1522 ``readnone``
1523     On a function, this attribute indicates that the function computes its
1524     result (or decides to unwind an exception) based strictly on its arguments,
1525     without dereferencing any pointer arguments or otherwise accessing
1526     any mutable state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1527     caller functions. It does not write through any pointer arguments
1528     (including ``byval`` arguments) and never changes any state visible
1529     to callers. This means while it cannot unwind exceptions by calling
1530     the ``C++`` exception throwing methods (since they write to memory), there may
1531     be non-``C++`` mechanisms that throw exceptions without writing to LLVM
1532     visible memory.
1533
1534     On an argument, this attribute indicates that the function does not
1535     dereference that pointer argument, even though it may read or write the
1536     memory that the pointer points to if accessed through other pointers.
1537 ``readonly``
1538     On a function, this attribute indicates that the function does not write
1539     through any pointer arguments (including ``byval`` arguments) or otherwise
1540     modify any state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1541     caller functions. It may dereference pointer arguments and read
1542     state that may be set in the caller. A readonly function always
1543     returns the same value (or unwinds an exception identically) when
1544     called with the same set of arguments and global state.  This means while it
1545     cannot unwind exceptions by calling the ``C++`` exception throwing methods
1546     (since they write to memory), there may be non-``C++`` mechanisms that throw
1547     exceptions without writing to LLVM visible memory.
1548
1549     On an argument, this attribute indicates that the function does not write
1550     through this pointer argument, even though it may write to the memory that
1551     the pointer points to.
1552 ``"stack-probe-size"``
1553     This attribute controls the behavior of stack probes: either
1554     the ``"probe-stack"`` attribute, or ABI-required stack probes, if any.
1555     It defines the size of the guard region. It ensures that if the function
1556     may use more stack space than the size of the guard region, stack probing
1557     sequence will be emitted. It takes one required integer value, which
1558     is 4096 by default.
1559
1560     If a function that has a ``"stack-probe-size"`` attribute is inlined into
1561     a function with another ``"stack-probe-size"`` attribute, the resulting
1562     function has the ``"stack-probe-size"`` attribute that has the lower
1563     numeric value. If a function that has a ``"stack-probe-size"`` attribute is
1564     inlined into a function that has no ``"stack-probe-size"`` attribute
1565     at all, the resulting function has the ``"stack-probe-size"`` attribute
1566     of the callee.
1567 ``"no-stack-arg-probe"``
1568     This attribute disables ABI-required stack probes, if any.
1569 ``writeonly``
1570     On a function, this attribute indicates that the function may write to but
1571     does not read from memory.
1572
1573     On an argument, this attribute indicates that the function may write to but
1574     does not read through this pointer argument (even though it may read from
1575     the memory that the pointer points to).
1576 ``argmemonly``
1577     This attribute indicates that the only memory accesses inside function are
1578     loads and stores from objects pointed to by its pointer-typed arguments,
1579     with arbitrary offsets. Or in other words, all memory operations in the
1580     function can refer to memory only using pointers based on its function
1581     arguments.
1582     Note that ``argmemonly`` can be used together with ``readonly`` attribute
1583     in order to specify that function reads only from its arguments.
1584 ``returns_twice``
1585     This attribute indicates that this function can return twice. The C
1586     ``setjmp`` is an example of such a function. The compiler disables
1587     some optimizations (like tail calls) in the caller of these
1588     functions.
1589 ``safestack``
1590     This attribute indicates that
1591     `SafeStack <http://clang.llvm.org/docs/SafeStack.html>`_
1592     protection is enabled for this function.
1593
1594     If a function that has a ``safestack`` attribute is inlined into a
1595     function that doesn't have a ``safestack`` attribute or which has an
1596     ``ssp``, ``sspstrong`` or ``sspreq`` attribute, then the resulting
1597     function will have a ``safestack`` attribute.
1598 ``sanitize_address``
1599     This attribute indicates that AddressSanitizer checks
1600     (dynamic address safety analysis) are enabled for this function.
1601 ``sanitize_memory``
1602     This attribute indicates that MemorySanitizer checks (dynamic detection
1603     of accesses to uninitialized memory) are enabled for this function.
1604 ``sanitize_thread``
1605     This attribute indicates that ThreadSanitizer checks
1606     (dynamic thread safety analysis) are enabled for this function.
1607 ``sanitize_hwaddress``
1608     This attribute indicates that HWAddressSanitizer checks
1609     (dynamic address safety analysis based on tagged pointers) are enabled for
1610     this function.
1611 ``speculatable``
1612     This function attribute indicates that the function does not have any
1613     effects besides calculating its result and does not have undefined behavior.
1614     Note that ``speculatable`` is not enough to conclude that along any
1615     particular execution path the number of calls to this function will not be
1616     externally observable. This attribute is only valid on functions
1617     and declarations, not on individual call sites. If a function is
1618     incorrectly marked as speculatable and really does exhibit
1619     undefined behavior, the undefined behavior may be observed even
1620     if the call site is dead code.
1621
1622 ``ssp``
1623     This attribute indicates that the function should emit a stack
1624     smashing protector. It is in the form of a "canary" --- a random value
1625     placed on the stack before the local variables that's checked upon
1626     return from the function to see if it has been overwritten. A
1627     heuristic is used to determine if a function needs stack protectors
1628     or not. The heuristic used will enable protectors for functions with:
1629
1630     - Character arrays larger than ``ssp-buffer-size`` (default 8).
1631     - Aggregates containing character arrays larger than ``ssp-buffer-size``.
1632     - Calls to alloca() with variable sizes or constant sizes greater than
1633       ``ssp-buffer-size``.
1634
1635     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1636     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1637
1638     If a function that has an ``ssp`` attribute is inlined into a
1639     function that doesn't have an ``ssp`` attribute, then the resulting
1640     function will have an ``ssp`` attribute.
1641 ``sspreq``
1642     This attribute indicates that the function should *always* emit a
1643     stack smashing protector. This overrides the ``ssp`` function
1644     attribute.
1645
1646     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1647     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1648     The specific layout rules are:
1649
1650     #. Large arrays and structures containing large arrays
1651        (``>= ssp-buffer-size``) are closest to the stack protector.
1652     #. Small arrays and structures containing small arrays
1653        (``< ssp-buffer-size``) are 2nd closest to the protector.
1654     #. Variables that have had their address taken are 3rd closest to the
1655        protector.
1656
1657     If a function that has an ``sspreq`` attribute is inlined into a
1658     function that doesn't have an ``sspreq`` attribute or which has an
1659     ``ssp`` or ``sspstrong`` attribute, then the resulting function will have
1660     an ``sspreq`` attribute.
1661 ``sspstrong``
1662     This attribute indicates that the function should emit a stack smashing
1663     protector. This attribute causes a strong heuristic to be used when
1664     determining if a function needs stack protectors. The strong heuristic
1665     will enable protectors for functions with:
1666
1667     - Arrays of any size and type
1668     - Aggregates containing an array of any size and type.
1669     - Calls to alloca().
1670     - Local variables that have had their address taken.
1671
1672     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1673     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1674     The specific layout rules are:
1675
1676     #. Large arrays and structures containing large arrays
1677        (``>= ssp-buffer-size``) are closest to the stack protector.
1678     #. Small arrays and structures containing small arrays
1679        (``< ssp-buffer-size``) are 2nd closest to the protector.
1680     #. Variables that have had their address taken are 3rd closest to the
1681        protector.
1682
1683     This overrides the ``ssp`` function attribute.
1684
1685     If a function that has an ``sspstrong`` attribute is inlined into a
1686     function that doesn't have an ``sspstrong`` attribute, then the
1687     resulting function will have an ``sspstrong`` attribute.
1688 ``strictfp``
1689     This attribute indicates that the function was called from a scope that
1690     requires strict floating-point semantics.  LLVM will not attempt any
1691     optimizations that require assumptions about the floating-point rounding
1692     mode or that might alter the state of floating-point status flags that
1693     might otherwise be set or cleared by calling this function.
1694 ``"thunk"``
1695     This attribute indicates that the function will delegate to some other
1696     function with a tail call. The prototype of a thunk should not be used for
1697     optimization purposes. The caller is expected to cast the thunk prototype to
1698     match the thunk target prototype.
1699 ``uwtable``
1700     This attribute indicates that the ABI being targeted requires that
1701     an unwind table entry be produced for this function even if we can
1702     show that no exceptions passes by it. This is normally the case for
1703     the ELF x86-64 abi, but it can be disabled for some compilation
1704     units.
1705 ``nocf_check``
1706     This attribute indicates that no control-flow check will be perfomed on
1707     the attributed entity. It disables -fcf-protection=<> for a specific
1708     entity to fine grain the HW control flow protection mechanism. The flag
1709     is target independant and currently appertains to a function or function
1710     pointer.
1711 ``shadowcallstack``
1712     This attribute indicates that the ShadowCallStack checks are enabled for
1713     the function. The instrumentation checks that the return address for the
1714     function has not changed between the function prolog and eiplog. It is
1715     currently x86_64-specific.
1716
1717 .. _glattrs:
1718
1719 Global Attributes
1720 -----------------
1721
1722 Attributes may be set to communicate additional information about a global variable.
1723 Unlike :ref:`function attributes <fnattrs>`, attributes on a global variable
1724 are grouped into a single :ref:`attribute group <attrgrp>`.
1725
1726 .. _opbundles:
1727
1728 Operand Bundles
1729 ---------------
1730
1731 Operand bundles are tagged sets of SSA values that can be associated
1732 with certain LLVM instructions (currently only ``call`` s and
1733 ``invoke`` s).  In a way they are like metadata, but dropping them is
1734 incorrect and will change program semantics.
1735
1736 Syntax::
1737
1738     operand bundle set ::= '[' operand bundle (, operand bundle )* ']'
1739     operand bundle ::= tag '(' [ bundle operand ] (, bundle operand )* ')'
1740     bundle operand ::= SSA value
1741     tag ::= string constant
1742
1743 Operand bundles are **not** part of a function's signature, and a
1744 given function may be called from multiple places with different kinds
1745 of operand bundles.  This reflects the fact that the operand bundles
1746 are conceptually a part of the ``call`` (or ``invoke``), not the
1747 callee being dispatched to.
1748
1749 Operand bundles are a generic mechanism intended to support
1750 runtime-introspection-like functionality for managed languages.  While
1751 the exact semantics of an operand bundle depend on the bundle tag,
1752 there are certain limitations to how much the presence of an operand
1753 bundle can influence the semantics of a program.  These restrictions
1754 are described as the semantics of an "unknown" operand bundle.  As
1755 long as the behavior of an operand bundle is describable within these
1756 restrictions, LLVM does not need to have special knowledge of the
1757 operand bundle to not miscompile programs containing it.
1758
1759 - The bundle operands for an unknown operand bundle escape in unknown
1760   ways before control is transferred to the callee or invokee.
1761 - Calls and invokes with operand bundles have unknown read / write
1762   effect on the heap on entry and exit (even if the call target is
1763   ``readnone`` or ``readonly``), unless they're overridden with
1764   callsite specific attributes.
1765 - An operand bundle at a call site cannot change the implementation
1766   of the called function.  Inter-procedural optimizations work as
1767   usual as long as they take into account the first two properties.
1768
1769 More specific types of operand bundles are described below.
1770
1771 .. _deopt_opbundles:
1772
1773 Deoptimization Operand Bundles
1774 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1775
1776 Deoptimization operand bundles are characterized by the ``"deopt"``
1777 operand bundle tag.  These operand bundles represent an alternate
1778 "safe" continuation for the call site they're attached to, and can be
1779 used by a suitable runtime to deoptimize the compiled frame at the
1780 specified call site.  There can be at most one ``"deopt"`` operand
1781 bundle attached to a call site.  Exact details of deoptimization is
1782 out of scope for the language reference, but it usually involves
1783 rewriting a compiled frame into a set of interpreted frames.
1784
1785 From the compiler's perspective, deoptimization operand bundles make
1786 the call sites they're attached to at least ``readonly``.  They read
1787 through all of their pointer typed operands (even if they're not
1788 otherwise escaped) and the entire visible heap.  Deoptimization
1789 operand bundles do not capture their operands except during
1790 deoptimization, in which case control will not be returned to the
1791 compiled frame.
1792
1793 The inliner knows how to inline through calls that have deoptimization
1794 operand bundles.  Just like inlining through a normal call site
1795 involves composing the normal and exceptional continuations, inlining
1796 through a call site with a deoptimization operand bundle needs to
1797 appropriately compose the "safe" deoptimization continuation.  The
1798 inliner does this by prepending the parent's deoptimization
1799 continuation to every deoptimization continuation in the inlined body.
1800 E.g. inlining ``@f`` into ``@g`` in the following example
1801
1802 .. code-block:: llvm
1803
1804     define void @f() {
1805       call void @x()  ;; no deopt state
1806       call void @y() [ "deopt"(i32 10) ]
1807       call void @y() [ "deopt"(i32 10), "unknown"(i8* null) ]
1808       ret void
1809     }
1810
1811     define void @g() {
1812       call void @f() [ "deopt"(i32 20) ]
1813       ret void
1814     }
1815
1816 will result in
1817
1818 .. code-block:: llvm
1819
1820     define void @g() {
1821       call void @x()  ;; still no deopt state
1822       call void @y() [ "deopt"(i32 20, i32 10) ]
1823       call void @y() [ "deopt"(i32 20, i32 10), "unknown"(i8* null) ]
1824       ret void
1825     }
1826
1827 It is the frontend's responsibility to structure or encode the
1828 deoptimization state in a way that syntactically prepending the
1829 caller's deoptimization state to the callee's deoptimization state is
1830 semantically equivalent to composing the caller's deoptimization
1831 continuation after the callee's deoptimization continuation.
1832
1833 .. _ob_funclet:
1834
1835 Funclet Operand Bundles
1836 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1837
1838 Funclet operand bundles are characterized by the ``"funclet"``
1839 operand bundle tag.  These operand bundles indicate that a call site
1840 is within a particular funclet.  There can be at most one
1841 ``"funclet"`` operand bundle attached to a call site and it must have
1842 exactly one bundle operand.
1843
1844 If any funclet EH pads have been "entered" but not "exited" (per the
1845 `description in the EH doc\ <ExceptionHandling.html#wineh-constraints>`_),
1846 it is undefined behavior to execute a ``call`` or ``invoke`` which:
1847
1848 * does not have a ``"funclet"`` bundle and is not a ``call`` to a nounwind
1849   intrinsic, or
1850 * has a ``"funclet"`` bundle whose operand is not the most-recently-entered
1851   not-yet-exited funclet EH pad.
1852
1853 Similarly, if no funclet EH pads have been entered-but-not-yet-exited,
1854 executing a ``call`` or ``invoke`` with a ``"funclet"`` bundle is undefined behavior.
1855
1856 GC Transition Operand Bundles
1857 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1858
1859 GC transition operand bundles are characterized by the
1860 ``"gc-transition"`` operand bundle tag. These operand bundles mark a
1861 call as a transition between a function with one GC strategy to a
1862 function with a different GC strategy. If coordinating the transition
1863 between GC strategies requires additional code generation at the call
1864 site, these bundles may contain any values that are needed by the
1865 generated code.  For more details, see :ref:`GC Transitions
1866 <gc_transition_args>`.
1867
1868 .. _moduleasm:
1869
1870 Module-Level Inline Assembly
1871 ----------------------------
1872
1873 Modules may contain "module-level inline asm" blocks, which corresponds
1874 to the GCC "file scope inline asm" blocks. These blocks are internally
1875 concatenated by LLVM and treated as a single unit, but may be separated
1876 in the ``.ll`` file if desired. The syntax is very simple:
1877
1878 .. code-block:: llvm
1879
1880     module asm "inline asm code goes here"
1881     module asm "more can go here"
1882
1883 The strings can contain any character by escaping non-printable
1884 characters. The escape sequence used is simply "\\xx" where "xx" is the
1885 two digit hex code for the number.
1886
1887 Note that the assembly string *must* be parseable by LLVM's integrated assembler
1888 (unless it is disabled), even when emitting a ``.s`` file.
1889
1890 .. _langref_datalayout:
1891
1892 Data Layout
1893 -----------
1894
1895 A module may specify a target specific data layout string that specifies
1896 how data is to be laid out in memory. The syntax for the data layout is
1897 simply:
1898
1899 .. code-block:: llvm
1900
1901     target datalayout = "layout specification"
1902
1903 The *layout specification* consists of a list of specifications
1904 separated by the minus sign character ('-'). Each specification starts
1905 with a letter and may include other information after the letter to
1906 define some aspect of the data layout. The specifications accepted are
1907 as follows:
1908
1909 ``E``
1910     Specifies that the target lays out data in big-endian form. That is,
1911     the bits with the most significance have the lowest address
1912     location.
1913 ``e``
1914     Specifies that the target lays out data in little-endian form. That
1915     is, the bits with the least significance have the lowest address
1916     location.
1917 ``S<size>``
1918     Specifies the natural alignment of the stack in bits. Alignment
1919     promotion of stack variables is limited to the natural stack
1920     alignment to avoid dynamic stack realignment. The stack alignment
1921     must be a multiple of 8-bits. If omitted, the natural stack
1922     alignment defaults to "unspecified", which does not prevent any
1923     alignment promotions.
1924 ``P<address space>``
1925     Specifies the address space that corresponds to program memory.
1926     Harvard architectures can use this to specify what space LLVM
1927     should place things such as functions into. If omitted, the
1928     program memory space defaults to the default address space of 0,
1929     which corresponds to a Von Neumann architecture that has code
1930     and data in the same space.
1931 ``A<address space>``
1932     Specifies the address space of objects created by '``alloca``'.
1933     Defaults to the default address space of 0.
1934 ``p[n]:<size>:<abi>:<pref>:<idx>``
1935     This specifies the *size* of a pointer and its ``<abi>`` and
1936     ``<pref>``\erred alignments for address space ``n``. The fourth parameter
1937     ``<idx>`` is a size of index that used for address calculation. If not
1938     specified, the default index size is equal to the pointer size. All sizes
1939     are in bits. The address space, ``n``, is optional, and if not specified,
1940     denotes the default address space 0. The value of ``n`` must be
1941     in the range [1,2^23).
1942 ``i<size>:<abi>:<pref>``
1943     This specifies the alignment for an integer type of a given bit
1944     ``<size>``. The value of ``<size>`` must be in the range [1,2^23).
1945 ``v<size>:<abi>:<pref>``
1946     This specifies the alignment for a vector type of a given bit
1947     ``<size>``.
1948 ``f<size>:<abi>:<pref>``
1949     This specifies the alignment for a floating-point type of a given bit
1950     ``<size>``. Only values of ``<size>`` that are supported by the target
1951     will work. 32 (float) and 64 (double) are supported on all targets; 80
1952     or 128 (different flavors of long double) are also supported on some
1953     targets.
1954 ``a:<abi>:<pref>``
1955     This specifies the alignment for an object of aggregate type.
1956 ``m:<mangling>``
1957     If present, specifies that llvm names are mangled in the output. Symbols
1958     prefixed with the mangling escape character ``\01`` are passed through
1959     directly to the assembler without the escape character. The mangling style
1960     options are
1961
1962     * ``e``: ELF mangling: Private symbols get a ``.L`` prefix.
1963     * ``m``: Mips mangling: Private symbols get a ``$`` prefix.
1964     * ``o``: Mach-O mangling: Private symbols get ``L`` prefix. Other
1965       symbols get a ``_`` prefix.
1966     * ``x``: Windows x86 COFF mangling: Private symbols get the usual prefix.
1967       Regular C symbols get a ``_`` prefix. Functions with ``__stdcall``,
1968       ``__fastcall``, and ``__vectorcall`` have custom mangling that appends
1969       ``@N`` where N is the number of bytes used to pass parameters. C++ symbols
1970       starting with ``?`` are not mangled in any way.
1971     * ``w``: Windows COFF mangling: Similar to ``x``, except that normal C
1972       symbols do not receive a ``_`` prefix.
1973 ``n<size1>:<size2>:<size3>...``
1974     This specifies a set of native integer widths for the target CPU in
1975     bits. For example, it might contain ``n32`` for 32-bit PowerPC,
1976     ``n32:64`` for PowerPC 64, or ``n8:16:32:64`` for X86-64. Elements of
1977     this set are considered to support most general arithmetic operations
1978     efficiently.
1979 ``ni:<address space0>:<address space1>:<address space2>...``
1980     This specifies pointer types with the specified address spaces
1981     as :ref:`Non-Integral Pointer Type <nointptrtype>` s.  The ``0``
1982     address space cannot be specified as non-integral.
1983
1984 On every specification that takes a ``<abi>:<pref>``, specifying the
1985 ``<pref>`` alignment is optional. If omitted, the preceding ``:``
1986 should be omitted too and ``<pref>`` will be equal to ``<abi>``.
1987
1988 When constructing the data layout for a given target, LLVM starts with a
1989 default set of specifications which are then (possibly) overridden by
1990 the specifications in the ``datalayout`` keyword. The default
1991 specifications are given in this list:
1992
1993 -  ``E`` - big endian
1994 -  ``p:64:64:64`` - 64-bit pointers with 64-bit alignment.
1995 -  ``p[n]:64:64:64`` - Other address spaces are assumed to be the
1996    same as the default address space.
1997 -  ``S0`` - natural stack alignment is unspecified
1998 -  ``i1:8:8`` - i1 is 8-bit (byte) aligned
1999 -  ``i8:8:8`` - i8 is 8-bit (byte) aligned
2000 -  ``i16:16:16`` - i16 is 16-bit aligned
2001 -  ``i32:32:32`` - i32 is 32-bit aligned
2002 -  ``i64:32:64`` - i64 has ABI alignment of 32-bits but preferred
2003    alignment of 64-bits
2004 -  ``f16:16:16`` - half is 16-bit aligned
2005 -  ``f32:32:32`` - float is 32-bit aligned
2006 -  ``f64:64:64`` - double is 64-bit aligned
2007 -  ``f128:128:128`` - quad is 128-bit aligned
2008 -  ``v64:64:64`` - 64-bit vector is 64-bit aligned
2009 -  ``v128:128:128`` - 128-bit vector is 128-bit aligned
2010 -  ``a:0:64`` - aggregates are 64-bit aligned
2011
2012 When LLVM is determining the alignment for a given type, it uses the
2013 following rules:
2014
2015 #. If the type sought is an exact match for one of the specifications,
2016    that specification is used.
2017 #. If no match is found, and the type sought is an integer type, then
2018    the smallest integer type that is larger than the bitwidth of the
2019    sought type is used. If none of the specifications are larger than
2020    the bitwidth then the largest integer type is used. For example,
2021    given the default specifications above, the i7 type will use the
2022    alignment of i8 (next largest) while both i65 and i256 will use the
2023    alignment of i64 (largest specified).
2024 #. If no match is found, and the type sought is a vector type, then the
2025    largest vector type that is smaller than the sought vector type will
2026    be used as a fall back. This happens because <128 x double> can be
2027    implemented in terms of 64 <2 x double>, for example.
2028
2029 The function of the data layout string may not be what you expect.
2030 Notably, this is not a specification from the frontend of what alignment
2031 the code generator should use.
2032
2033 Instead, if specified, the target data layout is required to match what
2034 the ultimate *code generator* expects. This string is used by the
2035 mid-level optimizers to improve code, and this only works if it matches
2036 what the ultimate code generator uses. There is no way to generate IR
2037 that does not embed this target-specific detail into the IR. If you
2038 don't specify the string, the default specifications will be used to
2039 generate a Data Layout and the optimization phases will operate
2040 accordingly and introduce target specificity into the IR with respect to
2041 these default specifications.
2042
2043 .. _langref_triple:
2044
2045 Target Triple
2046 -------------
2047
2048 A module may specify a target triple string that describes the target
2049 host. The syntax for the target triple is simply:
2050
2051 .. code-block:: llvm
2052
2053     target triple = "x86_64-apple-macosx10.7.0"
2054
2055 The *target triple* string consists of a series of identifiers delimited
2056 by the minus sign character ('-'). The canonical forms are:
2057
2058 ::
2059
2060     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM
2061     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM-ENVIRONMENT
2062
2063 This information is passed along to the backend so that it generates
2064 code for the proper architecture. It's possible to override this on the
2065 command line with the ``-mtriple`` command line option.
2066
2067 .. _pointeraliasing:
2068
2069 Pointer Aliasing Rules
2070 ----------------------
2071
2072 Any memory access must be done through a pointer value associated with
2073 an address range of the memory access, otherwise the behavior is
2074 undefined. Pointer values are associated with address ranges according
2075 to the following rules:
2076
2077 -  A pointer value is associated with the addresses associated with any
2078    value it is *based* on.
2079 -  An address of a global variable is associated with the address range
2080    of the variable's storage.
2081 -  The result value of an allocation instruction is associated with the
2082    address range of the allocated storage.
2083 -  A null pointer in the default address-space is associated with no
2084    address.
2085 -  An integer constant other than zero or a pointer value returned from
2086    a function not defined within LLVM may be associated with address
2087    ranges allocated through mechanisms other than those provided by
2088    LLVM. Such ranges shall not overlap with any ranges of addresses
2089    allocated by mechanisms provided by LLVM.
2090
2091 A pointer value is *based* on another pointer value according to the
2092 following rules:
2093
2094 -  A pointer value formed from a scalar ``getelementptr`` operation is *based* on
2095    the pointer-typed operand of the ``getelementptr``.
2096 -  The pointer in lane *l* of the result of a vector ``getelementptr`` operation
2097    is *based* on the pointer in lane *l* of the vector-of-pointers-typed operand
2098    of the ``getelementptr``.
2099 -  The result value of a ``bitcast`` is *based* on the operand of the
2100    ``bitcast``.
2101 -  A pointer value formed by an ``inttoptr`` is *based* on all pointer
2102    values that contribute (directly or indirectly) to the computation of
2103    the pointer's value.
2104 -  The "*based* on" relationship is transitive.
2105
2106 Note that this definition of *"based"* is intentionally similar to the
2107 definition of *"based"* in C99, though it is slightly weaker.
2108
2109 LLVM IR does not associate types with memory. The result type of a
2110 ``load`` merely indicates the size and alignment of the memory from
2111 which to load, as well as the interpretation of the value. The first
2112 operand type of a ``store`` similarly only indicates the size and
2113 alignment of the store.
2114
2115 Consequently, type-based alias analysis, aka TBAA, aka
2116 ``-fstrict-aliasing``, is not applicable to general unadorned LLVM IR.
2117 :ref:`Metadata <metadata>` may be used to encode additional information
2118 which specialized optimization passes may use to implement type-based
2119 alias analysis.
2120
2121 .. _volatile:
2122
2123 Volatile Memory Accesses
2124 ------------------------
2125
2126 Certain memory accesses, such as :ref:`load <i_load>`'s,
2127 :ref:`store <i_store>`'s, and :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>`'s may be
2128 marked ``volatile``. The optimizers must not change the number of
2129 volatile operations or change their order of execution relative to other
2130 volatile operations. The optimizers *may* change the order of volatile
2131 operations relative to non-volatile operations. This is not Java's
2132 "volatile" and has no cross-thread synchronization behavior.
2133
2134 IR-level volatile loads and stores cannot safely be optimized into
2135 llvm.memcpy or llvm.memmove intrinsics even when those intrinsics are
2136 flagged volatile. Likewise, the backend should never split or merge
2137 target-legal volatile load/store instructions.
2138
2139 .. admonition:: Rationale
2140
2141  Platforms may rely on volatile loads and stores of natively supported
2142  data width to be executed as single instruction. For example, in C
2143  this holds for an l-value of volatile primitive type with native
2144  hardware support, but not necessarily for aggregate types. The
2145  frontend upholds these expectations, which are intentionally
2146  unspecified in the IR. The rules above ensure that IR transformations
2147  do not violate the frontend's contract with the language.
2148
2149 .. _memmodel:
2150
2151 Memory Model for Concurrent Operations
2152 --------------------------------------
2153
2154 The LLVM IR does not define any way to start parallel threads of
2155 execution or to register signal handlers. Nonetheless, there are
2156 platform-specific ways to create them, and we define LLVM IR's behavior
2157 in their presence. This model is inspired by the C++0x memory model.
2158
2159 For a more informal introduction to this model, see the :doc:`Atomics`.
2160
2161 We define a *happens-before* partial order as the least partial order
2162 that
2163
2164 -  Is a superset of single-thread program order, and
2165 -  When a *synchronizes-with* ``b``, includes an edge from ``a`` to
2166    ``b``. *Synchronizes-with* pairs are introduced by platform-specific
2167    techniques, like pthread locks, thread creation, thread joining,
2168    etc., and by atomic instructions. (See also :ref:`Atomic Memory Ordering
2169    Constraints <ordering>`).
2170
2171 Note that program order does not introduce *happens-before* edges
2172 between a thread and signals executing inside that thread.
2173
2174 Every (defined) read operation (load instructions, memcpy, atomic
2175 loads/read-modify-writes, etc.) R reads a series of bytes written by
2176 (defined) write operations (store instructions, atomic
2177 stores/read-modify-writes, memcpy, etc.). For the purposes of this
2178 section, initialized globals are considered to have a write of the
2179 initializer which is atomic and happens before any other read or write
2180 of the memory in question. For each byte of a read R, R\ :sub:`byte`
2181 may see any write to the same byte, except:
2182
2183 -  If write\ :sub:`1`  happens before write\ :sub:`2`, and
2184    write\ :sub:`2` happens before R\ :sub:`byte`, then
2185    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`1`.
2186 -  If R\ :sub:`byte` happens before write\ :sub:`3`, then
2187    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`3`.
2188
2189 Given that definition, R\ :sub:`byte` is defined as follows:
2190
2191 -  If R is volatile, the result is target-dependent. (Volatile is
2192    supposed to give guarantees which can support ``sig_atomic_t`` in
2193    C/C++, and may be used for accesses to addresses that do not behave
2194    like normal memory. It does not generally provide cross-thread
2195    synchronization.)
2196 -  Otherwise, if there is no write to the same byte that happens before
2197    R\ :sub:`byte`, R\ :sub:`byte` returns ``undef`` for that byte.
2198 -  Otherwise, if R\ :sub:`byte` may see exactly one write,
2199    R\ :sub:`byte` returns the value written by that write.
2200 -  Otherwise, if R is atomic, and all the writes R\ :sub:`byte` may
2201    see are atomic, it chooses one of the values written. See the :ref:`Atomic
2202    Memory Ordering Constraints <ordering>` section for additional
2203    constraints on how the choice is made.
2204 -  Otherwise R\ :sub:`byte` returns ``undef``.
2205
2206 R returns the value composed of the series of bytes it read. This
2207 implies that some bytes within the value may be ``undef`` **without**
2208 the entire value being ``undef``. Note that this only defines the
2209 semantics of the operation; it doesn't mean that targets will emit more
2210 than one instruction to read the series of bytes.
2211
2212 Note that in cases where none of the atomic intrinsics are used, this
2213 model places only one restriction on IR transformations on top of what
2214 is required for single-threaded execution: introducing a store to a byte
2215 which might not otherwise be stored is not allowed in general.
2216 (Specifically, in the case where another thread might write to and read
2217 from an address, introducing a store can change a load that may see
2218 exactly one write into a load that may see multiple writes.)
2219
2220 .. _ordering:
2221
2222 Atomic Memory Ordering Constraints
2223 ----------------------------------
2224
2225 Atomic instructions (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>`,
2226 :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`, :ref:`fence <i_fence>`,
2227 :ref:`atomic load <i_load>`, and :ref:`atomic store <i_store>`) take
2228 ordering parameters that determine which other atomic instructions on
2229 the same address they *synchronize with*. These semantics are borrowed
2230 from Java and C++0x, but are somewhat more colloquial. If these
2231 descriptions aren't precise enough, check those specs (see spec
2232 references in the :doc:`atomics guide <Atomics>`).
2233 :ref:`fence <i_fence>` instructions treat these orderings somewhat
2234 differently since they don't take an address. See that instruction's
2235 documentation for details.
2236
2237 For a simpler introduction to the ordering constraints, see the
2238 :doc:`Atomics`.
2239
2240 ``unordered``
2241     The set of values that can be read is governed by the happens-before
2242     partial order. A value cannot be read unless some operation wrote
2243     it. This is intended to provide a guarantee strong enough to model
2244     Java's non-volatile shared variables. This ordering cannot be
2245     specified for read-modify-write operations; it is not strong enough
2246     to make them atomic in any interesting way.
2247 ``monotonic``
2248     In addition to the guarantees of ``unordered``, there is a single
2249     total order for modifications by ``monotonic`` operations on each
2250     address. All modification orders must be compatible with the
2251     happens-before order. There is no guarantee that the modification
2252     orders can be combined to a global total order for the whole program
2253     (and this often will not be possible). The read in an atomic
2254     read-modify-write operation (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>` and
2255     :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`) reads the value in the modification
2256     order immediately before the value it writes. If one atomic read
2257     happens before another atomic read of the same address, the later
2258     read must see the same value or a later value in the address's
2259     modification order. This disallows reordering of ``monotonic`` (or
2260     stronger) operations on the same address. If an address is written
2261     ``monotonic``-ally by one thread, and other threads ``monotonic``-ally
2262     read that address repeatedly, the other threads must eventually see
2263     the write. This corresponds to the C++0x/C1x
2264     ``memory_order_relaxed``.
2265 ``acquire``
2266     In addition to the guarantees of ``monotonic``, a
2267     *synchronizes-with* edge may be formed with a ``release`` operation.
2268     This is intended to model C++'s ``memory_order_acquire``.
2269 ``release``
2270     In addition to the guarantees of ``monotonic``, if this operation
2271     writes a value which is subsequently read by an ``acquire``
2272     operation, it *synchronizes-with* that operation. (This isn't a
2273     complete description; see the C++0x definition of a release
2274     sequence.) This corresponds to the C++0x/C1x
2275     ``memory_order_release``.
2276 ``acq_rel`` (acquire+release)
2277     Acts as both an ``acquire`` and ``release`` operation on its
2278     address. This corresponds to the C++0x/C1x ``memory_order_acq_rel``.
2279 ``seq_cst`` (sequentially consistent)
2280     In addition to the guarantees of ``acq_rel`` (``acquire`` for an
2281     operation that only reads, ``release`` for an operation that only
2282     writes), there is a global total order on all
2283     sequentially-consistent operations on all addresses, which is
2284     consistent with the *happens-before* partial order and with the
2285     modification orders of all the affected addresses. Each
2286     sequentially-consistent read sees the last preceding write to the
2287     same address in this global order. This corresponds to the C++0x/C1x
2288     ``memory_order_seq_cst`` and Java volatile.
2289
2290 .. _syncscope:
2291
2292 If an atomic operation is marked ``syncscope("singlethread")``, it only
2293 *synchronizes with* and only participates in the seq\_cst total orderings of
2294 other operations running in the same thread (for example, in signal handlers).
2295
2296 If an atomic operation is marked ``syncscope("<target-scope>")``, where
2297 ``<target-scope>`` is a target specific synchronization scope, then it is target
2298 dependent if it *synchronizes with* and participates in the seq\_cst total
2299 orderings of other operations.
2300
2301 Otherwise, an atomic operation that is not marked ``syncscope("singlethread")``
2302 or ``syncscope("<target-scope>")`` *synchronizes with* and participates in the
2303 seq\_cst total orderings of other operations that are not marked
2304 ``syncscope("singlethread")`` or ``syncscope("<target-scope>")``.
2305
2306 .. _floatenv:
2307
2308 Floating-Point Environment
2309 --------------------------
2310
2311 The default LLVM floating-point environment assumes that floating-point
2312 instructions do not have side effects. Results assume the round-to-nearest
2313 rounding mode. No floating-point exception state is maintained in this
2314 environment. Therefore, there is no attempt to create or preserve invalid
2315 operation (SNaN) or division-by-zero exceptions in these examples:
2316
2317 .. code-block:: llvm
2318
2319       %A = fdiv 0x7ff0000000000001, %X  ; 64-bit SNaN hex value 
2320       %B = fdiv %X, 0.0
2321     Safe:
2322       %A = NaN
2323       %B = NaN
2324
2325 The benefit of this exception-free assumption is that floating-point
2326 operations may be speculated freely without any other fast-math relaxations
2327 to the floating-point model.
2328
2329 Code that requires different behavior than this should use the
2330 :ref:`Constrained Floating-Point Intrinsics <constrainedfp>`.
2331
2332 .. _fastmath:
2333
2334 Fast-Math Flags
2335 ---------------
2336
2337 LLVM IR floating-point operations (:ref:`fadd <i_fadd>`,
2338 :ref:`fsub <i_fsub>`, :ref:`fmul <i_fmul>`, :ref:`fdiv <i_fdiv>`,
2339 :ref:`frem <i_frem>`, :ref:`fcmp <i_fcmp>`) and :ref:`call <i_call>`
2340 may use the following flags to enable otherwise unsafe
2341 floating-point transformations.
2342
2343 ``nnan``
2344    No NaNs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
2345    NaN. Such optimizations are required to retain defined behavior over
2346    NaNs, but the value of the result is undefined.
2347
2348 ``ninf``
2349    No Infs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
2350    +/-Inf. Such optimizations are required to retain defined behavior over
2351    +/-Inf, but the value of the result is undefined.
2352
2353 ``nsz``
2354    No Signed Zeros - Allow optimizations to treat the sign of a zero
2355    argument or result as insignificant.
2356
2357 ``arcp``
2358    Allow Reciprocal - Allow optimizations to use the reciprocal of an
2359    argument rather than perform division.
2360
2361 ``contract``
2362    Allow floating-point contraction (e.g. fusing a multiply followed by an
2363    addition into a fused multiply-and-add).
2364
2365 ``afn``
2366    Approximate functions - Allow substitution of approximate calculations for
2367    functions (sin, log, sqrt, etc). See floating-point intrinsic definitions
2368    for places where this can apply to LLVM's intrinsic math functions.
2369
2370 ``reassoc``
2371    Allow reassociation transformations for floating-point instructions.
2372    This may dramatically change results in floating-point.
2373
2374 ``fast``
2375    This flag implies all of the others.
2376
2377 .. _uselistorder:
2378
2379 Use-list Order Directives
2380 -------------------------
2381
2382 Use-list directives encode the in-memory order of each use-list, allowing the
2383 order to be recreated. ``<order-indexes>`` is a comma-separated list of
2384 indexes that are assigned to the referenced value's uses. The referenced
2385 value's use-list is immediately sorted by these indexes.
2386
2387 Use-list directives may appear at function scope or global scope. They are not
2388 instructions, and have no effect on the semantics of the IR. When they're at
2389 function scope, they must appear after the terminator of the final basic block.
2390
2391 If basic blocks have their address taken via ``blockaddress()`` expressions,
2392 ``uselistorder_bb`` can be used to reorder their use-lists from outside their
2393 function's scope.
2394
2395 :Syntax:
2396
2397 ::
2398
2399     uselistorder <ty> <value>, { <order-indexes> }
2400     uselistorder_bb @function, %block { <order-indexes> }
2401
2402 :Examples:
2403
2404 ::
2405
2406     define void @foo(i32 %arg1, i32 %arg2) {
2407     entry:
2408       ; ... instructions ...
2409     bb:
2410       ; ... instructions ...
2411
2412       ; At function scope.
2413       uselistorder i32 %arg1, { 1, 0, 2 }
2414       uselistorder label %bb, { 1, 0 }
2415     }
2416
2417     ; At global scope.
2418     uselistorder i32* @global, { 1, 2, 0 }
2419     uselistorder i32 7, { 1, 0 }
2420     uselistorder i32 (i32) @bar, { 1, 0 }
2421     uselistorder_bb @foo, %bb, { 5, 1, 3, 2, 0, 4 }
2422
2423 .. _source_filename:
2424
2425 Source Filename
2426 ---------------
2427
2428 The *source filename* string is set to the original module identifier,
2429 which will be the name of the compiled source file when compiling from
2430 source through the clang front end, for example. It is then preserved through
2431 the IR and bitcode.
2432
2433 This is currently necessary to generate a consistent unique global
2434 identifier for local functions used in profile data, which prepends the
2435 source file name to the local function name.
2436
2437 The syntax for the source file name is simply:
2438
2439 .. code-block:: text
2440
2441     source_filename = "/path/to/source.c"
2442
2443 .. _typesystem:
2444
2445 Type System
2446 ===========
2447
2448 The LLVM type system is one of the most important features of the
2449 intermediate representation. Being typed enables a number of
2450 optimizations to be performed on the intermediate representation
2451 directly, without having to do extra analyses on the side before the
2452 transformation. A strong type system makes it easier to read the
2453 generated code and enables novel analyses and transformations that are
2454 not feasible to perform on normal three address code representations.
2455
2456 .. _t_void:
2457
2458 Void Type
2459 ---------
2460
2461 :Overview:
2462
2463
2464 The void type does not represent any value and has no size.
2465
2466 :Syntax:
2467
2468
2469 ::
2470
2471       void
2472
2473
2474 .. _t_function:
2475
2476 Function Type
2477 -------------
2478
2479 :Overview:
2480
2481
2482 The function type can be thought of as a function signature. It consists of a
2483 return type and a list of formal parameter types. The return type of a function
2484 type is a void type or first class type --- except for :ref:`label <t_label>`
2485 and :ref:`metadata <t_metadata>` types.
2486
2487 :Syntax:
2488
2489 ::
2490
2491       <returntype> (<parameter list>)
2492
2493 ...where '``<parameter list>``' is a comma-separated list of type
2494 specifiers. Optionally, the parameter list may include a type ``...``, which
2495 indicates that the function takes a variable number of arguments. Variable
2496 argument functions can access their arguments with the :ref:`variable argument
2497 handling intrinsic <int_varargs>` functions. '``<returntype>``' is any type
2498 except :ref:`label <t_label>` and :ref:`metadata <t_metadata>`.
2499
2500 :Examples:
2501
2502 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2503 | ``i32 (i32)``                   | function taking an ``i32``, returning an ``i32``                                                                                                                    |
2504 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2505 | ``float (i16, i32 *) *``        | :ref:`Pointer <t_pointer>` to a function that takes an ``i16`` and a :ref:`pointer <t_pointer>` to ``i32``, returning ``float``.                                    |
2506 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2507 | ``i32 (i8*, ...)``              | A vararg function that takes at least one :ref:`pointer <t_pointer>` to ``i8`` (char in C), which returns an integer. This is the signature for ``printf`` in LLVM. |
2508 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2509 | ``{i32, i32} (i32)``            | A function taking an ``i32``, returning a :ref:`structure <t_struct>` containing two ``i32`` values                                                                 |
2510 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2511
2512 .. _t_firstclass:
2513
2514 First Class Types
2515 -----------------
2516
2517 The :ref:`first class <t_firstclass>` types are perhaps the most important.
2518 Values of these types are the only ones which can be produced by
2519 instructions.
2520
2521 .. _t_single_value:
2522
2523 Single Value Types
2524 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2525
2526 These are the types that are valid in registers from CodeGen's perspective.
2527
2528 .. _t_integer:
2529
2530 Integer Type
2531 """"""""""""
2532
2533 :Overview:
2534
2535 The integer type is a very simple type that simply specifies an
2536 arbitrary bit width for the integer type desired. Any bit width from 1
2537 bit to 2\ :sup:`23`\ -1 (about 8 million) can be specified.
2538
2539 :Syntax:
2540
2541 ::
2542
2543       iN
2544
2545 The number of bits the integer will occupy is specified by the ``N``
2546 value.
2547
2548 Examples:
2549 *********
2550
2551 +----------------+------------------------------------------------+
2552 | ``i1``         | a single-bit integer.                          |
2553 +----------------+------------------------------------------------+
2554 | ``i32``        | a 32-bit integer.                              |
2555 +----------------+------------------------------------------------+
2556 | ``i1942652``   | a really big integer of over 1 million bits.   |
2557 +----------------+------------------------------------------------+
2558
2559 .. _t_floating:
2560
2561 Floating-Point Types
2562 """"""""""""""""""""
2563
2564 .. list-table::
2565    :header-rows: 1
2566
2567    * - Type
2568      - Description
2569
2570    * - ``half``
2571      - 16-bit floating-point value
2572
2573    * - ``float``
2574      - 32-bit floating-point value
2575
2576    * - ``double``
2577      - 64-bit floating-point value
2578
2579    * - ``fp128``
2580      - 128-bit floating-point value (112-bit mantissa)
2581
2582    * - ``x86_fp80``
2583      -  80-bit floating-point value (X87)
2584
2585    * - ``ppc_fp128``
2586      - 128-bit floating-point value (two 64-bits)
2587
2588 The binary format of half, float, double, and fp128 correspond to the
2589 IEEE-754-2008 specifications for binary16, binary32, binary64, and binary128
2590 respectively.
2591
2592 X86_mmx Type
2593 """"""""""""
2594
2595 :Overview:
2596
2597 The x86_mmx type represents a value held in an MMX register on an x86
2598 machine. The operations allowed on it are quite limited: parameters and
2599 return values, load and store, and bitcast. User-specified MMX
2600 instructions are represented as intrinsic or asm calls with arguments
2601 and/or results of this type. There are no arrays, vectors or constants
2602 of this type.
2603
2604 :Syntax:
2605
2606 ::
2607
2608       x86_mmx
2609
2610
2611 .. _t_pointer:
2612
2613 Pointer Type
2614 """"""""""""
2615
2616 :Overview:
2617
2618 The pointer type is used to specify memory locations. Pointers are
2619 commonly used to reference objects in memory.
2620
2621 Pointer types may have an optional address space attribute defining the
2622 numbered address space where the pointed-to object resides. The default
2623 address space is number zero. The semantics of non-zero address spaces
2624 are target-specific.
2625
2626 Note that LLVM does not permit pointers to void (``void*``) nor does it
2627 permit pointers to labels (``label*``). Use ``i8*`` instead.
2628
2629 :Syntax:
2630
2631 ::
2632
2633       <type> *
2634
2635 :Examples:
2636
2637 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2638 | ``[4 x i32]*``          | A :ref:`pointer <t_pointer>` to :ref:`array <t_array>` of four ``i32`` values.                               |
2639 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2640 | ``i32 (i32*) *``        | A :ref:`pointer <t_pointer>` to a :ref:`function <t_function>` that takes an ``i32*``, returning an ``i32``. |
2641 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2642 | ``i32 addrspace(5)*``   | A :ref:`pointer <t_pointer>` to an ``i32`` value that resides in address space #5.                           |
2643 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2644
2645 .. _t_vector:
2646
2647 Vector Type
2648 """""""""""
2649
2650 :Overview:
2651
2652 A vector type is a simple derived type that represents a vector of
2653 elements. Vector types are used when multiple primitive data are
2654 operated in parallel using a single instruction (SIMD). A vector type
2655 requires a size (number of elements) and an underlying primitive data
2656 type. Vector types are considered :ref:`first class <t_firstclass>`.
2657
2658 :Syntax:
2659
2660 ::
2661
2662       < <# elements> x <elementtype> >
2663
2664 The number of elements is a constant integer value larger than 0;
2665 elementtype may be any integer, floating-point or pointer type. Vectors
2666 of size zero are not allowed.
2667
2668 :Examples:
2669
2670 +-------------------+--------------------------------------------------+
2671 | ``<4 x i32>``     | Vector of 4 32-bit integer values.               |
2672 +-------------------+--------------------------------------------------+
2673 | ``<8 x float>``   | Vector of 8 32-bit floating-point values.        |
2674 +-------------------+--------------------------------------------------+
2675 | ``<2 x i64>``     | Vector of 2 64-bit integer values.               |
2676 +-------------------+--------------------------------------------------+
2677 | ``<4 x i64*>``    | Vector of 4 pointers to 64-bit integer values.   |
2678 +-------------------+--------------------------------------------------+
2679
2680 .. _t_label:
2681
2682 Label Type
2683 ^^^^^^^^^^
2684
2685 :Overview:
2686
2687 The label type represents code labels.
2688
2689 :Syntax:
2690
2691 ::
2692
2693       label
2694
2695 .. _t_token:
2696
2697 Token Type
2698 ^^^^^^^^^^
2699
2700 :Overview:
2701
2702 The token type is used when a value is associated with an instruction
2703 but all uses of the value must not attempt to introspect or obscure it.
2704 As such, it is not appropriate to have a :ref:`phi <i_phi>` or
2705 :ref:`select <i_select>` of type token.
2706
2707 :Syntax:
2708
2709 ::
2710
2711       token
2712
2713
2714
2715 .. _t_metadata:
2716
2717 Metadata Type
2718 ^^^^^^^^^^^^^
2719
2720 :Overview:
2721
2722 The metadata type represents embedded metadata. No derived types may be
2723 created from metadata except for :ref:`function <t_function>` arguments.
2724
2725 :Syntax:
2726
2727 ::
2728
2729       metadata
2730
2731 .. _t_aggregate:
2732
2733 Aggregate Types
2734 ^^^^^^^^^^^^^^^
2735
2736 Aggregate Types are a subset of derived types that can contain multiple
2737 member types. :ref:`Arrays <t_array>` and :ref:`structs <t_struct>` are
2738 aggregate types. :ref:`Vectors <t_vector>` are not considered to be
2739 aggregate types.
2740
2741 .. _t_array:
2742
2743 Array Type
2744 """"""""""
2745
2746 :Overview:
2747
2748 The array type is a very simple derived type that arranges elements
2749 sequentially in memory. The array type requires a size (number of
2750 elements) and an underlying data type.
2751
2752 :Syntax:
2753
2754 ::
2755
2756       [<# elements> x <elementtype>]
2757
2758 The number of elements is a constant integer value; ``elementtype`` may
2759 be any type with a size.
2760
2761 :Examples:
2762
2763 +------------------+--------------------------------------+
2764 | ``[40 x i32]``   | Array of 40 32-bit integer values.   |
2765 +------------------+--------------------------------------+
2766 | ``[41 x i32]``   | Array of 41 32-bit integer values.   |
2767 +------------------+--------------------------------------+
2768 | ``[4 x i8]``     | Array of 4 8-bit integer values.     |
2769 +------------------+--------------------------------------+
2770
2771 Here are some examples of multidimensional arrays:
2772
2773 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2774 | ``[3 x [4 x i32]]``         | 3x4 array of 32-bit integer values.                      |
2775 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2776 | ``[12 x [10 x float]]``     | 12x10 array of single precision floating-point values.   |
2777 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2778 | ``[2 x [3 x [4 x i16]]]``   | 2x3x4 array of 16-bit integer values.                    |
2779 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2780
2781 There is no restriction on indexing beyond the end of the array implied
2782 by a static type (though there are restrictions on indexing beyond the
2783 bounds of an allocated object in some cases). This means that
2784 single-dimension 'variable sized array' addressing can be implemented in
2785 LLVM with a zero length array type. An implementation of 'pascal style
2786 arrays' in LLVM could use the type "``{ i32, [0 x float]}``", for
2787 example.
2788
2789 .. _t_struct:
2790
2791 Structure Type
2792 """"""""""""""
2793
2794 :Overview:
2795
2796 The structure type is used to represent a collection of data members
2797 together in memory. The elements of a structure may be any type that has
2798 a size.
2799
2800 Structures in memory are accessed using '``load``' and '``store``' by
2801 getting a pointer to a field with the '``getelementptr``' instruction.
2802 Structures in registers are accessed using the '``extractvalue``' and
2803 '``insertvalue``' instructions.
2804
2805 Structures may optionally be "packed" structures, which indicate that
2806 the alignment of the struct is one byte, and that there is no padding
2807 between the elements. In non-packed structs, padding between field types
2808 is inserted as defined by the DataLayout string in the module, which is
2809 required to match what the underlying code generator expects.
2810
2811 Structures can either be "literal" or "identified". A literal structure
2812 is defined inline with other types (e.g. ``{i32, i32}*``) whereas
2813 identified types are always defined at the top level with a name.
2814 Literal types are uniqued by their contents and can never be recursive
2815 or opaque since there is no way to write one. Identified types can be
2816 recursive, can be opaqued, and are never uniqued.
2817
2818 :Syntax:
2819
2820 ::
2821
2822       %T1 = type { <type list> }     ; Identified normal struct type
2823       %T2 = type <{ <type list> }>   ; Identified packed struct type
2824
2825 :Examples:
2826
2827 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2828 | ``{ i32, i32, i32 }``        | A triple of three ``i32`` values                                                                                                                                                      |
2829 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2830 | ``{ float, i32 (i32) * }``   | A pair, where the first element is a ``float`` and the second element is a :ref:`pointer <t_pointer>` to a :ref:`function <t_function>` that takes an ``i32``, returning an ``i32``.  |
2831 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2832 | ``<{ i8, i32 }>``            | A packed struct known to be 5 bytes in size.                                                                                                                                          |
2833 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2834
2835 .. _t_opaque:
2836
2837 Opaque Structure Types
2838 """"""""""""""""""""""
2839
2840 :Overview:
2841
2842 Opaque structure types are used to represent named structure types that
2843 do not have a body specified. This corresponds (for example) to the C
2844 notion of a forward declared structure.
2845
2846 :Syntax:
2847
2848 ::
2849
2850       %X = type opaque
2851       %52 = type opaque
2852
2853 :Examples:
2854
2855 +--------------+-------------------+
2856 | ``opaque``   | An opaque type.   |
2857 +--------------+-------------------+
2858
2859 .. _constants:
2860
2861 Constants
2862 =========
2863
2864 LLVM has several different basic types of constants. This section
2865 describes them all and their syntax.
2866
2867 Simple Constants
2868 ----------------
2869
2870 **Boolean constants**
2871     The two strings '``true``' and '``false``' are both valid constants
2872     of the ``i1`` type.
2873 **Integer constants**
2874     Standard integers (such as '4') are constants of the
2875     :ref:`integer <t_integer>` type. Negative numbers may be used with
2876     integer types.
2877 **Floating-point constants**
2878     Floating-point constants use standard decimal notation (e.g.
2879     123.421), exponential notation (e.g. 1.23421e+2), or a more precise
2880     hexadecimal notation (see below). The assembler requires the exact
2881     decimal value of a floating-point constant. For example, the
2882     assembler accepts 1.25 but rejects 1.3 because 1.3 is a repeating
2883     decimal in binary. Floating-point constants must have a 
2884     :ref:`floating-point <t_floating>` type.
2885 **Null pointer constants**
2886     The identifier '``null``' is recognized as a null pointer constant
2887     and must be of :ref:`pointer type <t_pointer>`.
2888 **Token constants**
2889     The identifier '``none``' is recognized as an empty token constant
2890     and must be of :ref:`token type <t_token>`.
2891
2892 The one non-intuitive notation for constants is the hexadecimal form of
2893 floating-point constants. For example, the form
2894 '``double    0x432ff973cafa8000``' is equivalent to (but harder to read
2895 than) '``double 4.5e+15``'. The only time hexadecimal floating-point
2896 constants are required (and the only time that they are generated by the
2897 disassembler) is when a floating-point constant must be emitted but it
2898 cannot be represented as a decimal floating-point number in a reasonable
2899 number of digits. For example, NaN's, infinities, and other special
2900 values are represented in their IEEE hexadecimal format so that assembly
2901 and disassembly do not cause any bits to change in the constants.
2902
2903 When using the hexadecimal form, constants of types half, float, and
2904 double are represented using the 16-digit form shown above (which
2905 matches the IEEE754 representation for double); half and float values
2906 must, however, be exactly representable as IEEE 754 half and single
2907 precision, respectively. Hexadecimal format is always used for long
2908 double, and there are three forms of long double. The 80-bit format used
2909 by x86 is represented as ``0xK`` followed by 20 hexadecimal digits. The
2910 128-bit format used by PowerPC (two adjacent doubles) is represented by
2911 ``0xM`` followed by 32 hexadecimal digits. The IEEE 128-bit format is
2912 represented by ``0xL`` followed by 32 hexadecimal digits. Long doubles
2913 will only work if they match the long double format on your target.
2914 The IEEE 16-bit format (half precision) is represented by ``0xH``
2915 followed by 4 hexadecimal digits. All hexadecimal formats are big-endian
2916 (sign bit at the left).
2917
2918 There are no constants of type x86_mmx.
2919
2920 .. _complexconstants:
2921
2922 Complex Constants
2923 -----------------
2924
2925 Complex constants are a (potentially recursive) combination of simple
2926 constants and smaller complex constants.
2927
2928 **Structure constants**
2929     Structure constants are represented with notation similar to
2930     structure type definitions (a comma separated list of elements,
2931     surrounded by braces (``{}``)). For example:
2932     "``{ i32 4, float 17.0, i32* @G }``", where "``@G``" is declared as
2933     "``@G = external global i32``". Structure constants must have
2934     :ref:`structure type <t_struct>`, and the number and types of elements
2935     must match those specified by the type.
2936 **Array constants**
2937     Array constants are represented with notation similar to array type
2938     definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2939     square brackets (``[]``)). For example:
2940     "``[ i32 42, i32 11, i32 74 ]``". Array constants must have
2941     :ref:`array type <t_array>`, and the number and types of elements must
2942     match those specified by the type. As a special case, character array
2943     constants may also be represented as a double-quoted string using the ``c``
2944     prefix. For example: "``c"Hello World\0A\00"``".
2945 **Vector constants**
2946     Vector constants are represented with notation similar to vector
2947     type definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2948     less-than/greater-than's (``<>``)). For example:
2949     "``< i32 42, i32 11, i32 74, i32 100 >``". Vector constants
2950     must have :ref:`vector type <t_vector>`, and the number and types of
2951     elements must match those specified by the type.
2952 **Zero initialization**
2953     The string '``zeroinitializer``' can be used to zero initialize a
2954     value to zero of *any* type, including scalar and
2955     :ref:`aggregate <t_aggregate>` types. This is often used to avoid
2956     having to print large zero initializers (e.g. for large arrays) and
2957     is always exactly equivalent to using explicit zero initializers.
2958 **Metadata node**
2959     A metadata node is a constant tuple without types. For example:
2960     "``!{!0, !{!2, !0}, !"test"}``". Metadata can reference constant values,
2961     for example: "``!{!0, i32 0, i8* @global, i64 (i64)* @function, !"str"}``".
2962     Unlike other typed constants that are meant to be interpreted as part of
2963     the instruction stream, metadata is a place to attach additional
2964     information such as debug info.
2965
2966 Global Variable and Function Addresses
2967 --------------------------------------
2968
2969 The addresses of :ref:`global variables <globalvars>` and
2970 :ref:`functions <functionstructure>` are always implicitly valid
2971 (link-time) constants. These constants are explicitly referenced when
2972 the :ref:`identifier for the global <identifiers>` is used and always have
2973 :ref:`pointer <t_pointer>` type. For example, the following is a legal LLVM
2974 file:
2975
2976 .. code-block:: llvm
2977
2978     @X = global i32 17
2979     @Y = global i32 42
2980     @Z = global [2 x i32*] [ i32* @X, i32* @Y ]
2981
2982 .. _undefvalues:
2983
2984 Undefined Values
2985 ----------------
2986
2987 The string '``undef``' can be used anywhere a constant is expected, and
2988 indicates that the user of the value may receive an unspecified
2989 bit-pattern. Undefined values may be of any type (other than '``label``'
2990 or '``void``') and be used anywhere a constant is permitted.
2991
2992 Undefined values are useful because they indicate to the compiler that
2993 the program is well defined no matter what value is used. This gives the
2994 compiler more freedom to optimize. Here are some examples of
2995 (potentially surprising) transformations that are valid (in pseudo IR):
2996
2997 .. code-block:: llvm
2998
2999       %A = add %X, undef
3000       %B = sub %X, undef
3001       %C = xor %X, undef
3002     Safe:
3003       %A = undef
3004       %B = undef
3005       %C = undef
3006
3007 This is safe because all of the output bits are affected by the undef
3008 bits. Any output bit can have a zero or one depending on the input bits.
3009
3010 .. code-block:: llvm
3011
3012       %A = or %X, undef
3013       %B = and %X, undef
3014     Safe:
3015       %A = -1
3016       %B = 0
3017     Safe:
3018       %A = %X  ;; By choosing undef as 0
3019       %B = %X  ;; By choosing undef as -1
3020     Unsafe:
3021       %A = undef
3022       %B = undef
3023
3024 These logical operations have bits that are not always affected by the
3025 input. For example, if ``%X`` has a zero bit, then the output of the
3026 '``and``' operation will always be a zero for that bit, no matter what
3027 the corresponding bit from the '``undef``' is. As such, it is unsafe to
3028 optimize or assume that the result of the '``and``' is '``undef``'.
3029 However, it is safe to assume that all bits of the '``undef``' could be
3030 0, and optimize the '``and``' to 0. Likewise, it is safe to assume that
3031 all the bits of the '``undef``' operand to the '``or``' could be set,
3032 allowing the '``or``' to be folded to -1.
3033
3034 .. code-block:: llvm
3035
3036       %A = select undef, %X, %Y
3037       %B = select undef, 42, %Y
3038       %C = select %X, %Y, undef
3039     Safe:
3040       %A = %X     (or %Y)
3041       %B = 42     (or %Y)
3042       %C = %Y
3043     Unsafe:
3044       %A = undef
3045       %B = undef
3046       %C = undef
3047
3048 This set of examples shows that undefined '``select``' (and conditional
3049 branch) conditions can go *either way*, but they have to come from one
3050 of the two operands. In the ``%A`` example, if ``%X`` and ``%Y`` were
3051 both known to have a clear low bit, then ``%A`` would have to have a
3052 cleared low bit. However, in the ``%C`` example, the optimizer is
3053 allowed to assume that the '``undef``' operand could be the same as
3054 ``%Y``, allowing the whole '``select``' to be eliminated.
3055
3056 .. code-block:: text
3057
3058       %A = xor undef, undef
3059
3060       %B = undef
3061       %C = xor %B, %B
3062
3063       %D = undef
3064       %E = icmp slt %D, 4
3065       %F = icmp gte %D, 4
3066
3067     Safe:
3068       %A = undef
3069       %B = undef
3070       %C = undef
3071       %D = undef
3072       %E = undef
3073       %F = undef
3074
3075 This example points out that two '``undef``' operands are not
3076 necessarily the same. This can be surprising to people (and also matches
3077 C semantics) where they assume that "``X^X``" is always zero, even if
3078 ``X`` is undefined. This isn't true for a number of reasons, but the
3079 short answer is that an '``undef``' "variable" can arbitrarily change
3080 its value over its "live range". This is true because the variable
3081 doesn't actually *have a live range*. Instead, the value is logically
3082 read from arbitrary registers that happen to be around when needed, so
3083 the value is not necessarily consistent over time. In fact, ``%A`` and
3084 ``%C`` need to have the same semantics or the core LLVM "replace all
3085 uses with" concept would not hold.
3086
3087 .. code-block:: llvm
3088
3089       %A = sdiv undef, %X
3090       %B = sdiv %X, undef
3091     Safe:
3092       %A = 0
3093     b: unreachable
3094
3095 These examples show the crucial difference between an *undefined value*
3096 and *undefined behavior*. An undefined value (like '``undef``') is
3097 allowed to have an arbitrary bit-pattern. This means that the ``%A``
3098 operation can be constant folded to '``0``', because the '``undef``'
3099 could be zero, and zero divided by any value is zero.
3100 However, in the second example, we can make a more aggressive
3101 assumption: because the ``undef`` is allowed to be an arbitrary value,
3102 we are allowed to assume that it could be zero. Since a divide by zero
3103 has *undefined behavior*, we are allowed to assume that the operation
3104 does not execute at all. This allows us to delete the divide and all
3105 code after it. Because the undefined operation "can't happen", the
3106 optimizer can assume that it occurs in dead code.
3107
3108 .. code-block:: text
3109
3110     a:  store undef -> %X
3111     b:  store %X -> undef
3112     Safe:
3113     a: <deleted>
3114     b: unreachable
3115
3116 A store *of* an undefined value can be assumed to not have any effect;
3117 we can assume that the value is overwritten with bits that happen to
3118 match what was already there. However, a store *to* an undefined
3119 location could clobber arbitrary memory, therefore, it has undefined
3120 behavior.
3121
3122 .. _poisonvalues:
3123
3124 Poison Values
3125 -------------
3126
3127 Poison values are similar to :ref:`undef values <undefvalues>`, however
3128 they also represent the fact that an instruction or constant expression
3129 that cannot evoke side effects has nevertheless detected a condition
3130 that results in undefined behavior.
3131
3132 There is currently no way of representing a poison value in the IR; they
3133 only exist when produced by operations such as :ref:`add <i_add>` with
3134 the ``nsw`` flag.
3135
3136 Poison value behavior is defined in terms of value *dependence*:
3137
3138 -  Values other than :ref:`phi <i_phi>` nodes depend on their operands.
3139 -  :ref:`Phi <i_phi>` nodes depend on the operand corresponding to
3140    their dynamic predecessor basic block.
3141 -  Function arguments depend on the corresponding actual argument values
3142    in the dynamic callers of their functions.
3143 -  :ref:`Call <i_call>` instructions depend on the :ref:`ret <i_ret>`
3144    instructions that dynamically transfer control back to them.
3145 -  :ref:`Invoke <i_invoke>` instructions depend on the
3146    :ref:`ret <i_ret>`, :ref:`resume <i_resume>`, or exception-throwing
3147    call instructions that dynamically transfer control back to them.
3148 -  Non-volatile loads and stores depend on the most recent stores to all
3149    of the referenced memory addresses, following the order in the IR
3150    (including loads and stores implied by intrinsics such as
3151    :ref:`@llvm.memcpy <int_memcpy>`.)
3152 -  An instruction with externally visible side effects depends on the
3153    most recent preceding instruction with externally visible side
3154    effects, following the order in the IR. (This includes :ref:`volatile
3155    operations <volatile>`.)
3156 -  An instruction *control-depends* on a :ref:`terminator
3157    instruction <terminators>` if the terminator instruction has
3158    multiple successors and the instruction is always executed when
3159    control transfers to one of the successors, and may not be executed
3160    when control is transferred to another.
3161 -  Additionally, an instruction also *control-depends* on a terminator
3162    instruction if the set of instructions it otherwise depends on would
3163    be different if the terminator had transferred control to a different
3164    successor.
3165 -  Dependence is transitive.
3166
3167 Poison values have the same behavior as :ref:`undef values <undefvalues>`,
3168 with the additional effect that any instruction that has a *dependence*
3169 on a poison value has undefined behavior.
3170
3171 Here are some examples:
3172
3173 .. code-block:: llvm
3174
3175     entry:
3176       %poison = sub nuw i32 0, 1           ; Results in a poison value.
3177       %still_poison = and i32 %poison, 0   ; 0, but also poison.
3178       %poison_yet_again = getelementptr i32, i32* @h, i32 %still_poison
3179       store i32 0, i32* %poison_yet_again  ; memory at @h[0] is poisoned
3180
3181       store i32 %poison, i32* @g           ; Poison value stored to memory.
3182       %poison2 = load i32, i32* @g         ; Poison value loaded back from memory.
3183
3184       store volatile i32 %poison, i32* @g  ; External observation; undefined behavior.
3185
3186       %narrowaddr = bitcast i32* @g to i16*
3187       %wideaddr = bitcast i32* @g to i64*
3188       %poison3 = load i16, i16* %narrowaddr ; Returns a poison value.
3189       %poison4 = load i64, i64* %wideaddr  ; Returns a poison value.
3190
3191       %cmp = icmp slt i32 %poison, 0       ; Returns a poison value.
3192       br i1 %cmp, label %true, label %end  ; Branch to either destination.
3193
3194     true:
3195       store volatile i32 0, i32* @g        ; This is control-dependent on %cmp, so
3196                                            ; it has undefined behavior.
3197       br label %end
3198
3199     end:
3200       %p = phi i32 [ 0, %entry ], [ 1, %true ]
3201                                            ; Both edges into this PHI are
3202                                            ; control-dependent on %cmp, so this
3203                                            ; always results in a poison value.
3204
3205       store volatile i32 0, i32* @g        ; This would depend on the store in %true
3206                                            ; if %cmp is true, or the store in %entry
3207                                            ; otherwise, so this is undefined behavior.
3208
3209       br i1 %cmp, label %second_true, label %second_end
3210                                            ; The same branch again, but this time the
3211                                            ; true block doesn't have side effects.
3212
3213     second_true:
3214       ; No side effects!
3215       ret void
3216
3217     second_end:
3218       store volatile i32 0, i32* @g        ; This time, the instruction always depends
3219                                            ; on the store in %end. Also, it is
3220                                            ; control-equivalent to %end, so this is
3221                                            ; well-defined (ignoring earlier undefined
3222                                            ; behavior in this example).
3223
3224 .. _blockaddress:
3225
3226 Addresses of Basic Blocks
3227 -------------------------
3228
3229 ``blockaddress(@function, %block)``
3230
3231 The '``blockaddress``' constant computes the address of the specified
3232 basic block in the specified function, and always has an ``i8*`` type.
3233 Taking the address of the entry block is illegal.
3234
3235 This value only has defined behavior when used as an operand to the
3236 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`' instruction, or for comparisons
3237 against null. Pointer equality tests between labels addresses results in
3238 undefined behavior --- though, again, comparison against null is ok, and
3239 no label is equal to the null pointer. This may be passed around as an
3240 opaque pointer sized value as long as the bits are not inspected. This
3241 allows ``ptrtoint`` and arithmetic to be performed on these values so
3242 long as the original value is reconstituted before the ``indirectbr``
3243 instruction.
3244
3245 Finally, some targets may provide defined semantics when using the value
3246 as the operand to an inline assembly, but that is target specific.
3247
3248 .. _constantexprs:
3249
3250 Constant Expressions
3251 --------------------
3252
3253 Constant expressions are used to allow expressions involving other
3254 constants to be used as constants. Constant expressions may be of any
3255 :ref:`first class <t_firstclass>` type and may involve any LLVM operation
3256 that does not have side effects (e.g. load and call are not supported).
3257 The following is the syntax for constant expressions:
3258
3259 ``trunc (CST to TYPE)``
3260     Perform the :ref:`trunc operation <i_trunc>` on constants.
3261 ``zext (CST to TYPE)``
3262     Perform the :ref:`zext operation <i_zext>` on constants.
3263 ``sext (CST to TYPE)``
3264     Perform the :ref:`sext operation <i_sext>` on constants.
3265 ``fptrunc (CST to TYPE)``
3266     Truncate a floating-point constant to another floating-point type.
3267     The size of CST must be larger than the size of TYPE. Both types
3268     must be floating-point.
3269 ``fpext (CST to TYPE)``
3270     Floating-point extend a constant to another type. The size of CST
3271     must be smaller or equal to the size of TYPE. Both types must be
3272     floating-point.
3273 ``fptoui (CST to TYPE)``
3274     Convert a floating-point constant to the corresponding unsigned
3275     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
3276     must be of scalar or vector floating-point type. Both CST and TYPE
3277     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
3278     value won't fit in the integer type, the result is a
3279     :ref:`poison value <poisonvalues>`.
3280 ``fptosi (CST to TYPE)``
3281     Convert a floating-point constant to the corresponding signed
3282     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
3283     must be of scalar or vector floating-point type. Both CST and TYPE
3284     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
3285     value won't fit in the integer type, the result is a
3286     :ref:`poison value <poisonvalues>`.
3287 ``uitofp (CST to TYPE)``
3288     Convert an unsigned integer constant to the corresponding 
3289     floating-point constant. TYPE must be a scalar or vector floating-point
3290     type.  CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
3291     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
3292     won't fit in the floating-point type, the results are undefined.
3293 ``sitofp (CST to TYPE)``
3294     Convert a signed integer constant to the corresponding floating-point
3295     constant. TYPE must be a scalar or vector floating-point type.
3296     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
3297     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
3298     won't fit in the floating-point type, the results are undefined.
3299 ``ptrtoint (CST to TYPE)``
3300     Perform the :ref:`ptrtoint operation <i_ptrtoint>` on constants.
3301 ``inttoptr (CST to TYPE)``
3302     Perform the :ref:`inttoptr operation <i_inttoptr>` on constants.
3303     This one is *really* dangerous!
3304 ``bitcast (CST to TYPE)``
3305     Convert a constant, CST, to another TYPE.
3306     The constraints of the operands are the same as those for the
3307     :ref:`bitcast instruction <i_bitcast>`.
3308 ``addrspacecast (CST to TYPE)``
3309     Convert a constant pointer or constant vector of pointer, CST, to another
3310     TYPE in a different address space. The constraints of the operands are the
3311     same as those for the :ref:`addrspacecast instruction <i_addrspacecast>`.
3312 ``getelementptr (TY, CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``, ``getelementptr inbounds (TY, CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``
3313     Perform the :ref:`getelementptr operation <i_getelementptr>` on
3314     constants. As with the :ref:`getelementptr <i_getelementptr>`
3315     instruction, the index list may have one or more indexes, which are
3316     required to make sense for the type of "pointer to TY".
3317 ``select (COND, VAL1, VAL2)``
3318     Perform the :ref:`select operation <i_select>` on constants.
3319 ``icmp COND (VAL1, VAL2)``
3320     Perform the :ref:`icmp operation <i_icmp>` on constants.
3321 ``fcmp COND (VAL1, VAL2)``
3322     Perform the :ref:`fcmp operation <i_fcmp>` on constants.
3323 ``extractelement (VAL, IDX)``
3324     Perform the :ref:`extractelement operation <i_extractelement>` on
3325     constants.
3326 ``insertelement (VAL, ELT, IDX)``
3327     Perform the :ref:`insertelement operation <i_insertelement>` on
3328     constants.
3329 ``shufflevector (VEC1, VEC2, IDXMASK)``
3330     Perform the :ref:`shufflevector operation <i_shufflevector>` on
3331     constants.
3332 ``extractvalue (VAL, IDX0, IDX1, ...)``
3333     Perform the :ref:`extractvalue operation <i_extractvalue>` on
3334     constants. The index list is interpreted in a similar manner as
3335     indices in a ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At
3336     least one index value must be specified.
3337 ``insertvalue (VAL, ELT, IDX0, IDX1, ...)``
3338     Perform the :ref:`insertvalue operation <i_insertvalue>` on constants.
3339     The index list is interpreted in a similar manner as indices in a
3340     ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At least one index
3341     value must be specified.
3342 ``OPCODE (LHS, RHS)``
3343     Perform the specified operation of the LHS and RHS constants. OPCODE
3344     may be any of the :ref:`binary <binaryops>` or :ref:`bitwise
3345     binary <bitwiseops>` operations. The constraints on operands are
3346     the same as those for the corresponding instruction (e.g. no bitwise
3347     operations on floating-point values are allowed).
3348
3349 Other Values
3350 ============
3351
3352 .. _inlineasmexprs:
3353
3354 Inline Assembler Expressions
3355 ----------------------------
3356
3357 LLVM supports inline assembler expressions (as opposed to :ref:`Module-Level
3358 Inline Assembly <moduleasm>`) through the use of a special value. This value
3359 represents the inline assembler as a template string (containing the
3360 instructions to emit), a list of operand constraints (stored as a string), a
3361 flag that indicates whether or not the inline asm expression has side effects,
3362 and a flag indicating whether the function containing the asm needs to align its
3363 stack conservatively.
3364
3365 The template string supports argument substitution of the operands using "``$``"
3366 followed by a number, to indicate substitution of the given register/memory
3367 location, as specified by the constraint string. "``${NUM:MODIFIER}``" may also
3368 be used, where ``MODIFIER`` is a target-specific annotation for how to print the
3369 operand (See :ref:`inline-asm-modifiers`).
3370
3371 A literal "``$``" may be included by using "``$$``" in the template. To include
3372 other special characters into the output, the usual "``\XX``" escapes may be
3373 used, just as in other strings. Note that after template substitution, the
3374 resulting assembly string is parsed by LLVM's integrated assembler unless it is
3375 disabled -- even when emitting a ``.s`` file -- and thus must contain assembly
3376 syntax known to LLVM.
3377
3378 LLVM also supports a few more substitions useful for writing inline assembly:
3379
3380 - ``${:uid}``: Expands to a decimal integer unique to this inline assembly blob.
3381   This substitution is useful when declaring a local label. Many standard
3382   compiler optimizations, such as inlining, may duplicate an inline asm blob.
3383   Adding a blob-unique identifier ensures that the two labels will not conflict
3384   during assembly. This is used to implement `GCC's %= special format
3385   string <https://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc/Extended-Asm.html>`_.
3386 - ``${:comment}``: Expands to the comment character of the current target's
3387   assembly dialect. This is usually ``#``, but many targets use other strings,
3388   such as ``;``, ``//``, or ``!``.
3389 - ``${:private}``: Expands to the assembler private label prefix. Labels with
3390   this prefix will not appear in the symbol table of the assembled object.
3391   Typically the prefix is ``L``, but targets may use other strings. ``.L`` is
3392   relatively popular.
3393
3394 LLVM's support for inline asm is modeled closely on the requirements of Clang's
3395 GCC-compatible inline-asm support. Thus, the feature-set and the constraint and
3396 modifier codes listed here are similar or identical to those in GCC's inline asm
3397 support. However, to be clear, the syntax of the template and constraint strings
3398 described here is *not* the same as the syntax accepted by GCC and Clang, and,
3399 while most constraint letters are passed through as-is by Clang, some get
3400 translated to other codes when converting from the C source to the LLVM
3401 assembly.
3402
3403 An example inline assembler expression is:
3404
3405 .. code-block:: llvm
3406
3407     i32 (i32) asm "bswap $0", "=r,r"
3408
3409 Inline assembler expressions may **only** be used as the callee operand
3410 of a :ref:`call <i_call>` or an :ref:`invoke <i_invoke>` instruction.
3411 Thus, typically we have:
3412
3413 .. code-block:: llvm
3414
3415     %X = call i32 asm "bswap $0", "=r,r"(i32 %Y)
3416
3417 Inline asms with side effects not visible in the constraint list must be
3418 marked as having side effects. This is done through the use of the
3419 '``sideeffect``' keyword, like so:
3420
3421 .. code-block:: llvm
3422
3423     call void asm sideeffect "eieio", ""()
3424
3425 In some cases inline asms will contain code that will not work unless
3426 the stack is aligned in some way, such as calls or SSE instructions on
3427 x86, yet will not contain code that does that alignment within the asm.
3428 The compiler should make conservative assumptions about what the asm
3429 might contain and should generate its usual stack alignment code in the
3430 prologue if the '``alignstack``' keyword is present:
3431
3432 .. code-block:: llvm
3433
3434     call void asm alignstack "eieio", ""()
3435
3436 Inline asms also support using non-standard assembly dialects. The
3437 assumed dialect is ATT. When the '``inteldialect``' keyword is present,
3438 the inline asm is using the Intel dialect. Currently, ATT and Intel are
3439 the only supported dialects. An example is:
3440
3441 .. code-block:: llvm
3442
3443     call void asm inteldialect "eieio", ""()
3444
3445 If multiple keywords appear the '``sideeffect``' keyword must come
3446 first, the '``alignstack``' keyword second and the '``inteldialect``'
3447 keyword last.
3448
3449 Inline Asm Constraint String
3450 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3451
3452 The constraint list is a comma-separated string, each element containing one or
3453 more constraint codes.
3454
3455 For each element in the constraint list an appropriate register or memory
3456 operand will be chosen, and it will be made available to assembly template
3457 string expansion as ``$0`` for the first constraint in the list, ``$1`` for the
3458 second, etc.
3459
3460 There are three different types of constraints, which are distinguished by a
3461 prefix symbol in front of the constraint code: Output, Input, and Clobber. The
3462 constraints must always be given in that order: outputs first, then inputs, then
3463 clobbers. They cannot be intermingled.
3464
3465 There are also three different categories of constraint codes:
3466
3467 - Register constraint. This is either a register class, or a fixed physical
3468   register. This kind of constraint will allocate a register, and if necessary,
3469   bitcast the argument or result to the appropriate type.
3470 - Memory constraint. This kind of constraint is for use with an instruction
3471   taking a memory operand. Different constraints allow for different addressing
3472   modes used by the target.
3473 - Immediate value constraint. This kind of constraint is for an integer or other
3474   immediate value which can be rendered directly into an instruction. The
3475   various target-specific constraints allow the selection of a value in the
3476   proper range for the instruction you wish to use it with.
3477
3478 Output constraints
3479 """"""""""""""""""
3480
3481 Output constraints are specified by an "``=``" prefix (e.g. "``=r``"). This
3482 indicates that the assembly will write to this operand, and the operand will
3483 then be made available as a return value of the ``asm`` expression. Output
3484 constraints do not consume an argument from the call instruction. (Except, see
3485 below about indirect outputs).
3486
3487 Normally, it is expected that no output locations are written to by the assembly
3488 expression until *all* of the inputs have been read. As such, LLVM may assign
3489 the same register to an output and an input. If this is not safe (e.g. if the
3490 assembly contains two instructions, where the first writes to one output, and
3491 the second reads an input and writes to a second output), then the "``&``"
3492 modifier must be used (e.g. "``=&r``") to specify that the output is an
3493 "early-clobber" output. Marking an output as "early-clobber" ensures that LLVM
3494 will not use the same register for any inputs (other than an input tied to this
3495 output).
3496
3497 Input constraints
3498 """""""""""""""""
3499
3500 Input constraints do not have a prefix -- just the constraint codes. Each input
3501 constraint will consume one argument from the call instruction. It is not
3502 permitted for the asm to write to any input register or memory location (unless
3503 that input is tied to an output). Note also that multiple inputs may all be
3504 assigned to the same register, if LLVM can determine that they necessarily all
3505 contain the same value.
3506
3507 Instead of providing a Constraint Code, input constraints may also "tie"
3508 themselves to an output constraint, by providing an integer as the constraint
3509 string. Tied inputs still consume an argument from the call instruction, and
3510 take up a position in the asm template numbering as is usual -- they will simply
3511 be constrained to always use the same register as the output they've been tied
3512 to. For example, a constraint string of "``=r,0``" says to assign a register for
3513 output, and use that register as an input as well (it being the 0'th
3514 constraint).
3515
3516 It is permitted to tie an input to an "early-clobber" output. In that case, no
3517 *other* input may share the same register as the input tied to the early-clobber
3518 (even when the other input has the same value).
3519
3520 You may only tie an input to an output which has a register constraint, not a
3521 memory constraint. Only a single input may be tied to an output.
3522
3523 There is also an "interesting" feature which deserves a bit of explanation: if a
3524 register class constraint allocates a register which is too small for the value
3525 type operand provided as input, the input value will be split into multiple
3526 registers, and all of them passed to the inline asm.
3527
3528 However, this feature is often not as useful as you might think.
3529
3530 Firstly, the registers are *not* guaranteed to be consecutive. So, on those
3531 architectures that have instructions which operate on multiple consecutive
3532 instructions, this is not an appropriate way to support them. (e.g. the 32-bit
3533 SparcV8 has a 64-bit load, which instruction takes a single 32-bit register. The
3534 hardware then loads into both the named register, and the next register. This
3535 feature of inline asm would not be useful to support that.)
3536
3537 A few of the targets provide a template string modifier allowing explicit access
3538 to the second register of a two-register operand (e.g. MIPS ``L``, ``M``, and
3539 ``D``). On such an architecture, you can actually access the second allocated
3540 register (yet, still, not any subsequent ones). But, in that case, you're still
3541 probably better off simply splitting the value into two separate operands, for
3542 clarity. (e.g. see the description of the ``A`` constraint on X86, which,
3543 despite existing only for use with this feature, is not really a good idea to
3544 use)
3545
3546 Indirect inputs and outputs
3547 """""""""""""""""""""""""""
3548
3549 Indirect output or input constraints can be specified by the "``*``" modifier
3550 (which goes after the "``=``" in case of an output). This indicates that the asm
3551 will write to or read from the contents of an *address* provided as an input
3552 argument. (Note that in this way, indirect outputs act more like an *input* than
3553 an output: just like an input, they consume an argument of the call expression,
3554 rather than producing a return value. An indirect output constraint is an
3555 "output" only in that the asm is expected to write to the contents of the input
3556 memory location, instead of just read from it).
3557
3558 This is most typically used for memory constraint, e.g. "``=*m``", to pass the
3559 address of a variable as a value.
3560
3561 It is also possible to use an indirect *register* constraint, but only on output
3562 (e.g. "``=*r``"). This will cause LLVM to allocate a register for an output
3563 value normally, and then, separately emit a store to the address provided as
3564 input, after the provided inline asm. (It's not clear what value this
3565 functionality provides, compared to writing the store explicitly after the asm
3566 statement, and it can only produce worse code, since it bypasses many
3567 optimization passes. I would recommend not using it.)
3568
3569
3570 Clobber constraints
3571 """""""""""""""""""
3572
3573 A clobber constraint is indicated by a "``~``" prefix. A clobber does not
3574 consume an input operand, nor generate an output. Clobbers cannot use any of the
3575 general constraint code letters -- they may use only explicit register
3576 constraints, e.g. "``~{eax}``". The one exception is that a clobber string of
3577 "``~{memory}``" indicates that the assembly writes to arbitrary undeclared
3578 memory locations -- not only the memory pointed to by a declared indirect
3579 output.
3580
3581 Note that clobbering named registers that are also present in output
3582 constraints is not legal.
3583
3584
3585 Constraint Codes
3586 """"""""""""""""
3587 After a potential prefix comes constraint code, or codes.
3588
3589 A Constraint Code is either a single letter (e.g. "``r``"), a "``^``" character
3590 followed by two letters (e.g. "``^wc``"), or "``{``" register-name "``}``"
3591 (e.g. "``{eax}``").
3592
3593 The one and two letter constraint codes are typically chosen to be the same as
3594 GCC's constraint codes.
3595
3596 A single constraint may include one or more than constraint code in it, leaving
3597 it up to LLVM to choose which one to use. This is included mainly for
3598 compatibility with the translation of GCC inline asm coming from clang.
3599
3600 There are two ways to specify alternatives, and either or both may be used in an
3601 inline asm constraint list:
3602
3603 1) Append the codes to each other, making a constraint code set. E.g. "``im``"
3604    or "``{eax}m``". This means "choose any of the options in the set". The
3605    choice of constraint is made independently for each constraint in the
3606    constraint list.
3607
3608 2) Use "``|``" between constraint code sets, creating alternatives. Every
3609    constraint in the constraint list must have the same number of alternative
3610    sets. With this syntax, the same alternative in *all* of the items in the
3611    constraint list will be chosen together.
3612
3613 Putting those together, you might have a two operand constraint string like
3614 ``"rm|r,ri|rm"``. This indicates that if operand 0 is ``r`` or ``m``, then
3615 operand 1 may be one of ``r`` or ``i``. If operand 0 is ``r``, then operand 1
3616 may be one of ``r`` or ``m``. But, operand 0 and 1 cannot both be of type m.
3617
3618 However, the use of either of the alternatives features is *NOT* recommended, as
3619 LLVM is not able to make an intelligent choice about which one to use. (At the
3620 point it currently needs to choose, not enough information is available to do so
3621 in a smart way.) Thus, it simply tries to make a choice that's most likely to
3622 compile, not one that will be optimal performance. (e.g., given "``rm``", it'll
3623 always choose to use memory, not registers). And, if given multiple registers,
3624 or multiple register classes, it will simply choose the first one. (In fact, it
3625 doesn't currently even ensure explicitly specified physical registers are
3626 unique, so specifying multiple physical registers as alternatives, like
3627 ``{r11}{r12},{r11}{r12}``, will assign r11 to both operands, not at all what was
3628 intended.)
3629
3630 Supported Constraint Code List
3631 """"""""""""""""""""""""""""""
3632
3633 The constraint codes are, in general, expected to behave the same way they do in
3634 GCC. LLVM's support is often implemented on an 'as-needed' basis, to support C
3635 inline asm code which was supported by GCC. A mismatch in behavior between LLVM
3636 and GCC likely indicates a bug in LLVM.
3637
3638 Some constraint codes are typically supported by all targets:
3639
3640 - ``r``: A register in the target's general purpose register class.
3641 - ``m``: A memory address operand. It is target-specific what addressing modes
3642   are supported, typical examples are register, or register + register offset,
3643   or register + immediate offset (of some target-specific size).
3644 - ``i``: An integer constant (of target-specific width). Allows either a simple
3645   immediate, or a relocatable value.
3646 - ``n``: An integer constant -- *not* including relocatable values.
3647 - ``s``: An integer constant, but allowing *only* relocatable values.
3648 - ``X``: Allows an operand of any kind, no constraint whatsoever. Typically
3649   useful to pass a label for an asm branch or call.
3650
3651   .. FIXME: but that surely isn't actually okay to jump out of an asm
3652      block without telling llvm about the control transfer???)
3653
3654 - ``{register-name}``: Requires exactly the named physical register.
3655
3656 Other constraints are target-specific:
3657
3658 AArch64:
3659
3660 - ``z``: An immediate integer 0. Outputs ``WZR`` or ``XZR``, as appropriate.
3661 - ``I``: An immediate integer valid for an ``ADD`` or ``SUB`` instruction,
3662   i.e. 0 to 4095 with optional shift by 12.
3663 - ``J``: An immediate integer that, when negated, is valid for an ``ADD`` or
3664   ``SUB`` instruction, i.e. -1 to -4095 with optional left shift by 12.
3665 - ``K``: An immediate integer that is valid for the 'bitmask immediate 32' of a
3666   logical instruction like ``AND``, ``EOR``, or ``ORR`` with a 32-bit register.
3667 - ``L``: An immediate integer that is valid for the 'bitmask immediate 64' of a
3668   logical instruction like ``AND``, ``EOR``, or ``ORR`` with a 64-bit register.
3669 - ``M``: An immediate integer for use with the ``MOV`` assembly alias on a
3670   32-bit register. This is a superset of ``K``: in addition to the bitmask
3671   immediate, also allows immediate integers which can be loaded with a single
3672   ``MOVZ`` or ``MOVL`` instruction.
3673 - ``N``: An immediate integer for use with the ``MOV`` assembly alias on a
3674   64-bit register. This is a superset of ``L``.
3675 - ``Q``: Memory address operand must be in a single register (no
3676   offsets). (However, LLVM currently does this for the ``m`` constraint as
3677   well.)
3678 - ``r``: A 32 or 64-bit integer register (W* or X*).
3679 - ``w``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register.
3680 - ``x``: A lower 128-bit floating-point/SIMD register (``V0`` to ``V15``).
3681
3682 AMDGPU:
3683
3684 - ``r``: A 32 or 64-bit integer register.
3685 - ``[0-9]v``: The 32-bit VGPR register, number 0-9.
3686 - ``[0-9]s``: The 32-bit SGPR register, number 0-9.
3687
3688
3689 All ARM modes:
3690
3691 - ``Q``, ``Um``, ``Un``, ``Uq``, ``Us``, ``Ut``, ``Uv``, ``Uy``: Memory address
3692   operand. Treated the same as operand ``m``, at the moment.
3693
3694 ARM and ARM's Thumb2 mode:
3695
3696 - ``j``: An immediate integer between 0 and 65535 (valid for ``MOVW``)
3697 - ``I``: An immediate integer valid for a data-processing instruction.
3698 - ``J``: An immediate integer between -4095 and 4095.
3699 - ``K``: An immediate integer whose bitwise inverse is valid for a
3700   data-processing instruction. (Can be used with template modifier "``B``" to
3701   print the inverted value).
3702 - ``L``: An immediate integer whose negation is valid for a data-processing
3703   instruction. (Can be used with template modifier "``n``" to print the negated
3704   value).
3705 - ``M``: A power of two or a integer between 0 and 32.
3706 - ``N``: Invalid immediate constraint.
3707 - ``O``: Invalid immediate constraint.
3708 - ``r``: A general-purpose 32-bit integer register (``r0-r15``).
3709 - ``l``: In Thumb2 mode, low 32-bit GPR registers (``r0-r7``). In ARM mode, same
3710   as ``r``.
3711 - ``h``: In Thumb2 mode, a high 32-bit GPR register (``r8-r15``). In ARM mode,
3712   invalid.
3713 - ``w``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register: ``s0-s31``,
3714   ``d0-d31``, or ``q0-q15``.
3715 - ``x``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register: ``s0-s15``,
3716   ``d0-d7``, or ``q0-q3``.
3717 - ``t``: A low floating-point/SIMD register: ``s0-s31``, ``d0-d16``, or
3718   ``q0-q8``.
3719
3720 ARM's Thumb1 mode:
3721
3722 - ``I``: An immediate integer between 0 and 255.
3723 - ``J``: An immediate integer between -255 and -1.
3724 - ``K``: An immediate integer between 0 and 255, with optional left-shift by
3725   some amount.
3726 - ``L``: An immediate integer between -7 and 7.
3727 - ``M``: An immediate integer which is a multiple of 4 between 0 and 1020.
3728 - ``N``: An immediate integer between 0 and 31.
3729 - ``O``: An immediate integer which is a multiple of 4 between -508 and 508.
3730 - ``r``: A low 32-bit GPR register (``r0-r7``).
3731 - ``l``: A low 32-bit GPR register (``r0-r7``).
3732 - ``h``: A high GPR register (``r0-r7``).
3733 - ``w``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register: ``s0-s31``,
3734   ``d0-d31``, or ``q0-q15``.
3735 - ``x``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register: ``s0-s15``,
3736   ``d0-d7``, or ``q0-q3``.
3737 - ``t``: A low floating-point/SIMD register: ``s0-s31``, ``d0-d16``, or
3738   ``q0-q8``.
3739
3740
3741 Hexagon:
3742
3743 - ``o``, ``v``: A memory address operand, treated the same as constraint ``m``,
3744   at the moment.
3745 - ``r``: A 32 or 64-bit register.
3746
3747 MSP430:
3748
3749 - ``r``: An 8 or 16-bit register.
3750
3751 MIPS:
3752
3753 - ``I``: An immediate signed 16-bit integer.
3754 - ``J``: An immediate integer zero.
3755 - ``K``: An immediate unsigned 16-bit integer.
3756 - ``L``: An immediate 32-bit integer, where the lower 16 bits are 0.
3757 - ``N``: An immediate integer between -65535 and -1.
3758 - ``O``: An immediate signed 15-bit integer.
3759 - ``P``: An immediate integer between 1 and 65535.
3760 - ``m``: A memory address operand. In MIPS-SE mode, allows a base address
3761   register plus 16-bit immediate offset. In MIPS mode, just a base register.
3762 - ``R``: A memory address operand. In MIPS-SE mode, allows a base address
3763   register plus a 9-bit signed offset. In MIPS mode, the same as constraint
3764   ``m``.
3765 - ``ZC``: A memory address operand, suitable for use in a ``pref``, ``ll``, or
3766   ``sc`` instruction on the given subtarget (details vary).
3767 - ``r``, ``d``,  ``y``: A 32 or 64-bit GPR register.
3768 - ``f``: A 32 or 64-bit FPU register (``F0-F31``), or a 128-bit MSA register
3769   (``W0-W31``). In the case of MSA registers, it is recommended to use the ``w``
3770   argument modifier for compatibility with GCC.
3771 - ``c``: A 32-bit or 64-bit GPR register suitable for indirect jump (always
3772   ``25``).
3773 - ``l``: The ``lo`` register, 32 or 64-bit.
3774 - ``x``: Invalid.
3775
3776 NVPTX:
3777
3778 - ``b``: A 1-bit integer register.
3779 - ``c`` or ``h``: A 16-bit integer register.
3780 - ``r``: A 32-bit integer register.
3781 - ``l`` or ``N``: A 64-bit integer register.
3782 - ``f``: A 32-bit float register.
3783 - ``d``: A 64-bit float register.
3784
3785
3786 PowerPC:
3787
3788 - ``I``: An immediate signed 16-bit integer.
3789 - ``J``: An immediate unsigned 16-bit integer, shifted left 16 bits.
3790 - ``K``: An immediate unsigned 16-bit integer.
3791 - ``L``: An immediate signed 16-bit integer, shifted left 16 bits.
3792 - ``M``: An immediate integer greater than 31.
3793 - ``N``: An immediate integer that is an exact power of 2.
3794 - ``O``: The immediate integer constant 0.
3795 - ``P``: An immediate integer constant whose negation is a signed 16-bit
3796   constant.
3797 - ``es``, ``o``, ``Q``, ``Z``, ``Zy``: A memory address operand, currently
3798   treated the same as ``m``.
3799 - ``r``: A 32 or 64-bit integer register.
3800 - ``b``: A 32 or 64-bit integer register, excluding ``R0`` (that is:
3801   ``R1-R31``).
3802 - ``f``: A 32 or 64-bit float register (``F0-F31``), or when QPX is enabled, a
3803   128 or 256-bit QPX register (``Q0-Q31``; aliases the ``F`` registers).
3804 - ``v``: For ``4 x f32`` or ``4 x f64`` types, when QPX is enabled, a
3805   128 or 256-bit QPX register (``Q0-Q31``), otherwise a 128-bit
3806   altivec vector register (``V0-V31``).
3807
3808   .. FIXME: is this a bug that v accepts QPX registers? I think this
3809      is supposed to only use the altivec vector registers?
3810
3811 - ``y``: Condition register (``CR0-CR7``).
3812 - ``wc``: An individual CR bit in a CR register.
3813 - ``wa``, ``wd``, ``wf``: Any 128-bit VSX vector register, from the full VSX
3814   register set (overlapping both the floating-point and vector register files).
3815 - ``ws``: A 32 or 64-bit floating-point register, from the full VSX register
3816   set.
3817
3818 Sparc:
3819
3820 - ``I``: An immediate 13-bit signed integer.
3821 - ``r``: A 32-bit integer register.
3822 - ``f``: Any floating-point register on SparcV8, or a floating-point
3823   register in the "low" half of the registers on SparcV9.
3824 - ``e``: Any floating-point register. (Same as ``f`` on SparcV8.)
3825
3826 SystemZ:
3827
3828 - ``I``: An immediate unsigned 8-bit integer.
3829 - ``J``: An immediate unsigned 12-bit integer.
3830 - ``K``: An immediate signed 16-bit integer.
3831 - ``L``: An immediate signed 20-bit integer.
3832 - ``M``: An immediate integer 0x7fffffff.
3833 - ``Q``: A memory address operand with a base address and a 12-bit immediate
3834   unsigned displacement.
3835 - ``R``: A memory address operand with a base address, a 12-bit immediate
3836   unsigned displacement, and an index register.
3837 - ``S``: A memory address operand with a base address and a 20-bit immediate
3838   signed displacement.
3839 - ``T``: A memory address operand with a base address, a 20-bit immediate
3840   signed displacement, and an index register.
3841 - ``r`` or ``d``: A 32, 64, or 128-bit integer register.
3842 - ``a``: A 32, 64, or 128-bit integer address register (excludes R0, which in an
3843   address context evaluates as zero).
3844 - ``h``: A 32-bit value in the high part of a 64bit data register
3845   (LLVM-specific)
3846 - ``f``: A 32, 64, or 128-bit floating-point register.
3847
3848 X86:
3849
3850 - ``I``: An immediate integer between 0 and 31.
3851 - ``J``: An immediate integer between 0 and 64.
3852 - ``K``: An immediate signed 8-bit integer.
3853 - ``L``: An immediate integer, 0xff or 0xffff or (in 64-bit mode only)
3854   0xffffffff.
3855 - ``M``: An immediate integer between 0 and 3.
3856 - ``N``: An immediate unsigned 8-bit integer.
3857 - ``O``: An immediate integer between 0 and 127.
3858 - ``e``: An immediate 32-bit signed integer.
3859 - ``Z``: An immediate 32-bit unsigned integer.
3860 - ``o``, ``v``: Treated the same as ``m``, at the moment.
3861 - ``q``: An 8, 16, 32, or 64-bit register which can be accessed as an 8-bit
3862   ``l`` integer register. On X86-32, this is the ``a``, ``b``, ``c``, and ``d``
3863   registers, and on X86-64, it is all of the integer registers.
3864 - ``Q``: An 8, 16, 32, or 64-bit register which can be accessed as an 8-bit
3865   ``h`` integer register. This is the ``a``, ``b``, ``c``, and ``d`` registers.
3866 - ``r`` or ``l``: An 8, 16, 32, or 64-bit integer register.
3867 - ``R``: An 8, 16, 32, or 64-bit "legacy" integer register -- one which has
3868   existed since i386, and can be accessed without the REX prefix.
3869 - ``f``: A 32, 64, or 80-bit '387 FPU stack pseudo-register.
3870 - ``y``: A 64-bit MMX register, if MMX is enabled.
3871 - ``x``: If SSE is enabled: a 32 or 64-bit scalar operand, or 128-bit vector
3872   operand in a SSE register. If AVX is also enabled, can also be a 256-bit
3873   vector operand in an AVX register. If AVX-512 is also enabled, can also be a
3874   512-bit vector operand in an AVX512 register, Otherwise, an error.
3875 - ``Y``: The same as ``x``, if *SSE2* is enabled, otherwise an error.
3876 - ``A``: Special case: allocates EAX first, then EDX, for a single operand (in
3877   32-bit mode, a 64-bit integer operand will get split into two registers). It
3878   is not recommended to use this constraint, as in 64-bit mode, the 64-bit
3879   operand will get allocated only to RAX -- if two 32-bit operands are needed,
3880   you're better off splitting it yourself, before passing it to the asm
3881   statement.
3882
3883 XCore:
3884
3885 - ``r``: A 32-bit integer register.
3886
3887
3888 .. _inline-asm-modifiers:
3889
3890 Asm template argument modifiers
3891 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3892
3893 In the asm template string, modifiers can be used on the operand reference, like
3894 "``${0:n}``".
3895
3896 The modifiers are, in general, expected to behave the same way they do in
3897 GCC. LLVM's support is often implemented on an 'as-needed' basis, to support C
3898 inline asm code which was supported by GCC. A mismatch in behavior between LLVM
3899 and GCC likely indicates a bug in LLVM.
3900
3901 Target-independent:
3902
3903 - ``c``: Print an immediate integer constant unadorned, without
3904   the target-specific immediate punctuation (e.g. no ``$`` prefix).
3905 - ``n``: Negate and print immediate integer constant unadorned, without the
3906   target-specific immediate punctuation (e.g. no ``$`` prefix).
3907 - ``l``: Print as an unadorned label, without the target-specific label
3908   punctuation (e.g. no ``$`` prefix).
3909
3910 AArch64:
3911
3912 - ``w``: Print a GPR register with a ``w*`` name instead of ``x*`` name. E.g.,
3913   instead of ``x30``, print ``w30``.
3914 - ``x``: Print a GPR register with a ``x*`` name. (this is the default, anyhow).
3915 - ``b``, ``h``, ``s``, ``d``, ``q``: Print a floating-point/SIMD register with a
3916   ``b*``, ``h*``, ``s*``, ``d*``, or ``q*`` name, rather than the default of
3917   ``v*``.
3918
3919 AMDGPU:
3920
3921 - ``r``: No effect.
3922
3923 ARM:
3924
3925 - ``a``: Print an operand as an address (with ``[`` and ``]`` surrounding a
3926   register).
3927 - ``P``: No effect.
3928 - ``q``: No effect.
3929 - ``y``: Print a VFP single-precision register as an indexed double (e.g. print
3930   as ``d4[1]`` instead of ``s9``)
3931 - ``B``: Bitwise invert and print an immediate integer constant without ``#``
3932   prefix.
3933 - ``L``: Print the low 16-bits of an immediate integer constant.
3934 - ``M``: Print as a register set suitable for ldm/stm. Also prints *all*
3935   register operands subsequent to the specified one (!), so use carefully.
3936 - ``Q``: Print the low-order register of a register-pair, or the low-order
3937   register of a two-register operand.
3938 - ``R``: Print the high-order register of a register-pair, or the high-order
3939   register of a two-register operand.
3940 - ``H``: Print the second register of a register-pair. (On a big-endian system,
3941   ``H`` is equivalent to ``Q``, and on little-endian system, ``H`` is equivalent
3942   to ``R``.)
3943
3944   .. FIXME: H doesn't currently support printing the second register
3945      of a two-register operand.
3946
3947 - ``e``: Print the low doubleword register of a NEON quad register.
3948 - ``f``: Print the high doubleword register of a NEON quad register.
3949 - ``m``: Print the base register of a memory operand without the ``[`` and ``]``
3950   adornment.
3951
3952 Hexagon:
3953
3954 - ``L``: Print the second register of a two-register operand. Requires that it
3955   has been allocated consecutively to the first.
3956
3957   .. FIXME: why is it restricted to consecutive ones? And there's
3958      nothing that ensures that happens, is there?
3959
3960 - ``I``: Print the letter 'i' if the operand is an integer constant, otherwise
3961   nothing. Used to print 'addi' vs 'add' instructions.
3962
3963 MSP430:
3964
3965 No additional modifiers.
3966
3967 MIPS:
3968
3969 - ``X``: Print an immediate integer as hexadecimal
3970 - ``x``: Print the low 16 bits of an immediate integer as hexadecimal.
3971 - ``d``: Print an immediate integer as decimal.
3972 - ``m``: Subtract one and print an immediate integer as decimal.
3973 - ``z``: Print $0 if an immediate zero, otherwise print normally.
3974 - ``L``: Print the low-order register of a two-register operand, or prints the
3975   address of the low-order word of a double-word memory operand.
3976
3977   .. FIXME: L seems to be missing memory operand support.
3978
3979 - ``M``: Print the high-order register of a two-register operand, or prints the
3980   address of the high-order word of a double-word memory operand.
3981
3982   .. FIXME: M seems to be missing memory operand support.
3983
3984 - ``D``: Print the second register of a two-register operand, or prints the
3985   second word of a double-word memory operand. (On a big-endian system, ``D`` is
3986   equivalent to ``L``, and on little-endian system, ``D`` is equivalent to
3987   ``M``.)
3988 - ``w``: No effect. Provided for compatibility with GCC which requires this
3989   modifier in order to print MSA registers (``W0-W31``) with the ``f``
3990   constraint.
3991
3992 NVPTX:
3993
3994 - ``r``: No effect.
3995
3996 PowerPC:
3997
3998 - ``L``: Print the second register of a two-register operand. Requires that it
3999   has been allocated consecutively to the first.
4000
4001   .. FIXME: why is it restricted to consecutive ones? And there's
4002      nothing that ensures that happens, is there?
4003
4004 - ``I``: Print the letter 'i' if the operand is an integer constant, otherwise
4005   nothing. Used to print 'addi' vs 'add' instructions.
4006 - ``y``: For a memory operand, prints formatter for a two-register X-form
4007   instruction. (Currently always prints ``r0,OPERAND``).
4008 - ``U``: Prints 'u' if the memory operand is an update form, and nothing
4009   otherwise. (NOTE: LLVM does not support update form, so this will currently
4010   always print nothing)
4011 - ``X``: Prints 'x' if the memory operand is an indexed form. (NOTE: LLVM does
4012   not support indexed form, so this will currently always print nothing)
4013
4014 Sparc:
4015
4016 - ``r``: No effect.
4017
4018 SystemZ:
4019
4020 SystemZ implements only ``n``, and does *not* support any of the other
4021 target-independent modifiers.
4022
4023 X86:
4024
4025 - ``c``: Print an unadorned integer or symbol name. (The latter is
4026   target-specific behavior for this typically target-independent modifier).
4027 - ``A``: Print a register name with a '``*``' before it.
4028 - ``b``: Print an 8-bit register name (e.g. ``al``); do nothing on a memory
4029   operand.
4030 - ``h``: Print the upper 8-bit register name (e.g. ``ah``); do nothing on a
4031   memory operand.
4032 - ``w``: Print the 16-bit register name (e.g. ``ax``); do nothing on a memory
4033   operand.
4034 - ``k``: Print the 32-bit register name (e.g. ``eax``); do nothing on a memory
4035   operand.
4036 - ``q``: Print the 64-bit register name (e.g. ``rax``), if 64-bit registers are
4037   available, otherwise the 32-bit register name; do nothing on a memory operand.
4038 - ``n``: Negate and print an unadorned integer, or, for operands other than an
4039   immediate integer (e.g. a relocatable symbol expression), print a '-' before
4040   the operand. (The behavior for relocatable symbol expressions is a
4041   target-specific behavior for this typically target-independent modifier)
4042 - ``H``: Print a memory reference with additional offset +8.
4043 - ``P``: Print a memory reference or operand for use as the argument of a call
4044   instruction. (E.g. omit ``(rip)``, even though it's PC-relative.)
4045
4046 XCore:
4047
4048 No additional modifiers.
4049
4050
4051 Inline Asm Metadata
4052 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4053
4054 The call instructions that wrap inline asm nodes may have a
4055 "``!srcloc``" MDNode attached to it that contains a list of constant
4056 integers. If present, the code generator will use the integer as the
4057 location cookie value when report errors through the ``LLVMContext``
4058 error reporting mechanisms. This allows a front-end to correlate backend
4059 errors that occur with inline asm back to the source code that produced
4060 it. For example:
4061
4062 .. code-block:: llvm
4063
4064     call void asm sideeffect "something bad", ""(), !srcloc !42
4065     ...
4066     !42 = !{ i32 1234567 }
4067
4068 It is up to the front-end to make sense of the magic numbers it places
4069 in the IR. If the MDNode contains multiple constants, the code generator
4070 will use the one that corresponds to the line of the asm that the error
4071 occurs on.
4072
4073 .. _metadata:
4074
4075 Metadata
4076 ========
4077
4078 LLVM IR allows metadata to be attached to instructions in the program
4079 that can convey extra information about the code to the optimizers and
4080 code generator. One example application of metadata is source-level
4081 debug information. There are two metadata primitives: strings and nodes.
4082
4083 Metadata does not have a type, and is not a value. If referenced from a
4084 ``call`` instruction, it uses the ``metadata`` type.
4085
4086 All metadata are identified in syntax by a exclamation point ('``!``').
4087
4088 .. _metadata-string:
4089
4090 Metadata Nodes and Metadata Strings
4091 -----------------------------------
4092
4093 A metadata string is a string surrounded by double quotes. It can
4094 contain any character by escaping non-printable characters with
4095 "``\xx``" where "``xx``" is the two digit hex code. For example:
4096 "``!"test\00"``".
4097
4098 Metadata nodes are represented with notation similar to structure
4099 constants (a comma separated list of elements, surrounded by braces and
4100 preceded by an exclamation point). Metadata nodes can have any values as
4101 their operand. For example:
4102
4103 .. code-block:: llvm
4104
4105     !{ !"test\00", i32 10}
4106
4107 Metadata nodes that aren't uniqued use the ``distinct`` keyword. For example:
4108
4109 .. code-block:: text
4110
4111     !0 = distinct !{!"test\00", i32 10}
4112
4113 ``distinct`` nodes are useful when nodes shouldn't be merged based on their
4114 content. They can also occur when transformations cause uniquing collisions
4115 when metadata operands change.
4116
4117 A :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` is a collection of
4118 metadata nodes, which can be looked up in the module symbol table. For
4119 example:
4120
4121 .. code-block:: llvm
4122
4123     !foo = !{!4, !3}
4124
4125 Metadata can be used as function arguments. Here the ``llvm.dbg.value``
4126 intrinsic is using three metadata arguments:
4127
4128 .. code-block:: llvm
4129
4130     call void @llvm.dbg.value(metadata !24, metadata !25, metadata !26)
4131
4132 Metadata can be attached to an instruction. Here metadata ``!21`` is attached
4133 to the ``add`` instruction using the ``!dbg`` identifier:
4134
4135 .. code-block:: llvm
4136
4137     %indvar.next = add i64 %indvar, 1, !dbg !21
4138
4139 Metadata can also be attached to a function or a global variable. Here metadata
4140 ``!22`` is attached to the ``f1`` and ``f2 functions, and the globals ``g1``
4141 and ``g2`` using the ``!dbg`` identifier:
4142
4143 .. code-block:: llvm
4144
4145     declare !dbg !22 void @f1()
4146     define void @f2() !dbg !22 {
4147       ret void
4148     }
4149
4150     @g1 = global i32 0, !dbg !22
4151     @g2 = external global i32, !dbg !22
4152
4153 A transformation is required to drop any metadata attachment that it does not
4154 know or know it can't preserve. Currently there is an exception for metadata
4155 attachment to globals for ``!type`` and ``!absolute_symbol`` which can't be
4156 unconditionally dropped unless the global is itself deleted.
4157
4158 Metadata attached to a module using named metadata may not be dropped, with
4159 the exception of debug metadata (named metadata with the name ``!llvm.dbg.*``).
4160
4161 More information about specific metadata nodes recognized by the
4162 optimizers and code generator is found below.
4163
4164 .. _specialized-metadata:
4165
4166 Specialized Metadata Nodes
4167 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4168
4169 Specialized metadata nodes are custom data structures in metadata (as opposed
4170 to generic tuples). Their fields are labelled, and can be specified in any
4171 order.
4172
4173 These aren't inherently debug info centric, but currently all the specialized
4174 metadata nodes are related to debug info.
4175
4176 .. _DICompileUnit:
4177
4178 DICompileUnit
4179 """""""""""""
4180
4181 ``DICompileUnit`` nodes represent a compile unit. The ``enums:``,
4182 ``retainedTypes:``, ``globals:``, ``imports:`` and ``macros:`` fields are tuples
4183 containing the debug info to be emitted along with the compile unit, regardless
4184 of code optimizations (some nodes are only emitted if there are references to
4185 them from instructions). The ``debugInfoForProfiling:`` field is a boolean
4186 indicating whether or not line-table discriminators are updated to provide
4187 more-accurate debug info for profiling results.
4188
4189 .. code-block:: text
4190
4191     !0 = !DICompileUnit(language: DW_LANG_C99, file: !1, producer: "clang",
4192                         isOptimized: true, flags: "-O2", runtimeVersion: 2,
4193                         splitDebugFilename: "abc.debug", emissionKind: FullDebug,
4194                         enums: !2, retainedTypes: !3, globals: !4, imports: !5,
4195                         macros: !6, dwoId: 0x0abcd)
4196
4197 Compile unit descriptors provide the root scope for objects declared in a
4198 specific compilation unit. File descriptors are defined using this scope.  These
4199 descriptors are collected by a named metadata node ``!llvm.dbg.cu``. They keep
4200 track of global variables, type information, and imported entities (declarations
4201 and namespaces).
4202
4203 .. _DIFile:
4204
4205 DIFile
4206 """"""
4207
4208 ``DIFile`` nodes represent files. The ``filename:`` can include slashes.
4209
4210 .. code-block:: none
4211
4212     !0 = !DIFile(filename: "path/to/file", directory: "/path/to/dir",
4213                  checksumkind: CSK_MD5,
4214                  checksum: "000102030405060708090a0b0c0d0e0f")
4215
4216 Files are sometimes used in ``scope:`` fields, and are the only valid target
4217 for ``file:`` fields.
4218 Valid values for ``checksumkind:`` field are: {CSK_None, CSK_MD5, CSK_SHA1}
4219
4220 .. _DIBasicType:
4221
4222 DIBasicType
4223 """""""""""
4224
4225 ``DIBasicType`` nodes represent primitive types, such as ``int``, ``bool`` and
4226 ``float``. ``tag:`` defaults to ``DW_TAG_base_type``.
4227
4228 .. code-block:: text
4229
4230     !0 = !DIBasicType(name: "unsigned char", size: 8, align: 8,
4231                       encoding: DW_ATE_unsigned_char)
4232     !1 = !DIBasicType(tag: DW_TAG_unspecified_type, name: "decltype(nullptr)")
4233
4234 The ``encoding:`` describes the details of the type. Usually it's one of the
4235 following:
4236
4237 .. code-block:: text
4238
4239   DW_ATE_address       = 1
4240   DW_ATE_boolean       = 2
4241   DW_ATE_float         = 4
4242   DW_ATE_signed        = 5
4243   DW_ATE_signed_char   = 6
4244   DW_ATE_unsigned      = 7
4245   DW_ATE_unsigned_char = 8
4246
4247 .. _DISubroutineType:
4248
4249 DISubroutineType
4250 """"""""""""""""
4251
4252 ``DISubroutineType`` nodes represent subroutine types. Their ``types:`` field
4253 refers to a tuple; the first operand is the return type, while the rest are the
4254 types of the formal arguments in order. If the first operand is ``null``, that
4255 represents a function with no return value (such as ``void foo() {}`` in C++).
4256
4257 .. code-block:: text
4258
4259     !0 = !BasicType(name: "int", size: 32, align: 32, DW_ATE_signed)
4260     !1 = !BasicType(name: "char", size: 8, align: 8, DW_ATE_signed_char)
4261     !2 = !DISubroutineType(types: !{null, !0, !1}) ; void (int, char)
4262
4263 .. _DIDerivedType:
4264
4265 DIDerivedType
4266 """""""""""""
4267
4268 ``DIDerivedType`` nodes represent types derived from other types, such as
4269 qualified types.
4270
4271 .. code-block:: text
4272
4273     !0 = !DIBasicType(name: "unsigned char", size: 8, align: 8,
4274                       encoding: DW_ATE_unsigned_char)
4275     !1 = !DIDerivedType(tag: DW_TAG_pointer_type, baseType: !0, size: 32,
4276                         align: 32)
4277
4278 The following ``tag:`` values are valid:
4279
4280 .. code-block:: text
4281
4282   DW_TAG_member             = 13
4283   DW_TAG_pointer_type       = 15
4284   DW_TAG_reference_type     = 16
4285   DW_TAG_typedef            = 22
4286   DW_TAG_inheritance        = 28
4287   DW_TAG_ptr_to_member_type = 31
4288   DW_TAG_const_type         = 38
4289   DW_TAG_friend             = 42
4290   DW_TAG_volatile_type      = 53
4291   DW_TAG_restrict_type      = 55
4292   DW_TAG_atomic_type        = 71
4293
4294 .. _DIDerivedTypeMember:
4295
4296 ``DW_TAG_member`` is used to define a member of a :ref:`composite type
4297 <DICompositeType>`. The type of the member is the ``baseType:``. The
4298 ``offset:`` is the member's bit offset.  If the composite type has an ODR
4299 ``identifier:`` and does not set ``flags: DIFwdDecl``, then the member is
4300 uniqued based only on its ``name:`` and ``scope:``.
4301
4302 ``DW_TAG_inheritance`` and ``DW_TAG_friend`` are used in the ``elements:``
4303 field of :ref:`composite types <DICompositeType>` to describe parents and
4304 friends.
4305
4306 ``DW_TAG_typedef`` is used to provide a name for the ``baseType:``.
4307
4308 ``DW_TAG_pointer_type``, ``DW_TAG_reference_type``, ``DW_TAG_const_type``,
4309 ``DW_TAG_volatile_type``, ``DW_TAG_restrict_type`` and ``DW_TAG_atomic_type``
4310 are used to qualify the ``baseType:``.
4311
4312 Note that the ``void *`` type is expressed as a type derived from NULL.
4313
4314 .. _DICompositeType:
4315
4316 DICompositeType
4317 """""""""""""""
4318
4319 ``DICompositeType`` nodes represent types composed of other types, like
4320 structures and unions. ``elements:`` points to a tuple of the composed types.
4321
4322 If the source language supports ODR, the ``identifier:`` field gives the unique
4323 identifier used for type merging between modules.  When specified,
4324 :ref:`subprogram declarations <DISubprogramDeclaration>` and :ref:`member
4325 derived types <DIDerivedTypeMember>` that reference the ODR-type in their
4326 ``scope:`` change uniquing rules.
4327
4328 For a given ``identifier:``, there should only be a single composite type that
4329 does not have  ``flags: DIFlagFwdDecl`` set.  LLVM tools that link modules
4330 together will unique such definitions at parse time via the ``identifier:``
4331 field, even if the nodes are ``distinct``.
4332
4333 .. code-block:: text
4334
4335     !0 = !DIEnumerator(name: "SixKind", value: 7)
4336     !1 = !DIEnumerator(name: "SevenKind", value: 7)
4337     !2 = !DIEnumerator(name: "NegEightKind", value: -8)
4338     !3 = !DICompositeType(tag: DW_TAG_enumeration_type, name: "Enum", file: !12,
4339                           line: 2, size: 32, align: 32, identifier: "_M4Enum",
4340                           elements: !{!0, !1, !2})
4341
4342 The following ``tag:`` values are valid:
4343
4344 .. code-block:: text
4345
4346   DW_TAG_array_type       = 1
4347   DW_TAG_class_type       = 2
4348   DW_TAG_enumeration_type = 4
4349   DW_TAG_structure_type   = 19
4350   DW_TAG_union_type       = 23
4351
4352 For ``DW_TAG_array_type``, the ``elements:`` should be :ref:`subrange
4353 descriptors <DISubrange>`, each representing the range of subscripts at that
4354 level of indexing. The ``DIFlagVector`` flag to ``flags:`` indicates that an
4355 array type is a native packed vector.
4356
4357 For ``DW_TAG_enumeration_type``, the ``elements:`` should be :ref:`enumerator
4358 descriptors <DIEnumerator>`, each representing the definition of an enumeration
4359 value for the set. All enumeration type descriptors are collected in the
4360 ``enums:`` field of the :ref:`compile unit <DICompileUnit>`.
4361
4362 For ``DW_TAG_structure_type``, ``DW_TAG_class_type``, and
4363 ``DW_TAG_union_type``, the ``elements:`` should be :ref:`derived types
4364 <DIDerivedType>` with ``tag: DW_TAG_member``, ``tag: DW_TAG_inheritance``, or
4365 ``tag: DW_TAG_friend``; or :ref:`subprograms <DISubprogram>` with
4366 ``isDefinition: false``.
4367
4368 .. _DISubrange:
4369
4370 DISubrange
4371 """"""""""
4372
4373 ``DISubrange`` nodes are the elements for ``DW_TAG_array_type`` variants of
4374 :ref:`DICompositeType`.
4375
4376 - ``count: -1`` indicates an empty array.
4377 - ``count: !9`` describes the count with a :ref:`DILocalVariable`.
4378 - ``count: !11`` describes the count with a :ref:`DIGlobalVariable`.
4379
4380 .. code-block:: llvm
4381
4382     !0 = !DISubrange(count: 5, lowerBound: 0) ; array counting from 0
4383     !1 = !DISubrange(count: 5, lowerBound: 1) ; array counting from 1
4384     !2 = !DISubrange(count: -1) ; empty array.
4385
4386     ; Scopes used in rest of example
4387     !6 = !DIFile(filename: "vla.c", directory: "/path/to/file")
4388     !7 = distinct !DICompileUnit(language: DW_LANG_C99, ...
4389     !8 = distinct !DISubprogram(name: "foo", scope: !7, file: !6, line: 5, ...
4390
4391     ; Use of local variable as count value
4392     !9 = !DIBasicType(name: "int", size: 32, encoding: DW_ATE_signed)
4393     !10 = !DILocalVariable(name: "count", scope: !8, file: !6, line: 42, type: !9)
4394     !11 = !DISubrange(count !10, lowerBound: 0)
4395
4396     ; Use of global variable as count value
4397     !12 = !DIGlobalVariable(name: "count", scope: !8, file: !6, line: 22, type: !9)
4398     !13 = !DISubrange(count !12, lowerBound: 0)
4399
4400 .. _DIEnumerator:
4401
4402 DIEnumerator
4403 """"""""""""
4404
4405 ``DIEnumerator`` nodes are the elements for ``DW_TAG_enumeration_type``
4406 variants of :ref:`DICompositeType`.
4407
4408 .. code-block:: llvm
4409
4410     !0 = !DIEnumerator(name: "SixKind", value: 7)
4411     !1 = !DIEnumerator(name: "SevenKind", value: 7)
4412     !2 = !DIEnumerator(name: "NegEightKind", value: -8)
4413
4414 DITemplateTypeParameter
4415 """""""""""""""""""""""
4416
4417 ``DITemplateTypeParameter`` nodes represent type parameters to generic source
4418 language constructs. They are used (optionally) in :ref:`DICompositeType` and
4419 :ref:`DISubprogram` ``templateParams:`` fields.
4420
4421 .. code-block:: llvm
4422
4423     !0 = !DITemplateTypeParameter(name: "Ty", type: !1)
4424
4425 DITemplateValueParameter
4426 """"""""""""""""""""""""
4427
4428 ``DITemplateValueParameter`` nodes represent value parameters to generic source
4429 language constructs. ``tag:`` defaults to ``DW_TAG_template_value_parameter``,
4430 but if specified can also be set to ``DW_TAG_GNU_template_template_param`` or
4431 ``DW_TAG_GNU_template_param_pack``. They are used (optionally) in
4432 :ref:`DICompositeType` and :ref:`DISubprogram` ``templateParams:`` fields.
4433
4434 .. code-block:: llvm
4435
4436     !0 = !DITemplateValueParameter(name: "Ty", type: !1, value: i32 7)
4437
4438 DINamespace
4439 """""""""""
4440
4441 ``DINamespace`` nodes represent namespaces in the source language.
4442
4443 .. code-block:: llvm
4444
4445     !0 = !DINamespace(name: "myawesomeproject", scope: !1, file: !2, line: 7)
4446
4447 .. _DIGlobalVariable:
4448
4449 DIGlobalVariable
4450 """"""""""""""""
4451
4452 ``DIGlobalVariable`` nodes represent global variables in the source language.
4453
4454 .. code-block:: llvm
4455
4456     !0 = !DIGlobalVariable(name: "foo", linkageName: "foo", scope: !1,
4457                            file: !2, line: 7, type: !3, isLocal: true,
4458                            isDefinition: false, variable: i32* @foo,
4459                            declaration: !4)
4460
4461 All global variables should be referenced by the `globals:` field of a
4462 :ref:`compile unit <DICompileUnit>`.
4463
4464 .. _DISubprogram:
4465
4466 DISubprogram
4467 """"""""""""
4468
4469 ``DISubprogram`` nodes represent functions from the source language. A
4470 ``DISubprogram`` may be attached to a function definition using ``!dbg``
4471 metadata. The ``variables:`` field points at :ref:`variables <DILocalVariable>`
4472 that must be retained, even if their IR counterparts are optimized out of
4473 the IR. The ``type:`` field must point at an :ref:`DISubroutineType`.
4474
4475 .. _DISubprogramDeclaration:
4476
4477 When ``isDefinition: false``, subprograms describe a declaration in the type
4478 tree as opposed to a definition of a function.  If the scope is a composite
4479 type with an ODR ``identifier:`` and that does not set ``flags: DIFwdDecl``,
4480 then the subprogram declaration is uniqued based only on its ``linkageName:``
4481 and ``scope:``.
4482
4483 .. code-block:: text
4484
4485     define void @_Z3foov() !dbg !0 {
4486       ...
4487     }
4488
4489     !0 = distinct !DISubprogram(name: "foo", linkageName: "_Zfoov", scope: !1,
4490                                 file: !2, line: 7, type: !3, isLocal: true,
4491                                 isDefinition: true, scopeLine: 8,
4492                                 containingType: !4,
4493                                 virtuality: DW_VIRTUALITY_pure_virtual,
4494                                 virtualIndex: 10, flags: DIFlagPrototyped,
4495                                 isOptimized: true, unit: !5, templateParams: !6,
4496                                 declaration: !7, variables: !8, thrownTypes: !9)
4497
4498 .. _DILexicalBlock:
4499
4500 DILexicalBlock
4501 """"""""""""""
4502
4503 ``DILexicalBlock`` nodes describe nested blocks within a :ref:`subprogram
4504 <DISubprogram>`. The line number and column numbers are used to distinguish
4505 two lexical blocks at same depth. They are valid targets for ``scope:``
4506 fields.
4507
4508 .. code-block:: text
4509
4510     !0 = distinct !DILexicalBlock(scope: !1, file: !2, line: 7, column: 35)
4511
4512 Usually lexical blocks are ``distinct`` to prevent node merging based on
4513 operands.
4514
4515 .. _DILexicalBlockFile:
4516
4517 DILexicalBlockFile
4518 """"""""""""""""""
4519
4520 ``DILexicalBlockFile`` nodes are used to discriminate between sections of a
4521 :ref:`lexical block <DILexicalBlock>`. The ``file:`` field can be changed to
4522 indicate textual inclusion, or the ``discriminator:`` field can be used to
4523 discriminate between control flow within a single block in the source language.
4524
4525 .. code-block:: llvm
4526
4527     !0 = !DILexicalBlock(scope: !3, file: !4, line: 7, column: 35)
4528     !1 = !DILexicalBlockFile(scope: !0, file: !4, discriminator: 0)
4529     !2 = !DILexicalBlockFile(scope: !0, file: !4, discriminator: 1)
4530
4531 .. _DILocation:
4532
4533 DILocation
4534 """"""""""
4535
4536 ``DILocation`` nodes represent source debug locations. The ``scope:`` field is
4537 mandatory, and points at an :ref:`DILexicalBlockFile`, an
4538 :ref:`DILexicalBlock`, or an :ref:`DISubprogram`.
4539
4540 .. code-block:: llvm
4541
4542     !0 = !DILocation(line: 2900, column: 42, scope: !1, inlinedAt: !2)
4543
4544 .. _DILocalVariable:
4545
4546 DILocalVariable
4547 """""""""""""""
4548
4549 ``DILocalVariable`` nodes represent local variables in the source language. If
4550 the ``arg:`` field is set to non-zero, then this variable is a subprogram
4551 parameter, and it will be included in the ``variables:`` field of its
4552 :ref:`DISubprogram`.
4553
4554 .. code-block:: text
4555
4556     !0 = !DILocalVariable(name: "this", arg: 1, scope: !3, file: !2, line: 7,
4557                           type: !3, flags: DIFlagArtificial)
4558     !1 = !DILocalVariable(name: "x", arg: 2, scope: !4, file: !2, line: 7,
4559                           type: !3)
4560     !2 = !DILocalVariable(name: "y", scope: !5, file: !2, line: 7, type: !3)
4561
4562 DIExpression
4563 """"""""""""
4564
4565 ``DIExpression`` nodes represent expressions that are inspired by the DWARF
4566 expression language. They are used in :ref:`debug intrinsics<dbg_intrinsics>`
4567 (such as ``llvm.dbg.declare`` and ``llvm.dbg.value``) to describe how the
4568 referenced LLVM variable relates to the source language variable.
4569
4570 The current supported vocabulary is limited:
4571
4572 - ``DW_OP_deref`` dereferences the top of the expression stack.
4573 - ``DW_OP_plus`` pops the last two entries from the expression stack, adds
4574   them together and appends the result to the expression stack.
4575 - ``DW_OP_minus`` pops the last two entries from the expression stack, subtracts
4576   the last entry from the second last entry and appends the result to the
4577   expression stack.
4578 - ``DW_OP_plus_uconst, 93`` adds ``93`` to the working expression.
4579 - ``DW_OP_LLVM_fragment, 16, 8`` specifies the offset and size (``16`` and ``8``
4580   here, respectively) of the variable fragment from the working expression. Note
4581   that contrary to DW_OP_bit_piece, the offset is describing the location
4582   within the described source variable.
4583 - ``DW_OP_swap`` swaps top two stack entries.
4584 - ``DW_OP_xderef`` provides extended dereference mechanism. The entry at the top
4585   of the stack is treated as an address. The second stack entry is treated as an
4586   address space identifier.
4587 - ``DW_OP_stack_value`` marks a constant value.
4588
4589 DWARF specifies three kinds of simple location descriptions: Register, memory,
4590 and implicit location descriptions. Register and memory location descriptions
4591 describe the *location* of a source variable (in the sense that a debugger might
4592 modify its value), whereas implicit locations describe merely the *value* of a
4593 source variable. DIExpressions also follow this model: A DIExpression that
4594 doesn't have a trailing ``DW_OP_stack_value`` will describe an *address* when
4595 combined with a concrete location.
4596
4597 .. code-block:: text
4598
4599     !0 = !DIExpression(DW_OP_deref)
4600     !1 = !DIExpression(DW_OP_plus_uconst, 3)
4601     !1 = !DIExpression(DW_OP_constu, 3, DW_OP_plus)
4602     !2 = !DIExpression(DW_OP_bit_piece, 3, 7)
4603     !3 = !DIExpression(DW_OP_deref, DW_OP_constu, 3, DW_OP_plus, DW_OP_LLVM_fragment, 3, 7)
4604     !4 = !DIExpression(DW_OP_constu, 2, DW_OP_swap, DW_OP_xderef)
4605     !5 = !DIExpression(DW_OP_constu, 42, DW_OP_stack_value)
4606
4607 DIObjCProperty
4608 """"""""""""""
4609
4610 ``DIObjCProperty`` nodes represent Objective-C property nodes.
4611
4612 .. code-block:: llvm
4613
4614     !3 = !DIObjCProperty(name: "foo", file: !1, line: 7, setter: "setFoo",
4615                          getter: "getFoo", attributes: 7, type: !2)
4616
4617 DIImportedEntity
4618 """"""""""""""""
4619
4620 ``DIImportedEntity`` nodes represent entities (such as modules) imported into a
4621 compile unit.
4622
4623 .. code-block:: text
4624
4625    !2 = !DIImportedEntity(tag: DW_TAG_imported_module, name: "foo", scope: !0,
4626                           entity: !1, line: 7)
4627
4628 DIMacro
4629 """""""
4630
4631 ``DIMacro`` nodes represent definition or undefinition of a macro identifiers.
4632 The ``name:`` field is the macro identifier, followed by macro parameters when
4633 defining a function-like macro, and the ``value`` field is the token-string
4634 used to expand the macro identifier.
4635
4636 .. code-block:: text
4637
4638    !2 = !DIMacro(macinfo: DW_MACINFO_define, line: 7, name: "foo(x)",
4639                  value: "((x) + 1)")
4640    !3 = !DIMacro(macinfo: DW_MACINFO_undef, line: 30, name: "foo")
4641
4642 DIMacroFile
4643 """""""""""
4644
4645 ``DIMacroFile`` nodes represent inclusion of source files.
4646 The ``nodes:`` field is a list of ``DIMacro`` and ``DIMacroFile`` nodes that
4647 appear in the included source file.
4648
4649 .. code-block:: text
4650
4651    !2 = !DIMacroFile(macinfo: DW_MACINFO_start_file, line: 7, file: !2,
4652                      nodes: !3)
4653
4654 '``tbaa``' Metadata
4655 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4656
4657 In LLVM IR, memory does not have types, so LLVM's own type system is not
4658 suitable for doing type based alias analysis (TBAA). Instead, metadata is
4659 added to the IR to describe a type system of a higher level language. This
4660 can be used to implement C/C++ strict type aliasing rules, but it can also
4661 be used to implement custom alias analysis behavior for other languages.
4662
4663 This description of LLVM's TBAA system is broken into two parts:
4664 :ref:`Semantics<tbaa_node_semantics>` talks about high level issues, and
4665 :ref:`Representation<tbaa_node_representation>` talks about the metadata
4666 encoding of various entities.
4667
4668 It is always possible to trace any TBAA node to a "root" TBAA node (details
4669 in the :ref:`Representation<tbaa_node_representation>` section).  TBAA
4670 nodes with different roots have an unknown aliasing relationship, and LLVM
4671 conservatively infers ``MayAlias`` between them.  The rules mentioned in
4672 this section only pertain to TBAA nodes living under the same root.
4673
4674 .. _tbaa_node_semantics:
4675
4676 Semantics
4677 """""""""
4678
4679 The TBAA metadata system, referred to as "struct path TBAA" (not to be
4680 confused with ``tbaa.struct``), consists of the following high level
4681 concepts: *Type Descriptors*, further subdivided into scalar type
4682 descriptors and struct type descriptors; and *Access Tags*.
4683
4684 **Type descriptors** describe the type system of the higher level language
4685 being compiled.  **Scalar type descriptors** describe types that do not
4686 contain other types.  Each scalar type has a parent type, which must also
4687 be a scalar type or the TBAA root.  Via this parent relation, scalar types
4688 within a TBAA root form a tree.  **Struct type descriptors** denote types
4689 that contain a sequence of other type descriptors, at known offsets.  These
4690 contained type descriptors can either be struct type descriptors themselves
4691 or scalar type descriptors.
4692
4693 **Access tags** are metadata nodes attached to load and store instructions.
4694 Access tags use type descriptors to describe the *location* being accessed
4695 in terms of the type system of the higher level language.  Access tags are
4696 tuples consisting of a base type, an access type and an offset.  The base
4697 type is a scalar type descriptor or a struct type descriptor, the access
4698 type is a scalar type descriptor, and the offset is a constant integer.
4699
4700 The access tag ``(BaseTy, AccessTy, Offset)`` can describe one of two
4701 things:
4702
4703  * If ``BaseTy`` is a struct type, the tag describes a memory access (load
4704    or store) of a value of type ``AccessTy`` contained in the struct type
4705    ``BaseTy`` at offset ``Offset``.
4706
4707  * If ``BaseTy`` is a scalar type, ``Offset`` must be 0 and ``BaseTy`` and
4708    ``AccessTy`` must be the same; and the access tag describes a scalar
4709    access with scalar type ``AccessTy``.
4710
4711 We first define an ``ImmediateParent`` relation on ``(BaseTy, Offset)``
4712 tuples this way:
4713
4714  * If ``BaseTy`` is a scalar type then ``ImmediateParent(BaseTy, 0)`` is
4715    ``(ParentTy, 0)`` where ``ParentTy`` is the parent of the scalar type as
4716    described in the TBAA metadata.  ``ImmediateParent(BaseTy, Offset)`` is
4717    undefined if ``Offset`` is non-zero.
4718
4719  * If ``BaseTy`` is a struct type then ``ImmediateParent(BaseTy, Offset)``
4720    is ``(NewTy, NewOffset)`` where ``NewTy`` is the type contained in
4721    ``BaseTy`` at offset ``Offset`` and ``NewOffset`` is ``Offset`` adjusted
4722    to be relative within that inner type.
4723
4724 A memory access with an access tag ``(BaseTy1, AccessTy1, Offset1)``
4725 aliases a memory access with an access tag ``(BaseTy2, AccessTy2,
4726 Offset2)`` if either ``(BaseTy1, Offset1)`` is reachable from ``(Base2,
4727 Offset2)`` via the ``Parent`` relation or vice versa.
4728
4729 As a concrete example, the type descriptor graph for the following program
4730
4731 .. code-block:: c
4732
4733     struct Inner {
4734       int i;    // offset 0
4735       float f;  // offset 4
4736     };
4737
4738     struct Outer {
4739       float f;  // offset 0
4740       double d; // offset 4
4741       struct Inner inner_a;  // offset 12
4742     };
4743
4744     void f(struct Outer* outer, struct Inner* inner, float* f, int* i, char* c) {
4745       outer->f = 0;            // tag0: (OuterStructTy, FloatScalarTy, 0)
4746       outer->inner_a.i = 0;    // tag1: (OuterStructTy, IntScalarTy, 12)
4747       outer->inner_a.f = 0.0;  // tag2: (OuterStructTy, FloatScalarTy, 16)
4748       *f = 0.0;                // tag3: (FloatScalarTy, FloatScalarTy, 0)
4749     }
4750
4751 is (note that in C and C++, ``char`` can be used to access any arbitrary
4752 type):
4753
4754 .. code-block:: text
4755
4756     Root = "TBAA Root"
4757     CharScalarTy = ("char", Root, 0)
4758     FloatScalarTy = ("float", CharScalarTy, 0)
4759     DoubleScalarTy = ("double", CharScalarTy, 0)
4760     IntScalarTy = ("int", CharScalarTy, 0)
4761     InnerStructTy = {"Inner" (IntScalarTy, 0), (FloatScalarTy, 4)}
4762     OuterStructTy = {"Outer", (FloatScalarTy, 0), (DoubleScalarTy, 4),
4763                      (InnerStructTy, 12)}
4764
4765
4766 with (e.g.) ``ImmediateParent(OuterStructTy, 12)`` = ``(InnerStructTy,
4767 0)``, ``ImmediateParent(InnerStructTy, 0)`` = ``(IntScalarTy, 0)``, and
4768 ``ImmediateParent(IntScalarTy, 0)`` = ``(CharScalarTy, 0)``.
4769
4770 .. _tbaa_node_representation:
4771
4772 Representation
4773 """"""""""""""
4774
4775 The root node of a TBAA type hierarchy is an ``MDNode`` with 0 operands or
4776 with exactly one ``MDString`` operand.
4777
4778 Scalar type descriptors are represented as an ``MDNode`` s with two
4779 operands.  The first operand is an ``MDString`` denoting the name of the
4780 struct type.  LLVM does not assign meaning to the value of this operand, it
4781 only cares about it being an ``MDString``.  The second operand is an
4782 ``MDNode`` which points to the parent for said scalar type descriptor,
4783 which is either another scalar type descriptor or the TBAA root.  Scalar
4784 type descriptors can have an optional third argument, but that must be the
4785 constant integer zero.
4786
4787 Struct type descriptors are represented as ``MDNode`` s with an odd number
4788 of operands greater than 1.  The first operand is an ``MDString`` denoting
4789 the name of the struct type.  Like in scalar type descriptors the actual
4790 value of this name operand is irrelevant to LLVM.  After the name operand,
4791 the struct type descriptors have a sequence of alternating ``MDNode`` and
4792 ``ConstantInt`` operands.  With N starting from 1, the 2N - 1 th operand,
4793 an ``MDNode``, denotes a contained field, and the 2N th operand, a
4794 ``ConstantInt``, is the offset of the said contained field.  The offsets
4795 must be in non-decreasing order.
4796
4797 Access tags are represented as ``MDNode`` s with either 3 or 4 operands.
4798 The first operand is an ``MDNode`` pointing to the node representing the
4799 base type.  The second operand is an ``MDNode`` pointing to the node
4800 representing the access type.  The third operand is a ``ConstantInt`` that
4801 states the offset of the access.  If a fourth field is present, it must be
4802 a ``ConstantInt`` valued at 0 or 1.  If it is 1 then the access tag states
4803 that the location being accessed is "constant" (meaning
4804 ``pointsToConstantMemory`` should return true; see `other useful
4805 AliasAnalysis methods <AliasAnalysis.html#OtherItfs>`_).  The TBAA root of
4806 the access type and the base type of an access tag must be the same, and
4807 that is the TBAA root of the access tag.
4808
4809 '``tbaa.struct``' Metadata
4810 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4811
4812 The :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>` is often used to implement
4813 aggregate assignment operations in C and similar languages, however it
4814 is defined to copy a contiguous region of memory, which is more than
4815 strictly necessary for aggregate types which contain holes due to
4816 padding. Also, it doesn't contain any TBAA information about the fields
4817 of the aggregate.
4818
4819 ``!tbaa.struct`` metadata can describe which memory subregions in a
4820 memcpy are padding and what the TBAA tags of the struct are.
4821
4822 The current metadata format is very simple. ``!tbaa.struct`` metadata
4823 nodes are a list of operands which are in conceptual groups of three.
4824 For each group of three, the first operand gives the byte offset of a
4825 field in bytes, the second gives its size in bytes, and the third gives
4826 its tbaa tag. e.g.:
4827
4828 .. code-block:: llvm
4829
4830     !4 = !{ i64 0, i64 4, !1, i64 8, i64 4, !2 }
4831
4832 This describes a struct with two fields. The first is at offset 0 bytes
4833 with size 4 bytes, and has tbaa tag !1. The second is at offset 8 bytes
4834 and has size 4 bytes and has tbaa tag !2.
4835
4836 Note that the fields need not be contiguous. In this example, there is a
4837 4 byte gap between the two fields. This gap represents padding which
4838 does not carry useful data and need not be preserved.
4839
4840 '``noalias``' and '``alias.scope``' Metadata
4841 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4842
4843 ``noalias`` and ``alias.scope`` metadata provide the ability to specify generic
4844 noalias memory-access sets. This means that some collection of memory access
4845 instructions (loads, stores, memory-accessing calls, etc.) that carry
4846 ``noalias`` metadata can specifically be specified not to alias with some other
4847 collection of memory access instructions that carry ``alias.scope`` metadata.
4848 Each type of metadata specifies a list of scopes where each scope has an id and
4849 a domain.
4850
4851 When evaluating an aliasing query, if for some domain, the set
4852 of scopes with that domain in one instruction's ``alias.scope`` list is a
4853 subset of (or equal to) the set of scopes for that domain in another
4854 instruction's ``noalias`` list, then the two memory accesses are assumed not to
4855 alias.
4856
4857 Because scopes in one domain don't affect scopes in other domains, separate
4858 domains can be used to compose multiple independent noalias sets.  This is
4859 used for example during inlining.  As the noalias function parameters are
4860 turned into noalias scope metadata, a new domain is used every time the
4861 function is inlined.
4862
4863 The metadata identifying each domain is itself a list containing one or two
4864 entries. The first entry is the name of the domain. Note that if the name is a
4865 string then it can be combined across functions and translation units. A
4866 self-reference can be used to create globally unique domain names. A
4867 descriptive string may optionally be provided as a second list entry.
4868
4869 The metadata identifying each scope is also itself a list containing two or
4870 three entries. The first entry is the name of the scope. Note that if the name
4871 is a string then it can be combined across functions and translation units. A
4872 self-reference can be used to create globally unique scope names. A metadata
4873 reference to the scope's domain is the second entry. A descriptive string may
4874 optionally be provided as a third list entry.
4875
4876 For example,
4877
4878 .. code-block:: llvm
4879
4880     ; Two scope domains:
4881     !0 = !{!0}
4882     !1 = !{!1}
4883
4884     ; Some scopes in these domains:
4885     !2 = !{!2, !0}
4886     !3 = !{!3, !0}
4887     !4 = !{!4, !1}
4888
4889     ; Some scope lists:
4890     !5 = !{!4} ; A list containing only scope !4
4891     !6 = !{!4, !3, !2}
4892     !7 = !{!3}
4893
4894     ; These two instructions don't alias:
4895     %0 = load float, float* %c, align 4, !alias.scope !5
4896     store float %0, float* %arrayidx.i, align 4, !noalias !5
4897
4898     ; These two instructions also don't alias (for domain !1, the set of scopes
4899     ; in the !alias.scope equals that in the !noalias list):
4900     %2 = load float, float* %c, align 4, !alias.scope !5
4901     store float %2, float* %arrayidx.i2, align 4, !noalias !6
4902
4903     ; These two instructions may alias (for domain !0, the set of scopes in
4904     ; the !noalias list is not a superset of, or equal to, the scopes in the
4905     ; !alias.scope list):
4906     %2 = load float, float* %c, align 4, !alias.scope !6
4907     store float %0, float* %arrayidx.i, align 4, !noalias !7
4908
4909 '``fpmath``' Metadata
4910 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4911
4912 ``fpmath`` metadata may be attached to any instruction of floating-point
4913 type. It can be used to express the maximum acceptable error in the
4914 result of that instruction, in ULPs, thus potentially allowing the
4915 compiler to use a more efficient but less accurate method of computing
4916 it. ULP is defined as follows:
4917
4918     If ``x`` is a real number that lies between two finite consecutive
4919     floating-point numbers ``a`` and ``b``, without being equal to one
4920     of them, then ``ulp(x) = |b - a|``, otherwise ``ulp(x)`` is the
4921     distance between the two non-equal finite floating-point numbers
4922     nearest ``x``. Moreover, ``ulp(NaN)`` is ``NaN``.
4923
4924 The metadata node shall consist of a single positive float type number
4925 representing the maximum relative error, for example:
4926
4927 .. code-block:: llvm
4928
4929     !0 = !{ float 2.5 } ; maximum acceptable inaccuracy is 2.5 ULPs
4930
4931 .. _range-metadata:
4932
4933 '``range``' Metadata
4934 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4935
4936 ``range`` metadata may be attached only to ``load``, ``call`` and ``invoke`` of
4937 integer types. It expresses the possible ranges the loaded value or the value
4938 returned by the called function at this call site is in. The ranges are
4939 represented with a flattened list of integers. The loaded value or the value
4940 returned is known to be in the union of the ranges defined by each consecutive
4941 pair. Each pair has the following properties:
4942
4943 -  The type must match the type loaded by the instruction.
4944 -  The pair ``a,b`` represents the range ``[a,b)``.
4945 -  Both ``a`` and ``b`` are constants.
4946 -  The range is allowed to wrap.
4947 -  The range should not represent the full or empty set. That is,
4948    ``a!=b``.
4949
4950 In addition, the pairs must be in signed order of the lower bound and
4951 they must be non-contiguous.
4952
4953 Examples:
4954
4955 .. code-block:: llvm
4956
4957       %a = load i8, i8* %x, align 1, !range !0 ; Can only be 0 or 1
4958       %b = load i8, i8* %y, align 1, !range !1 ; Can only be 255 (-1), 0 or 1
4959       %c = call i8 @foo(),       !range !2 ; Can only be 0, 1, 3, 4 or 5
4960       %d = invoke i8 @bar() to label %cont
4961              unwind label %lpad, !range !3 ; Can only be -2, -1, 3, 4 or 5
4962     ...
4963     !0 = !{ i8 0, i8 2 }
4964     !1 = !{ i8 255, i8 2 }
4965     !2 = !{ i8 0, i8 2, i8 3, i8 6 }
4966     !3 = !{ i8 -2, i8 0, i8 3, i8 6 }
4967
4968 '``absolute_symbol``' Metadata
4969 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4970
4971 ``absolute_symbol`` metadata may be attached to a global variable
4972 declaration. It marks the declaration as a reference to an absolute symbol,
4973 which causes the backend to use absolute relocations for the symbol even
4974 in position independent code, and expresses the possible ranges that the
4975 global variable's *address* (not its value) is in, in the same format as
4976 ``range`` metadata, with the extension that the pair ``all-ones,all-ones``
4977 may be used to represent the full set.
4978
4979 Example (assuming 64-bit pointers):
4980
4981 .. code-block:: llvm
4982
4983       @a = external global i8, !absolute_symbol !0 ; Absolute symbol in range [0,256)
4984       @b = external global i8, !absolute_symbol !1 ; Absolute symbol in range [0,2^64)
4985
4986     ...
4987     !0 = !{ i64 0, i64 256 }
4988     !1 = !{ i64 -1, i64 -1 }
4989
4990 '``callees``' Metadata
4991 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4992
4993 ``callees`` metadata may be attached to indirect call sites. If ``callees``
4994 metadata is attached to a call site, and any callee is not among the set of
4995 functions provided by the metadata, the behavior is undefined. The intent of
4996 this metadata is to facilitate optimizations such as indirect-call promotion.
4997 For example, in the code below, the call instruction may only target the
4998 ``add`` or ``sub`` functions:
4999
5000 .. code-block:: llvm
5001
5002     %result = call i64 %binop(i64 %x, i64 %y), !callees !0
5003
5004     ...
5005     !0 = !{i64 (i64, i64)* @add, i64 (i64, i64)* @sub}
5006
5007 '``unpredictable``' Metadata
5008 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5009
5010 ``unpredictable`` metadata may be attached to any branch or switch
5011 instruction. It can be used to express the unpredictability of control
5012 flow. Similar to the llvm.expect intrinsic, it may be used to alter
5013 optimizations related to compare and branch instructions. The metadata
5014 is treated as a boolean value; if it exists, it signals that the branch
5015 or switch that it is attached to is completely unpredictable.
5016
5017 '``llvm.loop``'
5018 ^^^^^^^^^^^^^^^
5019
5020 It is sometimes useful to attach information to loop constructs. Currently,
5021 loop metadata is implemented as metadata attached to the branch instruction
5022 in the loop latch block. This type of metadata refer to a metadata node that is
5023 guaranteed to be separate for each loop. The loop identifier metadata is
5024 specified with the name ``llvm.loop``.
5025
5026 The loop identifier metadata is implemented using a metadata that refers to
5027 itself to avoid merging it with any other identifier metadata, e.g.,
5028 during module linkage or function inlining. That is, each loop should refer
5029 to their own identification metadata even if they reside in separate functions.
5030 The following example contains loop identifier metadata for two separate loop
5031 constructs:
5032
5033 .. code-block:: llvm
5034
5035     !0 = !{!0}
5036     !1 = !{!1}
5037
5038 The loop identifier metadata can be used to specify additional
5039 per-loop metadata. Any operands after the first operand can be treated
5040 as user-defined metadata. For example the ``llvm.loop.unroll.count``
5041 suggests an unroll factor to the loop unroller:
5042
5043 .. code-block:: llvm
5044
5045       br i1 %exitcond, label %._crit_edge, label %.lr.ph, !llvm.loop !0
5046     ...
5047     !0 = !{!0, !1}
5048     !1 = !{!"llvm.loop.unroll.count", i32 4}
5049
5050 '``llvm.loop.vectorize``' and '``llvm.loop.interleave``'
5051 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5052
5053 Metadata prefixed with ``llvm.loop.vectorize`` or ``llvm.loop.interleave`` are
5054 used to control per-loop vectorization and interleaving parameters such as
5055 vectorization width and interleave count. These metadata should be used in
5056 conjunction with ``llvm.loop`` loop identification metadata. The
5057 ``llvm.loop.vectorize`` and ``llvm.loop.interleave`` metadata are only
5058 optimization hints and the optimizer will only interleave and vectorize loops if
5059 it believes it is safe to do so. The ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata
5060 which contains information about loop-carried memory dependencies can be helpful
5061 in determining the safety of these transformations.
5062
5063 '``llvm.loop.interleave.count``' Metadata
5064 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5065
5066 This metadata suggests an interleave count to the loop interleaver.
5067 The first operand is the string ``llvm.loop.interleave.count`` and the
5068 second operand is an integer specifying the interleave count. For
5069 example:
5070
5071 .. code-block:: llvm
5072
5073    !0 = !{!"llvm.loop.interleave.count", i32 4}
5074
5075 Note that setting ``llvm.loop.interleave.count`` to 1 disables interleaving
5076 multiple iterations of the loop. If ``llvm.loop.interleave.count`` is set to 0
5077 then the interleave count will be determined automatically.
5078
5079 '``llvm.loop.vectorize.enable``' Metadata
5080 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5081
5082 This metadata selectively enables or disables vectorization for the loop. The
5083 first operand is the string ``llvm.loop.vectorize.enable`` and the second operand
5084 is a bit. If the bit operand value is 1 vectorization is enabled. A value of
5085 0 disables vectorization:
5086
5087 .. code-block:: llvm
5088
5089    !0 = !{!"llvm.loop.vectorize.enable", i1 0}
5090    !1 = !{!"llvm.loop.vectorize.enable", i1 1}
5091
5092 '``llvm.loop.vectorize.width``' Metadata
5093 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5094
5095 This metadata sets the target width of the vectorizer. The first
5096 operand is the string ``llvm.loop.vectorize.width`` and the second
5097 operand is an integer specifying the width. For example:
5098
5099 .. code-block:: llvm
5100
5101    !0 = !{!"llvm.loop.vectorize.width", i32 4}
5102
5103 Note that setting ``llvm.loop.vectorize.width`` to 1 disables
5104 vectorization of the loop. If ``llvm.loop.vectorize.width`` is set to
5105 0 or if the loop does not have this metadata the width will be
5106 determined automatically.
5107
5108 '``llvm.loop.unroll``'
5109 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5110
5111 Metadata prefixed with ``llvm.loop.unroll`` are loop unrolling
5112 optimization hints such as the unroll factor. ``llvm.loop.unroll``
5113 metadata should be used in conjunction with ``llvm.loop`` loop
5114 identification metadata. The ``llvm.loop.unroll`` metadata are only
5115 optimization hints and the unrolling will only be performed if the
5116 optimizer believes it is safe to do so.
5117
5118 '``llvm.loop.unroll.count``' Metadata
5119 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5120
5121 This metadata suggests an unroll factor to the loop unroller. The
5122 first operand is the string ``llvm.loop.unroll.count`` and the second
5123 operand is a positive integer specifying the unroll factor. For
5124 example:
5125
5126 .. code-block:: llvm
5127
5128    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.count", i32 4}
5129
5130 If the trip count of the loop is less than the unroll count the loop
5131 will be partially unrolled.
5132
5133 '``llvm.loop.unroll.disable``' Metadata
5134 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5135
5136 This metadata disables loop unrolling. The metadata has a single operand
5137 which is the string ``llvm.loop.unroll.disable``. For example:
5138
5139 .. code-block:: llvm
5140
5141    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.disable"}
5142
5143 '``llvm.loop.unroll.runtime.disable``' Metadata
5144 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5145
5146 This metadata disables runtime loop unrolling. The metadata has a single
5147 operand which is the string ``llvm.loop.unroll.runtime.disable``. For example:
5148
5149 .. code-block:: llvm
5150
5151    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.runtime.disable"}
5152
5153 '``llvm.loop.unroll.enable``' Metadata
5154 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5155
5156 This metadata suggests that the loop should be fully unrolled if the trip count
5157 is known at compile time and partially unrolled if the trip count is not known
5158 at compile time. The metadata has a single operand which is the string
5159 ``llvm.loop.unroll.enable``.  For example:
5160
5161 .. code-block:: llvm
5162
5163    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.enable"}
5164
5165 '``llvm.loop.unroll.full``' Metadata
5166 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5167
5168 This metadata suggests that the loop should be unrolled fully. The
5169 metadata has a single operand which is the string ``llvm.loop.unroll.full``.
5170 For example:
5171
5172 .. code-block:: llvm
5173
5174    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.full"}
5175
5176 '``llvm.loop.licm_versioning.disable``' Metadata
5177 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5178
5179 This metadata indicates that the loop should not be versioned for the purpose
5180 of enabling loop-invariant code motion (LICM). The metadata has a single operand
5181 which is the string ``llvm.loop.licm_versioning.disable``. For example:
5182
5183 .. code-block:: llvm
5184
5185    !0 = !{!"llvm.loop.licm_versioning.disable"}
5186
5187 '``llvm.loop.distribute.enable``' Metadata
5188 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5189
5190 Loop distribution allows splitting a loop into multiple loops.  Currently,
5191 this is only performed if the entire loop cannot be vectorized due to unsafe
5192 memory dependencies.  The transformation will attempt to isolate the unsafe
5193 dependencies into their own loop.
5194
5195 This metadata can be used to selectively enable or disable distribution of the
5196 loop.  The first operand is the string ``llvm.loop.distribute.enable`` and the
5197 second operand is a bit. If the bit operand value is 1 distribution is
5198 enabled. A value of 0 disables distribution:
5199
5200 .. code-block:: llvm
5201
5202    !0 = !{!"llvm.loop.distribute.enable", i1 0}
5203    !1 = !{!"llvm.loop.distribute.enable", i1 1}
5204
5205 This metadata should be used in conjunction with ``llvm.loop`` loop
5206 identification metadata.
5207
5208 '``llvm.mem``'
5209 ^^^^^^^^^^^^^^^
5210
5211 Metadata types used to annotate memory accesses with information helpful
5212 for optimizations are prefixed with ``llvm.mem``.
5213
5214 '``llvm.mem.parallel_loop_access``' Metadata
5215 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5216
5217 The ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata refers to a loop identifier,
5218 or metadata containing a list of loop identifiers for nested loops.
5219 The metadata is attached to memory accessing instructions and denotes that
5220 no loop carried memory dependence exist between it and other instructions denoted
5221 with the same loop identifier. The metadata on memory reads also implies that
5222 if conversion (i.e. speculative execution within a loop iteration) is safe.
5223
5224 Precisely, given two instructions ``m1`` and ``m2`` that both have the
5225 ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata, with ``L1`` and ``L2`` being the
5226 set of loops associated with that metadata, respectively, then there is no loop
5227 carried dependence between ``m1`` and ``m2`` for loops in both ``L1`` and
5228 ``L2``.
5229
5230 As a special case, if all memory accessing instructions in a loop have
5231 ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata that refers to that loop, then the
5232 loop has no loop carried memory dependences and is considered to be a parallel
5233 loop.
5234
5235 Note that if not all memory access instructions have such metadata referring to
5236 the loop, then the loop is considered not being trivially parallel. Additional
5237 memory dependence analysis is required to make that determination. As a fail
5238 safe mechanism, this causes loops that were originally parallel to be considered
5239 sequential (if optimization passes that are unaware of the parallel semantics
5240 insert new memory instructions into the loop body).
5241
5242 Example of a loop that is considered parallel due to its correct use of
5243 both ``llvm.loop`` and ``llvm.mem.parallel_loop_access``
5244 metadata types that refer to the same loop identifier metadata.
5245
5246 .. code-block:: llvm
5247
5248    for.body:
5249      ...
5250      %val0 = load i32, i32* %arrayidx, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
5251      ...
5252      store i32 %val0, i32* %arrayidx1, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
5253      ...
5254      br i1 %exitcond, label %for.end, label %for.body, !llvm.loop !0
5255
5256    for.end:
5257    ...
5258    !0 = !{!0}
5259
5260 It is also possible to have nested parallel loops. In that case the
5261 memory accesses refer to a list of loop identifier metadata nodes instead of
5262 the loop identifier metadata node directly:
5263
5264 .. code-block:: llvm
5265
5266    outer.for.body:
5267      ...
5268      %val1 = load i32, i32* %arrayidx3, !llvm.mem.parallel_loop_access !2
5269      ...
5270      br label %inner.for.body
5271
5272    inner.for.body:
5273      ...
5274      %val0 = load i32, i32* %arrayidx1, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
5275      ...
5276      store i32 %val0, i32* %arrayidx2, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
5277      ...
5278      br i1 %exitcond, label %inner.for.end, label %inner.for.body, !llvm.loop !1
5279
5280    inner.for.end:
5281      ...
5282      store i32 %val1, i32* %arrayidx4, !llvm.mem.parallel_loop_access !2
5283      ...
5284      br i1 %exitcond, label %outer.for.end, label %outer.for.body, !llvm.loop !2
5285
5286    outer.for.end:                                          ; preds = %for.body
5287    ...
5288    !0 = !{!1, !2} ; a list of loop identifiers
5289    !1 = !{!1} ; an identifier for the inner loop
5290    !2 = !{!2} ; an identifier for the outer loop
5291
5292 '``irr_loop``' Metadata
5293 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5294
5295 ``irr_loop`` metadata may be attached to the terminator instruction of a basic
5296 block that's an irreducible loop header (note that an irreducible loop has more
5297 than once header basic blocks.) If ``irr_loop`` metadata is attached to the
5298 terminator instruction of a basic block that is not really an irreducible loop
5299 header, the behavior is undefined. The intent of this metadata is to improve the
5300 accuracy of the block frequency propagation. For example, in the code below, the
5301 block ``header0`` may have a loop header weight (relative to the other headers of
5302 the irreducible loop) of 100:
5303
5304 .. code-block:: llvm
5305
5306     header0:
5307     ...
5308     br i1 %cmp, label %t1, label %t2, !irr_loop !0
5309
5310     ...
5311     !0 = !{"loop_header_weight", i64 100}
5312
5313 Irreducible loop header weights are typically based on profile data.
5314
5315 '``invariant.group``' Metadata
5316 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5317
5318 The experimental ``invariant.group`` metadata may be attached to 
5319 ``load``/``store`` instructions referencing a single metadata with no entries.
5320 The existence of the ``invariant.group`` metadata on the instruction tells
5321 the optimizer that every ``load`` and ``store`` to the same pointer operand
5322 can be assumed to load or store the same
5323 value (but see the ``llvm.launder.invariant.group`` intrinsic which affects
5324 when two pointers are considered the same). Pointers returned by bitcast or
5325 getelementptr with only zero indices are considered the same.
5326
5327 Examples:
5328
5329 .. code-block:: llvm
5330
5331    @unknownPtr = external global i8
5332    ...
5333    %ptr = alloca i8
5334    store i8 42, i8* %ptr, !invariant.group !0
5335    call void @foo(i8* %ptr)
5336
5337    %a = load i8, i8* %ptr, !invariant.group !0 ; Can assume that value under %ptr didn't change
5338    call void @foo(i8* %ptr)
5339
5340    %newPtr = call i8* @getPointer(i8* %ptr)
5341    %c = load i8, i8* %newPtr, !invariant.group !0 ; Can't assume anything, because we only have information about %ptr
5342
5343    %unknownValue = load i8, i8* @unknownPtr
5344    store i8 %unknownValue, i8* %ptr, !invariant.group !0 ; Can assume that %unknownValue == 42
5345
5346    call void @foo(i8* %ptr)
5347    %newPtr2 = call i8* @llvm.launder.invariant.group(i8* %ptr)
5348    %d = load i8, i8* %newPtr2, !invariant.group !0  ; Can't step through launder.invariant.group to get value of %ptr
5349
5350    ...
5351    declare void @foo(i8*)
5352    declare i8* @getPointer(i8*)
5353    declare i8* @llvm.launder.invariant.group(i8*)
5354
5355    !0 = !{}
5356
5357 The invariant.group metadata must be dropped when replacing one pointer by
5358 another based on aliasing information. This is because invariant.group is tied
5359 to the SSA value of the pointer operand.
5360
5361 .. code-block:: llvm
5362
5363   %v = load i8, i8* %x, !invariant.group !0
5364   ; if %x mustalias %y then we can replace the above instruction with
5365   %v = load i8, i8* %y
5366
5367 Note that this is an experimental feature, which means that its semantics might
5368 change in the future.
5369
5370 '``type``' Metadata
5371 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5372
5373 See :doc:`TypeMetadata`.
5374
5375 '``associated``' Metadata
5376 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5377
5378 The ``associated`` metadata may be attached to a global object
5379 declaration with a single argument that references another global object.
5380
5381 This metadata prevents discarding of the global object in linker GC
5382 unless the referenced object is also discarded. The linker support for
5383 this feature is spotty. For best compatibility, globals carrying this
5384 metadata may also:
5385
5386 - Be in a comdat with the referenced global.
5387 - Be in @llvm.compiler.used.
5388 - Have an explicit section with a name which is a valid C identifier.
5389
5390 It does not have any effect on non-ELF targets.
5391
5392 Example:
5393
5394 .. code-block:: text
5395
5396     $a = comdat any
5397     @a = global i32 1, comdat $a
5398     @b = internal global i32 2, comdat $a, section "abc", !associated !0
5399     !0 = !{i32* @a}
5400
5401
5402 '``prof``' Metadata
5403 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5404
5405 The ``prof`` metadata is used to record profile data in the IR.
5406 The first operand of the metadata node indicates the profile metadata
5407 type. There are currently 3 types:
5408 :ref:`branch_weights<prof_node_branch_weights>`,
5409 :ref:`function_entry_count<prof_node_function_entry_count>`, and
5410 :ref:`VP<prof_node_VP>`.
5411
5412 .. _prof_node_branch_weights:
5413
5414 branch_weights
5415 """"""""""""""
5416
5417 Branch weight metadata attached to a branch, select, switch or call instruction
5418 represents the likeliness of the associated branch being taken.
5419 For more information, see :doc:`BranchWeightMetadata`.
5420
5421 .. _prof_node_function_entry_count:
5422
5423 function_entry_count
5424 """"""""""""""""""""
5425
5426 Function entry count metadata can be attached to function definitions
5427 to record the number of times the function is called. Used with BFI
5428 information, it is also used to derive the basic block profile count.
5429 For more information, see :doc:`BranchWeightMetadata`.
5430
5431 .. _prof_node_VP:
5432
5433 VP
5434 ""
5435
5436 VP (value profile) metadata can be attached to instructions that have
5437 value profile information. Currently this is indirect calls (where it
5438 records the hottest callees) and calls to memory intrinsics such as memcpy,
5439 memmove, and memset (where it records the hottest byte lengths).
5440
5441 Each VP metadata node contains "VP" string, then a uint32_t value for the value
5442 profiling kind, a uint64_t value for the total number of times the instruction
5443 is executed, followed by uint64_t value and execution count pairs.
5444 The value profiling kind is 0 for indirect call targets and 1 for memory
5445 operations. For indirect call targets, each profile value is a hash
5446 of the callee function name, and for memory operations each value is the
5447 byte length.
5448
5449 Note that the value counts do not need to add up to the total count
5450 listed in the third operand (in practice only the top hottest values
5451 are tracked and reported).
5452
5453 Indirect call example:
5454
5455 .. code-block:: llvm
5456
5457     call void %f(), !prof !1
5458     !1 = !{!"VP", i32 0, i64 1600, i64 7651369219802541373, i64 1030, i64 -4377547752858689819, i64 410}
5459
5460 Note that the VP type is 0 (the second operand), which indicates this is
5461 an indirect call value profile data. The third operand indicates that the
5462 indirect call executed 1600 times. The 4th and 6th operands give the
5463 hashes of the 2 hottest target functions' names (this is the same hash used
5464 to represent function names in the profile database), and the 5th and 7th
5465 operands give the execution count that each of the respective prior target
5466 functions was called.
5467
5468 Module Flags Metadata
5469 =====================
5470
5471 Information about the module as a whole is difficult to convey to LLVM's
5472 subsystems. The LLVM IR isn't sufficient to transmit this information.
5473 The ``llvm.module.flags`` named metadata exists in order to facilitate
5474 this. These flags are in the form of key / value pairs --- much like a
5475 dictionary --- making it easy for any subsystem who cares about a flag to
5476 look it up.
5477
5478 The ``llvm.module.flags`` metadata contains a list of metadata triplets.
5479 Each triplet has the following form:
5480
5481 -  The first element is a *behavior* flag, which specifies the behavior
5482    when two (or more) modules are merged together, and it encounters two
5483    (or more) metadata with the same ID. The supported behaviors are
5484    described below.
5485 -  The second element is a metadata string that is a unique ID for the
5486    metadata. Each module may only have one flag entry for each unique ID (not
5487    including entries with the **Require** behavior).
5488 -  The third element is the value of the flag.
5489
5490 When two (or more) modules are merged together, the resulting
5491 ``llvm.module.flags`` metadata is the union of the modules' flags. That is, for
5492 each unique metadata ID string, there will be exactly one entry in the merged
5493 modules ``llvm.module.flags`` metadata table, and the value for that entry will
5494 be determined by the merge behavior flag, as described below. The only exception
5495 is that entries with the *Require* behavior are always preserved.
5496
5497 The following behaviors are supported:
5498
5499 .. list-table::
5500    :header-rows: 1
5501    :widths: 10 90
5502
5503    * - Value
5504      - Behavior
5505
5506    * - 1
5507      - **Error**
5508            Emits an error if two values disagree, otherwise the resulting value
5509            is that of the operands.
5510
5511    * - 2
5512      - **Warning**
5513            Emits a warning if two values disagree. The result value will be the
5514            operand for the flag from the first module being linked.
5515
5516    * - 3
5517      - **Require**
5518            Adds a requirement that another module flag be present and have a
5519            specified value after linking is performed. The value must be a
5520            metadata pair, where the first element of the pair is the ID of the
5521            module flag to be restricted, and the second element of the pair is
5522            the value the module flag should be restricted to. This behavior can
5523            be used to restrict the allowable results (via triggering of an
5524            error) of linking IDs with the **Override** behavior.
5525
5526    * - 4
5527      - **Override**
5528            Uses the specified value, regardless of the behavior or value of the
5529            other module. If both modules specify **Override**, but the values
5530            differ, an error will be emitted.
5531
5532    * - 5
5533      - **Append**
5534            Appends the two values, which are required to be metadata nodes.
5535
5536    * - 6
5537      - **AppendUnique**
5538            Appends the two values, which are required to be metadata
5539            nodes. However, duplicate entries in the second list are dropped
5540            during the append operation.
5541
5542    * - 7
5543      - **Max**
5544            Takes the max of the two values, which are required to be integers.
5545
5546 It is an error for a particular unique flag ID to have multiple behaviors,
5547 except in the case of **Require** (which adds restrictions on another metadata
5548 value) or **Override**.
5549
5550 An example of module flags:
5551
5552 .. code-block:: llvm
5553
5554     !0 = !{ i32 1, !"foo", i32 1 }
5555     !1 = !{ i32 4, !"bar", i32 37 }
5556     !2 = !{ i32 2, !"qux", i32 42 }
5557     !3 = !{ i32 3, !"qux",
5558       !{
5559         !"foo", i32 1
5560       }
5561     }
5562     !llvm.module.flags = !{ !0, !1, !2, !3 }
5563
5564 -  Metadata ``!0`` has the ID ``!"foo"`` and the value '1'. The behavior
5565    if two or more ``!"foo"`` flags are seen is to emit an error if their
5566    values are not equal.
5567
5568 -  Metadata ``!1`` has the ID ``!"bar"`` and the value '37'. The
5569    behavior if two or more ``!"bar"`` flags are seen is to use the value
5570    '37'.
5571
5572 -  Metadata ``!2`` has the ID ``!"qux"`` and the value '42'. The
5573    behavior if two or more ``!"qux"`` flags are seen is to emit a
5574    warning if their values are not equal.
5575
5576 -  Metadata ``!3`` has the ID ``!"qux"`` and the value:
5577
5578    ::
5579
5580        !{ !"foo", i32 1 }
5581
5582    The behavior is to emit an error if the ``llvm.module.flags`` does not
5583    contain a flag with the ID ``!"foo"`` that has the value '1' after linking is
5584    performed.
5585
5586 Objective-C Garbage Collection Module Flags Metadata
5587 ----------------------------------------------------
5588
5589 On the Mach-O platform, Objective-C stores metadata about garbage
5590 collection in a special section called "image info". The metadata
5591 consists of a version number and a bitmask specifying what types of
5592 garbage collection are supported (if any) by the file. If two or more
5593 modules are linked together their garbage collection metadata needs to
5594 be merged rather than appended together.
5595
5596 The Objective-C garbage collection module flags metadata consists of the
5597 following key-value pairs:
5598
5599 .. list-table::
5600    :header-rows: 1
5601    :widths: 30 70
5602
5603    * - Key
5604      - Value
5605
5606    * - ``Objective-C Version``
5607      - **[Required]** --- The Objective-C ABI version. Valid values are 1 and 2.
5608
5609    * - ``Objective-C Image Info Version``
5610      - **[Required]** --- The version of the image info section. Currently
5611        always 0.
5612
5613    * - ``Objective-C Image Info Section``
5614      - **[Required]** --- The section to place the metadata. Valid values are
5615        ``"__OBJC, __image_info, regular"`` for Objective-C ABI version 1, and
5616        ``"__DATA,__objc_imageinfo, regular, no_dead_strip"`` for
5617        Objective-C ABI version 2.
5618
5619    * - ``Objective-C Garbage Collection``
5620      - **[Required]** --- Specifies whether garbage collection is supported or
5621        not. Valid values are 0, for no garbage collection, and 2, for garbage
5622        collection supported.
5623
5624    * - ``Objective-C GC Only``
5625      - **[Optional]** --- Specifies that only garbage collection is supported.
5626        If present, its value must be 6. This flag requires that the
5627        ``Objective-C Garbage Collection`` flag have the value 2.
5628
5629 Some important flag interactions:
5630
5631 -  If a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 is
5632    merged with a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to
5633    2, then the resulting module has the
5634    ``Objective-C Garbage Collection`` flag set to 0.
5635 -  A module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 cannot be
5636    merged with a module with ``Objective-C GC Only`` set to 6.
5637
5638 C type width Module Flags Metadata
5639 ----------------------------------
5640
5641 The ARM backend emits a section into each generated object file describing the
5642 options that it was compiled with (in a compiler-independent way) to prevent
5643 linking incompatible objects, and to allow automatic library selection. Some
5644 of these options are not visible at the IR level, namely wchar_t width and enum
5645 width.
5646
5647 To pass this information to the backend, these options are encoded in module
5648 flags metadata, using the following key-value pairs:
5649
5650 .. list-table::
5651    :header-rows: 1
5652    :widths: 30 70
5653
5654    * - Key
5655      - Value
5656
5657    * - short_wchar
5658      - * 0 --- sizeof(wchar_t) == 4
5659        * 1 --- sizeof(wchar_t) == 2
5660
5661    * - short_enum
5662      - * 0 --- Enums are at least as large as an ``int``.
5663        * 1 --- Enums are stored in the smallest integer type which can
5664          represent all of its values.
5665
5666 For example, the following metadata section specifies that the module was
5667 compiled with a ``wchar_t`` width of 4 bytes, and the underlying type of an
5668 enum is the smallest type which can represent all of its values::
5669
5670     !llvm.module.flags = !{!0, !1}
5671     !0 = !{i32 1, !"short_wchar", i32 1}
5672     !1 = !{i32 1, !"short_enum", i32 0}
5673
5674 Automatic Linker Flags Named Metadata
5675 =====================================
5676
5677 Some targets support embedding flags to the linker inside individual object
5678 files. Typically this is used in conjunction with language extensions which
5679 allow source files to explicitly declare the libraries they depend on, and have
5680 these automatically be transmitted to the linker via object files.
5681
5682 These flags are encoded in the IR using named metadata with the name
5683 ``!llvm.linker.options``. Each operand is expected to be a metadata node
5684 which should be a list of other metadata nodes, each of which should be a
5685 list of metadata strings defining linker options.
5686
5687 For example, the following metadata section specifies two separate sets of
5688 linker options, presumably to link against ``libz`` and the ``Cocoa``
5689 framework::
5690
5691     !0 = !{ !"-lz" },
5692     !1 = !{ !"-framework", !"Cocoa" } } }
5693     !llvm.linker.options = !{ !0, !1 }
5694
5695 The metadata encoding as lists of lists of options, as opposed to a collapsed
5696 list of options, is chosen so that the IR encoding can use multiple option
5697 strings to specify e.g., a single library, while still having that specifier be
5698 preserved as an atomic element that can be recognized by a target specific
5699 assembly writer or object file emitter.
5700
5701 Each individual option is required to be either a valid option for the target's
5702 linker, or an option that is reserved by the target specific assembly writer or
5703 object file emitter. No other aspect of these options is defined by the IR.
5704
5705 .. _summary:
5706
5707 ThinLTO Summary
5708 ===============
5709
5710 Compiling with `ThinLTO <https://clang.llvm.org/docs/ThinLTO.html>`_
5711 causes the building of a compact summary of the module that is emitted into
5712 the bitcode. The summary is emitted into the LLVM assembly and identified
5713 in syntax by a caret ('``^``').
5714
5715 *Note that temporarily the summary entries are skipped when parsing the
5716 assembly, although the parsing support is actively being implemented. The
5717 following describes when the summary entries will be parsed once implemented.*
5718 The summary will be parsed into a ModuleSummaryIndex object under the
5719 same conditions where summary index is currently built from bitcode.
5720 Specifically, tools that test the Thin Link portion of a ThinLTO compile
5721 (i.e. llvm-lto and llvm-lto2), or when parsing a combined index
5722 for a distributed ThinLTO backend via clang's "``-fthinlto-index=<>``" flag.
5723 Additionally, it will be parsed into a bitcode output, along with the Module
5724 IR, via the "``llvm-as``" tool. Tools that parse the Module IR for the purposes
5725 of optimization (e.g. "``clang -x ir``" and "``opt``"), will ignore the
5726 summary entries (just as they currently ignore summary entries in a bitcode
5727 input file).
5728
5729 There are currently 3 types of summary entries in the LLVM assembly:
5730 :ref:`module paths<module_path_summary>`,
5731 :ref:`global values<gv_summary>`, and
5732 :ref:`type identifiers<typeid_summary>`.
5733
5734 .. _module_path_summary:
5735
5736 Module Path Summary Entry
5737 -------------------------
5738
5739 Each module path summary entry lists a module containing global values included
5740 in the summary. For a single IR module there will be one such entry, but
5741 in a combined summary index produced during the thin link, there will be
5742 one module path entry per linked module with summary.
5743
5744 Example:
5745
5746 .. code-block:: llvm
5747
5748     ^0 = module: (path: "/path/to/file.o", hash: (2468601609, 1329373163, 1565878005, 638838075, 3148790418))
5749
5750 The ``path`` field is a string path to the bitcode file, and the ``hash``
5751 field is the 160-bit SHA-1 hash of the IR bitcode contents, used for
5752 incremental builds and caching.
5753
5754 .. _gv_summary:
5755
5756 Global Value Summary Entry
5757 --------------------------
5758
5759 Each global value summary entry corresponds to a global value defined or
5760 referenced by a summarized module.
5761
5762 Example:
5763
5764 .. code-block:: llvm
5765
5766     ^4 = gv: (name: "f"[, summaries: (Summary)[, (Summary)]*]?) ; guid = 14740650423002898831
5767
5768 For declarations, there will not be a summary list. For definitions, a
5769 global value will contain a list of summaries, one per module containing
5770 a definition. There can be multiple entries in a combined summary index
5771 for symbols with weak linkage.
5772
5773 Each ``Summary`` format will depend on whether the global value is a
5774 :ref:`function<function_summary>`, :ref:`variable<variable_summary>`, or
5775 :ref:`alias<alias_summary>`.
5776
5777 .. _function_summary:
5778
5779 Function Summary
5780 ^^^^^^^^^^^^^^^^
5781
5782 If the global value is a function, the ``Summary`` entry will look like:
5783
5784 .. code-block:: llvm
5785
5786     function: (module: ^0, flags: (linkage: external, notEligibleToImport: 0, live: 0, dsoLocal: 0), insts: 2[, FuncFlags]?[, Calls]?[, TypeIdInfo]?[, Refs]?
5787
5788 The ``module`` field includes the summary entry id for the module containing
5789 this definition, and the ``flags`` field contains information such as
5790 the linkage type, a flag indicating whether it is legal to import the
5791 definition, whether it is globally live and whether the linker resolved it
5792 to a local definition (the latter two are populated during the thin link).
5793 The ``insts`` field contains the number of IR instructions in the function.
5794 Finally, there are several optional fields: :ref:`FuncFlags<funcflags_summary>`,
5795 :ref:`Calls<calls_summary>`, :ref:`TypeIdInfo<typeidinfo_summary>`,
5796 :ref:`Refs<refs_summary>`.
5797
5798 .. _variable_summary:
5799
5800 Global Variable Summary
5801 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5802
5803 If the global value is a variable, the ``Summary`` entry will look like:
5804
5805 .. code-block:: llvm
5806
5807     variable: (module: ^0, flags: (linkage: external, notEligibleToImport: 0, live: 0, dsoLocal: 0)[, Refs]?
5808
5809 The variable entry contains a subset of the fields in a
5810 :ref:`function summary <function_summary>`, see the descriptions there.
5811
5812 .. _alias_summary:
5813
5814 Alias Summary
5815 ^^^^^^^^^^^^^
5816
5817 If the global value is an alias, the ``Summary`` entry will look like:
5818
5819 .. code-block:: llvm
5820
5821     alias: (module: ^0, flags: (linkage: external, notEligibleToImport: 0, live: 0, dsoLocal: 0), aliasee: ^2)
5822
5823 The ``module`` and ``flags`` fields are as described for a
5824 :ref:`function summary <function_summary>`. The ``aliasee`` field
5825 contains a reference to the global value summary entry of the aliasee.
5826
5827 .. _funcflags_summary:
5828
5829 Function Flags
5830 ^^^^^^^^^^^^^^
5831
5832 The optional ``FuncFlags`` field looks like:
5833
5834 .. code-block:: llvm
5835
5836     funcFlags: (readNone: 0, readOnly: 0, noRecurse: 0, returnDoesNotAlias: 0)
5837
5838 If unspecified, flags are assumed to hold the conservative ``false`` value of
5839 ``0``.
5840
5841 .. _calls_summary:
5842
5843 Calls
5844 ^^^^^
5845
5846 The optional ``Calls`` field looks like:
5847
5848 .. code-block:: llvm
5849
5850     calls: ((Callee)[, (Callee)]*)
5851
5852 where each ``Callee`` looks like:
5853
5854 .. code-block:: llvm
5855
5856     callee: ^1[, hotness: None]?[, relbf: 0]?
5857
5858 The ``callee`` refers to the summary entry id of the callee. At most one
5859 of ``hotness`` (which can take the values ``Unknown``, ``Cold``, ``None``,
5860 ``Hot``, and ``Critical``), and ``relbf`` (which holds the integer
5861 branch frequency relative to the entry frequency, scaled down by 2^8)
5862 may be specified. The defaults are ``Unknown`` and ``0``, respectively.
5863
5864 .. _refs_summary:
5865
5866 Refs
5867 ^^^^
5868
5869 The optional ``Refs`` field looks like:
5870
5871 .. code-block:: llvm
5872
5873     refs: ((Ref)[, (Ref)]*)
5874
5875 where each ``Ref`` contains a reference to the summary id of the referenced
5876 value (e.g. ``^1``).
5877
5878 .. _typeidinfo_summary:
5879
5880 TypeIdInfo
5881 ^^^^^^^^^^
5882
5883 The optional ``TypeIdInfo`` field, used for
5884 `Control Flow Integrity <http://clang.llvm.org/docs/ControlFlowIntegrity.html>`_,
5885 looks like:
5886
5887 .. code-block:: llvm
5888
5889     typeIdInfo: [(TypeTests)]?[, (TypeTestAssumeVCalls)]?[, (TypeCheckedLoadVCalls)]?[, (TypeTestAssumeConstVCalls)]?[, (TypeCheckedLoadConstVCalls)]?
5890
5891 These optional fields have the following forms:
5892
5893 TypeTests
5894 """""""""
5895
5896 .. code-block:: llvm
5897
5898     typeTests: (TypeIdRef[, TypeIdRef]*)
5899
5900 Where each ``TypeIdRef`` refers to a :ref:`type id<typeid_summary>`
5901 by summary id or ``GUID``.
5902
5903 TypeTestAssumeVCalls
5904 """"""""""""""""""""
5905
5906 .. code-block:: llvm
5907
5908     typeTestAssumeVCalls: (VFuncId[, VFuncId]*)
5909
5910 Where each VFuncId has the format:
5911
5912 .. code-block:: llvm
5913
5914     vFuncId: (TypeIdRef, offset: 16)
5915
5916 Where each ``TypeIdRef`` refers to a :ref:`type id<typeid_summary>`
5917 by summary id or ``GUID`` preceeded by a ``guid:`` tag.
5918
5919 TypeCheckedLoadVCalls
5920 """""""""""""""""""""
5921
5922 .. code-block:: llvm
5923
5924     typeCheckedLoadVCalls: (VFuncId[, VFuncId]*)
5925
5926 Where each VFuncId has the format described for ``TypeTestAssumeVCalls``.
5927
5928 TypeTestAssumeConstVCalls
5929 """""""""""""""""""""""""
5930
5931 .. code-block:: llvm
5932
5933     typeTestAssumeConstVCalls: (ConstVCall[, ConstVCall]*)
5934
5935 Where each ConstVCall has the format:
5936
5937 .. code-block:: llvm
5938
5939     VFuncId, args: (Arg[, Arg]*)
5940
5941 and where each VFuncId has the format described for ``TypeTestAssumeVCalls``,
5942 and each Arg is an integer argument number.
5943
5944 TypeCheckedLoadConstVCalls
5945 """"""""""""""""""""""""""
5946
5947 .. code-block:: llvm
5948
5949     typeCheckedLoadConstVCalls: (ConstVCall[, ConstVCall]*)
5950
5951 Where each ConstVCall has the format described for
5952 ``TypeTestAssumeConstVCalls``.
5953
5954 .. _typeid_summary:
5955
5956 Type ID Summary Entry
5957 ---------------------
5958
5959 Each type id summary entry corresponds to a type identifier resolution
5960 which is generated during the LTO link portion of the compile when building
5961 with `Control Flow Integrity <http://clang.llvm.org/docs/ControlFlowIntegrity.html>`_,
5962 so these are only present in a combined summary index.
5963
5964 Example:
5965
5966 .. code-block:: llvm
5967
5968     ^4 = typeid: (name: "_ZTS1A", summary: (typeTestRes: (kind: allOnes, sizeM1BitWidth: 7[, alignLog2: 0]?[, sizeM1: 0]?[, bitMask: 0]?[, inlineBits: 0]?)[, WpdResolutions]?)) ; guid = 7004155349499253778
5969
5970 The ``typeTestRes`` gives the type test resolution ``kind`` (which may
5971 be ``unsat``, ``byteArray``, ``inline``, ``single``, or ``allOnes``), and
5972 the ``size-1`` bit width. It is followed by optional flags, which default to 0,
5973 and an optional WpdResolutions (whole program devirtualization resolution)
5974 field that looks like:
5975
5976 .. code-block:: llvm
5977
5978     wpdResolutions: ((offset: 0, WpdRes)[, (offset: 1, WpdRes)]*
5979
5980 where each entry is a mapping from the given byte offset to the whole-program
5981 devirtualization resolution WpdRes, that has one of the following formats:
5982
5983 .. code-block:: llvm
5984
5985     wpdRes: (kind: branchFunnel)
5986     wpdRes: (kind: singleImpl, singleImplName: "_ZN1A1nEi")
5987     wpdRes: (kind: indir)
5988
5989 Additionally, each wpdRes has an optional ``resByArg`` field, which
5990 describes the resolutions for calls with all constant integer arguments:
5991
5992 .. code-block:: llvm
5993
5994     resByArg: (ResByArg[, ResByArg]*)
5995
5996 where ResByArg is:
5997
5998 .. code-block:: llvm
5999
6000     args: (Arg[, Arg]*), byArg: (kind: UniformRetVal[, info: 0][, byte: 0][, bit: 0])
6001
6002 Where the ``kind`` can be ``Indir``, ``UniformRetVal``, ``UniqueRetVal``
6003 or ``VirtualConstProp``. The ``info`` field is only used if the kind
6004 is ``UniformRetVal`` (indicates the uniform return value), or
6005 ``UniqueRetVal`` (holds the return value associated with the unique vtable
6006 (0 or 1)). The ``byte`` and ``bit`` fields are only used if the target does
6007 not support the use of absolute symbols to store constants.
6008
6009 .. _intrinsicglobalvariables:
6010
6011 Intrinsic Global Variables
6012 ==========================
6013
6014 LLVM has a number of "magic" global variables that contain data that
6015 affect code generation or other IR semantics. These are documented here.
6016 All globals of this sort should have a section specified as
6017 "``llvm.metadata``". This section and all globals that start with
6018 "``llvm.``" are reserved for use by LLVM.
6019
6020 .. _gv_llvmused:
6021
6022 The '``llvm.used``' Global Variable
6023 -----------------------------------
6024
6025 The ``@llvm.used`` global is an array which has
6026 :ref:`appending linkage <linkage_appending>`. This array contains a list of
6027 pointers to named global variables, functions and aliases which may optionally
6028 have a pointer cast formed of bitcast or getelementptr. For example, a legal
6029 use of it is:
6030
6031 .. code-block:: llvm
6032
6033     @X = global i8 4
6034     @Y = global i32 123
6035
6036     @llvm.used = appending global [2 x i8*] [
6037        i8* @X,
6038        i8* bitcast (i32* @Y to i8*)
6039     ], section "llvm.metadata"
6040
6041 If a symbol appears in the ``@llvm.used`` list, then the compiler, assembler,
6042 and linker are required to treat the symbol as if there is a reference to the
6043 symbol that it cannot see (which is why they have to be named). For example, if
6044 a variable has internal linkage and no references other than that from the
6045 ``@llvm.used`` list, it cannot be deleted. This is commonly used to represent
6046 references from inline asms and other things the compiler cannot "see", and
6047 corresponds to "``attribute((used))``" in GNU C.
6048
6049 On some targets, the code generator must emit a directive to the
6050 assembler or object file to prevent the assembler and linker from
6051 molesting the symbol.
6052
6053 .. _gv_llvmcompilerused:
6054
6055 The '``llvm.compiler.used``' Global Variable
6056 --------------------------------------------
6057
6058 The ``@llvm.compiler.used`` directive is the same as the ``@llvm.used``
6059 directive, except that it only prevents the compiler from touching the
6060 symbol. On targets that support it, this allows an intelligent linker to
6061 optimize references to the symbol without being impeded as it would be
6062 by ``@llvm.used``.
6063
6064 This is a rare construct that should only be used in rare circumstances,
6065 and should not be exposed to source languages.
6066
6067 .. _gv_llvmglobalctors:
6068
6069 The '``llvm.global_ctors``' Global Variable
6070 -------------------------------------------
6071
6072 .. code-block:: llvm
6073
6074     %0 = type { i32, void ()*, i8* }
6075     @llvm.global_ctors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @ctor, i8* @data }]
6076
6077 The ``@llvm.global_ctors`` array contains a list of constructor
6078 functions, priorities, and an optional associated global or function.
6079 The functions referenced by this array will be called in ascending order
6080 of priority (i.e. lowest first) when the module is loaded. The order of
6081 functions with the same priority is not defined.
6082
6083 If the third field is present, non-null, and points to a global variable
6084 or function, the initializer function will only run if the associated
6085 data from the current module is not discarded.
6086
6087 .. _llvmglobaldtors:
6088
6089 The '``llvm.global_dtors``' Global Variable
6090 -------------------------------------------
6091
6092 .. code-block:: llvm
6093
6094     %0 = type { i32, void ()*, i8* }
6095     @llvm.global_dtors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @dtor, i8* @data }]
6096
6097 The ``@llvm.global_dtors`` array contains a list of destructor
6098 functions, priorities, and an optional associated global or function.
6099 The functions referenced by this array will be called in descending
6100 order of priority (i.e. highest first) when the module is unloaded. The
6101 order of functions with the same priority is not defined.
6102
6103 If the third field is present, non-null, and points to a global variable
6104 or function, the destructor function will only run if the associated
6105 data from the current module is not discarded.
6106
6107 Instruction Reference
6108 =====================
6109
6110 The LLVM instruction set consists of several different classifications
6111 of instructions: :ref:`terminator instructions <terminators>`, :ref:`binary
6112 instructions <binaryops>`, :ref:`bitwise binary
6113 instructions <bitwiseops>`, :ref:`memory instructions <memoryops>`, and
6114 :ref:`other instructions <otherops>`.
6115
6116 .. _terminators:
6117
6118 Terminator Instructions
6119 -----------------------
6120
6121 As mentioned :ref:`previously <functionstructure>`, every basic block in a
6122 program ends with a "Terminator" instruction, which indicates which
6123 block should be executed after the current block is finished. These
6124 terminator instructions typically yield a '``void``' value: they produce
6125 control flow, not values (the one exception being the
6126 ':ref:`invoke <i_invoke>`' instruction).
6127
6128 The terminator instructions are: ':ref:`ret <i_ret>`',
6129 ':ref:`br <i_br>`', ':ref:`switch <i_switch>`',
6130 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`', ':ref:`invoke <i_invoke>`',
6131 ':ref:`resume <i_resume>`', ':ref:`catchswitch <i_catchswitch>`',
6132 ':ref:`catchret <i_catchret>`',
6133 ':ref:`cleanupret <i_cleanupret>`',
6134 and ':ref:`unreachable <i_unreachable>`'.
6135
6136 .. _i_ret:
6137
6138 '``ret``' Instruction
6139 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6140
6141 Syntax:
6142 """""""
6143
6144 ::
6145
6146       ret <type> <value>       ; Return a value from a non-void function
6147       ret void                 ; Return from void function
6148
6149 Overview:
6150 """""""""
6151
6152 The '``ret``' instruction is used to return control flow (and optionally
6153 a value) from a function back to the caller.
6154
6155 There are two forms of the '``ret``' instruction: one that returns a
6156 value and then causes control flow, and one that just causes control
6157 flow to occur.
6158
6159 Arguments:
6160 """"""""""
6161
6162 The '``ret``' instruction optionally accepts a single argument, the
6163 return value. The type of the return value must be a ':ref:`first
6164 class <t_firstclass>`' type.
6165
6166 A function is not :ref:`well formed <wellformed>` if it it has a non-void
6167 return type and contains a '``ret``' instruction with no return value or
6168 a return value with a type that does not match its type, or if it has a
6169 void return type and contains a '``ret``' instruction with a return
6170 value.
6171
6172 Semantics:
6173 """"""""""
6174
6175 When the '``ret``' instruction is executed, control flow returns back to
6176 the calling function's context. If the caller is a
6177 ":ref:`call <i_call>`" instruction, execution continues at the
6178 instruction after the call. If the caller was an
6179 ":ref:`invoke <i_invoke>`" instruction, execution continues at the
6180 beginning of the "normal" destination block. If the instruction returns
6181 a value, that value shall set the call or invoke instruction's return
6182 value.
6183
6184 Example:
6185 """"""""
6186
6187 .. code-block:: llvm
6188
6189       ret i32 5                       ; Return an integer value of 5
6190       ret void                        ; Return from a void function
6191       ret { i32, i8 } { i32 4, i8 2 } ; Return a struct of values 4 and 2
6192
6193 .. _i_br:
6194
6195 '``br``' Instruction
6196 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6197
6198 Syntax:
6199 """""""
6200
6201 ::
6202
6203       br i1 <cond>, label <iftrue>, label <iffalse>
6204       br label <dest>          ; Unconditional branch
6205
6206 Overview:
6207 """""""""
6208
6209 The '``br``' instruction is used to cause control flow to transfer to a
6210 different basic block in the current function. There are two forms of
6211 this instruction, corresponding to a conditional branch and an
6212 unconditional branch.
6213
6214 Arguments:
6215 """"""""""
6216
6217 The conditional branch form of the '``br``' instruction takes a single
6218 '``i1``' value and two '``label``' values. The unconditional form of the
6219 '``br``' instruction takes a single '``label``' value as a target.
6220
6221 Semantics:
6222 """"""""""
6223
6224 Upon execution of a conditional '``br``' instruction, the '``i1``'
6225 argument is evaluated. If the value is ``true``, control flows to the
6226 '``iftrue``' ``label`` argument. If "cond" is ``false``, control flows
6227 to the '``iffalse``' ``label`` argument.
6228
6229 Example:
6230 """"""""
6231
6232 .. code-block:: llvm
6233
6234     Test:
6235       %cond = icmp eq i32 %a, %b
6236       br i1 %cond, label %IfEqual, label %IfUnequal
6237     IfEqual:
6238       ret i32 1
6239     IfUnequal:
6240       ret i32 0
6241
6242 .. _i_switch:
6243
6244 '``switch``' Instruction
6245 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6246
6247 Syntax:
6248 """""""
6249
6250 ::
6251
6252       switch <intty> <value>, label <defaultdest> [ <intty> <val>, label <dest> ... ]
6253
6254 Overview:
6255 """""""""
6256
6257 The '``switch``' instruction is used to transfer control flow to one of
6258 several different places. It is a generalization of the '``br``'
6259 instruction, allowing a branch to occur to one of many possible
6260 destinations.
6261
6262 Arguments:
6263 """"""""""
6264
6265 The '``switch``' instruction uses three parameters: an integer
6266 comparison value '``value``', a default '``label``' destination, and an
6267 array of pairs of comparison value constants and '``label``'s. The table
6268 is not allowed to contain duplicate constant entries.
6269
6270 Semantics:
6271 """"""""""
6272
6273 The ``switch`` instruction specifies a table of values and destinations.
6274 When the '``switch``' instruction is executed, this table is searched
6275 for the given value. If the value is found, control flow is transferred
6276 to the corresponding destination; otherwise, control flow is transferred
6277 to the default destination.
6278
6279 Implementation:
6280 """""""""""""""
6281
6282 Depending on properties of the target machine and the particular
6283 ``switch`` instruction, this instruction may be code generated in
6284 different ways. For example, it could be generated as a series of
6285 chained conditional branches or with a lookup table.
6286
6287 Example:
6288 """"""""
6289
6290 .. code-block:: llvm
6291
6292      ; Emulate a conditional br instruction
6293      %Val = zext i1 %value to i32
6294      switch i32 %Val, label %truedest [ i32 0, label %falsedest ]
6295
6296      ; Emulate an unconditional br instruction
6297      switch i32 0, label %dest [ ]
6298
6299      ; Implement a jump table:
6300      switch i32 %val, label %otherwise [ i32 0, label %onzero
6301                                          i32 1, label %onone
6302                                          i32 2, label %ontwo ]
6303
6304 .. _i_indirectbr:
6305
6306 '``indirectbr``' Instruction
6307 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6308
6309 Syntax:
6310 """""""
6311
6312 ::
6313
6314       indirectbr <somety>* <address>, [ label <dest1>, label <dest2>, ... ]
6315
6316 Overview:
6317 """""""""
6318
6319 The '``indirectbr``' instruction implements an indirect branch to a
6320 label within the current function, whose address is specified by
6321 "``address``". Address must be derived from a
6322 :ref:`blockaddress <blockaddress>` constant.
6323
6324 Arguments:
6325 """"""""""
6326
6327 The '``address``' argument is the address of the label to jump to. The
6328 rest of the arguments indicate the full set of possible destinations
6329 that the address may point to. Blocks are allowed to occur multiple
6330 times in the destination list, though this isn't particularly useful.
6331
6332 This destination list is required so that dataflow analysis has an
6333 accurate understanding of the CFG.
6334
6335 Semantics:
6336 """"""""""
6337
6338 Control transfers to the block specified in the address argument. All
6339 possible destination blocks must be listed in the label list, otherwise
6340 this instruction has undefined behavior. This implies that jumps to
6341 labels defined in other functions have undefined behavior as well.
6342
6343 Implementation:
6344 """""""""""""""
6345
6346 This is typically implemented with a jump through a register.
6347
6348 Example:
6349 """"""""
6350
6351 .. code-block:: llvm
6352
6353      indirectbr i8* %Addr, [ label %bb1, label %bb2, label %bb3 ]
6354
6355 .. _i_invoke:
6356
6357 '``invoke``' Instruction
6358 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6359
6360 Syntax:
6361 """""""
6362
6363 ::
6364
6365       <result> = invoke [cconv] [ret attrs] <ty>|<fnty> <fnptrval>(<function args>) [fn attrs]
6366                     [operand bundles] to label <normal label> unwind label <exception label>
6367
6368 Overview:
6369 """""""""
6370
6371 The '``invoke``' instruction causes control to transfer to a specified
6372 function, with the possibility of control flow transfer to either the
6373 '``normal``' label or the '``exception``' label. If the callee function
6374 returns with the "``ret``" instruction, control flow will return to the
6375 "normal" label. If the callee (or any indirect callees) returns via the
6376 ":ref:`resume <i_resume>`" instruction or other exception handling
6377 mechanism, control is interrupted and continued at the dynamically
6378 nearest "exception" label.
6379
6380 The '``exception``' label is a `landing
6381 pad <ExceptionHandling.html#overview>`_ for the exception. As such,
6382 '``exception``' label is required to have the
6383 ":ref:`landingpad <i_landingpad>`" instruction, which contains the
6384 information about the behavior of the program after unwinding happens,
6385 as its first non-PHI instruction. The restrictions on the
6386 "``landingpad``" instruction's tightly couples it to the "``invoke``"
6387 instruction, so that the important information contained within the
6388 "``landingpad``" instruction can't be lost through normal code motion.
6389
6390 Arguments:
6391 """"""""""
6392
6393 This instruction requires several arguments:
6394
6395 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
6396    convention <callingconv>` the call should use. If none is
6397    specified, the call defaults to using C calling conventions.
6398 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
6399    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
6400    are valid here.
6401 #. '``ty``': the type of the call instruction itself which is also the
6402    type of the return value. Functions that return no value are marked
6403    ``void``.
6404 #. '``fnty``': shall be the signature of the function being invoked. The
6405    argument types must match the types implied by this signature. This
6406    type can be omitted if the function is not varargs.
6407 #. '``fnptrval``': An LLVM value containing a pointer to a function to
6408    be invoked. In most cases, this is a direct function invocation, but
6409    indirect ``invoke``'s are just as possible, calling an arbitrary pointer
6410    to function value.
6411 #. '``function args``': argument list whose types match the function
6412    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
6413    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
6414    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
6415    extra arguments can be specified.
6416 #. '``normal label``': the label reached when the called function
6417    executes a '``ret``' instruction.
6418 #. '``exception label``': the label reached when a callee returns via
6419    the :ref:`resume <i_resume>` instruction or other exception handling
6420    mechanism.
6421 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list.
6422 #. The optional :ref:`operand bundles <opbundles>` list.
6423
6424 Semantics:
6425 """"""""""
6426
6427 This instruction is designed to operate as a standard '``call``'
6428 instruction in most regards. The primary difference is that it
6429 establishes an association with a label, which is used by the runtime
6430 library to unwind the stack.
6431
6432 This instruction is used in languages with destructors to ensure that
6433 proper cleanup is performed in the case of either a ``longjmp`` or a
6434 thrown exception. Additionally, this is important for implementation of
6435 '``catch``' clauses in high-level languages that support them.
6436
6437 For the purposes of the SSA form, the definition of the value returned
6438 by the '``invoke``' instruction is deemed to occur on the edge from the
6439 current block to the "normal" label. If the callee unwinds then no
6440 return value is available.
6441
6442 Example:
6443 """"""""
6444
6445 .. code-block:: llvm
6446
6447       %retval = invoke i32 @Test(i32 15) to label %Continue
6448                   unwind label %TestCleanup              ; i32:retval set
6449       %retval = invoke coldcc i32 %Testfnptr(i32 15) to label %Continue
6450                   unwind label %TestCleanup              ; i32:retval set
6451
6452 .. _i_resume:
6453
6454 '``resume``' Instruction
6455 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6456
6457 Syntax:
6458 """""""
6459
6460 ::
6461
6462       resume <type> <value>
6463
6464 Overview:
6465 """""""""
6466
6467 The '``resume``' instruction is a terminator instruction that has no
6468 successors.
6469
6470 Arguments:
6471 """"""""""
6472
6473 The '``resume``' instruction requires one argument, which must have the
6474 same type as the result of any '``landingpad``' instruction in the same
6475 function.
6476
6477 Semantics:
6478 """"""""""
6479
6480 The '``resume``' instruction resumes propagation of an existing
6481 (in-flight) exception whose unwinding was interrupted with a
6482 :ref:`landingpad <i_landingpad>` instruction.
6483
6484 Example:
6485 """"""""
6486
6487 .. code-block:: llvm
6488
6489       resume { i8*, i32 } %exn
6490
6491 .. _i_catchswitch:
6492
6493 '``catchswitch``' Instruction
6494 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6495
6496 Syntax:
6497 """""""
6498
6499 ::
6500
6501       <resultval> = catchswitch within <parent> [ label <handler1>, label <handler2>, ... ] unwind to caller
6502       <resultval> = catchswitch within <parent> [ label <handler1>, label <handler2>, ... ] unwind label <default>
6503
6504 Overview:
6505 """""""""
6506
6507 The '``catchswitch``' instruction is used by `LLVM's exception handling system
6508 <ExceptionHandling.html#overview>`_ to describe the set of possible catch handlers
6509 that may be executed by the :ref:`EH personality routine <personalityfn>`.
6510
6511 Arguments:
6512 """"""""""
6513
6514 The ``parent`` argument is the token of the funclet that contains the
6515 ``catchswitch`` instruction. If the ``catchswitch`` is not inside a funclet,
6516 this operand may be the token ``none``.
6517
6518 The ``default`` argument is the label of another basic block beginning with
6519 either a ``cleanuppad`` or ``catchswitch`` instruction.  This unwind destination
6520 must be a legal target with respect to the ``parent`` links, as described in
6521 the `exception handling documentation\ <ExceptionHandling.html#wineh-constraints>`_.
6522
6523 The ``handlers`` are a nonempty list of successor blocks that each begin with a
6524 :ref:`catchpad <i_catchpad>` instruction.
6525
6526 Semantics:
6527 """"""""""
6528
6529 Executing this instruction transfers control to one of the successors in
6530 ``handlers``, if appropriate, or continues to unwind via the unwind label if
6531 present.
6532
6533 The ``catchswitch`` is both a terminator and a "pad" instruction, meaning that
6534 it must be both the first non-phi instruction and last instruction in the basic
6535 block. Therefore, it must be the only non-phi instruction in the block.
6536
6537 Example:
6538 """"""""
6539
6540 .. code-block:: text
6541
6542     dispatch1:
6543       %cs1 = catchswitch within none [label %handler0, label %handler1] unwind to caller
6544     dispatch2:
6545       %cs2 = catchswitch within %parenthandler [label %handler0] unwind label %cleanup
6546
6547 .. _i_catchret:
6548
6549 '``catchret``' Instruction
6550 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6551
6552 Syntax:
6553 """""""
6554
6555 ::
6556
6557       catchret from <token> to label <normal>
6558
6559 Overview:
6560 """""""""
6561
6562 The '``catchret``' instruction is a terminator instruction that has a
6563 single successor.
6564
6565
6566 Arguments:
6567 """"""""""
6568
6569 The first argument to a '``catchret``' indicates which ``catchpad`` it
6570 exits.  It must be a :ref:`catchpad <i_catchpad>`.
6571 The second argument to a '``catchret``' specifies where control will
6572 transfer to next.
6573
6574 Semantics:
6575 """"""""""
6576
6577 The '``catchret``' instruction ends an existing (in-flight) exception whose
6578 unwinding was interrupted with a :ref:`catchpad <i_catchpad>` instruction.  The
6579 :ref:`personality function <personalityfn>` gets a chance to execute arbitrary
6580 code to, for example, destroy the active exception.  Control then transfers to
6581 ``normal``.
6582
6583 The ``token`` argument must be a token produced by a ``catchpad`` instruction.
6584 If the specified ``catchpad`` is not the most-recently-entered not-yet-exited
6585 funclet pad (as described in the `EH documentation\ <ExceptionHandling.html#wineh-constraints>`_),
6586 the ``catchret``'s behavior is undefined.
6587
6588 Example:
6589 """"""""
6590
6591 .. code-block:: text
6592
6593       catchret from %catch label %continue
6594
6595 .. _i_cleanupret:
6596
6597 '``cleanupret``' Instruction
6598 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6599
6600 Syntax:
6601 """""""
6602
6603 ::
6604
6605       cleanupret from <value> unwind label <continue>
6606       cleanupret from <value> unwind to caller
6607
6608 Overview:
6609 """""""""
6610
6611 The '``cleanupret``' instruction is a terminator instruction that has
6612 an optional successor.
6613
6614
6615 Arguments:
6616 """"""""""
6617
6618 The '``cleanupret``' instruction requires one argument, which indicates
6619 which ``cleanuppad`` it exits, and must be a :ref:`cleanuppad <i_cleanuppad>`.
6620 If the specified ``cleanuppad`` is not the most-recently-entered not-yet-exited
6621 funclet pad (as described in the `EH documentation\ <ExceptionHandling.html#wineh-constraints>`_),
6622 the ``cleanupret``'s behavior is undefined.
6623
6624 The '``cleanupret``' instruction also has an optional successor, ``continue``,
6625 which must be the label of another basic block beginning with either a
6626 ``cleanuppad`` or ``catchswitch`` instruction.  This unwind destination must
6627 be a legal target with respect to the ``parent`` links, as described in the
6628 `exception handling documentation\ <ExceptionHandling.html#wineh-constraints>`_.
6629
6630 Semantics:
6631 """"""""""
6632
6633 The '``cleanupret``' instruction indicates to the
6634 :ref:`personality function <personalityfn>` that one
6635 :ref:`cleanuppad <i_cleanuppad>` it transferred control to has ended.
6636 It transfers control to ``continue`` or unwinds out of the function.
6637
6638 Example:
6639 """"""""
6640
6641 .. code-block:: text
6642
6643       cleanupret from %cleanup unwind to caller
6644       cleanupret from %cleanup unwind label %continue
6645
6646 .. _i_unreachable:
6647
6648 '``unreachable``' Instruction
6649 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6650
6651 Syntax:
6652 """""""
6653
6654 ::
6655
6656       unreachable
6657
6658 Overview:
6659 """""""""
6660
6661 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics. This
6662 instruction is used to inform the optimizer that a particular portion of
6663 the code is not reachable. This can be used to indicate that the code
6664 after a no-return function cannot be reached, and other facts.
6665
6666 Semantics:
6667 """"""""""
6668
6669 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics.
6670
6671 .. _binaryops:
6672
6673 Binary Operations
6674 -----------------
6675
6676 Binary operators are used to do most of the computation in a program.
6677 They require two operands of the same type, execute an operation on
6678 them, and produce a single value. The operands might represent multiple
6679 data, as is the case with the :ref:`vector <t_vector>` data type. The
6680 result value has the same type as its operands.
6681
6682 There are several different binary operators:
6683
6684 .. _i_add:
6685
6686 '``add``' Instruction
6687 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6688
6689 Syntax:
6690 """""""
6691
6692 ::
6693
6694       <result> = add <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
6695       <result> = add nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
6696       <result> = add nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
6697       <result> = add nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
6698
6699 Overview:
6700 """""""""
6701
6702 The '``add``' instruction returns the sum of its two operands.
6703
6704 Arguments:
6705 """"""""""
6706
6707 The two arguments to the '``add``' instruction must be
6708 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
6709 arguments must have identical types.
6710
6711 Semantics:
6712 """"""""""
6713
6714 The value produced is the integer sum of the two operands.
6715
6716 If the sum has unsigned overflow, the result returned is the
6717 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
6718 the result.
6719
6720 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
6721 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
6722
6723 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
6724 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
6725 result value of the ``add`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
6726 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
6727
6728 Example:
6729 """"""""
6730
6731 .. code-block:: text
6732
6733       <result> = add i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 + %var
6734
6735 .. _i_fadd:
6736
6737 '``fadd``' Instruction
6738 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6739
6740 Syntax:
6741 """""""
6742
6743 ::
6744
6745       <result> = fadd [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6746
6747 Overview:
6748 """""""""
6749
6750 The '``fadd``' instruction returns the sum of its two operands.
6751
6752 Arguments:
6753 """"""""""
6754
6755 The two arguments to the '``fadd``' instruction must be
6756 :ref:`floating-point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of 
6757 floating-point values. Both arguments must have identical types.
6758
6759 Semantics:
6760 """"""""""
6761
6762 The value produced is the floating-point sum of the two operands.
6763 This instruction is assumed to execute in the default :ref:`floating-point
6764 environment <floatenv>`. 
6765 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
6766 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
6767 unsafe floating-point optimizations:
6768
6769 Example:
6770 """"""""
6771
6772 .. code-block:: text
6773
6774       <result> = fadd float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 + %var
6775
6776 '``sub``' Instruction
6777 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6778
6779 Syntax:
6780 """""""
6781
6782 ::
6783
6784       <result> = sub <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
6785       <result> = sub nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
6786       <result> = sub nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
6787       <result> = sub nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
6788
6789 Overview:
6790 """""""""
6791
6792 The '``sub``' instruction returns the difference of its two operands.
6793
6794 Note that the '``sub``' instruction is used to represent the '``neg``'
6795 instruction present in most other intermediate representations.
6796
6797 Arguments:
6798 """"""""""
6799
6800 The two arguments to the '``sub``' instruction must be
6801 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
6802 arguments must have identical types.
6803
6804 Semantics:
6805 """"""""""
6806
6807 The value produced is the integer difference of the two operands.
6808
6809 If the difference has unsigned overflow, the result returned is the
6810 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
6811 the result.
6812
6813 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
6814 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
6815
6816 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
6817 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
6818 result value of the ``sub`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
6819 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
6820
6821 Example:
6822 """"""""
6823
6824 .. code-block:: text
6825
6826       <result> = sub i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 - %var
6827       <result> = sub i32 0, %val          ; yields i32:result = -%var
6828
6829 .. _i_fsub:
6830
6831 '``fsub``' Instruction
6832 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6833
6834 Syntax:
6835 """""""
6836
6837 ::
6838
6839       <result> = fsub [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6840
6841 Overview:
6842 """""""""
6843
6844 The '``fsub``' instruction returns the difference of its two operands.
6845
6846 Note that the '``fsub``' instruction is used to represent the '``fneg``'
6847 instruction present in most other intermediate representations.
6848
6849 Arguments:
6850 """"""""""
6851
6852 The two arguments to the '``fsub``' instruction must be
6853 :ref:`floating-point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of 
6854 floating-point values. Both arguments must have identical types.
6855
6856 Semantics:
6857 """"""""""
6858
6859 The value produced is the floating-point difference of the two operands.
6860 This instruction is assumed to execute in the default :ref:`floating-point
6861 environment <floatenv>`. 
6862 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
6863 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
6864 unsafe floating-point optimizations:
6865
6866 Example:
6867 """"""""
6868
6869 .. code-block:: text
6870
6871       <result> = fsub float 4.0, %var           ; yields float:result = 4.0 - %var
6872       <result> = fsub float -0.0, %val          ; yields float:result = -%var
6873
6874 '``mul``' Instruction
6875 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6876
6877 Syntax:
6878 """""""
6879
6880 ::
6881
6882       <result> = mul <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
6883       <result> = mul nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
6884       <result> = mul nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
6885       <result> = mul nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
6886
6887 Overview:
6888 """""""""
6889
6890 The '``mul``' instruction returns the product of its two operands.
6891
6892 Arguments:
6893 """"""""""
6894
6895 The two arguments to the '``mul``' instruction must be
6896 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
6897 arguments must have identical types.
6898
6899 Semantics:
6900 """"""""""
6901
6902 The value produced is the integer product of the two operands.
6903
6904 If the result of the multiplication has unsigned overflow, the result
6905 returned is the mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the
6906 bit width of the result.
6907
6908 Because LLVM integers use a two's complement representation, and the
6909 result is the same width as the operands, this instruction returns the
6910 correct result for both signed and unsigned integers. If a full product
6911 (e.g. ``i32`` * ``i32`` -> ``i64``) is needed, the operands should be
6912 sign-extended or zero-extended as appropriate to the width of the full
6913 product.
6914
6915 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
6916 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
6917 result value of the ``mul`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
6918 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
6919
6920 Example:
6921 """"""""
6922
6923 .. code-block:: text
6924
6925       <result> = mul i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 * %var
6926
6927 .. _i_fmul:
6928
6929 '``fmul``' Instruction
6930 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6931
6932 Syntax:
6933 """""""
6934
6935 ::
6936
6937       <result> = fmul [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6938
6939 Overview:
6940 """""""""
6941
6942 The '``fmul``' instruction returns the product of its two operands.
6943
6944 Arguments:
6945 """"""""""
6946
6947 The two arguments to the '``fmul``' instruction must be
6948 :ref:`floating-point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of 
6949 floating-point values. Both arguments must have identical types.
6950
6951 Semantics:
6952 """"""""""
6953
6954 The value produced is the floating-point product of the two operands.
6955 This instruction is assumed to execute in the default :ref:`floating-point
6956 environment <floatenv>`. 
6957 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
6958 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
6959 unsafe floating-point optimizations:
6960
6961 Example:
6962 """"""""
6963
6964 .. code-block:: text
6965
6966       <result> = fmul float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 * %var
6967
6968 '``udiv``' Instruction
6969 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6970
6971 Syntax:
6972 """""""
6973
6974 ::
6975
6976       <result> = udiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
6977       <result> = udiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6978
6979 Overview:
6980 """""""""
6981
6982 The '``udiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
6983
6984 Arguments:
6985 """"""""""
6986
6987 The two arguments to the '``udiv``' instruction must be
6988 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
6989 arguments must have identical types.
6990
6991 Semantics:
6992 """"""""""
6993
6994 The value produced is the unsigned integer quotient of the two operands.
6995
6996 Note that unsigned integer division and signed integer division are
6997 distinct operations; for signed integer division, use '``sdiv``'.
6998
6999 Division by zero is undefined behavior. For vectors, if any element
7000 of the divisor is zero, the operation has undefined behavior.
7001
7002
7003 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``udiv`` is
7004 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if %op1 is not a multiple of %op2 (as
7005 such, "((a udiv exact b) mul b) == a").
7006
7007 Example:
7008 """"""""
7009
7010 .. code-block:: text
7011
7012       <result> = udiv i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 / %var
7013
7014 '``sdiv``' Instruction
7015 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7016
7017 Syntax:
7018 """""""
7019
7020 ::
7021
7022       <result> = sdiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
7023       <result> = sdiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
7024
7025 Overview:
7026 """""""""
7027
7028 The '``sdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
7029
7030 Arguments:
7031 """"""""""
7032
7033 The two arguments to the '``sdiv``' instruction must be
7034 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
7035 arguments must have identical types.
7036
7037 Semantics:
7038 """"""""""
7039
7040 The value produced is the signed integer quotient of the two operands
7041 rounded towards zero.
7042
7043 Note that signed integer division and unsigned integer division are
7044 distinct operations; for unsigned integer division, use '``udiv``'.
7045
7046 Division by zero is undefined behavior. For vectors, if any element
7047 of the divisor is zero, the operation has undefined behavior.
7048 Overflow also leads to undefined behavior; this is a rare case, but can
7049 occur, for example, by doing a 32-bit division of -2147483648 by -1.
7050
7051 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``sdiv`` is
7052 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the result would be rounded.
7053
7054 Example:
7055 """"""""
7056
7057 .. code-block:: text
7058
7059       <result> = sdiv i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 / %var
7060
7061 .. _i_fdiv:
7062
7063 '``fdiv``' Instruction
7064 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7065
7066 Syntax:
7067 """""""
7068
7069 ::
7070
7071       <result> = fdiv [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
7072
7073 Overview:
7074 """""""""
7075
7076 The '``fdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
7077
7078 Arguments:
7079 """"""""""
7080
7081 The two arguments to the '``fdiv``' instruction must be
7082 :ref:`floating-point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of 
7083 floating-point values. Both arguments must have identical types.
7084
7085 Semantics:
7086 """"""""""
7087
7088 The value produced is the floating-point quotient of the two operands.
7089 This instruction is assumed to execute in the default :ref:`floating-point
7090 environment <floatenv>`. 
7091 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
7092 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
7093 unsafe floating-point optimizations:
7094
7095 Example:
7096 """"""""
7097
7098 .. code-block:: text
7099
7100       <result> = fdiv float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 / %var
7101
7102 '``urem``' Instruction
7103 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7104
7105 Syntax:
7106 """""""
7107
7108 ::
7109
7110       <result> = urem <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
7111
7112 Overview:
7113 """""""""
7114
7115 The '``urem``' instruction returns the remainder from the unsigned
7116 division of its two arguments.
7117
7118 Arguments:
7119 """"""""""
7120
7121 The two arguments to the '``urem``' instruction must be
7122 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
7123 arguments must have identical types.
7124
7125 Semantics:
7126 """"""""""
7127
7128 This instruction returns the unsigned integer *remainder* of a division.
7129 This instruction always performs an unsigned division to get the
7130 remainder.
7131
7132 Note that unsigned integer remainder and signed integer remainder are
7133 distinct operations; for signed integer remainder, use '``srem``'.
7134
7135 Taking the remainder of a division by zero is undefined behavior.
7136 For vectors, if any element of the divisor is zero, the operation has
7137 undefined behavior.
7138
7139 Example:
7140 """"""""
7141
7142 .. code-block:: text
7143
7144       <result> = urem i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 % %var
7145
7146 '``srem``' Instruction
7147 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7148
7149 Syntax:
7150 """""""
7151
7152 ::
7153
7154       <result> = srem <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
7155
7156 Overview:
7157 """""""""
7158
7159 The '``srem``' instruction returns the remainder from the signed
7160 division of its two operands. This instruction can also take
7161 :ref:`vector <t_vector>` versions of the values in which case the elements
7162 must be integers.
7163
7164 Arguments:
7165 """"""""""
7166
7167 The two arguments to the '``srem``' instruction must be
7168 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
7169 arguments must have identical types.
7170
7171 Semantics:
7172 """"""""""
7173
7174 This instruction returns the *remainder* of a division (where the result
7175 is either zero or has the same sign as the dividend, ``op1``), not the
7176 *modulo* operator (where the result is either zero or has the same sign
7177 as the divisor, ``op2``) of a value. For more information about the
7178 difference, see `The Math
7179 Forum <http://mathforum.org/dr.math/problems/anne.4.28.99.html>`_. For a
7180 table of how this is implemented in various languages, please see
7181 `Wikipedia: modulo
7182 operation <http://en.wikipedia.org/wiki/Modulo_operation>`_.
7183
7184 Note that signed integer remainder and unsigned integer remainder are
7185 distinct operations; for unsigned integer remainder, use '``urem``'.
7186
7187 Taking the remainder of a division by zero is undefined behavior.
7188 For vectors, if any element of the divisor is zero, the operation has
7189 undefined behavior.
7190 Overflow also leads to undefined behavior; this is a rare case, but can
7191 occur, for example, by taking the remainder of a 32-bit division of
7192 -2147483648 by -1. (The remainder doesn't actually overflow, but this
7193 rule lets srem be implemented using instructions that return both the
7194 result of the division and the remainder.)
7195
7196 Example:
7197 """"""""
7198
7199 .. code-block:: text
7200
7201       <result> = srem i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 % %var
7202
7203 .. _i_frem:
7204
7205 '``frem``' Instruction
7206 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7207
7208 Syntax:
7209 """""""
7210
7211 ::
7212
7213       <result> = frem [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
7214
7215 Overview:
7216 """""""""
7217
7218 The '``frem``' instruction returns the remainder from the division of
7219 its two operands.
7220
7221 Arguments:
7222 """"""""""
7223
7224 The two arguments to the '``frem``' instruction must be
7225 :ref:`floating-point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of 
7226 floating-point values. Both arguments must have identical types.
7227
7228 Semantics:
7229 """"""""""
7230
7231 The value produced is the floating-point remainder of the two operands.
7232 This is the same output as a libm '``fmod``' function, but without any
7233 possibility of setting ``errno``. The remainder has the same sign as the 
7234 dividend.
7235 This instruction is assumed to execute in the default :ref:`floating-point
7236 environment <floatenv>`. 
7237 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
7238 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
7239 unsafe floating-point optimizations:
7240
7241 Example:
7242 """"""""
7243
7244 .. code-block:: text
7245
7246       <result> = frem float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 % %var
7247
7248 .. _bitwiseops:
7249
7250 Bitwise Binary Operations
7251 -------------------------
7252
7253 Bitwise binary operators are used to do various forms of bit-twiddling
7254 in a program. They are generally very efficient instructions and can
7255 commonly be strength reduced from other instructions. They require two
7256 operands of the same type, execute an operation on them, and produce a
7257 single value. The resulting value is the same type as its operands.
7258
7259 '``shl``' Instruction
7260 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7261
7262 Syntax:
7263 """""""
7264
7265 ::
7266
7267       <result> = shl <ty> <op1>, <op2>           ; yields ty:result
7268       <result> = shl nuw <ty> <op1>, <op2>       ; yields ty:result
7269       <result> = shl nsw <ty> <op1>, <op2>       ; yields ty:result
7270       <result> = shl nuw nsw <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
7271
7272 Overview:
7273 """""""""
7274
7275 The '``shl``' instruction returns the first operand shifted to the left
7276 a specified number of bits.
7277
7278 Arguments:
7279 """"""""""
7280
7281 Both arguments to the '``shl``' instruction must be the same
7282 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
7283 '``op2``' is treated as an unsigned value.
7284
7285 Semantics:
7286 """"""""""
7287
7288 The value produced is ``op1`` \* 2\ :sup:`op2` mod 2\ :sup:`n`,
7289 where ``n`` is the width of the result. If ``op2`` is (statically or
7290 dynamically) equal to or larger than the number of bits in
7291 ``op1``, this instruction returns a :ref:`poison value <poisonvalues>`.
7292 If the arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted
7293 by the corresponding shift amount in ``op2``.
7294
7295 If the ``nuw`` keyword is present, then the shift produces a poison
7296 value if it shifts out any non-zero bits.
7297 If the ``nsw`` keyword is present, then the shift produces a poison
7298 value if it shifts out any bits that disagree with the resultant sign bit.
7299
7300 Example:
7301 """"""""
7302
7303 .. code-block:: text
7304
7305       <result> = shl i32 4, %var   ; yields i32: 4 << %var
7306       <result> = shl i32 4, 2      ; yields i32: 16
7307       <result> = shl i32 1, 10     ; yields i32: 1024
7308       <result> = shl i32 1, 32     ; undefined
7309       <result> = shl <2 x i32> < i32 1, i32 1>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 2, i32 4>
7310
7311 '``lshr``' Instruction
7312 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7313
7314 Syntax:
7315 """""""
7316
7317 ::
7318
7319       <result> = lshr <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
7320       <result> = lshr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
7321
7322 Overview:
7323 """""""""
7324
7325 The '``lshr``' instruction (logical shift right) returns the first
7326 operand shifted to the right a specified number of bits with zero fill.
7327
7328 Arguments:
7329 """"""""""
7330
7331 Both arguments to the '``lshr``' instruction must be the same
7332 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
7333 '``op2``' is treated as an unsigned value.
7334
7335 Semantics:
7336 """"""""""
7337
7338 This instruction always performs a logical shift right operation. The
7339 most significant bits of the result will be filled with zero bits after
7340 the shift. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
7341 than the number of bits in ``op1``, this instruction returns a :ref:`poison
7342 value <poisonvalues>`. If the arguments are vectors, each vector element
7343 of ``op1`` is shifted by the corresponding shift amount in ``op2``.
7344
7345 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``lshr`` is
7346 a poison value if any of the bits shifted out are non-zero.
7347
7348 Example:
7349 """"""""
7350
7351 .. code-block:: text
7352
7353       <result> = lshr i32 4, 1   ; yields i32:result = 2
7354       <result> = lshr i32 4, 2   ; yields i32:result = 1
7355       <result> = lshr i8  4, 3   ; yields i8:result = 0
7356       <result> = lshr i8 -2, 1   ; yields i8:result = 0x7F
7357       <result> = lshr i32 1, 32  ; undefined
7358       <result> = lshr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 0x7FFFFFFF, i32 1>
7359
7360 '``ashr``' Instruction
7361 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7362
7363 Syntax:
7364 """""""
7365
7366 ::
7367
7368       <result> = ashr <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
7369       <result> = ashr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
7370
7371 Overview:
7372 """""""""
7373
7374 The '``ashr``' instruction (arithmetic shift right) returns the first
7375 operand shifted to the right a specified number of bits with sign
7376 extension.
7377
7378 Arguments:
7379 """"""""""
7380
7381 Both arguments to the '``ashr``' instruction must be the same
7382 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
7383 '``op2``' is treated as an unsigned value.
7384
7385 Semantics:
7386 """"""""""
7387
7388 This instruction always performs an arithmetic shift right operation,
7389 The most significant bits of the result will be filled with the sign bit
7390 of ``op1``. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
7391 than the number of bits in ``op1``, this instruction returns a :ref:`poison
7392 value <poisonvalues>`. If the arguments are vectors, each vector element
7393 of ``op1`` is shifted by the corresponding shift amount in ``op2``.
7394
7395 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``ashr`` is
7396 a poison value if any of the bits shifted out are non-zero.
7397
7398 Example:
7399 """"""""
7400
7401 .. code-block:: text
7402
7403       <result> = ashr i32 4, 1   ; yields i32:result = 2
7404       <result> = ashr i32 4, 2   ; yields i32:result = 1
7405       <result> = ashr i8  4, 3   ; yields i8:result = 0
7406       <result> = ashr i8 -2, 1   ; yields i8:result = -1
7407       <result> = ashr i32 1, 32  ; undefined
7408       <result> = ashr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 3>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 -1, i32 0>
7409
7410 '``and``' Instruction
7411 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7412
7413 Syntax:
7414 """""""
7415
7416 ::
7417
7418       <result> = and <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
7419
7420 Overview:
7421 """""""""
7422
7423 The '``and``' instruction returns the bitwise logical and of its two
7424 operands.
7425
7426 Arguments:
7427 """"""""""
7428
7429 The two arguments to the '``and``' instruction must be
7430 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
7431 arguments must have identical types.
7432
7433 Semantics:
7434 """"""""""
7435
7436 The truth table used for the '``and``' instruction is:
7437
7438 +-----+-----+-----+
7439 | In0 | In1 | Out |
7440 +-----+-----+-----+
7441 |   0 |   0 |   0 |
7442 +-----+-----+-----+
7443 |   0 |   1 |   0 |
7444 +-----+-----+-----+
7445 |   1 |   0 |   0 |
7446 +-----+-----+-----+
7447 |   1 |   1 |   1 |
7448 +-----+-----+-----+
7449
7450 Example:
7451 """"""""
7452
7453 .. code-block:: text
7454
7455       <result> = and i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 & %var
7456       <result> = and i32 15, 40          ; yields i32:result = 8
7457       <result> = and i32 4, 8            ; yields i32:result = 0
7458
7459 '``or``' Instruction
7460 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7461
7462 Syntax:
7463 """""""
7464
7465 ::
7466
7467       <result> = or <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
7468
7469 Overview:
7470 """""""""
7471
7472 The '``or``' instruction returns the bitwise logical inclusive or of its
7473 two operands.
7474
7475 Arguments:
7476 """"""""""
7477
7478 The two arguments to the '``or``' instruction must be
7479 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
7480 arguments must have identical types.
7481
7482 Semantics:
7483 """"""""""
7484
7485 The truth table used for the '``or``' instruction is:
7486
7487 +-----+-----+-----+
7488 | In0 | In1 | Out |
7489 +-----+-----+-----+
7490 |   0 |   0 |   0 |
7491 +-----+-----+-----+
7492 |   0 |   1 |   1 |
7493 +-----+-----+-----+
7494 |   1 |   0 |   1 |
7495 +-----+-----+-----+
7496 |   1 |   1 |   1 |
7497 +-----+-----+-----+
7498
7499 Example:
7500 """"""""
7501
7502 ::
7503
7504       <result> = or i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 | %var
7505       <result> = or i32 15, 40          ; yields i32:result = 47
7506       <result> = or i32 4, 8            ; yields i32:result = 12
7507
7508 '``xor``' Instruction
7509 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7510
7511 Syntax:
7512 """""""
7513
7514 ::
7515
7516       <result> = xor <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
7517
7518 Overview:
7519 """""""""
7520
7521 The '``xor``' instruction returns the bitwise logical exclusive or of
7522 its two operands. The ``xor`` is used to implement the "one's
7523 complement" operation, which is the "~" operator in C.
7524
7525 Arguments:
7526 """"""""""
7527
7528 The two arguments to the '``xor``' instruction must be
7529 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
7530 arguments must have identical types.
7531
7532 Semantics:
7533 """"""""""
7534
7535 The truth table used for the '``xor``' instruction is:
7536
7537 +-----+-----+-----+
7538 | In0 | In1 | Out |
7539 +-----+-----+-----+
7540 |   0 |   0 |   0 |
7541 +-----+-----+-----+
7542 |   0 |   1 |   1 |
7543 +-----+-----+-----+
7544 |   1 |   0 |   1 |
7545 +-----+-----+-----+
7546 |   1 |   1 |   0 |
7547 +-----+-----+-----+
7548
7549 Example:
7550 """"""""
7551
7552 .. code-block:: text
7553
7554       <result> = xor i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 ^ %var
7555       <result> = xor i32 15, 40          ; yields i32:result = 39
7556       <result> = xor i32 4, 8            ; yields i32:result = 12
7557       <result> = xor i32 %V, -1          ; yields i32:result = ~%V
7558
7559 Vector Operations
7560 -----------------
7561
7562 LLVM supports several instructions to represent vector operations in a
7563 target-independent manner. These instructions cover the element-access
7564 and vector-specific operations needed to process vectors effectively.
7565 While LLVM does directly support these vector operations, many
7566 sophisticated algorithms will want to use target-specific intrinsics to
7567 take full advantage of a specific target.
7568
7569 .. _i_extractelement:
7570
7571 '``extractelement``' Instruction
7572 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7573
7574 Syntax:
7575 """""""
7576
7577 ::
7578
7579       <result> = extractelement <n x <ty>> <val>, <ty2> <idx>  ; yields <ty>
7580
7581 Overview:
7582 """""""""
7583
7584 The '``extractelement``' instruction extracts a single scalar element
7585 from a vector at a specified index.
7586
7587 Arguments:
7588 """"""""""
7589
7590 The first operand of an '``extractelement``' instruction is a value of
7591 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is an index indicating
7592 the position from which to extract the element. The index may be a
7593 variable of any integer type.
7594
7595 Semantics:
7596 """"""""""
7597
7598 The result is a scalar of the same type as the element type of ``val``.
7599 Its value is the value at position ``idx`` of ``val``. If ``idx``
7600 exceeds the length of ``val``, the result is a
7601 :ref:`poison value <poisonvalues>`.
7602
7603 Example:
7604 """"""""
7605
7606 .. code-block:: text
7607
7608       <result> = extractelement <4 x i32> %vec, i32 0    ; yields i32
7609
7610 .. _i_insertelement:
7611
7612 '``insertelement``' Instruction
7613 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7614
7615 Syntax:
7616 """""""
7617
7618 ::
7619
7620       <result> = insertelement <n x <ty>> <val>, <ty> <elt>, <ty2> <idx>    ; yields <n x <ty>>
7621
7622 Overview:
7623 """""""""
7624
7625 The '``insertelement``' instruction inserts a scalar element into a
7626 vector at a specified index.
7627
7628 Arguments:
7629 """"""""""
7630
7631 The first operand of an '``insertelement``' instruction is a value of
7632 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is a scalar value whose
7633 type must equal the element type of the first operand. The third operand
7634 is an index indicating the position at which to insert the value. The
7635 index may be a variable of any integer type.
7636
7637 Semantics:
7638 """"""""""
7639
7640 The result is a vector of the same type as ``val``. Its element values
7641 are those of ``val`` except at position ``idx``, where it gets the value
7642 ``elt``. If ``idx`` exceeds the length of ``val``, the result
7643 is a :ref:`poison value <poisonvalues>`.
7644
7645 Example:
7646 """"""""
7647
7648 .. code-block:: text
7649
7650       <result> = insertelement <4 x i32> %vec, i32 1, i32 0    ; yields <4 x i32>
7651
7652 .. _i_shufflevector:
7653
7654 '``shufflevector``' Instruction
7655 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7656
7657 Syntax:
7658 """""""
7659
7660 ::
7661
7662       <result> = shufflevector <n x <ty>> <v1>, <n x <ty>> <v2>, <m x i32> <mask>    ; yields <m x <ty>>
7663
7664 Overview:
7665 """""""""
7666
7667 The '``shufflevector``' instruction constructs a permutation of elements
7668 from two input vectors, returning a vector with the same element type as
7669 the input and length that is the same as the shuffle mask.
7670
7671 Arguments:
7672 """"""""""
7673
7674 The first two operands of a '``shufflevector``' instruction are vectors
7675 with the same type. The third argument is a shuffle mask whose element
7676 type is always 'i32'. The result of the instruction is a vector whose
7677 length is the same as the shuffle mask and whose element type is the
7678 same as the element type of the first two operands.
7679
7680 The shuffle mask operand is required to be a constant vector with either
7681 constant integer or undef values.
7682
7683 Semantics:
7684 """"""""""
7685
7686 The elements of the two input vectors are numbered from left to right
7687 across both of the vectors. The shuffle mask operand specifies, for each
7688 element of the result vector, which element of the two input vectors the
7689 result element gets. If the shuffle mask is undef, the result vector is
7690 undef. If any element of the mask operand is undef, that element of the
7691 result is undef. If the shuffle mask selects an undef element from one
7692 of the input vectors, the resulting element is undef.
7693
7694 Example:
7695 """"""""
7696
7697 .. code-block:: text
7698
7699       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
7700                               <4 x i32> <i32 0, i32 4, i32 1, i32 5>  ; yields <4 x i32>
7701       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> undef,
7702                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32> - Identity shuffle.
7703       <result> = shufflevector <8 x i32> %v1, <8 x i32> undef,
7704                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32>
7705       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
7706                               <8 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3, i32 4, i32 5, i32 6, i32 7 >  ; yields <8 x i32>
7707
7708 Aggregate Operations
7709 --------------------
7710
7711 LLVM supports several instructions for working with
7712 :ref:`aggregate <t_aggregate>` values.
7713
7714 .. _i_extractvalue:
7715
7716 '``extractvalue``' Instruction
7717 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7718
7719 Syntax:
7720 """""""
7721
7722 ::
7723
7724       <result> = extractvalue <aggregate type> <val>, <idx>{, <idx>}*
7725
7726 Overview:
7727 """""""""
7728
7729 The '``extractvalue``' instruction extracts the value of a member field
7730 from an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
7731
7732 Arguments:
7733 """"""""""
7734
7735 The first operand of an '``extractvalue``' instruction is a value of
7736 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The other operands are
7737 constant indices to specify which value to extract in a similar manner
7738 as indices in a '``getelementptr``' instruction.
7739
7740 The major differences to ``getelementptr`` indexing are:
7741
7742 -  Since the value being indexed is not a pointer, the first index is
7743    omitted and assumed to be zero.
7744 -  At least one index must be specified.
7745 -  Not only struct indices but also array indices must be in bounds.
7746
7747 Semantics:
7748 """"""""""
7749
7750 The result is the value at the position in the aggregate specified by
7751 the index operands.
7752
7753 Example:
7754 """"""""
7755
7756 .. code-block:: text
7757
7758       <result> = extractvalue {i32, float} %agg, 0    ; yields i32
7759
7760 .. _i_insertvalue:
7761
7762 '``insertvalue``' Instruction
7763 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7764
7765 Syntax:
7766 """""""
7767
7768 ::
7769
7770       <result> = insertvalue <aggregate type> <val>, <ty> <elt>, <idx>{, <idx>}*    ; yields <aggregate type>
7771
7772 Overview:
7773 """""""""
7774
7775 The '``insertvalue``' instruction inserts a value into a member field in
7776 an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
7777
7778 Arguments:
7779 """"""""""
7780
7781 The first operand of an '``insertvalue``' instruction is a value of
7782 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The second operand is
7783 a first-class value to insert. The following operands are constant
7784 indices indicating the position at which to insert the value in a
7785 similar manner as indices in a '``extractvalue``' instruction. The value
7786 to insert must have the same type as the value identified by the
7787 indices.
7788
7789 Semantics:
7790 """"""""""
7791
7792 The result is an aggregate of the same type as ``val``. Its value is
7793 that of ``val`` except that the value at the position specified by the
7794 indices is that of ``elt``.
7795
7796 Example:
7797 """"""""
7798
7799 .. code-block:: llvm
7800
7801       %agg1 = insertvalue {i32, float} undef, i32 1, 0              ; yields {i32 1, float undef}
7802       %agg2 = insertvalue {i32, float} %agg1, float %val, 1         ; yields {i32 1, float %val}
7803       %agg3 = insertvalue {i32, {float}} undef, float %val, 1, 0    ; yields {i32 undef, {float %val}}
7804
7805 .. _memoryops:
7806
7807 Memory Access and Addressing Operations
7808 ---------------------------------------
7809
7810 A key design point of an SSA-based representation is how it represents
7811 memory. In LLVM, no memory locations are in SSA form, which makes things
7812 very simple. This section describes how to read, write, and allocate
7813 memory in LLVM.
7814
7815 .. _i_alloca:
7816
7817 '``alloca``' Instruction
7818 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7819
7820 Syntax:
7821 """""""
7822
7823 ::
7824
7825       <result> = alloca [inalloca] <type> [, <ty> <NumElements>] [, align <alignment>] [, addrspace(<num>)]     ; yields type addrspace(num)*:result
7826
7827 Overview:
7828 """""""""
7829
7830 The '``alloca``' instruction allocates memory on the stack frame of the
7831 currently executing function, to be automatically released when this
7832 function returns to its caller. The object is always allocated in the
7833 address space for allocas indicated in the datalayout.
7834
7835 Arguments:
7836 """"""""""
7837
7838 The '``alloca``' instruction allocates ``sizeof(<type>)*NumElements``
7839 bytes of memory on the runtime stack, returning a pointer of the
7840 appropriate type to the program. If "NumElements" is specified, it is
7841 the number of elements allocated, otherwise "NumElements" is defaulted
7842 to be one. If a constant alignment is specified, the value result of the
7843 allocation is guaranteed to be aligned to at least that boundary. The
7844 alignment may not be greater than ``1 << 29``. If not specified, or if
7845 zero, the target can choose to align the allocation on any convenient
7846 boundary compatible with the type.
7847
7848 '``type``' may be any sized type.
7849
7850 Semantics:
7851 """"""""""
7852
7853 Memory is allocated; a pointer is returned. The operation is undefined
7854 if there is insufficient stack space for the allocation. '``alloca``'d
7855 memory is automatically released when the function returns. The
7856 '``alloca``' instruction is commonly used to represent automatic
7857 variables that must have an address available. When the function returns
7858 (either with the ``ret`` or ``resume`` instructions), the memory is
7859 reclaimed. Allocating zero bytes is legal, but the result is undefined.
7860 The order in which memory is allocated (ie., which way the stack grows)
7861 is not specified.
7862
7863 Example:
7864 """"""""
7865
7866 .. code-block:: llvm
7867
7868       %ptr = alloca i32                             ; yields i32*:ptr
7869       %ptr = alloca i32, i32 4                      ; yields i32*:ptr
7870       %ptr = alloca i32, i32 4, align 1024          ; yields i32*:ptr
7871       %ptr = alloca i32, align 1024                 ; yields i32*:ptr
7872
7873 .. _i_load:
7874
7875 '``load``' Instruction
7876 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7877
7878 Syntax:
7879 """""""
7880
7881 ::
7882
7883       <result> = load [volatile] <ty>, <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>][, !invariant.load !<index>][, !invariant.group !<index>][, !nonnull !<index>][, !dereferenceable !<deref_bytes_node>][, !dereferenceable_or_null !<deref_bytes_node>][, !align !<align_node>]
7884       <result> = load atomic [volatile] <ty>, <ty>* <pointer> [syncscope("<target-scope>")] <ordering>, align <alignment> [, !invariant.group !<index>]
7885       !<index> = !{ i32 1 }
7886       !<deref_bytes_node> = !{i64 <dereferenceable_bytes>}
7887       !<align_node> = !{ i64 <value_alignment> }
7888
7889 Overview:
7890 """""""""
7891
7892 The '``load``' instruction is used to read from memory.
7893
7894 Arguments:
7895 """"""""""
7896
7897 The argument to the ``load`` instruction specifies the memory address from which
7898 to load. The type specified must be a :ref:`first class <t_firstclass>` type of
7899 known size (i.e. not containing an :ref:`opaque structural type <t_opaque>`). If
7900 the ``load`` is marked as ``volatile``, then the optimizer is not allowed to
7901 modify the number or order of execution of this ``load`` with other
7902 :ref:`volatile operations <volatile>`.
7903
7904 If the ``load`` is marked as ``atomic``, it takes an extra :ref:`ordering
7905 <ordering>` and optional ``syncscope("<target-scope>")`` argument. The
7906 ``release`` and ``acq_rel`` orderings are not valid on ``load`` instructions.
7907 Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results when they may see
7908 multiple atomic stores. The type of the pointee must be an integer, pointer, or
7909 floating-point type whose bit width is a power of two greater than or equal to
7910 eight and less than or equal to a target-specific size limit.  ``align`` must be
7911 explicitly specified on atomic loads, and the load has undefined behavior if the
7912 alignment is not set to a value which is at least the size in bytes of the
7913 pointee. ``!nontemporal`` does not have any defined semantics for atomic loads.
7914
7915 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
7916 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
7917 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
7918 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
7919 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
7920 alignment results in undefined behavior. Underestimating the alignment
7921 may produce less efficient code. An alignment of 1 is always safe. The
7922 maximum possible alignment is ``1 << 29``. An alignment value higher
7923 than the size of the loaded type implies memory up to the alignment
7924 value bytes can be safely loaded without trapping in the default
7925 address space. Access of the high bytes can interfere with debugging
7926 tools, so should not be accessed if the function has the
7927 ``sanitize_thread`` or ``sanitize_address`` attributes.
7928
7929 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single
7930 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one
7931 ``i32`` entry of value 1. The existence of the ``!nontemporal``
7932 metadata on the instruction tells the optimizer and code generator
7933 that this load is not expected to be reused in the cache. The code
7934 generator may select special instructions to save cache bandwidth, such
7935 as the ``MOVNT`` instruction on x86.
7936
7937 The optional ``!invariant.load`` metadata must reference a single
7938 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
7939 entries. If a load instruction tagged with the ``!invariant.load``
7940 metadata is executed, the optimizer may assume the memory location
7941 referenced by the load contains the same value at all points in the
7942 program where the memory location is known to be dereferenceable.
7943
7944 The optional ``!invariant.group`` metadata must reference a single metadata name
7945  ``<index>`` corresponding to a metadata node with no entries.
7946  See ``invariant.group`` metadata.
7947
7948 The optional ``!nonnull`` metadata must reference a single
7949 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
7950 entries. The existence of the ``!nonnull`` metadata on the
7951 instruction tells the optimizer that the value loaded is known to
7952 never be null. This is analogous to the ``nonnull`` attribute
7953 on parameters and return values. This metadata can only be applied
7954 to loads of a pointer type.
7955
7956 The optional ``!dereferenceable`` metadata must reference a single metadata
7957 name ``<deref_bytes_node>`` corresponding to a metadata node with one ``i64``
7958 entry. The existence of the ``!dereferenceable`` metadata on the instruction
7959 tells the optimizer that the value loaded is known to be dereferenceable.
7960 The number of bytes known to be dereferenceable is specified by the integer
7961 value in the metadata node. This is analogous to the ''dereferenceable''
7962 attribute on parameters and return values. This metadata can only be applied
7963 to loads of a pointer type.
7964
7965 The optional ``!dereferenceable_or_null`` metadata must reference a single
7966 metadata name ``<deref_bytes_node>`` corresponding to a metadata node with one
7967 ``i64`` entry. The existence of the ``!dereferenceable_or_null`` metadata on the
7968 instruction tells the optimizer that the value loaded is known to be either
7969 dereferenceable or null.
7970 The number of bytes known to be dereferenceable is specified by the integer
7971 value in the metadata node. This is analogous to the ''dereferenceable_or_null''
7972 attribute on parameters and return values. This metadata can only be applied
7973 to loads of a pointer type.
7974
7975 The optional ``!align`` metadata must reference a single metadata name
7976 ``<align_node>`` corresponding to a metadata node with one ``i64`` entry.
7977 The existence of the ``!align`` metadata on the instruction tells the
7978 optimizer that the value loaded is known to be aligned to a boundary specified
7979 by the integer value in the metadata node. The alignment must be a power of 2.
7980 This is analogous to the ''align'' attribute on parameters and return values.
7981 This metadata can only be applied to loads of a pointer type.
7982
7983 Semantics:
7984 """"""""""
7985
7986 The location of memory pointed to is loaded. If the value being loaded
7987 is of scalar type then the number of bytes read does not exceed the
7988 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
7989 example, loading an ``i24`` reads at most three bytes. When loading a
7990 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
7991 of bytes, the result is undefined if the value was not originally
7992 written using a store of the same type.
7993
7994 Examples:
7995 """""""""
7996
7997 .. code-block:: llvm
7998
7999       %ptr = alloca i32                               ; yields i32*:ptr
8000       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields void
8001       %val = load i32, i32* %ptr                      ; yields i32:val = i32 3
8002
8003 .. _i_store:
8004
8005 '``store``' Instruction
8006 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8007
8008 Syntax:
8009 """""""
8010
8011 ::
8012
8013       store [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>][, !invariant.group !<index>]        ; yields void
8014       store atomic [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer> [syncscope("<target-scope>")] <ordering>, align <alignment> [, !invariant.group !<index>] ; yields void
8015
8016 Overview:
8017 """""""""
8018
8019 The '``store``' instruction is used to write to memory.
8020
8021 Arguments:
8022 """"""""""
8023
8024 There are two arguments to the ``store`` instruction: a value to store and an
8025 address at which to store it. The type of the ``<pointer>`` operand must be a
8026 pointer to the :ref:`first class <t_firstclass>` type of the ``<value>``
8027 operand. If the ``store`` is marked as ``volatile``, then the optimizer is not
8028 allowed to modify the number or order of execution of this ``store`` with other
8029 :ref:`volatile operations <volatile>`.  Only values of :ref:`first class
8030 <t_firstclass>` types of known size (i.e. not containing an :ref:`opaque
8031 structural type <t_opaque>`) can be stored.
8032
8033 If the ``store`` is marked as ``atomic``, it takes an extra :ref:`ordering
8034 <ordering>` and optional ``syncscope("<target-scope>")`` argument. The
8035 ``acquire`` and ``acq_rel`` orderings aren't valid on ``store`` instructions.
8036 Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results when they may see
8037 multiple atomic stores. The type of the pointee must be an integer, pointer, or
8038 floating-point type whose bit width is a power of two greater than or equal to
8039 eight and less than or equal to a target-specific size limit.  ``align`` must be
8040 explicitly specified on atomic stores, and the store has undefined behavior if
8041 the alignment is not set to a value which is at least the size in bytes of the
8042 pointee. ``!nontemporal`` does not have any defined semantics for atomic stores.
8043
8044 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
8045 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
8046 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
8047 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
8048 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
8049 alignment results in undefined behavior. Underestimating the
8050 alignment may produce less efficient code. An alignment of 1 is always
8051 safe. The maximum possible alignment is ``1 << 29``. An alignment
8052 value higher than the size of the stored type implies memory up to the
8053 alignment value bytes can be stored to without trapping in the default
8054 address space. Storing to the higher bytes however may result in data
8055 races if another thread can access the same address. Introducing a
8056 data race is not allowed. Storing to the extra bytes is not allowed
8057 even in situations where a data race is known to not exist if the
8058 function has the ``sanitize_address`` attribute.
8059
8060 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single metadata
8061 name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one ``i32`` entry of
8062 value 1. The existence of the ``!nontemporal`` metadata on the instruction
8063 tells the optimizer and code generator that this load is not expected to
8064 be reused in the cache. The code generator may select special
8065 instructions to save cache bandwidth, such as the ``MOVNT`` instruction on
8066 x86.
8067
8068 The optional ``!invariant.group`` metadata must reference a
8069 single metadata name ``<index>``. See ``invariant.group`` metadata.
8070
8071 Semantics:
8072 """"""""""
8073
8074 The contents of memory are updated to contain ``<value>`` at the
8075 location specified by the ``<pointer>`` operand. If ``<value>`` is
8076 of scalar type then the number of bytes written does not exceed the
8077 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
8078 example, storing an ``i24`` writes at most three bytes. When writing a
8079 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
8080 of bytes, it is unspecified what happens to the extra bits that do not
8081 belong to the type, but they will typically be overwritten.
8082
8083 Example:
8084 """"""""
8085
8086 .. code-block:: llvm
8087
8088       %ptr = alloca i32                               ; yields i32*:ptr
8089       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields void
8090       %val = load i32, i32* %ptr                      ; yields i32:val = i32 3
8091
8092 .. _i_fence:
8093
8094 '``fence``' Instruction
8095 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8096
8097 Syntax:
8098 """""""
8099
8100 ::
8101
8102       fence [syncscope("<target-scope>")] <ordering>  ; yields void
8103
8104 Overview:
8105 """""""""
8106
8107 The '``fence``' instruction is used to introduce happens-before edges
8108 between operations.
8109
8110 Arguments:
8111 """"""""""
8112
8113 '``fence``' instructions take an :ref:`ordering <ordering>` argument which
8114 defines what *synchronizes-with* edges they add. They can only be given
8115 ``acquire``, ``release``, ``acq_rel``, and ``seq_cst`` orderings.
8116
8117 Semantics:
8118 """"""""""
8119
8120 A fence A which has (at least) ``release`` ordering semantics
8121 *synchronizes with* a fence B with (at least) ``acquire`` ordering
8122 semantics if and only if there exist atomic operations X and Y, both
8123 operating on some atomic object M, such that A is sequenced before X, X
8124 modifies M (either directly or through some side effect of a sequence
8125 headed by X), Y is sequenced before B, and Y observes M. This provides a
8126 *happens-before* dependency between A and B. Rather than an explicit
8127 ``fence``, one (but not both) of the atomic operations X or Y might
8128 provide a ``release`` or ``acquire`` (resp.) ordering constraint and
8129 still *synchronize-with* the explicit ``fence`` and establish the
8130 *happens-before* edge.
8131
8132 A ``fence`` which has ``seq_cst`` ordering, in addition to having both
8133 ``acquire`` and ``release`` semantics specified above, participates in
8134 the global program order of other ``seq_cst`` operations and/or fences.
8135
8136 A ``fence`` instruction can also take an optional
8137 ":ref:`syncscope <syncscope>`" argument.
8138
8139 Example:
8140 """"""""
8141
8142 .. code-block:: text
8143
8144       fence acquire                                        ; yields void
8145       fence syncscope("singlethread") seq_cst              ; yields void
8146       fence syncscope("agent") seq_cst                     ; yields void
8147
8148 .. _i_cmpxchg:
8149
8150 '``cmpxchg``' Instruction
8151 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8152
8153 Syntax:
8154 """""""
8155
8156 ::
8157
8158       cmpxchg [weak] [volatile] <ty>* <pointer>, <ty> <cmp>, <ty> <new> [syncscope("<target-scope>")] <success ordering> <failure ordering> ; yields  { ty, i1 }
8159
8160 Overview:
8161 """""""""
8162
8163 The '``cmpxchg``' instruction is used to atomically modify memory. It
8164 loads a value in memory and compares it to a given value. If they are
8165 equal, it tries to store a new value into the memory.
8166
8167 Arguments:
8168 """"""""""
8169
8170 There are three arguments to the '``cmpxchg``' instruction: an address
8171 to operate on, a value to compare to the value currently be at that
8172 address, and a new value to place at that address if the compared values
8173 are equal. The type of '<cmp>' must be an integer or pointer type whose
8174 bit width is a power of two greater than or equal to eight and less
8175 than or equal to a target-specific size limit. '<cmp>' and '<new>' must
8176 have the same type, and the type of '<pointer>' must be a pointer to
8177 that type. If the ``cmpxchg`` is marked as ``volatile``, then the
8178 optimizer is not allowed to modify the number or order of execution of
8179 this ``cmpxchg`` with other :ref:`volatile operations <volatile>`.
8180
8181 The success and failure :ref:`ordering <ordering>` arguments specify how this
8182 ``cmpxchg`` synchronizes with other atomic operations. Both ordering parameters
8183 must be at least ``monotonic``, the ordering constraint on failure must be no
8184 stronger than that on success, and the failure ordering cannot be either
8185 ``release`` or ``acq_rel``.
8186
8187 A ``cmpxchg`` instruction can also take an optional
8188 ":ref:`syncscope <syncscope>`" argument.
8189
8190 The pointer passed into cmpxchg must have alignment greater than or
8191 equal to the size in memory of the operand.
8192
8193 Semantics:
8194 """"""""""
8195
8196 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``' operand
8197 is read and compared to '``<cmp>``'; if the values are equal, '``<new>``' is
8198 written to the location. The original value at the location is returned,
8199 together with a flag indicating success (true) or failure (false).
8200
8201 If the cmpxchg operation is marked as ``weak`` then a spurious failure is
8202 permitted: the operation may not write ``<new>`` even if the comparison
8203 matched.
8204
8205 If the cmpxchg operation is strong (the default), the i1 value is 1 if and only
8206 if the value loaded equals ``cmp``.
8207
8208 A successful ``cmpxchg`` is a read-modify-write instruction for the purpose of
8209 identifying release sequences. A failed ``cmpxchg`` is equivalent to an atomic
8210 load with an ordering parameter determined the second ordering parameter.
8211
8212 Example:
8213 """"""""
8214
8215 .. code-block:: llvm
8216
8217     entry:
8218       %orig = load atomic i32, i32* %ptr unordered, align 4                      ; yields i32
8219       br label %loop
8220
8221     loop:
8222       %cmp = phi i32 [ %orig, %entry ], [%value_loaded, %loop]
8223       %squared = mul i32 %cmp, %cmp
8224       %val_success = cmpxchg i32* %ptr, i32 %cmp, i32 %squared acq_rel monotonic ; yields  { i32, i1 }
8225       %value_loaded = extractvalue { i32, i1 } %val_success, 0
8226       %success = extractvalue { i32, i1 } %val_success, 1
8227       br i1 %success, label %done, label %loop
8228
8229     done:
8230       ...
8231
8232 .. _i_atomicrmw:
8233
8234 '``atomicrmw``' Instruction
8235 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8236
8237 Syntax:
8238 """""""
8239
8240 ::
8241
8242       atomicrmw [volatile] <operation> <ty>* <pointer>, <ty> <value> [syncscope("<target-scope>")] <ordering>                   ; yields ty
8243
8244 Overview:
8245 """""""""
8246
8247 The '``atomicrmw``' instruction is used to atomically modify memory.
8248
8249 Arguments:
8250 """"""""""
8251
8252 There are three arguments to the '``atomicrmw``' instruction: an
8253 operation to apply, an address whose value to modify, an argument to the
8254 operation. The operation must be one of the following keywords:
8255
8256 -  xchg
8257 -  add
8258 -  sub
8259 -  and
8260 -  nand
8261 -  or
8262 -  xor
8263 -  max
8264 -  min
8265 -  umax
8266 -  umin
8267
8268 The type of '<value>' must be an integer type whose bit width is a power
8269 of two greater than or equal to eight and less than or equal to a
8270 target-specific size limit. The type of the '``<pointer>``' operand must
8271 be a pointer to that type. If the ``atomicrmw`` is marked as
8272 ``volatile``, then the optimizer is not allowed to modify the number or
8273 order of execution of this ``atomicrmw`` with other :ref:`volatile
8274 operations <volatile>`.
8275
8276 A ``atomicrmw`` instruction can also take an optional
8277 ":ref:`syncscope <syncscope>`" argument.
8278
8279 Semantics:
8280 """"""""""
8281
8282 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
8283 operand are atomically read, modified, and written back. The original
8284 value at the location is returned. The modification is specified by the
8285 operation argument:
8286
8287 -  xchg: ``*ptr = val``
8288 -  add: ``*ptr = *ptr + val``
8289 -  sub: ``*ptr = *ptr - val``
8290 -  and: ``*ptr = *ptr & val``
8291 -  nand: ``*ptr = ~(*ptr & val)``
8292 -  or: ``*ptr = *ptr | val``
8293 -  xor: ``*ptr = *ptr ^ val``
8294 -  max: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
8295 -  min: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
8296 -  umax: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using an unsigned
8297    comparison)
8298 -  umin: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using an unsigned
8299    comparison)
8300
8301 Example:
8302 """"""""
8303
8304 .. code-block:: llvm
8305
8306       %old = atomicrmw add i32* %ptr, i32 1 acquire                        ; yields i32
8307
8308 .. _i_getelementptr:
8309
8310 '``getelementptr``' Instruction
8311 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8312
8313 Syntax:
8314 """""""
8315
8316 ::
8317
8318       <result> = getelementptr <ty>, <ty>* <ptrval>{, [inrange] <ty> <idx>}*
8319       <result> = getelementptr inbounds <ty>, <ty>* <ptrval>{, [inrange] <ty> <idx>}*
8320       <result> = getelementptr <ty>, <ptr vector> <ptrval>, [inrange] <vector index type> <idx>
8321
8322 Overview:
8323 """""""""
8324
8325 The '``getelementptr``' instruction is used to get the address of a
8326 subelement of an :ref:`aggregate <t_aggregate>` data structure. It performs
8327 address calculation only and does not access memory. The instruction can also
8328 be used to calculate a vector of such addresses.
8329
8330 Arguments:
8331 """"""""""
8332
8333 The first argument is always a type used as the basis for the calculations.
8334 The second argument is always a pointer or a vector of pointers, and is the
8335 base address to start from. The remaining arguments are indices
8336 that indicate which of the elements of the aggregate object are indexed.
8337 The interpretation of each index is dependent on the type being indexed
8338 into. The first index always indexes the pointer value given as the
8339 second argument, the second index indexes a value of the type pointed to
8340 (not necessarily the value directly pointed to, since the first index
8341 can be non-zero), etc. The first type indexed into must be a pointer
8342 value, subsequent types can be arrays, vectors, and structs. Note that
8343 subsequent types being indexed into can never be pointers, since that
8344 would require loading the pointer before continuing calculation.
8345
8346 The type of each index argument depends on the type it is indexing into.
8347 When indexing into a (optionally packed) structure, only ``i32`` integer
8348 **constants** are allowed (when using a vector of indices they must all
8349 be the **same** ``i32`` integer constant). When indexing into an array,
8350 pointer or vector, integers of any width are allowed, and they are not
8351 required to be constant. These integers are treated as signed values
8352 where relevant.
8353
8354 For example, let's consider a C code fragment and how it gets compiled
8355 to LLVM:
8356
8357 .. code-block:: c
8358
8359     struct RT {
8360       char A;
8361       int B[10][20];
8362       char C;
8363     };
8364     struct ST {
8365       int X;
8366       double Y;
8367       struct RT Z;
8368     };
8369
8370     int *foo(struct ST *s) {
8371       return &s[1].Z.B[5][13];
8372     }
8373
8374 The LLVM code generated by Clang is:
8375
8376 .. code-block:: llvm
8377
8378     %struct.RT = type { i8, [10 x [20 x i32]], i8 }
8379     %struct.ST = type { i32, double, %struct.RT }
8380
8381     define i32* @foo(%struct.ST* %s) nounwind uwtable readnone optsize ssp {
8382     entry:
8383       %arrayidx = getelementptr inbounds %struct.ST, %struct.ST* %s, i64 1, i32 2, i32 1, i64 5, i64 13
8384       ret i32* %arrayidx
8385     }
8386
8387 Semantics:
8388 """"""""""
8389
8390 In the example above, the first index is indexing into the
8391 '``%struct.ST*``' type, which is a pointer, yielding a '``%struct.ST``'
8392 = '``{ i32, double, %struct.RT }``' type, a structure. The second index
8393 indexes into the third element of the structure, yielding a
8394 '``%struct.RT``' = '``{ i8 , [10 x [20 x i32]], i8 }``' type, another
8395 structure. The third index indexes into the second element of the
8396 structure, yielding a '``[10 x [20 x i32]]``' type, an array. The two
8397 dimensions of the array are subscripted into, yielding an '``i32``'
8398 type. The '``getelementptr``' instruction returns a pointer to this
8399 element, thus computing a value of '``i32*``' type.
8400
8401 Note that it is perfectly legal to index partially through a structure,
8402 returning a pointer to an inner element. Because of this, the LLVM code
8403 for the given testcase is equivalent to:
8404
8405 .. code-block:: llvm
8406
8407     define i32* @foo(%struct.ST* %s) {
8408       %t1 = getelementptr %struct.ST, %struct.ST* %s, i32 1                        ; yields %struct.ST*:%t1
8409       %t2 = getelementptr %struct.ST, %struct.ST* %t1, i32 0, i32 2                ; yields %struct.RT*:%t2
8410       %t3 = getelementptr %struct.RT, %struct.RT* %t2, i32 0, i32 1                ; yields [10 x [20 x i32]]*:%t3
8411       %t4 = getelementptr [10 x [20 x i32]], [10 x [20 x i32]]* %t3, i32 0, i32 5  ; yields [20 x i32]*:%t4
8412       %t5 = getelementptr [20 x i32], [20 x i32]* %t4, i32 0, i32 13               ; yields i32*:%t5
8413       ret i32* %t5
8414     }
8415
8416 If the ``inbounds`` keyword is present, the result value of the
8417 ``getelementptr`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the base
8418 pointer is not an *in bounds* address of an allocated object, or if any
8419 of the addresses that would be formed by successive addition of the
8420 offsets implied by the indices to the base address with infinitely
8421 precise signed arithmetic are not an *in bounds* address of that
8422 allocated object. The *in bounds* addresses for an allocated object are
8423 all the addresses that point into the object, plus the address one byte
8424 past the end. The only *in bounds* address for a null pointer in the
8425 default address-space is the null pointer itself. In cases where the
8426 base is a vector of pointers the ``inbounds`` keyword applies to each
8427 of the computations element-wise.
8428
8429 If the ``inbounds`` keyword is not present, the offsets are added to the
8430 base address with silently-wrapping two's complement arithmetic. If the
8431 offsets have a different width from the pointer, they are sign-extended
8432 or truncated to the width of the pointer. The result value of the
8433 ``getelementptr`` may be outside the object pointed to by the base
8434 pointer. The result value may not necessarily be used to access memory
8435 though, even if it happens to point into allocated storage. See the
8436 :ref:`Pointer Aliasing Rules <pointeraliasing>` section for more
8437 information.
8438
8439 If the ``inrange`` keyword is present before any index, loading from or
8440 storing to any pointer derived from the ``getelementptr`` has undefined
8441 behavior if the load or store would access memory outside of the bounds of
8442 the element selected by the index marked as ``inrange``. The result of a
8443 pointer comparison or ``ptrtoint`` (including ``ptrtoint``-like operations
8444 involving memory) involving a pointer derived from a ``getelementptr`` with
8445 the ``inrange`` keyword is undefined, with the exception of comparisons
8446 in the case where both operands are in the range of the element selected
8447 by the ``inrange`` keyword, inclusive of the address one past the end of
8448 that element. Note that the ``inrange`` keyword is currently only allowed
8449 in constant ``getelementptr`` expressions.
8450
8451 The getelementptr instruction is often confusing. For some more insight
8452 into how it works, see :doc:`the getelementptr FAQ <GetElementPtr>`.
8453
8454 Example:
8455 """"""""
8456
8457 .. code-block:: llvm
8458
8459         ; yields [12 x i8]*:aptr
8460         %aptr = getelementptr {i32, [12 x i8]}, {i32, [12 x i8]}* %saptr, i64 0, i32 1
8461         ; yields i8*:vptr
8462         %vptr = getelementptr {i32, <2 x i8>}, {i32, <2 x i8>}* %svptr, i64 0, i32 1, i32 1
8463         ; yields i8*:eptr
8464         %eptr = getelementptr [12 x i8], [12 x i8]* %aptr, i64 0, i32 1
8465         ; yields i32*:iptr
8466         %iptr = getelementptr [10 x i32], [10 x i32]* @arr, i16 0, i16 0
8467
8468 Vector of pointers:
8469 """""""""""""""""""
8470
8471 The ``getelementptr`` returns a vector of pointers, instead of a single address,
8472 when one or more of its arguments is a vector. In such cases, all vector
8473 arguments should have the same number of elements, and every scalar argument
8474 will be effectively broadcast into a vector during address calculation.
8475
8476 .. code-block:: llvm
8477
8478      ; All arguments are vectors:
8479      ;   A[i] = ptrs[i] + offsets[i]*sizeof(i8)
8480      %A = getelementptr i8, <4 x i8*> %ptrs, <4 x i64> %offsets
8481
8482      ; Add the same scalar offset to each pointer of a vector:
8483      ;   A[i] = ptrs[i] + offset*sizeof(i8)
8484      %A = getelementptr i8, <4 x i8*> %ptrs, i64 %offset
8485
8486      ; Add distinct offsets to the same pointer:
8487      ;   A[i] = ptr + offsets[i]*sizeof(i8)
8488      %A = getelementptr i8, i8* %ptr, <4 x i64> %offsets
8489
8490      ; In all cases described above the type of the result is <4 x i8*>
8491
8492 The two following instructions are equivalent:
8493
8494 .. code-block:: llvm
8495
8496      getelementptr  %struct.ST, <4 x %struct.ST*> %s, <4 x i64> %ind1,
8497        <4 x i32> <i32 2, i32 2, i32 2, i32 2>,
8498        <4 x i32> <i32 1, i32 1, i32 1, i32 1>,
8499        <4 x i32> %ind4,
8500        <4 x i64> <i64 13, i64 13, i64 13, i64 13>
8501
8502      getelementptr  %struct.ST, <4 x %struct.ST*> %s, <4 x i64> %ind1,
8503        i32 2, i32 1, <4 x i32> %ind4, i64 13
8504
8505 Let's look at the C code, where the vector version of ``getelementptr``
8506 makes sense:
8507
8508 .. code-block:: c
8509
8510     // Let's assume that we vectorize the following loop:
8511     double *A, *B; int *C;
8512     for (int i = 0; i < size; ++i) {
8513       A[i] = B[C[i]];
8514     }
8515
8516 .. code-block:: llvm
8517
8518     ; get pointers for 8 elements from array B
8519     %ptrs = getelementptr double, double* %B, <8 x i32> %C
8520     ; load 8 elements from array B into A
8521     %A = call <8 x double> @llvm.masked.gather.v8f64.v8p0f64(<8 x double*> %ptrs,
8522          i32 8, <8 x i1> %mask, <8 x double> %passthru)
8523
8524 Conversion Operations
8525 ---------------------
8526
8527 The instructions in this category are the conversion instructions
8528 (casting) which all take a single operand and a type. They perform
8529 various bit conversions on the operand.
8530
8531 .. _i_trunc:
8532
8533 '``trunc .. to``' Instruction
8534 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8535
8536 Syntax:
8537 """""""
8538
8539 ::
8540
8541       <result> = trunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
8542
8543 Overview:
8544 """""""""
8545
8546 The '``trunc``' instruction truncates its operand to the type ``ty2``.
8547
8548 Arguments:
8549 """"""""""
8550
8551 The '``trunc``' instruction takes a value to trunc, and a type to trunc
8552 it to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors
8553 of the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
8554 larger than the bit size of the destination type, ``ty2``. Equal sized
8555 types are not allowed.
8556
8557 Semantics:
8558 """"""""""
8559
8560 The '``trunc``' instruction truncates the high order bits in ``value``
8561 and converts the remaining bits to ``ty2``. Since the source size must
8562 be larger than the destination size, ``trunc`` cannot be a *no-op cast*.
8563 It will always truncate bits.
8564
8565 Example:
8566 """"""""
8567
8568 .. code-block:: llvm
8569
8570       %X = trunc i32 257 to i8                        ; yields i8:1
8571       %Y = trunc i32 123 to i1                        ; yields i1:true
8572       %Z = trunc i32 122 to i1                        ; yields i1:false
8573       %W = trunc <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i8> ; yields <i8 8, i8 7>
8574
8575 .. _i_zext:
8576
8577 '``zext .. to``' Instruction
8578 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8579
8580 Syntax:
8581 """""""
8582
8583 ::
8584
8585       <result> = zext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
8586
8587 Overview:
8588 """""""""
8589
8590 The '``zext``' instruction zero extends its operand to type ``ty2``.
8591
8592 Arguments:
8593 """"""""""
8594
8595 The '``zext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
8596 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
8597 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
8598 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
8599
8600 Semantics:
8601 """"""""""
8602
8603 The ``zext`` fills the high order bits of the ``value`` with zero bits
8604 until it reaches the size of the destination type, ``ty2``.
8605
8606 When zero extending from i1, the result will always be either 0 or 1.
8607
8608 Example:
8609 """"""""
8610
8611 .. code-block:: llvm
8612
8613       %X = zext i32 257 to i64              ; yields i64:257
8614       %Y = zext i1 true to i32              ; yields i32:1
8615       %Z = zext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
8616
8617 .. _i_sext:
8618
8619 '``sext .. to``' Instruction
8620 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8621
8622 Syntax:
8623 """""""
8624
8625 ::
8626
8627       <result> = sext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
8628
8629 Overview:
8630 """""""""
8631
8632 The '``sext``' sign extends ``value`` to the type ``ty2``.
8633
8634 Arguments:
8635 """"""""""
8636
8637 The '``sext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
8638 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
8639 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
8640 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
8641
8642 Semantics:
8643 """"""""""
8644
8645 The '``sext``' instruction performs a sign extension by copying the sign
8646 bit (highest order bit) of the ``value`` until it reaches the bit size
8647 of the type ``ty2``.
8648
8649 When sign extending from i1, the extension always results in -1 or 0.
8650
8651 Example:
8652 """"""""
8653
8654 .. code-block:: llvm
8655
8656       %X = sext i8  -1 to i16              ; yields i16   :65535
8657       %Y = sext i1 true to i32             ; yields i32:-1
8658       %Z = sext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
8659
8660 '``fptrunc .. to``' Instruction
8661 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8662
8663 Syntax:
8664 """""""
8665
8666 ::
8667
8668       <result> = fptrunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
8669
8670 Overview:
8671 """""""""
8672
8673 The '``fptrunc``' instruction truncates ``value`` to type ``ty2``.
8674
8675 Arguments:
8676 """"""""""
8677
8678 The '``fptrunc``' instruction takes a :ref:`floating-point <t_floating>`
8679 value to cast and a :ref:`floating-point <t_floating>` type to cast it to.
8680 The size of ``value`` must be larger than the size of ``ty2``. This
8681 implies that ``fptrunc`` cannot be used to make a *no-op cast*.
8682
8683 Semantics:
8684 """"""""""
8685
8686 The '``fptrunc``' instruction casts a ``value`` from a larger
8687 :ref:`floating-point <t_floating>` type to a smaller :ref:`floating-point
8688 <t_floating>` type.  
8689 This instruction is assumed to execute in the default :ref:`floating-point
8690 environment <floatenv>`.
8691
8692 Example:
8693 """"""""
8694
8695 .. code-block:: llvm
8696
8697       %X = fptrunc double 16777217.0 to float    ; yields float:16777216.0
8698       %Y = fptrunc double 1.0E+300 to half       ; yields half:+infinity
8699
8700 '``fpext .. to``' Instruction
8701 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8702
8703 Syntax:
8704 """""""
8705
8706 ::
8707
8708       <result> = fpext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
8709
8710 Overview:
8711 """""""""
8712
8713 The '``fpext``' extends a floating-point ``value`` to a larger floating-point
8714 value.
8715
8716 Arguments:
8717 """"""""""
8718
8719 The '``fpext``' instruction takes a :ref:`floating-point <t_floating>`
8720 ``value`` to cast, and a :ref:`floating-point <t_floating>` type to cast it
8721 to. The source type must be smaller than the destination type.
8722
8723 Semantics:
8724 """"""""""
8725
8726 The '``fpext``' instruction extends the ``value`` from a smaller
8727 :ref:`floating-point <t_floating>` type to a larger :ref:`floating-point
8728 <t_floating>` type. The ``fpext`` cannot be used to make a
8729 *no-op cast* because it always changes bits. Use ``bitcast`` to make a
8730 *no-op cast* for a floating-point cast.
8731
8732 Example:
8733 """"""""
8734
8735 .. code-block:: llvm
8736
8737       %X = fpext float 3.125 to double         ; yields double:3.125000e+00
8738       %Y = fpext double %X to fp128            ; yields fp128:0xL00000000000000004000900000000000
8739
8740 '``fptoui .. to``' Instruction
8741 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8742
8743 Syntax:
8744 """""""
8745
8746 ::
8747
8748       <result> = fptoui <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
8749
8750 Overview:
8751 """""""""
8752
8753 The '``fptoui``' converts a floating-point ``value`` to its unsigned
8754 integer equivalent of type ``ty2``.
8755
8756 Arguments:
8757 """"""""""
8758
8759 The '``fptoui``' instruction takes a value to cast, which must be a
8760 scalar or vector :ref:`floating-point <t_floating>` value, and a type to
8761 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
8762 ``ty`` is a vector floating-point type, ``ty2`` must be a vector integer
8763 type with the same number of elements as ``ty``
8764
8765 Semantics:
8766 """"""""""
8767
8768 The '``fptoui``' instruction converts its :ref:`floating-point
8769 <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
8770 unsigned integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the result
8771 is a :ref:`poison value <poisonvalues>`.
8772
8773 Example:
8774 """"""""
8775
8776 .. code-block:: llvm
8777
8778       %X = fptoui double 123.0 to i32      ; yields i32:123
8779       %Y = fptoui float 1.0E+300 to i1     ; yields undefined:1
8780       %Z = fptoui float 1.04E+17 to i8     ; yields undefined:1
8781
8782 '``fptosi .. to``' Instruction
8783 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8784
8785 Syntax:
8786 """""""
8787
8788 ::
8789
8790       <result> = fptosi <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
8791
8792 Overview:
8793 """""""""
8794
8795 The '``fptosi``' instruction converts :ref:`floating-point <t_floating>`
8796 ``value`` to type ``ty2``.
8797
8798 Arguments:
8799 """"""""""
8800
8801 The '``fptosi``' instruction takes a value to cast, which must be a
8802 scalar or vector :ref:`floating-point <t_floating>` value, and a type to
8803 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
8804 ``ty`` is a vector floating-point type, ``ty2`` must be a vector integer
8805 type with the same number of elements as ``ty``
8806
8807 Semantics:
8808 """"""""""
8809
8810 The '``fptosi``' instruction converts its :ref:`floating-point
8811 <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
8812 signed integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the result
8813 is a :ref:`poison value <poisonvalues>`.
8814
8815 Example:
8816 """"""""
8817
8818 .. code-block:: llvm
8819
8820       %X = fptosi double -123.0 to i32      ; yields i32:-123
8821       %Y = fptosi float 1.0E-247 to i1      ; yields undefined:1
8822       %Z = fptosi float 1.04E+17 to i8      ; yields undefined:1
8823
8824 '``uitofp .. to``' Instruction
8825 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8826
8827 Syntax:
8828 """""""
8829
8830 ::
8831
8832       <result> = uitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
8833
8834 Overview:
8835 """""""""
8836
8837 The '``uitofp``' instruction regards ``value`` as an unsigned integer
8838 and converts that value to the ``ty2`` type.
8839
8840 Arguments:
8841 """"""""""
8842
8843 The '``uitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
8844 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
8845 ``ty2``, which must be an :ref:`floating-point <t_floating>` type. If
8846 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating-point
8847 type with the same number of elements as ``ty``
8848
8849 Semantics:
8850 """"""""""
8851
8852 The '``uitofp``' instruction interprets its operand as an unsigned
8853 integer quantity and converts it to the corresponding floating-point
8854 value. If the value cannot fit in the floating-point value, the results
8855 are undefined.
8856
8857 Example:
8858 """"""""
8859
8860 .. code-block:: llvm
8861
8862       %X = uitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
8863       %Y = uitofp i8 -1 to double          ; yields double:255.0
8864
8865 '``sitofp .. to``' Instruction
8866 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8867
8868 Syntax:
8869 """""""
8870
8871 ::
8872
8873       <result> = sitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
8874
8875 Overview:
8876 """""""""
8877
8878 The '``sitofp``' instruction regards ``value`` as a signed integer and
8879 converts that value to the ``ty2`` type.
8880
8881 Arguments:
8882 """"""""""
8883
8884 The '``sitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
8885 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
8886 ``ty2``, which must be an :ref:`floating-point <t_floating>` type. If
8887 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating-point
8888 type with the same number of elements as ``ty``
8889
8890 Semantics:
8891 """"""""""
8892
8893 The '``sitofp``' instruction interprets its operand as a signed integer
8894 quantity and converts it to the corresponding floating-point value. If
8895 the value cannot fit in the floating-point value, the results are
8896 undefined.
8897
8898 Example:
8899 """"""""
8900
8901 .. code-block:: llvm
8902
8903       %X = sitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
8904       %Y = sitofp i8 -1 to double          ; yields double:-1.0
8905
8906 .. _i_ptrtoint:
8907
8908 '``ptrtoint .. to``' Instruction
8909 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8910
8911 Syntax:
8912 """""""
8913
8914 ::
8915
8916       <result> = ptrtoint <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
8917
8918 Overview:
8919 """""""""
8920
8921 The '``ptrtoint``' instruction converts the pointer or a vector of
8922 pointers ``value`` to the integer (or vector of integers) type ``ty2``.
8923
8924 Arguments:
8925 """"""""""
8926
8927 The '``ptrtoint``' instruction takes a ``value`` to cast, which must be
8928 a value of type :ref:`pointer <t_pointer>` or a vector of pointers, and a
8929 type to cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` or
8930 a vector of integers type.
8931
8932 Semantics:
8933 """"""""""
8934
8935 The '``ptrtoint``' instruction converts ``value`` to integer type
8936 ``ty2`` by interpreting the pointer value as an integer and either
8937 truncating or zero extending that value to the size of the integer type.
8938 If ``value`` is smaller than ``ty2`` then a zero extension is done. If
8939 ``value`` is larger than ``ty2`` then a truncation is done. If they are
8940 the same size, then nothing is done (*no-op cast*) other than a type
8941 change.
8942
8943 Example:
8944 """"""""
8945
8946 .. code-block:: llvm
8947
8948       %X = ptrtoint i32* %P to i8                         ; yields truncation on 32-bit architecture
8949       %Y = ptrtoint i32* %P to i64                        ; yields zero extension on 32-bit architecture
8950       %Z = ptrtoint <4 x i32*> %P to <4 x i64>; yields vector zero extension for a vector of addresses on 32-bit architecture
8951
8952 .. _i_inttoptr:
8953
8954 '``inttoptr .. to``' Instruction
8955 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8956
8957 Syntax:
8958 """""""
8959
8960 ::
8961
8962       <result> = inttoptr <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
8963
8964 Overview:
8965 """""""""
8966
8967 The '``inttoptr``' instruction converts an integer ``value`` to a
8968 pointer type, ``ty2``.
8969
8970 Arguments:
8971 """"""""""
8972
8973 The '``inttoptr``' instruction takes an :ref:`integer <t_integer>` value to
8974 cast, and a type to cast it to, which must be a :ref:`pointer <t_pointer>`
8975 type.
8976
8977 Semantics:
8978 """"""""""
8979
8980 The '``inttoptr``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` by
8981 applying either a zero extension or a truncation depending on the size
8982 of the integer ``value``. If ``value`` is larger than the size of a
8983 pointer then a truncation is done. If ``value`` is smaller than the size
8984 of a pointer then a zero extension is done. If they are the same size,
8985 nothing is done (*no-op cast*).
8986
8987 Example:
8988 """"""""
8989
8990 .. code-block:: llvm
8991
8992       %X = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields zero extension on 64-bit architecture
8993       %Y = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields no-op on 32-bit architecture
8994       %Z = inttoptr i64 0 to i32*            ; yields truncation on 32-bit architecture
8995       %Z = inttoptr <4 x i32> %G to <4 x i8*>; yields truncation of vector G to four pointers
8996
8997 .. _i_bitcast:
8998
8999 '``bitcast .. to``' Instruction
9000 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9001
9002 Syntax:
9003 """""""
9004
9005 ::
9006
9007       <result> = bitcast <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
9008
9009 Overview:
9010 """""""""
9011
9012 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` without
9013 changing any bits.
9014
9015 Arguments:
9016 """"""""""
9017
9018 The '``bitcast``' instruction takes a value to cast, which must be a
9019 non-aggregate first class value, and a type to cast it to, which must
9020 also be a non-aggregate :ref:`first class <t_firstclass>` type. The
9021 bit sizes of ``value`` and the destination type, ``ty2``, must be
9022 identical. If the source type is a pointer, the destination type must
9023 also be a pointer of the same size. This instruction supports bitwise
9024 conversion of vectors to integers and to vectors of other types (as
9025 long as they have the same size).
9026
9027 Semantics:
9028 """"""""""
9029
9030 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2``. It
9031 is always a *no-op cast* because no bits change with this
9032 conversion. The conversion is done as if the ``value`` had been stored
9033 to memory and read back as type ``ty2``. Pointer (or vector of
9034 pointers) types may only be converted to other pointer (or vector of
9035 pointers) types with the same address space through this instruction.
9036 To convert pointers to other types, use the :ref:`inttoptr <i_inttoptr>`
9037 or :ref:`ptrtoint <i_ptrtoint>` instructions first.
9038
9039 Example:
9040 """"""""
9041
9042 .. code-block:: text
9043
9044       %X = bitcast i8 255 to i8              ; yields i8 :-1
9045       %Y = bitcast i32* %x to sint*          ; yields sint*:%x
9046       %Z = bitcast <2 x int> %V to i64;        ; yields i64: %V
9047       %Z = bitcast <2 x i32*> %V to <2 x i64*> ; yields <2 x i64*>
9048
9049 .. _i_addrspacecast:
9050
9051 '``addrspacecast .. to``' Instruction
9052 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9053
9054 Syntax:
9055 """""""
9056
9057 ::
9058
9059       <result> = addrspacecast <pty> <ptrval> to <pty2>       ; yields pty2
9060
9061 Overview:
9062 """""""""
9063
9064 The '``addrspacecast``' instruction converts ``ptrval`` from ``pty`` in
9065 address space ``n`` to type ``pty2`` in address space ``m``.
9066
9067 Arguments:
9068 """"""""""
9069
9070 The '``addrspacecast``' instruction takes a pointer or vector of pointer value
9071 to cast and a pointer type to cast it to, which must have a different
9072 address space.
9073
9074 Semantics:
9075 """"""""""
9076
9077 The '``addrspacecast``' instruction converts the pointer value
9078 ``ptrval`` to type ``pty2``. It can be a *no-op cast* or a complex
9079 value modification, depending on the target and the address space
9080 pair. Pointer conversions within the same address space must be
9081 performed with the ``bitcast`` instruction. Note that if the address space
9082 conversion is legal then both result and operand refer to the same memory
9083 location.
9084
9085 Example:
9086 """"""""
9087
9088 .. code-block:: llvm
9089
9090       %X = addrspacecast i32* %x to i32 addrspace(1)*    ; yields i32 addrspace(1)*:%x
9091       %Y = addrspacecast i32 addrspace(1)* %y to i64 addrspace(2)*    ; yields i64 addrspace(2)*:%y
9092       %Z = addrspacecast <4 x i32*> %z to <4 x float addrspace(3)*>   ; yields <4 x float addrspace(3)*>:%z
9093
9094 .. _otherops:
9095
9096 Other Operations
9097 ----------------
9098
9099 The instructions in this category are the "miscellaneous" instructions,
9100 which defy better classification.
9101
9102 .. _i_icmp:
9103
9104 '``icmp``' Instruction
9105 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9106
9107 Syntax:
9108 """""""
9109
9110 ::
9111
9112       <result> = icmp <cond> <ty> <op1>, <op2>   ; yields i1 or <N x i1>:result
9113
9114 Overview:
9115 """""""""
9116
9117 The '``icmp``' instruction returns a boolean value or a vector of
9118 boolean values based on comparison of its two integer, integer vector,
9119 pointer, or pointer vector operands.
9120
9121 Arguments:
9122 """"""""""
9123
9124 The '``icmp``' instruction takes three operands. The first operand is
9125 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
9126 not a value, just a keyword. The possible condition codes are:
9127
9128 #. ``eq``: equal
9129 #. ``ne``: not equal
9130 #. ``ugt``: unsigned greater than
9131 #. ``uge``: unsigned greater or equal
9132 #. ``ult``: unsigned less than
9133 #. ``ule``: unsigned less or equal
9134 #. ``sgt``: signed greater than
9135 #. ``sge``: signed greater or equal
9136 #. ``slt``: signed less than
9137 #. ``sle``: signed less or equal
9138
9139 The remaining two arguments must be :ref:`integer <t_integer>` or
9140 :ref:`pointer <t_pointer>` or integer :ref:`vector <t_vector>` typed. They
9141 must also be identical types.
9142
9143 Semantics:
9144 """"""""""
9145
9146 The '``icmp``' compares ``op1`` and ``op2`` according to the condition
9147 code given as ``cond``. The comparison performed always yields either an
9148 :ref:`i1 <t_integer>` or vector of ``i1`` result, as follows:
9149
9150 #. ``eq``: yields ``true`` if the operands are equal, ``false``
9151    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
9152 #. ``ne``: yields ``true`` if the operands are unequal, ``false``
9153    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
9154 #. ``ugt``: interprets the operands as unsigned values and yields
9155    ``true`` if ``op1`` is greater than ``op2``.
9156 #. ``uge``: interprets the operands as unsigned values and yields
9157    ``true`` if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
9158 #. ``ult``: interprets the operands as unsigned values and yields
9159    ``true`` if ``op1`` is less than ``op2``.
9160 #. ``ule``: interprets the operands as unsigned values and yields
9161    ``true`` if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
9162 #. ``sgt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
9163    if ``op1`` is greater than ``op2``.
9164 #. ``sge``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
9165    if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
9166 #. ``slt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
9167    if ``op1`` is less than ``op2``.
9168 #. ``sle``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
9169    if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
9170
9171 If the operands are :ref:`pointer <t_pointer>` typed, the pointer values
9172 are compared as if they were integers.
9173
9174 If the operands are integer vectors, then they are compared element by
9175 element. The result is an ``i1`` vector with the same number of elements
9176 as the values being compared. Otherwise, the result is an ``i1``.
9177
9178 Example:
9179 """"""""
9180
9181 .. code-block:: text
9182
9183       <result> = icmp eq i32 4, 5          ; yields: result=false
9184       <result> = icmp ne float* %X, %X     ; yields: result=false
9185       <result> = icmp ult i16  4, 5        ; yields: result=true
9186       <result> = icmp sgt i16  4, 5        ; yields: result=false
9187       <result> = icmp ule i16 -4, 5        ; yields: result=false
9188       <result> = icmp sge i16  4, 5        ; yields: result=false
9189
9190 .. _i_fcmp:
9191
9192 '``fcmp``' Instruction
9193 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9194
9195 Syntax:
9196 """""""
9197
9198 ::
9199
9200       <result> = fcmp [fast-math flags]* <cond> <ty> <op1>, <op2>     ; yields i1 or <N x i1>:result
9201
9202 Overview:
9203 """""""""
9204
9205 The '``fcmp``' instruction returns a boolean value or vector of boolean
9206 values based on comparison of its operands.
9207
9208 If the operands are floating-point scalars, then the result type is a
9209 boolean (:ref:`i1 <t_integer>`).
9210
9211 If the operands are floating-point vectors, then the result type is a
9212 vector of boolean with the same number of elements as the operands being
9213 compared.
9214
9215 Arguments:
9216 """"""""""
9217
9218 The '``fcmp``' instruction takes three operands. The first operand is
9219 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
9220 not a value, just a keyword. The possible condition codes are:
9221
9222 #. ``false``: no comparison, always returns false
9223 #. ``oeq``: ordered and equal
9224 #. ``ogt``: ordered and greater than
9225 #. ``oge``: ordered and greater than or equal
9226 #. ``olt``: ordered and less than
9227 #. ``ole``: ordered and less than or equal
9228 #. ``one``: ordered and not equal
9229 #. ``ord``: ordered (no nans)
9230 #. ``ueq``: unordered or equal
9231 #. ``ugt``: unordered or greater than
9232 #. ``uge``: unordered or greater than or equal
9233 #. ``ult``: unordered or less than
9234 #. ``ule``: unordered or less than or equal
9235 #. ``une``: unordered or not equal
9236 #. ``uno``: unordered (either nans)
9237 #. ``true``: no comparison, always returns true
9238
9239 *Ordered* means that neither operand is a QNAN while *unordered* means
9240 that either operand may be a QNAN.
9241
9242 Each of ``val1`` and ``val2`` arguments must be either a :ref:`floating-point
9243 <t_floating>` type or a :ref:`vector <t_vector>` of floating-point type.
9244 They must have identical types.
9245
9246 Semantics:
9247 """"""""""
9248
9249 The '``fcmp``' instruction compares ``op1`` and ``op2`` according to the
9250 condition code given as ``cond``. If the operands are vectors, then the
9251 vectors are compared element by element. Each comparison performed
9252 always yields an :ref:`i1 <t_integer>` result, as follows:
9253
9254 #. ``false``: always yields ``false``, regardless of operands.
9255 #. ``oeq``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
9256    is equal to ``op2``.
9257 #. ``ogt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
9258    is greater than ``op2``.
9259 #. ``oge``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
9260    is greater than or equal to ``op2``.
9261 #. ``olt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
9262    is less than ``op2``.
9263 #. ``ole``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
9264    is less than or equal to ``op2``.
9265 #. ``one``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
9266    is not equal to ``op2``.
9267 #. ``ord``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN.
9268 #. ``ueq``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
9269    equal to ``op2``.
9270 #. ``ugt``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
9271    greater than ``op2``.
9272 #. ``uge``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
9273    greater than or equal to ``op2``.
9274 #. ``ult``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
9275    less than ``op2``.
9276 #. ``ule``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
9277    less than or equal to ``op2``.
9278 #. ``une``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
9279    not equal to ``op2``.
9280 #. ``uno``: yields ``true`` if either operand is a QNAN.
9281 #. ``true``: always yields ``true``, regardless of operands.
9282
9283 The ``fcmp`` instruction can also optionally take any number of
9284 :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable
9285 otherwise unsafe floating-point optimizations.
9286
9287 Any set of fast-math flags are legal on an ``fcmp`` instruction, but the
9288 only flags that have any effect on its semantics are those that allow
9289 assumptions to be made about the values of input arguments; namely
9290 ``nnan``, ``ninf``, and ``nsz``. See :ref:`fastmath` for more information.
9291
9292 Example:
9293 """"""""
9294
9295 .. code-block:: text
9296
9297       <result> = fcmp oeq float 4.0, 5.0    ; yields: result=false
9298       <result> = fcmp one float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
9299       <result> = fcmp olt float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
9300       <result> = fcmp ueq double 1.0, 2.0   ; yields: result=false
9301
9302 .. _i_phi:
9303
9304 '``phi``' Instruction
9305 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9306
9307 Syntax:
9308 """""""
9309
9310 ::
9311
9312       <result> = phi <ty> [ <val0>, <label0>], ...
9313
9314 Overview:
9315 """""""""
9316
9317 The '``phi``' instruction is used to implement the Ï† node in the SSA
9318 graph representing the function.
9319
9320 Arguments:
9321 """"""""""
9322
9323 The type of the incoming values is specified with the first type field.
9324 After this, the '``phi``' instruction takes a list of pairs as
9325 arguments, with one pair for each predecessor basic block of the current
9326 block. Only values of :ref:`first class <t_firstclass>` type may be used as
9327 the value arguments to the PHI node. Only labels may be used as the
9328 label arguments.
9329
9330 There must be no non-phi instructions between the start of a basic block
9331 and the PHI instructions: i.e. PHI instructions must be first in a basic
9332 block.
9333
9334 For the purposes of the SSA form, the use of each incoming value is
9335 deemed to occur on the edge from the corresponding predecessor block to
9336 the current block (but after any definition of an '``invoke``'
9337 instruction's return value on the same edge).
9338
9339 Semantics:
9340 """"""""""
9341
9342 At runtime, the '``phi``' instruction logically takes on the value
9343 specified by the pair corresponding to the predecessor basic block that
9344 executed just prior to the current block.
9345
9346 Example:
9347 """"""""
9348
9349 .. code-block:: llvm
9350
9351     Loop:       ; Infinite loop that counts from 0 on up...
9352       %indvar = phi i32 [ 0, %LoopHeader ], [ %nextindvar, %Loop ]
9353       %nextindvar = add i32 %indvar, 1
9354       br label %Loop
9355
9356 .. _i_select:
9357
9358 '``select``' Instruction
9359 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9360
9361 Syntax:
9362 """""""
9363
9364 ::
9365
9366       <result> = select selty <cond>, <ty> <val1>, <ty> <val2>             ; yields ty
9367
9368       selty is either i1 or {<N x i1>}
9369
9370 Overview:
9371 """""""""
9372
9373 The '``select``' instruction is used to choose one value based on a
9374 condition, without IR-level branching.
9375
9376 Arguments:
9377 """"""""""
9378
9379 The '``select``' instruction requires an 'i1' value or a vector of 'i1'
9380 values indicating the condition, and two values of the same :ref:`first
9381 class <t_firstclass>` type.
9382
9383 Semantics:
9384 """"""""""
9385
9386 If the condition is an i1 and it evaluates to 1, the instruction returns
9387 the first value argument; otherwise, it returns the second value
9388 argument.
9389
9390 If the condition is a vector of i1, then the value arguments must be
9391 vectors of the same size, and the selection is done element by element.
9392
9393 If the condition is an i1 and the value arguments are vectors of the
9394 same size, then an entire vector is selected.
9395
9396 Example:
9397 """"""""
9398
9399 .. code-block:: llvm
9400
9401       %X = select i1 true, i8 17, i8 42          ; yields i8:17
9402
9403 .. _i_call:
9404
9405 '``call``' Instruction
9406 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9407
9408 Syntax:
9409 """""""
9410
9411 ::
9412
9413       <result> = [tail | musttail | notail ] call [fast-math flags] [cconv] [ret attrs] <ty>|<fnty> <fnptrval>(<function args>) [fn attrs]
9414                    [ operand bundles ]
9415
9416 Overview:
9417 """""""""
9418
9419 The '``call``' instruction represents a simple function call.
9420
9421 Arguments:
9422 """"""""""
9423
9424 This instruction requires several arguments:
9425
9426 #. The optional ``tail`` and ``musttail`` markers indicate that the optimizers
9427    should perform tail call optimization. The ``tail`` marker is a hint that
9428    `can be ignored <CodeGenerator.html#sibcallopt>`_. The ``musttail`` marker
9429    means that the call must be tail call optimized in order for the program to
9430    be correct. The ``musttail`` marker provides these guarantees:
9431
9432    #. The call will not cause unbounded stack growth if it is part of a
9433       recursive cycle in the call graph.
9434    #. Arguments with the :ref:`inalloca <attr_inalloca>` attribute are
9435       forwarded in place.
9436
9437    Both markers imply that the callee does not access allocas from the caller.
9438    The ``tail`` marker additionally implies that the callee does not access
9439    varargs from the caller, while ``musttail`` implies that varargs from the
9440    caller are passed to the callee. Calls marked ``musttail`` must obey the
9441    following additional  rules:
9442
9443    - The call must immediately precede a :ref:`ret <i_ret>` instruction,
9444      or a pointer bitcast followed by a ret instruction.
9445    - The ret instruction must return the (possibly bitcasted) value
9446      produced by the call or void.
9447    - The caller and callee prototypes must match. Pointer types of
9448      parameters or return types may differ in pointee type, but not
9449      in address space.
9450    - The calling conventions of the caller and callee must match.
9451    - All ABI-impacting function attributes, such as sret, byval, inreg,
9452      returned, and inalloca, must match.
9453    - The callee must be varargs iff the caller is varargs. Bitcasting a
9454      non-varargs function to the appropriate varargs type is legal so
9455      long as the non-varargs prefixes obey the other rules.
9456
9457    Tail call optimization for calls marked ``tail`` is guaranteed to occur if
9458    the following conditions are met:
9459
9460    -  Caller and callee both have the calling convention ``fastcc``.
9461    -  The call is in tail position (ret immediately follows call and ret
9462       uses value of call or is void).
9463    -  Option ``-tailcallopt`` is enabled, or
9464       ``llvm::GuaranteedTailCallOpt`` is ``true``.
9465    -  `Platform-specific constraints are
9466       met. <CodeGenerator.html#tailcallopt>`_
9467
9468 #. The optional ``notail`` marker indicates that the optimizers should not add
9469    ``tail`` or ``musttail`` markers to the call. It is used to prevent tail
9470    call optimization from being performed on the call.
9471
9472 #. The optional ``fast-math flags`` marker indicates that the call has one or more
9473    :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable
9474    otherwise unsafe floating-point optimizations. Fast-math flags are only valid
9475    for calls that return a floating-point scalar or vector type.
9476
9477 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
9478    convention <callingconv>` the call should use. If none is
9479    specified, the call defaults to using C calling conventions. The
9480    calling convention of the call must match the calling convention of
9481    the target function, or else the behavior is undefined.
9482 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
9483    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
9484    are valid here.
9485 #. '``ty``': the type of the call instruction itself which is also the
9486    type of the return value. Functions that return no value are marked
9487    ``void``.
9488 #. '``fnty``': shall be the signature of the function being called. The
9489    argument types must match the types implied by this signature. This
9490    type can be omitted if the function is not varargs.
9491 #. '``fnptrval``': An LLVM value containing a pointer to a function to
9492    be called. In most cases, this is a direct function call, but
9493    indirect ``call``'s are just as possible, calling an arbitrary pointer
9494    to function value.
9495 #. '``function args``': argument list whose types match the function
9496    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
9497    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
9498    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
9499    extra arguments can be specified.
9500 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list.
9501 #. The optional :ref:`operand bundles <opbundles>` list.
9502
9503 Semantics:
9504 """"""""""
9505
9506 The '``call``' instruction is used to cause control flow to transfer to
9507 a specified function, with its incoming arguments bound to the specified
9508 values. Upon a '``ret``' instruction in the called function, control
9509 flow continues with the instruction after the function call, and the
9510 return value of the function is bound to the result argument.
9511
9512 Example:
9513 """"""""
9514
9515 .. code-block:: llvm
9516
9517       %retval = call i32 @test(i32 %argc)
9518       call i32 (i8*, ...)* @printf(i8* %msg, i32 12, i8 42)        ; yields i32
9519       %X = tail call i32 @foo()                                    ; yields i32
9520       %Y = tail call fastcc i32 @foo()  ; yields i32
9521       call void %foo(i8 97 signext)
9522
9523       %struct.A = type { i32, i8 }
9524       %r = call %struct.A @foo()                        ; yields { i32, i8 }
9525       %gr = extractvalue %struct.A %r, 0                ; yields i32
9526       %gr1 = extractvalue %struct.A %r, 1               ; yields i8
9527       %Z = call void @foo() noreturn                    ; indicates that %foo never returns normally
9528       %ZZ = call zeroext i32 @bar()                     ; Return value is %zero extended
9529
9530 llvm treats calls to some functions with names and arguments that match
9531 the standard C99 library as being the C99 library functions, and may
9532 perform optimizations or generate code for them under that assumption.
9533 This is something we'd like to change in the future to provide better
9534 support for freestanding environments and non-C-based languages.
9535
9536 .. _i_va_arg:
9537
9538 '``va_arg``' Instruction
9539 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9540
9541 Syntax:
9542 """""""
9543
9544 ::
9545
9546       <resultval> = va_arg <va_list*> <arglist>, <argty>
9547
9548 Overview:
9549 """""""""
9550
9551 The '``va_arg``' instruction is used to access arguments passed through
9552 the "variable argument" area of a function call. It is used to implement
9553 the ``va_arg`` macro in C.
9554
9555 Arguments:
9556 """"""""""
9557
9558 This instruction takes a ``va_list*`` value and the type of the
9559 argument. It returns a value of the specified argument type and
9560 increments the ``va_list`` to point to the next argument. The actual
9561 type of ``va_list`` is target specific.
9562
9563 Semantics:
9564 """"""""""
9565
9566 The '``va_arg``' instruction loads an argument of the specified type
9567 from the specified ``va_list`` and causes the ``va_list`` to point to
9568 the next argument. For more information, see the variable argument
9569 handling :ref:`Intrinsic Functions <int_varargs>`.
9570
9571 It is legal for this instruction to be called in a function which does
9572 not take a variable number of arguments, for example, the ``vfprintf``
9573 function.
9574
9575 ``va_arg`` is an LLVM instruction instead of an :ref:`intrinsic
9576 function <intrinsics>` because it takes a type as an argument.
9577
9578 Example:
9579 """"""""
9580
9581 See the :ref:`variable argument processing <int_varargs>` section.
9582
9583 Note that the code generator does not yet fully support va\_arg on many
9584 targets. Also, it does not currently support va\_arg with aggregate
9585 types on any target.
9586
9587 .. _i_landingpad:
9588
9589 '``landingpad``' Instruction
9590 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9591
9592 Syntax:
9593 """""""
9594
9595 ::
9596
9597       <resultval> = landingpad <resultty> <clause>+
9598       <resultval> = landingpad <resultty> cleanup <clause>*
9599
9600       <clause> := catch <type> <value>
9601       <clause> := filter <array constant type> <array constant>
9602
9603 Overview:
9604 """""""""
9605
9606 The '``landingpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
9607 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
9608 is a landing pad --- one where the exception lands, and corresponds to the
9609 code found in the ``catch`` portion of a ``try``/``catch`` sequence. It
9610 defines values supplied by the :ref:`personality function <personalityfn>` upon
9611 re-entry to the function. The ``resultval`` has the type ``resultty``.
9612
9613 Arguments:
9614 """"""""""
9615
9616 The optional
9617 ``cleanup`` flag indicates that the landing pad block is a cleanup.
9618
9619 A ``clause`` begins with the clause type --- ``catch`` or ``filter`` --- and
9620 contains the global variable representing the "type" that may be caught
9621 or filtered respectively. Unlike the ``catch`` clause, the ``filter``
9622 clause takes an array constant as its argument. Use
9623 "``[0 x i8**] undef``" for a filter which cannot throw. The
9624 '``landingpad``' instruction must contain *at least* one ``clause`` or
9625 the ``cleanup`` flag.
9626
9627 Semantics:
9628 """"""""""
9629
9630 The '``landingpad``' instruction defines the values which are set by the
9631 :ref:`personality function <personalityfn>` upon re-entry to the function, and
9632 therefore the "result type" of the ``landingpad`` instruction. As with
9633 calling conventions, how the personality function results are
9634 represented in LLVM IR is target specific.
9635
9636 The clauses are applied in order from top to bottom. If two
9637 ``landingpad`` instructions are merged together through inlining, the
9638 clauses from the calling function are appended to the list of clauses.
9639 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
9640 the exception is compared against each ``clause`` in turn. If it doesn't
9641 match any of the clauses, and the ``cleanup`` flag is not set, then
9642 unwinding continues further up the call stack.
9643
9644 The ``landingpad`` instruction has several restrictions:
9645
9646 -  A landing pad block is a basic block which is the unwind destination
9647    of an '``invoke``' instruction.
9648 -  A landing pad block must have a '``landingpad``' instruction as its
9649    first non-PHI instruction.
9650 -  There can be only one '``landingpad``' instruction within the landing
9651    pad block.
9652 -  A basic block that is not a landing pad block may not include a
9653    '``landingpad``' instruction.
9654
9655 Example:
9656 """"""""
9657
9658 .. code-block:: llvm
9659
9660       ;; A landing pad which can catch an integer.
9661       %res = landingpad { i8*, i32 }
9662                catch i8** @_ZTIi
9663       ;; A landing pad that is a cleanup.
9664       %res = landingpad { i8*, i32 }
9665                cleanup
9666       ;; A landing pad which can catch an integer and can only throw a double.
9667       %res = landingpad { i8*, i32 }
9668                catch i8** @_ZTIi
9669                filter [1 x i8**] [@_ZTId]
9670
9671 .. _i_catchpad:
9672
9673 '``catchpad``' Instruction
9674 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9675
9676 Syntax:
9677 """""""
9678
9679 ::
9680
9681       <resultval> = catchpad within <catchswitch> [<args>*]
9682
9683 Overview:
9684 """""""""
9685
9686 The '``catchpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
9687 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
9688 begins a catch handler --- one where a personality routine attempts to transfer
9689 control to catch an exception.
9690
9691 Arguments:
9692 """"""""""
9693
9694 The ``catchswitch`` operand must always be a token produced by a
9695 :ref:`catchswitch <i_catchswitch>` instruction in a predecessor block. This
9696 ensures that each ``catchpad`` has exactly one predecessor block, and it always
9697 terminates in a ``catchswitch``.
9698
9699 The ``args`` correspond to whatever information the personality routine
9700 requires to know if this is an appropriate handler for the exception. Control
9701 will transfer to the ``catchpad`` if this is the first appropriate handler for
9702 the exception.
9703
9704 The ``resultval`` has the type :ref:`token <t_token>` and is used to match the
9705 ``catchpad`` to corresponding :ref:`catchrets <i_catchret>` and other nested EH
9706 pads.
9707
9708 Semantics:
9709 """"""""""
9710
9711 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown, the
9712 exception is compared against the ``args``. If it doesn't match, control will
9713 not reach the ``catchpad`` instruction.  The representation of ``args`` is
9714 entirely target and personality function-specific.
9715
9716 Like the :ref:`landingpad <i_landingpad>` instruction, the ``catchpad``
9717 instruction must be the first non-phi of its parent basic block.
9718
9719 The meaning of the tokens produced and consumed by ``catchpad`` and other "pad"
9720 instructions is described in the
9721 `Windows exception handling documentation\ <ExceptionHandling.html#wineh>`_.
9722
9723 When a ``catchpad`` has been "entered" but not yet "exited" (as
9724 described in the `EH documentation\ <ExceptionHandling.html#wineh-constraints>`_),
9725 it is undefined behavior to execute a :ref:`call <i_call>` or :ref:`invoke <i_invoke>`
9726 that does not carry an appropriate :ref:`"funclet" bundle <ob_funclet>`.
9727
9728 Example:
9729 """"""""
9730
9731 .. code-block:: text
9732
9733     dispatch:
9734       %cs = catchswitch within none [label %handler0] unwind to caller
9735       ;; A catch block which can catch an integer.
9736     handler0:
9737       %tok = catchpad within %cs [i8** @_ZTIi]
9738
9739 .. _i_cleanuppad:
9740
9741 '``cleanuppad``' Instruction
9742 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9743
9744 Syntax:
9745 """""""
9746
9747 ::
9748
9749       <resultval> = cleanuppad within <parent> [<args>*]
9750
9751 Overview:
9752 """""""""
9753
9754 The '``cleanuppad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
9755 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
9756 is a cleanup block --- one where a personality routine attempts to
9757 transfer control to run cleanup actions.
9758 The ``args`` correspond to whatever additional
9759 information the :ref:`personality function <personalityfn>` requires to
9760 execute the cleanup.
9761 The ``resultval`` has the type :ref:`token <t_token>` and is used to
9762 match the ``cleanuppad`` to corresponding :ref:`cleanuprets <i_cleanupret>`.
9763 The ``parent`` argument is the token of the funclet that contains the
9764 ``cleanuppad`` instruction. If the ``cleanuppad`` is not inside a funclet,
9765 this operand may be the token ``none``.
9766
9767 Arguments:
9768 """"""""""
9769
9770 The instruction takes a list of arbitrary values which are interpreted
9771 by the :ref:`personality function <personalityfn>`.
9772
9773 Semantics:
9774 """"""""""
9775
9776 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
9777 the :ref:`personality function <personalityfn>` transfers control to the
9778 ``cleanuppad`` with the aid of the personality-specific arguments.
9779 As with calling conventions, how the personality function results are
9780 represented in LLVM IR is target specific.
9781
9782 The ``cleanuppad`` instruction has several restrictions:
9783
9784 -  A cleanup block is a basic block which is the unwind destination of
9785    an exceptional instruction.
9786 -  A cleanup block must have a '``cleanuppad``' instruction as its
9787    first non-PHI instruction.
9788 -  There can be only one '``cleanuppad``' instruction within the
9789    cleanup block.
9790 -  A basic block that is not a cleanup block may not include a
9791    '``cleanuppad``' instruction.
9792
9793 When a ``cleanuppad`` has been "entered" but not yet "exited" (as
9794 described in the `EH documentation\ <ExceptionHandling.html#wineh-constraints>`_),
9795 it is undefined behavior to execute a :ref:`call <i_call>` or :ref:`invoke <i_invoke>`
9796 that does not carry an appropriate :ref:`"funclet" bundle <ob_funclet>`.
9797
9798 Example:
9799 """"""""
9800
9801 .. code-block:: text
9802
9803       %tok = cleanuppad within %cs []
9804
9805 .. _intrinsics:
9806
9807 Intrinsic Functions
9808 ===================
9809
9810 LLVM supports the notion of an "intrinsic function". These functions
9811 have well known names and semantics and are required to follow certain
9812 restrictions. Overall, these intrinsics represent an extension mechanism
9813 for the LLVM language that does not require changing all of the
9814 transformations in LLVM when adding to the language (or the bitcode
9815 reader/writer, the parser, etc...).
9816
9817 Intrinsic function names must all start with an "``llvm.``" prefix. This
9818 prefix is reserved in LLVM for intrinsic names; thus, function names may
9819 not begin with this prefix. Intrinsic functions must always be external
9820 functions: you cannot define the body of intrinsic functions. Intrinsic
9821 functions may only be used in call or invoke instructions: it is illegal
9822 to take the address of an intrinsic function. Additionally, because
9823 intrinsic functions are part of the LLVM language, it is required if any
9824 are added that they be documented here.
9825
9826 Some intrinsic functions can be overloaded, i.e., the intrinsic
9827 represents a family of functions that perform the same operation but on
9828 different data types. Because LLVM can represent over 8 million
9829 different integer types, overloading is used commonly to allow an
9830 intrinsic function to operate on any integer type. One or more of the
9831 argument types or the result type can be overloaded to accept any
9832 integer type. Argument types may also be defined as exactly matching a
9833 previous argument's type or the result type. This allows an intrinsic
9834 function which accepts multiple arguments, but needs all of them to be
9835 of the same type, to only be overloaded with respect to a single
9836 argument or the result.
9837
9838 Overloaded intrinsics will have the names of its overloaded argument
9839 types encoded into its function name, each preceded by a period. Only
9840 those types which are overloaded result in a name suffix. Arguments
9841 whose type is matched against another type do not. For example, the
9842 ``llvm.ctpop`` function can take an integer of any width and returns an
9843 integer of exactly the same integer width. This leads to a family of
9844 functions such as ``i8 @llvm.ctpop.i8(i8 %val)`` and
9845 ``i29 @llvm.ctpop.i29(i29 %val)``. Only one type, the return type, is
9846 overloaded, and only one type suffix is required. Because the argument's
9847 type is matched against the return type, it does not require its own
9848 name suffix.
9849
9850 To learn how to add an intrinsic function, please see the `Extending
9851 LLVM Guide <ExtendingLLVM.html>`_.
9852
9853 .. _int_varargs:
9854
9855 Variable Argument Handling Intrinsics
9856 -------------------------------------
9857
9858 Variable argument support is defined in LLVM with the
9859 :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and these three intrinsic
9860 functions. These functions are related to the similarly named macros
9861 defined in the ``<stdarg.h>`` header file.
9862
9863 All of these functions operate on arguments that use a target-specific
9864 value type "``va_list``". The LLVM assembly language reference manual
9865 does not define what this type is, so all transformations should be
9866 prepared to handle these functions regardless of the type used.
9867
9868 This example shows how the :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and the
9869 variable argument handling intrinsic functions are used.
9870
9871 .. code-block:: llvm
9872
9873     ; This struct is different for every platform. For most platforms,
9874     ; it is merely an i8*.
9875     %struct.va_list = type { i8* }
9876
9877     ; For Unix x86_64 platforms, va_list is the following struct:
9878     ; %struct.va_list = type { i32, i32, i8*, i8* }
9879
9880     define i32 @test(i32 %X, ...) {
9881       ; Initialize variable argument processing
9882       %ap = alloca %struct.va_list
9883       %ap2 = bitcast %struct.va_list* %ap to i8*
9884       call void @llvm.va_start(i8* %ap2)
9885
9886       ; Read a single integer argument
9887       %tmp = va_arg i8* %ap2, i32
9888
9889       ; Demonstrate usage of llvm.va_copy and llvm.va_end
9890       %aq = alloca i8*
9891       %aq2 = bitcast i8** %aq to i8*
9892       call void @llvm.va_copy(i8* %aq2, i8* %ap2)
9893       call void @llvm.va_end(i8* %aq2)
9894
9895       ; Stop processing of arguments.
9896       call void @llvm.va_end(i8* %ap2)
9897       ret i32 %tmp
9898     }
9899
9900     declare void @llvm.va_start(i8*)
9901     declare void @llvm.va_copy(i8*, i8*)
9902     declare void @llvm.va_end(i8*)
9903
9904 .. _int_va_start:
9905
9906 '``llvm.va_start``' Intrinsic
9907 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9908
9909 Syntax:
9910 """""""
9911
9912 ::
9913
9914       declare void @llvm.va_start(i8* <arglist>)
9915
9916 Overview:
9917 """""""""
9918
9919 The '``llvm.va_start``' intrinsic initializes ``*<arglist>`` for
9920 subsequent use by ``va_arg``.
9921
9922 Arguments:
9923 """"""""""
9924
9925 The argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
9926
9927 Semantics:
9928 """"""""""
9929
9930 The '``llvm.va_start``' intrinsic works just like the ``va_start`` macro
9931 available in C. In a target-dependent way, it initializes the
9932 ``va_list`` element to which the argument points, so that the next call
9933 to ``va_arg`` will produce the first variable argument passed to the
9934 function. Unlike the C ``va_start`` macro, this intrinsic does not need
9935 to know the last argument of the function as the compiler can figure
9936 that out.
9937
9938 '``llvm.va_end``' Intrinsic
9939 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9940
9941 Syntax:
9942 """""""
9943
9944 ::
9945
9946       declare void @llvm.va_end(i8* <arglist>)
9947
9948 Overview:
9949 """""""""
9950
9951 The '``llvm.va_end``' intrinsic destroys ``*<arglist>``, which has been
9952 initialized previously with ``llvm.va_start`` or ``llvm.va_copy``.
9953
9954 Arguments:
9955 """"""""""
9956
9957 The argument is a pointer to a ``va_list`` to destroy.
9958
9959 Semantics:
9960 """"""""""
9961
9962 The '``llvm.va_end``' intrinsic works just like the ``va_end`` macro
9963 available in C. In a target-dependent way, it destroys the ``va_list``
9964 element to which the argument points. Calls to
9965 :ref:`llvm.va_start <int_va_start>` and
9966 :ref:`llvm.va_copy <int_va_copy>` must be matched exactly with calls to
9967 ``llvm.va_end``.
9968
9969 .. _int_va_copy:
9970
9971 '``llvm.va_copy``' Intrinsic
9972 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9973
9974 Syntax:
9975 """""""
9976
9977 ::
9978
9979       declare void @llvm.va_copy(i8* <destarglist>, i8* <srcarglist>)
9980
9981 Overview:
9982 """""""""
9983
9984 The '``llvm.va_copy``' intrinsic copies the current argument position
9985 from the source argument list to the destination argument list.
9986
9987 Arguments:
9988 """"""""""
9989
9990 The first argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
9991 The second argument is a pointer to a ``va_list`` element to copy from.
9992
9993 Semantics:
9994 """"""""""
9995
9996 The '``llvm.va_copy``' intrinsic works just like the ``va_copy`` macro
9997 available in C. In a target-dependent way, it copies the source
9998 ``va_list`` element into the destination ``va_list`` element. This
9999 intrinsic is necessary because the `` llvm.va_start`` intrinsic may be
10000 arbitrarily complex and require, for example, memory allocation.
10001
10002 Accurate Garbage Collection Intrinsics
10003 --------------------------------------
10004
10005 LLVM's support for `Accurate Garbage Collection <GarbageCollection.html>`_
10006 (GC) requires the frontend to generate code containing appropriate intrinsic
10007 calls and select an appropriate GC strategy which knows how to lower these
10008 intrinsics in a manner which is appropriate for the target collector.
10009
10010 These intrinsics allow identification of :ref:`GC roots on the
10011 stack <int_gcroot>`, as well as garbage collector implementations that
10012 require :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers.
10013 Frontends for type-safe garbage collected languages should generate
10014 these intrinsics to make use of the LLVM garbage collectors. For more
10015 details, see `Garbage Collection with LLVM <GarbageCollection.html>`_.
10016
10017 Experimental Statepoint Intrinsics
10018 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10019
10020 LLVM provides an second experimental set of intrinsics for describing garbage
10021 collection safepoints in compiled code. These intrinsics are an alternative
10022 to the ``llvm.gcroot`` intrinsics, but are compatible with the ones for
10023 :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers. The
10024 differences in approach are covered in the `Garbage Collection with LLVM
10025 <GarbageCollection.html>`_ documentation. The intrinsics themselves are
10026 described in :doc:`Statepoints`.
10027
10028 .. _int_gcroot:
10029
10030 '``llvm.gcroot``' Intrinsic
10031 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10032
10033 Syntax:
10034 """""""
10035
10036 ::
10037
10038       declare void @llvm.gcroot(i8** %ptrloc, i8* %metadata)
10039
10040 Overview:
10041 """""""""
10042
10043 The '``llvm.gcroot``' intrinsic declares the existence of a GC root to
10044 the code generator, and allows some metadata to be associated with it.
10045
10046 Arguments:
10047 """"""""""
10048
10049 The first argument specifies the address of a stack object that contains
10050 the root pointer. The second pointer (which must be either a constant or
10051 a global value address) contains the meta-data to be associated with the
10052 root.
10053
10054 Semantics:
10055 """"""""""
10056
10057 At runtime, a call to this intrinsic stores a null pointer into the
10058 "ptrloc" location. At compile-time, the code generator generates
10059 information to allow the runtime to find the pointer at GC safe points.
10060 The '``llvm.gcroot``' intrinsic may only be used in a function which
10061 :ref:`specifies a GC algorithm <gc>`.
10062
10063 .. _int_gcread:
10064
10065 '``llvm.gcread``' Intrinsic
10066 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10067
10068 Syntax:
10069 """""""
10070
10071 ::
10072
10073       declare i8* @llvm.gcread(i8* %ObjPtr, i8** %Ptr)
10074
10075 Overview:
10076 """""""""
10077
10078 The '``llvm.gcread``' intrinsic identifies reads of references from heap
10079 locations, allowing garbage collector implementations that require read
10080 barriers.
10081
10082 Arguments:
10083 """"""""""
10084
10085 The second argument is the address to read from, which should be an
10086 address allocated from the garbage collector. The first object is a
10087 pointer to the start of the referenced object, if needed by the language
10088 runtime (otherwise null).
10089
10090 Semantics:
10091 """"""""""
10092
10093 The '``llvm.gcread``' intrinsic has the same semantics as a load
10094 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
10095 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcread``'
10096 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
10097 algorithm <gc>`.
10098
10099 .. _int_gcwrite:
10100
10101 '``llvm.gcwrite``' Intrinsic
10102 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10103
10104 Syntax:
10105 """""""
10106
10107 ::
10108
10109       declare void @llvm.gcwrite(i8* %P1, i8* %Obj, i8** %P2)
10110
10111 Overview:
10112 """""""""
10113
10114 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic identifies writes of references to heap
10115 locations, allowing garbage collector implementations that require write
10116 barriers (such as generational or reference counting collectors).
10117
10118 Arguments:
10119 """"""""""
10120
10121 The first argument is the reference to store, the second is the start of
10122 the object to store it to, and the third is the address of the field of
10123 Obj to store to. If the runtime does not require a pointer to the
10124 object, Obj may be null.
10125
10126 Semantics:
10127 """"""""""
10128
10129 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic has the same semantics as a store
10130 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
10131 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcwrite``'
10132 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
10133 algorithm <gc>`.
10134
10135 Code Generator Intrinsics
10136 -------------------------
10137
10138 These intrinsics are provided by LLVM to expose special features that
10139 may only be implemented with code generator support.
10140
10141 '``llvm.returnaddress``' Intrinsic
10142 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10143
10144 Syntax:
10145 """""""
10146
10147 ::
10148
10149       declare i8* @llvm.returnaddress(i32 <level>)
10150
10151 Overview:
10152 """""""""
10153
10154 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic attempts to compute a
10155 target-specific value indicating the return address of the current
10156 function or one of its callers.
10157
10158 Arguments:
10159 """"""""""
10160
10161 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
10162 address for. Zero indicates the calling function, one indicates its
10163 caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
10164 value.
10165
10166 Semantics:
10167 """"""""""
10168
10169 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic either returns a pointer
10170 indicating the return address of the specified call frame, or zero if it
10171 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
10172 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
10173 used for debugging purposes.
10174
10175 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
10176 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
10177 of the obvious source-language caller.
10178
10179 '``llvm.addressofreturnaddress``' Intrinsic
10180 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10181
10182 Syntax:
10183 """""""
10184
10185 ::
10186
10187       declare i8* @llvm.addressofreturnaddress()
10188
10189 Overview:
10190 """""""""
10191
10192 The '``llvm.addressofreturnaddress``' intrinsic returns a target-specific
10193 pointer to the place in the stack frame where the return address of the
10194 current function is stored.
10195
10196 Semantics:
10197 """"""""""
10198
10199 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
10200 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
10201 of the obvious source-language caller.
10202
10203 This intrinsic is only implemented for x86.
10204
10205 '``llvm.frameaddress``' Intrinsic
10206 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10207
10208 Syntax:
10209 """""""
10210
10211 ::
10212
10213       declare i8* @llvm.frameaddress(i32 <level>)
10214
10215 Overview:
10216 """""""""
10217
10218 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic attempts to return the
10219 target-specific frame pointer value for the specified stack frame.
10220
10221 Arguments:
10222 """"""""""
10223
10224 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
10225 frame pointer for. Zero indicates the calling function, one indicates
10226 its caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
10227 value.
10228
10229 Semantics:
10230 """"""""""
10231
10232 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic either returns a pointer
10233 indicating the frame address of the specified call frame, or zero if it
10234 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
10235 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
10236 used for debugging purposes.
10237
10238 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
10239 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
10240 of the obvious source-language caller.
10241
10242 '``llvm.localescape``' and '``llvm.localrecover``' Intrinsics
10243 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10244
10245 Syntax:
10246 """""""
10247
10248 ::
10249
10250       declare void @llvm.localescape(...)
10251       declare i8* @llvm.localrecover(i8* %func, i8* %fp, i32 %idx)
10252
10253 Overview:
10254 """""""""
10255
10256 The '``llvm.localescape``' intrinsic escapes offsets of a collection of static
10257 allocas, and the '``llvm.localrecover``' intrinsic applies those offsets to a
10258 live frame pointer to recover the address of the allocation. The offset is
10259 computed during frame layout of the caller of ``llvm.localescape``.
10260
10261 Arguments:
10262 """"""""""
10263
10264 All arguments to '``llvm.localescape``' must be pointers to static allocas or
10265 casts of static allocas. Each function can only call '``llvm.localescape``'
10266 once, and it can only do so from the entry block.
10267
10268 The ``func`` argument to '``llvm.localrecover``' must be a constant
10269 bitcasted pointer to a function defined in the current module. The code
10270 generator cannot determine the frame allocation offset of functions defined in
10271 other modules.
10272
10273 The ``fp`` argument to '``llvm.localrecover``' must be a frame pointer of a
10274 call frame that is currently live. The return value of '``llvm.localaddress``'
10275 is one way to produce such a value, but various runtimes also expose a suitable
10276 pointer in platform-specific ways.
10277
10278 The ``idx`` argument to '``llvm.localrecover``' indicates which alloca passed to
10279 '``llvm.localescape``' to recover. It is zero-indexed.
10280
10281 Semantics:
10282 """"""""""
10283
10284 These intrinsics allow a group of functions to share access to a set of local
10285 stack allocations of a one parent function. The parent function may call the
10286 '``llvm.localescape``' intrinsic once from the function entry block, and the
10287 child functions can use '``llvm.localrecover``' to access the escaped allocas.
10288 The '``llvm.localescape``' intrinsic blocks inlining, as inlining changes where
10289 the escaped allocas are allocated, which would break attempts to use
10290 '``llvm.localrecover``'.
10291
10292 .. _int_read_register:
10293 .. _int_write_register:
10294
10295 '``llvm.read_register``' and '``llvm.write_register``' Intrinsics
10296 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10297
10298 Syntax:
10299 """""""
10300
10301 ::
10302
10303       declare i32 @llvm.read_register.i32(metadata)
10304       declare i64 @llvm.read_register.i64(metadata)
10305       declare void @llvm.write_register.i32(metadata, i32 @value)
10306       declare void @llvm.write_register.i64(metadata, i64 @value)
10307       !0 = !{!"sp\00"}
10308
10309 Overview:
10310 """""""""
10311
10312 The '``llvm.read_register``' and '``llvm.write_register``' intrinsics
10313 provides access to the named register. The register must be valid on
10314 the architecture being compiled to. The type needs to be compatible
10315 with the register being read.
10316
10317 Semantics:
10318 """"""""""
10319
10320 The '``llvm.read_register``' intrinsic returns the current value of the
10321 register, where possible. The '``llvm.write_register``' intrinsic sets
10322 the current value of the register, where possible.
10323
10324 This is useful to implement named register global variables that need
10325 to always be mapped to a specific register, as is common practice on
10326 bare-metal programs including OS kernels.
10327
10328 The compiler doesn't check for register availability or use of the used
10329 register in surrounding code, including inline assembly. Because of that,
10330 allocatable registers are not supported.
10331
10332 Warning: So far it only works with the stack pointer on selected
10333 architectures (ARM, AArch64, PowerPC and x86_64). Significant amount of
10334 work is needed to support other registers and even more so, allocatable
10335 registers.
10336
10337 .. _int_stacksave:
10338
10339 '``llvm.stacksave``' Intrinsic
10340 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10341
10342 Syntax:
10343 """""""
10344
10345 ::
10346
10347       declare i8* @llvm.stacksave()
10348
10349 Overview:
10350 """""""""
10351
10352 The '``llvm.stacksave``' intrinsic is used to remember the current state
10353 of the function stack, for use with
10354 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. This is useful for
10355 implementing language features like scoped automatic variable sized
10356 arrays in C99.
10357
10358 Semantics:
10359 """"""""""
10360
10361 This intrinsic returns a opaque pointer value that can be passed to
10362 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. When an
10363 ``llvm.stackrestore`` intrinsic is executed with a value saved from
10364 ``llvm.stacksave``, it effectively restores the state of the stack to
10365 the state it was in when the ``llvm.stacksave`` intrinsic executed. In
10366 practice, this pops any :ref:`alloca <i_alloca>` blocks from the stack that
10367 were allocated after the ``llvm.stacksave`` was executed.
10368
10369 .. _int_stackrestore:
10370
10371 '``llvm.stackrestore``' Intrinsic
10372 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10373
10374 Syntax:
10375 """""""
10376
10377 ::
10378
10379       declare void @llvm.stackrestore(i8* %ptr)
10380
10381 Overview:
10382 """""""""
10383
10384 The '``llvm.stackrestore``' intrinsic is used to restore the state of
10385 the function stack to the state it was in when the corresponding
10386 :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>` intrinsic executed. This is
10387 useful for implementing language features like scoped automatic variable
10388 sized arrays in C99.
10389
10390 Semantics:
10391 """"""""""
10392
10393 See the description for :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>`.
10394
10395 .. _int_get_dynamic_area_offset:
10396
10397 '``llvm.get.dynamic.area.offset``' Intrinsic
10398 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10399
10400 Syntax:
10401 """""""
10402
10403 ::
10404
10405       declare i32 @llvm.get.dynamic.area.offset.i32()
10406       declare i64 @llvm.get.dynamic.area.offset.i64()
10407
10408 Overview:
10409 """""""""
10410
10411       The '``llvm.get.dynamic.area.offset.*``' intrinsic family is used to
10412       get the offset from native stack pointer to the address of the most
10413       recent dynamic alloca on the caller's stack. These intrinsics are
10414       intendend for use in combination with
10415       :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>` to get a
10416       pointer to the most recent dynamic alloca. This is useful, for example,
10417       for AddressSanitizer's stack unpoisoning routines.
10418
10419 Semantics:
10420 """"""""""
10421
10422       These intrinsics return a non-negative integer value that can be used to
10423       get the address of the most recent dynamic alloca, allocated by :ref:`alloca <i_alloca>`
10424       on the caller's stack. In particular, for targets where stack grows downwards,
10425       adding this offset to the native stack pointer would get the address of the most
10426       recent dynamic alloca. For targets where stack grows upwards, the situation is a bit more
10427       complicated, because subtracting this value from stack pointer would get the address
10428       one past the end of the most recent dynamic alloca.
10429
10430       Although for most targets `llvm.get.dynamic.area.offset <int_get_dynamic_area_offset>`
10431       returns just a zero, for others, such as PowerPC and PowerPC64, it returns a
10432       compile-time-known constant value.
10433
10434       The return value type of :ref:`llvm.get.dynamic.area.offset <int_get_dynamic_area_offset>`
10435       must match the target's default address space's (address space 0) pointer type.
10436
10437 '``llvm.prefetch``' Intrinsic
10438 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10439
10440 Syntax:
10441 """""""
10442
10443 ::
10444
10445       declare void @llvm.prefetch(i8* <address>, i32 <rw>, i32 <locality>, i32 <cache type>)
10446
10447 Overview:
10448 """""""""
10449
10450 The '``llvm.prefetch``' intrinsic is a hint to the code generator to
10451 insert a prefetch instruction if supported; otherwise, it is a noop.
10452 Prefetches have no effect on the behavior of the program but can change
10453 its performance characteristics.
10454
10455 Arguments:
10456 """"""""""
10457
10458 ``address`` is the address to be prefetched, ``rw`` is the specifier
10459 determining if the fetch should be for a read (0) or write (1), and
10460 ``locality`` is a temporal locality specifier ranging from (0) - no
10461 locality, to (3) - extremely local keep in cache. The ``cache type``
10462 specifies whether the prefetch is performed on the data (1) or
10463 instruction (0) cache. The ``rw``, ``locality`` and ``cache type``
10464 arguments must be constant integers.
10465
10466 Semantics:
10467 """"""""""
10468
10469 This intrinsic does not modify the behavior of the program. In
10470 particular, prefetches cannot trap and do not produce a value. On
10471 targets that support this intrinsic, the prefetch can provide hints to
10472 the processor cache for better performance.
10473
10474 '``llvm.pcmarker``' Intrinsic
10475 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10476
10477 Syntax:
10478 """""""
10479
10480 ::
10481
10482       declare void @llvm.pcmarker(i32 <id>)
10483
10484 Overview:
10485 """""""""
10486
10487 The '``llvm.pcmarker``' intrinsic is a method to export a Program
10488 Counter (PC) in a region of code to simulators and other tools. The
10489 method is target specific, but it is expected that the marker will use
10490 exported symbols to transmit the PC of the marker. The marker makes no
10491 guarantees that it will remain with any specific instruction after
10492 optimizations. It is possible that the presence of a marker will inhibit
10493 optimizations. The intended use is to be inserted after optimizations to
10494 allow correlations of simulation runs.
10495
10496 Arguments:
10497 """"""""""
10498
10499 ``id`` is a numerical id identifying the marker.
10500
10501 Semantics:
10502 """"""""""
10503
10504 This intrinsic does not modify the behavior of the program. Backends
10505 that do not support this intrinsic may ignore it.
10506
10507 '``llvm.readcyclecounter``' Intrinsic
10508 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10509
10510 Syntax:
10511 """""""
10512
10513 ::
10514
10515       declare i64 @llvm.readcyclecounter()
10516
10517 Overview:
10518 """""""""
10519
10520 The '``llvm.readcyclecounter``' intrinsic provides access to the cycle
10521 counter register (or similar low latency, high accuracy clocks) on those
10522 targets that support it. On X86, it should map to RDTSC. On Alpha, it
10523 should map to RPCC. As the backing counters overflow quickly (on the
10524 order of 9 seconds on alpha), this should only be used for small
10525 timings.
10526
10527 Semantics:
10528 """"""""""
10529
10530 When directly supported, reading the cycle counter should not modify any
10531 memory. Implementations are allowed to either return a application
10532 specific value or a system wide value. On backends without support, this
10533 is lowered to a constant 0.
10534
10535 Note that runtime support may be conditional on the privilege-level code is
10536 running at and the host platform.
10537
10538 '``llvm.clear_cache``' Intrinsic
10539 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10540
10541 Syntax:
10542 """""""
10543
10544 ::
10545
10546       declare void @llvm.clear_cache(i8*, i8*)
10547
10548 Overview:
10549 """""""""
10550
10551 The '``llvm.clear_cache``' intrinsic ensures visibility of modifications
10552 in the specified range to the execution unit of the processor. On
10553 targets with non-unified instruction and data cache, the implementation
10554 flushes the instruction cache.
10555
10556 Semantics:
10557 """"""""""
10558
10559 On platforms with coherent instruction and data caches (e.g. x86), this
10560 intrinsic is a nop. On platforms with non-coherent instruction and data
10561 cache (e.g. ARM, MIPS), the intrinsic is lowered either to appropriate
10562 instructions or a system call, if cache flushing requires special
10563 privileges.
10564
10565 The default behavior is to emit a call to ``__clear_cache`` from the run
10566 time library.
10567
10568 This instrinsic does *not* empty the instruction pipeline. Modifications
10569 of the current function are outside the scope of the intrinsic.
10570
10571 '``llvm.instrprof.increment``' Intrinsic
10572 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10573
10574 Syntax:
10575 """""""
10576
10577 ::
10578
10579       declare void @llvm.instrprof.increment(i8* <name>, i64 <hash>,
10580                                              i32 <num-counters>, i32 <index>)
10581
10582 Overview:
10583 """""""""
10584
10585 The '``llvm.instrprof.increment``' intrinsic can be emitted by a
10586 frontend for use with instrumentation based profiling. These will be
10587 lowered by the ``-instrprof`` pass to generate execution counts of a
10588 program at runtime.
10589
10590 Arguments:
10591 """"""""""
10592
10593 The first argument is a pointer to a global variable containing the
10594 name of the entity being instrumented. This should generally be the
10595 (mangled) function name for a set of counters.
10596
10597 The second argument is a hash value that can be used by the consumer
10598 of the profile data to detect changes to the instrumented source, and
10599 the third is the number of counters associated with ``name``. It is an
10600 error if ``hash`` or ``num-counters`` differ between two instances of
10601 ``instrprof.increment`` that refer to the same name.
10602
10603 The last argument refers to which of the counters for ``name`` should
10604 be incremented. It should be a value between 0 and ``num-counters``.
10605
10606 Semantics:
10607 """"""""""
10608
10609 This intrinsic represents an increment of a profiling counter. It will
10610 cause the ``-instrprof`` pass to generate the appropriate data
10611 structures and the code to increment the appropriate value, in a
10612 format that can be written out by a compiler runtime and consumed via
10613 the ``llvm-profdata`` tool.
10614
10615 '``llvm.instrprof.increment.step``' Intrinsic
10616 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10617
10618 Syntax:
10619 """""""
10620
10621 ::
10622
10623       declare void @llvm.instrprof.increment.step(i8* <name>, i64 <hash>,
10624                                                   i32 <num-counters>,
10625                                                   i32 <index>, i64 <step>)
10626
10627 Overview:
10628 """""""""
10629
10630 The '``llvm.instrprof.increment.step``' intrinsic is an extension to
10631 the '``llvm.instrprof.increment``' intrinsic with an additional fifth
10632 argument to specify the step of the increment.
10633
10634 Arguments:
10635 """"""""""
10636 The first four arguments are the same as '``llvm.instrprof.increment``'
10637 intrinsic.
10638
10639 The last argument specifies the value of the increment of the counter variable.
10640
10641 Semantics:
10642 """"""""""
10643 See description of '``llvm.instrprof.increment``' instrinsic.
10644
10645
10646 '``llvm.instrprof.value.profile``' Intrinsic
10647 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10648
10649 Syntax:
10650 """""""
10651
10652 ::
10653
10654       declare void @llvm.instrprof.value.profile(i8* <name>, i64 <hash>,
10655                                                  i64 <value>, i32 <value_kind>,
10656                                                  i32 <index>)
10657
10658 Overview:
10659 """""""""
10660
10661 The '``llvm.instrprof.value.profile``' intrinsic can be emitted by a
10662 frontend for use with instrumentation based profiling. This will be
10663 lowered by the ``-instrprof`` pass to find out the target values,
10664 instrumented expressions take in a program at runtime.
10665
10666 Arguments:
10667 """"""""""
10668
10669 The first argument is a pointer to a global variable containing the
10670 name of the entity being instrumented. ``name`` should generally be the
10671 (mangled) function name for a set of counters.
10672
10673 The second argument is a hash value that can be used by the consumer
10674 of the profile data to detect changes to the instrumented source. It
10675 is an error if ``hash`` differs between two instances of
10676 ``llvm.instrprof.*`` that refer to the same name.
10677
10678 The third argument is the value of the expression being profiled. The profiled
10679 expression's value should be representable as an unsigned 64-bit value. The
10680 fourth argument represents the kind of value profiling that is being done. The
10681 supported value profiling kinds are enumerated through the
10682 ``InstrProfValueKind`` type declared in the
10683 ``<include/llvm/ProfileData/InstrProf.h>`` header file. The last argument is the
10684 index of the instrumented expression within ``name``. It should be >= 0.
10685
10686 Semantics:
10687 """"""""""
10688
10689 This intrinsic represents the point where a call to a runtime routine
10690 should be inserted for value profiling of target expressions. ``-instrprof``
10691 pass will generate the appropriate data structures and replace the
10692 ``llvm.instrprof.value.profile`` intrinsic with the call to the profile
10693 runtime library with proper arguments.
10694
10695 '``llvm.thread.pointer``' Intrinsic
10696 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10697
10698 Syntax:
10699 """""""
10700
10701 ::
10702
10703       declare i8* @llvm.thread.pointer()
10704
10705 Overview:
10706 """""""""
10707
10708 The '``llvm.thread.pointer``' intrinsic returns the value of the thread
10709 pointer.
10710
10711 Semantics:
10712 """"""""""
10713
10714 The '``llvm.thread.pointer``' intrinsic returns a pointer to the TLS area
10715 for the current thread.  The exact semantics of this value are target
10716 specific: it may point to the start of TLS area, to the end, or somewhere
10717 in the middle.  Depending on the target, this intrinsic may read a register,
10718 call a helper function, read from an alternate memory space, or perform
10719 other operations necessary to locate the TLS area.  Not all targets support
10720 this intrinsic.
10721
10722 Standard C Library Intrinsics
10723 -----------------------------
10724
10725 LLVM provides intrinsics for a few important standard C library
10726 functions. These intrinsics allow source-language front-ends to pass
10727 information about the alignment of the pointer arguments to the code
10728 generator, providing opportunity for more efficient code generation.
10729
10730 .. _int_memcpy:
10731
10732 '``llvm.memcpy``' Intrinsic
10733 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10734
10735 Syntax:
10736 """""""
10737
10738 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.memcpy`` on any
10739 integer bit width and for different address spaces. Not all targets
10740 support all bit widths however.
10741
10742 ::
10743
10744       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
10745                                               i32 <len>, i1 <isvolatile>)
10746       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
10747                                               i64 <len>, i1 <isvolatile>)
10748
10749 Overview:
10750 """""""""
10751
10752 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
10753 source location to the destination location.
10754
10755 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memcpy.*``
10756 intrinsics do not return a value, takes extra isvolatile
10757 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
10758
10759 Arguments:
10760 """"""""""
10761
10762 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
10763 pointer to the source. The third argument is an integer argument
10764 specifying the number of bytes to copy, and the fourth is a
10765 boolean indicating a volatile access.
10766
10767 The :ref:`align <attr_align>` parameter attribute can be provided
10768 for the first and second arguments.
10769
10770 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memcpy`` call is
10771 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
10772 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
10773
10774 Semantics:
10775 """"""""""
10776
10777 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
10778 source location to the destination location, which are not allowed to
10779 overlap. It copies "len" bytes of memory over. If the argument is known
10780 to be aligned to some boundary, this can be specified as the fourth
10781 argument, otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
10782
10783 .. _int_memmove:
10784
10785 '``llvm.memmove``' Intrinsic
10786 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10787
10788 Syntax:
10789 """""""
10790
10791 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memmove on any integer
10792 bit width and for different address space. Not all targets support all
10793 bit widths however.
10794
10795 ::
10796
10797       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
10798                                                i32 <len>, i1 <isvolatile>)
10799       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
10800                                                i64 <len>, i1 <isvolatile>)
10801
10802 Overview:
10803 """""""""
10804
10805 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics move a block of memory from the
10806 source location to the destination location. It is similar to the
10807 '``llvm.memcpy``' intrinsic but allows the two memory locations to
10808 overlap.
10809
10810 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memmove.*``
10811 intrinsics do not return a value, takes an extra isvolatile
10812 argument and the pointers can be in specified address spaces.
10813
10814 Arguments:
10815 """"""""""
10816
10817 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
10818 pointer to the source. The third argument is an integer argument
10819 specifying the number of bytes to copy, and the fourth is a
10820 boolean indicating a volatile access.
10821
10822 The :ref:`align <attr_align>` parameter attribute can be provided
10823 for the first and second arguments.
10824
10825 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memmove`` call
10826 is a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is
10827 not very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
10828
10829 Semantics:
10830 """"""""""
10831
10832 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics copy a block of memory from the
10833 source location to the destination location, which may overlap. It
10834 copies "len" bytes of memory over. If the argument is known to be
10835 aligned to some boundary, this can be specified as the fourth argument,
10836 otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
10837
10838 .. _int_memset:
10839
10840 '``llvm.memset.*``' Intrinsics
10841 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10842
10843 Syntax:
10844 """""""
10845
10846 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memset on any integer
10847 bit width and for different address spaces. However, not all targets
10848 support all bit widths.
10849
10850 ::
10851
10852       declare void @llvm.memset.p0i8.i32(i8* <dest>, i8 <val>,
10853                                          i32 <len>, i1 <isvolatile>)
10854       declare void @llvm.memset.p0i8.i64(i8* <dest>, i8 <val>,
10855                                          i64 <len>, i1 <isvolatile>)
10856
10857 Overview:
10858 """""""""
10859
10860 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill a block of memory with a
10861 particular byte value.
10862
10863 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memset``
10864 intrinsic does not return a value and takes an extra volatile
10865 argument. Also, the destination can be in an arbitrary address space.
10866
10867 Arguments:
10868 """"""""""
10869
10870 The first argument is a pointer to the destination to fill, the second
10871 is the byte value with which to fill it, the third argument is an
10872 integer argument specifying the number of bytes to fill, and the fourth
10873 is a boolean indicating a volatile access.
10874
10875 The :ref:`align <attr_align>` parameter attribute can be provided
10876 for the first arguments.
10877
10878 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memset`` call is
10879 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
10880 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
10881
10882 Semantics:
10883 """"""""""
10884
10885 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill "len" bytes of memory starting
10886 at the destination location.
10887
10888 '``llvm.sqrt.*``' Intrinsic
10889 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10890
10891 Syntax:
10892 """""""
10893
10894 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sqrt`` on any
10895 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
10896 all types however.
10897
10898 ::
10899
10900       declare float     @llvm.sqrt.f32(float %Val)
10901       declare double    @llvm.sqrt.f64(double %Val)
10902       declare x86_fp80  @llvm.sqrt.f80(x86_fp80 %Val)
10903       declare fp128     @llvm.sqrt.f128(fp128 %Val)
10904       declare ppc_fp128 @llvm.sqrt.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
10905
10906 Overview:
10907 """""""""
10908
10909 The '``llvm.sqrt``' intrinsics return the square root of the specified value.
10910
10911 Arguments:
10912 """"""""""
10913
10914 The argument and return value are floating-point numbers of the same type.
10915
10916 Semantics:
10917 """"""""""
10918
10919 Return the same value as a corresponding libm '``sqrt``' function but without
10920 trapping or setting ``errno``. For types specified by IEEE-754, the result
10921 matches a conforming libm implementation.
10922
10923 When specified with the fast-math-flag 'afn', the result may be approximated
10924 using a less accurate calculation.
10925
10926 '``llvm.powi.*``' Intrinsic
10927 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10928
10929 Syntax:
10930 """""""
10931
10932 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.powi`` on any
10933 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
10934 all types however.
10935
10936 ::
10937
10938       declare float     @llvm.powi.f32(float  %Val, i32 %power)
10939       declare double    @llvm.powi.f64(double %Val, i32 %power)
10940       declare x86_fp80  @llvm.powi.f80(x86_fp80  %Val, i32 %power)
10941       declare fp128     @llvm.powi.f128(fp128 %Val, i32 %power)
10942       declare ppc_fp128 @llvm.powi.ppcf128(ppc_fp128  %Val, i32 %power)
10943
10944 Overview:
10945 """""""""
10946
10947 The '``llvm.powi.*``' intrinsics return the first operand raised to the
10948 specified (positive or negative) power. The order of evaluation of
10949 multiplications is not defined. When a vector of floating-point type is
10950 used, the second argument remains a scalar integer value.
10951
10952 Arguments:
10953 """"""""""
10954
10955 The second argument is an integer power, and the first is a value to
10956 raise to that power.
10957
10958 Semantics:
10959 """"""""""
10960
10961 This function returns the first value raised to the second power with an
10962 unspecified sequence of rounding operations.
10963
10964 '``llvm.sin.*``' Intrinsic
10965 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10966
10967 Syntax:
10968 """""""
10969
10970 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sin`` on any
10971 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
10972 all types however.
10973
10974 ::
10975
10976       declare float     @llvm.sin.f32(float  %Val)
10977       declare double    @llvm.sin.f64(double %Val)
10978       declare x86_fp80  @llvm.sin.f80(x86_fp80  %Val)
10979       declare fp128     @llvm.sin.f128(fp128 %Val)
10980       declare ppc_fp128 @llvm.sin.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10981
10982 Overview:
10983 """""""""
10984
10985 The '``llvm.sin.*``' intrinsics return the sine of the operand.
10986
10987 Arguments:
10988 """"""""""
10989
10990 The argument and return value are floating-point numbers of the same type.
10991
10992 Semantics:
10993 """"""""""
10994
10995 Return the same value as a corresponding libm '``sin``' function but without
10996 trapping or setting ``errno``.
10997
10998 When specified with the fast-math-flag 'afn', the result may be approximated
10999 using a less accurate calculation.
11000
11001 '``llvm.cos.*``' Intrinsic
11002 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11003
11004 Syntax:
11005 """""""
11006
11007 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cos`` on any
11008 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11009 all types however.
11010
11011 ::
11012
11013       declare float     @llvm.cos.f32(float  %Val)
11014       declare double    @llvm.cos.f64(double %Val)
11015       declare x86_fp80  @llvm.cos.f80(x86_fp80  %Val)
11016       declare fp128     @llvm.cos.f128(fp128 %Val)
11017       declare ppc_fp128 @llvm.cos.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
11018
11019 Overview:
11020 """""""""
11021
11022 The '``llvm.cos.*``' intrinsics return the cosine of the operand.
11023
11024 Arguments:
11025 """"""""""
11026
11027 The argument and return value are floating-point numbers of the same type.
11028
11029 Semantics:
11030 """"""""""
11031
11032 Return the same value as a corresponding libm '``cos``' function but without
11033 trapping or setting ``errno``.
11034
11035 When specified with the fast-math-flag 'afn', the result may be approximated
11036 using a less accurate calculation.
11037
11038 '``llvm.pow.*``' Intrinsic
11039 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11040
11041 Syntax:
11042 """""""
11043
11044 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.pow`` on any
11045 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11046 all types however.
11047
11048 ::
11049
11050       declare float     @llvm.pow.f32(float  %Val, float %Power)
11051       declare double    @llvm.pow.f64(double %Val, double %Power)
11052       declare x86_fp80  @llvm.pow.f80(x86_fp80  %Val, x86_fp80 %Power)
11053       declare fp128     @llvm.pow.f128(fp128 %Val, fp128 %Power)
11054       declare ppc_fp128 @llvm.pow.ppcf128(ppc_fp128  %Val, ppc_fp128 Power)
11055
11056 Overview:
11057 """""""""
11058
11059 The '``llvm.pow.*``' intrinsics return the first operand raised to the
11060 specified (positive or negative) power.
11061
11062 Arguments:
11063 """"""""""
11064
11065 The arguments and return value are floating-point numbers of the same type.
11066
11067 Semantics:
11068 """"""""""
11069
11070 Return the same value as a corresponding libm '``pow``' function but without
11071 trapping or setting ``errno``.
11072
11073 When specified with the fast-math-flag 'afn', the result may be approximated
11074 using a less accurate calculation.
11075
11076 '``llvm.exp.*``' Intrinsic
11077 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11078
11079 Syntax:
11080 """""""
11081
11082 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp`` on any
11083 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11084 all types however.
11085
11086 ::
11087
11088       declare float     @llvm.exp.f32(float  %Val)
11089       declare double    @llvm.exp.f64(double %Val)
11090       declare x86_fp80  @llvm.exp.f80(x86_fp80  %Val)
11091       declare fp128     @llvm.exp.f128(fp128 %Val)
11092       declare ppc_fp128 @llvm.exp.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
11093
11094 Overview:
11095 """""""""
11096
11097 The '``llvm.exp.*``' intrinsics compute the base-e exponential of the specified
11098 value.
11099
11100 Arguments:
11101 """"""""""
11102
11103 The argument and return value are floating-point numbers of the same type.
11104
11105 Semantics:
11106 """"""""""
11107
11108 Return the same value as a corresponding libm '``exp``' function but without
11109 trapping or setting ``errno``.
11110
11111 When specified with the fast-math-flag 'afn', the result may be approximated
11112 using a less accurate calculation.
11113
11114 '``llvm.exp2.*``' Intrinsic
11115 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11116
11117 Syntax:
11118 """""""
11119
11120 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp2`` on any
11121 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11122 all types however.
11123
11124 ::
11125
11126       declare float     @llvm.exp2.f32(float  %Val)
11127       declare double    @llvm.exp2.f64(double %Val)
11128       declare x86_fp80  @llvm.exp2.f80(x86_fp80  %Val)
11129       declare fp128     @llvm.exp2.f128(fp128 %Val)
11130       declare ppc_fp128 @llvm.exp2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
11131
11132 Overview:
11133 """""""""
11134
11135 The '``llvm.exp2.*``' intrinsics compute the base-2 exponential of the
11136 specified value.
11137
11138 Arguments:
11139 """"""""""
11140
11141 The argument and return value are floating-point numbers of the same type.
11142
11143 Semantics:
11144 """"""""""
11145
11146 Return the same value as a corresponding libm '``exp2``' function but without
11147 trapping or setting ``errno``.
11148
11149 When specified with the fast-math-flag 'afn', the result may be approximated
11150 using a less accurate calculation.
11151
11152 '``llvm.log.*``' Intrinsic
11153 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11154
11155 Syntax:
11156 """""""
11157
11158 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log`` on any
11159 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11160 all types however.
11161
11162 ::
11163
11164       declare float     @llvm.log.f32(float  %Val)
11165       declare double    @llvm.log.f64(double %Val)
11166       declare x86_fp80  @llvm.log.f80(x86_fp80  %Val)
11167       declare fp128     @llvm.log.f128(fp128 %Val)
11168       declare ppc_fp128 @llvm.log.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
11169
11170 Overview:
11171 """""""""
11172
11173 The '``llvm.log.*``' intrinsics compute the base-e logarithm of the specified
11174 value.
11175
11176 Arguments:
11177 """"""""""
11178
11179 The argument and return value are floating-point numbers of the same type.
11180
11181 Semantics:
11182 """"""""""
11183
11184 Return the same value as a corresponding libm '``log``' function but without
11185 trapping or setting ``errno``.
11186
11187 When specified with the fast-math-flag 'afn', the result may be approximated
11188 using a less accurate calculation.
11189
11190 '``llvm.log10.*``' Intrinsic
11191 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11192
11193 Syntax:
11194 """""""
11195
11196 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log10`` on any
11197 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11198 all types however.
11199
11200 ::
11201
11202       declare float     @llvm.log10.f32(float  %Val)
11203       declare double    @llvm.log10.f64(double %Val)
11204       declare x86_fp80  @llvm.log10.f80(x86_fp80  %Val)
11205       declare fp128     @llvm.log10.f128(fp128 %Val)
11206       declare ppc_fp128 @llvm.log10.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
11207
11208 Overview:
11209 """""""""
11210
11211 The '``llvm.log10.*``' intrinsics compute the base-10 logarithm of the
11212 specified value.
11213
11214 Arguments:
11215 """"""""""
11216
11217 The argument and return value are floating-point numbers of the same type.
11218
11219 Semantics:
11220 """"""""""
11221
11222 Return the same value as a corresponding libm '``log10``' function but without
11223 trapping or setting ``errno``.
11224
11225 When specified with the fast-math-flag 'afn', the result may be approximated
11226 using a less accurate calculation.
11227
11228 '``llvm.log2.*``' Intrinsic
11229 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11230
11231 Syntax:
11232 """""""
11233
11234 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log2`` on any
11235 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11236 all types however.
11237
11238 ::
11239
11240       declare float     @llvm.log2.f32(float  %Val)
11241       declare double    @llvm.log2.f64(double %Val)
11242       declare x86_fp80  @llvm.log2.f80(x86_fp80  %Val)
11243       declare fp128     @llvm.log2.f128(fp128 %Val)
11244       declare ppc_fp128 @llvm.log2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
11245
11246 Overview:
11247 """""""""
11248
11249 The '``llvm.log2.*``' intrinsics compute the base-2 logarithm of the specified
11250 value.
11251
11252 Arguments:
11253 """"""""""
11254
11255 The argument and return value are floating-point numbers of the same type.
11256
11257 Semantics:
11258 """"""""""
11259
11260 Return the same value as a corresponding libm '``log2``' function but without
11261 trapping or setting ``errno``.
11262
11263 When specified with the fast-math-flag 'afn', the result may be approximated
11264 using a less accurate calculation.
11265
11266 '``llvm.fma.*``' Intrinsic
11267 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11268
11269 Syntax:
11270 """""""
11271
11272 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fma`` on any
11273 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11274 all types however.
11275
11276 ::
11277
11278       declare float     @llvm.fma.f32(float  %a, float  %b, float  %c)
11279       declare double    @llvm.fma.f64(double %a, double %b, double %c)
11280       declare x86_fp80  @llvm.fma.f80(x86_fp80 %a, x86_fp80 %b, x86_fp80 %c)
11281       declare fp128     @llvm.fma.f128(fp128 %a, fp128 %b, fp128 %c)
11282       declare ppc_fp128 @llvm.fma.ppcf128(ppc_fp128 %a, ppc_fp128 %b, ppc_fp128 %c)
11283
11284 Overview:
11285 """""""""
11286
11287 The '``llvm.fma.*``' intrinsics perform the fused multiply-add operation.
11288
11289 Arguments:
11290 """"""""""
11291
11292 The arguments and return value are floating-point numbers of the same type.
11293
11294 Semantics:
11295 """"""""""
11296
11297 Return the same value as a corresponding libm '``fma``' function but without
11298 trapping or setting ``errno``.
11299
11300 When specified with the fast-math-flag 'afn', the result may be approximated
11301 using a less accurate calculation.
11302
11303 '``llvm.fabs.*``' Intrinsic
11304 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11305
11306 Syntax:
11307 """""""
11308
11309 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fabs`` on any
11310 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11311 all types however.
11312
11313 ::
11314
11315       declare float     @llvm.fabs.f32(float  %Val)
11316       declare double    @llvm.fabs.f64(double %Val)
11317       declare x86_fp80  @llvm.fabs.f80(x86_fp80 %Val)
11318       declare fp128     @llvm.fabs.f128(fp128 %Val)
11319       declare ppc_fp128 @llvm.fabs.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
11320
11321 Overview:
11322 """""""""
11323
11324 The '``llvm.fabs.*``' intrinsics return the absolute value of the
11325 operand.
11326
11327 Arguments:
11328 """"""""""
11329
11330 The argument and return value are floating-point numbers of the same
11331 type.
11332
11333 Semantics:
11334 """"""""""
11335
11336 This function returns the same values as the libm ``fabs`` functions
11337 would, and handles error conditions in the same way.
11338
11339 '``llvm.minnum.*``' Intrinsic
11340 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11341
11342 Syntax:
11343 """""""
11344
11345 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.minnum`` on any
11346 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11347 all types however.
11348
11349 ::
11350
11351       declare float     @llvm.minnum.f32(float %Val0, float %Val1)
11352       declare double    @llvm.minnum.f64(double %Val0, double %Val1)
11353       declare x86_fp80  @llvm.minnum.f80(x86_fp80 %Val0, x86_fp80 %Val1)
11354       declare fp128     @llvm.minnum.f128(fp128 %Val0, fp128 %Val1)
11355       declare ppc_fp128 @llvm.minnum.ppcf128(ppc_fp128 %Val0, ppc_fp128 %Val1)
11356
11357 Overview:
11358 """""""""
11359
11360 The '``llvm.minnum.*``' intrinsics return the minimum of the two
11361 arguments.
11362
11363
11364 Arguments:
11365 """"""""""
11366
11367 The arguments and return value are floating-point numbers of the same
11368 type.
11369
11370 Semantics:
11371 """"""""""
11372
11373 Follows the IEEE-754 semantics for minNum, which also match for libm's
11374 fmin.
11375
11376 If either operand is a NaN, returns the other non-NaN operand. Returns
11377 NaN only if both operands are NaN. If the operands compare equal,
11378 returns a value that compares equal to both operands. This means that
11379 fmin(+/-0.0, +/-0.0) could return either -0.0 or 0.0.
11380
11381 '``llvm.maxnum.*``' Intrinsic
11382 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11383
11384 Syntax:
11385 """""""
11386
11387 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.maxnum`` on any
11388 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11389 all types however.
11390
11391 ::
11392
11393       declare float     @llvm.maxnum.f32(float  %Val0, float  %Val1l)
11394       declare double    @llvm.maxnum.f64(double %Val0, double %Val1)
11395       declare x86_fp80  @llvm.maxnum.f80(x86_fp80  %Val0, x86_fp80  %Val1)
11396       declare fp128     @llvm.maxnum.f128(fp128 %Val0, fp128 %Val1)
11397       declare ppc_fp128 @llvm.maxnum.ppcf128(ppc_fp128  %Val0, ppc_fp128  %Val1)
11398
11399 Overview:
11400 """""""""
11401
11402 The '``llvm.maxnum.*``' intrinsics return the maximum of the two
11403 arguments.
11404
11405
11406 Arguments:
11407 """"""""""
11408
11409 The arguments and return value are floating-point numbers of the same
11410 type.
11411
11412 Semantics:
11413 """"""""""
11414 Follows the IEEE-754 semantics for maxNum, which also match for libm's
11415 fmax.
11416
11417 If either operand is a NaN, returns the other non-NaN operand. Returns
11418 NaN only if both operands are NaN. If the operands compare equal,
11419 returns a value that compares equal to both operands. This means that
11420 fmax(+/-0.0, +/-0.0) could return either -0.0 or 0.0.
11421
11422 '``llvm.copysign.*``' Intrinsic
11423 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11424
11425 Syntax:
11426 """""""
11427
11428 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.copysign`` on any
11429 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11430 all types however.
11431
11432 ::
11433
11434       declare float     @llvm.copysign.f32(float  %Mag, float  %Sgn)
11435       declare double    @llvm.copysign.f64(double %Mag, double %Sgn)
11436       declare x86_fp80  @llvm.copysign.f80(x86_fp80  %Mag, x86_fp80  %Sgn)
11437       declare fp128     @llvm.copysign.f128(fp128 %Mag, fp128 %Sgn)
11438       declare ppc_fp128 @llvm.copysign.ppcf128(ppc_fp128  %Mag, ppc_fp128  %Sgn)
11439
11440 Overview:
11441 """""""""
11442
11443 The '``llvm.copysign.*``' intrinsics return a value with the magnitude of the
11444 first operand and the sign of the second operand.
11445
11446 Arguments:
11447 """"""""""
11448
11449 The arguments and return value are floating-point numbers of the same
11450 type.
11451
11452 Semantics:
11453 """"""""""
11454
11455 This function returns the same values as the libm ``copysign``
11456 functions would, and handles error conditions in the same way.
11457
11458 '``llvm.floor.*``' Intrinsic
11459 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11460
11461 Syntax:
11462 """""""
11463
11464 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.floor`` on any
11465 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11466 all types however.
11467
11468 ::
11469
11470       declare float     @llvm.floor.f32(float  %Val)
11471       declare double    @llvm.floor.f64(double %Val)
11472       declare x86_fp80  @llvm.floor.f80(x86_fp80  %Val)
11473       declare fp128     @llvm.floor.f128(fp128 %Val)
11474       declare ppc_fp128 @llvm.floor.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
11475
11476 Overview:
11477 """""""""
11478
11479 The '``llvm.floor.*``' intrinsics return the floor of the operand.
11480
11481 Arguments:
11482 """"""""""
11483
11484 The argument and return value are floating-point numbers of the same
11485 type.
11486
11487 Semantics:
11488 """"""""""
11489
11490 This function returns the same values as the libm ``floor`` functions
11491 would, and handles error conditions in the same way.
11492
11493 '``llvm.ceil.*``' Intrinsic
11494 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11495
11496 Syntax:
11497 """""""
11498
11499 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ceil`` on any
11500 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11501 all types however.
11502
11503 ::
11504
11505       declare float     @llvm.ceil.f32(float  %Val)
11506       declare double    @llvm.ceil.f64(double %Val)
11507       declare x86_fp80  @llvm.ceil.f80(x86_fp80  %Val)
11508       declare fp128     @llvm.ceil.f128(fp128 %Val)
11509       declare ppc_fp128 @llvm.ceil.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
11510
11511 Overview:
11512 """""""""
11513
11514 The '``llvm.ceil.*``' intrinsics return the ceiling of the operand.
11515
11516 Arguments:
11517 """"""""""
11518
11519 The argument and return value are floating-point numbers of the same
11520 type.
11521
11522 Semantics:
11523 """"""""""
11524
11525 This function returns the same values as the libm ``ceil`` functions
11526 would, and handles error conditions in the same way.
11527
11528 '``llvm.trunc.*``' Intrinsic
11529 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11530
11531 Syntax:
11532 """""""
11533
11534 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.trunc`` on any
11535 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11536 all types however.
11537
11538 ::
11539
11540       declare float     @llvm.trunc.f32(float  %Val)
11541       declare double    @llvm.trunc.f64(double %Val)
11542       declare x86_fp80  @llvm.trunc.f80(x86_fp80  %Val)
11543       declare fp128     @llvm.trunc.f128(fp128 %Val)
11544       declare ppc_fp128 @llvm.trunc.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
11545
11546 Overview:
11547 """""""""
11548
11549 The '``llvm.trunc.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
11550 nearest integer not larger in magnitude than the operand.
11551
11552 Arguments:
11553 """"""""""
11554
11555 The argument and return value are floating-point numbers of the same
11556 type.
11557
11558 Semantics:
11559 """"""""""
11560
11561 This function returns the same values as the libm ``trunc`` functions
11562 would, and handles error conditions in the same way.
11563
11564 '``llvm.rint.*``' Intrinsic
11565 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11566
11567 Syntax:
11568 """""""
11569
11570 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.rint`` on any
11571 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11572 all types however.
11573
11574 ::
11575
11576       declare float     @llvm.rint.f32(float  %Val)
11577       declare double    @llvm.rint.f64(double %Val)
11578       declare x86_fp80  @llvm.rint.f80(x86_fp80  %Val)
11579       declare fp128     @llvm.rint.f128(fp128 %Val)
11580       declare ppc_fp128 @llvm.rint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
11581
11582 Overview:
11583 """""""""
11584
11585 The '``llvm.rint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
11586 nearest integer. It may raise an inexact floating-point exception if the
11587 operand isn't an integer.
11588
11589 Arguments:
11590 """"""""""
11591
11592 The argument and return value are floating-point numbers of the same
11593 type.
11594
11595 Semantics:
11596 """"""""""
11597
11598 This function returns the same values as the libm ``rint`` functions
11599 would, and handles error conditions in the same way.
11600
11601 '``llvm.nearbyint.*``' Intrinsic
11602 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11603
11604 Syntax:
11605 """""""
11606
11607 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.nearbyint`` on any
11608 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11609 all types however.
11610
11611 ::
11612
11613       declare float     @llvm.nearbyint.f32(float  %Val)
11614       declare double    @llvm.nearbyint.f64(double %Val)
11615       declare x86_fp80  @llvm.nearbyint.f80(x86_fp80  %Val)
11616       declare fp128     @llvm.nearbyint.f128(fp128 %Val)
11617       declare ppc_fp128 @llvm.nearbyint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
11618
11619 Overview:
11620 """""""""
11621
11622 The '``llvm.nearbyint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
11623 nearest integer.
11624
11625 Arguments:
11626 """"""""""
11627
11628 The argument and return value are floating-point numbers of the same
11629 type.
11630
11631 Semantics:
11632 """"""""""
11633
11634 This function returns the same values as the libm ``nearbyint``
11635 functions would, and handles error conditions in the same way.
11636
11637 '``llvm.round.*``' Intrinsic
11638 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11639
11640 Syntax:
11641 """""""
11642
11643 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.round`` on any
11644 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11645 all types however.
11646
11647 ::
11648
11649       declare float     @llvm.round.f32(float  %Val)
11650       declare double    @llvm.round.f64(double %Val)
11651       declare x86_fp80  @llvm.round.f80(x86_fp80  %Val)
11652       declare fp128     @llvm.round.f128(fp128 %Val)
11653       declare ppc_fp128 @llvm.round.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
11654
11655 Overview:
11656 """""""""
11657
11658 The '``llvm.round.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
11659 nearest integer.
11660
11661 Arguments:
11662 """"""""""
11663
11664 The argument and return value are floating-point numbers of the same
11665 type.
11666
11667 Semantics:
11668 """"""""""
11669
11670 This function returns the same values as the libm ``round``
11671 functions would, and handles error conditions in the same way.
11672
11673 Bit Manipulation Intrinsics
11674 ---------------------------
11675
11676 LLVM provides intrinsics for a few important bit manipulation
11677 operations. These allow efficient code generation for some algorithms.
11678
11679 '``llvm.bitreverse.*``' Intrinsics
11680 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11681
11682 Syntax:
11683 """""""
11684
11685 This is an overloaded intrinsic function. You can use bitreverse on any
11686 integer type.
11687
11688 ::
11689
11690       declare i16 @llvm.bitreverse.i16(i16 <id>)
11691       declare i32 @llvm.bitreverse.i32(i32 <id>)
11692       declare i64 @llvm.bitreverse.i64(i64 <id>)
11693
11694 Overview:
11695 """""""""
11696
11697 The '``llvm.bitreverse``' family of intrinsics is used to reverse the
11698 bitpattern of an integer value; for example ``0b10110110`` becomes
11699 ``0b01101101``.
11700
11701 Semantics:
11702 """"""""""
11703
11704 The ``llvm.bitreverse.iN`` intrinsic returns an iN value that has bit
11705 ``M`` in the input moved to bit ``N-M`` in the output.
11706
11707 '``llvm.bswap.*``' Intrinsics
11708 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11709
11710 Syntax:
11711 """""""
11712
11713 This is an overloaded intrinsic function. You can use bswap on any
11714 integer type that is an even number of bytes (i.e. BitWidth % 16 == 0).
11715
11716 ::
11717
11718       declare i16 @llvm.bswap.i16(i16 <id>)
11719       declare i32 @llvm.bswap.i32(i32 <id>)
11720       declare i64 @llvm.bswap.i64(i64 <id>)
11721
11722 Overview:
11723 """""""""
11724
11725 The '``llvm.bswap``' family of intrinsics is used to byte swap integer
11726 values with an even number of bytes (positive multiple of 16 bits).
11727 These are useful for performing operations on data that is not in the
11728 target's native byte order.
11729
11730 Semantics:
11731 """"""""""
11732
11733 The ``llvm.bswap.i16`` intrinsic returns an i16 value that has the high
11734 and low byte of the input i16 swapped. Similarly, the ``llvm.bswap.i32``
11735 intrinsic returns an i32 value that has the four bytes of the input i32
11736 swapped, so that if the input bytes are numbered 0, 1, 2, 3 then the
11737 returned i32 will have its bytes in 3, 2, 1, 0 order. The
11738 ``llvm.bswap.i48``, ``llvm.bswap.i64`` and other intrinsics extend this
11739 concept to additional even-byte lengths (6 bytes, 8 bytes and more,
11740 respectively).
11741
11742 '``llvm.ctpop.*``' Intrinsic
11743 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11744
11745 Syntax:
11746 """""""
11747
11748 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.ctpop on any integer
11749 bit width, or on any vector with integer elements. Not all targets
11750 support all bit widths or vector types, however.
11751
11752 ::
11753
11754       declare i8 @llvm.ctpop.i8(i8  <src>)
11755       declare i16 @llvm.ctpop.i16(i16 <src>)
11756       declare i32 @llvm.ctpop.i32(i32 <src>)
11757       declare i64 @llvm.ctpop.i64(i64 <src>)
11758       declare i256 @llvm.ctpop.i256(i256 <src>)
11759       declare <2 x i32> @llvm.ctpop.v2i32(<2 x i32> <src>)
11760
11761 Overview:
11762 """""""""
11763
11764 The '``llvm.ctpop``' family of intrinsics counts the number of bits set
11765 in a value.
11766
11767 Arguments:
11768 """"""""""
11769
11770 The only argument is the value to be counted. The argument may be of any
11771 integer type, or a vector with integer elements. The return type must
11772 match the argument type.
11773
11774 Semantics:
11775 """"""""""
11776
11777 The '``llvm.ctpop``' intrinsic counts the 1's in a variable, or within
11778 each element of a vector.
11779
11780 '``llvm.ctlz.*``' Intrinsic
11781 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11782
11783 Syntax:
11784 """""""
11785
11786 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ctlz`` on any
11787 integer bit width, or any vector whose elements are integers. Not all
11788 targets support all bit widths or vector types, however.
11789
11790 ::
11791
11792       declare i8   @llvm.ctlz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
11793       declare i16  @llvm.ctlz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
11794       declare i32  @llvm.ctlz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
11795       declare i64  @llvm.ctlz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
11796       declare i256 @llvm.ctlz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
11797       declare <2 x i32> @llvm.ctlz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
11798
11799 Overview:
11800 """""""""
11801
11802 The '``llvm.ctlz``' family of intrinsic functions counts the number of
11803 leading zeros in a variable.
11804
11805 Arguments:
11806 """"""""""
11807
11808 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
11809 any integer type, or a vector with integer element type. The return
11810 type must match the first argument type.
11811
11812 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
11813 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
11814 defined result. Historically some architectures did not provide a
11815 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
11816 now predicated on avoiding zero-value inputs.
11817
11818 Semantics:
11819 """"""""""
11820
11821 The '``llvm.ctlz``' intrinsic counts the leading (most significant)
11822 zeros in a variable, or within each element of the vector. If
11823 ``src == 0`` then the result is the size in bits of the type of ``src``
11824 if ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
11825 ``llvm.ctlz(i32 2) = 30``.
11826
11827 '``llvm.cttz.*``' Intrinsic
11828 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11829
11830 Syntax:
11831 """""""
11832
11833 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cttz`` on any
11834 integer bit width, or any vector of integer elements. Not all targets
11835 support all bit widths or vector types, however.
11836
11837 ::
11838
11839       declare i8   @llvm.cttz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
11840       declare i16  @llvm.cttz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
11841       declare i32  @llvm.cttz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
11842       declare i64  @llvm.cttz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
11843       declare i256 @llvm.cttz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
11844       declare <2 x i32> @llvm.cttz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
11845
11846 Overview:
11847 """""""""
11848
11849 The '``llvm.cttz``' family of intrinsic functions counts the number of
11850 trailing zeros.
11851
11852 Arguments:
11853 """"""""""
11854
11855 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
11856 any integer type, or a vector with integer element type. The return
11857 type must match the first argument type.
11858
11859 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
11860 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
11861 defined result. Historically some architectures did not provide a
11862 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
11863 now predicated on avoiding zero-value inputs.
11864
11865 Semantics:
11866 """"""""""
11867
11868 The '``llvm.cttz``' intrinsic counts the trailing (least significant)
11869 zeros in a variable, or within each element of a vector. If ``src == 0``
11870 then the result is the size in bits of the type of ``src`` if
11871 ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
11872 ``llvm.cttz(2) = 1``.
11873
11874 .. _int_overflow:
11875
11876 Arithmetic with Overflow Intrinsics
11877 -----------------------------------
11878
11879 LLVM provides intrinsics for fast arithmetic overflow checking.
11880
11881 Each of these intrinsics returns a two-element struct. The first
11882 element of this struct contains the result of the corresponding
11883 arithmetic operation modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
11884 the result. Therefore, for example, the first element of the struct
11885 returned by ``llvm.sadd.with.overflow.i32`` is always the same as the
11886 result of a 32-bit ``add`` instruction with the same operands, where
11887 the ``add`` is *not* modified by an ``nsw`` or ``nuw`` flag.
11888
11889 The second element of the result is an ``i1`` that is 1 if the
11890 arithmetic operation overflowed and 0 otherwise. An operation
11891 overflows if, for any values of its operands ``A`` and ``B`` and for
11892 any ``N`` larger than the operands' width, ``ext(A op B) to iN`` is
11893 not equal to ``(ext(A) to iN) op (ext(B) to iN)`` where ``ext`` is
11894 ``sext`` for signed overflow and ``zext`` for unsigned overflow, and
11895 ``op`` is the underlying arithmetic operation.
11896
11897 The behavior of these intrinsics is well-defined for all argument
11898 values.
11899
11900 '``llvm.sadd.with.overflow.*``' Intrinsics
11901 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11902
11903 Syntax:
11904 """""""
11905
11906 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sadd.with.overflow``
11907 on any integer bit width.
11908
11909 ::
11910
11911       declare {i16, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
11912       declare {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
11913       declare {i64, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
11914
11915 Overview:
11916 """""""""
11917
11918 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
11919 a signed addition of the two arguments, and indicate whether an overflow
11920 occurred during the signed summation.
11921
11922 Arguments:
11923 """"""""""
11924
11925 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
11926 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
11927 bit width. The second element of the result structure must be of type
11928 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
11929 addition.
11930
11931 Semantics:
11932 """"""""""
11933
11934 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
11935 a signed addition of the two variables. They return a structure --- the
11936 first element of which is the signed summation, and the second element
11937 of which is a bit specifying if the signed summation resulted in an
11938 overflow.
11939
11940 Examples:
11941 """""""""
11942
11943 .. code-block:: llvm
11944
11945       %res = call {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
11946       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
11947       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
11948       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
11949
11950 '``llvm.uadd.with.overflow.*``' Intrinsics
11951 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11952
11953 Syntax:
11954 """""""
11955
11956 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.uadd.with.overflow``
11957 on any integer bit width.
11958
11959 ::
11960
11961       declare {i16, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
11962       declare {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
11963       declare {i64, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
11964
11965 Overview:
11966 """""""""
11967
11968 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
11969 an unsigned addition of the two arguments, and indicate whether a carry
11970 occurred during the unsigned summation.
11971
11972 Arguments:
11973 """"""""""
11974
11975 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
11976 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
11977 bit width. The second element of the result structure must be of type
11978 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
11979 addition.
11980
11981 Semantics:
11982 """"""""""
11983
11984 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
11985 an unsigned addition of the two arguments. They return a structure --- the
11986 first element of which is the sum, and the second element of which is a
11987 bit specifying if the unsigned summation resulted in a carry.
11988
11989 Examples:
11990 """""""""
11991
11992 .. code-block:: llvm
11993
11994       %res = call {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
11995       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
11996       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
11997       br i1 %obit, label %carry, label %normal
11998
11999 '``llvm.ssub.with.overflow.*``' Intrinsics
12000 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12001
12002 Syntax:
12003 """""""
12004
12005 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ssub.with.overflow``
12006 on any integer bit width.
12007
12008 ::
12009
12010       declare {i16, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
12011       declare {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
12012       declare {i64, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
12013
12014 Overview:
12015 """""""""
12016
12017 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
12018 a signed subtraction of the two arguments, and indicate whether an
12019 overflow occurred during the signed subtraction.
12020
12021 Arguments:
12022 """"""""""
12023
12024 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
12025 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
12026 bit width. The second element of the result structure must be of type
12027 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
12028 subtraction.
12029
12030 Semantics:
12031 """"""""""
12032
12033 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
12034 a signed subtraction of the two arguments. They return a structure --- the
12035 first element of which is the subtraction, and the second element of
12036 which is a bit specifying if the signed subtraction resulted in an
12037 overflow.
12038
12039 Examples:
12040 """""""""
12041
12042 .. code-block:: llvm
12043
12044       %res = call {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
12045       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
12046       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
12047       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
12048
12049 '``llvm.usub.with.overflow.*``' Intrinsics
12050 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12051
12052 Syntax:
12053 """""""
12054
12055 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.usub.with.overflow``
12056 on any integer bit width.
12057
12058 ::
12059
12060       declare {i16, i1} @llvm.usub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
12061       declare {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
12062       declare {i64, i1} @llvm.usub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
12063
12064 Overview:
12065 """""""""
12066
12067 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
12068 an unsigned subtraction of the two arguments, and indicate whether an
12069 overflow occurred during the unsigned subtraction.
12070
12071 Arguments:
12072 """"""""""
12073
12074 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
12075 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
12076 bit width. The second element of the result structure must be of type
12077 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
12078 subtraction.
12079
12080 Semantics:
12081 """"""""""
12082
12083 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
12084 an unsigned subtraction of the two arguments. They return a structure ---
12085 the first element of which is the subtraction, and the second element of
12086 which is a bit specifying if the unsigned subtraction resulted in an
12087 overflow.
12088
12089 Examples:
12090 """""""""
12091
12092 .. code-block:: llvm
12093
12094       %res = call {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
12095       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
12096       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
12097       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
12098
12099 '``llvm.smul.with.overflow.*``' Intrinsics
12100 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12101
12102 Syntax:
12103 """""""
12104
12105 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.smul.with.overflow``
12106 on any integer bit width.
12107
12108 ::
12109
12110       declare {i16, i1} @llvm.smul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
12111       declare {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
12112       declare {i64, i1} @llvm.smul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
12113
12114 Overview:
12115 """""""""
12116
12117 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
12118 a signed multiplication of the two arguments, and indicate whether an
12119 overflow occurred during the signed multiplication.
12120
12121 Arguments:
12122 """"""""""
12123
12124 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
12125 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
12126 bit width. The second element of the result structure must be of type
12127 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
12128 multiplication.
12129
12130 Semantics:
12131 """"""""""
12132
12133 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
12134 a signed multiplication of the two arguments. They return a structure ---
12135 the first element of which is the multiplication, and the second element
12136 of which is a bit specifying if the signed multiplication resulted in an
12137 overflow.
12138
12139 Examples:
12140 """""""""
12141
12142 .. code-block:: llvm
12143
12144       %res = call {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
12145       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
12146       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
12147       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
12148
12149 '``llvm.umul.with.overflow.*``' Intrinsics
12150 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12151
12152 Syntax:
12153 """""""
12154
12155 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.umul.with.overflow``
12156 on any integer bit width.
12157
12158 ::
12159
12160       declare {i16, i1} @llvm.umul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
12161       declare {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
12162       declare {i64, i1} @llvm.umul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
12163
12164 Overview:
12165 """""""""
12166
12167 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
12168 a unsigned multiplication of the two arguments, and indicate whether an
12169 overflow occurred during the unsigned multiplication.
12170
12171 Arguments:
12172 """"""""""
12173
12174 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
12175 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
12176 bit width. The second element of the result structure must be of type
12177 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
12178 multiplication.
12179
12180 Semantics:
12181 """"""""""
12182
12183 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
12184 an unsigned multiplication of the two arguments. They return a structure ---
12185 the first element of which is the multiplication, and the second
12186 element of which is a bit specifying if the unsigned multiplication
12187 resulted in an overflow.
12188
12189 Examples:
12190 """""""""
12191
12192 .. code-block:: llvm
12193
12194       %res = call {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
12195       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
12196       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
12197       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
12198
12199 Specialised Arithmetic Intrinsics
12200 ---------------------------------
12201
12202 '``llvm.canonicalize.*``' Intrinsic
12203 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12204
12205 Syntax:
12206 """""""
12207
12208 ::
12209
12210       declare float @llvm.canonicalize.f32(float %a)
12211       declare double @llvm.canonicalize.f64(double %b)
12212
12213 Overview:
12214 """""""""
12215
12216 The '``llvm.canonicalize.*``' intrinsic returns the platform specific canonical
12217 encoding of a floating-point number. This canonicalization is useful for
12218 implementing certain numeric primitives such as frexp. The canonical encoding is
12219 defined by IEEE-754-2008 to be:
12220
12221 ::
12222
12223       2.1.8 canonical encoding: The preferred encoding of a floating-point
12224       representation in a format. Applied to declets, significands of finite
12225       numbers, infinities, and NaNs, especially in decimal formats.
12226
12227 This operation can also be considered equivalent to the IEEE-754-2008
12228 conversion of a floating-point value to the same format. NaNs are handled
12229 according to section 6.2.
12230
12231 Examples of non-canonical encodings:
12232
12233 - x87 pseudo denormals, pseudo NaNs, pseudo Infinity, Unnormals. These are
12234   converted to a canonical representation per hardware-specific protocol.
12235 - Many normal decimal floating-point numbers have non-canonical alternative
12236   encodings.
12237 - Some machines, like GPUs or ARMv7 NEON, do not support subnormal values.
12238   These are treated as non-canonical encodings of zero and will be flushed to
12239   a zero of the same sign by this operation.
12240
12241 Note that per IEEE-754-2008 6.2, systems that support signaling NaNs with
12242 default exception handling must signal an invalid exception, and produce a
12243 quiet NaN result.
12244
12245 This function should always be implementable as multiplication by 1.0, provided
12246 that the compiler does not constant fold the operation. Likewise, division by
12247 1.0 and ``llvm.minnum(x, x)`` are possible implementations. Addition with
12248 -0.0 is also sufficient provided that the rounding mode is not -Infinity.
12249
12250 ``@llvm.canonicalize`` must preserve the equality relation. That is:
12251
12252 - ``(@llvm.canonicalize(x) == x)`` is equivalent to ``(x == x)``
12253 - ``(@llvm.canonicalize(x) == @llvm.canonicalize(y))`` is equivalent to
12254   to ``(x == y)``
12255
12256 Additionally, the sign of zero must be conserved:
12257 ``@llvm.canonicalize(-0.0) = -0.0`` and ``@llvm.canonicalize(+0.0) = +0.0``
12258
12259 The payload bits of a NaN must be conserved, with two exceptions.
12260 First, environments which use only a single canonical representation of NaN
12261 must perform said canonicalization. Second, SNaNs must be quieted per the
12262 usual methods.
12263
12264 The canonicalization operation may be optimized away if:
12265
12266 - The input is known to be canonical. For example, it was produced by a
12267   floating-point operation that is required by the standard to be canonical.
12268 - The result is consumed only by (or fused with) other floating-point
12269   operations. That is, the bits of the floating-point value are not examined.
12270
12271 '``llvm.fmuladd.*``' Intrinsic
12272 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12273
12274 Syntax:
12275 """""""
12276
12277 ::
12278
12279       declare float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c)
12280       declare double @llvm.fmuladd.f64(double %a, double %b, double %c)
12281
12282 Overview:
12283 """""""""
12284
12285 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsic functions represent multiply-add
12286 expressions that can be fused if the code generator determines that (a) the
12287 target instruction set has support for a fused operation, and (b) that the
12288 fused operation is more efficient than the equivalent, separate pair of mul
12289 and add instructions.
12290
12291 Arguments:
12292 """"""""""
12293
12294 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsics each take three arguments: two
12295 multiplicands, a and b, and an addend c.
12296
12297 Semantics:
12298 """"""""""
12299
12300 The expression:
12301
12302 ::
12303
12304       %0 = call float @llvm.fmuladd.f32(%a, %b, %c)
12305
12306 is equivalent to the expression a \* b + c, except that rounding will
12307 not be performed between the multiplication and addition steps if the
12308 code generator fuses the operations. Fusion is not guaranteed, even if
12309 the target platform supports it. If a fused multiply-add is required the
12310 corresponding llvm.fma.\* intrinsic function should be used
12311 instead. This never sets errno, just as '``llvm.fma.*``'.
12312
12313 Examples:
12314 """""""""
12315
12316 .. code-block:: llvm
12317
12318       %r2 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c) ; yields float:r2 = (a * b) + c
12319
12320
12321 Experimental Vector Reduction Intrinsics
12322 ----------------------------------------
12323
12324 Horizontal reductions of vectors can be expressed using the following
12325 intrinsics. Each one takes a vector operand as an input and applies its
12326 respective operation across all elements of the vector, returning a single
12327 scalar result of the same element type.
12328
12329
12330 '``llvm.experimental.vector.reduce.add.*``' Intrinsic
12331 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12332
12333 Syntax:
12334 """""""
12335
12336 ::
12337
12338       declare i32 @llvm.experimental.vector.reduce.add.i32.v4i32(<4 x i32> %a)
12339       declare i64 @llvm.experimental.vector.reduce.add.i64.v2i64(<2 x i64> %a)
12340
12341 Overview:
12342 """""""""
12343
12344 The '``llvm.experimental.vector.reduce.add.*``' intrinsics do an integer ``ADD``
12345 reduction of a vector, returning the result as a scalar. The return type matches
12346 the element-type of the vector input.
12347
12348 Arguments:
12349 """"""""""
12350 The argument to this intrinsic must be a vector of integer values.
12351
12352 '``llvm.experimental.vector.reduce.fadd.*``' Intrinsic
12353 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12354
12355 Syntax:
12356 """""""
12357
12358 ::
12359
12360       declare float @llvm.experimental.vector.reduce.fadd.f32.v4f32(float %acc, <4 x float> %a)
12361       declare double @llvm.experimental.vector.reduce.fadd.f64.v2f64(double %acc, <2 x double> %a)
12362
12363 Overview:
12364 """""""""
12365
12366 The '``llvm.experimental.vector.reduce.fadd.*``' intrinsics do a floating-point
12367 ``ADD`` reduction of a vector, returning the result as a scalar. The return type
12368 matches the element-type of the vector input.
12369
12370 If the intrinsic call has fast-math flags, then the reduction will not preserve
12371 the associativity of an equivalent scalarized counterpart. If it does not have
12372 fast-math flags, then the reduction will be *ordered*, implying that the
12373 operation respects the associativity of a scalarized reduction.
12374
12375
12376 Arguments:
12377 """"""""""
12378 The first argument to this intrinsic is a scalar accumulator value, which is
12379 only used when there are no fast-math flags attached. This argument may be undef
12380 when fast-math flags are used.
12381
12382 The second argument must be a vector of floating-point values.
12383
12384 Examples:
12385 """""""""
12386
12387 .. code-block:: llvm
12388
12389       %fast = call fast float @llvm.experimental.vector.reduce.fadd.f32.v4f32(float undef, <4 x float> %input) ; fast reduction
12390       %ord = call float @llvm.experimental.vector.reduce.fadd.f32.v4f32(float %acc, <4 x float> %input) ; ordered reduction
12391
12392
12393 '``llvm.experimental.vector.reduce.mul.*``' Intrinsic
12394 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12395
12396 Syntax:
12397 """""""
12398
12399 ::
12400
12401       declare i32 @llvm.experimental.vector.reduce.mul.i32.v4i32(<4 x i32> %a)
12402       declare i64 @llvm.experimental.vector.reduce.mul.i64.v2i64(<2 x i64> %a)
12403
12404 Overview:
12405 """""""""
12406
12407 The '``llvm.experimental.vector.reduce.mul.*``' intrinsics do an integer ``MUL``
12408 reduction of a vector, returning the result as a scalar. The return type matches
12409 the element-type of the vector input.
12410
12411 Arguments:
12412 """"""""""
12413 The argument to this intrinsic must be a vector of integer values.
12414
12415 '``llvm.experimental.vector.reduce.fmul.*``' Intrinsic
12416 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12417
12418 Syntax:
12419 """""""
12420
12421 ::
12422
12423       declare float @llvm.experimental.vector.reduce.fmul.f32.v4f32(float %acc, <4 x float> %a)
12424       declare double @llvm.experimental.vector.reduce.fmul.f64.v2f64(double %acc, <2 x double> %a)
12425
12426 Overview:
12427 """""""""
12428
12429 The '``llvm.experimental.vector.reduce.fmul.*``' intrinsics do a floating-point
12430 ``MUL`` reduction of a vector, returning the result as a scalar. The return type
12431 matches the element-type of the vector input.
12432
12433 If the intrinsic call has fast-math flags, then the reduction will not preserve
12434 the associativity of an equivalent scalarized counterpart. If it does not have
12435 fast-math flags, then the reduction will be *ordered*, implying that the
12436 operation respects the associativity of a scalarized reduction.
12437
12438
12439 Arguments:
12440 """"""""""
12441 The first argument to this intrinsic is a scalar accumulator value, which is
12442 only used when there are no fast-math flags attached. This argument may be undef
12443 when fast-math flags are used.
12444
12445 The second argument must be a vector of floating-point values.
12446
12447 Examples:
12448 """""""""
12449
12450 .. code-block:: llvm
12451
12452       %fast = call fast float @llvm.experimental.vector.reduce.fmul.f32.v4f32(float undef, <4 x float> %input) ; fast reduction
12453       %ord = call float @llvm.experimental.vector.reduce.fmul.f32.v4f32(float %acc, <4 x float> %input) ; ordered reduction
12454
12455 '``llvm.experimental.vector.reduce.and.*``' Intrinsic
12456 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12457
12458 Syntax:
12459 """""""
12460
12461 ::
12462
12463       declare i32 @llvm.experimental.vector.reduce.and.i32.v4i32(<4 x i32> %a)
12464
12465 Overview:
12466 """""""""
12467
12468 The '``llvm.experimental.vector.reduce.and.*``' intrinsics do a bitwise ``AND``
12469 reduction of a vector, returning the result as a scalar. The return type matches
12470 the element-type of the vector input.
12471
12472 Arguments:
12473 """"""""""
12474 The argument to this intrinsic must be a vector of integer values.
12475
12476 '``llvm.experimental.vector.reduce.or.*``' Intrinsic
12477 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12478
12479 Syntax:
12480 """""""
12481
12482 ::
12483
12484       declare i32 @llvm.experimental.vector.reduce.or.i32.v4i32(<4 x i32> %a)
12485
12486 Overview:
12487 """""""""
12488
12489 The '``llvm.experimental.vector.reduce.or.*``' intrinsics do a bitwise ``OR`` reduction
12490 of a vector, returning the result as a scalar. The return type matches the
12491 element-type of the vector input.
12492
12493 Arguments:
12494 """"""""""
12495 The argument to this intrinsic must be a vector of integer values.
12496
12497 '``llvm.experimental.vector.reduce.xor.*``' Intrinsic
12498 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12499
12500 Syntax:
12501 """""""
12502
12503 ::
12504
12505       declare i32 @llvm.experimental.vector.reduce.xor.i32.v4i32(<4 x i32> %a)
12506
12507 Overview:
12508 """""""""
12509
12510 The '``llvm.experimental.vector.reduce.xor.*``' intrinsics do a bitwise ``XOR``
12511 reduction of a vector, returning the result as a scalar. The return type matches
12512 the element-type of the vector input.
12513
12514 Arguments:
12515 """"""""""
12516 The argument to this intrinsic must be a vector of integer values.
12517
12518 '``llvm.experimental.vector.reduce.smax.*``' Intrinsic
12519 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12520
12521 Syntax:
12522 """""""
12523
12524 ::
12525
12526       declare i32 @llvm.experimental.vector.reduce.smax.i32.v4i32(<4 x i32> %a)
12527
12528 Overview:
12529 """""""""
12530
12531 The '``llvm.experimental.vector.reduce.smax.*``' intrinsics do a signed integer
12532 ``MAX`` reduction of a vector, returning the result as a scalar. The return type
12533 matches the element-type of the vector input.
12534
12535 Arguments:
12536 """"""""""
12537 The argument to this intrinsic must be a vector of integer values.
12538
12539 '``llvm.experimental.vector.reduce.smin.*``' Intrinsic
12540 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12541
12542 Syntax:
12543 """""""
12544
12545 ::
12546
12547       declare i32 @llvm.experimental.vector.reduce.smin.i32.v4i32(<4 x i32> %a)
12548
12549 Overview:
12550 """""""""
12551
12552 The '``llvm.experimental.vector.reduce.smin.*``' intrinsics do a signed integer
12553 ``MIN`` reduction of a vector, returning the result as a scalar. The return type
12554 matches the element-type of the vector input.
12555
12556 Arguments:
12557 """"""""""
12558 The argument to this intrinsic must be a vector of integer values.
12559
12560 '``llvm.experimental.vector.reduce.umax.*``' Intrinsic
12561 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12562
12563 Syntax:
12564 """""""
12565
12566 ::
12567
12568       declare i32 @llvm.experimental.vector.reduce.umax.i32.v4i32(<4 x i32> %a)
12569
12570 Overview:
12571 """""""""
12572
12573 The '``llvm.experimental.vector.reduce.umax.*``' intrinsics do an unsigned
12574 integer ``MAX`` reduction of a vector, returning the result as a scalar. The
12575 return type matches the element-type of the vector input.
12576
12577 Arguments:
12578 """"""""""
12579 The argument to this intrinsic must be a vector of integer values.
12580
12581 '``llvm.experimental.vector.reduce.umin.*``' Intrinsic
12582 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12583
12584 Syntax:
12585 """""""
12586
12587 ::
12588
12589       declare i32 @llvm.experimental.vector.reduce.umin.i32.v4i32(<4 x i32> %a)
12590
12591 Overview:
12592 """""""""
12593
12594 The '``llvm.experimental.vector.reduce.umin.*``' intrinsics do an unsigned
12595 integer ``MIN`` reduction of a vector, returning the result as a scalar. The
12596 return type matches the element-type of the vector input.
12597
12598 Arguments:
12599 """"""""""
12600 The argument to this intrinsic must be a vector of integer values.
12601
12602 '``llvm.experimental.vector.reduce.fmax.*``' Intrinsic
12603 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12604
12605 Syntax:
12606 """""""
12607
12608 ::
12609
12610       declare float @llvm.experimental.vector.reduce.fmax.f32.v4f32(<4 x float> %a)
12611       declare double @llvm.experimental.vector.reduce.fmax.f64.v2f64(<2 x double> %a)
12612
12613 Overview:
12614 """""""""
12615
12616 The '``llvm.experimental.vector.reduce.fmax.*``' intrinsics do a floating-point
12617 ``MAX`` reduction of a vector, returning the result as a scalar. The return type
12618 matches the element-type of the vector input.
12619
12620 If the intrinsic call has the ``nnan`` fast-math flag then the operation can
12621 assume that NaNs are not present in the input vector.
12622
12623 Arguments:
12624 """"""""""
12625 The argument to this intrinsic must be a vector of floating-point values.
12626
12627 '``llvm.experimental.vector.reduce.fmin.*``' Intrinsic
12628 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12629
12630 Syntax:
12631 """""""
12632
12633 ::
12634
12635       declare float @llvm.experimental.vector.reduce.fmin.f32.v4f32(<4 x float> %a)
12636       declare double @llvm.experimental.vector.reduce.fmin.f64.v2f64(<2 x double> %a)
12637
12638 Overview:
12639 """""""""
12640
12641 The '``llvm.experimental.vector.reduce.fmin.*``' intrinsics do a floating-point
12642 ``MIN`` reduction of a vector, returning the result as a scalar. The return type
12643 matches the element-type of the vector input.
12644
12645 If the intrinsic call has the ``nnan`` fast-math flag then the operation can
12646 assume that NaNs are not present in the input vector.
12647
12648 Arguments:
12649 """"""""""
12650 The argument to this intrinsic must be a vector of floating-point values.
12651
12652 Half Precision Floating-Point Intrinsics
12653 ----------------------------------------
12654
12655 For most target platforms, half precision floating-point is a
12656 storage-only format. This means that it is a dense encoding (in memory)
12657 but does not support computation in the format.
12658
12659 This means that code must first load the half-precision floating-point
12660 value as an i16, then convert it to float with
12661 :ref:`llvm.convert.from.fp16 <int_convert_from_fp16>`. Computation can
12662 then be performed on the float value (including extending to double
12663 etc). To store the value back to memory, it is first converted to float
12664 if needed, then converted to i16 with
12665 :ref:`llvm.convert.to.fp16 <int_convert_to_fp16>`, then storing as an
12666 i16 value.
12667
12668 .. _int_convert_to_fp16:
12669
12670 '``llvm.convert.to.fp16``' Intrinsic
12671 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12672
12673 Syntax:
12674 """""""
12675
12676 ::
12677
12678       declare i16 @llvm.convert.to.fp16.f32(float %a)
12679       declare i16 @llvm.convert.to.fp16.f64(double %a)
12680
12681 Overview:
12682 """""""""
12683
12684 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion from a
12685 conventional floating-point type to half precision floating-point format.
12686
12687 Arguments:
12688 """"""""""
12689
12690 The intrinsic function contains single argument - the value to be
12691 converted.
12692
12693 Semantics:
12694 """"""""""
12695
12696 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion from a
12697 conventional floating-point format to half precision floating-point format. The
12698 return value is an ``i16`` which contains the converted number.
12699
12700 Examples:
12701 """""""""
12702
12703 .. code-block:: llvm
12704
12705       %res = call i16 @llvm.convert.to.fp16.f32(float %a)
12706       store i16 %res, i16* @x, align 2
12707
12708 .. _int_convert_from_fp16:
12709
12710 '``llvm.convert.from.fp16``' Intrinsic
12711 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12712
12713 Syntax:
12714 """""""
12715
12716 ::
12717
12718       declare float @llvm.convert.from.fp16.f32(i16 %a)
12719       declare double @llvm.convert.from.fp16.f64(i16 %a)
12720
12721 Overview:
12722 """""""""
12723
12724 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
12725 conversion from half precision floating-point format to single precision
12726 floating-point format.
12727
12728 Arguments:
12729 """"""""""
12730
12731 The intrinsic function contains single argument - the value to be
12732 converted.
12733
12734 Semantics:
12735 """"""""""
12736
12737 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
12738 conversion from half single precision floating-point format to single
12739 precision floating-point format. The input half-float value is
12740 represented by an ``i16`` value.
12741
12742 Examples:
12743 """""""""
12744
12745 .. code-block:: llvm
12746
12747       %a = load i16, i16* @x, align 2
12748       %res = call float @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
12749
12750 .. _dbg_intrinsics:
12751
12752 Debugger Intrinsics
12753 -------------------
12754
12755 The LLVM debugger intrinsics (which all start with ``llvm.dbg.``
12756 prefix), are described in the `LLVM Source Level
12757 Debugging <SourceLevelDebugging.html#format-common-intrinsics>`_
12758 document.
12759
12760 Exception Handling Intrinsics
12761 -----------------------------
12762
12763 The LLVM exception handling intrinsics (which all start with
12764 ``llvm.eh.`` prefix), are described in the `LLVM Exception
12765 Handling <ExceptionHandling.html#format-common-intrinsics>`_ document.
12766
12767 .. _int_trampoline:
12768
12769 Trampoline Intrinsics
12770 ---------------------
12771
12772 These intrinsics make it possible to excise one parameter, marked with
12773 the :ref:`nest <nest>` attribute, from a function. The result is a
12774 callable function pointer lacking the nest parameter - the caller does
12775 not need to provide a value for it. Instead, the value to use is stored
12776 in advance in a "trampoline", a block of memory usually allocated on the
12777 stack, which also contains code to splice the nest value into the
12778 argument list. This is used to implement the GCC nested function address
12779 extension.
12780
12781 For example, if the function is ``i32 f(i8* nest %c, i32 %x, i32 %y)``
12782 then the resulting function pointer has signature ``i32 (i32, i32)*``.
12783 It can be created as follows:
12784
12785 .. code-block:: llvm
12786
12787       %tramp = alloca [10 x i8], align 4 ; size and alignment only correct for X86
12788       %tramp1 = getelementptr [10 x i8], [10 x i8]* %tramp, i32 0, i32 0
12789       call i8* @llvm.init.trampoline(i8* %tramp1, i8* bitcast (i32 (i8*, i32, i32)* @f to i8*), i8* %nval)
12790       %p = call i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* %tramp1)
12791       %fp = bitcast i8* %p to i32 (i32, i32)*
12792
12793 The call ``%val = call i32 %fp(i32 %x, i32 %y)`` is then equivalent to
12794 ``%val = call i32 %f(i8* %nval, i32 %x, i32 %y)``.
12795
12796 .. _int_it:
12797
12798 '``llvm.init.trampoline``' Intrinsic
12799 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12800
12801 Syntax:
12802 """""""
12803
12804 ::
12805
12806       declare void @llvm.init.trampoline(i8* <tramp>, i8* <func>, i8* <nval>)
12807
12808 Overview:
12809 """""""""
12810
12811 This fills the memory pointed to by ``tramp`` with executable code,
12812 turning it into a trampoline.
12813
12814 Arguments:
12815 """"""""""
12816
12817 The ``llvm.init.trampoline`` intrinsic takes three arguments, all
12818 pointers. The ``tramp`` argument must point to a sufficiently large and
12819 sufficiently aligned block of memory; this memory is written to by the
12820 intrinsic. Note that the size and the alignment are target-specific -
12821 LLVM currently provides no portable way of determining them, so a
12822 front-end that generates this intrinsic needs to have some
12823 target-specific knowledge. The ``func`` argument must hold a function
12824 bitcast to an ``i8*``.
12825
12826 Semantics:
12827 """"""""""
12828
12829 The block of memory pointed to by ``tramp`` is filled with target
12830 dependent code, turning it into a function. Then ``tramp`` needs to be
12831 passed to :ref:`llvm.adjust.trampoline <int_at>` to get a pointer which can
12832 be :ref:`bitcast (to a new function) and called <int_trampoline>`. The new
12833 function's signature is the same as that of ``func`` with any arguments
12834 marked with the ``nest`` attribute removed. At most one such ``nest``
12835 argument is allowed, and it must be of pointer type. Calling the new
12836 function is equivalent to calling ``func`` with the same argument list,
12837 but with ``nval`` used for the missing ``nest`` argument. If, after
12838 calling ``llvm.init.trampoline``, the memory pointed to by ``tramp`` is
12839 modified, then the effect of any later call to the returned function
12840 pointer is undefined.
12841
12842 .. _int_at:
12843
12844 '``llvm.adjust.trampoline``' Intrinsic
12845 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12846
12847 Syntax:
12848 """""""
12849
12850 ::
12851
12852       declare i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* <tramp>)
12853
12854 Overview:
12855 """""""""
12856
12857 This performs any required machine-specific adjustment to the address of
12858 a trampoline (passed as ``tramp``).
12859
12860 Arguments:
12861 """"""""""
12862
12863 ``tramp`` must point to a block of memory which already has trampoline
12864 code filled in by a previous call to
12865 :ref:`llvm.init.trampoline <int_it>`.
12866
12867 Semantics:
12868 """"""""""
12869
12870 On some architectures the address of the code to be executed needs to be
12871 different than the address where the trampoline is actually stored. This
12872 intrinsic returns the executable address corresponding to ``tramp``
12873 after performing the required machine specific adjustments. The pointer
12874 returned can then be :ref:`bitcast and executed <int_trampoline>`.
12875
12876 .. _int_mload_mstore:
12877
12878 Masked Vector Load and Store Intrinsics
12879 ---------------------------------------
12880
12881 LLVM provides intrinsics for predicated vector load and store operations. The predicate is specified by a mask operand, which holds one bit per vector element, switching the associated vector lane on or off. The memory addresses corresponding to the "off" lanes are not accessed. When all bits of the mask are on, the intrinsic is identical to a regular vector load or store. When all bits are off, no memory is accessed.
12882
12883 .. _int_mload:
12884
12885 '``llvm.masked.load.*``' Intrinsics
12886 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12887
12888 Syntax:
12889 """""""
12890 This is an overloaded intrinsic. The loaded data is a vector of any integer, floating-point or pointer data type.
12891
12892 ::
12893
12894       declare <16 x float>  @llvm.masked.load.v16f32.p0v16f32 (<16 x float>* <ptr>, i32 <alignment>, <16 x i1> <mask>, <16 x float> <passthru>)
12895       declare <2 x double>  @llvm.masked.load.v2f64.p0v2f64  (<2 x double>* <ptr>, i32 <alignment>, <2 x i1>  <mask>, <2 x double> <passthru>)
12896       ;; The data is a vector of pointers to double
12897       declare <8 x double*> @llvm.masked.load.v8p0f64.p0v8p0f64    (<8 x double*>* <ptr>, i32 <alignment>, <8 x i1> <mask>, <8 x double*> <passthru>)
12898       ;; The data is a vector of function pointers
12899       declare <8 x i32 ()*> @llvm.masked.load.v8p0f_i32f.p0v8p0f_i32f (<8 x i32 ()*>* <ptr>, i32 <alignment>, <8 x i1> <mask>, <8 x i32 ()*> <passthru>)
12900
12901 Overview:
12902 """""""""
12903
12904 Reads a vector from memory according to the provided mask. The mask holds a bit for each vector lane, and is used to prevent memory accesses to the masked-off lanes. The masked-off lanes in the result vector are taken from the corresponding lanes of the '``passthru``' operand.
12905
12906
12907 Arguments:
12908 """"""""""
12909
12910 The first operand is the base pointer for the load. The second operand is the alignment of the source location. It must be a constant integer value. The third operand, mask, is a vector of boolean values with the same number of elements as the return type. The fourth is a pass-through value that is used to fill the masked-off lanes of the result. The return type, underlying type of the base pointer and the type of the '``passthru``' operand are the same vector types.
12911
12912
12913 Semantics:
12914 """"""""""
12915
12916 The '``llvm.masked.load``' intrinsic is designed for conditional reading of selected vector elements in a single IR operation. It is useful for targets that support vector masked loads and allows vectorizing predicated basic blocks on these targets. Other targets may support this intrinsic differently, for example by lowering it into a sequence of branches that guard scalar load operations.
12917 The result of this operation is equivalent to a regular vector load instruction followed by a 'select' between the loaded and the passthru values, predicated on the same mask. However, using this intrinsic prevents exceptions on memory access to masked-off lanes.
12918
12919
12920 ::
12921
12922        %res = call <16 x float> @llvm.masked.load.v16f32.p0v16f32 (<16 x float>* %ptr, i32 4, <16 x i1>%mask, <16 x float> %passthru)
12923
12924        ;; The result of the two following instructions is identical aside from potential memory access exception
12925        %loadlal = load <16 x float>, <16 x float>* %ptr, align 4
12926        %res = select <16 x i1> %mask, <16 x float> %loadlal, <16 x float> %passthru
12927
12928 .. _int_mstore:
12929
12930 '``llvm.masked.store.*``' Intrinsics
12931 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12932
12933 Syntax:
12934 """""""
12935 This is an overloaded intrinsic. The data stored in memory is a vector of any integer, floating-point or pointer data type.
12936
12937 ::
12938
12939        declare void @llvm.masked.store.v8i32.p0v8i32  (<8  x i32>   <value>, <8  x i32>*   <ptr>, i32 <alignment>,  <8  x i1> <mask>)
12940        declare void @llvm.masked.store.v16f32.p0v16f32 (<16 x float> <value>, <16 x float>* <ptr>, i32 <alignment>,  <16 x i1> <mask>)
12941        ;; The data is a vector of pointers to double
12942        declare void @llvm.masked.store.v8p0f64.p0v8p0f64    (<8 x double*> <value>, <8 x double*>* <ptr>, i32 <alignment>, <8 x i1> <mask>)
12943        ;; The data is a vector of function pointers
12944        declare void @llvm.masked.store.v4p0f_i32f.p0v4p0f_i32f (<4 x i32 ()*> <value>, <4 x i32 ()*>* <ptr>, i32 <alignment>, <4 x i1> <mask>)
12945
12946 Overview:
12947 """""""""
12948
12949 Writes a vector to memory according to the provided mask. The mask holds a bit for each vector lane, and is used to prevent memory accesses to the masked-off lanes.
12950
12951 Arguments:
12952 """"""""""
12953
12954 The first operand is the vector value to be written to memory. The second operand is the base pointer for the store, it has the same underlying type as the value operand. The third operand is the alignment of the destination location. The fourth operand, mask, is a vector of boolean values. The types of the mask and the value operand must have the same number of vector elements.
12955
12956
12957 Semantics:
12958 """"""""""
12959
12960 The '``llvm.masked.store``' intrinsics is designed for conditional writing of selected vector elements in a single IR operation. It is useful for targets that support vector masked store and allows vectorizing predicated basic blocks on these targets. Other targets may support this intrinsic differently, for example by lowering it into a sequence of branches that guard scalar store operations.
12961 The result of this operation is equivalent to a load-modify-store sequence. However, using this intrinsic prevents exceptions and data races on memory access to masked-off lanes.
12962
12963 ::
12964
12965        call void @llvm.masked.store.v16f32.p0v16f32(<16 x float> %value, <16 x float>* %ptr, i32 4,  <16 x i1> %mask)
12966
12967        ;; The result of the following instructions is identical aside from potential data races and memory access exceptions
12968        %oldval = load <16 x float>, <16 x float>* %ptr, align 4
12969        %res = select <16 x i1> %mask, <16 x float> %value, <16 x float> %oldval
12970        store <16 x float> %res, <16 x float>* %ptr, align 4
12971
12972
12973 Masked Vector Gather and Scatter Intrinsics
12974 -------------------------------------------
12975
12976 LLVM provides intrinsics for vector gather and scatter operations. They are similar to :ref:`Masked Vector Load and Store <int_mload_mstore>`, except they are designed for arbitrary memory accesses, rather than sequential memory accesses. Gather and scatter also employ a mask operand, which holds one bit per vector element, switching the associated vector lane on or off. The memory addresses corresponding to the "off" lanes are not accessed. When all bits are off, no memory is accessed.
12977
12978 .. _int_mgather:
12979
12980 '``llvm.masked.gather.*``' Intrinsics
12981 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12982
12983 Syntax:
12984 """""""
12985 This is an overloaded intrinsic. The loaded data are multiple scalar values of any integer, floating-point or pointer data type gathered together into one vector.
12986
12987 ::
12988
12989       declare <16 x float> @llvm.masked.gather.v16f32.v16p0f32   (<16 x float*> <ptrs>, i32 <alignment>, <16 x i1> <mask>, <16 x float> <passthru>)
12990       declare <2 x double> @llvm.masked.gather.v2f64.v2p1f64     (<2 x double addrspace(1)*> <ptrs>, i32 <alignment>, <2 x i1>  <mask>, <2 x double> <passthru>)
12991       declare <8 x float*> @llvm.masked.gather.v8p0f32.v8p0p0f32 (<8 x float**> <ptrs>, i32 <alignment>, <8 x i1>  <mask>, <8 x float*> <passthru>)
12992
12993 Overview:
12994 """""""""
12995
12996 Reads scalar values from arbitrary memory locations and gathers them into one vector. The memory locations are provided in the vector of pointers '``ptrs``'. The memory is accessed according to the provided mask. The mask holds a bit for each vector lane, and is used to prevent memory accesses to the masked-off lanes. The masked-off lanes in the result vector are taken from the corresponding lanes of the '``passthru``' operand.
12997
12998
12999 Arguments:
13000 """"""""""
13001
13002 The first operand is a vector of pointers which holds all memory addresses to read. The second operand is an alignment of the source addresses. It must be a constant integer value. The third operand, mask, is a vector of boolean values with the same number of elements as the return type. The fourth is a pass-through value that is used to fill the masked-off lanes of the result. The return type, underlying type of the vector of pointers and the type of the '``passthru``' operand are the same vector types.
13003
13004
13005 Semantics:
13006 """"""""""
13007
13008 The '``llvm.masked.gather``' intrinsic is designed for conditional reading of multiple scalar values from arbitrary memory locations in a single IR operation. It is useful for targets that support vector masked gathers and allows vectorizing basic blocks with data and control divergence. Other targets may support this intrinsic differently, for example by lowering it into a sequence of scalar load operations.
13009 The semantics of this operation are equivalent to a sequence of conditional scalar loads with subsequent gathering all loaded values into a single vector. The mask restricts memory access to certain lanes and facilitates vectorization of predicated basic blocks.
13010
13011
13012 ::
13013
13014        %res = call <4 x double> @llvm.masked.gather.v4f64.v4p0f64 (<4 x double*> %ptrs, i32 8, <4 x i1> <i1 true, i1 true, i1 true, i1 true>, <4 x double> undef)
13015
13016        ;; The gather with all-true mask is equivalent to the following instruction sequence
13017        %ptr0 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 0
13018        %ptr1 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 1
13019        %ptr2 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 2
13020        %ptr3 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 3
13021
13022        %val0 = load double, double* %ptr0, align 8
13023        %val1 = load double, double* %ptr1, align 8
13024        %val2 = load double, double* %ptr2, align 8
13025        %val3 = load double, double* %ptr3, align 8
13026
13027        %vec0    = insertelement <4 x double>undef, %val0, 0
13028        %vec01   = insertelement <4 x double>%vec0, %val1, 1
13029        %vec012  = insertelement <4 x double>%vec01, %val2, 2
13030        %vec0123 = insertelement <4 x double>%vec012, %val3, 3
13031
13032 .. _int_mscatter:
13033
13034 '``llvm.masked.scatter.*``' Intrinsics
13035 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13036
13037 Syntax:
13038 """""""
13039 This is an overloaded intrinsic. The data stored in memory is a vector of any integer, floating-point or pointer data type. Each vector element is stored in an arbitrary memory address. Scatter with overlapping addresses is guaranteed to be ordered from least-significant to most-significant element.
13040
13041 ::
13042
13043        declare void @llvm.masked.scatter.v8i32.v8p0i32     (<8 x i32>     <value>, <8 x i32*>     <ptrs>, i32 <alignment>, <8 x i1>  <mask>)
13044        declare void @llvm.masked.scatter.v16f32.v16p1f32   (<16 x float>  <value>, <16 x float addrspace(1)*>  <ptrs>, i32 <alignment>, <16 x i1> <mask>)
13045        declare void @llvm.masked.scatter.v4p0f64.v4p0p0f64 (<4 x double*> <value>, <4 x double**> <ptrs>, i32 <alignment>, <4 x i1>  <mask>)
13046
13047 Overview:
13048 """""""""
13049
13050 Writes each element from the value vector to the corresponding memory address. The memory addresses are represented as a vector of pointers. Writing is done according to the provided mask. The mask holds a bit for each vector lane, and is used to prevent memory accesses to the masked-off lanes.
13051
13052 Arguments:
13053 """"""""""
13054
13055 The first operand is a vector value to be written to memory. The second operand is a vector of pointers, pointing to where the value elements should be stored. It has the same underlying type as the value operand. The third operand is an alignment of the destination addresses. The fourth operand, mask, is a vector of boolean values. The types of the mask and the value operand must have the same number of vector elements.
13056
13057
13058 Semantics:
13059 """"""""""
13060
13061 The '``llvm.masked.scatter``' intrinsics is designed for writing selected vector elements to arbitrary memory addresses in a single IR operation. The operation may be conditional, when not all bits in the mask are switched on. It is useful for targets that support vector masked scatter and allows vectorizing basic blocks with data and control divergence. Other targets may support this intrinsic differently, for example by lowering it into a sequence of branches that guard scalar store operations.
13062
13063 ::
13064
13065        ;; This instruction unconditionally stores data vector in multiple addresses
13066        call @llvm.masked.scatter.v8i32.v8p0i32 (<8 x i32> %value, <8 x i32*> %ptrs, i32 4,  <8 x i1>  <true, true, .. true>)
13067
13068        ;; It is equivalent to a list of scalar stores
13069        %val0 = extractelement <8 x i32> %value, i32 0
13070        %val1 = extractelement <8 x i32> %value, i32 1
13071        ..
13072        %val7 = extractelement <8 x i32> %value, i32 7
13073        %ptr0 = extractelement <8 x i32*> %ptrs, i32 0
13074        %ptr1 = extractelement <8 x i32*> %ptrs, i32 1
13075        ..
13076        %ptr7 = extractelement <8 x i32*> %ptrs, i32 7
13077        ;; Note: the order of the following stores is important when they overlap:
13078        store i32 %val0, i32* %ptr0, align 4
13079        store i32 %val1, i32* %ptr1, align 4
13080        ..
13081        store i32 %val7, i32* %ptr7, align 4
13082
13083
13084 Masked Vector Expanding Load and Compressing Store Intrinsics
13085 -------------------------------------------------------------
13086
13087 LLVM provides intrinsics for expanding load and compressing store operations. Data selected from a vector according to a mask is stored in consecutive memory addresses (compressed store), and vice-versa (expanding load). These operations effective map to "if (cond.i) a[j++] = v.i" and "if (cond.i) v.i = a[j++]" patterns, respectively. Note that when the mask starts with '1' bits followed by '0' bits, these operations are identical to :ref:`llvm.masked.store <int_mstore>` and :ref:`llvm.masked.load <int_mload>`.
13088
13089 .. _int_expandload:
13090
13091 '``llvm.masked.expandload.*``' Intrinsics
13092 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13093
13094 Syntax:
13095 """""""
13096 This is an overloaded intrinsic. Several values of integer, floating point or pointer data type are loaded from consecutive memory addresses and stored into the elements of a vector according to the mask.
13097
13098 ::
13099
13100       declare <16 x float>  @llvm.masked.expandload.v16f32 (float* <ptr>, <16 x i1> <mask>, <16 x float> <passthru>)
13101       declare <2 x i64>     @llvm.masked.expandload.v2i64 (i64* <ptr>, <2 x i1>  <mask>, <2 x i64> <passthru>)
13102
13103 Overview:
13104 """""""""
13105
13106 Reads a number of scalar values sequentially from memory location provided in '``ptr``' and spreads them in a vector. The '``mask``' holds a bit for each vector lane. The number of elements read from memory is equal to the number of '1' bits in the mask. The loaded elements are positioned in the destination vector according to the sequence of '1' and '0' bits in the mask. E.g., if the mask vector is '10010001', "explandload" reads 3 values from memory addresses ptr, ptr+1, ptr+2 and places them in lanes 0, 3 and 7 accordingly. The masked-off lanes are filled by elements from the corresponding lanes of the '``passthru``' operand.
13107
13108
13109 Arguments:
13110 """"""""""
13111
13112 The first operand is the base pointer for the load. It has the same underlying type as the element of the returned vector. The second operand, mask, is a vector of boolean values with the same number of elements as the return type. The third is a pass-through value that is used to fill the masked-off lanes of the result. The return type and the type of the '``passthru``' operand have the same vector type.
13113
13114 Semantics:
13115 """"""""""
13116
13117 The '``llvm.masked.expandload``' intrinsic is designed for reading multiple scalar values from adjacent memory addresses into possibly non-adjacent vector lanes. It is useful for targets that support vector expanding loads and allows vectorizing loop with cross-iteration dependency like in the following example:
13118
13119 .. code-block:: c
13120
13121     // In this loop we load from B and spread the elements into array A.
13122     double *A, B; int *C;
13123     for (int i = 0; i < size; ++i) {
13124       if (C[i] != 0)
13125         A[i] = B[j++];
13126     }
13127
13128
13129 .. code-block:: llvm
13130
13131     ; Load several elements from array B and expand them in a vector.
13132     ; The number of loaded elements is equal to the number of '1' elements in the Mask.
13133     %Tmp = call <8 x double> @llvm.masked.expandload.v8f64(double* %Bptr, <8 x i1> %Mask, <8 x double> undef)
13134     ; Store the result in A
13135     call void @llvm.masked.store.v8f64.p0v8f64(<8 x double> %Tmp, <8 x double>* %Aptr, i32 8, <8 x i1> %Mask)
13136     
13137     ; %Bptr should be increased on each iteration according to the number of '1' elements in the Mask.
13138     %MaskI = bitcast <8 x i1> %Mask to i8
13139     %MaskIPopcnt = call i8 @llvm.ctpop.i8(i8 %MaskI)
13140     %MaskI64 = zext i8 %MaskIPopcnt to i64
13141     %BNextInd = add i64 %BInd, %MaskI64
13142
13143
13144 Other targets may support this intrinsic differently, for example, by lowering it into a sequence of conditional scalar load operations and shuffles.
13145 If all mask elements are '1', the intrinsic behavior is equivalent to the regular unmasked vector load.
13146
13147 .. _int_compressstore:
13148
13149 '``llvm.masked.compressstore.*``' Intrinsics
13150 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13151
13152 Syntax:
13153 """""""
13154 This is an overloaded intrinsic. A number of scalar values of integer, floating point or pointer data type are collected from an input vector and stored into adjacent memory addresses. A mask defines which elements to collect from the vector.
13155
13156 ::
13157
13158       declare void @llvm.masked.compressstore.v8i32  (<8  x i32>   <value>, i32*   <ptr>, <8  x i1> <mask>)
13159       declare void @llvm.masked.compressstore.v16f32 (<16 x float> <value>, float* <ptr>, <16 x i1> <mask>)
13160
13161 Overview:
13162 """""""""
13163
13164 Selects elements from input vector '``value``' according to the '``mask``'. All selected elements are written into adjacent memory addresses starting at address '`ptr`', from lower to higher. The mask holds a bit for each vector lane, and is used to select elements to be stored. The number of elements to be stored is equal to the number of active bits in the mask.
13165
13166 Arguments:
13167 """"""""""
13168
13169 The first operand is the input vector, from which elements are collected and written to memory. The second operand is the base pointer for the store, it has the same underlying type as the element of the input vector operand. The third operand is the mask, a vector of boolean values. The mask and the input vector must have the same number of vector elements.
13170
13171
13172 Semantics:
13173 """"""""""
13174
13175 The '``llvm.masked.compressstore``' intrinsic is designed for compressing data in memory. It allows to collect elements from possibly non-adjacent lanes of a vector and store them contiguously in memory in one IR operation. It is useful for targets that support compressing store operations and allows vectorizing loops with cross-iteration dependences like in the following example:
13176
13177 .. code-block:: c
13178
13179     // In this loop we load elements from A and store them consecutively in B
13180     double *A, B; int *C;
13181     for (int i = 0; i < size; ++i) {
13182       if (C[i] != 0)
13183         B[j++] = A[i]
13184     }
13185
13186
13187 .. code-block:: llvm
13188
13189     ; Load elements from A.
13190     %Tmp = call <8 x double> @llvm.masked.load.v8f64.p0v8f64(<8 x double>* %Aptr, i32 8, <8 x i1> %Mask, <8 x double> undef)
13191     ; Store all selected elements consecutively in array B
13192     call <void> @llvm.masked.compressstore.v8f64(<8 x double> %Tmp, double* %Bptr, <8 x i1> %Mask)
13193     
13194     ; %Bptr should be increased on each iteration according to the number of '1' elements in the Mask.
13195     %MaskI = bitcast <8 x i1> %Mask to i8
13196     %MaskIPopcnt = call i8 @llvm.ctpop.i8(i8 %MaskI)
13197     %MaskI64 = zext i8 %MaskIPopcnt to i64
13198     %BNextInd = add i64 %BInd, %MaskI64
13199
13200
13201 Other targets may support this intrinsic differently, for example, by lowering it into a sequence of branches that guard scalar store operations.
13202
13203
13204 Memory Use Markers
13205 ------------------
13206
13207 This class of intrinsics provides information about the lifetime of
13208 memory objects and ranges where variables are immutable.
13209
13210 .. _int_lifestart:
13211
13212 '``llvm.lifetime.start``' Intrinsic
13213 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13214
13215 Syntax:
13216 """""""
13217
13218 ::
13219
13220       declare void @llvm.lifetime.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
13221
13222 Overview:
13223 """""""""
13224
13225 The '``llvm.lifetime.start``' intrinsic specifies the start of a memory
13226 object's lifetime.
13227
13228 Arguments:
13229 """"""""""
13230
13231 The first argument is a constant integer representing the size of the
13232 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
13233 to the object.
13234
13235 Semantics:
13236 """"""""""
13237
13238 This intrinsic indicates that before this point in the code, the value
13239 of the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known
13240 to never be used and has an undefined value. A load from the pointer
13241 that precedes this intrinsic can be replaced with ``'undef'``.
13242
13243 .. _int_lifeend:
13244
13245 '``llvm.lifetime.end``' Intrinsic
13246 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13247
13248 Syntax:
13249 """""""
13250
13251 ::
13252
13253       declare void @llvm.lifetime.end(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
13254
13255 Overview:
13256 """""""""
13257
13258 The '``llvm.lifetime.end``' intrinsic specifies the end of a memory
13259 object's lifetime.
13260
13261 Arguments:
13262 """"""""""
13263
13264 The first argument is a constant integer representing the size of the
13265 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
13266 to the object.
13267
13268 Semantics:
13269 """"""""""
13270
13271 This intrinsic indicates that after this point in the code, the value of
13272 the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known to
13273 never be used and has an undefined value. Any stores into the memory
13274 object following this intrinsic may be removed as dead.
13275
13276 '``llvm.invariant.start``' Intrinsic
13277 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13278
13279 Syntax:
13280 """""""
13281 This is an overloaded intrinsic. The memory object can belong to any address space.
13282
13283 ::
13284
13285       declare {}* @llvm.invariant.start.p0i8(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
13286
13287 Overview:
13288 """""""""
13289
13290 The '``llvm.invariant.start``' intrinsic specifies that the contents of
13291 a memory object will not change.
13292
13293 Arguments:
13294 """"""""""
13295
13296 The first argument is a constant integer representing the size of the
13297 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
13298 to the object.
13299
13300 Semantics:
13301 """"""""""
13302
13303 This intrinsic indicates that until an ``llvm.invariant.end`` that uses
13304 the return value, the referenced memory location is constant and
13305 unchanging.
13306
13307 '``llvm.invariant.end``' Intrinsic
13308 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13309
13310 Syntax:
13311 """""""
13312 This is an overloaded intrinsic. The memory object can belong to any address space.
13313
13314 ::
13315
13316       declare void @llvm.invariant.end.p0i8({}* <start>, i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
13317
13318 Overview:
13319 """""""""
13320
13321 The '``llvm.invariant.end``' intrinsic specifies that the contents of a
13322 memory object are mutable.
13323
13324 Arguments:
13325 """"""""""
13326
13327 The first argument is the matching ``llvm.invariant.start`` intrinsic.
13328 The second argument is a constant integer representing the size of the
13329 object, or -1 if it is variable sized and the third argument is a
13330 pointer to the object.
13331
13332 Semantics:
13333 """"""""""
13334
13335 This intrinsic indicates that the memory is mutable again.
13336
13337 '``llvm.launder.invariant.group``' Intrinsic
13338 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13339
13340 Syntax:
13341 """""""
13342 This is an overloaded intrinsic. The memory object can belong to any address
13343 space. The returned pointer must belong to the same address space as the
13344 argument.
13345
13346 ::
13347
13348       declare i8* @llvm.launder.invariant.group.p0i8(i8* <ptr>)
13349
13350 Overview:
13351 """""""""
13352
13353 The '``llvm.launder.invariant.group``' intrinsic can be used when an invariant
13354 established by invariant.group metadata no longer holds, to obtain a new pointer
13355 value that does not carry the invariant information. It is an experimental
13356 intrinsic, which means that its semantics might change in the future.
13357
13358
13359 Arguments:
13360 """"""""""
13361
13362 The ``llvm.launder.invariant.group`` takes only one argument, which is
13363 the pointer to the memory for which the ``invariant.group`` no longer holds.
13364
13365 Semantics:
13366 """"""""""
13367
13368 Returns another pointer that aliases its argument but which is considered different
13369 for the purposes of ``load``/``store`` ``invariant.group`` metadata.
13370 It does not read any accessible memory and the execution can be speculated.
13371
13372 .. _constrainedfp:
13373
13374 Constrained Floating-Point Intrinsics
13375 -------------------------------------
13376
13377 These intrinsics are used to provide special handling of floating-point
13378 operations when specific rounding mode or floating-point exception behavior is
13379 required.  By default, LLVM optimization passes assume that the rounding mode is
13380 round-to-nearest and that floating-point exceptions will not be monitored.
13381 Constrained FP intrinsics are used to support non-default rounding modes and
13382 accurately preserve exception behavior without compromising LLVM's ability to
13383 optimize FP code when the default behavior is used.
13384
13385 Each of these intrinsics corresponds to a normal floating-point operation.  The
13386 first two arguments and the return value are the same as the corresponding FP
13387 operation.
13388
13389 The third argument is a metadata argument specifying the rounding mode to be
13390 assumed. This argument must be one of the following strings:
13391
13392 ::
13393
13394       "round.dynamic"
13395       "round.tonearest"
13396       "round.downward"
13397       "round.upward"
13398       "round.towardzero"
13399
13400 If this argument is "round.dynamic" optimization passes must assume that the
13401 rounding mode is unknown and may change at runtime.  No transformations that
13402 depend on rounding mode may be performed in this case.
13403
13404 The other possible values for the rounding mode argument correspond to the
13405 similarly named IEEE rounding modes.  If the argument is any of these values
13406 optimization passes may perform transformations as long as they are consistent
13407 with the specified rounding mode.
13408
13409 For example, 'x-0'->'x' is not a valid transformation if the rounding mode is
13410 "round.downward" or "round.dynamic" because if the value of 'x' is +0 then
13411 'x-0' should evaluate to '-0' when rounding downward.  However, this
13412 transformation is legal for all other rounding modes.
13413
13414 For values other than "round.dynamic" optimization passes may assume that the
13415 actual runtime rounding mode (as defined in a target-specific manner) matches
13416 the specified rounding mode, but this is not guaranteed.  Using a specific
13417 non-dynamic rounding mode which does not match the actual rounding mode at
13418 runtime results in undefined behavior.
13419
13420 The fourth argument to the constrained floating-point intrinsics specifies the
13421 required exception behavior.  This argument must be one of the following
13422 strings:
13423
13424 ::
13425
13426       "fpexcept.ignore"
13427       "fpexcept.maytrap"
13428       "fpexcept.strict"
13429
13430 If this argument is "fpexcept.ignore" optimization passes may assume that the
13431 exception status flags will not be read and that floating-point exceptions will
13432 be masked.  This allows transformations to be performed that may change the
13433 exception semantics of the original code.  For example, FP operations may be
13434 speculatively executed in this case whereas they must not be for either of the
13435 other possible values of this argument.
13436
13437 If the exception behavior argument is "fpexcept.maytrap" optimization passes
13438 must avoid transformations that may raise exceptions that would not have been
13439 raised by the original code (such as speculatively executing FP operations), but
13440 passes are not required to preserve all exceptions that are implied by the
13441 original code.  For example, exceptions may be potentially hidden by constant
13442 folding.
13443
13444 If the exception behavior argument is "fpexcept.strict" all transformations must
13445 strictly preserve the floating-point exception semantics of the original code.
13446 Any FP exception that would have been raised by the original code must be raised
13447 by the transformed code, and the transformed code must not raise any FP
13448 exceptions that would not have been raised by the original code.  This is the
13449 exception behavior argument that will be used if the code being compiled reads
13450 the FP exception status flags, but this mode can also be used with code that
13451 unmasks FP exceptions.
13452
13453 The number and order of floating-point exceptions is NOT guaranteed.  For
13454 example, a series of FP operations that each may raise exceptions may be
13455 vectorized into a single instruction that raises each unique exception a single
13456 time.
13457
13458
13459 '``llvm.experimental.constrained.fadd``' Intrinsic
13460 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13461
13462 Syntax:
13463 """""""
13464
13465 ::
13466
13467       declare <type>
13468       @llvm.experimental.constrained.fadd(<type> <op1>, <type> <op2>,
13469                                           metadata <rounding mode>,
13470                                           metadata <exception behavior>)
13471
13472 Overview:
13473 """""""""
13474
13475 The '``llvm.experimental.constrained.fadd``' intrinsic returns the sum of its
13476 two operands.
13477
13478
13479 Arguments:
13480 """"""""""
13481
13482 The first two arguments to the '``llvm.experimental.constrained.fadd``'
13483 intrinsic must be :ref:`floating-point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>`
13484 of floating-point values. Both arguments must have identical types.
13485
13486 The third and fourth arguments specify the rounding mode and exception
13487 behavior as described above.
13488
13489 Semantics:
13490 """"""""""
13491
13492 The value produced is the floating-point sum of the two value operands and has
13493 the same type as the operands.
13494
13495
13496 '``llvm.experimental.constrained.fsub``' Intrinsic
13497 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13498
13499 Syntax:
13500 """""""
13501
13502 ::
13503
13504       declare <type>
13505       @llvm.experimental.constrained.fsub(<type> <op1>, <type> <op2>,
13506                                           metadata <rounding mode>,
13507                                           metadata <exception behavior>)
13508
13509 Overview:
13510 """""""""
13511
13512 The '``llvm.experimental.constrained.fsub``' intrinsic returns the difference
13513 of its two operands.
13514
13515
13516 Arguments:
13517 """"""""""
13518
13519 The first two arguments to the '``llvm.experimental.constrained.fsub``'
13520 intrinsic must be :ref:`floating-point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>`
13521 of floating-point values. Both arguments must have identical types.
13522
13523 The third and fourth arguments specify the rounding mode and exception
13524 behavior as described above.
13525
13526 Semantics:
13527 """"""""""
13528
13529 The value produced is the floating-point difference of the two value operands
13530 and has the same type as the operands.
13531
13532
13533 '``llvm.experimental.constrained.fmul``' Intrinsic
13534 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13535
13536 Syntax:
13537 """""""
13538
13539 ::
13540
13541       declare <type>
13542       @llvm.experimental.constrained.fmul(<type> <op1>, <type> <op2>,
13543                                           metadata <rounding mode>,
13544                                           metadata <exception behavior>)
13545
13546 Overview:
13547 """""""""
13548
13549 The '``llvm.experimental.constrained.fmul``' intrinsic returns the product of
13550 its two operands.
13551
13552
13553 Arguments:
13554 """"""""""
13555
13556 The first two arguments to the '``llvm.experimental.constrained.fmul``'
13557 intrinsic must be :ref:`floating-point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>`
13558 of floating-point values. Both arguments must have identical types.
13559
13560 The third and fourth arguments specify the rounding mode and exception
13561 behavior as described above.
13562
13563 Semantics:
13564 """"""""""
13565
13566 The value produced is the floating-point product of the two value operands and
13567 has the same type as the operands.
13568
13569
13570 '``llvm.experimental.constrained.fdiv``' Intrinsic
13571 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13572
13573 Syntax:
13574 """""""
13575
13576 ::
13577
13578       declare <type>
13579       @llvm.experimental.constrained.fdiv(<type> <op1>, <type> <op2>,
13580                                           metadata <rounding mode>,
13581                                           metadata <exception behavior>)
13582
13583 Overview:
13584 """""""""
13585
13586 The '``llvm.experimental.constrained.fdiv``' intrinsic returns the quotient of
13587 its two operands.
13588
13589
13590 Arguments:
13591 """"""""""
13592
13593 The first two arguments to the '``llvm.experimental.constrained.fdiv``'
13594 intrinsic must be :ref:`floating-point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>`
13595 of floating-point values. Both arguments must have identical types.
13596
13597 The third and fourth arguments specify the rounding mode and exception
13598 behavior as described above.
13599
13600 Semantics:
13601 """"""""""
13602
13603 The value produced is the floating-point quotient of the two value operands and
13604 has the same type as the operands.
13605
13606
13607 '``llvm.experimental.constrained.frem``' Intrinsic
13608 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13609
13610 Syntax:
13611 """""""
13612
13613 ::
13614
13615       declare <type>
13616       @llvm.experimental.constrained.frem(<type> <op1>, <type> <op2>,
13617                                           metadata <rounding mode>,
13618                                           metadata <exception behavior>)
13619
13620 Overview:
13621 """""""""
13622
13623 The '``llvm.experimental.constrained.frem``' intrinsic returns the remainder
13624 from the division of its two operands.
13625
13626
13627 Arguments:
13628 """"""""""
13629
13630 The first two arguments to the '``llvm.experimental.constrained.frem``'
13631 intrinsic must be :ref:`floating-point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>`
13632 of floating-point values. Both arguments must have identical types.
13633
13634 The third and fourth arguments specify the rounding mode and exception
13635 behavior as described above.  The rounding mode argument has no effect, since
13636 the result of frem is never rounded, but the argument is included for
13637 consistency with the other constrained floating-point intrinsics.
13638
13639 Semantics:
13640 """"""""""
13641
13642 The value produced is the floating-point remainder from the division of the two
13643 value operands and has the same type as the operands.  The remainder has the
13644 same sign as the dividend.
13645
13646 '``llvm.experimental.constrained.fma``' Intrinsic
13647 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13648
13649 Syntax:
13650 """""""
13651
13652 ::
13653
13654       declare <type>
13655       @llvm.experimental.constrained.fma(<type> <op1>, <type> <op2>, <type> <op3>,
13656                                           metadata <rounding mode>,
13657                                           metadata <exception behavior>)
13658
13659 Overview:
13660 """""""""
13661
13662 The '``llvm.experimental.constrained.fma``' intrinsic returns the result of a
13663 fused-multiply-add operation on its operands.
13664
13665 Arguments:
13666 """"""""""
13667
13668 The first three arguments to the '``llvm.experimental.constrained.fma``'
13669 intrinsic must be :ref:`floating-point <t_floating>` or :ref:`vector
13670 <t_vector>` of floating-point values. All arguments must have identical types.
13671
13672 The fourth and fifth arguments specify the rounding mode and exception behavior
13673 as described above.
13674
13675 Semantics:
13676 """"""""""
13677
13678 The result produced is the product of the first two operands added to the third
13679 operand computed with infinite precision, and then rounded to the target
13680 precision.
13681
13682 Constrained libm-equivalent Intrinsics
13683 --------------------------------------
13684
13685 In addition to the basic floating-point operations for which constrained
13686 intrinsics are described above, there are constrained versions of various
13687 operations which provide equivalent behavior to a corresponding libm function.
13688 These intrinsics allow the precise behavior of these operations with respect to
13689 rounding mode and exception behavior to be controlled.
13690
13691 As with the basic constrained floating-point intrinsics, the rounding mode
13692 and exception behavior arguments only control the behavior of the optimizer.
13693 They do not change the runtime floating-point environment.
13694
13695
13696 '``llvm.experimental.constrained.sqrt``' Intrinsic
13697 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13698
13699 Syntax:
13700 """""""
13701
13702 ::
13703
13704       declare <type>
13705       @llvm.experimental.constrained.sqrt(<type> <op1>,
13706                                           metadata <rounding mode>,
13707                                           metadata <exception behavior>)
13708
13709 Overview:
13710 """""""""
13711
13712 The '``llvm.experimental.constrained.sqrt``' intrinsic returns the square root
13713 of the specified value, returning the same value as the libm '``sqrt``'
13714 functions would, but without setting ``errno``.
13715
13716 Arguments:
13717 """"""""""
13718
13719 The first argument and the return type are floating-point numbers of the same
13720 type.
13721
13722 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
13723 behavior as described above.
13724
13725 Semantics:
13726 """"""""""
13727
13728 This function returns the nonnegative square root of the specified value.
13729 If the value is less than negative zero, a floating-point exception occurs
13730 and the return value is architecture specific.
13731
13732
13733 '``llvm.experimental.constrained.pow``' Intrinsic
13734 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13735
13736 Syntax:
13737 """""""
13738
13739 ::
13740
13741       declare <type>
13742       @llvm.experimental.constrained.pow(<type> <op1>, <type> <op2>,
13743                                          metadata <rounding mode>,
13744                                          metadata <exception behavior>)
13745
13746 Overview:
13747 """""""""
13748
13749 The '``llvm.experimental.constrained.pow``' intrinsic returns the first operand
13750 raised to the (positive or negative) power specified by the second operand.
13751
13752 Arguments:
13753 """"""""""
13754
13755 The first two arguments and the return value are floating-point numbers of the
13756 same type.  The second argument specifies the power to which the first argument
13757 should be raised.
13758
13759 The third and fourth arguments specify the rounding mode and exception
13760 behavior as described above.
13761
13762 Semantics:
13763 """"""""""
13764
13765 This function returns the first value raised to the second power,
13766 returning the same values as the libm ``pow`` functions would, and
13767 handles error conditions in the same way.
13768
13769
13770 '``llvm.experimental.constrained.powi``' Intrinsic
13771 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13772
13773 Syntax:
13774 """""""
13775
13776 ::
13777
13778       declare <type>
13779       @llvm.experimental.constrained.powi(<type> <op1>, i32 <op2>,
13780                                           metadata <rounding mode>,
13781                                           metadata <exception behavior>)
13782
13783 Overview:
13784 """""""""
13785
13786 The '``llvm.experimental.constrained.powi``' intrinsic returns the first operand
13787 raised to the (positive or negative) power specified by the second operand. The
13788 order of evaluation of multiplications is not defined. When a vector of 
13789 floating-point type is used, the second argument remains a scalar integer value.
13790
13791
13792 Arguments:
13793 """"""""""
13794
13795 The first argument and the return value are floating-point numbers of the same
13796 type.  The second argument is a 32-bit signed integer specifying the power to
13797 which the first argument should be raised.
13798
13799 The third and fourth arguments specify the rounding mode and exception
13800 behavior as described above.
13801
13802 Semantics:
13803 """"""""""
13804
13805 This function returns the first value raised to the second power with an
13806 unspecified sequence of rounding operations.
13807
13808
13809 '``llvm.experimental.constrained.sin``' Intrinsic
13810 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13811
13812 Syntax:
13813 """""""
13814
13815 ::
13816
13817       declare <type>
13818       @llvm.experimental.constrained.sin(<type> <op1>,
13819                                          metadata <rounding mode>,
13820                                          metadata <exception behavior>)
13821
13822 Overview:
13823 """""""""
13824
13825 The '``llvm.experimental.constrained.sin``' intrinsic returns the sine of the
13826 first operand.
13827
13828 Arguments:
13829 """"""""""
13830
13831 The first argument and the return type are floating-point numbers of the same
13832 type.
13833
13834 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
13835 behavior as described above.
13836
13837 Semantics:
13838 """"""""""
13839
13840 This function returns the sine of the specified operand, returning the
13841 same values as the libm ``sin`` functions would, and handles error
13842 conditions in the same way.
13843
13844
13845 '``llvm.experimental.constrained.cos``' Intrinsic
13846 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13847
13848 Syntax:
13849 """""""
13850
13851 ::
13852
13853       declare <type>
13854       @llvm.experimental.constrained.cos(<type> <op1>,
13855                                          metadata <rounding mode>,
13856                                          metadata <exception behavior>)
13857
13858 Overview:
13859 """""""""
13860
13861 The '``llvm.experimental.constrained.cos``' intrinsic returns the cosine of the
13862 first operand.
13863
13864 Arguments:
13865 """"""""""
13866
13867 The first argument and the return type are floating-point numbers of the same
13868 type.
13869
13870 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
13871 behavior as described above.
13872
13873 Semantics:
13874 """"""""""
13875
13876 This function returns the cosine of the specified operand, returning the
13877 same values as the libm ``cos`` functions would, and handles error
13878 conditions in the same way.
13879
13880
13881 '``llvm.experimental.constrained.exp``' Intrinsic
13882 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13883
13884 Syntax:
13885 """""""
13886
13887 ::
13888
13889       declare <type>
13890       @llvm.experimental.constrained.exp(<type> <op1>,
13891                                          metadata <rounding mode>,
13892                                          metadata <exception behavior>)
13893
13894 Overview:
13895 """""""""
13896
13897 The '``llvm.experimental.constrained.exp``' intrinsic computes the base-e
13898 exponential of the specified value.
13899
13900 Arguments:
13901 """"""""""
13902
13903 The first argument and the return value are floating-point numbers of the same
13904 type.
13905
13906 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
13907 behavior as described above.
13908
13909 Semantics:
13910 """"""""""
13911
13912 This function returns the same values as the libm ``exp`` functions
13913 would, and handles error conditions in the same way.
13914
13915
13916 '``llvm.experimental.constrained.exp2``' Intrinsic
13917 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13918
13919 Syntax:
13920 """""""
13921
13922 ::
13923
13924       declare <type>
13925       @llvm.experimental.constrained.exp2(<type> <op1>,
13926                                           metadata <rounding mode>,
13927                                           metadata <exception behavior>)
13928
13929 Overview:
13930 """""""""
13931
13932 The '``llvm.experimental.constrained.exp2``' intrinsic computes the base-2
13933 exponential of the specified value.
13934
13935
13936 Arguments:
13937 """"""""""
13938
13939 The first argument and the return value are floating-point numbers of the same
13940 type.
13941
13942 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
13943 behavior as described above.
13944
13945 Semantics:
13946 """"""""""
13947
13948 This function returns the same values as the libm ``exp2`` functions
13949 would, and handles error conditions in the same way.
13950
13951
13952 '``llvm.experimental.constrained.log``' Intrinsic
13953 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13954
13955 Syntax:
13956 """""""
13957
13958 ::
13959
13960       declare <type>
13961       @llvm.experimental.constrained.log(<type> <op1>,
13962                                          metadata <rounding mode>,
13963                                          metadata <exception behavior>)
13964
13965 Overview:
13966 """""""""
13967
13968 The '``llvm.experimental.constrained.log``' intrinsic computes the base-e
13969 logarithm of the specified value.
13970
13971 Arguments:
13972 """"""""""
13973
13974 The first argument and the return value are floating-point numbers of the same
13975 type.
13976
13977 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
13978 behavior as described above.
13979
13980
13981 Semantics:
13982 """"""""""
13983
13984 This function returns the same values as the libm ``log`` functions
13985 would, and handles error conditions in the same way.
13986
13987
13988 '``llvm.experimental.constrained.log10``' Intrinsic
13989 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13990
13991 Syntax:
13992 """""""
13993
13994 ::
13995
13996       declare <type>
13997       @llvm.experimental.constrained.log10(<type> <op1>,
13998                                            metadata <rounding mode>,
13999                                            metadata <exception behavior>)
14000
14001 Overview:
14002 """""""""
14003
14004 The '``llvm.experimental.constrained.log10``' intrinsic computes the base-10
14005 logarithm of the specified value.
14006
14007 Arguments:
14008 """"""""""
14009
14010 The first argument and the return value are floating-point numbers of the same
14011 type.
14012
14013 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
14014 behavior as described above.
14015
14016 Semantics:
14017 """"""""""
14018
14019 This function returns the same values as the libm ``log10`` functions
14020 would, and handles error conditions in the same way.
14021
14022
14023 '``llvm.experimental.constrained.log2``' Intrinsic
14024 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14025
14026 Syntax:
14027 """""""
14028
14029 ::
14030
14031       declare <type>
14032       @llvm.experimental.constrained.log2(<type> <op1>,
14033                                           metadata <rounding mode>,
14034                                           metadata <exception behavior>)
14035
14036 Overview:
14037 """""""""
14038
14039 The '``llvm.experimental.constrained.log2``' intrinsic computes the base-2
14040 logarithm of the specified value.
14041
14042 Arguments:
14043 """"""""""
14044
14045 The first argument and the return value are floating-point numbers of the same
14046 type.
14047
14048 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
14049 behavior as described above.
14050
14051 Semantics:
14052 """"""""""
14053
14054 This function returns the same values as the libm ``log2`` functions
14055 would, and handles error conditions in the same way.
14056
14057
14058 '``llvm.experimental.constrained.rint``' Intrinsic
14059 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14060
14061 Syntax:
14062 """""""
14063
14064 ::
14065
14066       declare <type>
14067       @llvm.experimental.constrained.rint(<type> <op1>,
14068                                           metadata <rounding mode>,
14069                                           metadata <exception behavior>)
14070
14071 Overview:
14072 """""""""
14073
14074 The '``llvm.experimental.constrained.rint``' intrinsic returns the first
14075 operand rounded to the nearest integer. It may raise an inexact floating-point
14076 exception if the operand is not an integer.
14077
14078 Arguments:
14079 """"""""""
14080
14081 The first argument and the return value are floating-point numbers of the same
14082 type.
14083
14084 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
14085 behavior as described above.
14086
14087 Semantics:
14088 """"""""""
14089
14090 This function returns the same values as the libm ``rint`` functions
14091 would, and handles error conditions in the same way.  The rounding mode is
14092 described, not determined, by the rounding mode argument.  The actual rounding
14093 mode is determined by the runtime floating-point environment.  The rounding
14094 mode argument is only intended as information to the compiler.
14095
14096
14097 '``llvm.experimental.constrained.nearbyint``' Intrinsic
14098 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14099
14100 Syntax:
14101 """""""
14102
14103 ::
14104
14105       declare <type>
14106       @llvm.experimental.constrained.nearbyint(<type> <op1>,
14107                                                metadata <rounding mode>,
14108                                                metadata <exception behavior>)
14109
14110 Overview:
14111 """""""""
14112
14113 The '``llvm.experimental.constrained.nearbyint``' intrinsic returns the first
14114 operand rounded to the nearest integer. It will not raise an inexact 
14115 floating-point exception if the operand is not an integer.
14116
14117
14118 Arguments:
14119 """"""""""
14120
14121 The first argument and the return value are floating-point numbers of the same
14122 type.
14123
14124 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
14125 behavior as described above.
14126
14127 Semantics:
14128 """"""""""
14129
14130 This function returns the same values as the libm ``nearbyint`` functions
14131 would, and handles error conditions in the same way.  The rounding mode is
14132 described, not determined, by the rounding mode argument.  The actual rounding
14133 mode is determined by the runtime floating-point environment.  The rounding
14134 mode argument is only intended as information to the compiler.
14135
14136
14137 General Intrinsics
14138 ------------------
14139
14140 This class of intrinsics is designed to be generic and has no specific
14141 purpose.
14142
14143 '``llvm.var.annotation``' Intrinsic
14144 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14145
14146 Syntax:
14147 """""""
14148
14149 ::
14150
14151       declare void @llvm.var.annotation(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
14152
14153 Overview:
14154 """""""""
14155
14156 The '``llvm.var.annotation``' intrinsic.
14157
14158 Arguments:
14159 """"""""""
14160
14161 The first argument is a pointer to a value, the second is a pointer to a
14162 global string, the third is a pointer to a global string which is the
14163 source file name, and the last argument is the line number.
14164
14165 Semantics:
14166 """"""""""
14167
14168 This intrinsic allows annotation of local variables with arbitrary
14169 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want
14170 to look for these annotations. These have no other defined use; they are
14171 ignored by code generation and optimization.
14172
14173 '``llvm.ptr.annotation.*``' Intrinsic
14174 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14175
14176 Syntax:
14177 """""""
14178
14179 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.ptr.annotation``' on a
14180 pointer to an integer of any width. *NOTE* you must specify an address space for
14181 the pointer. The identifier for the default address space is the integer
14182 '``0``'.
14183
14184 ::
14185
14186       declare i8*   @llvm.ptr.annotation.p<address space>i8(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
14187       declare i16*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i16(i16* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
14188       declare i32*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i32(i32* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
14189       declare i64*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i64(i64* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
14190       declare i256* @llvm.ptr.annotation.p<address space>i256(i256* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
14191
14192 Overview:
14193 """""""""
14194
14195 The '``llvm.ptr.annotation``' intrinsic.
14196
14197 Arguments:
14198 """"""""""
14199
14200 The first argument is a pointer to an integer value of arbitrary bitwidth
14201 (result of some expression), the second is a pointer to a global string, the
14202 third is a pointer to a global string which is the source file name, and the
14203 last argument is the line number. It returns the value of the first argument.
14204
14205 Semantics:
14206 """"""""""
14207
14208 This intrinsic allows annotation of a pointer to an integer with arbitrary
14209 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want to look
14210 for these annotations. These have no other defined use; they are ignored by code
14211 generation and optimization.
14212
14213 '``llvm.annotation.*``' Intrinsic
14214 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14215
14216 Syntax:
14217 """""""
14218
14219 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.annotation``' on
14220 any integer bit width.
14221
14222 ::
14223
14224       declare i8 @llvm.annotation.i8(i8 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
14225       declare i16 @llvm.annotation.i16(i16 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
14226       declare i32 @llvm.annotation.i32(i32 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
14227       declare i64 @llvm.annotation.i64(i64 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
14228       declare i256 @llvm.annotation.i256(i256 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
14229
14230 Overview:
14231 """""""""
14232
14233 The '``llvm.annotation``' intrinsic.
14234
14235 Arguments:
14236 """"""""""
14237
14238 The first argument is an integer value (result of some expression), the
14239 second is a pointer to a global string, the third is a pointer to a
14240 global string which is the source file name, and the last argument is
14241 the line number. It returns the value of the first argument.
14242
14243 Semantics:
14244 """"""""""
14245
14246 This intrinsic allows annotations to be put on arbitrary expressions
14247 with arbitrary strings. This can be useful for special purpose
14248 optimizations that want to look for these annotations. These have no
14249 other defined use; they are ignored by code generation and optimization.
14250
14251 '``llvm.codeview.annotation``' Intrinsic
14252 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14253
14254 Syntax:
14255 """""""
14256
14257 This annotation emits a label at its program point and an associated
14258 ``S_ANNOTATION`` codeview record with some additional string metadata. This is
14259 used to implement MSVC's ``__annotation`` intrinsic. It is marked
14260 ``noduplicate``, so calls to this intrinsic prevent inlining and should be
14261 considered expensive.
14262
14263 ::
14264
14265       declare void @llvm.codeview.annotation(metadata)
14266
14267 Arguments:
14268 """"""""""
14269
14270 The argument should be an MDTuple containing any number of MDStrings.
14271
14272 '``llvm.trap``' Intrinsic
14273 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14274
14275 Syntax:
14276 """""""
14277
14278 ::
14279
14280       declare void @llvm.trap() noreturn nounwind
14281
14282 Overview:
14283 """""""""
14284
14285 The '``llvm.trap``' intrinsic.
14286
14287 Arguments:
14288 """"""""""
14289
14290 None.
14291
14292 Semantics:
14293 """"""""""
14294
14295 This intrinsic is lowered to the target dependent trap instruction. If
14296 the target does not have a trap instruction, this intrinsic will be
14297 lowered to a call of the ``abort()`` function.
14298
14299 '``llvm.debugtrap``' Intrinsic
14300 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14301
14302 Syntax:
14303 """""""
14304
14305 ::
14306
14307       declare void @llvm.debugtrap() nounwind
14308
14309 Overview:
14310 """""""""
14311
14312 The '``llvm.debugtrap``' intrinsic.
14313
14314 Arguments:
14315 """"""""""
14316
14317 None.
14318
14319 Semantics:
14320 """"""""""
14321
14322 This intrinsic is lowered to code which is intended to cause an
14323 execution trap with the intention of requesting the attention of a
14324 debugger.
14325
14326 '``llvm.stackprotector``' Intrinsic
14327 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14328
14329 Syntax:
14330 """""""
14331
14332 ::
14333
14334       declare void @llvm.stackprotector(i8* <guard>, i8** <slot>)
14335
14336 Overview:
14337 """""""""
14338
14339 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic takes the ``guard`` and stores it
14340 onto the stack at ``slot``. The stack slot is adjusted to ensure that it
14341 is placed on the stack before local variables.
14342
14343 Arguments:
14344 """"""""""
14345
14346 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic requires two pointer arguments.
14347 The first argument is the value loaded from the stack guard
14348 ``@__stack_chk_guard``. The second variable is an ``alloca`` that has
14349 enough space to hold the value of the guard.
14350
14351 Semantics:
14352 """"""""""
14353
14354 This intrinsic causes the prologue/epilogue inserter to force the position of
14355 the ``AllocaInst`` stack slot to be before local variables on the stack. This is
14356 to ensure that if a local variable on the stack is overwritten, it will destroy
14357 the value of the guard. When the function exits, the guard on the stack is
14358 checked against the original guard by ``llvm.stackprotectorcheck``. If they are
14359 different, then ``llvm.stackprotectorcheck`` causes the program to abort by
14360 calling the ``__stack_chk_fail()`` function.
14361
14362 '``llvm.stackguard``' Intrinsic
14363 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14364
14365 Syntax:
14366 """""""
14367
14368 ::
14369
14370       declare i8* @llvm.stackguard()
14371
14372 Overview:
14373 """""""""
14374
14375 The ``llvm.stackguard`` intrinsic returns the system stack guard value.
14376
14377 It should not be generated by frontends, since it is only for internal usage.
14378 The reason why we create this intrinsic is that we still support IR form Stack
14379 Protector in FastISel.
14380
14381 Arguments:
14382 """"""""""
14383
14384 None.
14385
14386 Semantics:
14387 """"""""""
14388
14389 On some platforms, the value returned by this intrinsic remains unchanged
14390 between loads in the same thread. On other platforms, it returns the same
14391 global variable value, if any, e.g. ``@__stack_chk_guard``.
14392
14393 Currently some platforms have IR-level customized stack guard loading (e.g.
14394 X86 Linux) that is not handled by ``llvm.stackguard()``, while they should be
14395 in the future.
14396
14397 '``llvm.objectsize``' Intrinsic
14398 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14399
14400 Syntax:
14401 """""""
14402
14403 ::
14404
14405       declare i32 @llvm.objectsize.i32(i8* <object>, i1 <min>, i1 <nullunknown>)
14406       declare i64 @llvm.objectsize.i64(i8* <object>, i1 <min>, i1 <nullunknown>)
14407
14408 Overview:
14409 """""""""
14410
14411 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is designed to provide information to
14412 the optimizers to determine at compile time whether a) an operation
14413 (like memcpy) will overflow a buffer that corresponds to an object, or
14414 b) that a runtime check for overflow isn't necessary. An object in this
14415 context means an allocation of a specific class, structure, array, or
14416 other object.
14417
14418 Arguments:
14419 """"""""""
14420
14421 The ``llvm.objectsize`` intrinsic takes three arguments. The first argument is
14422 a pointer to or into the ``object``. The second argument determines whether
14423 ``llvm.objectsize`` returns 0 (if true) or -1 (if false) when the object size
14424 is unknown. The third argument controls how ``llvm.objectsize`` acts when
14425 ``null`` is used as its pointer argument. If it's true and the pointer is in
14426 address space 0, ``null`` is treated as an opaque value with an unknown number
14427 of bytes. Otherwise, ``llvm.objectsize`` reports 0 bytes available when given
14428 ``null``.
14429
14430 The second and third arguments only accept constants.
14431
14432 Semantics:
14433 """"""""""
14434
14435 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is lowered to a constant representing
14436 the size of the object concerned. If the size cannot be determined at
14437 compile time, ``llvm.objectsize`` returns ``i32/i64 -1 or 0`` (depending
14438 on the ``min`` argument).
14439
14440 '``llvm.expect``' Intrinsic
14441 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14442
14443 Syntax:
14444 """""""
14445
14446 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.expect`` on any
14447 integer bit width.
14448
14449 ::
14450
14451       declare i1 @llvm.expect.i1(i1 <val>, i1 <expected_val>)
14452       declare i32 @llvm.expect.i32(i32 <val>, i32 <expected_val>)
14453       declare i64 @llvm.expect.i64(i64 <val>, i64 <expected_val>)
14454
14455 Overview:
14456 """""""""
14457
14458 The ``llvm.expect`` intrinsic provides information about expected (the
14459 most probable) value of ``val``, which can be used by optimizers.
14460
14461 Arguments:
14462 """"""""""
14463
14464 The ``llvm.expect`` intrinsic takes two arguments. The first argument is
14465 a value. The second argument is an expected value, this needs to be a
14466 constant value, variables are not allowed.
14467
14468 Semantics:
14469 """"""""""
14470
14471 This intrinsic is lowered to the ``val``.
14472
14473 .. _int_assume:
14474
14475 '``llvm.assume``' Intrinsic
14476 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14477
14478 Syntax:
14479 """""""
14480
14481 ::
14482
14483       declare void @llvm.assume(i1 %cond)
14484
14485 Overview:
14486 """""""""
14487
14488 The ``llvm.assume`` allows the optimizer to assume that the provided
14489 condition is true. This information can then be used in simplifying other parts
14490 of the code.
14491
14492 Arguments:
14493 """"""""""
14494
14495 The condition which the optimizer may assume is always true.
14496
14497 Semantics:
14498 """"""""""
14499
14500 The intrinsic allows the optimizer to assume that the provided condition is
14501 always true whenever the control flow reaches the intrinsic call. No code is
14502 generated for this intrinsic, and instructions that contribute only to the
14503 provided condition are not used for code generation. If the condition is
14504 violated during execution, the behavior is undefined.
14505
14506 Note that the optimizer might limit the transformations performed on values
14507 used by the ``llvm.assume`` intrinsic in order to preserve the instructions
14508 only used to form the intrinsic's input argument. This might prove undesirable
14509 if the extra information provided by the ``llvm.assume`` intrinsic does not cause
14510 sufficient overall improvement in code quality. For this reason,
14511 ``llvm.assume`` should not be used to document basic mathematical invariants
14512 that the optimizer can otherwise deduce or facts that are of little use to the
14513 optimizer.
14514
14515 .. _int_ssa_copy:
14516
14517 '``llvm.ssa_copy``' Intrinsic
14518 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14519
14520 Syntax:
14521 """""""
14522
14523 ::
14524
14525       declare type @llvm.ssa_copy(type %operand) returned(1) readnone
14526
14527 Arguments:
14528 """"""""""
14529
14530 The first argument is an operand which is used as the returned value.
14531
14532 Overview:
14533 """"""""""
14534
14535 The ``llvm.ssa_copy`` intrinsic can be used to attach information to
14536 operations by copying them and giving them new names.  For example,
14537 the PredicateInfo utility uses it to build Extended SSA form, and
14538 attach various forms of information to operands that dominate specific
14539 uses.  It is not meant for general use, only for building temporary
14540 renaming forms that require value splits at certain points.
14541
14542 .. _type.test:
14543
14544 '``llvm.type.test``' Intrinsic
14545 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14546
14547 Syntax:
14548 """""""
14549
14550 ::
14551
14552       declare i1 @llvm.type.test(i8* %ptr, metadata %type) nounwind readnone
14553
14554
14555 Arguments:
14556 """"""""""
14557
14558 The first argument is a pointer to be tested. The second argument is a
14559 metadata object representing a :doc:`type identifier <TypeMetadata>`.
14560
14561 Overview:
14562 """""""""
14563
14564 The ``llvm.type.test`` intrinsic tests whether the given pointer is associated
14565 with the given type identifier.
14566
14567 '``llvm.type.checked.load``' Intrinsic
14568 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14569
14570 Syntax:
14571 """""""
14572
14573 ::
14574
14575       declare {i8*, i1} @llvm.type.checked.load(i8* %ptr, i32 %offset, metadata %type) argmemonly nounwind readonly
14576
14577
14578 Arguments:
14579 """"""""""
14580
14581 The first argument is a pointer from which to load a function pointer. The
14582 second argument is the byte offset from which to load the function pointer. The
14583 third argument is a metadata object representing a :doc:`type identifier
14584 <TypeMetadata>`.
14585
14586 Overview:
14587 """""""""
14588
14589 The ``llvm.type.checked.load`` intrinsic safely loads a function pointer from a
14590 virtual table pointer using type metadata. This intrinsic is used to implement
14591 control flow integrity in conjunction with virtual call optimization. The
14592 virtual call optimization pass will optimize away ``llvm.type.checked.load``
14593 intrinsics associated with devirtualized calls, thereby removing the type
14594 check in cases where it is not needed to enforce the control flow integrity
14595 constraint.
14596
14597 If the given pointer is associated with a type metadata identifier, this
14598 function returns true as the second element of its return value. (Note that
14599 the function may also return true if the given pointer is not associated
14600 with a type metadata identifier.) If the function's return value's second
14601 element is true, the following rules apply to the first element:
14602
14603 - If the given pointer is associated with the given type metadata identifier,
14604   it is the function pointer loaded from the given byte offset from the given
14605   pointer.
14606
14607 - If the given pointer is not associated with the given type metadata
14608   identifier, it is one of the following (the choice of which is unspecified):
14609
14610   1. The function pointer that would have been loaded from an arbitrarily chosen
14611      (through an unspecified mechanism) pointer associated with the type
14612      metadata.
14613
14614   2. If the function has a non-void return type, a pointer to a function that
14615      returns an unspecified value without causing side effects.
14616
14617 If the function's return value's second element is false, the value of the
14618 first element is undefined.
14619
14620
14621 '``llvm.donothing``' Intrinsic
14622 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14623
14624 Syntax:
14625 """""""
14626
14627 ::
14628
14629       declare void @llvm.donothing() nounwind readnone
14630
14631 Overview:
14632 """""""""
14633
14634 The ``llvm.donothing`` intrinsic doesn't perform any operation. It's one of only
14635 three intrinsics (besides ``llvm.experimental.patchpoint`` and
14636 ``llvm.experimental.gc.statepoint``) that can be called with an invoke
14637 instruction.
14638
14639 Arguments:
14640 """"""""""
14641
14642 None.
14643
14644 Semantics:
14645 """"""""""
14646
14647 This intrinsic does nothing, and it's removed by optimizers and ignored
14648 by codegen.
14649
14650 '``llvm.experimental.deoptimize``' Intrinsic
14651 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14652
14653 Syntax:
14654 """""""
14655
14656 ::
14657
14658       declare type @llvm.experimental.deoptimize(...) [ "deopt"(...) ]
14659
14660 Overview:
14661 """""""""
14662
14663 This intrinsic, together with :ref:`deoptimization operand bundles
14664 <deopt_opbundles>`, allow frontends to express transfer of control and
14665 frame-local state from the currently executing (typically more specialized,
14666 hence faster) version of a function into another (typically more generic, hence
14667 slower) version.
14668
14669 In languages with a fully integrated managed runtime like Java and JavaScript
14670 this intrinsic can be used to implement "uncommon trap" or "side exit" like
14671 functionality.  In unmanaged languages like C and C++, this intrinsic can be
14672 used to represent the slow paths of specialized functions.
14673
14674
14675 Arguments:
14676 """"""""""
14677
14678 The intrinsic takes an arbitrary number of arguments, whose meaning is
14679 decided by the :ref:`lowering strategy<deoptimize_lowering>`.
14680
14681 Semantics:
14682 """"""""""
14683
14684 The ``@llvm.experimental.deoptimize`` intrinsic executes an attached
14685 deoptimization continuation (denoted using a :ref:`deoptimization
14686 operand bundle <deopt_opbundles>`) and returns the value returned by
14687 the deoptimization continuation.  Defining the semantic properties of
14688 the continuation itself is out of scope of the language reference --
14689 as far as LLVM is concerned, the deoptimization continuation can
14690 invoke arbitrary side effects, including reading from and writing to
14691 the entire heap.
14692
14693 Deoptimization continuations expressed using ``"deopt"`` operand bundles always
14694 continue execution to the end of the physical frame containing them, so all
14695 calls to ``@llvm.experimental.deoptimize`` must be in "tail position":
14696
14697    - ``@llvm.experimental.deoptimize`` cannot be invoked.
14698    - The call must immediately precede a :ref:`ret <i_ret>` instruction.
14699    - The ``ret`` instruction must return the value produced by the
14700      ``@llvm.experimental.deoptimize`` call if there is one, or void.
14701
14702 Note that the above restrictions imply that the return type for a call to
14703 ``@llvm.experimental.deoptimize`` will match the return type of its immediate
14704 caller.
14705
14706 The inliner composes the ``"deopt"`` continuations of the caller into the
14707 ``"deopt"`` continuations present in the inlinee, and also updates calls to this
14708 intrinsic to return directly from the frame of the function it inlined into.
14709
14710 All declarations of ``@llvm.experimental.deoptimize`` must share the
14711 same calling convention.
14712
14713 .. _deoptimize_lowering:
14714
14715 Lowering:
14716 """""""""
14717
14718 Calls to ``@llvm.experimental.deoptimize`` are lowered to calls to the
14719 symbol ``__llvm_deoptimize`` (it is the frontend's responsibility to
14720 ensure that this symbol is defined).  The call arguments to
14721 ``@llvm.experimental.deoptimize`` are lowered as if they were formal
14722 arguments of the specified types, and not as varargs.
14723
14724
14725 '``llvm.experimental.guard``' Intrinsic
14726 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14727
14728 Syntax:
14729 """""""
14730
14731 ::
14732
14733       declare void @llvm.experimental.guard(i1, ...) [ "deopt"(...) ]
14734
14735 Overview:
14736 """""""""
14737
14738 This intrinsic, together with :ref:`deoptimization operand bundles
14739 <deopt_opbundles>`, allows frontends to express guards or checks on
14740 optimistic assumptions made during compilation.  The semantics of
14741 ``@llvm.experimental.guard`` is defined in terms of
14742 ``@llvm.experimental.deoptimize`` -- its body is defined to be
14743 equivalent to:
14744
14745 .. code-block:: text
14746
14747   define void @llvm.experimental.guard(i1 %pred, <args...>) {
14748     %realPred = and i1 %pred, undef
14749     br i1 %realPred, label %continue, label %leave [, !make.implicit !{}]
14750
14751   leave:
14752     call void @llvm.experimental.deoptimize(<args...>) [ "deopt"() ]
14753     ret void
14754
14755   continue:
14756     ret void
14757   }
14758
14759
14760 with the optional ``[, !make.implicit !{}]`` present if and only if it
14761 is present on the call site.  For more details on ``!make.implicit``,
14762 see :doc:`FaultMaps`.
14763
14764 In words, ``@llvm.experimental.guard`` executes the attached
14765 ``"deopt"`` continuation if (but **not** only if) its first argument
14766 is ``false``.  Since the optimizer is allowed to replace the ``undef``
14767 with an arbitrary value, it can optimize guard to fail "spuriously",
14768 i.e. without the original condition being false (hence the "not only
14769 if"); and this allows for "check widening" type optimizations.
14770
14771 ``@llvm.experimental.guard`` cannot be invoked.
14772
14773
14774 '``llvm.load.relative``' Intrinsic
14775 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14776
14777 Syntax:
14778 """""""
14779
14780 ::
14781
14782       declare i8* @llvm.load.relative.iN(i8* %ptr, iN %offset) argmemonly nounwind readonly
14783
14784 Overview:
14785 """""""""
14786
14787 This intrinsic loads a 32-bit value from the address ``%ptr + %offset``,
14788 adds ``%ptr`` to that value and returns it. The constant folder specifically
14789 recognizes the form of this intrinsic and the constant initializers it may
14790 load from; if a loaded constant initializer is known to have the form
14791 ``i32 trunc(x - %ptr)``, the intrinsic call is folded to ``x``.
14792
14793 LLVM provides that the calculation of such a constant initializer will
14794 not overflow at link time under the medium code model if ``x`` is an
14795 ``unnamed_addr`` function. However, it does not provide this guarantee for
14796 a constant initializer folded into a function body. This intrinsic can be
14797 used to avoid the possibility of overflows when loading from such a constant.
14798
14799 '``llvm.sideeffect``' Intrinsic
14800 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14801
14802 Syntax:
14803 """""""
14804
14805 ::
14806
14807       declare void @llvm.sideeffect() inaccessiblememonly nounwind
14808
14809 Overview:
14810 """""""""
14811
14812 The ``llvm.sideeffect`` intrinsic doesn't perform any operation. Optimizers
14813 treat it as having side effects, so it can be inserted into a loop to
14814 indicate that the loop shouldn't be assumed to terminate (which could
14815 potentially lead to the loop being optimized away entirely), even if it's
14816 an infinite loop with no other side effects.
14817
14818 Arguments:
14819 """"""""""
14820
14821 None.
14822
14823 Semantics:
14824 """"""""""
14825
14826 This intrinsic actually does nothing, but optimizers must assume that it
14827 has externally observable side effects.
14828
14829 Stack Map Intrinsics
14830 --------------------
14831
14832 LLVM provides experimental intrinsics to support runtime patching
14833 mechanisms commonly desired in dynamic language JITs. These intrinsics
14834 are described in :doc:`StackMaps`.
14835
14836 Element Wise Atomic Memory Intrinsics
14837 -------------------------------------
14838
14839 These intrinsics are similar to the standard library memory intrinsics except
14840 that they perform memory transfer as a sequence of atomic memory accesses.
14841
14842 .. _int_memcpy_element_unordered_atomic:
14843
14844 '``llvm.memcpy.element.unordered.atomic``' Intrinsic
14845 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14846
14847 Syntax:
14848 """""""
14849
14850 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.memcpy.element.unordered.atomic`` on
14851 any integer bit width and for different address spaces. Not all targets
14852 support all bit widths however.
14853
14854 ::
14855
14856       declare void @llvm.memcpy.element.unordered.atomic.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>,
14857                                                                        i8* <src>,
14858                                                                        i32 <len>,
14859                                                                        i32 <element_size>)
14860       declare void @llvm.memcpy.element.unordered.atomic.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>,
14861                                                                        i8* <src>,
14862                                                                        i64 <len>,
14863                                                                        i32 <element_size>)
14864
14865 Overview:
14866 """""""""
14867
14868 The '``llvm.memcpy.element.unordered.atomic.*``' intrinsic is a specialization of the
14869 '``llvm.memcpy.*``' intrinsic. It differs in that the ``dest`` and ``src`` are treated
14870 as arrays with elements that are exactly ``element_size`` bytes, and the copy between
14871 buffers uses a sequence of :ref:`unordered atomic <ordering>` load/store operations
14872 that are a positive integer multiple of the ``element_size`` in size.
14873
14874 Arguments:
14875 """"""""""
14876
14877 The first three arguments are the same as they are in the :ref:`@llvm.memcpy <int_memcpy>`
14878 intrinsic, with the added constraint that ``len`` is required to be a positive integer
14879 multiple of the ``element_size``. If ``len`` is not a positive integer multiple of
14880 ``element_size``, then the behaviour of the intrinsic is undefined.
14881
14882 ``element_size`` must be a compile-time constant positive power of two no greater than
14883 target-specific atomic access size limit.
14884
14885 For each of the input pointers ``align`` parameter attribute must be specified. It
14886 must be a power of two no less than the ``element_size``. Caller guarantees that
14887 both the source and destination pointers are aligned to that boundary.
14888
14889 Semantics:
14890 """"""""""
14891
14892 The '``llvm.memcpy.element.unordered.atomic.*``' intrinsic copies ``len`` bytes of
14893 memory from the source location to the destination location. These locations are not
14894 allowed to overlap. The memory copy is performed as a sequence of load/store operations
14895 where each access is guaranteed to be a multiple of ``element_size`` bytes wide and
14896 aligned at an ``element_size`` boundary.
14897
14898 The order of the copy is unspecified. The same value may be read from the source
14899 buffer many times, but only one write is issued to the destination buffer per
14900 element. It is well defined to have concurrent reads and writes to both source and
14901 destination provided those reads and writes are unordered atomic when specified.
14902
14903 This intrinsic does not provide any additional ordering guarantees over those
14904 provided by a set of unordered loads from the source location and stores to the
14905 destination.
14906
14907 Lowering:
14908 """""""""
14909
14910 In the most general case call to the '``llvm.memcpy.element.unordered.atomic.*``' is
14911 lowered to a call to the symbol ``__llvm_memcpy_element_unordered_atomic_*``. Where '*'
14912 is replaced with an actual element size.
14913
14914 Optimizer is allowed to inline memory copy when it's profitable to do so.
14915
14916 '``llvm.memmove.element.unordered.atomic``' Intrinsic
14917 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14918
14919 Syntax:
14920 """""""
14921
14922 This is an overloaded intrinsic. You can use
14923 ``llvm.memmove.element.unordered.atomic`` on any integer bit width and for
14924 different address spaces. Not all targets support all bit widths however.
14925
14926 ::
14927
14928       declare void @llvm.memmove.element.unordered.atomic.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>,
14929                                                                         i8* <src>,
14930                                                                         i32 <len>,
14931                                                                         i32 <element_size>)
14932       declare void @llvm.memmove.element.unordered.atomic.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>,
14933                                                                         i8* <src>,
14934                                                                         i64 <len>,
14935                                                                         i32 <element_size>)
14936
14937 Overview:
14938 """""""""
14939
14940 The '``llvm.memmove.element.unordered.atomic.*``' intrinsic is a specialization
14941 of the '``llvm.memmove.*``' intrinsic. It differs in that the ``dest`` and
14942 ``src`` are treated as arrays with elements that are exactly ``element_size``
14943 bytes, and the copy between buffers uses a sequence of
14944 :ref:`unordered atomic <ordering>` load/store operations that are a positive
14945 integer multiple of the ``element_size`` in size.
14946
14947 Arguments:
14948 """"""""""
14949
14950 The first three arguments are the same as they are in the
14951 :ref:`@llvm.memmove <int_memmove>` intrinsic, with the added constraint that
14952 ``len`` is required to be a positive integer multiple of the ``element_size``.
14953 If ``len`` is not a positive integer multiple of ``element_size``, then the
14954 behaviour of the intrinsic is undefined.
14955
14956 ``element_size`` must be a compile-time constant positive power of two no
14957 greater than a target-specific atomic access size limit.
14958
14959 For each of the input pointers the ``align`` parameter attribute must be
14960 specified. It must be a power of two no less than the ``element_size``. Caller
14961 guarantees that both the source and destination pointers are aligned to that
14962 boundary.
14963
14964 Semantics:
14965 """"""""""
14966
14967 The '``llvm.memmove.element.unordered.atomic.*``' intrinsic copies ``len`` bytes
14968 of memory from the source location to the destination location. These locations
14969 are allowed to overlap. The memory copy is performed as a sequence of load/store
14970 operations where each access is guaranteed to be a multiple of ``element_size``
14971 bytes wide and aligned at an ``element_size`` boundary.
14972
14973 The order of the copy is unspecified. The same value may be read from the source
14974 buffer many times, but only one write is issued to the destination buffer per
14975 element. It is well defined to have concurrent reads and writes to both source
14976 and destination provided those reads and writes are unordered atomic when
14977 specified.
14978
14979 This intrinsic does not provide any additional ordering guarantees over those
14980 provided by a set of unordered loads from the source location and stores to the
14981 destination.
14982
14983 Lowering:
14984 """""""""
14985
14986 In the most general case call to the
14987 '``llvm.memmove.element.unordered.atomic.*``' is lowered to a call to the symbol
14988 ``__llvm_memmove_element_unordered_atomic_*``. Where '*' is replaced with an
14989 actual element size.
14990
14991 The optimizer is allowed to inline the memory copy when it's profitable to do so.
14992
14993 .. _int_memset_element_unordered_atomic:
14994
14995 '``llvm.memset.element.unordered.atomic``' Intrinsic
14996 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14997
14998 Syntax:
14999 """""""
15000
15001 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.memset.element.unordered.atomic`` on
15002 any integer bit width and for different address spaces. Not all targets
15003 support all bit widths however.
15004
15005 ::
15006
15007       declare void @llvm.memset.element.unordered.atomic.p0i8.i32(i8* <dest>,
15008                                                                   i8 <value>,
15009                                                                   i32 <len>,
15010                                                                   i32 <element_size>)
15011       declare void @llvm.memset.element.unordered.atomic.p0i8.i64(i8* <dest>,
15012                                                                   i8 <value>,
15013                                                                   i64 <len>,
15014                                                                   i32 <element_size>)
15015
15016 Overview:
15017 """""""""
15018
15019 The '``llvm.memset.element.unordered.atomic.*``' intrinsic is a specialization of the
15020 '``llvm.memset.*``' intrinsic. It differs in that the ``dest`` is treated as an array
15021 with elements that are exactly ``element_size`` bytes, and the assignment to that array
15022 uses uses a sequence of :ref:`unordered atomic <ordering>` store operations
15023 that are a positive integer multiple of the ``element_size`` in size.
15024
15025 Arguments:
15026 """"""""""
15027
15028 The first three arguments are the same as they are in the :ref:`@llvm.memset <int_memset>`
15029 intrinsic, with the added constraint that ``len`` is required to be a positive integer
15030 multiple of the ``element_size``. If ``len`` is not a positive integer multiple of
15031 ``element_size``, then the behaviour of the intrinsic is undefined.
15032
15033 ``element_size`` must be a compile-time constant positive power of two no greater than
15034 target-specific atomic access size limit.
15035
15036 The ``dest`` input pointer must have the ``align`` parameter attribute specified. It
15037 must be a power of two no less than the ``element_size``. Caller guarantees that
15038 the destination pointer is aligned to that boundary.
15039
15040 Semantics:
15041 """"""""""
15042
15043 The '``llvm.memset.element.unordered.atomic.*``' intrinsic sets the ``len`` bytes of
15044 memory starting at the destination location to the given ``value``. The memory is
15045 set with a sequence of store operations where each access is guaranteed to be a
15046 multiple of ``element_size`` bytes wide and aligned at an ``element_size`` boundary.
15047
15048 The order of the assignment is unspecified. Only one write is issued to the
15049 destination buffer per element. It is well defined to have concurrent reads and
15050 writes to the destination provided those reads and writes are unordered atomic
15051 when specified.
15052
15053 This intrinsic does not provide any additional ordering guarantees over those
15054 provided by a set of unordered stores to the destination.
15055
15056 Lowering:
15057 """""""""
15058
15059 In the most general case call to the '``llvm.memset.element.unordered.atomic.*``' is
15060 lowered to a call to the symbol ``__llvm_memset_element_unordered_atomic_*``. Where '*'
15061 is replaced with an actual element size.
15062
15063 The optimizer is allowed to inline the memory assignment when it's profitable to do so.