OSDN Git Service

455dd424b9de161f7e46922ad8cb3ab650860172
[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 variables 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 results are undefined.
3279 ``fptosi (CST to TYPE)``
3280     Convert a floating-point constant to the corresponding signed
3281     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
3282     must be of scalar or vector floating-point type. Both CST and TYPE
3283     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
3284     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
3285 ``uitofp (CST to TYPE)``
3286     Convert an unsigned integer constant to the corresponding 
3287     floating-point constant. TYPE must be a scalar or vector floating-point
3288     type.  CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
3289     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
3290     won't fit in the floating-point type, the results are undefined.
3291 ``sitofp (CST to TYPE)``
3292     Convert a signed integer constant to the corresponding floating-point
3293     constant. TYPE must be a scalar or vector floating-point type.
3294     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
3295     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
3296     won't fit in the floating-point type, the results are undefined.
3297 ``ptrtoint (CST to TYPE)``
3298     Perform the :ref:`ptrtoint operation <i_ptrtoint>` on constants.
3299 ``inttoptr (CST to TYPE)``
3300     Perform the :ref:`inttoptr operation <i_inttoptr>` on constants.
3301     This one is *really* dangerous!
3302 ``bitcast (CST to TYPE)``
3303     Convert a constant, CST, to another TYPE.
3304     The constraints of the operands are the same as those for the
3305     :ref:`bitcast instruction <i_bitcast>`.
3306 ``addrspacecast (CST to TYPE)``
3307     Convert a constant pointer or constant vector of pointer, CST, to another
3308     TYPE in a different address space. The constraints of the operands are the
3309     same as those for the :ref:`addrspacecast instruction <i_addrspacecast>`.
3310 ``getelementptr (TY, CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``, ``getelementptr inbounds (TY, CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``
3311     Perform the :ref:`getelementptr operation <i_getelementptr>` on
3312     constants. As with the :ref:`getelementptr <i_getelementptr>`
3313     instruction, the index list may have one or more indexes, which are
3314     required to make sense for the type of "pointer to TY".
3315 ``select (COND, VAL1, VAL2)``
3316     Perform the :ref:`select operation <i_select>` on constants.
3317 ``icmp COND (VAL1, VAL2)``
3318     Perform the :ref:`icmp operation <i_icmp>` on constants.
3319 ``fcmp COND (VAL1, VAL2)``
3320     Perform the :ref:`fcmp operation <i_fcmp>` on constants.
3321 ``extractelement (VAL, IDX)``
3322     Perform the :ref:`extractelement operation <i_extractelement>` on
3323     constants.
3324 ``insertelement (VAL, ELT, IDX)``
3325     Perform the :ref:`insertelement operation <i_insertelement>` on
3326     constants.
3327 ``shufflevector (VEC1, VEC2, IDXMASK)``
3328     Perform the :ref:`shufflevector operation <i_shufflevector>` on
3329     constants.
3330 ``extractvalue (VAL, IDX0, IDX1, ...)``
3331     Perform the :ref:`extractvalue operation <i_extractvalue>` on
3332     constants. The index list is interpreted in a similar manner as
3333     indices in a ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At
3334     least one index value must be specified.
3335 ``insertvalue (VAL, ELT, IDX0, IDX1, ...)``
3336     Perform the :ref:`insertvalue operation <i_insertvalue>` on constants.
3337     The index list is interpreted in a similar manner as indices in a
3338     ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At least one index
3339     value must be specified.
3340 ``OPCODE (LHS, RHS)``
3341     Perform the specified operation of the LHS and RHS constants. OPCODE
3342     may be any of the :ref:`binary <binaryops>` or :ref:`bitwise
3343     binary <bitwiseops>` operations. The constraints on operands are
3344     the same as those for the corresponding instruction (e.g. no bitwise
3345     operations on floating-point values are allowed).
3346
3347 Other Values
3348 ============
3349
3350 .. _inlineasmexprs:
3351
3352 Inline Assembler Expressions
3353 ----------------------------
3354
3355 LLVM supports inline assembler expressions (as opposed to :ref:`Module-Level
3356 Inline Assembly <moduleasm>`) through the use of a special value. This value
3357 represents the inline assembler as a template string (containing the
3358 instructions to emit), a list of operand constraints (stored as a string), a
3359 flag that indicates whether or not the inline asm expression has side effects,
3360 and a flag indicating whether the function containing the asm needs to align its
3361 stack conservatively.
3362
3363 The template string supports argument substitution of the operands using "``$``"
3364 followed by a number, to indicate substitution of the given register/memory
3365 location, as specified by the constraint string. "``${NUM:MODIFIER}``" may also
3366 be used, where ``MODIFIER`` is a target-specific annotation for how to print the
3367 operand (See :ref:`inline-asm-modifiers`).
3368
3369 A literal "``$``" may be included by using "``$$``" in the template. To include
3370 other special characters into the output, the usual "``\XX``" escapes may be
3371 used, just as in other strings. Note that after template substitution, the
3372 resulting assembly string is parsed by LLVM's integrated assembler unless it is
3373 disabled -- even when emitting a ``.s`` file -- and thus must contain assembly
3374 syntax known to LLVM.
3375
3376 LLVM also supports a few more substitions useful for writing inline assembly:
3377
3378 - ``${:uid}``: Expands to a decimal integer unique to this inline assembly blob.
3379   This substitution is useful when declaring a local label. Many standard
3380   compiler optimizations, such as inlining, may duplicate an inline asm blob.
3381   Adding a blob-unique identifier ensures that the two labels will not conflict
3382   during assembly. This is used to implement `GCC's %= special format
3383   string <https://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc/Extended-Asm.html>`_.
3384 - ``${:comment}``: Expands to the comment character of the current target's
3385   assembly dialect. This is usually ``#``, but many targets use other strings,
3386   such as ``;``, ``//``, or ``!``.
3387 - ``${:private}``: Expands to the assembler private label prefix. Labels with
3388   this prefix will not appear in the symbol table of the assembled object.
3389   Typically the prefix is ``L``, but targets may use other strings. ``.L`` is
3390   relatively popular.
3391
3392 LLVM's support for inline asm is modeled closely on the requirements of Clang's
3393 GCC-compatible inline-asm support. Thus, the feature-set and the constraint and
3394 modifier codes listed here are similar or identical to those in GCC's inline asm
3395 support. However, to be clear, the syntax of the template and constraint strings
3396 described here is *not* the same as the syntax accepted by GCC and Clang, and,
3397 while most constraint letters are passed through as-is by Clang, some get
3398 translated to other codes when converting from the C source to the LLVM
3399 assembly.
3400
3401 An example inline assembler expression is:
3402
3403 .. code-block:: llvm
3404
3405     i32 (i32) asm "bswap $0", "=r,r"
3406
3407 Inline assembler expressions may **only** be used as the callee operand
3408 of a :ref:`call <i_call>` or an :ref:`invoke <i_invoke>` instruction.
3409 Thus, typically we have:
3410
3411 .. code-block:: llvm
3412
3413     %X = call i32 asm "bswap $0", "=r,r"(i32 %Y)
3414
3415 Inline asms with side effects not visible in the constraint list must be
3416 marked as having side effects. This is done through the use of the
3417 '``sideeffect``' keyword, like so:
3418
3419 .. code-block:: llvm
3420
3421     call void asm sideeffect "eieio", ""()
3422
3423 In some cases inline asms will contain code that will not work unless
3424 the stack is aligned in some way, such as calls or SSE instructions on
3425 x86, yet will not contain code that does that alignment within the asm.
3426 The compiler should make conservative assumptions about what the asm
3427 might contain and should generate its usual stack alignment code in the
3428 prologue if the '``alignstack``' keyword is present:
3429
3430 .. code-block:: llvm
3431
3432     call void asm alignstack "eieio", ""()
3433
3434 Inline asms also support using non-standard assembly dialects. The
3435 assumed dialect is ATT. When the '``inteldialect``' keyword is present,
3436 the inline asm is using the Intel dialect. Currently, ATT and Intel are
3437 the only supported dialects. An example is:
3438
3439 .. code-block:: llvm
3440
3441     call void asm inteldialect "eieio", ""()
3442
3443 If multiple keywords appear the '``sideeffect``' keyword must come
3444 first, the '``alignstack``' keyword second and the '``inteldialect``'
3445 keyword last.
3446
3447 Inline Asm Constraint String
3448 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3449
3450 The constraint list is a comma-separated string, each element containing one or
3451 more constraint codes.
3452
3453 For each element in the constraint list an appropriate register or memory
3454 operand will be chosen, and it will be made available to assembly template
3455 string expansion as ``$0`` for the first constraint in the list, ``$1`` for the
3456 second, etc.
3457
3458 There are three different types of constraints, which are distinguished by a
3459 prefix symbol in front of the constraint code: Output, Input, and Clobber. The
3460 constraints must always be given in that order: outputs first, then inputs, then
3461 clobbers. They cannot be intermingled.
3462
3463 There are also three different categories of constraint codes:
3464
3465 - Register constraint. This is either a register class, or a fixed physical
3466   register. This kind of constraint will allocate a register, and if necessary,
3467   bitcast the argument or result to the appropriate type.
3468 - Memory constraint. This kind of constraint is for use with an instruction
3469   taking a memory operand. Different constraints allow for different addressing
3470   modes used by the target.
3471 - Immediate value constraint. This kind of constraint is for an integer or other
3472   immediate value which can be rendered directly into an instruction. The
3473   various target-specific constraints allow the selection of a value in the
3474   proper range for the instruction you wish to use it with.
3475
3476 Output constraints
3477 """"""""""""""""""
3478
3479 Output constraints are specified by an "``=``" prefix (e.g. "``=r``"). This
3480 indicates that the assembly will write to this operand, and the operand will
3481 then be made available as a return value of the ``asm`` expression. Output
3482 constraints do not consume an argument from the call instruction. (Except, see
3483 below about indirect outputs).
3484
3485 Normally, it is expected that no output locations are written to by the assembly
3486 expression until *all* of the inputs have been read. As such, LLVM may assign
3487 the same register to an output and an input. If this is not safe (e.g. if the
3488 assembly contains two instructions, where the first writes to one output, and
3489 the second reads an input and writes to a second output), then the "``&``"
3490 modifier must be used (e.g. "``=&r``") to specify that the output is an
3491 "early-clobber" output. Marking an output as "early-clobber" ensures that LLVM
3492 will not use the same register for any inputs (other than an input tied to this
3493 output).
3494
3495 Input constraints
3496 """""""""""""""""
3497
3498 Input constraints do not have a prefix -- just the constraint codes. Each input
3499 constraint will consume one argument from the call instruction. It is not
3500 permitted for the asm to write to any input register or memory location (unless
3501 that input is tied to an output). Note also that multiple inputs may all be
3502 assigned to the same register, if LLVM can determine that they necessarily all
3503 contain the same value.
3504
3505 Instead of providing a Constraint Code, input constraints may also "tie"
3506 themselves to an output constraint, by providing an integer as the constraint
3507 string. Tied inputs still consume an argument from the call instruction, and
3508 take up a position in the asm template numbering as is usual -- they will simply
3509 be constrained to always use the same register as the output they've been tied
3510 to. For example, a constraint string of "``=r,0``" says to assign a register for
3511 output, and use that register as an input as well (it being the 0'th
3512 constraint).
3513
3514 It is permitted to tie an input to an "early-clobber" output. In that case, no
3515 *other* input may share the same register as the input tied to the early-clobber
3516 (even when the other input has the same value).
3517
3518 You may only tie an input to an output which has a register constraint, not a
3519 memory constraint. Only a single input may be tied to an output.
3520
3521 There is also an "interesting" feature which deserves a bit of explanation: if a
3522 register class constraint allocates a register which is too small for the value
3523 type operand provided as input, the input value will be split into multiple
3524 registers, and all of them passed to the inline asm.
3525
3526 However, this feature is often not as useful as you might think.
3527
3528 Firstly, the registers are *not* guaranteed to be consecutive. So, on those
3529 architectures that have instructions which operate on multiple consecutive
3530 instructions, this is not an appropriate way to support them. (e.g. the 32-bit
3531 SparcV8 has a 64-bit load, which instruction takes a single 32-bit register. The
3532 hardware then loads into both the named register, and the next register. This
3533 feature of inline asm would not be useful to support that.)
3534
3535 A few of the targets provide a template string modifier allowing explicit access
3536 to the second register of a two-register operand (e.g. MIPS ``L``, ``M``, and
3537 ``D``). On such an architecture, you can actually access the second allocated
3538 register (yet, still, not any subsequent ones). But, in that case, you're still
3539 probably better off simply splitting the value into two separate operands, for
3540 clarity. (e.g. see the description of the ``A`` constraint on X86, which,
3541 despite existing only for use with this feature, is not really a good idea to
3542 use)
3543
3544 Indirect inputs and outputs
3545 """""""""""""""""""""""""""
3546
3547 Indirect output or input constraints can be specified by the "``*``" modifier
3548 (which goes after the "``=``" in case of an output). This indicates that the asm
3549 will write to or read from the contents of an *address* provided as an input
3550 argument. (Note that in this way, indirect outputs act more like an *input* than
3551 an output: just like an input, they consume an argument of the call expression,
3552 rather than producing a return value. An indirect output constraint is an
3553 "output" only in that the asm is expected to write to the contents of the input
3554 memory location, instead of just read from it).
3555
3556 This is most typically used for memory constraint, e.g. "``=*m``", to pass the
3557 address of a variable as a value.
3558
3559 It is also possible to use an indirect *register* constraint, but only on output
3560 (e.g. "``=*r``"). This will cause LLVM to allocate a register for an output
3561 value normally, and then, separately emit a store to the address provided as
3562 input, after the provided inline asm. (It's not clear what value this
3563 functionality provides, compared to writing the store explicitly after the asm
3564 statement, and it can only produce worse code, since it bypasses many
3565 optimization passes. I would recommend not using it.)
3566
3567
3568 Clobber constraints
3569 """""""""""""""""""
3570
3571 A clobber constraint is indicated by a "``~``" prefix. A clobber does not
3572 consume an input operand, nor generate an output. Clobbers cannot use any of the
3573 general constraint code letters -- they may use only explicit register
3574 constraints, e.g. "``~{eax}``". The one exception is that a clobber string of
3575 "``~{memory}``" indicates that the assembly writes to arbitrary undeclared
3576 memory locations -- not only the memory pointed to by a declared indirect
3577 output.
3578
3579 Note that clobbering named registers that are also present in output
3580 constraints is not legal.
3581
3582
3583 Constraint Codes
3584 """"""""""""""""
3585 After a potential prefix comes constraint code, or codes.
3586
3587 A Constraint Code is either a single letter (e.g. "``r``"), a "``^``" character
3588 followed by two letters (e.g. "``^wc``"), or "``{``" register-name "``}``"
3589 (e.g. "``{eax}``").
3590
3591 The one and two letter constraint codes are typically chosen to be the same as
3592 GCC's constraint codes.
3593
3594 A single constraint may include one or more than constraint code in it, leaving
3595 it up to LLVM to choose which one to use. This is included mainly for
3596 compatibility with the translation of GCC inline asm coming from clang.
3597
3598 There are two ways to specify alternatives, and either or both may be used in an
3599 inline asm constraint list:
3600
3601 1) Append the codes to each other, making a constraint code set. E.g. "``im``"
3602    or "``{eax}m``". This means "choose any of the options in the set". The
3603    choice of constraint is made independently for each constraint in the
3604    constraint list.
3605
3606 2) Use "``|``" between constraint code sets, creating alternatives. Every
3607    constraint in the constraint list must have the same number of alternative
3608    sets. With this syntax, the same alternative in *all* of the items in the
3609    constraint list will be chosen together.
3610
3611 Putting those together, you might have a two operand constraint string like
3612 ``"rm|r,ri|rm"``. This indicates that if operand 0 is ``r`` or ``m``, then
3613 operand 1 may be one of ``r`` or ``i``. If operand 0 is ``r``, then operand 1
3614 may be one of ``r`` or ``m``. But, operand 0 and 1 cannot both be of type m.
3615
3616 However, the use of either of the alternatives features is *NOT* recommended, as
3617 LLVM is not able to make an intelligent choice about which one to use. (At the
3618 point it currently needs to choose, not enough information is available to do so
3619 in a smart way.) Thus, it simply tries to make a choice that's most likely to
3620 compile, not one that will be optimal performance. (e.g., given "``rm``", it'll
3621 always choose to use memory, not registers). And, if given multiple registers,
3622 or multiple register classes, it will simply choose the first one. (In fact, it
3623 doesn't currently even ensure explicitly specified physical registers are
3624 unique, so specifying multiple physical registers as alternatives, like
3625 ``{r11}{r12},{r11}{r12}``, will assign r11 to both operands, not at all what was
3626 intended.)
3627
3628 Supported Constraint Code List
3629 """"""""""""""""""""""""""""""
3630
3631 The constraint codes are, in general, expected to behave the same way they do in
3632 GCC. LLVM's support is often implemented on an 'as-needed' basis, to support C
3633 inline asm code which was supported by GCC. A mismatch in behavior between LLVM
3634 and GCC likely indicates a bug in LLVM.
3635
3636 Some constraint codes are typically supported by all targets:
3637
3638 - ``r``: A register in the target's general purpose register class.
3639 - ``m``: A memory address operand. It is target-specific what addressing modes
3640   are supported, typical examples are register, or register + register offset,
3641   or register + immediate offset (of some target-specific size).
3642 - ``i``: An integer constant (of target-specific width). Allows either a simple
3643   immediate, or a relocatable value.
3644 - ``n``: An integer constant -- *not* including relocatable values.
3645 - ``s``: An integer constant, but allowing *only* relocatable values.
3646 - ``X``: Allows an operand of any kind, no constraint whatsoever. Typically
3647   useful to pass a label for an asm branch or call.
3648
3649   .. FIXME: but that surely isn't actually okay to jump out of an asm
3650      block without telling llvm about the control transfer???)
3651
3652 - ``{register-name}``: Requires exactly the named physical register.
3653
3654 Other constraints are target-specific:
3655
3656 AArch64:
3657
3658 - ``z``: An immediate integer 0. Outputs ``WZR`` or ``XZR``, as appropriate.
3659 - ``I``: An immediate integer valid for an ``ADD`` or ``SUB`` instruction,
3660   i.e. 0 to 4095 with optional shift by 12.
3661 - ``J``: An immediate integer that, when negated, is valid for an ``ADD`` or
3662   ``SUB`` instruction, i.e. -1 to -4095 with optional left shift by 12.
3663 - ``K``: An immediate integer that is valid for the 'bitmask immediate 32' of a
3664   logical instruction like ``AND``, ``EOR``, or ``ORR`` with a 32-bit register.
3665 - ``L``: An immediate integer that is valid for the 'bitmask immediate 64' of a
3666   logical instruction like ``AND``, ``EOR``, or ``ORR`` with a 64-bit register.
3667 - ``M``: An immediate integer for use with the ``MOV`` assembly alias on a
3668   32-bit register. This is a superset of ``K``: in addition to the bitmask
3669   immediate, also allows immediate integers which can be loaded with a single
3670   ``MOVZ`` or ``MOVL`` instruction.
3671 - ``N``: An immediate integer for use with the ``MOV`` assembly alias on a
3672   64-bit register. This is a superset of ``L``.
3673 - ``Q``: Memory address operand must be in a single register (no
3674   offsets). (However, LLVM currently does this for the ``m`` constraint as
3675   well.)
3676 - ``r``: A 32 or 64-bit integer register (W* or X*).
3677 - ``w``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register.
3678 - ``x``: A lower 128-bit floating-point/SIMD register (``V0`` to ``V15``).
3679
3680 AMDGPU:
3681
3682 - ``r``: A 32 or 64-bit integer register.
3683 - ``[0-9]v``: The 32-bit VGPR register, number 0-9.
3684 - ``[0-9]s``: The 32-bit SGPR register, number 0-9.
3685
3686
3687 All ARM modes:
3688
3689 - ``Q``, ``Um``, ``Un``, ``Uq``, ``Us``, ``Ut``, ``Uv``, ``Uy``: Memory address
3690   operand. Treated the same as operand ``m``, at the moment.
3691
3692 ARM and ARM's Thumb2 mode:
3693
3694 - ``j``: An immediate integer between 0 and 65535 (valid for ``MOVW``)
3695 - ``I``: An immediate integer valid for a data-processing instruction.
3696 - ``J``: An immediate integer between -4095 and 4095.
3697 - ``K``: An immediate integer whose bitwise inverse is valid for a
3698   data-processing instruction. (Can be used with template modifier "``B``" to
3699   print the inverted value).
3700 - ``L``: An immediate integer whose negation is valid for a data-processing
3701   instruction. (Can be used with template modifier "``n``" to print the negated
3702   value).
3703 - ``M``: A power of two or a integer between 0 and 32.
3704 - ``N``: Invalid immediate constraint.
3705 - ``O``: Invalid immediate constraint.
3706 - ``r``: A general-purpose 32-bit integer register (``r0-r15``).
3707 - ``l``: In Thumb2 mode, low 32-bit GPR registers (``r0-r7``). In ARM mode, same
3708   as ``r``.
3709 - ``h``: In Thumb2 mode, a high 32-bit GPR register (``r8-r15``). In ARM mode,
3710   invalid.
3711 - ``w``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register: ``s0-s31``,
3712   ``d0-d31``, or ``q0-q15``.
3713 - ``x``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register: ``s0-s15``,
3714   ``d0-d7``, or ``q0-q3``.
3715 - ``t``: A low floating-point/SIMD register: ``s0-s31``, ``d0-d16``, or
3716   ``q0-q8``.
3717
3718 ARM's Thumb1 mode:
3719
3720 - ``I``: An immediate integer between 0 and 255.
3721 - ``J``: An immediate integer between -255 and -1.
3722 - ``K``: An immediate integer between 0 and 255, with optional left-shift by
3723   some amount.
3724 - ``L``: An immediate integer between -7 and 7.
3725 - ``M``: An immediate integer which is a multiple of 4 between 0 and 1020.
3726 - ``N``: An immediate integer between 0 and 31.
3727 - ``O``: An immediate integer which is a multiple of 4 between -508 and 508.
3728 - ``r``: A low 32-bit GPR register (``r0-r7``).
3729 - ``l``: A low 32-bit GPR register (``r0-r7``).
3730 - ``h``: A high GPR register (``r0-r7``).
3731 - ``w``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register: ``s0-s31``,
3732   ``d0-d31``, or ``q0-q15``.
3733 - ``x``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register: ``s0-s15``,
3734   ``d0-d7``, or ``q0-q3``.
3735 - ``t``: A low floating-point/SIMD register: ``s0-s31``, ``d0-d16``, or
3736   ``q0-q8``.
3737
3738
3739 Hexagon:
3740
3741 - ``o``, ``v``: A memory address operand, treated the same as constraint ``m``,
3742   at the moment.
3743 - ``r``: A 32 or 64-bit register.
3744
3745 MSP430:
3746
3747 - ``r``: An 8 or 16-bit register.
3748
3749 MIPS:
3750
3751 - ``I``: An immediate signed 16-bit integer.
3752 - ``J``: An immediate integer zero.
3753 - ``K``: An immediate unsigned 16-bit integer.
3754 - ``L``: An immediate 32-bit integer, where the lower 16 bits are 0.
3755 - ``N``: An immediate integer between -65535 and -1.
3756 - ``O``: An immediate signed 15-bit integer.
3757 - ``P``: An immediate integer between 1 and 65535.
3758 - ``m``: A memory address operand. In MIPS-SE mode, allows a base address
3759   register plus 16-bit immediate offset. In MIPS mode, just a base register.
3760 - ``R``: A memory address operand. In MIPS-SE mode, allows a base address
3761   register plus a 9-bit signed offset. In MIPS mode, the same as constraint
3762   ``m``.
3763 - ``ZC``: A memory address operand, suitable for use in a ``pref``, ``ll``, or
3764   ``sc`` instruction on the given subtarget (details vary).
3765 - ``r``, ``d``,  ``y``: A 32 or 64-bit GPR register.
3766 - ``f``: A 32 or 64-bit FPU register (``F0-F31``), or a 128-bit MSA register
3767   (``W0-W31``). In the case of MSA registers, it is recommended to use the ``w``
3768   argument modifier for compatibility with GCC.
3769 - ``c``: A 32-bit or 64-bit GPR register suitable for indirect jump (always
3770   ``25``).
3771 - ``l``: The ``lo`` register, 32 or 64-bit.
3772 - ``x``: Invalid.
3773
3774 NVPTX:
3775
3776 - ``b``: A 1-bit integer register.
3777 - ``c`` or ``h``: A 16-bit integer register.
3778 - ``r``: A 32-bit integer register.
3779 - ``l`` or ``N``: A 64-bit integer register.
3780 - ``f``: A 32-bit float register.
3781 - ``d``: A 64-bit float register.
3782
3783
3784 PowerPC:
3785
3786 - ``I``: An immediate signed 16-bit integer.
3787 - ``J``: An immediate unsigned 16-bit integer, shifted left 16 bits.
3788 - ``K``: An immediate unsigned 16-bit integer.
3789 - ``L``: An immediate signed 16-bit integer, shifted left 16 bits.
3790 - ``M``: An immediate integer greater than 31.
3791 - ``N``: An immediate integer that is an exact power of 2.
3792 - ``O``: The immediate integer constant 0.
3793 - ``P``: An immediate integer constant whose negation is a signed 16-bit
3794   constant.
3795 - ``es``, ``o``, ``Q``, ``Z``, ``Zy``: A memory address operand, currently
3796   treated the same as ``m``.
3797 - ``r``: A 32 or 64-bit integer register.
3798 - ``b``: A 32 or 64-bit integer register, excluding ``R0`` (that is:
3799   ``R1-R31``).
3800 - ``f``: A 32 or 64-bit float register (``F0-F31``), or when QPX is enabled, a
3801   128 or 256-bit QPX register (``Q0-Q31``; aliases the ``F`` registers).
3802 - ``v``: For ``4 x f32`` or ``4 x f64`` types, when QPX is enabled, a
3803   128 or 256-bit QPX register (``Q0-Q31``), otherwise a 128-bit
3804   altivec vector register (``V0-V31``).
3805
3806   .. FIXME: is this a bug that v accepts QPX registers? I think this
3807      is supposed to only use the altivec vector registers?
3808
3809 - ``y``: Condition register (``CR0-CR7``).
3810 - ``wc``: An individual CR bit in a CR register.
3811 - ``wa``, ``wd``, ``wf``: Any 128-bit VSX vector register, from the full VSX
3812   register set (overlapping both the floating-point and vector register files).
3813 - ``ws``: A 32 or 64-bit floating-point register, from the full VSX register
3814   set.
3815
3816 Sparc:
3817
3818 - ``I``: An immediate 13-bit signed integer.
3819 - ``r``: A 32-bit integer register.
3820 - ``f``: Any floating-point register on SparcV8, or a floating-point
3821   register in the "low" half of the registers on SparcV9.
3822 - ``e``: Any floating-point register. (Same as ``f`` on SparcV8.)
3823
3824 SystemZ:
3825
3826 - ``I``: An immediate unsigned 8-bit integer.
3827 - ``J``: An immediate unsigned 12-bit integer.
3828 - ``K``: An immediate signed 16-bit integer.
3829 - ``L``: An immediate signed 20-bit integer.
3830 - ``M``: An immediate integer 0x7fffffff.
3831 - ``Q``: A memory address operand with a base address and a 12-bit immediate
3832   unsigned displacement.
3833 - ``R``: A memory address operand with a base address, a 12-bit immediate
3834   unsigned displacement, and an index register.
3835 - ``S``: A memory address operand with a base address and a 20-bit immediate
3836   signed displacement.
3837 - ``T``: A memory address operand with a base address, a 20-bit immediate
3838   signed displacement, and an index register.
3839 - ``r`` or ``d``: A 32, 64, or 128-bit integer register.
3840 - ``a``: A 32, 64, or 128-bit integer address register (excludes R0, which in an
3841   address context evaluates as zero).
3842 - ``h``: A 32-bit value in the high part of a 64bit data register
3843   (LLVM-specific)
3844 - ``f``: A 32, 64, or 128-bit floating-point register.
3845
3846 X86:
3847
3848 - ``I``: An immediate integer between 0 and 31.
3849 - ``J``: An immediate integer between 0 and 64.
3850 - ``K``: An immediate signed 8-bit integer.
3851 - ``L``: An immediate integer, 0xff or 0xffff or (in 64-bit mode only)
3852   0xffffffff.
3853 - ``M``: An immediate integer between 0 and 3.
3854 - ``N``: An immediate unsigned 8-bit integer.
3855 - ``O``: An immediate integer between 0 and 127.
3856 - ``e``: An immediate 32-bit signed integer.
3857 - ``Z``: An immediate 32-bit unsigned integer.
3858 - ``o``, ``v``: Treated the same as ``m``, at the moment.
3859 - ``q``: An 8, 16, 32, or 64-bit register which can be accessed as an 8-bit
3860   ``l`` integer register. On X86-32, this is the ``a``, ``b``, ``c``, and ``d``
3861   registers, and on X86-64, it is all of the integer registers.
3862 - ``Q``: An 8, 16, 32, or 64-bit register which can be accessed as an 8-bit
3863   ``h`` integer register. This is the ``a``, ``b``, ``c``, and ``d`` registers.
3864 - ``r`` or ``l``: An 8, 16, 32, or 64-bit integer register.
3865 - ``R``: An 8, 16, 32, or 64-bit "legacy" integer register -- one which has
3866   existed since i386, and can be accessed without the REX prefix.
3867 - ``f``: A 32, 64, or 80-bit '387 FPU stack pseudo-register.
3868 - ``y``: A 64-bit MMX register, if MMX is enabled.
3869 - ``x``: If SSE is enabled: a 32 or 64-bit scalar operand, or 128-bit vector
3870   operand in a SSE register. If AVX is also enabled, can also be a 256-bit
3871   vector operand in an AVX register. If AVX-512 is also enabled, can also be a
3872   512-bit vector operand in an AVX512 register, Otherwise, an error.
3873 - ``Y``: The same as ``x``, if *SSE2* is enabled, otherwise an error.
3874 - ``A``: Special case: allocates EAX first, then EDX, for a single operand (in
3875   32-bit mode, a 64-bit integer operand will get split into two registers). It
3876   is not recommended to use this constraint, as in 64-bit mode, the 64-bit
3877   operand will get allocated only to RAX -- if two 32-bit operands are needed,
3878   you're better off splitting it yourself, before passing it to the asm
3879   statement.
3880
3881 XCore:
3882
3883 - ``r``: A 32-bit integer register.
3884
3885
3886 .. _inline-asm-modifiers:
3887
3888 Asm template argument modifiers
3889 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3890
3891 In the asm template string, modifiers can be used on the operand reference, like
3892 "``${0:n}``".
3893
3894 The modifiers are, in general, expected to behave the same way they do in
3895 GCC. LLVM's support is often implemented on an 'as-needed' basis, to support C
3896 inline asm code which was supported by GCC. A mismatch in behavior between LLVM
3897 and GCC likely indicates a bug in LLVM.
3898
3899 Target-independent:
3900
3901 - ``c``: Print an immediate integer constant unadorned, without
3902   the target-specific immediate punctuation (e.g. no ``$`` prefix).
3903 - ``n``: Negate and print immediate integer constant unadorned, without the
3904   target-specific immediate punctuation (e.g. no ``$`` prefix).
3905 - ``l``: Print as an unadorned label, without the target-specific label
3906   punctuation (e.g. no ``$`` prefix).
3907
3908 AArch64:
3909
3910 - ``w``: Print a GPR register with a ``w*`` name instead of ``x*`` name. E.g.,
3911   instead of ``x30``, print ``w30``.
3912 - ``x``: Print a GPR register with a ``x*`` name. (this is the default, anyhow).
3913 - ``b``, ``h``, ``s``, ``d``, ``q``: Print a floating-point/SIMD register with a
3914   ``b*``, ``h*``, ``s*``, ``d*``, or ``q*`` name, rather than the default of
3915   ``v*``.
3916
3917 AMDGPU:
3918
3919 - ``r``: No effect.
3920
3921 ARM:
3922
3923 - ``a``: Print an operand as an address (with ``[`` and ``]`` surrounding a
3924   register).
3925 - ``P``: No effect.
3926 - ``q``: No effect.
3927 - ``y``: Print a VFP single-precision register as an indexed double (e.g. print
3928   as ``d4[1]`` instead of ``s9``)
3929 - ``B``: Bitwise invert and print an immediate integer constant without ``#``
3930   prefix.
3931 - ``L``: Print the low 16-bits of an immediate integer constant.
3932 - ``M``: Print as a register set suitable for ldm/stm. Also prints *all*
3933   register operands subsequent to the specified one (!), so use carefully.
3934 - ``Q``: Print the low-order register of a register-pair, or the low-order
3935   register of a two-register operand.
3936 - ``R``: Print the high-order register of a register-pair, or the high-order
3937   register of a two-register operand.
3938 - ``H``: Print the second register of a register-pair. (On a big-endian system,
3939   ``H`` is equivalent to ``Q``, and on little-endian system, ``H`` is equivalent
3940   to ``R``.)
3941
3942   .. FIXME: H doesn't currently support printing the second register
3943      of a two-register operand.
3944
3945 - ``e``: Print the low doubleword register of a NEON quad register.
3946 - ``f``: Print the high doubleword register of a NEON quad register.
3947 - ``m``: Print the base register of a memory operand without the ``[`` and ``]``
3948   adornment.
3949
3950 Hexagon:
3951
3952 - ``L``: Print the second register of a two-register operand. Requires that it
3953   has been allocated consecutively to the first.
3954
3955   .. FIXME: why is it restricted to consecutive ones? And there's
3956      nothing that ensures that happens, is there?
3957
3958 - ``I``: Print the letter 'i' if the operand is an integer constant, otherwise
3959   nothing. Used to print 'addi' vs 'add' instructions.
3960
3961 MSP430:
3962
3963 No additional modifiers.
3964
3965 MIPS:
3966
3967 - ``X``: Print an immediate integer as hexadecimal
3968 - ``x``: Print the low 16 bits of an immediate integer as hexadecimal.
3969 - ``d``: Print an immediate integer as decimal.
3970 - ``m``: Subtract one and print an immediate integer as decimal.
3971 - ``z``: Print $0 if an immediate zero, otherwise print normally.
3972 - ``L``: Print the low-order register of a two-register operand, or prints the
3973   address of the low-order word of a double-word memory operand.
3974
3975   .. FIXME: L seems to be missing memory operand support.
3976
3977 - ``M``: Print the high-order register of a two-register operand, or prints the
3978   address of the high-order word of a double-word memory operand.
3979
3980   .. FIXME: M seems to be missing memory operand support.
3981
3982 - ``D``: Print the second register of a two-register operand, or prints the
3983   second word of a double-word memory operand. (On a big-endian system, ``D`` is
3984   equivalent to ``L``, and on little-endian system, ``D`` is equivalent to
3985   ``M``.)
3986 - ``w``: No effect. Provided for compatibility with GCC which requires this
3987   modifier in order to print MSA registers (``W0-W31``) with the ``f``
3988   constraint.
3989
3990 NVPTX:
3991
3992 - ``r``: No effect.
3993
3994 PowerPC:
3995
3996 - ``L``: Print the second register of a two-register operand. Requires that it
3997   has been allocated consecutively to the first.
3998
3999   .. FIXME: why is it restricted to consecutive ones? And there's
4000      nothing that ensures that happens, is there?
4001
4002 - ``I``: Print the letter 'i' if the operand is an integer constant, otherwise
4003   nothing. Used to print 'addi' vs 'add' instructions.
4004 - ``y``: For a memory operand, prints formatter for a two-register X-form
4005   instruction. (Currently always prints ``r0,OPERAND``).
4006 - ``U``: Prints 'u' if the memory operand is an update form, and nothing
4007   otherwise. (NOTE: LLVM does not support update form, so this will currently
4008   always print nothing)
4009 - ``X``: Prints 'x' if the memory operand is an indexed form. (NOTE: LLVM does
4010   not support indexed form, so this will currently always print nothing)
4011
4012 Sparc:
4013
4014 - ``r``: No effect.
4015
4016 SystemZ:
4017
4018 SystemZ implements only ``n``, and does *not* support any of the other
4019 target-independent modifiers.
4020
4021 X86:
4022
4023 - ``c``: Print an unadorned integer or symbol name. (The latter is
4024   target-specific behavior for this typically target-independent modifier).
4025 - ``A``: Print a register name with a '``*``' before it.
4026 - ``b``: Print an 8-bit register name (e.g. ``al``); do nothing on a memory
4027   operand.
4028 - ``h``: Print the upper 8-bit register name (e.g. ``ah``); do nothing on a
4029   memory operand.
4030 - ``w``: Print the 16-bit register name (e.g. ``ax``); do nothing on a memory
4031   operand.
4032 - ``k``: Print the 32-bit register name (e.g. ``eax``); do nothing on a memory
4033   operand.
4034 - ``q``: Print the 64-bit register name (e.g. ``rax``), if 64-bit registers are
4035   available, otherwise the 32-bit register name; do nothing on a memory operand.
4036 - ``n``: Negate and print an unadorned integer, or, for operands other than an
4037   immediate integer (e.g. a relocatable symbol expression), print a '-' before
4038   the operand. (The behavior for relocatable symbol expressions is a
4039   target-specific behavior for this typically target-independent modifier)
4040 - ``H``: Print a memory reference with additional offset +8.
4041 - ``P``: Print a memory reference or operand for use as the argument of a call
4042   instruction. (E.g. omit ``(rip)``, even though it's PC-relative.)
4043
4044 XCore:
4045
4046 No additional modifiers.
4047
4048
4049 Inline Asm Metadata
4050 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4051
4052 The call instructions that wrap inline asm nodes may have a
4053 "``!srcloc``" MDNode attached to it that contains a list of constant
4054 integers. If present, the code generator will use the integer as the
4055 location cookie value when report errors through the ``LLVMContext``
4056 error reporting mechanisms. This allows a front-end to correlate backend
4057 errors that occur with inline asm back to the source code that produced
4058 it. For example:
4059
4060 .. code-block:: llvm
4061
4062     call void asm sideeffect "something bad", ""(), !srcloc !42
4063     ...
4064     !42 = !{ i32 1234567 }
4065
4066 It is up to the front-end to make sense of the magic numbers it places
4067 in the IR. If the MDNode contains multiple constants, the code generator
4068 will use the one that corresponds to the line of the asm that the error
4069 occurs on.
4070
4071 .. _metadata:
4072
4073 Metadata
4074 ========
4075
4076 LLVM IR allows metadata to be attached to instructions in the program
4077 that can convey extra information about the code to the optimizers and
4078 code generator. One example application of metadata is source-level
4079 debug information. There are two metadata primitives: strings and nodes.
4080
4081 Metadata does not have a type, and is not a value. If referenced from a
4082 ``call`` instruction, it uses the ``metadata`` type.
4083
4084 All metadata are identified in syntax by a exclamation point ('``!``').
4085
4086 .. _metadata-string:
4087
4088 Metadata Nodes and Metadata Strings
4089 -----------------------------------
4090
4091 A metadata string is a string surrounded by double quotes. It can
4092 contain any character by escaping non-printable characters with
4093 "``\xx``" where "``xx``" is the two digit hex code. For example:
4094 "``!"test\00"``".
4095
4096 Metadata nodes are represented with notation similar to structure
4097 constants (a comma separated list of elements, surrounded by braces and
4098 preceded by an exclamation point). Metadata nodes can have any values as
4099 their operand. For example:
4100
4101 .. code-block:: llvm
4102
4103     !{ !"test\00", i32 10}
4104
4105 Metadata nodes that aren't uniqued use the ``distinct`` keyword. For example:
4106
4107 .. code-block:: text
4108
4109     !0 = distinct !{!"test\00", i32 10}
4110
4111 ``distinct`` nodes are useful when nodes shouldn't be merged based on their
4112 content. They can also occur when transformations cause uniquing collisions
4113 when metadata operands change.
4114
4115 A :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` is a collection of
4116 metadata nodes, which can be looked up in the module symbol table. For
4117 example:
4118
4119 .. code-block:: llvm
4120
4121     !foo = !{!4, !3}
4122
4123 Metadata can be used as function arguments. Here the ``llvm.dbg.value``
4124 intrinsic is using three metadata arguments:
4125
4126 .. code-block:: llvm
4127
4128     call void @llvm.dbg.value(metadata !24, metadata !25, metadata !26)
4129
4130 Metadata can be attached to an instruction. Here metadata ``!21`` is attached
4131 to the ``add`` instruction using the ``!dbg`` identifier:
4132
4133 .. code-block:: llvm
4134
4135     %indvar.next = add i64 %indvar, 1, !dbg !21
4136
4137 Metadata can also be attached to a function or a global variable. Here metadata
4138 ``!22`` is attached to the ``f1`` and ``f2 functions, and the globals ``g1``
4139 and ``g2`` using the ``!dbg`` identifier:
4140
4141 .. code-block:: llvm
4142
4143     declare !dbg !22 void @f1()
4144     define void @f2() !dbg !22 {
4145       ret void
4146     }
4147
4148     @g1 = global i32 0, !dbg !22
4149     @g2 = external global i32, !dbg !22
4150
4151 A transformation is required to drop any metadata attachment that it does not
4152 know or know it can't preserve. Currently there is an exception for metadata
4153 attachment to globals for ``!type`` and ``!absolute_symbol`` which can't be
4154 unconditionally dropped unless the global is itself deleted.
4155
4156 Metadata attached to a module using named metadata may not be dropped, with
4157 the exception of debug metadata (named metadata with the name ``!llvm.dbg.*``).
4158
4159 More information about specific metadata nodes recognized by the
4160 optimizers and code generator is found below.
4161
4162 .. _specialized-metadata:
4163
4164 Specialized Metadata Nodes
4165 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4166
4167 Specialized metadata nodes are custom data structures in metadata (as opposed
4168 to generic tuples). Their fields are labelled, and can be specified in any
4169 order.
4170
4171 These aren't inherently debug info centric, but currently all the specialized
4172 metadata nodes are related to debug info.
4173
4174 .. _DICompileUnit:
4175
4176 DICompileUnit
4177 """""""""""""
4178
4179 ``DICompileUnit`` nodes represent a compile unit. The ``enums:``,
4180 ``retainedTypes:``, ``globals:``, ``imports:`` and ``macros:`` fields are tuples
4181 containing the debug info to be emitted along with the compile unit, regardless
4182 of code optimizations (some nodes are only emitted if there are references to
4183 them from instructions). The ``debugInfoForProfiling:`` field is a boolean
4184 indicating whether or not line-table discriminators are updated to provide
4185 more-accurate debug info for profiling results.
4186
4187 .. code-block:: text
4188
4189     !0 = !DICompileUnit(language: DW_LANG_C99, file: !1, producer: "clang",
4190                         isOptimized: true, flags: "-O2", runtimeVersion: 2,
4191                         splitDebugFilename: "abc.debug", emissionKind: FullDebug,
4192                         enums: !2, retainedTypes: !3, globals: !4, imports: !5,
4193                         macros: !6, dwoId: 0x0abcd)
4194
4195 Compile unit descriptors provide the root scope for objects declared in a
4196 specific compilation unit. File descriptors are defined using this scope.  These
4197 descriptors are collected by a named metadata node ``!llvm.dbg.cu``. They keep
4198 track of global variables, type information, and imported entities (declarations
4199 and namespaces).
4200
4201 .. _DIFile:
4202
4203 DIFile
4204 """"""
4205
4206 ``DIFile`` nodes represent files. The ``filename:`` can include slashes.
4207
4208 .. code-block:: none
4209
4210     !0 = !DIFile(filename: "path/to/file", directory: "/path/to/dir",
4211                  checksumkind: CSK_MD5,
4212                  checksum: "000102030405060708090a0b0c0d0e0f")
4213
4214 Files are sometimes used in ``scope:`` fields, and are the only valid target
4215 for ``file:`` fields.
4216 Valid values for ``checksumkind:`` field are: {CSK_None, CSK_MD5, CSK_SHA1}
4217
4218 .. _DIBasicType:
4219
4220 DIBasicType
4221 """""""""""
4222
4223 ``DIBasicType`` nodes represent primitive types, such as ``int``, ``bool`` and
4224 ``float``. ``tag:`` defaults to ``DW_TAG_base_type``.
4225
4226 .. code-block:: text
4227
4228     !0 = !DIBasicType(name: "unsigned char", size: 8, align: 8,
4229                       encoding: DW_ATE_unsigned_char)
4230     !1 = !DIBasicType(tag: DW_TAG_unspecified_type, name: "decltype(nullptr)")
4231
4232 The ``encoding:`` describes the details of the type. Usually it's one of the
4233 following:
4234
4235 .. code-block:: text
4236
4237   DW_ATE_address       = 1
4238   DW_ATE_boolean       = 2
4239   DW_ATE_float         = 4
4240   DW_ATE_signed        = 5
4241   DW_ATE_signed_char   = 6
4242   DW_ATE_unsigned      = 7
4243   DW_ATE_unsigned_char = 8
4244
4245 .. _DISubroutineType:
4246
4247 DISubroutineType
4248 """"""""""""""""
4249
4250 ``DISubroutineType`` nodes represent subroutine types. Their ``types:`` field
4251 refers to a tuple; the first operand is the return type, while the rest are the
4252 types of the formal arguments in order. If the first operand is ``null``, that
4253 represents a function with no return value (such as ``void foo() {}`` in C++).
4254
4255 .. code-block:: text
4256
4257     !0 = !BasicType(name: "int", size: 32, align: 32, DW_ATE_signed)
4258     !1 = !BasicType(name: "char", size: 8, align: 8, DW_ATE_signed_char)
4259     !2 = !DISubroutineType(types: !{null, !0, !1}) ; void (int, char)
4260
4261 .. _DIDerivedType:
4262
4263 DIDerivedType
4264 """""""""""""
4265
4266 ``DIDerivedType`` nodes represent types derived from other types, such as
4267 qualified types.
4268
4269 .. code-block:: text
4270
4271     !0 = !DIBasicType(name: "unsigned char", size: 8, align: 8,
4272                       encoding: DW_ATE_unsigned_char)
4273     !1 = !DIDerivedType(tag: DW_TAG_pointer_type, baseType: !0, size: 32,
4274                         align: 32)
4275
4276 The following ``tag:`` values are valid:
4277
4278 .. code-block:: text
4279
4280   DW_TAG_member             = 13
4281   DW_TAG_pointer_type       = 15
4282   DW_TAG_reference_type     = 16
4283   DW_TAG_typedef            = 22
4284   DW_TAG_inheritance        = 28
4285   DW_TAG_ptr_to_member_type = 31
4286   DW_TAG_const_type         = 38
4287   DW_TAG_friend             = 42
4288   DW_TAG_volatile_type      = 53
4289   DW_TAG_restrict_type      = 55
4290   DW_TAG_atomic_type        = 71
4291
4292 .. _DIDerivedTypeMember:
4293
4294 ``DW_TAG_member`` is used to define a member of a :ref:`composite type
4295 <DICompositeType>`. The type of the member is the ``baseType:``. The
4296 ``offset:`` is the member's bit offset.  If the composite type has an ODR
4297 ``identifier:`` and does not set ``flags: DIFwdDecl``, then the member is
4298 uniqued based only on its ``name:`` and ``scope:``.
4299
4300 ``DW_TAG_inheritance`` and ``DW_TAG_friend`` are used in the ``elements:``
4301 field of :ref:`composite types <DICompositeType>` to describe parents and
4302 friends.
4303
4304 ``DW_TAG_typedef`` is used to provide a name for the ``baseType:``.
4305
4306 ``DW_TAG_pointer_type``, ``DW_TAG_reference_type``, ``DW_TAG_const_type``,
4307 ``DW_TAG_volatile_type``, ``DW_TAG_restrict_type`` and ``DW_TAG_atomic_type``
4308 are used to qualify the ``baseType:``.
4309
4310 Note that the ``void *`` type is expressed as a type derived from NULL.
4311
4312 .. _DICompositeType:
4313
4314 DICompositeType
4315 """""""""""""""
4316
4317 ``DICompositeType`` nodes represent types composed of other types, like
4318 structures and unions. ``elements:`` points to a tuple of the composed types.
4319
4320 If the source language supports ODR, the ``identifier:`` field gives the unique
4321 identifier used for type merging between modules.  When specified,
4322 :ref:`subprogram declarations <DISubprogramDeclaration>` and :ref:`member
4323 derived types <DIDerivedTypeMember>` that reference the ODR-type in their
4324 ``scope:`` change uniquing rules.
4325
4326 For a given ``identifier:``, there should only be a single composite type that
4327 does not have  ``flags: DIFlagFwdDecl`` set.  LLVM tools that link modules
4328 together will unique such definitions at parse time via the ``identifier:``
4329 field, even if the nodes are ``distinct``.
4330
4331 .. code-block:: text
4332
4333     !0 = !DIEnumerator(name: "SixKind", value: 7)
4334     !1 = !DIEnumerator(name: "SevenKind", value: 7)
4335     !2 = !DIEnumerator(name: "NegEightKind", value: -8)
4336     !3 = !DICompositeType(tag: DW_TAG_enumeration_type, name: "Enum", file: !12,
4337                           line: 2, size: 32, align: 32, identifier: "_M4Enum",
4338                           elements: !{!0, !1, !2})
4339
4340 The following ``tag:`` values are valid:
4341
4342 .. code-block:: text
4343
4344   DW_TAG_array_type       = 1
4345   DW_TAG_class_type       = 2
4346   DW_TAG_enumeration_type = 4
4347   DW_TAG_structure_type   = 19
4348   DW_TAG_union_type       = 23
4349
4350 For ``DW_TAG_array_type``, the ``elements:`` should be :ref:`subrange
4351 descriptors <DISubrange>`, each representing the range of subscripts at that
4352 level of indexing. The ``DIFlagVector`` flag to ``flags:`` indicates that an
4353 array type is a native packed vector.
4354
4355 For ``DW_TAG_enumeration_type``, the ``elements:`` should be :ref:`enumerator
4356 descriptors <DIEnumerator>`, each representing the definition of an enumeration
4357 value for the set. All enumeration type descriptors are collected in the
4358 ``enums:`` field of the :ref:`compile unit <DICompileUnit>`.
4359
4360 For ``DW_TAG_structure_type``, ``DW_TAG_class_type``, and
4361 ``DW_TAG_union_type``, the ``elements:`` should be :ref:`derived types
4362 <DIDerivedType>` with ``tag: DW_TAG_member``, ``tag: DW_TAG_inheritance``, or
4363 ``tag: DW_TAG_friend``; or :ref:`subprograms <DISubprogram>` with
4364 ``isDefinition: false``.
4365
4366 .. _DISubrange:
4367
4368 DISubrange
4369 """"""""""
4370
4371 ``DISubrange`` nodes are the elements for ``DW_TAG_array_type`` variants of
4372 :ref:`DICompositeType`.
4373
4374 - ``count: -1`` indicates an empty array.
4375 - ``count: !9`` describes the count with a :ref:`DILocalVariable`.
4376 - ``count: !11`` describes the count with a :ref:`DIGlobalVariable`.
4377
4378 .. code-block:: llvm
4379
4380     !0 = !DISubrange(count: 5, lowerBound: 0) ; array counting from 0
4381     !1 = !DISubrange(count: 5, lowerBound: 1) ; array counting from 1
4382     !2 = !DISubrange(count: -1) ; empty array.
4383
4384     ; Scopes used in rest of example
4385     !6 = !DIFile(filename: "vla.c", directory: "/path/to/file")
4386     !7 = distinct !DICompileUnit(language: DW_LANG_C99, ...
4387     !8 = distinct !DISubprogram(name: "foo", scope: !7, file: !6, line: 5, ...
4388
4389     ; Use of local variable as count value
4390     !9 = !DIBasicType(name: "int", size: 32, encoding: DW_ATE_signed)
4391     !10 = !DILocalVariable(name: "count", scope: !8, file: !6, line: 42, type: !9)
4392     !11 = !DISubrange(count !10, lowerBound: 0)
4393
4394     ; Use of global variable as count value
4395     !12 = !DIGlobalVariable(name: "count", scope: !8, file: !6, line: 22, type: !9)
4396     !13 = !DISubrange(count !12, lowerBound: 0)
4397
4398 .. _DIEnumerator:
4399
4400 DIEnumerator
4401 """"""""""""
4402
4403 ``DIEnumerator`` nodes are the elements for ``DW_TAG_enumeration_type``
4404 variants of :ref:`DICompositeType`.
4405
4406 .. code-block:: llvm
4407
4408     !0 = !DIEnumerator(name: "SixKind", value: 7)
4409     !1 = !DIEnumerator(name: "SevenKind", value: 7)
4410     !2 = !DIEnumerator(name: "NegEightKind", value: -8)
4411
4412 DITemplateTypeParameter
4413 """""""""""""""""""""""
4414
4415 ``DITemplateTypeParameter`` nodes represent type parameters to generic source
4416 language constructs. They are used (optionally) in :ref:`DICompositeType` and
4417 :ref:`DISubprogram` ``templateParams:`` fields.
4418
4419 .. code-block:: llvm
4420
4421     !0 = !DITemplateTypeParameter(name: "Ty", type: !1)
4422
4423 DITemplateValueParameter
4424 """"""""""""""""""""""""
4425
4426 ``DITemplateValueParameter`` nodes represent value parameters to generic source
4427 language constructs. ``tag:`` defaults to ``DW_TAG_template_value_parameter``,
4428 but if specified can also be set to ``DW_TAG_GNU_template_template_param`` or
4429 ``DW_TAG_GNU_template_param_pack``. They are used (optionally) in
4430 :ref:`DICompositeType` and :ref:`DISubprogram` ``templateParams:`` fields.
4431
4432 .. code-block:: llvm
4433
4434     !0 = !DITemplateValueParameter(name: "Ty", type: !1, value: i32 7)
4435
4436 DINamespace
4437 """""""""""
4438
4439 ``DINamespace`` nodes represent namespaces in the source language.
4440
4441 .. code-block:: llvm
4442
4443     !0 = !DINamespace(name: "myawesomeproject", scope: !1, file: !2, line: 7)
4444
4445 .. _DIGlobalVariable:
4446
4447 DIGlobalVariable
4448 """"""""""""""""
4449
4450 ``DIGlobalVariable`` nodes represent global variables in the source language.
4451
4452 .. code-block:: llvm
4453
4454     !0 = !DIGlobalVariable(name: "foo", linkageName: "foo", scope: !1,
4455                            file: !2, line: 7, type: !3, isLocal: true,
4456                            isDefinition: false, variable: i32* @foo,
4457                            declaration: !4)
4458
4459 All global variables should be referenced by the `globals:` field of a
4460 :ref:`compile unit <DICompileUnit>`.
4461
4462 .. _DISubprogram:
4463
4464 DISubprogram
4465 """"""""""""
4466
4467 ``DISubprogram`` nodes represent functions from the source language. A
4468 ``DISubprogram`` may be attached to a function definition using ``!dbg``
4469 metadata. The ``variables:`` field points at :ref:`variables <DILocalVariable>`
4470 that must be retained, even if their IR counterparts are optimized out of
4471 the IR. The ``type:`` field must point at an :ref:`DISubroutineType`.
4472
4473 .. _DISubprogramDeclaration:
4474
4475 When ``isDefinition: false``, subprograms describe a declaration in the type
4476 tree as opposed to a definition of a function.  If the scope is a composite
4477 type with an ODR ``identifier:`` and that does not set ``flags: DIFwdDecl``,
4478 then the subprogram declaration is uniqued based only on its ``linkageName:``
4479 and ``scope:``.
4480
4481 .. code-block:: text
4482
4483     define void @_Z3foov() !dbg !0 {
4484       ...
4485     }
4486
4487     !0 = distinct !DISubprogram(name: "foo", linkageName: "_Zfoov", scope: !1,
4488                                 file: !2, line: 7, type: !3, isLocal: true,
4489                                 isDefinition: true, scopeLine: 8,
4490                                 containingType: !4,
4491                                 virtuality: DW_VIRTUALITY_pure_virtual,
4492                                 virtualIndex: 10, flags: DIFlagPrototyped,
4493                                 isOptimized: true, unit: !5, templateParams: !6,
4494                                 declaration: !7, variables: !8, thrownTypes: !9)
4495
4496 .. _DILexicalBlock:
4497
4498 DILexicalBlock
4499 """"""""""""""
4500
4501 ``DILexicalBlock`` nodes describe nested blocks within a :ref:`subprogram
4502 <DISubprogram>`. The line number and column numbers are used to distinguish
4503 two lexical blocks at same depth. They are valid targets for ``scope:``
4504 fields.
4505
4506 .. code-block:: text
4507
4508     !0 = distinct !DILexicalBlock(scope: !1, file: !2, line: 7, column: 35)
4509
4510 Usually lexical blocks are ``distinct`` to prevent node merging based on
4511 operands.
4512
4513 .. _DILexicalBlockFile:
4514
4515 DILexicalBlockFile
4516 """"""""""""""""""
4517
4518 ``DILexicalBlockFile`` nodes are used to discriminate between sections of a
4519 :ref:`lexical block <DILexicalBlock>`. The ``file:`` field can be changed to
4520 indicate textual inclusion, or the ``discriminator:`` field can be used to
4521 discriminate between control flow within a single block in the source language.
4522
4523 .. code-block:: llvm
4524
4525     !0 = !DILexicalBlock(scope: !3, file: !4, line: 7, column: 35)
4526     !1 = !DILexicalBlockFile(scope: !0, file: !4, discriminator: 0)
4527     !2 = !DILexicalBlockFile(scope: !0, file: !4, discriminator: 1)
4528
4529 .. _DILocation:
4530
4531 DILocation
4532 """"""""""
4533
4534 ``DILocation`` nodes represent source debug locations. The ``scope:`` field is
4535 mandatory, and points at an :ref:`DILexicalBlockFile`, an
4536 :ref:`DILexicalBlock`, or an :ref:`DISubprogram`.
4537
4538 .. code-block:: llvm
4539
4540     !0 = !DILocation(line: 2900, column: 42, scope: !1, inlinedAt: !2)
4541
4542 .. _DILocalVariable:
4543
4544 DILocalVariable
4545 """""""""""""""
4546
4547 ``DILocalVariable`` nodes represent local variables in the source language. If
4548 the ``arg:`` field is set to non-zero, then this variable is a subprogram
4549 parameter, and it will be included in the ``variables:`` field of its
4550 :ref:`DISubprogram`.
4551
4552 .. code-block:: text
4553
4554     !0 = !DILocalVariable(name: "this", arg: 1, scope: !3, file: !2, line: 7,
4555                           type: !3, flags: DIFlagArtificial)
4556     !1 = !DILocalVariable(name: "x", arg: 2, scope: !4, file: !2, line: 7,
4557                           type: !3)
4558     !2 = !DILocalVariable(name: "y", scope: !5, file: !2, line: 7, type: !3)
4559
4560 DIExpression
4561 """"""""""""
4562
4563 ``DIExpression`` nodes represent expressions that are inspired by the DWARF
4564 expression language. They are used in :ref:`debug intrinsics<dbg_intrinsics>`
4565 (such as ``llvm.dbg.declare`` and ``llvm.dbg.value``) to describe how the
4566 referenced LLVM variable relates to the source language variable.
4567
4568 The current supported vocabulary is limited:
4569
4570 - ``DW_OP_deref`` dereferences the top of the expression stack.
4571 - ``DW_OP_plus`` pops the last two entries from the expression stack, adds
4572   them together and appends the result to the expression stack.
4573 - ``DW_OP_minus`` pops the last two entries from the expression stack, subtracts
4574   the last entry from the second last entry and appends the result to the
4575   expression stack.
4576 - ``DW_OP_plus_uconst, 93`` adds ``93`` to the working expression.
4577 - ``DW_OP_LLVM_fragment, 16, 8`` specifies the offset and size (``16`` and ``8``
4578   here, respectively) of the variable fragment from the working expression. Note
4579   that contrary to DW_OP_bit_piece, the offset is describing the location
4580   within the described source variable.
4581 - ``DW_OP_swap`` swaps top two stack entries.
4582 - ``DW_OP_xderef`` provides extended dereference mechanism. The entry at the top
4583   of the stack is treated as an address. The second stack entry is treated as an
4584   address space identifier.
4585 - ``DW_OP_stack_value`` marks a constant value.
4586
4587 DWARF specifies three kinds of simple location descriptions: Register, memory,
4588 and implicit location descriptions. Register and memory location descriptions
4589 describe the *location* of a source variable (in the sense that a debugger might
4590 modify its value), whereas implicit locations describe merely the *value* of a
4591 source variable. DIExpressions also follow this model: A DIExpression that
4592 doesn't have a trailing ``DW_OP_stack_value`` will describe an *address* when
4593 combined with a concrete location.
4594
4595 .. code-block:: text
4596
4597     !0 = !DIExpression(DW_OP_deref)
4598     !1 = !DIExpression(DW_OP_plus_uconst, 3)
4599     !1 = !DIExpression(DW_OP_constu, 3, DW_OP_plus)
4600     !2 = !DIExpression(DW_OP_bit_piece, 3, 7)
4601     !3 = !DIExpression(DW_OP_deref, DW_OP_constu, 3, DW_OP_plus, DW_OP_LLVM_fragment, 3, 7)
4602     !4 = !DIExpression(DW_OP_constu, 2, DW_OP_swap, DW_OP_xderef)
4603     !5 = !DIExpression(DW_OP_constu, 42, DW_OP_stack_value)
4604
4605 DIObjCProperty
4606 """"""""""""""
4607
4608 ``DIObjCProperty`` nodes represent Objective-C property nodes.
4609
4610 .. code-block:: llvm
4611
4612     !3 = !DIObjCProperty(name: "foo", file: !1, line: 7, setter: "setFoo",
4613                          getter: "getFoo", attributes: 7, type: !2)
4614
4615 DIImportedEntity
4616 """"""""""""""""
4617
4618 ``DIImportedEntity`` nodes represent entities (such as modules) imported into a
4619 compile unit.
4620
4621 .. code-block:: text
4622
4623    !2 = !DIImportedEntity(tag: DW_TAG_imported_module, name: "foo", scope: !0,
4624                           entity: !1, line: 7)
4625
4626 DIMacro
4627 """""""
4628
4629 ``DIMacro`` nodes represent definition or undefinition of a macro identifiers.
4630 The ``name:`` field is the macro identifier, followed by macro parameters when
4631 defining a function-like macro, and the ``value`` field is the token-string
4632 used to expand the macro identifier.
4633
4634 .. code-block:: text
4635
4636    !2 = !DIMacro(macinfo: DW_MACINFO_define, line: 7, name: "foo(x)",
4637                  value: "((x) + 1)")
4638    !3 = !DIMacro(macinfo: DW_MACINFO_undef, line: 30, name: "foo")
4639
4640 DIMacroFile
4641 """""""""""
4642
4643 ``DIMacroFile`` nodes represent inclusion of source files.
4644 The ``nodes:`` field is a list of ``DIMacro`` and ``DIMacroFile`` nodes that
4645 appear in the included source file.
4646
4647 .. code-block:: text
4648
4649    !2 = !DIMacroFile(macinfo: DW_MACINFO_start_file, line: 7, file: !2,
4650                      nodes: !3)
4651
4652 '``tbaa``' Metadata
4653 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4654
4655 In LLVM IR, memory does not have types, so LLVM's own type system is not
4656 suitable for doing type based alias analysis (TBAA). Instead, metadata is
4657 added to the IR to describe a type system of a higher level language. This
4658 can be used to implement C/C++ strict type aliasing rules, but it can also
4659 be used to implement custom alias analysis behavior for other languages.
4660
4661 This description of LLVM's TBAA system is broken into two parts:
4662 :ref:`Semantics<tbaa_node_semantics>` talks about high level issues, and
4663 :ref:`Representation<tbaa_node_representation>` talks about the metadata
4664 encoding of various entities.
4665
4666 It is always possible to trace any TBAA node to a "root" TBAA node (details
4667 in the :ref:`Representation<tbaa_node_representation>` section).  TBAA
4668 nodes with different roots have an unknown aliasing relationship, and LLVM
4669 conservatively infers ``MayAlias`` between them.  The rules mentioned in
4670 this section only pertain to TBAA nodes living under the same root.
4671
4672 .. _tbaa_node_semantics:
4673
4674 Semantics
4675 """""""""
4676
4677 The TBAA metadata system, referred to as "struct path TBAA" (not to be
4678 confused with ``tbaa.struct``), consists of the following high level
4679 concepts: *Type Descriptors*, further subdivided into scalar type
4680 descriptors and struct type descriptors; and *Access Tags*.
4681
4682 **Type descriptors** describe the type system of the higher level language
4683 being compiled.  **Scalar type descriptors** describe types that do not
4684 contain other types.  Each scalar type has a parent type, which must also
4685 be a scalar type or the TBAA root.  Via this parent relation, scalar types
4686 within a TBAA root form a tree.  **Struct type descriptors** denote types
4687 that contain a sequence of other type descriptors, at known offsets.  These
4688 contained type descriptors can either be struct type descriptors themselves
4689 or scalar type descriptors.
4690
4691 **Access tags** are metadata nodes attached to load and store instructions.
4692 Access tags use type descriptors to describe the *location* being accessed
4693 in terms of the type system of the higher level language.  Access tags are
4694 tuples consisting of a base type, an access type and an offset.  The base
4695 type is a scalar type descriptor or a struct type descriptor, the access
4696 type is a scalar type descriptor, and the offset is a constant integer.
4697
4698 The access tag ``(BaseTy, AccessTy, Offset)`` can describe one of two
4699 things:
4700
4701  * If ``BaseTy`` is a struct type, the tag describes a memory access (load
4702    or store) of a value of type ``AccessTy`` contained in the struct type
4703    ``BaseTy`` at offset ``Offset``.
4704
4705  * If ``BaseTy`` is a scalar type, ``Offset`` must be 0 and ``BaseTy`` and
4706    ``AccessTy`` must be the same; and the access tag describes a scalar
4707    access with scalar type ``AccessTy``.
4708
4709 We first define an ``ImmediateParent`` relation on ``(BaseTy, Offset)``
4710 tuples this way:
4711
4712  * If ``BaseTy`` is a scalar type then ``ImmediateParent(BaseTy, 0)`` is
4713    ``(ParentTy, 0)`` where ``ParentTy`` is the parent of the scalar type as
4714    described in the TBAA metadata.  ``ImmediateParent(BaseTy, Offset)`` is
4715    undefined if ``Offset`` is non-zero.
4716
4717  * If ``BaseTy`` is a struct type then ``ImmediateParent(BaseTy, Offset)``
4718    is ``(NewTy, NewOffset)`` where ``NewTy`` is the type contained in
4719    ``BaseTy`` at offset ``Offset`` and ``NewOffset`` is ``Offset`` adjusted
4720    to be relative within that inner type.
4721
4722 A memory access with an access tag ``(BaseTy1, AccessTy1, Offset1)``
4723 aliases a memory access with an access tag ``(BaseTy2, AccessTy2,
4724 Offset2)`` if either ``(BaseTy1, Offset1)`` is reachable from ``(Base2,
4725 Offset2)`` via the ``Parent`` relation or vice versa.
4726
4727 As a concrete example, the type descriptor graph for the following program
4728
4729 .. code-block:: c
4730
4731     struct Inner {
4732       int i;    // offset 0
4733       float f;  // offset 4
4734     };
4735
4736     struct Outer {
4737       float f;  // offset 0
4738       double d; // offset 4
4739       struct Inner inner_a;  // offset 12
4740     };
4741
4742     void f(struct Outer* outer, struct Inner* inner, float* f, int* i, char* c) {
4743       outer->f = 0;            // tag0: (OuterStructTy, FloatScalarTy, 0)
4744       outer->inner_a.i = 0;    // tag1: (OuterStructTy, IntScalarTy, 12)
4745       outer->inner_a.f = 0.0;  // tag2: (OuterStructTy, IntScalarTy, 16)
4746       *f = 0.0;                // tag3: (FloatScalarTy, FloatScalarTy, 0)
4747     }
4748
4749 is (note that in C and C++, ``char`` can be used to access any arbitrary
4750 type):
4751
4752 .. code-block:: text
4753
4754     Root = "TBAA Root"
4755     CharScalarTy = ("char", Root, 0)
4756     FloatScalarTy = ("float", CharScalarTy, 0)
4757     DoubleScalarTy = ("double", CharScalarTy, 0)
4758     IntScalarTy = ("int", CharScalarTy, 0)
4759     InnerStructTy = {"Inner" (IntScalarTy, 0), (FloatScalarTy, 4)}
4760     OuterStructTy = {"Outer", (FloatScalarTy, 0), (DoubleScalarTy, 4),
4761                      (InnerStructTy, 12)}
4762
4763
4764 with (e.g.) ``ImmediateParent(OuterStructTy, 12)`` = ``(InnerStructTy,
4765 0)``, ``ImmediateParent(InnerStructTy, 0)`` = ``(IntScalarTy, 0)``, and
4766 ``ImmediateParent(IntScalarTy, 0)`` = ``(CharScalarTy, 0)``.
4767
4768 .. _tbaa_node_representation:
4769
4770 Representation
4771 """"""""""""""
4772
4773 The root node of a TBAA type hierarchy is an ``MDNode`` with 0 operands or
4774 with exactly one ``MDString`` operand.
4775
4776 Scalar type descriptors are represented as an ``MDNode`` s with two
4777 operands.  The first operand is an ``MDString`` denoting the name of the
4778 struct type.  LLVM does not assign meaning to the value of this operand, it
4779 only cares about it being an ``MDString``.  The second operand is an
4780 ``MDNode`` which points to the parent for said scalar type descriptor,
4781 which is either another scalar type descriptor or the TBAA root.  Scalar
4782 type descriptors can have an optional third argument, but that must be the
4783 constant integer zero.
4784
4785 Struct type descriptors are represented as ``MDNode`` s with an odd number
4786 of operands greater than 1.  The first operand is an ``MDString`` denoting
4787 the name of the struct type.  Like in scalar type descriptors the actual
4788 value of this name operand is irrelevant to LLVM.  After the name operand,
4789 the struct type descriptors have a sequence of alternating ``MDNode`` and
4790 ``ConstantInt`` operands.  With N starting from 1, the 2N - 1 th operand,
4791 an ``MDNode``, denotes a contained field, and the 2N th operand, a
4792 ``ConstantInt``, is the offset of the said contained field.  The offsets
4793 must be in non-decreasing order.
4794
4795 Access tags are represented as ``MDNode`` s with either 3 or 4 operands.
4796 The first operand is an ``MDNode`` pointing to the node representing the
4797 base type.  The second operand is an ``MDNode`` pointing to the node
4798 representing the access type.  The third operand is a ``ConstantInt`` that
4799 states the offset of the access.  If a fourth field is present, it must be
4800 a ``ConstantInt`` valued at 0 or 1.  If it is 1 then the access tag states
4801 that the location being accessed is "constant" (meaning
4802 ``pointsToConstantMemory`` should return true; see `other useful
4803 AliasAnalysis methods <AliasAnalysis.html#OtherItfs>`_).  The TBAA root of
4804 the access type and the base type of an access tag must be the same, and
4805 that is the TBAA root of the access tag.
4806
4807 '``tbaa.struct``' Metadata
4808 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4809
4810 The :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>` is often used to implement
4811 aggregate assignment operations in C and similar languages, however it
4812 is defined to copy a contiguous region of memory, which is more than
4813 strictly necessary for aggregate types which contain holes due to
4814 padding. Also, it doesn't contain any TBAA information about the fields
4815 of the aggregate.
4816
4817 ``!tbaa.struct`` metadata can describe which memory subregions in a
4818 memcpy are padding and what the TBAA tags of the struct are.
4819
4820 The current metadata format is very simple. ``!tbaa.struct`` metadata
4821 nodes are a list of operands which are in conceptual groups of three.
4822 For each group of three, the first operand gives the byte offset of a
4823 field in bytes, the second gives its size in bytes, and the third gives
4824 its tbaa tag. e.g.:
4825
4826 .. code-block:: llvm
4827
4828     !4 = !{ i64 0, i64 4, !1, i64 8, i64 4, !2 }
4829
4830 This describes a struct with two fields. The first is at offset 0 bytes
4831 with size 4 bytes, and has tbaa tag !1. The second is at offset 8 bytes
4832 and has size 4 bytes and has tbaa tag !2.
4833
4834 Note that the fields need not be contiguous. In this example, there is a
4835 4 byte gap between the two fields. This gap represents padding which
4836 does not carry useful data and need not be preserved.
4837
4838 '``noalias``' and '``alias.scope``' Metadata
4839 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4840
4841 ``noalias`` and ``alias.scope`` metadata provide the ability to specify generic
4842 noalias memory-access sets. This means that some collection of memory access
4843 instructions (loads, stores, memory-accessing calls, etc.) that carry
4844 ``noalias`` metadata can specifically be specified not to alias with some other
4845 collection of memory access instructions that carry ``alias.scope`` metadata.
4846 Each type of metadata specifies a list of scopes where each scope has an id and
4847 a domain.
4848
4849 When evaluating an aliasing query, if for some domain, the set
4850 of scopes with that domain in one instruction's ``alias.scope`` list is a
4851 subset of (or equal to) the set of scopes for that domain in another
4852 instruction's ``noalias`` list, then the two memory accesses are assumed not to
4853 alias.
4854
4855 Because scopes in one domain don't affect scopes in other domains, separate
4856 domains can be used to compose multiple independent noalias sets.  This is
4857 used for example during inlining.  As the noalias function parameters are
4858 turned into noalias scope metadata, a new domain is used every time the
4859 function is inlined.
4860
4861 The metadata identifying each domain is itself a list containing one or two
4862 entries. The first entry is the name of the domain. Note that if the name is a
4863 string then it can be combined across functions and translation units. A
4864 self-reference can be used to create globally unique domain names. A
4865 descriptive string may optionally be provided as a second list entry.
4866
4867 The metadata identifying each scope is also itself a list containing two or
4868 three entries. The first entry is the name of the scope. Note that if the name
4869 is a string then it can be combined across functions and translation units. A
4870 self-reference can be used to create globally unique scope names. A metadata
4871 reference to the scope's domain is the second entry. A descriptive string may
4872 optionally be provided as a third list entry.
4873
4874 For example,
4875
4876 .. code-block:: llvm
4877
4878     ; Two scope domains:
4879     !0 = !{!0}
4880     !1 = !{!1}
4881
4882     ; Some scopes in these domains:
4883     !2 = !{!2, !0}
4884     !3 = !{!3, !0}
4885     !4 = !{!4, !1}
4886
4887     ; Some scope lists:
4888     !5 = !{!4} ; A list containing only scope !4
4889     !6 = !{!4, !3, !2}
4890     !7 = !{!3}
4891
4892     ; These two instructions don't alias:
4893     %0 = load float, float* %c, align 4, !alias.scope !5
4894     store float %0, float* %arrayidx.i, align 4, !noalias !5
4895
4896     ; These two instructions also don't alias (for domain !1, the set of scopes
4897     ; in the !alias.scope equals that in the !noalias list):
4898     %2 = load float, float* %c, align 4, !alias.scope !5
4899     store float %2, float* %arrayidx.i2, align 4, !noalias !6
4900
4901     ; These two instructions may alias (for domain !0, the set of scopes in
4902     ; the !noalias list is not a superset of, or equal to, the scopes in the
4903     ; !alias.scope list):
4904     %2 = load float, float* %c, align 4, !alias.scope !6
4905     store float %0, float* %arrayidx.i, align 4, !noalias !7
4906
4907 '``fpmath``' Metadata
4908 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4909
4910 ``fpmath`` metadata may be attached to any instruction of floating-point
4911 type. It can be used to express the maximum acceptable error in the
4912 result of that instruction, in ULPs, thus potentially allowing the
4913 compiler to use a more efficient but less accurate method of computing
4914 it. ULP is defined as follows:
4915
4916     If ``x`` is a real number that lies between two finite consecutive
4917     floating-point numbers ``a`` and ``b``, without being equal to one
4918     of them, then ``ulp(x) = |b - a|``, otherwise ``ulp(x)`` is the
4919     distance between the two non-equal finite floating-point numbers
4920     nearest ``x``. Moreover, ``ulp(NaN)`` is ``NaN``.
4921
4922 The metadata node shall consist of a single positive float type number
4923 representing the maximum relative error, for example:
4924
4925 .. code-block:: llvm
4926
4927     !0 = !{ float 2.5 } ; maximum acceptable inaccuracy is 2.5 ULPs
4928
4929 .. _range-metadata:
4930
4931 '``range``' Metadata
4932 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4933
4934 ``range`` metadata may be attached only to ``load``, ``call`` and ``invoke`` of
4935 integer types. It expresses the possible ranges the loaded value or the value
4936 returned by the called function at this call site is in. The ranges are
4937 represented with a flattened list of integers. The loaded value or the value
4938 returned is known to be in the union of the ranges defined by each consecutive
4939 pair. Each pair has the following properties:
4940
4941 -  The type must match the type loaded by the instruction.
4942 -  The pair ``a,b`` represents the range ``[a,b)``.
4943 -  Both ``a`` and ``b`` are constants.
4944 -  The range is allowed to wrap.
4945 -  The range should not represent the full or empty set. That is,
4946    ``a!=b``.
4947
4948 In addition, the pairs must be in signed order of the lower bound and
4949 they must be non-contiguous.
4950
4951 Examples:
4952
4953 .. code-block:: llvm
4954
4955       %a = load i8, i8* %x, align 1, !range !0 ; Can only be 0 or 1
4956       %b = load i8, i8* %y, align 1, !range !1 ; Can only be 255 (-1), 0 or 1
4957       %c = call i8 @foo(),       !range !2 ; Can only be 0, 1, 3, 4 or 5
4958       %d = invoke i8 @bar() to label %cont
4959              unwind label %lpad, !range !3 ; Can only be -2, -1, 3, 4 or 5
4960     ...
4961     !0 = !{ i8 0, i8 2 }
4962     !1 = !{ i8 255, i8 2 }
4963     !2 = !{ i8 0, i8 2, i8 3, i8 6 }
4964     !3 = !{ i8 -2, i8 0, i8 3, i8 6 }
4965
4966 '``absolute_symbol``' Metadata
4967 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4968
4969 ``absolute_symbol`` metadata may be attached to a global variable
4970 declaration. It marks the declaration as a reference to an absolute symbol,
4971 which causes the backend to use absolute relocations for the symbol even
4972 in position independent code, and expresses the possible ranges that the
4973 global variable's *address* (not its value) is in, in the same format as
4974 ``range`` metadata, with the extension that the pair ``all-ones,all-ones``
4975 may be used to represent the full set.
4976
4977 Example (assuming 64-bit pointers):
4978
4979 .. code-block:: llvm
4980
4981       @a = external global i8, !absolute_symbol !0 ; Absolute symbol in range [0,256)
4982       @b = external global i8, !absolute_symbol !1 ; Absolute symbol in range [0,2^64)
4983
4984     ...
4985     !0 = !{ i64 0, i64 256 }
4986     !1 = !{ i64 -1, i64 -1 }
4987
4988 '``callees``' Metadata
4989 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4990
4991 ``callees`` metadata may be attached to indirect call sites. If ``callees``
4992 metadata is attached to a call site, and any callee is not among the set of
4993 functions provided by the metadata, the behavior is undefined. The intent of
4994 this metadata is to facilitate optimizations such as indirect-call promotion.
4995 For example, in the code below, the call instruction may only target the
4996 ``add`` or ``sub`` functions:
4997
4998 .. code-block:: llvm
4999
5000     %result = call i64 %binop(i64 %x, i64 %y), !callees !0
5001
5002     ...
5003     !0 = !{i64 (i64, i64)* @add, i64 (i64, i64)* @sub}
5004
5005 '``unpredictable``' Metadata
5006 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5007
5008 ``unpredictable`` metadata may be attached to any branch or switch
5009 instruction. It can be used to express the unpredictability of control
5010 flow. Similar to the llvm.expect intrinsic, it may be used to alter
5011 optimizations related to compare and branch instructions. The metadata
5012 is treated as a boolean value; if it exists, it signals that the branch
5013 or switch that it is attached to is completely unpredictable.
5014
5015 '``llvm.loop``'
5016 ^^^^^^^^^^^^^^^
5017
5018 It is sometimes useful to attach information to loop constructs. Currently,
5019 loop metadata is implemented as metadata attached to the branch instruction
5020 in the loop latch block. This type of metadata refer to a metadata node that is
5021 guaranteed to be separate for each loop. The loop identifier metadata is
5022 specified with the name ``llvm.loop``.
5023
5024 The loop identifier metadata is implemented using a metadata that refers to
5025 itself to avoid merging it with any other identifier metadata, e.g.,
5026 during module linkage or function inlining. That is, each loop should refer
5027 to their own identification metadata even if they reside in separate functions.
5028 The following example contains loop identifier metadata for two separate loop
5029 constructs:
5030
5031 .. code-block:: llvm
5032
5033     !0 = !{!0}
5034     !1 = !{!1}
5035
5036 The loop identifier metadata can be used to specify additional
5037 per-loop metadata. Any operands after the first operand can be treated
5038 as user-defined metadata. For example the ``llvm.loop.unroll.count``
5039 suggests an unroll factor to the loop unroller:
5040
5041 .. code-block:: llvm
5042
5043       br i1 %exitcond, label %._crit_edge, label %.lr.ph, !llvm.loop !0
5044     ...
5045     !0 = !{!0, !1}
5046     !1 = !{!"llvm.loop.unroll.count", i32 4}
5047
5048 '``llvm.loop.vectorize``' and '``llvm.loop.interleave``'
5049 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5050
5051 Metadata prefixed with ``llvm.loop.vectorize`` or ``llvm.loop.interleave`` are
5052 used to control per-loop vectorization and interleaving parameters such as
5053 vectorization width and interleave count. These metadata should be used in
5054 conjunction with ``llvm.loop`` loop identification metadata. The
5055 ``llvm.loop.vectorize`` and ``llvm.loop.interleave`` metadata are only
5056 optimization hints and the optimizer will only interleave and vectorize loops if
5057 it believes it is safe to do so. The ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata
5058 which contains information about loop-carried memory dependencies can be helpful
5059 in determining the safety of these transformations.
5060
5061 '``llvm.loop.interleave.count``' Metadata
5062 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5063
5064 This metadata suggests an interleave count to the loop interleaver.
5065 The first operand is the string ``llvm.loop.interleave.count`` and the
5066 second operand is an integer specifying the interleave count. For
5067 example:
5068
5069 .. code-block:: llvm
5070
5071    !0 = !{!"llvm.loop.interleave.count", i32 4}
5072
5073 Note that setting ``llvm.loop.interleave.count`` to 1 disables interleaving
5074 multiple iterations of the loop. If ``llvm.loop.interleave.count`` is set to 0
5075 then the interleave count will be determined automatically.
5076
5077 '``llvm.loop.vectorize.enable``' Metadata
5078 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5079
5080 This metadata selectively enables or disables vectorization for the loop. The
5081 first operand is the string ``llvm.loop.vectorize.enable`` and the second operand
5082 is a bit. If the bit operand value is 1 vectorization is enabled. A value of
5083 0 disables vectorization:
5084
5085 .. code-block:: llvm
5086
5087    !0 = !{!"llvm.loop.vectorize.enable", i1 0}
5088    !1 = !{!"llvm.loop.vectorize.enable", i1 1}
5089
5090 '``llvm.loop.vectorize.width``' Metadata
5091 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5092
5093 This metadata sets the target width of the vectorizer. The first
5094 operand is the string ``llvm.loop.vectorize.width`` and the second
5095 operand is an integer specifying the width. For example:
5096
5097 .. code-block:: llvm
5098
5099    !0 = !{!"llvm.loop.vectorize.width", i32 4}
5100
5101 Note that setting ``llvm.loop.vectorize.width`` to 1 disables
5102 vectorization of the loop. If ``llvm.loop.vectorize.width`` is set to
5103 0 or if the loop does not have this metadata the width will be
5104 determined automatically.
5105
5106 '``llvm.loop.unroll``'
5107 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5108
5109 Metadata prefixed with ``llvm.loop.unroll`` are loop unrolling
5110 optimization hints such as the unroll factor. ``llvm.loop.unroll``
5111 metadata should be used in conjunction with ``llvm.loop`` loop
5112 identification metadata. The ``llvm.loop.unroll`` metadata are only
5113 optimization hints and the unrolling will only be performed if the
5114 optimizer believes it is safe to do so.
5115
5116 '``llvm.loop.unroll.count``' Metadata
5117 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5118
5119 This metadata suggests an unroll factor to the loop unroller. The
5120 first operand is the string ``llvm.loop.unroll.count`` and the second
5121 operand is a positive integer specifying the unroll factor. For
5122 example:
5123
5124 .. code-block:: llvm
5125
5126    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.count", i32 4}
5127
5128 If the trip count of the loop is less than the unroll count the loop
5129 will be partially unrolled.
5130
5131 '``llvm.loop.unroll.disable``' Metadata
5132 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5133
5134 This metadata disables loop unrolling. The metadata has a single operand
5135 which is the string ``llvm.loop.unroll.disable``. For example:
5136
5137 .. code-block:: llvm
5138
5139    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.disable"}
5140
5141 '``llvm.loop.unroll.runtime.disable``' Metadata
5142 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5143
5144 This metadata disables runtime loop unrolling. The metadata has a single
5145 operand which is the string ``llvm.loop.unroll.runtime.disable``. For example:
5146
5147 .. code-block:: llvm
5148
5149    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.runtime.disable"}
5150
5151 '``llvm.loop.unroll.enable``' Metadata
5152 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5153
5154 This metadata suggests that the loop should be fully unrolled if the trip count
5155 is known at compile time and partially unrolled if the trip count is not known
5156 at compile time. The metadata has a single operand which is the string
5157 ``llvm.loop.unroll.enable``.  For example:
5158
5159 .. code-block:: llvm
5160
5161    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.enable"}
5162
5163 '``llvm.loop.unroll.full``' Metadata
5164 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5165
5166 This metadata suggests that the loop should be unrolled fully. The
5167 metadata has a single operand which is the string ``llvm.loop.unroll.full``.
5168 For example:
5169
5170 .. code-block:: llvm
5171
5172    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.full"}
5173
5174 '``llvm.loop.licm_versioning.disable``' Metadata
5175 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5176
5177 This metadata indicates that the loop should not be versioned for the purpose
5178 of enabling loop-invariant code motion (LICM). The metadata has a single operand
5179 which is the string ``llvm.loop.licm_versioning.disable``. For example:
5180
5181 .. code-block:: llvm
5182
5183    !0 = !{!"llvm.loop.licm_versioning.disable"}
5184
5185 '``llvm.loop.distribute.enable``' Metadata
5186 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5187
5188 Loop distribution allows splitting a loop into multiple loops.  Currently,
5189 this is only performed if the entire loop cannot be vectorized due to unsafe
5190 memory dependencies.  The transformation will attempt to isolate the unsafe
5191 dependencies into their own loop.
5192
5193 This metadata can be used to selectively enable or disable distribution of the
5194 loop.  The first operand is the string ``llvm.loop.distribute.enable`` and the
5195 second operand is a bit. If the bit operand value is 1 distribution is
5196 enabled. A value of 0 disables distribution:
5197
5198 .. code-block:: llvm
5199
5200    !0 = !{!"llvm.loop.distribute.enable", i1 0}
5201    !1 = !{!"llvm.loop.distribute.enable", i1 1}
5202
5203 This metadata should be used in conjunction with ``llvm.loop`` loop
5204 identification metadata.
5205
5206 '``llvm.mem``'
5207 ^^^^^^^^^^^^^^^
5208
5209 Metadata types used to annotate memory accesses with information helpful
5210 for optimizations are prefixed with ``llvm.mem``.
5211
5212 '``llvm.mem.parallel_loop_access``' Metadata
5213 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5214
5215 The ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata refers to a loop identifier,
5216 or metadata containing a list of loop identifiers for nested loops.
5217 The metadata is attached to memory accessing instructions and denotes that
5218 no loop carried memory dependence exist between it and other instructions denoted
5219 with the same loop identifier. The metadata on memory reads also implies that
5220 if conversion (i.e. speculative execution within a loop iteration) is safe.
5221
5222 Precisely, given two instructions ``m1`` and ``m2`` that both have the
5223 ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata, with ``L1`` and ``L2`` being the
5224 set of loops associated with that metadata, respectively, then there is no loop
5225 carried dependence between ``m1`` and ``m2`` for loops in both ``L1`` and
5226 ``L2``.
5227
5228 As a special case, if all memory accessing instructions in a loop have
5229 ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata that refers to that loop, then the
5230 loop has no loop carried memory dependences and is considered to be a parallel
5231 loop.
5232
5233 Note that if not all memory access instructions have such metadata referring to
5234 the loop, then the loop is considered not being trivially parallel. Additional
5235 memory dependence analysis is required to make that determination. As a fail
5236 safe mechanism, this causes loops that were originally parallel to be considered
5237 sequential (if optimization passes that are unaware of the parallel semantics
5238 insert new memory instructions into the loop body).
5239
5240 Example of a loop that is considered parallel due to its correct use of
5241 both ``llvm.loop`` and ``llvm.mem.parallel_loop_access``
5242 metadata types that refer to the same loop identifier metadata.
5243
5244 .. code-block:: llvm
5245
5246    for.body:
5247      ...
5248      %val0 = load i32, i32* %arrayidx, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
5249      ...
5250      store i32 %val0, i32* %arrayidx1, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
5251      ...
5252      br i1 %exitcond, label %for.end, label %for.body, !llvm.loop !0
5253
5254    for.end:
5255    ...
5256    !0 = !{!0}
5257
5258 It is also possible to have nested parallel loops. In that case the
5259 memory accesses refer to a list of loop identifier metadata nodes instead of
5260 the loop identifier metadata node directly:
5261
5262 .. code-block:: llvm
5263
5264    outer.for.body:
5265      ...
5266      %val1 = load i32, i32* %arrayidx3, !llvm.mem.parallel_loop_access !2
5267      ...
5268      br label %inner.for.body
5269
5270    inner.for.body:
5271      ...
5272      %val0 = load i32, i32* %arrayidx1, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
5273      ...
5274      store i32 %val0, i32* %arrayidx2, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
5275      ...
5276      br i1 %exitcond, label %inner.for.end, label %inner.for.body, !llvm.loop !1
5277
5278    inner.for.end:
5279      ...
5280      store i32 %val1, i32* %arrayidx4, !llvm.mem.parallel_loop_access !2
5281      ...
5282      br i1 %exitcond, label %outer.for.end, label %outer.for.body, !llvm.loop !2
5283
5284    outer.for.end:                                          ; preds = %for.body
5285    ...
5286    !0 = !{!1, !2} ; a list of loop identifiers
5287    !1 = !{!1} ; an identifier for the inner loop
5288    !2 = !{!2} ; an identifier for the outer loop
5289
5290 '``irr_loop``' Metadata
5291 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5292
5293 ``irr_loop`` metadata may be attached to the terminator instruction of a basic
5294 block that's an irreducible loop header (note that an irreducible loop has more
5295 than once header basic blocks.) If ``irr_loop`` metadata is attached to the
5296 terminator instruction of a basic block that is not really an irreducible loop
5297 header, the behavior is undefined. The intent of this metadata is to improve the
5298 accuracy of the block frequency propagation. For example, in the code below, the
5299 block ``header0`` may have a loop header weight (relative to the other headers of
5300 the irreducible loop) of 100:
5301
5302 .. code-block:: llvm
5303
5304     header0:
5305     ...
5306     br i1 %cmp, label %t1, label %t2, !irr_loop !0
5307
5308     ...
5309     !0 = !{"loop_header_weight", i64 100}
5310
5311 Irreducible loop header weights are typically based on profile data.
5312
5313 '``invariant.group``' Metadata
5314 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5315
5316 The experimental ``invariant.group`` metadata may be attached to 
5317 ``load``/``store`` instructions referencing a single metadata with no entries.
5318 The existence of the ``invariant.group`` metadata on the instruction tells
5319 the optimizer that every ``load`` and ``store`` to the same pointer operand
5320 can be assumed to load or store the same
5321 value (but see the ``llvm.launder.invariant.group`` intrinsic which affects
5322 when two pointers are considered the same). Pointers returned by bitcast or
5323 getelementptr with only zero indices are considered the same.
5324
5325 Examples:
5326
5327 .. code-block:: llvm
5328
5329    @unknownPtr = external global i8
5330    ...
5331    %ptr = alloca i8
5332    store i8 42, i8* %ptr, !invariant.group !0
5333    call void @foo(i8* %ptr)
5334
5335    %a = load i8, i8* %ptr, !invariant.group !0 ; Can assume that value under %ptr didn't change
5336    call void @foo(i8* %ptr)
5337
5338    %newPtr = call i8* @getPointer(i8* %ptr)
5339    %c = load i8, i8* %newPtr, !invariant.group !0 ; Can't assume anything, because we only have information about %ptr
5340
5341    %unknownValue = load i8, i8* @unknownPtr
5342    store i8 %unknownValue, i8* %ptr, !invariant.group !0 ; Can assume that %unknownValue == 42
5343
5344    call void @foo(i8* %ptr)
5345    %newPtr2 = call i8* @llvm.launder.invariant.group(i8* %ptr)
5346    %d = load i8, i8* %newPtr2, !invariant.group !0  ; Can't step through launder.invariant.group to get value of %ptr
5347
5348    ...
5349    declare void @foo(i8*)
5350    declare i8* @getPointer(i8*)
5351    declare i8* @llvm.launder.invariant.group(i8*)
5352
5353    !0 = !{}
5354
5355 The invariant.group metadata must be dropped when replacing one pointer by
5356 another based on aliasing information. This is because invariant.group is tied
5357 to the SSA value of the pointer operand.
5358
5359 .. code-block:: llvm
5360
5361   %v = load i8, i8* %x, !invariant.group !0
5362   ; if %x mustalias %y then we can replace the above instruction with
5363   %v = load i8, i8* %y
5364
5365 Note that this is an experimental feature, which means that its semantics might
5366 change in the future.
5367
5368 '``type``' Metadata
5369 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5370
5371 See :doc:`TypeMetadata`.
5372
5373 '``associated``' Metadata
5374 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5375
5376 The ``associated`` metadata may be attached to a global object
5377 declaration with a single argument that references another global object.
5378
5379 This metadata prevents discarding of the global object in linker GC
5380 unless the referenced object is also discarded. The linker support for
5381 this feature is spotty. For best compatibility, globals carrying this
5382 metadata may also:
5383
5384 - Be in a comdat with the referenced global.
5385 - Be in @llvm.compiler.used.
5386 - Have an explicit section with a name which is a valid C identifier.
5387
5388 It does not have any effect on non-ELF targets.
5389
5390 Example:
5391
5392 .. code-block:: text
5393
5394     $a = comdat any
5395     @a = global i32 1, comdat $a
5396     @b = internal global i32 2, comdat $a, section "abc", !associated !0
5397     !0 = !{i32* @a}
5398
5399
5400 '``prof``' Metadata
5401 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5402
5403 The ``prof`` metadata is used to record profile data in the IR.
5404 The first operand of the metadata node indicates the profile metadata
5405 type. There are currently 3 types:
5406 :ref:`branch_weights<prof_node_branch_weights>`,
5407 :ref:`function_entry_count<prof_node_function_entry_count>`, and
5408 :ref:`VP<prof_node_VP>`.
5409
5410 .. _prof_node_branch_weights:
5411
5412 branch_weights
5413 """"""""""""""
5414
5415 Branch weight metadata attached to a branch, select, switch or call instruction
5416 represents the likeliness of the associated branch being taken.
5417 For more information, see :doc:`BranchWeightMetadata`.
5418
5419 .. _prof_node_function_entry_count:
5420
5421 function_entry_count
5422 """"""""""""""""""""
5423
5424 Function entry count metadata can be attached to function definitions
5425 to record the number of times the function is called. Used with BFI
5426 information, it is also used to derive the basic block profile count.
5427 For more information, see :doc:`BranchWeightMetadata`.
5428
5429 .. _prof_node_VP:
5430
5431 VP
5432 ""
5433
5434 VP (value profile) metadata can be attached to instructions that have
5435 value profile information. Currently this is indirect calls (where it
5436 records the hottest callees) and calls to memory intrinsics such as memcpy,
5437 memmove, and memset (where it records the hottest byte lengths).
5438
5439 Each VP metadata node contains "VP" string, then a uint32_t value for the value
5440 profiling kind, a uint64_t value for the total number of times the instruction
5441 is executed, followed by uint64_t value and execution count pairs.
5442 The value profiling kind is 0 for indirect call targets and 1 for memory
5443 operations. For indirect call targets, each profile value is a hash
5444 of the callee function name, and for memory operations each value is the
5445 byte length.
5446
5447 Note that the value counts do not need to add up to the total count
5448 listed in the third operand (in practice only the top hottest values
5449 are tracked and reported).
5450
5451 Indirect call example:
5452
5453 .. code-block:: llvm
5454
5455     call void %f(), !prof !1
5456     !1 = !{!"VP", i32 0, i64 1600, i64 7651369219802541373, i64 1030, i64 -4377547752858689819, i64 410}
5457
5458 Note that the VP type is 0 (the second operand), which indicates this is
5459 an indirect call value profile data. The third operand indicates that the
5460 indirect call executed 1600 times. The 4th and 6th operands give the
5461 hashes of the 2 hottest target functions' names (this is the same hash used
5462 to represent function names in the profile database), and the 5th and 7th
5463 operands give the execution count that each of the respective prior target
5464 functions was called.
5465
5466 Module Flags Metadata
5467 =====================
5468
5469 Information about the module as a whole is difficult to convey to LLVM's
5470 subsystems. The LLVM IR isn't sufficient to transmit this information.
5471 The ``llvm.module.flags`` named metadata exists in order to facilitate
5472 this. These flags are in the form of key / value pairs --- much like a
5473 dictionary --- making it easy for any subsystem who cares about a flag to
5474 look it up.
5475
5476 The ``llvm.module.flags`` metadata contains a list of metadata triplets.
5477 Each triplet has the following form:
5478
5479 -  The first element is a *behavior* flag, which specifies the behavior
5480    when two (or more) modules are merged together, and it encounters two
5481    (or more) metadata with the same ID. The supported behaviors are
5482    described below.
5483 -  The second element is a metadata string that is a unique ID for the
5484    metadata. Each module may only have one flag entry for each unique ID (not
5485    including entries with the **Require** behavior).
5486 -  The third element is the value of the flag.
5487
5488 When two (or more) modules are merged together, the resulting
5489 ``llvm.module.flags`` metadata is the union of the modules' flags. That is, for
5490 each unique metadata ID string, there will be exactly one entry in the merged
5491 modules ``llvm.module.flags`` metadata table, and the value for that entry will
5492 be determined by the merge behavior flag, as described below. The only exception
5493 is that entries with the *Require* behavior are always preserved.
5494
5495 The following behaviors are supported:
5496
5497 .. list-table::
5498    :header-rows: 1
5499    :widths: 10 90
5500
5501    * - Value
5502      - Behavior
5503
5504    * - 1
5505      - **Error**
5506            Emits an error if two values disagree, otherwise the resulting value
5507            is that of the operands.
5508
5509    * - 2
5510      - **Warning**
5511            Emits a warning if two values disagree. The result value will be the
5512            operand for the flag from the first module being linked.
5513
5514    * - 3
5515      - **Require**
5516            Adds a requirement that another module flag be present and have a
5517            specified value after linking is performed. The value must be a
5518            metadata pair, where the first element of the pair is the ID of the
5519            module flag to be restricted, and the second element of the pair is
5520            the value the module flag should be restricted to. This behavior can
5521            be used to restrict the allowable results (via triggering of an
5522            error) of linking IDs with the **Override** behavior.
5523
5524    * - 4
5525      - **Override**
5526            Uses the specified value, regardless of the behavior or value of the
5527            other module. If both modules specify **Override**, but the values
5528            differ, an error will be emitted.
5529
5530    * - 5
5531      - **Append**
5532            Appends the two values, which are required to be metadata nodes.
5533
5534    * - 6
5535      - **AppendUnique**
5536            Appends the two values, which are required to be metadata
5537            nodes. However, duplicate entries in the second list are dropped
5538            during the append operation.
5539
5540    * - 7
5541      - **Max**
5542            Takes the max of the two values, which are required to be integers.
5543
5544 It is an error for a particular unique flag ID to have multiple behaviors,
5545 except in the case of **Require** (which adds restrictions on another metadata
5546 value) or **Override**.
5547
5548 An example of module flags:
5549
5550 .. code-block:: llvm
5551
5552     !0 = !{ i32 1, !"foo", i32 1 }
5553     !1 = !{ i32 4, !"bar", i32 37 }
5554     !2 = !{ i32 2, !"qux", i32 42 }
5555     !3 = !{ i32 3, !"qux",
5556       !{
5557         !"foo", i32 1
5558       }
5559     }
5560     !llvm.module.flags = !{ !0, !1, !2, !3 }
5561
5562 -  Metadata ``!0`` has the ID ``!"foo"`` and the value '1'. The behavior
5563    if two or more ``!"foo"`` flags are seen is to emit an error if their
5564    values are not equal.
5565
5566 -  Metadata ``!1`` has the ID ``!"bar"`` and the value '37'. The
5567    behavior if two or more ``!"bar"`` flags are seen is to use the value
5568    '37'.
5569
5570 -  Metadata ``!2`` has the ID ``!"qux"`` and the value '42'. The
5571    behavior if two or more ``!"qux"`` flags are seen is to emit a
5572    warning if their values are not equal.
5573
5574 -  Metadata ``!3`` has the ID ``!"qux"`` and the value:
5575
5576    ::
5577
5578        !{ !"foo", i32 1 }
5579
5580    The behavior is to emit an error if the ``llvm.module.flags`` does not
5581    contain a flag with the ID ``!"foo"`` that has the value '1' after linking is
5582    performed.
5583
5584 Objective-C Garbage Collection Module Flags Metadata
5585 ----------------------------------------------------
5586
5587 On the Mach-O platform, Objective-C stores metadata about garbage
5588 collection in a special section called "image info". The metadata
5589 consists of a version number and a bitmask specifying what types of
5590 garbage collection are supported (if any) by the file. If two or more
5591 modules are linked together their garbage collection metadata needs to
5592 be merged rather than appended together.
5593
5594 The Objective-C garbage collection module flags metadata consists of the
5595 following key-value pairs:
5596
5597 .. list-table::
5598    :header-rows: 1
5599    :widths: 30 70
5600
5601    * - Key
5602      - Value
5603
5604    * - ``Objective-C Version``
5605      - **[Required]** --- The Objective-C ABI version. Valid values are 1 and 2.
5606
5607    * - ``Objective-C Image Info Version``
5608      - **[Required]** --- The version of the image info section. Currently
5609        always 0.
5610
5611    * - ``Objective-C Image Info Section``
5612      - **[Required]** --- The section to place the metadata. Valid values are
5613        ``"__OBJC, __image_info, regular"`` for Objective-C ABI version 1, and
5614        ``"__DATA,__objc_imageinfo, regular, no_dead_strip"`` for
5615        Objective-C ABI version 2.
5616
5617    * - ``Objective-C Garbage Collection``
5618      - **[Required]** --- Specifies whether garbage collection is supported or
5619        not. Valid values are 0, for no garbage collection, and 2, for garbage
5620        collection supported.
5621
5622    * - ``Objective-C GC Only``
5623      - **[Optional]** --- Specifies that only garbage collection is supported.
5624        If present, its value must be 6. This flag requires that the
5625        ``Objective-C Garbage Collection`` flag have the value 2.
5626
5627 Some important flag interactions:
5628
5629 -  If a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 is
5630    merged with a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to
5631    2, then the resulting module has the
5632    ``Objective-C Garbage Collection`` flag set to 0.
5633 -  A module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 cannot be
5634    merged with a module with ``Objective-C GC Only`` set to 6.
5635
5636 C type width Module Flags Metadata
5637 ----------------------------------
5638
5639 The ARM backend emits a section into each generated object file describing the
5640 options that it was compiled with (in a compiler-independent way) to prevent
5641 linking incompatible objects, and to allow automatic library selection. Some
5642 of these options are not visible at the IR level, namely wchar_t width and enum
5643 width.
5644
5645 To pass this information to the backend, these options are encoded in module
5646 flags metadata, using the following key-value pairs:
5647
5648 .. list-table::
5649    :header-rows: 1
5650    :widths: 30 70
5651
5652    * - Key
5653      - Value
5654
5655    * - short_wchar
5656      - * 0 --- sizeof(wchar_t) == 4
5657        * 1 --- sizeof(wchar_t) == 2
5658
5659    * - short_enum
5660      - * 0 --- Enums are at least as large as an ``int``.
5661        * 1 --- Enums are stored in the smallest integer type which can
5662          represent all of its values.
5663
5664 For example, the following metadata section specifies that the module was
5665 compiled with a ``wchar_t`` width of 4 bytes, and the underlying type of an
5666 enum is the smallest type which can represent all of its values::
5667
5668     !llvm.module.flags = !{!0, !1}
5669     !0 = !{i32 1, !"short_wchar", i32 1}
5670     !1 = !{i32 1, !"short_enum", i32 0}
5671
5672 Automatic Linker Flags Named Metadata
5673 =====================================
5674
5675 Some targets support embedding flags to the linker inside individual object
5676 files. Typically this is used in conjunction with language extensions which
5677 allow source files to explicitly declare the libraries they depend on, and have
5678 these automatically be transmitted to the linker via object files.
5679
5680 These flags are encoded in the IR using named metadata with the name
5681 ``!llvm.linker.options``. Each operand is expected to be a metadata node
5682 which should be a list of other metadata nodes, each of which should be a
5683 list of metadata strings defining linker options.
5684
5685 For example, the following metadata section specifies two separate sets of
5686 linker options, presumably to link against ``libz`` and the ``Cocoa``
5687 framework::
5688
5689     !0 = !{ !"-lz" },
5690     !1 = !{ !"-framework", !"Cocoa" } } }
5691     !llvm.linker.options = !{ !0, !1 }
5692
5693 The metadata encoding as lists of lists of options, as opposed to a collapsed
5694 list of options, is chosen so that the IR encoding can use multiple option
5695 strings to specify e.g., a single library, while still having that specifier be
5696 preserved as an atomic element that can be recognized by a target specific
5697 assembly writer or object file emitter.
5698
5699 Each individual option is required to be either a valid option for the target's
5700 linker, or an option that is reserved by the target specific assembly writer or
5701 object file emitter. No other aspect of these options is defined by the IR.
5702
5703 .. _intrinsicglobalvariables:
5704
5705 Intrinsic Global Variables
5706 ==========================
5707
5708 LLVM has a number of "magic" global variables that contain data that
5709 affect code generation or other IR semantics. These are documented here.
5710 All globals of this sort should have a section specified as
5711 "``llvm.metadata``". This section and all globals that start with
5712 "``llvm.``" are reserved for use by LLVM.
5713
5714 .. _gv_llvmused:
5715
5716 The '``llvm.used``' Global Variable
5717 -----------------------------------
5718
5719 The ``@llvm.used`` global is an array which has
5720 :ref:`appending linkage <linkage_appending>`. This array contains a list of
5721 pointers to named global variables, functions and aliases which may optionally
5722 have a pointer cast formed of bitcast or getelementptr. For example, a legal
5723 use of it is:
5724
5725 .. code-block:: llvm
5726
5727     @X = global i8 4
5728     @Y = global i32 123
5729
5730     @llvm.used = appending global [2 x i8*] [
5731        i8* @X,
5732        i8* bitcast (i32* @Y to i8*)
5733     ], section "llvm.metadata"
5734
5735 If a symbol appears in the ``@llvm.used`` list, then the compiler, assembler,
5736 and linker are required to treat the symbol as if there is a reference to the
5737 symbol that it cannot see (which is why they have to be named). For example, if
5738 a variable has internal linkage and no references other than that from the
5739 ``@llvm.used`` list, it cannot be deleted. This is commonly used to represent
5740 references from inline asms and other things the compiler cannot "see", and
5741 corresponds to "``attribute((used))``" in GNU C.
5742
5743 On some targets, the code generator must emit a directive to the
5744 assembler or object file to prevent the assembler and linker from
5745 molesting the symbol.
5746
5747 .. _gv_llvmcompilerused:
5748
5749 The '``llvm.compiler.used``' Global Variable
5750 --------------------------------------------
5751
5752 The ``@llvm.compiler.used`` directive is the same as the ``@llvm.used``
5753 directive, except that it only prevents the compiler from touching the
5754 symbol. On targets that support it, this allows an intelligent linker to
5755 optimize references to the symbol without being impeded as it would be
5756 by ``@llvm.used``.
5757
5758 This is a rare construct that should only be used in rare circumstances,
5759 and should not be exposed to source languages.
5760
5761 .. _gv_llvmglobalctors:
5762
5763 The '``llvm.global_ctors``' Global Variable
5764 -------------------------------------------
5765
5766 .. code-block:: llvm
5767
5768     %0 = type { i32, void ()*, i8* }
5769     @llvm.global_ctors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @ctor, i8* @data }]
5770
5771 The ``@llvm.global_ctors`` array contains a list of constructor
5772 functions, priorities, and an optional associated global or function.
5773 The functions referenced by this array will be called in ascending order
5774 of priority (i.e. lowest first) when the module is loaded. The order of
5775 functions with the same priority is not defined.
5776
5777 If the third field is present, non-null, and points to a global variable
5778 or function, the initializer function will only run if the associated
5779 data from the current module is not discarded.
5780
5781 .. _llvmglobaldtors:
5782
5783 The '``llvm.global_dtors``' Global Variable
5784 -------------------------------------------
5785
5786 .. code-block:: llvm
5787
5788     %0 = type { i32, void ()*, i8* }
5789     @llvm.global_dtors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @dtor, i8* @data }]
5790
5791 The ``@llvm.global_dtors`` array contains a list of destructor
5792 functions, priorities, and an optional associated global or function.
5793 The functions referenced by this array will be called in descending
5794 order of priority (i.e. highest first) when the module is unloaded. The
5795 order of functions with the same priority is not defined.
5796
5797 If the third field is present, non-null, and points to a global variable
5798 or function, the destructor function will only run if the associated
5799 data from the current module is not discarded.
5800
5801 Instruction Reference
5802 =====================
5803
5804 The LLVM instruction set consists of several different classifications
5805 of instructions: :ref:`terminator instructions <terminators>`, :ref:`binary
5806 instructions <binaryops>`, :ref:`bitwise binary
5807 instructions <bitwiseops>`, :ref:`memory instructions <memoryops>`, and
5808 :ref:`other instructions <otherops>`.
5809
5810 .. _terminators:
5811
5812 Terminator Instructions
5813 -----------------------
5814
5815 As mentioned :ref:`previously <functionstructure>`, every basic block in a
5816 program ends with a "Terminator" instruction, which indicates which
5817 block should be executed after the current block is finished. These
5818 terminator instructions typically yield a '``void``' value: they produce
5819 control flow, not values (the one exception being the
5820 ':ref:`invoke <i_invoke>`' instruction).
5821
5822 The terminator instructions are: ':ref:`ret <i_ret>`',
5823 ':ref:`br <i_br>`', ':ref:`switch <i_switch>`',
5824 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`', ':ref:`invoke <i_invoke>`',
5825 ':ref:`resume <i_resume>`', ':ref:`catchswitch <i_catchswitch>`',
5826 ':ref:`catchret <i_catchret>`',
5827 ':ref:`cleanupret <i_cleanupret>`',
5828 and ':ref:`unreachable <i_unreachable>`'.
5829
5830 .. _i_ret:
5831
5832 '``ret``' Instruction
5833 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5834
5835 Syntax:
5836 """""""
5837
5838 ::
5839
5840       ret <type> <value>       ; Return a value from a non-void function
5841       ret void                 ; Return from void function
5842
5843 Overview:
5844 """""""""
5845
5846 The '``ret``' instruction is used to return control flow (and optionally
5847 a value) from a function back to the caller.
5848
5849 There are two forms of the '``ret``' instruction: one that returns a
5850 value and then causes control flow, and one that just causes control
5851 flow to occur.
5852
5853 Arguments:
5854 """"""""""
5855
5856 The '``ret``' instruction optionally accepts a single argument, the
5857 return value. The type of the return value must be a ':ref:`first
5858 class <t_firstclass>`' type.
5859
5860 A function is not :ref:`well formed <wellformed>` if it it has a non-void
5861 return type and contains a '``ret``' instruction with no return value or
5862 a return value with a type that does not match its type, or if it has a
5863 void return type and contains a '``ret``' instruction with a return
5864 value.
5865
5866 Semantics:
5867 """"""""""
5868
5869 When the '``ret``' instruction is executed, control flow returns back to
5870 the calling function's context. If the caller is a
5871 ":ref:`call <i_call>`" instruction, execution continues at the
5872 instruction after the call. If the caller was an
5873 ":ref:`invoke <i_invoke>`" instruction, execution continues at the
5874 beginning of the "normal" destination block. If the instruction returns
5875 a value, that value shall set the call or invoke instruction's return
5876 value.
5877
5878 Example:
5879 """"""""
5880
5881 .. code-block:: llvm
5882
5883       ret i32 5                       ; Return an integer value of 5
5884       ret void                        ; Return from a void function
5885       ret { i32, i8 } { i32 4, i8 2 } ; Return a struct of values 4 and 2
5886
5887 .. _i_br:
5888
5889 '``br``' Instruction
5890 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5891
5892 Syntax:
5893 """""""
5894
5895 ::
5896
5897       br i1 <cond>, label <iftrue>, label <iffalse>
5898       br label <dest>          ; Unconditional branch
5899
5900 Overview:
5901 """""""""
5902
5903 The '``br``' instruction is used to cause control flow to transfer to a
5904 different basic block in the current function. There are two forms of
5905 this instruction, corresponding to a conditional branch and an
5906 unconditional branch.
5907
5908 Arguments:
5909 """"""""""
5910
5911 The conditional branch form of the '``br``' instruction takes a single
5912 '``i1``' value and two '``label``' values. The unconditional form of the
5913 '``br``' instruction takes a single '``label``' value as a target.
5914
5915 Semantics:
5916 """"""""""
5917
5918 Upon execution of a conditional '``br``' instruction, the '``i1``'
5919 argument is evaluated. If the value is ``true``, control flows to the
5920 '``iftrue``' ``label`` argument. If "cond" is ``false``, control flows
5921 to the '``iffalse``' ``label`` argument.
5922
5923 Example:
5924 """"""""
5925
5926 .. code-block:: llvm
5927
5928     Test:
5929       %cond = icmp eq i32 %a, %b
5930       br i1 %cond, label %IfEqual, label %IfUnequal
5931     IfEqual:
5932       ret i32 1
5933     IfUnequal:
5934       ret i32 0
5935
5936 .. _i_switch:
5937
5938 '``switch``' Instruction
5939 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5940
5941 Syntax:
5942 """""""
5943
5944 ::
5945
5946       switch <intty> <value>, label <defaultdest> [ <intty> <val>, label <dest> ... ]
5947
5948 Overview:
5949 """""""""
5950
5951 The '``switch``' instruction is used to transfer control flow to one of
5952 several different places. It is a generalization of the '``br``'
5953 instruction, allowing a branch to occur to one of many possible
5954 destinations.
5955
5956 Arguments:
5957 """"""""""
5958
5959 The '``switch``' instruction uses three parameters: an integer
5960 comparison value '``value``', a default '``label``' destination, and an
5961 array of pairs of comparison value constants and '``label``'s. The table
5962 is not allowed to contain duplicate constant entries.
5963
5964 Semantics:
5965 """"""""""
5966
5967 The ``switch`` instruction specifies a table of values and destinations.
5968 When the '``switch``' instruction is executed, this table is searched
5969 for the given value. If the value is found, control flow is transferred
5970 to the corresponding destination; otherwise, control flow is transferred
5971 to the default destination.
5972
5973 Implementation:
5974 """""""""""""""
5975
5976 Depending on properties of the target machine and the particular
5977 ``switch`` instruction, this instruction may be code generated in
5978 different ways. For example, it could be generated as a series of
5979 chained conditional branches or with a lookup table.
5980
5981 Example:
5982 """"""""
5983
5984 .. code-block:: llvm
5985
5986      ; Emulate a conditional br instruction
5987      %Val = zext i1 %value to i32
5988      switch i32 %Val, label %truedest [ i32 0, label %falsedest ]
5989
5990      ; Emulate an unconditional br instruction
5991      switch i32 0, label %dest [ ]
5992
5993      ; Implement a jump table:
5994      switch i32 %val, label %otherwise [ i32 0, label %onzero
5995                                          i32 1, label %onone
5996                                          i32 2, label %ontwo ]
5997
5998 .. _i_indirectbr:
5999
6000 '``indirectbr``' Instruction
6001 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6002
6003 Syntax:
6004 """""""
6005
6006 ::
6007
6008       indirectbr <somety>* <address>, [ label <dest1>, label <dest2>, ... ]
6009
6010 Overview:
6011 """""""""
6012
6013 The '``indirectbr``' instruction implements an indirect branch to a
6014 label within the current function, whose address is specified by
6015 "``address``". Address must be derived from a
6016 :ref:`blockaddress <blockaddress>` constant.
6017
6018 Arguments:
6019 """"""""""
6020
6021 The '``address``' argument is the address of the label to jump to. The
6022 rest of the arguments indicate the full set of possible destinations
6023 that the address may point to. Blocks are allowed to occur multiple
6024 times in the destination list, though this isn't particularly useful.
6025
6026 This destination list is required so that dataflow analysis has an
6027 accurate understanding of the CFG.
6028
6029 Semantics:
6030 """"""""""
6031
6032 Control transfers to the block specified in the address argument. All
6033 possible destination blocks must be listed in the label list, otherwise
6034 this instruction has undefined behavior. This implies that jumps to
6035 labels defined in other functions have undefined behavior as well.
6036
6037 Implementation:
6038 """""""""""""""
6039
6040 This is typically implemented with a jump through a register.
6041
6042 Example:
6043 """"""""
6044
6045 .. code-block:: llvm
6046
6047      indirectbr i8* %Addr, [ label %bb1, label %bb2, label %bb3 ]
6048
6049 .. _i_invoke:
6050
6051 '``invoke``' Instruction
6052 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6053
6054 Syntax:
6055 """""""
6056
6057 ::
6058
6059       <result> = invoke [cconv] [ret attrs] <ty>|<fnty> <fnptrval>(<function args>) [fn attrs]
6060                     [operand bundles] to label <normal label> unwind label <exception label>
6061
6062 Overview:
6063 """""""""
6064
6065 The '``invoke``' instruction causes control to transfer to a specified
6066 function, with the possibility of control flow transfer to either the
6067 '``normal``' label or the '``exception``' label. If the callee function
6068 returns with the "``ret``" instruction, control flow will return to the
6069 "normal" label. If the callee (or any indirect callees) returns via the
6070 ":ref:`resume <i_resume>`" instruction or other exception handling
6071 mechanism, control is interrupted and continued at the dynamically
6072 nearest "exception" label.
6073
6074 The '``exception``' label is a `landing
6075 pad <ExceptionHandling.html#overview>`_ for the exception. As such,
6076 '``exception``' label is required to have the
6077 ":ref:`landingpad <i_landingpad>`" instruction, which contains the
6078 information about the behavior of the program after unwinding happens,
6079 as its first non-PHI instruction. The restrictions on the
6080 "``landingpad``" instruction's tightly couples it to the "``invoke``"
6081 instruction, so that the important information contained within the
6082 "``landingpad``" instruction can't be lost through normal code motion.
6083
6084 Arguments:
6085 """"""""""
6086
6087 This instruction requires several arguments:
6088
6089 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
6090    convention <callingconv>` the call should use. If none is
6091    specified, the call defaults to using C calling conventions.
6092 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
6093    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
6094    are valid here.
6095 #. '``ty``': the type of the call instruction itself which is also the
6096    type of the return value. Functions that return no value are marked
6097    ``void``.
6098 #. '``fnty``': shall be the signature of the function being invoked. The
6099    argument types must match the types implied by this signature. This
6100    type can be omitted if the function is not varargs.
6101 #. '``fnptrval``': An LLVM value containing a pointer to a function to
6102    be invoked. In most cases, this is a direct function invocation, but
6103    indirect ``invoke``'s are just as possible, calling an arbitrary pointer
6104    to function value.
6105 #. '``function args``': argument list whose types match the function
6106    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
6107    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
6108    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
6109    extra arguments can be specified.
6110 #. '``normal label``': the label reached when the called function
6111    executes a '``ret``' instruction.
6112 #. '``exception label``': the label reached when a callee returns via
6113    the :ref:`resume <i_resume>` instruction or other exception handling
6114    mechanism.
6115 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list.
6116 #. The optional :ref:`operand bundles <opbundles>` list.
6117
6118 Semantics:
6119 """"""""""
6120
6121 This instruction is designed to operate as a standard '``call``'
6122 instruction in most regards. The primary difference is that it
6123 establishes an association with a label, which is used by the runtime
6124 library to unwind the stack.
6125
6126 This instruction is used in languages with destructors to ensure that
6127 proper cleanup is performed in the case of either a ``longjmp`` or a
6128 thrown exception. Additionally, this is important for implementation of
6129 '``catch``' clauses in high-level languages that support them.
6130
6131 For the purposes of the SSA form, the definition of the value returned
6132 by the '``invoke``' instruction is deemed to occur on the edge from the
6133 current block to the "normal" label. If the callee unwinds then no
6134 return value is available.
6135
6136 Example:
6137 """"""""
6138
6139 .. code-block:: llvm
6140
6141       %retval = invoke i32 @Test(i32 15) to label %Continue
6142                   unwind label %TestCleanup              ; i32:retval set
6143       %retval = invoke coldcc i32 %Testfnptr(i32 15) to label %Continue
6144                   unwind label %TestCleanup              ; i32:retval set
6145
6146 .. _i_resume:
6147
6148 '``resume``' Instruction
6149 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6150
6151 Syntax:
6152 """""""
6153
6154 ::
6155
6156       resume <type> <value>
6157
6158 Overview:
6159 """""""""
6160
6161 The '``resume``' instruction is a terminator instruction that has no
6162 successors.
6163
6164 Arguments:
6165 """"""""""
6166
6167 The '``resume``' instruction requires one argument, which must have the
6168 same type as the result of any '``landingpad``' instruction in the same
6169 function.
6170
6171 Semantics:
6172 """"""""""
6173
6174 The '``resume``' instruction resumes propagation of an existing
6175 (in-flight) exception whose unwinding was interrupted with a
6176 :ref:`landingpad <i_landingpad>` instruction.
6177
6178 Example:
6179 """"""""
6180
6181 .. code-block:: llvm
6182
6183       resume { i8*, i32 } %exn
6184
6185 .. _i_catchswitch:
6186
6187 '``catchswitch``' Instruction
6188 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6189
6190 Syntax:
6191 """""""
6192
6193 ::
6194
6195       <resultval> = catchswitch within <parent> [ label <handler1>, label <handler2>, ... ] unwind to caller
6196       <resultval> = catchswitch within <parent> [ label <handler1>, label <handler2>, ... ] unwind label <default>
6197
6198 Overview:
6199 """""""""
6200
6201 The '``catchswitch``' instruction is used by `LLVM's exception handling system
6202 <ExceptionHandling.html#overview>`_ to describe the set of possible catch handlers
6203 that may be executed by the :ref:`EH personality routine <personalityfn>`.
6204
6205 Arguments:
6206 """"""""""
6207
6208 The ``parent`` argument is the token of the funclet that contains the
6209 ``catchswitch`` instruction. If the ``catchswitch`` is not inside a funclet,
6210 this operand may be the token ``none``.
6211
6212 The ``default`` argument is the label of another basic block beginning with
6213 either a ``cleanuppad`` or ``catchswitch`` instruction.  This unwind destination
6214 must be a legal target with respect to the ``parent`` links, as described in
6215 the `exception handling documentation\ <ExceptionHandling.html#wineh-constraints>`_.
6216
6217 The ``handlers`` are a nonempty list of successor blocks that each begin with a
6218 :ref:`catchpad <i_catchpad>` instruction.
6219
6220 Semantics:
6221 """"""""""
6222
6223 Executing this instruction transfers control to one of the successors in
6224 ``handlers``, if appropriate, or continues to unwind via the unwind label if
6225 present.
6226
6227 The ``catchswitch`` is both a terminator and a "pad" instruction, meaning that
6228 it must be both the first non-phi instruction and last instruction in the basic
6229 block. Therefore, it must be the only non-phi instruction in the block.
6230
6231 Example:
6232 """"""""
6233
6234 .. code-block:: text
6235
6236     dispatch1:
6237       %cs1 = catchswitch within none [label %handler0, label %handler1] unwind to caller
6238     dispatch2:
6239       %cs2 = catchswitch within %parenthandler [label %handler0] unwind label %cleanup
6240
6241 .. _i_catchret:
6242
6243 '``catchret``' Instruction
6244 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6245
6246 Syntax:
6247 """""""
6248
6249 ::
6250
6251       catchret from <token> to label <normal>
6252
6253 Overview:
6254 """""""""
6255
6256 The '``catchret``' instruction is a terminator instruction that has a
6257 single successor.
6258
6259
6260 Arguments:
6261 """"""""""
6262
6263 The first argument to a '``catchret``' indicates which ``catchpad`` it
6264 exits.  It must be a :ref:`catchpad <i_catchpad>`.
6265 The second argument to a '``catchret``' specifies where control will
6266 transfer to next.
6267
6268 Semantics:
6269 """"""""""
6270
6271 The '``catchret``' instruction ends an existing (in-flight) exception whose
6272 unwinding was interrupted with a :ref:`catchpad <i_catchpad>` instruction.  The
6273 :ref:`personality function <personalityfn>` gets a chance to execute arbitrary
6274 code to, for example, destroy the active exception.  Control then transfers to
6275 ``normal``.
6276
6277 The ``token`` argument must be a token produced by a ``catchpad`` instruction.
6278 If the specified ``catchpad`` is not the most-recently-entered not-yet-exited
6279 funclet pad (as described in the `EH documentation\ <ExceptionHandling.html#wineh-constraints>`_),
6280 the ``catchret``'s behavior is undefined.
6281
6282 Example:
6283 """"""""
6284
6285 .. code-block:: text
6286
6287       catchret from %catch label %continue
6288
6289 .. _i_cleanupret:
6290
6291 '``cleanupret``' Instruction
6292 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6293
6294 Syntax:
6295 """""""
6296
6297 ::
6298
6299       cleanupret from <value> unwind label <continue>
6300       cleanupret from <value> unwind to caller
6301
6302 Overview:
6303 """""""""
6304
6305 The '``cleanupret``' instruction is a terminator instruction that has
6306 an optional successor.
6307
6308
6309 Arguments:
6310 """"""""""
6311
6312 The '``cleanupret``' instruction requires one argument, which indicates
6313 which ``cleanuppad`` it exits, and must be a :ref:`cleanuppad <i_cleanuppad>`.
6314 If the specified ``cleanuppad`` is not the most-recently-entered not-yet-exited
6315 funclet pad (as described in the `EH documentation\ <ExceptionHandling.html#wineh-constraints>`_),
6316 the ``cleanupret``'s behavior is undefined.
6317
6318 The '``cleanupret``' instruction also has an optional successor, ``continue``,
6319 which must be the label of another basic block beginning with either a
6320 ``cleanuppad`` or ``catchswitch`` instruction.  This unwind destination must
6321 be a legal target with respect to the ``parent`` links, as described in the
6322 `exception handling documentation\ <ExceptionHandling.html#wineh-constraints>`_.
6323
6324 Semantics:
6325 """"""""""
6326
6327 The '``cleanupret``' instruction indicates to the
6328 :ref:`personality function <personalityfn>` that one
6329 :ref:`cleanuppad <i_cleanuppad>` it transferred control to has ended.
6330 It transfers control to ``continue`` or unwinds out of the function.
6331
6332 Example:
6333 """"""""
6334
6335 .. code-block:: text
6336
6337       cleanupret from %cleanup unwind to caller
6338       cleanupret from %cleanup unwind label %continue
6339
6340 .. _i_unreachable:
6341
6342 '``unreachable``' Instruction
6343 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6344
6345 Syntax:
6346 """""""
6347
6348 ::
6349
6350       unreachable
6351
6352 Overview:
6353 """""""""
6354
6355 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics. This
6356 instruction is used to inform the optimizer that a particular portion of
6357 the code is not reachable. This can be used to indicate that the code
6358 after a no-return function cannot be reached, and other facts.
6359
6360 Semantics:
6361 """"""""""
6362
6363 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics.
6364
6365 .. _binaryops:
6366
6367 Binary Operations
6368 -----------------
6369
6370 Binary operators are used to do most of the computation in a program.
6371 They require two operands of the same type, execute an operation on
6372 them, and produce a single value. The operands might represent multiple
6373 data, as is the case with the :ref:`vector <t_vector>` data type. The
6374 result value has the same type as its operands.
6375
6376 There are several different binary operators:
6377
6378 .. _i_add:
6379
6380 '``add``' Instruction
6381 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6382
6383 Syntax:
6384 """""""
6385
6386 ::
6387
6388       <result> = add <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
6389       <result> = add nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
6390       <result> = add nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
6391       <result> = add nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
6392
6393 Overview:
6394 """""""""
6395
6396 The '``add``' instruction returns the sum of its two operands.
6397
6398 Arguments:
6399 """"""""""
6400
6401 The two arguments to the '``add``' instruction must be
6402 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
6403 arguments must have identical types.
6404
6405 Semantics:
6406 """"""""""
6407
6408 The value produced is the integer sum of the two operands.
6409
6410 If the sum has unsigned overflow, the result returned is the
6411 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
6412 the result.
6413
6414 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
6415 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
6416
6417 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
6418 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
6419 result value of the ``add`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
6420 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
6421
6422 Example:
6423 """"""""
6424
6425 .. code-block:: text
6426
6427       <result> = add i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 + %var
6428
6429 .. _i_fadd:
6430
6431 '``fadd``' Instruction
6432 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6433
6434 Syntax:
6435 """""""
6436
6437 ::
6438
6439       <result> = fadd [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6440
6441 Overview:
6442 """""""""
6443
6444 The '``fadd``' instruction returns the sum of its two operands.
6445
6446 Arguments:
6447 """"""""""
6448
6449 The two arguments to the '``fadd``' instruction must be
6450 :ref:`floating-point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of 
6451 floating-point values. Both arguments must have identical types.
6452
6453 Semantics:
6454 """"""""""
6455
6456 The value produced is the floating-point sum of the two operands.
6457 This instruction is assumed to execute in the default :ref:`floating-point
6458 environment <floatenv>`. 
6459 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
6460 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
6461 unsafe floating-point optimizations:
6462
6463 Example:
6464 """"""""
6465
6466 .. code-block:: text
6467
6468       <result> = fadd float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 + %var
6469
6470 '``sub``' Instruction
6471 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6472
6473 Syntax:
6474 """""""
6475
6476 ::
6477
6478       <result> = sub <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
6479       <result> = sub nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
6480       <result> = sub nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
6481       <result> = sub nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
6482
6483 Overview:
6484 """""""""
6485
6486 The '``sub``' instruction returns the difference of its two operands.
6487
6488 Note that the '``sub``' instruction is used to represent the '``neg``'
6489 instruction present in most other intermediate representations.
6490
6491 Arguments:
6492 """"""""""
6493
6494 The two arguments to the '``sub``' instruction must be
6495 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
6496 arguments must have identical types.
6497
6498 Semantics:
6499 """"""""""
6500
6501 The value produced is the integer difference of the two operands.
6502
6503 If the difference has unsigned overflow, the result returned is the
6504 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
6505 the result.
6506
6507 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
6508 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
6509
6510 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
6511 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
6512 result value of the ``sub`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
6513 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
6514
6515 Example:
6516 """"""""
6517
6518 .. code-block:: text
6519
6520       <result> = sub i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 - %var
6521       <result> = sub i32 0, %val          ; yields i32:result = -%var
6522
6523 .. _i_fsub:
6524
6525 '``fsub``' Instruction
6526 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6527
6528 Syntax:
6529 """""""
6530
6531 ::
6532
6533       <result> = fsub [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6534
6535 Overview:
6536 """""""""
6537
6538 The '``fsub``' instruction returns the difference of its two operands.
6539
6540 Note that the '``fsub``' instruction is used to represent the '``fneg``'
6541 instruction present in most other intermediate representations.
6542
6543 Arguments:
6544 """"""""""
6545
6546 The two arguments to the '``fsub``' instruction must be
6547 :ref:`floating-point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of 
6548 floating-point values. Both arguments must have identical types.
6549
6550 Semantics:
6551 """"""""""
6552
6553 The value produced is the floating-point difference of the two operands.
6554 This instruction is assumed to execute in the default :ref:`floating-point
6555 environment <floatenv>`. 
6556 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
6557 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
6558 unsafe floating-point optimizations:
6559
6560 Example:
6561 """"""""
6562
6563 .. code-block:: text
6564
6565       <result> = fsub float 4.0, %var           ; yields float:result = 4.0 - %var
6566       <result> = fsub float -0.0, %val          ; yields float:result = -%var
6567
6568 '``mul``' Instruction
6569 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6570
6571 Syntax:
6572 """""""
6573
6574 ::
6575
6576       <result> = mul <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
6577       <result> = mul nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
6578       <result> = mul nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
6579       <result> = mul nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
6580
6581 Overview:
6582 """""""""
6583
6584 The '``mul``' instruction returns the product of its two operands.
6585
6586 Arguments:
6587 """"""""""
6588
6589 The two arguments to the '``mul``' instruction must be
6590 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
6591 arguments must have identical types.
6592
6593 Semantics:
6594 """"""""""
6595
6596 The value produced is the integer product of the two operands.
6597
6598 If the result of the multiplication has unsigned overflow, the result
6599 returned is the mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the
6600 bit width of the result.
6601
6602 Because LLVM integers use a two's complement representation, and the
6603 result is the same width as the operands, this instruction returns the
6604 correct result for both signed and unsigned integers. If a full product
6605 (e.g. ``i32`` * ``i32`` -> ``i64``) is needed, the operands should be
6606 sign-extended or zero-extended as appropriate to the width of the full
6607 product.
6608
6609 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
6610 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
6611 result value of the ``mul`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
6612 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
6613
6614 Example:
6615 """"""""
6616
6617 .. code-block:: text
6618
6619       <result> = mul i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 * %var
6620
6621 .. _i_fmul:
6622
6623 '``fmul``' Instruction
6624 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6625
6626 Syntax:
6627 """""""
6628
6629 ::
6630
6631       <result> = fmul [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6632
6633 Overview:
6634 """""""""
6635
6636 The '``fmul``' instruction returns the product of its two operands.
6637
6638 Arguments:
6639 """"""""""
6640
6641 The two arguments to the '``fmul``' instruction must be
6642 :ref:`floating-point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of 
6643 floating-point values. Both arguments must have identical types.
6644
6645 Semantics:
6646 """"""""""
6647
6648 The value produced is the floating-point product of the two operands.
6649 This instruction is assumed to execute in the default :ref:`floating-point
6650 environment <floatenv>`. 
6651 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
6652 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
6653 unsafe floating-point optimizations:
6654
6655 Example:
6656 """"""""
6657
6658 .. code-block:: text
6659
6660       <result> = fmul float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 * %var
6661
6662 '``udiv``' Instruction
6663 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6664
6665 Syntax:
6666 """""""
6667
6668 ::
6669
6670       <result> = udiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
6671       <result> = udiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6672
6673 Overview:
6674 """""""""
6675
6676 The '``udiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
6677
6678 Arguments:
6679 """"""""""
6680
6681 The two arguments to the '``udiv``' instruction must be
6682 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
6683 arguments must have identical types.
6684
6685 Semantics:
6686 """"""""""
6687
6688 The value produced is the unsigned integer quotient of the two operands.
6689
6690 Note that unsigned integer division and signed integer division are
6691 distinct operations; for signed integer division, use '``sdiv``'.
6692
6693 Division by zero is undefined behavior. For vectors, if any element
6694 of the divisor is zero, the operation has undefined behavior.
6695
6696
6697 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``udiv`` is
6698 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if %op1 is not a multiple of %op2 (as
6699 such, "((a udiv exact b) mul b) == a").
6700
6701 Example:
6702 """"""""
6703
6704 .. code-block:: text
6705
6706       <result> = udiv i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 / %var
6707
6708 '``sdiv``' Instruction
6709 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6710
6711 Syntax:
6712 """""""
6713
6714 ::
6715
6716       <result> = sdiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
6717       <result> = sdiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6718
6719 Overview:
6720 """""""""
6721
6722 The '``sdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
6723
6724 Arguments:
6725 """"""""""
6726
6727 The two arguments to the '``sdiv``' instruction must be
6728 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
6729 arguments must have identical types.
6730
6731 Semantics:
6732 """"""""""
6733
6734 The value produced is the signed integer quotient of the two operands
6735 rounded towards zero.
6736
6737 Note that signed integer division and unsigned integer division are
6738 distinct operations; for unsigned integer division, use '``udiv``'.
6739
6740 Division by zero is undefined behavior. For vectors, if any element
6741 of the divisor is zero, the operation has undefined behavior.
6742 Overflow also leads to undefined behavior; this is a rare case, but can
6743 occur, for example, by doing a 32-bit division of -2147483648 by -1.
6744
6745 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``sdiv`` is
6746 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the result would be rounded.
6747
6748 Example:
6749 """"""""
6750
6751 .. code-block:: text
6752
6753       <result> = sdiv i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 / %var
6754
6755 .. _i_fdiv:
6756
6757 '``fdiv``' Instruction
6758 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6759
6760 Syntax:
6761 """""""
6762
6763 ::
6764
6765       <result> = fdiv [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6766
6767 Overview:
6768 """""""""
6769
6770 The '``fdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
6771
6772 Arguments:
6773 """"""""""
6774
6775 The two arguments to the '``fdiv``' instruction must be
6776 :ref:`floating-point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of 
6777 floating-point values. Both arguments must have identical types.
6778
6779 Semantics:
6780 """"""""""
6781
6782 The value produced is the floating-point quotient of the two operands.
6783 This instruction is assumed to execute in the default :ref:`floating-point
6784 environment <floatenv>`. 
6785 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
6786 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
6787 unsafe floating-point optimizations:
6788
6789 Example:
6790 """"""""
6791
6792 .. code-block:: text
6793
6794       <result> = fdiv float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 / %var
6795
6796 '``urem``' Instruction
6797 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6798
6799 Syntax:
6800 """""""
6801
6802 ::
6803
6804       <result> = urem <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6805
6806 Overview:
6807 """""""""
6808
6809 The '``urem``' instruction returns the remainder from the unsigned
6810 division of its two arguments.
6811
6812 Arguments:
6813 """"""""""
6814
6815 The two arguments to the '``urem``' instruction must be
6816 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
6817 arguments must have identical types.
6818
6819 Semantics:
6820 """"""""""
6821
6822 This instruction returns the unsigned integer *remainder* of a division.
6823 This instruction always performs an unsigned division to get the
6824 remainder.
6825
6826 Note that unsigned integer remainder and signed integer remainder are
6827 distinct operations; for signed integer remainder, use '``srem``'.
6828
6829 Taking the remainder of a division by zero is undefined behavior.
6830 For vectors, if any element of the divisor is zero, the operation has
6831 undefined behavior.
6832
6833 Example:
6834 """"""""
6835
6836 .. code-block:: text
6837
6838       <result> = urem i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 % %var
6839
6840 '``srem``' Instruction
6841 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6842
6843 Syntax:
6844 """""""
6845
6846 ::
6847
6848       <result> = srem <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6849
6850 Overview:
6851 """""""""
6852
6853 The '``srem``' instruction returns the remainder from the signed
6854 division of its two operands. This instruction can also take
6855 :ref:`vector <t_vector>` versions of the values in which case the elements
6856 must be integers.
6857
6858 Arguments:
6859 """"""""""
6860
6861 The two arguments to the '``srem``' instruction must be
6862 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
6863 arguments must have identical types.
6864
6865 Semantics:
6866 """"""""""
6867
6868 This instruction returns the *remainder* of a division (where the result
6869 is either zero or has the same sign as the dividend, ``op1``), not the
6870 *modulo* operator (where the result is either zero or has the same sign
6871 as the divisor, ``op2``) of a value. For more information about the
6872 difference, see `The Math
6873 Forum <http://mathforum.org/dr.math/problems/anne.4.28.99.html>`_. For a
6874 table of how this is implemented in various languages, please see
6875 `Wikipedia: modulo
6876 operation <http://en.wikipedia.org/wiki/Modulo_operation>`_.
6877
6878 Note that signed integer remainder and unsigned integer remainder are
6879 distinct operations; for unsigned integer remainder, use '``urem``'.
6880
6881 Taking the remainder of a division by zero is undefined behavior.
6882 For vectors, if any element of the divisor is zero, the operation has
6883 undefined behavior.
6884 Overflow also leads to undefined behavior; this is a rare case, but can
6885 occur, for example, by taking the remainder of a 32-bit division of
6886 -2147483648 by -1. (The remainder doesn't actually overflow, but this
6887 rule lets srem be implemented using instructions that return both the
6888 result of the division and the remainder.)
6889
6890 Example:
6891 """"""""
6892
6893 .. code-block:: text
6894
6895       <result> = srem i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 % %var
6896
6897 .. _i_frem:
6898
6899 '``frem``' Instruction
6900 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6901
6902 Syntax:
6903 """""""
6904
6905 ::
6906
6907       <result> = frem [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6908
6909 Overview:
6910 """""""""
6911
6912 The '``frem``' instruction returns the remainder from the division of
6913 its two operands.
6914
6915 Arguments:
6916 """"""""""
6917
6918 The two arguments to the '``frem``' instruction must be
6919 :ref:`floating-point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of 
6920 floating-point values. Both arguments must have identical types.
6921
6922 Semantics:
6923 """"""""""
6924
6925 The value produced is the floating-point remainder of the two operands.
6926 This is the same output as a libm '``fmod``' function, but without any
6927 possibility of setting ``errno``. The remainder has the same sign as the 
6928 dividend.
6929 This instruction is assumed to execute in the default :ref:`floating-point
6930 environment <floatenv>`. 
6931 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
6932 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
6933 unsafe floating-point optimizations:
6934
6935 Example:
6936 """"""""
6937
6938 .. code-block:: text
6939
6940       <result> = frem float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 % %var
6941
6942 .. _bitwiseops:
6943
6944 Bitwise Binary Operations
6945 -------------------------
6946
6947 Bitwise binary operators are used to do various forms of bit-twiddling
6948 in a program. They are generally very efficient instructions and can
6949 commonly be strength reduced from other instructions. They require two
6950 operands of the same type, execute an operation on them, and produce a
6951 single value. The resulting value is the same type as its operands.
6952
6953 '``shl``' Instruction
6954 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6955
6956 Syntax:
6957 """""""
6958
6959 ::
6960
6961       <result> = shl <ty> <op1>, <op2>           ; yields ty:result
6962       <result> = shl nuw <ty> <op1>, <op2>       ; yields ty:result
6963       <result> = shl nsw <ty> <op1>, <op2>       ; yields ty:result
6964       <result> = shl nuw nsw <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6965
6966 Overview:
6967 """""""""
6968
6969 The '``shl``' instruction returns the first operand shifted to the left
6970 a specified number of bits.
6971
6972 Arguments:
6973 """"""""""
6974
6975 Both arguments to the '``shl``' instruction must be the same
6976 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
6977 '``op2``' is treated as an unsigned value.
6978
6979 Semantics:
6980 """"""""""
6981
6982 The value produced is ``op1`` \* 2\ :sup:`op2` mod 2\ :sup:`n`,
6983 where ``n`` is the width of the result. If ``op2`` is (statically or
6984 dynamically) equal to or larger than the number of bits in
6985 ``op1``, this instruction returns a :ref:`poison value <poisonvalues>`.
6986 If the arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted
6987 by the corresponding shift amount in ``op2``.
6988
6989 If the ``nuw`` keyword is present, then the shift produces a poison
6990 value if it shifts out any non-zero bits.
6991 If the ``nsw`` keyword is present, then the shift produces a poison
6992 value it shifts out any bits that disagree with the resultant sign bit.
6993
6994 Example:
6995 """"""""
6996
6997 .. code-block:: text
6998
6999       <result> = shl i32 4, %var   ; yields i32: 4 << %var
7000       <result> = shl i32 4, 2      ; yields i32: 16
7001       <result> = shl i32 1, 10     ; yields i32: 1024
7002       <result> = shl i32 1, 32     ; undefined
7003       <result> = shl <2 x i32> < i32 1, i32 1>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 2, i32 4>
7004
7005 '``lshr``' Instruction
7006 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7007
7008 Syntax:
7009 """""""
7010
7011 ::
7012
7013       <result> = lshr <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
7014       <result> = lshr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
7015
7016 Overview:
7017 """""""""
7018
7019 The '``lshr``' instruction (logical shift right) returns the first
7020 operand shifted to the right a specified number of bits with zero fill.
7021
7022 Arguments:
7023 """"""""""
7024
7025 Both arguments to the '``lshr``' instruction must be the same
7026 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
7027 '``op2``' is treated as an unsigned value.
7028
7029 Semantics:
7030 """"""""""
7031
7032 This instruction always performs a logical shift right operation. The
7033 most significant bits of the result will be filled with zero bits after
7034 the shift. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
7035 than the number of bits in ``op1``, this instruction returns a :ref:`poison
7036 value <poisonvalues>`. If the arguments are vectors, each vector element
7037 of ``op1`` is shifted by the corresponding shift amount in ``op2``.
7038
7039 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``lshr`` is
7040 a poison value if any of the bits shifted out are non-zero.
7041
7042 Example:
7043 """"""""
7044
7045 .. code-block:: text
7046
7047       <result> = lshr i32 4, 1   ; yields i32:result = 2
7048       <result> = lshr i32 4, 2   ; yields i32:result = 1
7049       <result> = lshr i8  4, 3   ; yields i8:result = 0
7050       <result> = lshr i8 -2, 1   ; yields i8:result = 0x7F
7051       <result> = lshr i32 1, 32  ; undefined
7052       <result> = lshr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 0x7FFFFFFF, i32 1>
7053
7054 '``ashr``' Instruction
7055 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7056
7057 Syntax:
7058 """""""
7059
7060 ::
7061
7062       <result> = ashr <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
7063       <result> = ashr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
7064
7065 Overview:
7066 """""""""
7067
7068 The '``ashr``' instruction (arithmetic shift right) returns the first
7069 operand shifted to the right a specified number of bits with sign
7070 extension.
7071
7072 Arguments:
7073 """"""""""
7074
7075 Both arguments to the '``ashr``' instruction must be the same
7076 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
7077 '``op2``' is treated as an unsigned value.
7078
7079 Semantics:
7080 """"""""""
7081
7082 This instruction always performs an arithmetic shift right operation,
7083 The most significant bits of the result will be filled with the sign bit
7084 of ``op1``. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
7085 than the number of bits in ``op1``, this instruction returns a :ref:`poison
7086 value <poisonvalues>`. If the arguments are vectors, each vector element
7087 of ``op1`` is shifted by the corresponding shift amount in ``op2``.
7088
7089 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``ashr`` is
7090 a poison value if any of the bits shifted out are non-zero.
7091
7092 Example:
7093 """"""""
7094
7095 .. code-block:: text
7096
7097       <result> = ashr i32 4, 1   ; yields i32:result = 2
7098       <result> = ashr i32 4, 2   ; yields i32:result = 1
7099       <result> = ashr i8  4, 3   ; yields i8:result = 0
7100       <result> = ashr i8 -2, 1   ; yields i8:result = -1
7101       <result> = ashr i32 1, 32  ; undefined
7102       <result> = ashr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 3>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 -1, i32 0>
7103
7104 '``and``' Instruction
7105 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7106
7107 Syntax:
7108 """""""
7109
7110 ::
7111
7112       <result> = and <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
7113
7114 Overview:
7115 """""""""
7116
7117 The '``and``' instruction returns the bitwise logical and of its two
7118 operands.
7119
7120 Arguments:
7121 """"""""""
7122
7123 The two arguments to the '``and``' instruction must be
7124 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
7125 arguments must have identical types.
7126
7127 Semantics:
7128 """"""""""
7129
7130 The truth table used for the '``and``' instruction is:
7131
7132 +-----+-----+-----+
7133 | In0 | In1 | Out |
7134 +-----+-----+-----+
7135 |   0 |   0 |   0 |
7136 +-----+-----+-----+
7137 |   0 |   1 |   0 |
7138 +-----+-----+-----+
7139 |   1 |   0 |   0 |
7140 +-----+-----+-----+
7141 |   1 |   1 |   1 |
7142 +-----+-----+-----+
7143
7144 Example:
7145 """"""""
7146
7147 .. code-block:: text
7148
7149       <result> = and i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 & %var
7150       <result> = and i32 15, 40          ; yields i32:result = 8
7151       <result> = and i32 4, 8            ; yields i32:result = 0
7152
7153 '``or``' Instruction
7154 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7155
7156 Syntax:
7157 """""""
7158
7159 ::
7160
7161       <result> = or <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
7162
7163 Overview:
7164 """""""""
7165
7166 The '``or``' instruction returns the bitwise logical inclusive or of its
7167 two operands.
7168
7169 Arguments:
7170 """"""""""
7171
7172 The two arguments to the '``or``' instruction must be
7173 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
7174 arguments must have identical types.
7175
7176 Semantics:
7177 """"""""""
7178
7179 The truth table used for the '``or``' instruction is:
7180
7181 +-----+-----+-----+
7182 | In0 | In1 | Out |
7183 +-----+-----+-----+
7184 |   0 |   0 |   0 |
7185 +-----+-----+-----+
7186 |   0 |   1 |   1 |
7187 +-----+-----+-----+
7188 |   1 |   0 |   1 |
7189 +-----+-----+-----+
7190 |   1 |   1 |   1 |
7191 +-----+-----+-----+
7192
7193 Example:
7194 """"""""
7195
7196 ::
7197
7198       <result> = or i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 | %var
7199       <result> = or i32 15, 40          ; yields i32:result = 47
7200       <result> = or i32 4, 8            ; yields i32:result = 12
7201
7202 '``xor``' Instruction
7203 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7204
7205 Syntax:
7206 """""""
7207
7208 ::
7209
7210       <result> = xor <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
7211
7212 Overview:
7213 """""""""
7214
7215 The '``xor``' instruction returns the bitwise logical exclusive or of
7216 its two operands. The ``xor`` is used to implement the "one's
7217 complement" operation, which is the "~" operator in C.
7218
7219 Arguments:
7220 """"""""""
7221
7222 The two arguments to the '``xor``' instruction must be
7223 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
7224 arguments must have identical types.
7225
7226 Semantics:
7227 """"""""""
7228
7229 The truth table used for the '``xor``' instruction is:
7230
7231 +-----+-----+-----+
7232 | In0 | In1 | Out |
7233 +-----+-----+-----+
7234 |   0 |   0 |   0 |
7235 +-----+-----+-----+
7236 |   0 |   1 |   1 |
7237 +-----+-----+-----+
7238 |   1 |   0 |   1 |
7239 +-----+-----+-----+
7240 |   1 |   1 |   0 |
7241 +-----+-----+-----+
7242
7243 Example:
7244 """"""""
7245
7246 .. code-block:: text
7247
7248       <result> = xor i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 ^ %var
7249       <result> = xor i32 15, 40          ; yields i32:result = 39
7250       <result> = xor i32 4, 8            ; yields i32:result = 12
7251       <result> = xor i32 %V, -1          ; yields i32:result = ~%V
7252
7253 Vector Operations
7254 -----------------
7255
7256 LLVM supports several instructions to represent vector operations in a
7257 target-independent manner. These instructions cover the element-access
7258 and vector-specific operations needed to process vectors effectively.
7259 While LLVM does directly support these vector operations, many
7260 sophisticated algorithms will want to use target-specific intrinsics to
7261 take full advantage of a specific target.
7262
7263 .. _i_extractelement:
7264
7265 '``extractelement``' Instruction
7266 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7267
7268 Syntax:
7269 """""""
7270
7271 ::
7272
7273       <result> = extractelement <n x <ty>> <val>, <ty2> <idx>  ; yields <ty>
7274
7275 Overview:
7276 """""""""
7277
7278 The '``extractelement``' instruction extracts a single scalar element
7279 from a vector at a specified index.
7280
7281 Arguments:
7282 """"""""""
7283
7284 The first operand of an '``extractelement``' instruction is a value of
7285 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is an index indicating
7286 the position from which to extract the element. The index may be a
7287 variable of any integer type.
7288
7289 Semantics:
7290 """"""""""
7291
7292 The result is a scalar of the same type as the element type of ``val``.
7293 Its value is the value at position ``idx`` of ``val``. If ``idx``
7294 exceeds the length of ``val``, the results are undefined.
7295
7296 Example:
7297 """"""""
7298
7299 .. code-block:: text
7300
7301       <result> = extractelement <4 x i32> %vec, i32 0    ; yields i32
7302
7303 .. _i_insertelement:
7304
7305 '``insertelement``' Instruction
7306 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7307
7308 Syntax:
7309 """""""
7310
7311 ::
7312
7313       <result> = insertelement <n x <ty>> <val>, <ty> <elt>, <ty2> <idx>    ; yields <n x <ty>>
7314
7315 Overview:
7316 """""""""
7317
7318 The '``insertelement``' instruction inserts a scalar element into a
7319 vector at a specified index.
7320
7321 Arguments:
7322 """"""""""
7323
7324 The first operand of an '``insertelement``' instruction is a value of
7325 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is a scalar value whose
7326 type must equal the element type of the first operand. The third operand
7327 is an index indicating the position at which to insert the value. The
7328 index may be a variable of any integer type.
7329
7330 Semantics:
7331 """"""""""
7332
7333 The result is a vector of the same type as ``val``. Its element values
7334 are those of ``val`` except at position ``idx``, where it gets the value
7335 ``elt``. If ``idx`` exceeds the length of ``val``, the results are
7336 undefined.
7337
7338 Example:
7339 """"""""
7340
7341 .. code-block:: text
7342
7343       <result> = insertelement <4 x i32> %vec, i32 1, i32 0    ; yields <4 x i32>
7344
7345 .. _i_shufflevector:
7346
7347 '``shufflevector``' Instruction
7348 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7349
7350 Syntax:
7351 """""""
7352
7353 ::
7354
7355       <result> = shufflevector <n x <ty>> <v1>, <n x <ty>> <v2>, <m x i32> <mask>    ; yields <m x <ty>>
7356
7357 Overview:
7358 """""""""
7359
7360 The '``shufflevector``' instruction constructs a permutation of elements
7361 from two input vectors, returning a vector with the same element type as
7362 the input and length that is the same as the shuffle mask.
7363
7364 Arguments:
7365 """"""""""
7366
7367 The first two operands of a '``shufflevector``' instruction are vectors
7368 with the same type. The third argument is a shuffle mask whose element
7369 type is always 'i32'. The result of the instruction is a vector whose
7370 length is the same as the shuffle mask and whose element type is the
7371 same as the element type of the first two operands.
7372
7373 The shuffle mask operand is required to be a constant vector with either
7374 constant integer or undef values.
7375
7376 Semantics:
7377 """"""""""
7378
7379 The elements of the two input vectors are numbered from left to right
7380 across both of the vectors. The shuffle mask operand specifies, for each
7381 element of the result vector, which element of the two input vectors the
7382 result element gets. If the shuffle mask is undef, the result vector is
7383 undef. If any element of the mask operand is undef, that element of the
7384 result is undef. If the shuffle mask selects an undef element from one
7385 of the input vectors, the resulting element is undef.
7386
7387 Example:
7388 """"""""
7389
7390 .. code-block:: text
7391
7392       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
7393                               <4 x i32> <i32 0, i32 4, i32 1, i32 5>  ; yields <4 x i32>
7394       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> undef,
7395                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32> - Identity shuffle.
7396       <result> = shufflevector <8 x i32> %v1, <8 x i32> undef,
7397                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32>
7398       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
7399                               <8 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3, i32 4, i32 5, i32 6, i32 7 >  ; yields <8 x i32>
7400
7401 Aggregate Operations
7402 --------------------
7403
7404 LLVM supports several instructions for working with
7405 :ref:`aggregate <t_aggregate>` values.
7406
7407 .. _i_extractvalue:
7408
7409 '``extractvalue``' Instruction
7410 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7411
7412 Syntax:
7413 """""""
7414
7415 ::
7416
7417       <result> = extractvalue <aggregate type> <val>, <idx>{, <idx>}*
7418
7419 Overview:
7420 """""""""
7421
7422 The '``extractvalue``' instruction extracts the value of a member field
7423 from an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
7424
7425 Arguments:
7426 """"""""""
7427
7428 The first operand of an '``extractvalue``' instruction is a value of
7429 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The other operands are
7430 constant indices to specify which value to extract in a similar manner
7431 as indices in a '``getelementptr``' instruction.
7432
7433 The major differences to ``getelementptr`` indexing are:
7434
7435 -  Since the value being indexed is not a pointer, the first index is
7436    omitted and assumed to be zero.
7437 -  At least one index must be specified.
7438 -  Not only struct indices but also array indices must be in bounds.
7439
7440 Semantics:
7441 """"""""""
7442
7443 The result is the value at the position in the aggregate specified by
7444 the index operands.
7445
7446 Example:
7447 """"""""
7448
7449 .. code-block:: text
7450
7451       <result> = extractvalue {i32, float} %agg, 0    ; yields i32
7452
7453 .. _i_insertvalue:
7454
7455 '``insertvalue``' Instruction
7456 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7457
7458 Syntax:
7459 """""""
7460
7461 ::
7462
7463       <result> = insertvalue <aggregate type> <val>, <ty> <elt>, <idx>{, <idx>}*    ; yields <aggregate type>
7464
7465 Overview:
7466 """""""""
7467
7468 The '``insertvalue``' instruction inserts a value into a member field in
7469 an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
7470
7471 Arguments:
7472 """"""""""
7473
7474 The first operand of an '``insertvalue``' instruction is a value of
7475 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The second operand is
7476 a first-class value to insert. The following operands are constant
7477 indices indicating the position at which to insert the value in a
7478 similar manner as indices in a '``extractvalue``' instruction. The value
7479 to insert must have the same type as the value identified by the
7480 indices.
7481
7482 Semantics:
7483 """"""""""
7484
7485 The result is an aggregate of the same type as ``val``. Its value is
7486 that of ``val`` except that the value at the position specified by the
7487 indices is that of ``elt``.
7488
7489 Example:
7490 """"""""
7491
7492 .. code-block:: llvm
7493
7494       %agg1 = insertvalue {i32, float} undef, i32 1, 0              ; yields {i32 1, float undef}
7495       %agg2 = insertvalue {i32, float} %agg1, float %val, 1         ; yields {i32 1, float %val}
7496       %agg3 = insertvalue {i32, {float}} undef, float %val, 1, 0    ; yields {i32 undef, {float %val}}
7497
7498 .. _memoryops:
7499
7500 Memory Access and Addressing Operations
7501 ---------------------------------------
7502
7503 A key design point of an SSA-based representation is how it represents
7504 memory. In LLVM, no memory locations are in SSA form, which makes things
7505 very simple. This section describes how to read, write, and allocate
7506 memory in LLVM.
7507
7508 .. _i_alloca:
7509
7510 '``alloca``' Instruction
7511 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7512
7513 Syntax:
7514 """""""
7515
7516 ::
7517
7518       <result> = alloca [inalloca] <type> [, <ty> <NumElements>] [, align <alignment>] [, addrspace(<num>)]     ; yields type addrspace(num)*:result
7519
7520 Overview:
7521 """""""""
7522
7523 The '``alloca``' instruction allocates memory on the stack frame of the
7524 currently executing function, to be automatically released when this
7525 function returns to its caller. The object is always allocated in the
7526 address space for allocas indicated in the datalayout.
7527
7528 Arguments:
7529 """"""""""
7530
7531 The '``alloca``' instruction allocates ``sizeof(<type>)*NumElements``
7532 bytes of memory on the runtime stack, returning a pointer of the
7533 appropriate type to the program. If "NumElements" is specified, it is
7534 the number of elements allocated, otherwise "NumElements" is defaulted
7535 to be one. If a constant alignment is specified, the value result of the
7536 allocation is guaranteed to be aligned to at least that boundary. The
7537 alignment may not be greater than ``1 << 29``. If not specified, or if
7538 zero, the target can choose to align the allocation on any convenient
7539 boundary compatible with the type.
7540
7541 '``type``' may be any sized type.
7542
7543 Semantics:
7544 """"""""""
7545
7546 Memory is allocated; a pointer is returned. The operation is undefined
7547 if there is insufficient stack space for the allocation. '``alloca``'d
7548 memory is automatically released when the function returns. The
7549 '``alloca``' instruction is commonly used to represent automatic
7550 variables that must have an address available. When the function returns
7551 (either with the ``ret`` or ``resume`` instructions), the memory is
7552 reclaimed. Allocating zero bytes is legal, but the result is undefined.
7553 The order in which memory is allocated (ie., which way the stack grows)
7554 is not specified.
7555
7556 Example:
7557 """"""""
7558
7559 .. code-block:: llvm
7560
7561       %ptr = alloca i32                             ; yields i32*:ptr
7562       %ptr = alloca i32, i32 4                      ; yields i32*:ptr
7563       %ptr = alloca i32, i32 4, align 1024          ; yields i32*:ptr
7564       %ptr = alloca i32, align 1024                 ; yields i32*:ptr
7565
7566 .. _i_load:
7567
7568 '``load``' Instruction
7569 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7570
7571 Syntax:
7572 """""""
7573
7574 ::
7575
7576       <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>]
7577       <result> = load atomic [volatile] <ty>, <ty>* <pointer> [syncscope("<target-scope>")] <ordering>, align <alignment> [, !invariant.group !<index>]
7578       !<index> = !{ i32 1 }
7579       !<deref_bytes_node> = !{i64 <dereferenceable_bytes>}
7580       !<align_node> = !{ i64 <value_alignment> }
7581
7582 Overview:
7583 """""""""
7584
7585 The '``load``' instruction is used to read from memory.
7586
7587 Arguments:
7588 """"""""""
7589
7590 The argument to the ``load`` instruction specifies the memory address from which
7591 to load. The type specified must be a :ref:`first class <t_firstclass>` type of
7592 known size (i.e. not containing an :ref:`opaque structural type <t_opaque>`). If
7593 the ``load`` is marked as ``volatile``, then the optimizer is not allowed to
7594 modify the number or order of execution of this ``load`` with other
7595 :ref:`volatile operations <volatile>`.
7596
7597 If the ``load`` is marked as ``atomic``, it takes an extra :ref:`ordering
7598 <ordering>` and optional ``syncscope("<target-scope>")`` argument. The
7599 ``release`` and ``acq_rel`` orderings are not valid on ``load`` instructions.
7600 Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results when they may see
7601 multiple atomic stores. The type of the pointee must be an integer, pointer, or
7602 floating-point type whose bit width is a power of two greater than or equal to
7603 eight and less than or equal to a target-specific size limit.  ``align`` must be
7604 explicitly specified on atomic loads, and the load has undefined behavior if the
7605 alignment is not set to a value which is at least the size in bytes of the
7606 pointee. ``!nontemporal`` does not have any defined semantics for atomic loads.
7607
7608 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
7609 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
7610 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
7611 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
7612 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
7613 alignment results in undefined behavior. Underestimating the alignment
7614 may produce less efficient code. An alignment of 1 is always safe. The
7615 maximum possible alignment is ``1 << 29``. An alignment value higher
7616 than the size of the loaded type implies memory up to the alignment
7617 value bytes can be safely loaded without trapping in the default
7618 address space. Access of the high bytes can interfere with debugging
7619 tools, so should not be accessed if the function has the
7620 ``sanitize_thread`` or ``sanitize_address`` attributes.
7621
7622 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single
7623 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one
7624 ``i32`` entry of value 1. The existence of the ``!nontemporal``
7625 metadata on the instruction tells the optimizer and code generator
7626 that this load is not expected to be reused in the cache. The code
7627 generator may select special instructions to save cache bandwidth, such
7628 as the ``MOVNT`` instruction on x86.
7629
7630 The optional ``!invariant.load`` metadata must reference a single
7631 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
7632 entries. If a load instruction tagged with the ``!invariant.load``
7633 metadata is executed, the optimizer may assume the memory location
7634 referenced by the load contains the same value at all points in the
7635 program where the memory location is known to be dereferenceable.
7636
7637 The optional ``!invariant.group`` metadata must reference a single metadata name
7638  ``<index>`` corresponding to a metadata node with no entries.
7639  See ``invariant.group`` metadata.
7640
7641 The optional ``!nonnull`` metadata must reference a single
7642 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
7643 entries. The existence of the ``!nonnull`` metadata on the
7644 instruction tells the optimizer that the value loaded is known to
7645 never be null. This is analogous to the ``nonnull`` attribute
7646 on parameters and return values. This metadata can only be applied
7647 to loads of a pointer type.
7648
7649 The optional ``!dereferenceable`` metadata must reference a single metadata
7650 name ``<deref_bytes_node>`` corresponding to a metadata node with one ``i64``
7651 entry. The existence of the ``!dereferenceable`` metadata on the instruction
7652 tells the optimizer that the value loaded is known to be dereferenceable.
7653 The number of bytes known to be dereferenceable is specified by the integer
7654 value in the metadata node. This is analogous to the ''dereferenceable''
7655 attribute on parameters and return values. This metadata can only be applied
7656 to loads of a pointer type.
7657
7658 The optional ``!dereferenceable_or_null`` metadata must reference a single
7659 metadata name ``<deref_bytes_node>`` corresponding to a metadata node with one
7660 ``i64`` entry. The existence of the ``!dereferenceable_or_null`` metadata on the
7661 instruction tells the optimizer that the value loaded is known to be either
7662 dereferenceable or null.
7663 The number of bytes known to be dereferenceable is specified by the integer
7664 value in the metadata node. This is analogous to the ''dereferenceable_or_null''
7665 attribute on parameters and return values. This metadata can only be applied
7666 to loads of a pointer type.
7667
7668 The optional ``!align`` metadata must reference a single metadata name
7669 ``<align_node>`` corresponding to a metadata node with one ``i64`` entry.
7670 The existence of the ``!align`` metadata on the instruction tells the
7671 optimizer that the value loaded is known to be aligned to a boundary specified
7672 by the integer value in the metadata node. The alignment must be a power of 2.
7673 This is analogous to the ''align'' attribute on parameters and return values.
7674 This metadata can only be applied to loads of a pointer type.
7675
7676 Semantics:
7677 """"""""""
7678
7679 The location of memory pointed to is loaded. If the value being loaded
7680 is of scalar type then the number of bytes read does not exceed the
7681 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
7682 example, loading an ``i24`` reads at most three bytes. When loading a
7683 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
7684 of bytes, the result is undefined if the value was not originally
7685 written using a store of the same type.
7686
7687 Examples:
7688 """""""""
7689
7690 .. code-block:: llvm
7691
7692       %ptr = alloca i32                               ; yields i32*:ptr
7693       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields void
7694       %val = load i32, i32* %ptr                      ; yields i32:val = i32 3
7695
7696 .. _i_store:
7697
7698 '``store``' Instruction
7699 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7700
7701 Syntax:
7702 """""""
7703
7704 ::
7705
7706       store [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>][, !invariant.group !<index>]        ; yields void
7707       store atomic [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer> [syncscope("<target-scope>")] <ordering>, align <alignment> [, !invariant.group !<index>] ; yields void
7708
7709 Overview:
7710 """""""""
7711
7712 The '``store``' instruction is used to write to memory.
7713
7714 Arguments:
7715 """"""""""
7716
7717 There are two arguments to the ``store`` instruction: a value to store and an
7718 address at which to store it. The type of the ``<pointer>`` operand must be a
7719 pointer to the :ref:`first class <t_firstclass>` type of the ``<value>``
7720 operand. If the ``store`` is marked as ``volatile``, then the optimizer is not
7721 allowed to modify the number or order of execution of this ``store`` with other
7722 :ref:`volatile operations <volatile>`.  Only values of :ref:`first class
7723 <t_firstclass>` types of known size (i.e. not containing an :ref:`opaque
7724 structural type <t_opaque>`) can be stored.
7725
7726 If the ``store`` is marked as ``atomic``, it takes an extra :ref:`ordering
7727 <ordering>` and optional ``syncscope("<target-scope>")`` argument. The
7728 ``acquire`` and ``acq_rel`` orderings aren't valid on ``store`` instructions.
7729 Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results when they may see
7730 multiple atomic stores. The type of the pointee must be an integer, pointer, or
7731 floating-point type whose bit width is a power of two greater than or equal to
7732 eight and less than or equal to a target-specific size limit.  ``align`` must be
7733 explicitly specified on atomic stores, and the store has undefined behavior if
7734 the alignment is not set to a value which is at least the size in bytes of the
7735 pointee. ``!nontemporal`` does not have any defined semantics for atomic stores.
7736
7737 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
7738 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
7739 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
7740 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
7741 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
7742 alignment results in undefined behavior. Underestimating the
7743 alignment may produce less efficient code. An alignment of 1 is always
7744 safe. The maximum possible alignment is ``1 << 29``. An alignment
7745 value higher than the size of the stored type implies memory up to the
7746 alignment value bytes can be stored to without trapping in the default
7747 address space. Storing to the higher bytes however may result in data
7748 races if another thread can access the same address. Introducing a
7749 data race is not allowed. Storing to the extra bytes is not allowed
7750 even in situations where a data race is known to not exist if the
7751 function has the ``sanitize_address`` attribute.
7752
7753 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single metadata
7754 name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one ``i32`` entry of
7755 value 1. The existence of the ``!nontemporal`` metadata on the instruction
7756 tells the optimizer and code generator that this load is not expected to
7757 be reused in the cache. The code generator may select special
7758 instructions to save cache bandwidth, such as the ``MOVNT`` instruction on
7759 x86.
7760
7761 The optional ``!invariant.group`` metadata must reference a
7762 single metadata name ``<index>``. See ``invariant.group`` metadata.
7763
7764 Semantics:
7765 """"""""""
7766
7767 The contents of memory are updated to contain ``<value>`` at the
7768 location specified by the ``<pointer>`` operand. If ``<value>`` is
7769 of scalar type then the number of bytes written does not exceed the
7770 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
7771 example, storing an ``i24`` writes at most three bytes. When writing a
7772 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
7773 of bytes, it is unspecified what happens to the extra bits that do not
7774 belong to the type, but they will typically be overwritten.
7775
7776 Example:
7777 """"""""
7778
7779 .. code-block:: llvm
7780
7781       %ptr = alloca i32                               ; yields i32*:ptr
7782       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields void
7783       %val = load i32, i32* %ptr                      ; yields i32:val = i32 3
7784
7785 .. _i_fence:
7786
7787 '``fence``' Instruction
7788 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7789
7790 Syntax:
7791 """""""
7792
7793 ::
7794
7795       fence [syncscope("<target-scope>")] <ordering>  ; yields void
7796
7797 Overview:
7798 """""""""
7799
7800 The '``fence``' instruction is used to introduce happens-before edges
7801 between operations.
7802
7803 Arguments:
7804 """"""""""
7805
7806 '``fence``' instructions take an :ref:`ordering <ordering>` argument which
7807 defines what *synchronizes-with* edges they add. They can only be given
7808 ``acquire``, ``release``, ``acq_rel``, and ``seq_cst`` orderings.
7809
7810 Semantics:
7811 """"""""""
7812
7813 A fence A which has (at least) ``release`` ordering semantics
7814 *synchronizes with* a fence B with (at least) ``acquire`` ordering
7815 semantics if and only if there exist atomic operations X and Y, both
7816 operating on some atomic object M, such that A is sequenced before X, X
7817 modifies M (either directly or through some side effect of a sequence
7818 headed by X), Y is sequenced before B, and Y observes M. This provides a
7819 *happens-before* dependency between A and B. Rather than an explicit
7820 ``fence``, one (but not both) of the atomic operations X or Y might
7821 provide a ``release`` or ``acquire`` (resp.) ordering constraint and
7822 still *synchronize-with* the explicit ``fence`` and establish the
7823 *happens-before* edge.
7824
7825 A ``fence`` which has ``seq_cst`` ordering, in addition to having both
7826 ``acquire`` and ``release`` semantics specified above, participates in
7827 the global program order of other ``seq_cst`` operations and/or fences.
7828
7829 A ``fence`` instruction can also take an optional
7830 ":ref:`syncscope <syncscope>`" argument.
7831
7832 Example:
7833 """"""""
7834
7835 .. code-block:: text
7836
7837       fence acquire                                        ; yields void
7838       fence syncscope("singlethread") seq_cst              ; yields void
7839       fence syncscope("agent") seq_cst                     ; yields void
7840
7841 .. _i_cmpxchg:
7842
7843 '``cmpxchg``' Instruction
7844 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7845
7846 Syntax:
7847 """""""
7848
7849 ::
7850
7851       cmpxchg [weak] [volatile] <ty>* <pointer>, <ty> <cmp>, <ty> <new> [syncscope("<target-scope>")] <success ordering> <failure ordering> ; yields  { ty, i1 }
7852
7853 Overview:
7854 """""""""
7855
7856 The '``cmpxchg``' instruction is used to atomically modify memory. It
7857 loads a value in memory and compares it to a given value. If they are
7858 equal, it tries to store a new value into the memory.
7859
7860 Arguments:
7861 """"""""""
7862
7863 There are three arguments to the '``cmpxchg``' instruction: an address
7864 to operate on, a value to compare to the value currently be at that
7865 address, and a new value to place at that address if the compared values
7866 are equal. The type of '<cmp>' must be an integer or pointer type whose
7867 bit width is a power of two greater than or equal to eight and less
7868 than or equal to a target-specific size limit. '<cmp>' and '<new>' must
7869 have the same type, and the type of '<pointer>' must be a pointer to
7870 that type. If the ``cmpxchg`` is marked as ``volatile``, then the
7871 optimizer is not allowed to modify the number or order of execution of
7872 this ``cmpxchg`` with other :ref:`volatile operations <volatile>`.
7873
7874 The success and failure :ref:`ordering <ordering>` arguments specify how this
7875 ``cmpxchg`` synchronizes with other atomic operations. Both ordering parameters
7876 must be at least ``monotonic``, the ordering constraint on failure must be no
7877 stronger than that on success, and the failure ordering cannot be either
7878 ``release`` or ``acq_rel``.
7879
7880 A ``cmpxchg`` instruction can also take an optional
7881 ":ref:`syncscope <syncscope>`" argument.
7882
7883 The pointer passed into cmpxchg must have alignment greater than or
7884 equal to the size in memory of the operand.
7885
7886 Semantics:
7887 """"""""""
7888
7889 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``' operand
7890 is read and compared to '``<cmp>``'; if the values are equal, '``<new>``' is
7891 written to the location. The original value at the location is returned,
7892 together with a flag indicating success (true) or failure (false).
7893
7894 If the cmpxchg operation is marked as ``weak`` then a spurious failure is
7895 permitted: the operation may not write ``<new>`` even if the comparison
7896 matched.
7897
7898 If the cmpxchg operation is strong (the default), the i1 value is 1 if and only
7899 if the value loaded equals ``cmp``.
7900
7901 A successful ``cmpxchg`` is a read-modify-write instruction for the purpose of
7902 identifying release sequences. A failed ``cmpxchg`` is equivalent to an atomic
7903 load with an ordering parameter determined the second ordering parameter.
7904
7905 Example:
7906 """"""""
7907
7908 .. code-block:: llvm
7909
7910     entry:
7911       %orig = load atomic i32, i32* %ptr unordered, align 4                      ; yields i32
7912       br label %loop
7913
7914     loop:
7915       %cmp = phi i32 [ %orig, %entry ], [%value_loaded, %loop]
7916       %squared = mul i32 %cmp, %cmp
7917       %val_success = cmpxchg i32* %ptr, i32 %cmp, i32 %squared acq_rel monotonic ; yields  { i32, i1 }
7918       %value_loaded = extractvalue { i32, i1 } %val_success, 0
7919       %success = extractvalue { i32, i1 } %val_success, 1
7920       br i1 %success, label %done, label %loop
7921
7922     done:
7923       ...
7924
7925 .. _i_atomicrmw:
7926
7927 '``atomicrmw``' Instruction
7928 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7929
7930 Syntax:
7931 """""""
7932
7933 ::
7934
7935       atomicrmw [volatile] <operation> <ty>* <pointer>, <ty> <value> [syncscope("<target-scope>")] <ordering>                   ; yields ty
7936
7937 Overview:
7938 """""""""
7939
7940 The '``atomicrmw``' instruction is used to atomically modify memory.
7941
7942 Arguments:
7943 """"""""""
7944
7945 There are three arguments to the '``atomicrmw``' instruction: an
7946 operation to apply, an address whose value to modify, an argument to the
7947 operation. The operation must be one of the following keywords:
7948
7949 -  xchg
7950 -  add
7951 -  sub
7952 -  and
7953 -  nand
7954 -  or
7955 -  xor
7956 -  max
7957 -  min
7958 -  umax
7959 -  umin
7960
7961 The type of '<value>' must be an integer type whose bit width is a power
7962 of two greater than or equal to eight and less than or equal to a
7963 target-specific size limit. The type of the '``<pointer>``' operand must
7964 be a pointer to that type. If the ``atomicrmw`` is marked as
7965 ``volatile``, then the optimizer is not allowed to modify the number or
7966 order of execution of this ``atomicrmw`` with other :ref:`volatile
7967 operations <volatile>`.
7968
7969 A ``atomicrmw`` instruction can also take an optional
7970 ":ref:`syncscope <syncscope>`" argument.
7971
7972 Semantics:
7973 """"""""""
7974
7975 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
7976 operand are atomically read, modified, and written back. The original
7977 value at the location is returned. The modification is specified by the
7978 operation argument:
7979
7980 -  xchg: ``*ptr = val``
7981 -  add: ``*ptr = *ptr + val``
7982 -  sub: ``*ptr = *ptr - val``
7983 -  and: ``*ptr = *ptr & val``
7984 -  nand: ``*ptr = ~(*ptr & val)``
7985 -  or: ``*ptr = *ptr | val``
7986 -  xor: ``*ptr = *ptr ^ val``
7987 -  max: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
7988 -  min: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
7989 -  umax: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using an unsigned
7990    comparison)
7991 -  umin: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using an unsigned
7992    comparison)
7993
7994 Example:
7995 """"""""
7996
7997 .. code-block:: llvm
7998
7999       %old = atomicrmw add i32* %ptr, i32 1 acquire                        ; yields i32
8000
8001 .. _i_getelementptr:
8002
8003 '``getelementptr``' Instruction
8004 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8005
8006 Syntax:
8007 """""""
8008
8009 ::
8010
8011       <result> = getelementptr <ty>, <ty>* <ptrval>{, [inrange] <ty> <idx>}*
8012       <result> = getelementptr inbounds <ty>, <ty>* <ptrval>{, [inrange] <ty> <idx>}*
8013       <result> = getelementptr <ty>, <ptr vector> <ptrval>, [inrange] <vector index type> <idx>
8014
8015 Overview:
8016 """""""""
8017
8018 The '``getelementptr``' instruction is used to get the address of a
8019 subelement of an :ref:`aggregate <t_aggregate>` data structure. It performs
8020 address calculation only and does not access memory. The instruction can also
8021 be used to calculate a vector of such addresses.
8022
8023 Arguments:
8024 """"""""""
8025
8026 The first argument is always a type used as the basis for the calculations.
8027 The second argument is always a pointer or a vector of pointers, and is the
8028 base address to start from. The remaining arguments are indices
8029 that indicate which of the elements of the aggregate object are indexed.
8030 The interpretation of each index is dependent on the type being indexed
8031 into. The first index always indexes the pointer value given as the
8032 second argument, the second index indexes a value of the type pointed to
8033 (not necessarily the value directly pointed to, since the first index
8034 can be non-zero), etc. The first type indexed into must be a pointer
8035 value, subsequent types can be arrays, vectors, and structs. Note that
8036 subsequent types being indexed into can never be pointers, since that
8037 would require loading the pointer before continuing calculation.
8038
8039 The type of each index argument depends on the type it is indexing into.
8040 When indexing into a (optionally packed) structure, only ``i32`` integer
8041 **constants** are allowed (when using a vector of indices they must all
8042 be the **same** ``i32`` integer constant). When indexing into an array,
8043 pointer or vector, integers of any width are allowed, and they are not
8044 required to be constant. These integers are treated as signed values
8045 where relevant.
8046
8047 For example, let's consider a C code fragment and how it gets compiled
8048 to LLVM:
8049
8050 .. code-block:: c
8051
8052     struct RT {
8053       char A;
8054       int B[10][20];
8055       char C;
8056     };
8057     struct ST {
8058       int X;
8059       double Y;
8060       struct RT Z;
8061     };
8062
8063     int *foo(struct ST *s) {
8064       return &s[1].Z.B[5][13];
8065     }
8066
8067 The LLVM code generated by Clang is:
8068
8069 .. code-block:: llvm
8070
8071     %struct.RT = type { i8, [10 x [20 x i32]], i8 }
8072     %struct.ST = type { i32, double, %struct.RT }
8073
8074     define i32* @foo(%struct.ST* %s) nounwind uwtable readnone optsize ssp {
8075     entry:
8076       %arrayidx = getelementptr inbounds %struct.ST, %struct.ST* %s, i64 1, i32 2, i32 1, i64 5, i64 13
8077       ret i32* %arrayidx
8078     }
8079
8080 Semantics:
8081 """"""""""
8082
8083 In the example above, the first index is indexing into the
8084 '``%struct.ST*``' type, which is a pointer, yielding a '``%struct.ST``'
8085 = '``{ i32, double, %struct.RT }``' type, a structure. The second index
8086 indexes into the third element of the structure, yielding a
8087 '``%struct.RT``' = '``{ i8 , [10 x [20 x i32]], i8 }``' type, another
8088 structure. The third index indexes into the second element of the
8089 structure, yielding a '``[10 x [20 x i32]]``' type, an array. The two
8090 dimensions of the array are subscripted into, yielding an '``i32``'
8091 type. The '``getelementptr``' instruction returns a pointer to this
8092 element, thus computing a value of '``i32*``' type.
8093
8094 Note that it is perfectly legal to index partially through a structure,
8095 returning a pointer to an inner element. Because of this, the LLVM code
8096 for the given testcase is equivalent to:
8097
8098 .. code-block:: llvm
8099
8100     define i32* @foo(%struct.ST* %s) {
8101       %t1 = getelementptr %struct.ST, %struct.ST* %s, i32 1                        ; yields %struct.ST*:%t1
8102       %t2 = getelementptr %struct.ST, %struct.ST* %t1, i32 0, i32 2                ; yields %struct.RT*:%t2
8103       %t3 = getelementptr %struct.RT, %struct.RT* %t2, i32 0, i32 1                ; yields [10 x [20 x i32]]*:%t3
8104       %t4 = getelementptr [10 x [20 x i32]], [10 x [20 x i32]]* %t3, i32 0, i32 5  ; yields [20 x i32]*:%t4
8105       %t5 = getelementptr [20 x i32], [20 x i32]* %t4, i32 0, i32 13               ; yields i32*:%t5
8106       ret i32* %t5
8107     }
8108
8109 If the ``inbounds`` keyword is present, the result value of the
8110 ``getelementptr`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the base
8111 pointer is not an *in bounds* address of an allocated object, or if any
8112 of the addresses that would be formed by successive addition of the
8113 offsets implied by the indices to the base address with infinitely
8114 precise signed arithmetic are not an *in bounds* address of that
8115 allocated object. The *in bounds* addresses for an allocated object are
8116 all the addresses that point into the object, plus the address one byte
8117 past the end. The only *in bounds* address for a null pointer in the
8118 default address-space is the null pointer itself. In cases where the
8119 base is a vector of pointers the ``inbounds`` keyword applies to each
8120 of the computations element-wise.
8121
8122 If the ``inbounds`` keyword is not present, the offsets are added to the
8123 base address with silently-wrapping two's complement arithmetic. If the
8124 offsets have a different width from the pointer, they are sign-extended
8125 or truncated to the width of the pointer. The result value of the
8126 ``getelementptr`` may be outside the object pointed to by the base
8127 pointer. The result value may not necessarily be used to access memory
8128 though, even if it happens to point into allocated storage. See the
8129 :ref:`Pointer Aliasing Rules <pointeraliasing>` section for more
8130 information.
8131
8132 If the ``inrange`` keyword is present before any index, loading from or
8133 storing to any pointer derived from the ``getelementptr`` has undefined
8134 behavior if the load or store would access memory outside of the bounds of
8135 the element selected by the index marked as ``inrange``. The result of a
8136 pointer comparison or ``ptrtoint`` (including ``ptrtoint``-like operations
8137 involving memory) involving a pointer derived from a ``getelementptr`` with
8138 the ``inrange`` keyword is undefined, with the exception of comparisons
8139 in the case where both operands are in the range of the element selected
8140 by the ``inrange`` keyword, inclusive of the address one past the end of
8141 that element. Note that the ``inrange`` keyword is currently only allowed
8142 in constant ``getelementptr`` expressions.
8143
8144 The getelementptr instruction is often confusing. For some more insight
8145 into how it works, see :doc:`the getelementptr FAQ <GetElementPtr>`.
8146
8147 Example:
8148 """"""""
8149
8150 .. code-block:: llvm
8151
8152         ; yields [12 x i8]*:aptr
8153         %aptr = getelementptr {i32, [12 x i8]}, {i32, [12 x i8]}* %saptr, i64 0, i32 1
8154         ; yields i8*:vptr
8155         %vptr = getelementptr {i32, <2 x i8>}, {i32, <2 x i8>}* %svptr, i64 0, i32 1, i32 1
8156         ; yields i8*:eptr
8157         %eptr = getelementptr [12 x i8], [12 x i8]* %aptr, i64 0, i32 1
8158         ; yields i32*:iptr
8159         %iptr = getelementptr [10 x i32], [10 x i32]* @arr, i16 0, i16 0
8160
8161 Vector of pointers:
8162 """""""""""""""""""
8163
8164 The ``getelementptr`` returns a vector of pointers, instead of a single address,
8165 when one or more of its arguments is a vector. In such cases, all vector
8166 arguments should have the same number of elements, and every scalar argument
8167 will be effectively broadcast into a vector during address calculation.
8168
8169 .. code-block:: llvm
8170
8171      ; All arguments are vectors:
8172      ;   A[i] = ptrs[i] + offsets[i]*sizeof(i8)
8173      %A = getelementptr i8, <4 x i8*> %ptrs, <4 x i64> %offsets
8174
8175      ; Add the same scalar offset to each pointer of a vector:
8176      ;   A[i] = ptrs[i] + offset*sizeof(i8)
8177      %A = getelementptr i8, <4 x i8*> %ptrs, i64 %offset
8178
8179      ; Add distinct offsets to the same pointer:
8180      ;   A[i] = ptr + offsets[i]*sizeof(i8)
8181      %A = getelementptr i8, i8* %ptr, <4 x i64> %offsets
8182
8183      ; In all cases described above the type of the result is <4 x i8*>
8184
8185 The two following instructions are equivalent:
8186
8187 .. code-block:: llvm
8188
8189      getelementptr  %struct.ST, <4 x %struct.ST*> %s, <4 x i64> %ind1,
8190        <4 x i32> <i32 2, i32 2, i32 2, i32 2>,
8191        <4 x i32> <i32 1, i32 1, i32 1, i32 1>,
8192        <4 x i32> %ind4,
8193        <4 x i64> <i64 13, i64 13, i64 13, i64 13>
8194
8195      getelementptr  %struct.ST, <4 x %struct.ST*> %s, <4 x i64> %ind1,
8196        i32 2, i32 1, <4 x i32> %ind4, i64 13
8197
8198 Let's look at the C code, where the vector version of ``getelementptr``
8199 makes sense:
8200
8201 .. code-block:: c
8202
8203     // Let's assume that we vectorize the following loop:
8204     double *A, *B; int *C;
8205     for (int i = 0; i < size; ++i) {
8206       A[i] = B[C[i]];
8207     }
8208
8209 .. code-block:: llvm
8210
8211     ; get pointers for 8 elements from array B
8212     %ptrs = getelementptr double, double* %B, <8 x i32> %C
8213     ; load 8 elements from array B into A
8214     %A = call <8 x double> @llvm.masked.gather.v8f64.v8p0f64(<8 x double*> %ptrs,
8215          i32 8, <8 x i1> %mask, <8 x double> %passthru)
8216
8217 Conversion Operations
8218 ---------------------
8219
8220 The instructions in this category are the conversion instructions
8221 (casting) which all take a single operand and a type. They perform
8222 various bit conversions on the operand.
8223
8224 .. _i_trunc:
8225
8226 '``trunc .. to``' Instruction
8227 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8228
8229 Syntax:
8230 """""""
8231
8232 ::
8233
8234       <result> = trunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
8235
8236 Overview:
8237 """""""""
8238
8239 The '``trunc``' instruction truncates its operand to the type ``ty2``.
8240
8241 Arguments:
8242 """"""""""
8243
8244 The '``trunc``' instruction takes a value to trunc, and a type to trunc
8245 it to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors
8246 of the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
8247 larger than the bit size of the destination type, ``ty2``. Equal sized
8248 types are not allowed.
8249
8250 Semantics:
8251 """"""""""
8252
8253 The '``trunc``' instruction truncates the high order bits in ``value``
8254 and converts the remaining bits to ``ty2``. Since the source size must
8255 be larger than the destination size, ``trunc`` cannot be a *no-op cast*.
8256 It will always truncate bits.
8257
8258 Example:
8259 """"""""
8260
8261 .. code-block:: llvm
8262
8263       %X = trunc i32 257 to i8                        ; yields i8:1
8264       %Y = trunc i32 123 to i1                        ; yields i1:true
8265       %Z = trunc i32 122 to i1                        ; yields i1:false
8266       %W = trunc <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i8> ; yields <i8 8, i8 7>
8267
8268 .. _i_zext:
8269
8270 '``zext .. to``' Instruction
8271 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8272
8273 Syntax:
8274 """""""
8275
8276 ::
8277
8278       <result> = zext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
8279
8280 Overview:
8281 """""""""
8282
8283 The '``zext``' instruction zero extends its operand to type ``ty2``.
8284
8285 Arguments:
8286 """"""""""
8287
8288 The '``zext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
8289 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
8290 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
8291 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
8292
8293 Semantics:
8294 """"""""""
8295
8296 The ``zext`` fills the high order bits of the ``value`` with zero bits
8297 until it reaches the size of the destination type, ``ty2``.
8298
8299 When zero extending from i1, the result will always be either 0 or 1.
8300
8301 Example:
8302 """"""""
8303
8304 .. code-block:: llvm
8305
8306       %X = zext i32 257 to i64              ; yields i64:257
8307       %Y = zext i1 true to i32              ; yields i32:1
8308       %Z = zext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
8309
8310 .. _i_sext:
8311
8312 '``sext .. to``' Instruction
8313 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8314
8315 Syntax:
8316 """""""
8317
8318 ::
8319
8320       <result> = sext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
8321
8322 Overview:
8323 """""""""
8324
8325 The '``sext``' sign extends ``value`` to the type ``ty2``.
8326
8327 Arguments:
8328 """"""""""
8329
8330 The '``sext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
8331 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
8332 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
8333 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
8334
8335 Semantics:
8336 """"""""""
8337
8338 The '``sext``' instruction performs a sign extension by copying the sign
8339 bit (highest order bit) of the ``value`` until it reaches the bit size
8340 of the type ``ty2``.
8341
8342 When sign extending from i1, the extension always results in -1 or 0.
8343
8344 Example:
8345 """"""""
8346
8347 .. code-block:: llvm
8348
8349       %X = sext i8  -1 to i16              ; yields i16   :65535
8350       %Y = sext i1 true to i32             ; yields i32:-1
8351       %Z = sext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
8352
8353 '``fptrunc .. to``' Instruction
8354 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8355
8356 Syntax:
8357 """""""
8358
8359 ::
8360
8361       <result> = fptrunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
8362
8363 Overview:
8364 """""""""
8365
8366 The '``fptrunc``' instruction truncates ``value`` to type ``ty2``.
8367
8368 Arguments:
8369 """"""""""
8370
8371 The '``fptrunc``' instruction takes a :ref:`floating-point <t_floating>`
8372 value to cast and a :ref:`floating-point <t_floating>` type to cast it to.
8373 The size of ``value`` must be larger than the size of ``ty2``. This
8374 implies that ``fptrunc`` cannot be used to make a *no-op cast*.
8375
8376 Semantics:
8377 """"""""""
8378
8379 The '``fptrunc``' instruction casts a ``value`` from a larger
8380 :ref:`floating-point <t_floating>` type to a smaller :ref:`floating-point
8381 <t_floating>` type.  
8382 This instruction is assumed to execute in the default :ref:`floating-point
8383 environment <floatenv>`.
8384
8385 Example:
8386 """"""""
8387
8388 .. code-block:: llvm
8389
8390       %X = fptrunc double 16777217.0 to float    ; yields float:16777216.0
8391       %Y = fptrunc double 1.0E+300 to half       ; yields half:+infinity
8392
8393 '``fpext .. to``' Instruction
8394 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8395
8396 Syntax:
8397 """""""
8398
8399 ::
8400
8401       <result> = fpext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
8402
8403 Overview:
8404 """""""""
8405
8406 The '``fpext``' extends a floating-point ``value`` to a larger floating-point
8407 value.
8408
8409 Arguments:
8410 """"""""""
8411
8412 The '``fpext``' instruction takes a :ref:`floating-point <t_floating>`
8413 ``value`` to cast, and a :ref:`floating-point <t_floating>` type to cast it
8414 to. The source type must be smaller than the destination type.
8415
8416 Semantics:
8417 """"""""""
8418
8419 The '``fpext``' instruction extends the ``value`` from a smaller
8420 :ref:`floating-point <t_floating>` type to a larger :ref:`floating-point
8421 <t_floating>` type. The ``fpext`` cannot be used to make a
8422 *no-op cast* because it always changes bits. Use ``bitcast`` to make a
8423 *no-op cast* for a floating-point cast.
8424
8425 Example:
8426 """"""""
8427
8428 .. code-block:: llvm
8429
8430       %X = fpext float 3.125 to double         ; yields double:3.125000e+00
8431       %Y = fpext double %X to fp128            ; yields fp128:0xL00000000000000004000900000000000
8432
8433 '``fptoui .. to``' Instruction
8434 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8435
8436 Syntax:
8437 """""""
8438
8439 ::
8440
8441       <result> = fptoui <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
8442
8443 Overview:
8444 """""""""
8445
8446 The '``fptoui``' converts a floating-point ``value`` to its unsigned
8447 integer equivalent of type ``ty2``.
8448
8449 Arguments:
8450 """"""""""
8451
8452 The '``fptoui``' instruction takes a value to cast, which must be a
8453 scalar or vector :ref:`floating-point <t_floating>` value, and a type to
8454 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
8455 ``ty`` is a vector floating-point type, ``ty2`` must be a vector integer
8456 type with the same number of elements as ``ty``
8457
8458 Semantics:
8459 """"""""""
8460
8461 The '``fptoui``' instruction converts its :ref:`floating-point
8462 <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
8463 unsigned integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
8464 are undefined.
8465
8466 Example:
8467 """"""""
8468
8469 .. code-block:: llvm
8470
8471       %X = fptoui double 123.0 to i32      ; yields i32:123
8472       %Y = fptoui float 1.0E+300 to i1     ; yields undefined:1
8473       %Z = fptoui float 1.04E+17 to i8     ; yields undefined:1
8474
8475 '``fptosi .. to``' Instruction
8476 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8477
8478 Syntax:
8479 """""""
8480
8481 ::
8482
8483       <result> = fptosi <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
8484
8485 Overview:
8486 """""""""
8487
8488 The '``fptosi``' instruction converts :ref:`floating-point <t_floating>`
8489 ``value`` to type ``ty2``.
8490
8491 Arguments:
8492 """"""""""
8493
8494 The '``fptosi``' instruction takes a value to cast, which must be a
8495 scalar or vector :ref:`floating-point <t_floating>` value, and a type to
8496 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
8497 ``ty`` is a vector floating-point type, ``ty2`` must be a vector integer
8498 type with the same number of elements as ``ty``
8499
8500 Semantics:
8501 """"""""""
8502
8503 The '``fptosi``' instruction converts its :ref:`floating-point
8504 <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
8505 signed integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
8506 are undefined.
8507
8508 Example:
8509 """"""""
8510
8511 .. code-block:: llvm
8512
8513       %X = fptosi double -123.0 to i32      ; yields i32:-123
8514       %Y = fptosi float 1.0E-247 to i1      ; yields undefined:1
8515       %Z = fptosi float 1.04E+17 to i8      ; yields undefined:1
8516
8517 '``uitofp .. to``' Instruction
8518 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8519
8520 Syntax:
8521 """""""
8522
8523 ::
8524
8525       <result> = uitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
8526
8527 Overview:
8528 """""""""
8529
8530 The '``uitofp``' instruction regards ``value`` as an unsigned integer
8531 and converts that value to the ``ty2`` type.
8532
8533 Arguments:
8534 """"""""""
8535
8536 The '``uitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
8537 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
8538 ``ty2``, which must be an :ref:`floating-point <t_floating>` type. If
8539 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating-point
8540 type with the same number of elements as ``ty``
8541
8542 Semantics:
8543 """"""""""
8544
8545 The '``uitofp``' instruction interprets its operand as an unsigned
8546 integer quantity and converts it to the corresponding floating-point
8547 value. If the value cannot fit in the floating-point value, the results
8548 are undefined.
8549
8550 Example:
8551 """"""""
8552
8553 .. code-block:: llvm
8554
8555       %X = uitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
8556       %Y = uitofp i8 -1 to double          ; yields double:255.0
8557
8558 '``sitofp .. to``' Instruction
8559 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8560
8561 Syntax:
8562 """""""
8563
8564 ::
8565
8566       <result> = sitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
8567
8568 Overview:
8569 """""""""
8570
8571 The '``sitofp``' instruction regards ``value`` as a signed integer and
8572 converts that value to the ``ty2`` type.
8573
8574 Arguments:
8575 """"""""""
8576
8577 The '``sitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
8578 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
8579 ``ty2``, which must be an :ref:`floating-point <t_floating>` type. If
8580 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating-point
8581 type with the same number of elements as ``ty``
8582
8583 Semantics:
8584 """"""""""
8585
8586 The '``sitofp``' instruction interprets its operand as a signed integer
8587 quantity and converts it to the corresponding floating-point value. If
8588 the value cannot fit in the floating-point value, the results are
8589 undefined.
8590
8591 Example:
8592 """"""""
8593
8594 .. code-block:: llvm
8595
8596       %X = sitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
8597       %Y = sitofp i8 -1 to double          ; yields double:-1.0
8598
8599 .. _i_ptrtoint:
8600
8601 '``ptrtoint .. to``' Instruction
8602 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8603
8604 Syntax:
8605 """""""
8606
8607 ::
8608
8609       <result> = ptrtoint <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
8610
8611 Overview:
8612 """""""""
8613
8614 The '``ptrtoint``' instruction converts the pointer or a vector of
8615 pointers ``value`` to the integer (or vector of integers) type ``ty2``.
8616
8617 Arguments:
8618 """"""""""
8619
8620 The '``ptrtoint``' instruction takes a ``value`` to cast, which must be
8621 a value of type :ref:`pointer <t_pointer>` or a vector of pointers, and a
8622 type to cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` or
8623 a vector of integers type.
8624
8625 Semantics:
8626 """"""""""
8627
8628 The '``ptrtoint``' instruction converts ``value`` to integer type
8629 ``ty2`` by interpreting the pointer value as an integer and either
8630 truncating or zero extending that value to the size of the integer type.
8631 If ``value`` is smaller than ``ty2`` then a zero extension is done. If
8632 ``value`` is larger than ``ty2`` then a truncation is done. If they are
8633 the same size, then nothing is done (*no-op cast*) other than a type
8634 change.
8635
8636 Example:
8637 """"""""
8638
8639 .. code-block:: llvm
8640
8641       %X = ptrtoint i32* %P to i8                         ; yields truncation on 32-bit architecture
8642       %Y = ptrtoint i32* %P to i64                        ; yields zero extension on 32-bit architecture
8643       %Z = ptrtoint <4 x i32*> %P to <4 x i64>; yields vector zero extension for a vector of addresses on 32-bit architecture
8644
8645 .. _i_inttoptr:
8646
8647 '``inttoptr .. to``' Instruction
8648 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8649
8650 Syntax:
8651 """""""
8652
8653 ::
8654
8655       <result> = inttoptr <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
8656
8657 Overview:
8658 """""""""
8659
8660 The '``inttoptr``' instruction converts an integer ``value`` to a
8661 pointer type, ``ty2``.
8662
8663 Arguments:
8664 """"""""""
8665
8666 The '``inttoptr``' instruction takes an :ref:`integer <t_integer>` value to
8667 cast, and a type to cast it to, which must be a :ref:`pointer <t_pointer>`
8668 type.
8669
8670 Semantics:
8671 """"""""""
8672
8673 The '``inttoptr``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` by
8674 applying either a zero extension or a truncation depending on the size
8675 of the integer ``value``. If ``value`` is larger than the size of a
8676 pointer then a truncation is done. If ``value`` is smaller than the size
8677 of a pointer then a zero extension is done. If they are the same size,
8678 nothing is done (*no-op cast*).
8679
8680 Example:
8681 """"""""
8682
8683 .. code-block:: llvm
8684
8685       %X = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields zero extension on 64-bit architecture
8686       %Y = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields no-op on 32-bit architecture
8687       %Z = inttoptr i64 0 to i32*            ; yields truncation on 32-bit architecture
8688       %Z = inttoptr <4 x i32> %G to <4 x i8*>; yields truncation of vector G to four pointers
8689
8690 .. _i_bitcast:
8691
8692 '``bitcast .. to``' Instruction
8693 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8694
8695 Syntax:
8696 """""""
8697
8698 ::
8699
8700       <result> = bitcast <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
8701
8702 Overview:
8703 """""""""
8704
8705 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` without
8706 changing any bits.
8707
8708 Arguments:
8709 """"""""""
8710
8711 The '``bitcast``' instruction takes a value to cast, which must be a
8712 non-aggregate first class value, and a type to cast it to, which must
8713 also be a non-aggregate :ref:`first class <t_firstclass>` type. The
8714 bit sizes of ``value`` and the destination type, ``ty2``, must be
8715 identical. If the source type is a pointer, the destination type must
8716 also be a pointer of the same size. This instruction supports bitwise
8717 conversion of vectors to integers and to vectors of other types (as
8718 long as they have the same size).
8719
8720 Semantics:
8721 """"""""""
8722
8723 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2``. It
8724 is always a *no-op cast* because no bits change with this
8725 conversion. The conversion is done as if the ``value`` had been stored
8726 to memory and read back as type ``ty2``. Pointer (or vector of
8727 pointers) types may only be converted to other pointer (or vector of
8728 pointers) types with the same address space through this instruction.
8729 To convert pointers to other types, use the :ref:`inttoptr <i_inttoptr>`
8730 or :ref:`ptrtoint <i_ptrtoint>` instructions first.
8731
8732 Example:
8733 """"""""
8734
8735 .. code-block:: text
8736
8737       %X = bitcast i8 255 to i8              ; yields i8 :-1
8738       %Y = bitcast i32* %x to sint*          ; yields sint*:%x
8739       %Z = bitcast <2 x int> %V to i64;        ; yields i64: %V
8740       %Z = bitcast <2 x i32*> %V to <2 x i64*> ; yields <2 x i64*>
8741
8742 .. _i_addrspacecast:
8743
8744 '``addrspacecast .. to``' Instruction
8745 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8746
8747 Syntax:
8748 """""""
8749
8750 ::
8751
8752       <result> = addrspacecast <pty> <ptrval> to <pty2>       ; yields pty2
8753
8754 Overview:
8755 """""""""
8756
8757 The '``addrspacecast``' instruction converts ``ptrval`` from ``pty`` in
8758 address space ``n`` to type ``pty2`` in address space ``m``.
8759
8760 Arguments:
8761 """"""""""
8762
8763 The '``addrspacecast``' instruction takes a pointer or vector of pointer value
8764 to cast and a pointer type to cast it to, which must have a different
8765 address space.
8766
8767 Semantics:
8768 """"""""""
8769
8770 The '``addrspacecast``' instruction converts the pointer value
8771 ``ptrval`` to type ``pty2``. It can be a *no-op cast* or a complex
8772 value modification, depending on the target and the address space
8773 pair. Pointer conversions within the same address space must be
8774 performed with the ``bitcast`` instruction. Note that if the address space
8775 conversion is legal then both result and operand refer to the same memory
8776 location.
8777
8778 Example:
8779 """"""""
8780
8781 .. code-block:: llvm
8782
8783       %X = addrspacecast i32* %x to i32 addrspace(1)*    ; yields i32 addrspace(1)*:%x
8784       %Y = addrspacecast i32 addrspace(1)* %y to i64 addrspace(2)*    ; yields i64 addrspace(2)*:%y
8785       %Z = addrspacecast <4 x i32*> %z to <4 x float addrspace(3)*>   ; yields <4 x float addrspace(3)*>:%z
8786
8787 .. _otherops:
8788
8789 Other Operations
8790 ----------------
8791
8792 The instructions in this category are the "miscellaneous" instructions,
8793 which defy better classification.
8794
8795 .. _i_icmp:
8796
8797 '``icmp``' Instruction
8798 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8799
8800 Syntax:
8801 """""""
8802
8803 ::
8804
8805       <result> = icmp <cond> <ty> <op1>, <op2>   ; yields i1 or <N x i1>:result
8806
8807 Overview:
8808 """""""""
8809
8810 The '``icmp``' instruction returns a boolean value or a vector of
8811 boolean values based on comparison of its two integer, integer vector,
8812 pointer, or pointer vector operands.
8813
8814 Arguments:
8815 """"""""""
8816
8817 The '``icmp``' instruction takes three operands. The first operand is
8818 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
8819 not a value, just a keyword. The possible condition codes are:
8820
8821 #. ``eq``: equal
8822 #. ``ne``: not equal
8823 #. ``ugt``: unsigned greater than
8824 #. ``uge``: unsigned greater or equal
8825 #. ``ult``: unsigned less than
8826 #. ``ule``: unsigned less or equal
8827 #. ``sgt``: signed greater than
8828 #. ``sge``: signed greater or equal
8829 #. ``slt``: signed less than
8830 #. ``sle``: signed less or equal
8831
8832 The remaining two arguments must be :ref:`integer <t_integer>` or
8833 :ref:`pointer <t_pointer>` or integer :ref:`vector <t_vector>` typed. They
8834 must also be identical types.
8835
8836 Semantics:
8837 """"""""""
8838
8839 The '``icmp``' compares ``op1`` and ``op2`` according to the condition
8840 code given as ``cond``. The comparison performed always yields either an
8841 :ref:`i1 <t_integer>` or vector of ``i1`` result, as follows:
8842
8843 #. ``eq``: yields ``true`` if the operands are equal, ``false``
8844    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
8845 #. ``ne``: yields ``true`` if the operands are unequal, ``false``
8846    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
8847 #. ``ugt``: interprets the operands as unsigned values and yields
8848    ``true`` if ``op1`` is greater than ``op2``.
8849 #. ``uge``: interprets the operands as unsigned values and yields
8850    ``true`` if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
8851 #. ``ult``: interprets the operands as unsigned values and yields
8852    ``true`` if ``op1`` is less than ``op2``.
8853 #. ``ule``: interprets the operands as unsigned values and yields
8854    ``true`` if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
8855 #. ``sgt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
8856    if ``op1`` is greater than ``op2``.
8857 #. ``sge``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
8858    if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
8859 #. ``slt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
8860    if ``op1`` is less than ``op2``.
8861 #. ``sle``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
8862    if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
8863
8864 If the operands are :ref:`pointer <t_pointer>` typed, the pointer values
8865 are compared as if they were integers.
8866
8867 If the operands are integer vectors, then they are compared element by
8868 element. The result is an ``i1`` vector with the same number of elements
8869 as the values being compared. Otherwise, the result is an ``i1``.
8870
8871 Example:
8872 """"""""
8873
8874 .. code-block:: text
8875
8876       <result> = icmp eq i32 4, 5          ; yields: result=false
8877       <result> = icmp ne float* %X, %X     ; yields: result=false
8878       <result> = icmp ult i16  4, 5        ; yields: result=true
8879       <result> = icmp sgt i16  4, 5        ; yields: result=false
8880       <result> = icmp ule i16 -4, 5        ; yields: result=false
8881       <result> = icmp sge i16  4, 5        ; yields: result=false
8882
8883 .. _i_fcmp:
8884
8885 '``fcmp``' Instruction
8886 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8887
8888 Syntax:
8889 """""""
8890
8891 ::
8892
8893       <result> = fcmp [fast-math flags]* <cond> <ty> <op1>, <op2>     ; yields i1 or <N x i1>:result
8894
8895 Overview:
8896 """""""""
8897
8898 The '``fcmp``' instruction returns a boolean value or vector of boolean
8899 values based on comparison of its operands.
8900
8901 If the operands are floating-point scalars, then the result type is a
8902 boolean (:ref:`i1 <t_integer>`).
8903
8904 If the operands are floating-point vectors, then the result type is a
8905 vector of boolean with the same number of elements as the operands being
8906 compared.
8907
8908 Arguments:
8909 """"""""""
8910
8911 The '``fcmp``' instruction takes three operands. The first operand is
8912 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
8913 not a value, just a keyword. The possible condition codes are:
8914
8915 #. ``false``: no comparison, always returns false
8916 #. ``oeq``: ordered and equal
8917 #. ``ogt``: ordered and greater than
8918 #. ``oge``: ordered and greater than or equal
8919 #. ``olt``: ordered and less than
8920 #. ``ole``: ordered and less than or equal
8921 #. ``one``: ordered and not equal
8922 #. ``ord``: ordered (no nans)
8923 #. ``ueq``: unordered or equal
8924 #. ``ugt``: unordered or greater than
8925 #. ``uge``: unordered or greater than or equal
8926 #. ``ult``: unordered or less than
8927 #. ``ule``: unordered or less than or equal
8928 #. ``une``: unordered or not equal
8929 #. ``uno``: unordered (either nans)
8930 #. ``true``: no comparison, always returns true
8931
8932 *Ordered* means that neither operand is a QNAN while *unordered* means
8933 that either operand may be a QNAN.
8934
8935 Each of ``val1`` and ``val2`` arguments must be either a :ref:`floating-point
8936 <t_floating>` type or a :ref:`vector <t_vector>` of floating-point type.
8937 They must have identical types.
8938
8939 Semantics:
8940 """"""""""
8941
8942 The '``fcmp``' instruction compares ``op1`` and ``op2`` according to the
8943 condition code given as ``cond``. If the operands are vectors, then the
8944 vectors are compared element by element. Each comparison performed
8945 always yields an :ref:`i1 <t_integer>` result, as follows:
8946
8947 #. ``false``: always yields ``false``, regardless of operands.
8948 #. ``oeq``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
8949    is equal to ``op2``.
8950 #. ``ogt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
8951    is greater than ``op2``.
8952 #. ``oge``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
8953    is greater than or equal to ``op2``.
8954 #. ``olt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
8955    is less than ``op2``.
8956 #. ``ole``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
8957    is less than or equal to ``op2``.
8958 #. ``one``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
8959    is not equal to ``op2``.
8960 #. ``ord``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN.
8961 #. ``ueq``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
8962    equal to ``op2``.
8963 #. ``ugt``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
8964    greater than ``op2``.
8965 #. ``uge``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
8966    greater than or equal to ``op2``.
8967 #. ``ult``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
8968    less than ``op2``.
8969 #. ``ule``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
8970    less than or equal to ``op2``.
8971 #. ``une``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
8972    not equal to ``op2``.
8973 #. ``uno``: yields ``true`` if either operand is a QNAN.
8974 #. ``true``: always yields ``true``, regardless of operands.
8975
8976 The ``fcmp`` instruction can also optionally take any number of
8977 :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable
8978 otherwise unsafe floating-point optimizations.
8979
8980 Any set of fast-math flags are legal on an ``fcmp`` instruction, but the
8981 only flags that have any effect on its semantics are those that allow
8982 assumptions to be made about the values of input arguments; namely
8983 ``nnan``, ``ninf``, and ``nsz``. See :ref:`fastmath` for more information.
8984
8985 Example:
8986 """"""""
8987
8988 .. code-block:: text
8989
8990       <result> = fcmp oeq float 4.0, 5.0    ; yields: result=false
8991       <result> = fcmp one float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
8992       <result> = fcmp olt float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
8993       <result> = fcmp ueq double 1.0, 2.0   ; yields: result=false
8994
8995 .. _i_phi:
8996
8997 '``phi``' Instruction
8998 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8999
9000 Syntax:
9001 """""""
9002
9003 ::
9004
9005       <result> = phi <ty> [ <val0>, <label0>], ...
9006
9007 Overview:
9008 """""""""
9009
9010 The '``phi``' instruction is used to implement the Ï† node in the SSA
9011 graph representing the function.
9012
9013 Arguments:
9014 """"""""""
9015
9016 The type of the incoming values is specified with the first type field.
9017 After this, the '``phi``' instruction takes a list of pairs as
9018 arguments, with one pair for each predecessor basic block of the current
9019 block. Only values of :ref:`first class <t_firstclass>` type may be used as
9020 the value arguments to the PHI node. Only labels may be used as the
9021 label arguments.
9022
9023 There must be no non-phi instructions between the start of a basic block
9024 and the PHI instructions: i.e. PHI instructions must be first in a basic
9025 block.
9026
9027 For the purposes of the SSA form, the use of each incoming value is
9028 deemed to occur on the edge from the corresponding predecessor block to
9029 the current block (but after any definition of an '``invoke``'
9030 instruction's return value on the same edge).
9031
9032 Semantics:
9033 """"""""""
9034
9035 At runtime, the '``phi``' instruction logically takes on the value
9036 specified by the pair corresponding to the predecessor basic block that
9037 executed just prior to the current block.
9038
9039 Example:
9040 """"""""
9041
9042 .. code-block:: llvm
9043
9044     Loop:       ; Infinite loop that counts from 0 on up...
9045       %indvar = phi i32 [ 0, %LoopHeader ], [ %nextindvar, %Loop ]
9046       %nextindvar = add i32 %indvar, 1
9047       br label %Loop
9048
9049 .. _i_select:
9050
9051 '``select``' Instruction
9052 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9053
9054 Syntax:
9055 """""""
9056
9057 ::
9058
9059       <result> = select selty <cond>, <ty> <val1>, <ty> <val2>             ; yields ty
9060
9061       selty is either i1 or {<N x i1>}
9062
9063 Overview:
9064 """""""""
9065
9066 The '``select``' instruction is used to choose one value based on a
9067 condition, without IR-level branching.
9068
9069 Arguments:
9070 """"""""""
9071
9072 The '``select``' instruction requires an 'i1' value or a vector of 'i1'
9073 values indicating the condition, and two values of the same :ref:`first
9074 class <t_firstclass>` type.
9075
9076 Semantics:
9077 """"""""""
9078
9079 If the condition is an i1 and it evaluates to 1, the instruction returns
9080 the first value argument; otherwise, it returns the second value
9081 argument.
9082
9083 If the condition is a vector of i1, then the value arguments must be
9084 vectors of the same size, and the selection is done element by element.
9085
9086 If the condition is an i1 and the value arguments are vectors of the
9087 same size, then an entire vector is selected.
9088
9089 Example:
9090 """"""""
9091
9092 .. code-block:: llvm
9093
9094       %X = select i1 true, i8 17, i8 42          ; yields i8:17
9095
9096 .. _i_call:
9097
9098 '``call``' Instruction
9099 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9100
9101 Syntax:
9102 """""""
9103
9104 ::
9105
9106       <result> = [tail | musttail | notail ] call [fast-math flags] [cconv] [ret attrs] <ty>|<fnty> <fnptrval>(<function args>) [fn attrs]
9107                    [ operand bundles ]
9108
9109 Overview:
9110 """""""""
9111
9112 The '``call``' instruction represents a simple function call.
9113
9114 Arguments:
9115 """"""""""
9116
9117 This instruction requires several arguments:
9118
9119 #. The optional ``tail`` and ``musttail`` markers indicate that the optimizers
9120    should perform tail call optimization. The ``tail`` marker is a hint that
9121    `can be ignored <CodeGenerator.html#sibcallopt>`_. The ``musttail`` marker
9122    means that the call must be tail call optimized in order for the program to
9123    be correct. The ``musttail`` marker provides these guarantees:
9124
9125    #. The call will not cause unbounded stack growth if it is part of a
9126       recursive cycle in the call graph.
9127    #. Arguments with the :ref:`inalloca <attr_inalloca>` attribute are
9128       forwarded in place.
9129
9130    Both markers imply that the callee does not access allocas from the caller.
9131    The ``tail`` marker additionally implies that the callee does not access
9132    varargs from the caller, while ``musttail`` implies that varargs from the
9133    caller are passed to the callee. Calls marked ``musttail`` must obey the
9134    following additional  rules:
9135
9136    - The call must immediately precede a :ref:`ret <i_ret>` instruction,
9137      or a pointer bitcast followed by a ret instruction.
9138    - The ret instruction must return the (possibly bitcasted) value
9139      produced by the call or void.
9140    - The caller and callee prototypes must match. Pointer types of
9141      parameters or return types may differ in pointee type, but not
9142      in address space.
9143    - The calling conventions of the caller and callee must match.
9144    - All ABI-impacting function attributes, such as sret, byval, inreg,
9145      returned, and inalloca, must match.
9146    - The callee must be varargs iff the caller is varargs. Bitcasting a
9147      non-varargs function to the appropriate varargs type is legal so
9148      long as the non-varargs prefixes obey the other rules.
9149
9150    Tail call optimization for calls marked ``tail`` is guaranteed to occur if
9151    the following conditions are met:
9152
9153    -  Caller and callee both have the calling convention ``fastcc``.
9154    -  The call is in tail position (ret immediately follows call and ret
9155       uses value of call or is void).
9156    -  Option ``-tailcallopt`` is enabled, or
9157       ``llvm::GuaranteedTailCallOpt`` is ``true``.
9158    -  `Platform-specific constraints are
9159       met. <CodeGenerator.html#tailcallopt>`_
9160
9161 #. The optional ``notail`` marker indicates that the optimizers should not add
9162    ``tail`` or ``musttail`` markers to the call. It is used to prevent tail
9163    call optimization from being performed on the call.
9164
9165 #. The optional ``fast-math flags`` marker indicates that the call has one or more
9166    :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable
9167    otherwise unsafe floating-point optimizations. Fast-math flags are only valid
9168    for calls that return a floating-point scalar or vector type.
9169
9170 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
9171    convention <callingconv>` the call should use. If none is
9172    specified, the call defaults to using C calling conventions. The
9173    calling convention of the call must match the calling convention of
9174    the target function, or else the behavior is undefined.
9175 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
9176    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
9177    are valid here.
9178 #. '``ty``': the type of the call instruction itself which is also the
9179    type of the return value. Functions that return no value are marked
9180    ``void``.
9181 #. '``fnty``': shall be the signature of the function being called. The
9182    argument types must match the types implied by this signature. This
9183    type can be omitted if the function is not varargs.
9184 #. '``fnptrval``': An LLVM value containing a pointer to a function to
9185    be called. In most cases, this is a direct function call, but
9186    indirect ``call``'s are just as possible, calling an arbitrary pointer
9187    to function value.
9188 #. '``function args``': argument list whose types match the function
9189    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
9190    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
9191    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
9192    extra arguments can be specified.
9193 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list.
9194 #. The optional :ref:`operand bundles <opbundles>` list.
9195
9196 Semantics:
9197 """"""""""
9198
9199 The '``call``' instruction is used to cause control flow to transfer to
9200 a specified function, with its incoming arguments bound to the specified
9201 values. Upon a '``ret``' instruction in the called function, control
9202 flow continues with the instruction after the function call, and the
9203 return value of the function is bound to the result argument.
9204
9205 Example:
9206 """"""""
9207
9208 .. code-block:: llvm
9209
9210       %retval = call i32 @test(i32 %argc)
9211       call i32 (i8*, ...)* @printf(i8* %msg, i32 12, i8 42)        ; yields i32
9212       %X = tail call i32 @foo()                                    ; yields i32
9213       %Y = tail call fastcc i32 @foo()  ; yields i32
9214       call void %foo(i8 97 signext)
9215
9216       %struct.A = type { i32, i8 }
9217       %r = call %struct.A @foo()                        ; yields { i32, i8 }
9218       %gr = extractvalue %struct.A %r, 0                ; yields i32
9219       %gr1 = extractvalue %struct.A %r, 1               ; yields i8
9220       %Z = call void @foo() noreturn                    ; indicates that %foo never returns normally
9221       %ZZ = call zeroext i32 @bar()                     ; Return value is %zero extended
9222
9223 llvm treats calls to some functions with names and arguments that match
9224 the standard C99 library as being the C99 library functions, and may
9225 perform optimizations or generate code for them under that assumption.
9226 This is something we'd like to change in the future to provide better
9227 support for freestanding environments and non-C-based languages.
9228
9229 .. _i_va_arg:
9230
9231 '``va_arg``' Instruction
9232 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9233
9234 Syntax:
9235 """""""
9236
9237 ::
9238
9239       <resultval> = va_arg <va_list*> <arglist>, <argty>
9240
9241 Overview:
9242 """""""""
9243
9244 The '``va_arg``' instruction is used to access arguments passed through
9245 the "variable argument" area of a function call. It is used to implement
9246 the ``va_arg`` macro in C.
9247
9248 Arguments:
9249 """"""""""
9250
9251 This instruction takes a ``va_list*`` value and the type of the
9252 argument. It returns a value of the specified argument type and
9253 increments the ``va_list`` to point to the next argument. The actual
9254 type of ``va_list`` is target specific.
9255
9256 Semantics:
9257 """"""""""
9258
9259 The '``va_arg``' instruction loads an argument of the specified type
9260 from the specified ``va_list`` and causes the ``va_list`` to point to
9261 the next argument. For more information, see the variable argument
9262 handling :ref:`Intrinsic Functions <int_varargs>`.
9263
9264 It is legal for this instruction to be called in a function which does
9265 not take a variable number of arguments, for example, the ``vfprintf``
9266 function.
9267
9268 ``va_arg`` is an LLVM instruction instead of an :ref:`intrinsic
9269 function <intrinsics>` because it takes a type as an argument.
9270
9271 Example:
9272 """"""""
9273
9274 See the :ref:`variable argument processing <int_varargs>` section.
9275
9276 Note that the code generator does not yet fully support va\_arg on many
9277 targets. Also, it does not currently support va\_arg with aggregate
9278 types on any target.
9279
9280 .. _i_landingpad:
9281
9282 '``landingpad``' Instruction
9283 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9284
9285 Syntax:
9286 """""""
9287
9288 ::
9289
9290       <resultval> = landingpad <resultty> <clause>+
9291       <resultval> = landingpad <resultty> cleanup <clause>*
9292
9293       <clause> := catch <type> <value>
9294       <clause> := filter <array constant type> <array constant>
9295
9296 Overview:
9297 """""""""
9298
9299 The '``landingpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
9300 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
9301 is a landing pad --- one where the exception lands, and corresponds to the
9302 code found in the ``catch`` portion of a ``try``/``catch`` sequence. It
9303 defines values supplied by the :ref:`personality function <personalityfn>` upon
9304 re-entry to the function. The ``resultval`` has the type ``resultty``.
9305
9306 Arguments:
9307 """"""""""
9308
9309 The optional
9310 ``cleanup`` flag indicates that the landing pad block is a cleanup.
9311
9312 A ``clause`` begins with the clause type --- ``catch`` or ``filter`` --- and
9313 contains the global variable representing the "type" that may be caught
9314 or filtered respectively. Unlike the ``catch`` clause, the ``filter``
9315 clause takes an array constant as its argument. Use
9316 "``[0 x i8**] undef``" for a filter which cannot throw. The
9317 '``landingpad``' instruction must contain *at least* one ``clause`` or
9318 the ``cleanup`` flag.
9319
9320 Semantics:
9321 """"""""""
9322
9323 The '``landingpad``' instruction defines the values which are set by the
9324 :ref:`personality function <personalityfn>` upon re-entry to the function, and
9325 therefore the "result type" of the ``landingpad`` instruction. As with
9326 calling conventions, how the personality function results are
9327 represented in LLVM IR is target specific.
9328
9329 The clauses are applied in order from top to bottom. If two
9330 ``landingpad`` instructions are merged together through inlining, the
9331 clauses from the calling function are appended to the list of clauses.
9332 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
9333 the exception is compared against each ``clause`` in turn. If it doesn't
9334 match any of the clauses, and the ``cleanup`` flag is not set, then
9335 unwinding continues further up the call stack.
9336
9337 The ``landingpad`` instruction has several restrictions:
9338
9339 -  A landing pad block is a basic block which is the unwind destination
9340    of an '``invoke``' instruction.
9341 -  A landing pad block must have a '``landingpad``' instruction as its
9342    first non-PHI instruction.
9343 -  There can be only one '``landingpad``' instruction within the landing
9344    pad block.
9345 -  A basic block that is not a landing pad block may not include a
9346    '``landingpad``' instruction.
9347
9348 Example:
9349 """"""""
9350
9351 .. code-block:: llvm
9352
9353       ;; A landing pad which can catch an integer.
9354       %res = landingpad { i8*, i32 }
9355                catch i8** @_ZTIi
9356       ;; A landing pad that is a cleanup.
9357       %res = landingpad { i8*, i32 }
9358                cleanup
9359       ;; A landing pad which can catch an integer and can only throw a double.
9360       %res = landingpad { i8*, i32 }
9361                catch i8** @_ZTIi
9362                filter [1 x i8**] [@_ZTId]
9363
9364 .. _i_catchpad:
9365
9366 '``catchpad``' Instruction
9367 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9368
9369 Syntax:
9370 """""""
9371
9372 ::
9373
9374       <resultval> = catchpad within <catchswitch> [<args>*]
9375
9376 Overview:
9377 """""""""
9378
9379 The '``catchpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
9380 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
9381 begins a catch handler --- one where a personality routine attempts to transfer
9382 control to catch an exception.
9383
9384 Arguments:
9385 """"""""""
9386
9387 The ``catchswitch`` operand must always be a token produced by a
9388 :ref:`catchswitch <i_catchswitch>` instruction in a predecessor block. This
9389 ensures that each ``catchpad`` has exactly one predecessor block, and it always
9390 terminates in a ``catchswitch``.
9391
9392 The ``args`` correspond to whatever information the personality routine
9393 requires to know if this is an appropriate handler for the exception. Control
9394 will transfer to the ``catchpad`` if this is the first appropriate handler for
9395 the exception.
9396
9397 The ``resultval`` has the type :ref:`token <t_token>` and is used to match the
9398 ``catchpad`` to corresponding :ref:`catchrets <i_catchret>` and other nested EH
9399 pads.
9400
9401 Semantics:
9402 """"""""""
9403
9404 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown, the
9405 exception is compared against the ``args``. If it doesn't match, control will
9406 not reach the ``catchpad`` instruction.  The representation of ``args`` is
9407 entirely target and personality function-specific.
9408
9409 Like the :ref:`landingpad <i_landingpad>` instruction, the ``catchpad``
9410 instruction must be the first non-phi of its parent basic block.
9411
9412 The meaning of the tokens produced and consumed by ``catchpad`` and other "pad"
9413 instructions is described in the
9414 `Windows exception handling documentation\ <ExceptionHandling.html#wineh>`_.
9415
9416 When a ``catchpad`` has been "entered" but not yet "exited" (as
9417 described in the `EH documentation\ <ExceptionHandling.html#wineh-constraints>`_),
9418 it is undefined behavior to execute a :ref:`call <i_call>` or :ref:`invoke <i_invoke>`
9419 that does not carry an appropriate :ref:`"funclet" bundle <ob_funclet>`.
9420
9421 Example:
9422 """"""""
9423
9424 .. code-block:: text
9425
9426     dispatch:
9427       %cs = catchswitch within none [label %handler0] unwind to caller
9428       ;; A catch block which can catch an integer.
9429     handler0:
9430       %tok = catchpad within %cs [i8** @_ZTIi]
9431
9432 .. _i_cleanuppad:
9433
9434 '``cleanuppad``' Instruction
9435 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9436
9437 Syntax:
9438 """""""
9439
9440 ::
9441
9442       <resultval> = cleanuppad within <parent> [<args>*]
9443
9444 Overview:
9445 """""""""
9446
9447 The '``cleanuppad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
9448 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
9449 is a cleanup block --- one where a personality routine attempts to
9450 transfer control to run cleanup actions.
9451 The ``args`` correspond to whatever additional
9452 information the :ref:`personality function <personalityfn>` requires to
9453 execute the cleanup.
9454 The ``resultval`` has the type :ref:`token <t_token>` and is used to
9455 match the ``cleanuppad`` to corresponding :ref:`cleanuprets <i_cleanupret>`.
9456 The ``parent`` argument is the token of the funclet that contains the
9457 ``cleanuppad`` instruction. If the ``cleanuppad`` is not inside a funclet,
9458 this operand may be the token ``none``.
9459
9460 Arguments:
9461 """"""""""
9462
9463 The instruction takes a list of arbitrary values which are interpreted
9464 by the :ref:`personality function <personalityfn>`.
9465
9466 Semantics:
9467 """"""""""
9468
9469 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
9470 the :ref:`personality function <personalityfn>` transfers control to the
9471 ``cleanuppad`` with the aid of the personality-specific arguments.
9472 As with calling conventions, how the personality function results are
9473 represented in LLVM IR is target specific.
9474
9475 The ``cleanuppad`` instruction has several restrictions:
9476
9477 -  A cleanup block is a basic block which is the unwind destination of
9478    an exceptional instruction.
9479 -  A cleanup block must have a '``cleanuppad``' instruction as its
9480    first non-PHI instruction.
9481 -  There can be only one '``cleanuppad``' instruction within the
9482    cleanup block.
9483 -  A basic block that is not a cleanup block may not include a
9484    '``cleanuppad``' instruction.
9485
9486 When a ``cleanuppad`` has been "entered" but not yet "exited" (as
9487 described in the `EH documentation\ <ExceptionHandling.html#wineh-constraints>`_),
9488 it is undefined behavior to execute a :ref:`call <i_call>` or :ref:`invoke <i_invoke>`
9489 that does not carry an appropriate :ref:`"funclet" bundle <ob_funclet>`.
9490
9491 Example:
9492 """"""""
9493
9494 .. code-block:: text
9495
9496       %tok = cleanuppad within %cs []
9497
9498 .. _intrinsics:
9499
9500 Intrinsic Functions
9501 ===================
9502
9503 LLVM supports the notion of an "intrinsic function". These functions
9504 have well known names and semantics and are required to follow certain
9505 restrictions. Overall, these intrinsics represent an extension mechanism
9506 for the LLVM language that does not require changing all of the
9507 transformations in LLVM when adding to the language (or the bitcode
9508 reader/writer, the parser, etc...).
9509
9510 Intrinsic function names must all start with an "``llvm.``" prefix. This
9511 prefix is reserved in LLVM for intrinsic names; thus, function names may
9512 not begin with this prefix. Intrinsic functions must always be external
9513 functions: you cannot define the body of intrinsic functions. Intrinsic
9514 functions may only be used in call or invoke instructions: it is illegal
9515 to take the address of an intrinsic function. Additionally, because
9516 intrinsic functions are part of the LLVM language, it is required if any
9517 are added that they be documented here.
9518
9519 Some intrinsic functions can be overloaded, i.e., the intrinsic
9520 represents a family of functions that perform the same operation but on
9521 different data types. Because LLVM can represent over 8 million
9522 different integer types, overloading is used commonly to allow an
9523 intrinsic function to operate on any integer type. One or more of the
9524 argument types or the result type can be overloaded to accept any
9525 integer type. Argument types may also be defined as exactly matching a
9526 previous argument's type or the result type. This allows an intrinsic
9527 function which accepts multiple arguments, but needs all of them to be
9528 of the same type, to only be overloaded with respect to a single
9529 argument or the result.
9530
9531 Overloaded intrinsics will have the names of its overloaded argument
9532 types encoded into its function name, each preceded by a period. Only
9533 those types which are overloaded result in a name suffix. Arguments
9534 whose type is matched against another type do not. For example, the
9535 ``llvm.ctpop`` function can take an integer of any width and returns an
9536 integer of exactly the same integer width. This leads to a family of
9537 functions such as ``i8 @llvm.ctpop.i8(i8 %val)`` and
9538 ``i29 @llvm.ctpop.i29(i29 %val)``. Only one type, the return type, is
9539 overloaded, and only one type suffix is required. Because the argument's
9540 type is matched against the return type, it does not require its own
9541 name suffix.
9542
9543 To learn how to add an intrinsic function, please see the `Extending
9544 LLVM Guide <ExtendingLLVM.html>`_.
9545
9546 .. _int_varargs:
9547
9548 Variable Argument Handling Intrinsics
9549 -------------------------------------
9550
9551 Variable argument support is defined in LLVM with the
9552 :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and these three intrinsic
9553 functions. These functions are related to the similarly named macros
9554 defined in the ``<stdarg.h>`` header file.
9555
9556 All of these functions operate on arguments that use a target-specific
9557 value type "``va_list``". The LLVM assembly language reference manual
9558 does not define what this type is, so all transformations should be
9559 prepared to handle these functions regardless of the type used.
9560
9561 This example shows how the :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and the
9562 variable argument handling intrinsic functions are used.
9563
9564 .. code-block:: llvm
9565
9566     ; This struct is different for every platform. For most platforms,
9567     ; it is merely an i8*.
9568     %struct.va_list = type { i8* }
9569
9570     ; For Unix x86_64 platforms, va_list is the following struct:
9571     ; %struct.va_list = type { i32, i32, i8*, i8* }
9572
9573     define i32 @test(i32 %X, ...) {
9574       ; Initialize variable argument processing
9575       %ap = alloca %struct.va_list
9576       %ap2 = bitcast %struct.va_list* %ap to i8*
9577       call void @llvm.va_start(i8* %ap2)
9578
9579       ; Read a single integer argument
9580       %tmp = va_arg i8* %ap2, i32
9581
9582       ; Demonstrate usage of llvm.va_copy and llvm.va_end
9583       %aq = alloca i8*
9584       %aq2 = bitcast i8** %aq to i8*
9585       call void @llvm.va_copy(i8* %aq2, i8* %ap2)
9586       call void @llvm.va_end(i8* %aq2)
9587
9588       ; Stop processing of arguments.
9589       call void @llvm.va_end(i8* %ap2)
9590       ret i32 %tmp
9591     }
9592
9593     declare void @llvm.va_start(i8*)
9594     declare void @llvm.va_copy(i8*, i8*)
9595     declare void @llvm.va_end(i8*)
9596
9597 .. _int_va_start:
9598
9599 '``llvm.va_start``' Intrinsic
9600 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9601
9602 Syntax:
9603 """""""
9604
9605 ::
9606
9607       declare void @llvm.va_start(i8* <arglist>)
9608
9609 Overview:
9610 """""""""
9611
9612 The '``llvm.va_start``' intrinsic initializes ``*<arglist>`` for
9613 subsequent use by ``va_arg``.
9614
9615 Arguments:
9616 """"""""""
9617
9618 The argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
9619
9620 Semantics:
9621 """"""""""
9622
9623 The '``llvm.va_start``' intrinsic works just like the ``va_start`` macro
9624 available in C. In a target-dependent way, it initializes the
9625 ``va_list`` element to which the argument points, so that the next call
9626 to ``va_arg`` will produce the first variable argument passed to the
9627 function. Unlike the C ``va_start`` macro, this intrinsic does not need
9628 to know the last argument of the function as the compiler can figure
9629 that out.
9630
9631 '``llvm.va_end``' Intrinsic
9632 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9633
9634 Syntax:
9635 """""""
9636
9637 ::
9638
9639       declare void @llvm.va_end(i8* <arglist>)
9640
9641 Overview:
9642 """""""""
9643
9644 The '``llvm.va_end``' intrinsic destroys ``*<arglist>``, which has been
9645 initialized previously with ``llvm.va_start`` or ``llvm.va_copy``.
9646
9647 Arguments:
9648 """"""""""
9649
9650 The argument is a pointer to a ``va_list`` to destroy.
9651
9652 Semantics:
9653 """"""""""
9654
9655 The '``llvm.va_end``' intrinsic works just like the ``va_end`` macro
9656 available in C. In a target-dependent way, it destroys the ``va_list``
9657 element to which the argument points. Calls to
9658 :ref:`llvm.va_start <int_va_start>` and
9659 :ref:`llvm.va_copy <int_va_copy>` must be matched exactly with calls to
9660 ``llvm.va_end``.
9661
9662 .. _int_va_copy:
9663
9664 '``llvm.va_copy``' Intrinsic
9665 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9666
9667 Syntax:
9668 """""""
9669
9670 ::
9671
9672       declare void @llvm.va_copy(i8* <destarglist>, i8* <srcarglist>)
9673
9674 Overview:
9675 """""""""
9676
9677 The '``llvm.va_copy``' intrinsic copies the current argument position
9678 from the source argument list to the destination argument list.
9679
9680 Arguments:
9681 """"""""""
9682
9683 The first argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
9684 The second argument is a pointer to a ``va_list`` element to copy from.
9685
9686 Semantics:
9687 """"""""""
9688
9689 The '``llvm.va_copy``' intrinsic works just like the ``va_copy`` macro
9690 available in C. In a target-dependent way, it copies the source
9691 ``va_list`` element into the destination ``va_list`` element. This
9692 intrinsic is necessary because the `` llvm.va_start`` intrinsic may be
9693 arbitrarily complex and require, for example, memory allocation.
9694
9695 Accurate Garbage Collection Intrinsics
9696 --------------------------------------
9697
9698 LLVM's support for `Accurate Garbage Collection <GarbageCollection.html>`_
9699 (GC) requires the frontend to generate code containing appropriate intrinsic
9700 calls and select an appropriate GC strategy which knows how to lower these
9701 intrinsics in a manner which is appropriate for the target collector.
9702
9703 These intrinsics allow identification of :ref:`GC roots on the
9704 stack <int_gcroot>`, as well as garbage collector implementations that
9705 require :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers.
9706 Frontends for type-safe garbage collected languages should generate
9707 these intrinsics to make use of the LLVM garbage collectors. For more
9708 details, see `Garbage Collection with LLVM <GarbageCollection.html>`_.
9709
9710 Experimental Statepoint Intrinsics
9711 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9712
9713 LLVM provides an second experimental set of intrinsics for describing garbage
9714 collection safepoints in compiled code. These intrinsics are an alternative
9715 to the ``llvm.gcroot`` intrinsics, but are compatible with the ones for
9716 :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers. The
9717 differences in approach are covered in the `Garbage Collection with LLVM
9718 <GarbageCollection.html>`_ documentation. The intrinsics themselves are
9719 described in :doc:`Statepoints`.
9720
9721 .. _int_gcroot:
9722
9723 '``llvm.gcroot``' Intrinsic
9724 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9725
9726 Syntax:
9727 """""""
9728
9729 ::
9730
9731       declare void @llvm.gcroot(i8** %ptrloc, i8* %metadata)
9732
9733 Overview:
9734 """""""""
9735
9736 The '``llvm.gcroot``' intrinsic declares the existence of a GC root to
9737 the code generator, and allows some metadata to be associated with it.
9738
9739 Arguments:
9740 """"""""""
9741
9742 The first argument specifies the address of a stack object that contains
9743 the root pointer. The second pointer (which must be either a constant or
9744 a global value address) contains the meta-data to be associated with the
9745 root.
9746
9747 Semantics:
9748 """"""""""
9749
9750 At runtime, a call to this intrinsic stores a null pointer into the
9751 "ptrloc" location. At compile-time, the code generator generates
9752 information to allow the runtime to find the pointer at GC safe points.
9753 The '``llvm.gcroot``' intrinsic may only be used in a function which
9754 :ref:`specifies a GC algorithm <gc>`.
9755
9756 .. _int_gcread:
9757
9758 '``llvm.gcread``' Intrinsic
9759 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9760
9761 Syntax:
9762 """""""
9763
9764 ::
9765
9766       declare i8* @llvm.gcread(i8* %ObjPtr, i8** %Ptr)
9767
9768 Overview:
9769 """""""""
9770
9771 The '``llvm.gcread``' intrinsic identifies reads of references from heap
9772 locations, allowing garbage collector implementations that require read
9773 barriers.
9774
9775 Arguments:
9776 """"""""""
9777
9778 The second argument is the address to read from, which should be an
9779 address allocated from the garbage collector. The first object is a
9780 pointer to the start of the referenced object, if needed by the language
9781 runtime (otherwise null).
9782
9783 Semantics:
9784 """"""""""
9785
9786 The '``llvm.gcread``' intrinsic has the same semantics as a load
9787 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
9788 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcread``'
9789 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
9790 algorithm <gc>`.
9791
9792 .. _int_gcwrite:
9793
9794 '``llvm.gcwrite``' Intrinsic
9795 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9796
9797 Syntax:
9798 """""""
9799
9800 ::
9801
9802       declare void @llvm.gcwrite(i8* %P1, i8* %Obj, i8** %P2)
9803
9804 Overview:
9805 """""""""
9806
9807 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic identifies writes of references to heap
9808 locations, allowing garbage collector implementations that require write
9809 barriers (such as generational or reference counting collectors).
9810
9811 Arguments:
9812 """"""""""
9813
9814 The first argument is the reference to store, the second is the start of
9815 the object to store it to, and the third is the address of the field of
9816 Obj to store to. If the runtime does not require a pointer to the
9817 object, Obj may be null.
9818
9819 Semantics:
9820 """"""""""
9821
9822 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic has the same semantics as a store
9823 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
9824 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcwrite``'
9825 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
9826 algorithm <gc>`.
9827
9828 Code Generator Intrinsics
9829 -------------------------
9830
9831 These intrinsics are provided by LLVM to expose special features that
9832 may only be implemented with code generator support.
9833
9834 '``llvm.returnaddress``' Intrinsic
9835 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9836
9837 Syntax:
9838 """""""
9839
9840 ::
9841
9842       declare i8* @llvm.returnaddress(i32 <level>)
9843
9844 Overview:
9845 """""""""
9846
9847 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic attempts to compute a
9848 target-specific value indicating the return address of the current
9849 function or one of its callers.
9850
9851 Arguments:
9852 """"""""""
9853
9854 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
9855 address for. Zero indicates the calling function, one indicates its
9856 caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
9857 value.
9858
9859 Semantics:
9860 """"""""""
9861
9862 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic either returns a pointer
9863 indicating the return address of the specified call frame, or zero if it
9864 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
9865 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
9866 used for debugging purposes.
9867
9868 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
9869 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
9870 of the obvious source-language caller.
9871
9872 '``llvm.addressofreturnaddress``' Intrinsic
9873 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9874
9875 Syntax:
9876 """""""
9877
9878 ::
9879
9880       declare i8* @llvm.addressofreturnaddress()
9881
9882 Overview:
9883 """""""""
9884
9885 The '``llvm.addressofreturnaddress``' intrinsic returns a target-specific
9886 pointer to the place in the stack frame where the return address of the
9887 current function is stored.
9888
9889 Semantics:
9890 """"""""""
9891
9892 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
9893 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
9894 of the obvious source-language caller.
9895
9896 This intrinsic is only implemented for x86.
9897
9898 '``llvm.frameaddress``' Intrinsic
9899 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9900
9901 Syntax:
9902 """""""
9903
9904 ::
9905
9906       declare i8* @llvm.frameaddress(i32 <level>)
9907
9908 Overview:
9909 """""""""
9910
9911 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic attempts to return the
9912 target-specific frame pointer value for the specified stack frame.
9913
9914 Arguments:
9915 """"""""""
9916
9917 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
9918 frame pointer for. Zero indicates the calling function, one indicates
9919 its caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
9920 value.
9921
9922 Semantics:
9923 """"""""""
9924
9925 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic either returns a pointer
9926 indicating the frame address of the specified call frame, or zero if it
9927 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
9928 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
9929 used for debugging purposes.
9930
9931 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
9932 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
9933 of the obvious source-language caller.
9934
9935 '``llvm.localescape``' and '``llvm.localrecover``' Intrinsics
9936 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9937
9938 Syntax:
9939 """""""
9940
9941 ::
9942
9943       declare void @llvm.localescape(...)
9944       declare i8* @llvm.localrecover(i8* %func, i8* %fp, i32 %idx)
9945
9946 Overview:
9947 """""""""
9948
9949 The '``llvm.localescape``' intrinsic escapes offsets of a collection of static
9950 allocas, and the '``llvm.localrecover``' intrinsic applies those offsets to a
9951 live frame pointer to recover the address of the allocation. The offset is
9952 computed during frame layout of the caller of ``llvm.localescape``.
9953
9954 Arguments:
9955 """"""""""
9956
9957 All arguments to '``llvm.localescape``' must be pointers to static allocas or
9958 casts of static allocas. Each function can only call '``llvm.localescape``'
9959 once, and it can only do so from the entry block.
9960
9961 The ``func`` argument to '``llvm.localrecover``' must be a constant
9962 bitcasted pointer to a function defined in the current module. The code
9963 generator cannot determine the frame allocation offset of functions defined in
9964 other modules.
9965
9966 The ``fp`` argument to '``llvm.localrecover``' must be a frame pointer of a
9967 call frame that is currently live. The return value of '``llvm.localaddress``'
9968 is one way to produce such a value, but various runtimes also expose a suitable
9969 pointer in platform-specific ways.
9970
9971 The ``idx`` argument to '``llvm.localrecover``' indicates which alloca passed to
9972 '``llvm.localescape``' to recover. It is zero-indexed.
9973
9974 Semantics:
9975 """"""""""
9976
9977 These intrinsics allow a group of functions to share access to a set of local
9978 stack allocations of a one parent function. The parent function may call the
9979 '``llvm.localescape``' intrinsic once from the function entry block, and the
9980 child functions can use '``llvm.localrecover``' to access the escaped allocas.
9981 The '``llvm.localescape``' intrinsic blocks inlining, as inlining changes where
9982 the escaped allocas are allocated, which would break attempts to use
9983 '``llvm.localrecover``'.
9984
9985 .. _int_read_register:
9986 .. _int_write_register:
9987
9988 '``llvm.read_register``' and '``llvm.write_register``' Intrinsics
9989 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9990
9991 Syntax:
9992 """""""
9993
9994 ::
9995
9996       declare i32 @llvm.read_register.i32(metadata)
9997       declare i64 @llvm.read_register.i64(metadata)
9998       declare void @llvm.write_register.i32(metadata, i32 @value)
9999       declare void @llvm.write_register.i64(metadata, i64 @value)
10000       !0 = !{!"sp\00"}
10001
10002 Overview:
10003 """""""""
10004
10005 The '``llvm.read_register``' and '``llvm.write_register``' intrinsics
10006 provides access to the named register. The register must be valid on
10007 the architecture being compiled to. The type needs to be compatible
10008 with the register being read.
10009
10010 Semantics:
10011 """"""""""
10012
10013 The '``llvm.read_register``' intrinsic returns the current value of the
10014 register, where possible. The '``llvm.write_register``' intrinsic sets
10015 the current value of the register, where possible.
10016
10017 This is useful to implement named register global variables that need
10018 to always be mapped to a specific register, as is common practice on
10019 bare-metal programs including OS kernels.
10020
10021 The compiler doesn't check for register availability or use of the used
10022 register in surrounding code, including inline assembly. Because of that,
10023 allocatable registers are not supported.
10024
10025 Warning: So far it only works with the stack pointer on selected
10026 architectures (ARM, AArch64, PowerPC and x86_64). Significant amount of
10027 work is needed to support other registers and even more so, allocatable
10028 registers.
10029
10030 .. _int_stacksave:
10031
10032 '``llvm.stacksave``' Intrinsic
10033 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10034
10035 Syntax:
10036 """""""
10037
10038 ::
10039
10040       declare i8* @llvm.stacksave()
10041
10042 Overview:
10043 """""""""
10044
10045 The '``llvm.stacksave``' intrinsic is used to remember the current state
10046 of the function stack, for use with
10047 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. This is useful for
10048 implementing language features like scoped automatic variable sized
10049 arrays in C99.
10050
10051 Semantics:
10052 """"""""""
10053
10054 This intrinsic returns a opaque pointer value that can be passed to
10055 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. When an
10056 ``llvm.stackrestore`` intrinsic is executed with a value saved from
10057 ``llvm.stacksave``, it effectively restores the state of the stack to
10058 the state it was in when the ``llvm.stacksave`` intrinsic executed. In
10059 practice, this pops any :ref:`alloca <i_alloca>` blocks from the stack that
10060 were allocated after the ``llvm.stacksave`` was executed.
10061
10062 .. _int_stackrestore:
10063
10064 '``llvm.stackrestore``' Intrinsic
10065 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10066
10067 Syntax:
10068 """""""
10069
10070 ::
10071
10072       declare void @llvm.stackrestore(i8* %ptr)
10073
10074 Overview:
10075 """""""""
10076
10077 The '``llvm.stackrestore``' intrinsic is used to restore the state of
10078 the function stack to the state it was in when the corresponding
10079 :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>` intrinsic executed. This is
10080 useful for implementing language features like scoped automatic variable
10081 sized arrays in C99.
10082
10083 Semantics:
10084 """"""""""
10085
10086 See the description for :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>`.
10087
10088 .. _int_get_dynamic_area_offset:
10089
10090 '``llvm.get.dynamic.area.offset``' Intrinsic
10091 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10092
10093 Syntax:
10094 """""""
10095
10096 ::
10097
10098       declare i32 @llvm.get.dynamic.area.offset.i32()
10099       declare i64 @llvm.get.dynamic.area.offset.i64()
10100
10101 Overview:
10102 """""""""
10103
10104       The '``llvm.get.dynamic.area.offset.*``' intrinsic family is used to
10105       get the offset from native stack pointer to the address of the most
10106       recent dynamic alloca on the caller's stack. These intrinsics are
10107       intendend for use in combination with
10108       :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>` to get a
10109       pointer to the most recent dynamic alloca. This is useful, for example,
10110       for AddressSanitizer's stack unpoisoning routines.
10111
10112 Semantics:
10113 """"""""""
10114
10115       These intrinsics return a non-negative integer value that can be used to
10116       get the address of the most recent dynamic alloca, allocated by :ref:`alloca <i_alloca>`
10117       on the caller's stack. In particular, for targets where stack grows downwards,
10118       adding this offset to the native stack pointer would get the address of the most
10119       recent dynamic alloca. For targets where stack grows upwards, the situation is a bit more
10120       complicated, because subtracting this value from stack pointer would get the address
10121       one past the end of the most recent dynamic alloca.
10122
10123       Although for most targets `llvm.get.dynamic.area.offset <int_get_dynamic_area_offset>`
10124       returns just a zero, for others, such as PowerPC and PowerPC64, it returns a
10125       compile-time-known constant value.
10126
10127       The return value type of :ref:`llvm.get.dynamic.area.offset <int_get_dynamic_area_offset>`
10128       must match the target's default address space's (address space 0) pointer type.
10129
10130 '``llvm.prefetch``' Intrinsic
10131 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10132
10133 Syntax:
10134 """""""
10135
10136 ::
10137
10138       declare void @llvm.prefetch(i8* <address>, i32 <rw>, i32 <locality>, i32 <cache type>)
10139
10140 Overview:
10141 """""""""
10142
10143 The '``llvm.prefetch``' intrinsic is a hint to the code generator to
10144 insert a prefetch instruction if supported; otherwise, it is a noop.
10145 Prefetches have no effect on the behavior of the program but can change
10146 its performance characteristics.
10147
10148 Arguments:
10149 """"""""""
10150
10151 ``address`` is the address to be prefetched, ``rw`` is the specifier
10152 determining if the fetch should be for a read (0) or write (1), and
10153 ``locality`` is a temporal locality specifier ranging from (0) - no
10154 locality, to (3) - extremely local keep in cache. The ``cache type``
10155 specifies whether the prefetch is performed on the data (1) or
10156 instruction (0) cache. The ``rw``, ``locality`` and ``cache type``
10157 arguments must be constant integers.
10158
10159 Semantics:
10160 """"""""""
10161
10162 This intrinsic does not modify the behavior of the program. In
10163 particular, prefetches cannot trap and do not produce a value. On
10164 targets that support this intrinsic, the prefetch can provide hints to
10165 the processor cache for better performance.
10166
10167 '``llvm.pcmarker``' Intrinsic
10168 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10169
10170 Syntax:
10171 """""""
10172
10173 ::
10174
10175       declare void @llvm.pcmarker(i32 <id>)
10176
10177 Overview:
10178 """""""""
10179
10180 The '``llvm.pcmarker``' intrinsic is a method to export a Program
10181 Counter (PC) in a region of code to simulators and other tools. The
10182 method is target specific, but it is expected that the marker will use
10183 exported symbols to transmit the PC of the marker. The marker makes no
10184 guarantees that it will remain with any specific instruction after
10185 optimizations. It is possible that the presence of a marker will inhibit
10186 optimizations. The intended use is to be inserted after optimizations to
10187 allow correlations of simulation runs.
10188
10189 Arguments:
10190 """"""""""
10191
10192 ``id`` is a numerical id identifying the marker.
10193
10194 Semantics:
10195 """"""""""
10196
10197 This intrinsic does not modify the behavior of the program. Backends
10198 that do not support this intrinsic may ignore it.
10199
10200 '``llvm.readcyclecounter``' Intrinsic
10201 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10202
10203 Syntax:
10204 """""""
10205
10206 ::
10207
10208       declare i64 @llvm.readcyclecounter()
10209
10210 Overview:
10211 """""""""
10212
10213 The '``llvm.readcyclecounter``' intrinsic provides access to the cycle
10214 counter register (or similar low latency, high accuracy clocks) on those
10215 targets that support it. On X86, it should map to RDTSC. On Alpha, it
10216 should map to RPCC. As the backing counters overflow quickly (on the
10217 order of 9 seconds on alpha), this should only be used for small
10218 timings.
10219
10220 Semantics:
10221 """"""""""
10222
10223 When directly supported, reading the cycle counter should not modify any
10224 memory. Implementations are allowed to either return a application
10225 specific value or a system wide value. On backends without support, this
10226 is lowered to a constant 0.
10227
10228 Note that runtime support may be conditional on the privilege-level code is
10229 running at and the host platform.
10230
10231 '``llvm.clear_cache``' Intrinsic
10232 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10233
10234 Syntax:
10235 """""""
10236
10237 ::
10238
10239       declare void @llvm.clear_cache(i8*, i8*)
10240
10241 Overview:
10242 """""""""
10243
10244 The '``llvm.clear_cache``' intrinsic ensures visibility of modifications
10245 in the specified range to the execution unit of the processor. On
10246 targets with non-unified instruction and data cache, the implementation
10247 flushes the instruction cache.
10248
10249 Semantics:
10250 """"""""""
10251
10252 On platforms with coherent instruction and data caches (e.g. x86), this
10253 intrinsic is a nop. On platforms with non-coherent instruction and data
10254 cache (e.g. ARM, MIPS), the intrinsic is lowered either to appropriate
10255 instructions or a system call, if cache flushing requires special
10256 privileges.
10257
10258 The default behavior is to emit a call to ``__clear_cache`` from the run
10259 time library.
10260
10261 This instrinsic does *not* empty the instruction pipeline. Modifications
10262 of the current function are outside the scope of the intrinsic.
10263
10264 '``llvm.instrprof.increment``' Intrinsic
10265 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10266
10267 Syntax:
10268 """""""
10269
10270 ::
10271
10272       declare void @llvm.instrprof.increment(i8* <name>, i64 <hash>,
10273                                              i32 <num-counters>, i32 <index>)
10274
10275 Overview:
10276 """""""""
10277
10278 The '``llvm.instrprof.increment``' intrinsic can be emitted by a
10279 frontend for use with instrumentation based profiling. These will be
10280 lowered by the ``-instrprof`` pass to generate execution counts of a
10281 program at runtime.
10282
10283 Arguments:
10284 """"""""""
10285
10286 The first argument is a pointer to a global variable containing the
10287 name of the entity being instrumented. This should generally be the
10288 (mangled) function name for a set of counters.
10289
10290 The second argument is a hash value that can be used by the consumer
10291 of the profile data to detect changes to the instrumented source, and
10292 the third is the number of counters associated with ``name``. It is an
10293 error if ``hash`` or ``num-counters`` differ between two instances of
10294 ``instrprof.increment`` that refer to the same name.
10295
10296 The last argument refers to which of the counters for ``name`` should
10297 be incremented. It should be a value between 0 and ``num-counters``.
10298
10299 Semantics:
10300 """"""""""
10301
10302 This intrinsic represents an increment of a profiling counter. It will
10303 cause the ``-instrprof`` pass to generate the appropriate data
10304 structures and the code to increment the appropriate value, in a
10305 format that can be written out by a compiler runtime and consumed via
10306 the ``llvm-profdata`` tool.
10307
10308 '``llvm.instrprof.increment.step``' Intrinsic
10309 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10310
10311 Syntax:
10312 """""""
10313
10314 ::
10315
10316       declare void @llvm.instrprof.increment.step(i8* <name>, i64 <hash>,
10317                                                   i32 <num-counters>,
10318                                                   i32 <index>, i64 <step>)
10319
10320 Overview:
10321 """""""""
10322
10323 The '``llvm.instrprof.increment.step``' intrinsic is an extension to
10324 the '``llvm.instrprof.increment``' intrinsic with an additional fifth
10325 argument to specify the step of the increment.
10326
10327 Arguments:
10328 """"""""""
10329 The first four arguments are the same as '``llvm.instrprof.increment``'
10330 intrinsic.
10331
10332 The last argument specifies the value of the increment of the counter variable.
10333
10334 Semantics:
10335 """"""""""
10336 See description of '``llvm.instrprof.increment``' instrinsic.
10337
10338
10339 '``llvm.instrprof.value.profile``' Intrinsic
10340 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10341
10342 Syntax:
10343 """""""
10344
10345 ::
10346
10347       declare void @llvm.instrprof.value.profile(i8* <name>, i64 <hash>,
10348                                                  i64 <value>, i32 <value_kind>,
10349                                                  i32 <index>)
10350
10351 Overview:
10352 """""""""
10353
10354 The '``llvm.instrprof.value.profile``' intrinsic can be emitted by a
10355 frontend for use with instrumentation based profiling. This will be
10356 lowered by the ``-instrprof`` pass to find out the target values,
10357 instrumented expressions take in a program at runtime.
10358
10359 Arguments:
10360 """"""""""
10361
10362 The first argument is a pointer to a global variable containing the
10363 name of the entity being instrumented. ``name`` should generally be the
10364 (mangled) function name for a set of counters.
10365
10366 The second argument is a hash value that can be used by the consumer
10367 of the profile data to detect changes to the instrumented source. It
10368 is an error if ``hash`` differs between two instances of
10369 ``llvm.instrprof.*`` that refer to the same name.
10370
10371 The third argument is the value of the expression being profiled. The profiled
10372 expression's value should be representable as an unsigned 64-bit value. The
10373 fourth argument represents the kind of value profiling that is being done. The
10374 supported value profiling kinds are enumerated through the
10375 ``InstrProfValueKind`` type declared in the
10376 ``<include/llvm/ProfileData/InstrProf.h>`` header file. The last argument is the
10377 index of the instrumented expression within ``name``. It should be >= 0.
10378
10379 Semantics:
10380 """"""""""
10381
10382 This intrinsic represents the point where a call to a runtime routine
10383 should be inserted for value profiling of target expressions. ``-instrprof``
10384 pass will generate the appropriate data structures and replace the
10385 ``llvm.instrprof.value.profile`` intrinsic with the call to the profile
10386 runtime library with proper arguments.
10387
10388 '``llvm.thread.pointer``' Intrinsic
10389 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10390
10391 Syntax:
10392 """""""
10393
10394 ::
10395
10396       declare i8* @llvm.thread.pointer()
10397
10398 Overview:
10399 """""""""
10400
10401 The '``llvm.thread.pointer``' intrinsic returns the value of the thread
10402 pointer.
10403
10404 Semantics:
10405 """"""""""
10406
10407 The '``llvm.thread.pointer``' intrinsic returns a pointer to the TLS area
10408 for the current thread.  The exact semantics of this value are target
10409 specific: it may point to the start of TLS area, to the end, or somewhere
10410 in the middle.  Depending on the target, this intrinsic may read a register,
10411 call a helper function, read from an alternate memory space, or perform
10412 other operations necessary to locate the TLS area.  Not all targets support
10413 this intrinsic.
10414
10415 Standard C Library Intrinsics
10416 -----------------------------
10417
10418 LLVM provides intrinsics for a few important standard C library
10419 functions. These intrinsics allow source-language front-ends to pass
10420 information about the alignment of the pointer arguments to the code
10421 generator, providing opportunity for more efficient code generation.
10422
10423 .. _int_memcpy:
10424
10425 '``llvm.memcpy``' Intrinsic
10426 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10427
10428 Syntax:
10429 """""""
10430
10431 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.memcpy`` on any
10432 integer bit width and for different address spaces. Not all targets
10433 support all bit widths however.
10434
10435 ::
10436
10437       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
10438                                               i32 <len>, i1 <isvolatile>)
10439       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
10440                                               i64 <len>, i1 <isvolatile>)
10441
10442 Overview:
10443 """""""""
10444
10445 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
10446 source location to the destination location.
10447
10448 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memcpy.*``
10449 intrinsics do not return a value, takes extra isvolatile
10450 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
10451
10452 Arguments:
10453 """"""""""
10454
10455 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
10456 pointer to the source. The third argument is an integer argument
10457 specifying the number of bytes to copy, and the fourth is a
10458 boolean indicating a volatile access.
10459
10460 The :ref:`align <attr_align>` parameter attribute can be provided
10461 for the first and second arguments.
10462
10463 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memcpy`` call is
10464 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
10465 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
10466
10467 Semantics:
10468 """"""""""
10469
10470 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
10471 source location to the destination location, which are not allowed to
10472 overlap. It copies "len" bytes of memory over. If the argument is known
10473 to be aligned to some boundary, this can be specified as the fourth
10474 argument, otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
10475
10476 .. _int_memmove:
10477
10478 '``llvm.memmove``' Intrinsic
10479 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10480
10481 Syntax:
10482 """""""
10483
10484 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memmove on any integer
10485 bit width and for different address space. Not all targets support all
10486 bit widths however.
10487
10488 ::
10489
10490       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
10491                                                i32 <len>, i1 <isvolatile>)
10492       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
10493                                                i64 <len>, i1 <isvolatile>)
10494
10495 Overview:
10496 """""""""
10497
10498 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics move a block of memory from the
10499 source location to the destination location. It is similar to the
10500 '``llvm.memcpy``' intrinsic but allows the two memory locations to
10501 overlap.
10502
10503 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memmove.*``
10504 intrinsics do not return a value, takes an extra isvolatile
10505 argument and the pointers can be in specified address spaces.
10506
10507 Arguments:
10508 """"""""""
10509
10510 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
10511 pointer to the source. The third argument is an integer argument
10512 specifying the number of bytes to copy, and the fourth is a
10513 boolean indicating a volatile access.
10514
10515 The :ref:`align <attr_align>` parameter attribute can be provided
10516 for the first and second arguments.
10517
10518 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memmove`` call
10519 is a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is
10520 not very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
10521
10522 Semantics:
10523 """"""""""
10524
10525 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics copy a block of memory from the
10526 source location to the destination location, which may overlap. It
10527 copies "len" bytes of memory over. If the argument is known to be
10528 aligned to some boundary, this can be specified as the fourth argument,
10529 otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
10530
10531 .. _int_memset:
10532
10533 '``llvm.memset.*``' Intrinsics
10534 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10535
10536 Syntax:
10537 """""""
10538
10539 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memset on any integer
10540 bit width and for different address spaces. However, not all targets
10541 support all bit widths.
10542
10543 ::
10544
10545       declare void @llvm.memset.p0i8.i32(i8* <dest>, i8 <val>,
10546                                          i32 <len>, i1 <isvolatile>)
10547       declare void @llvm.memset.p0i8.i64(i8* <dest>, i8 <val>,
10548                                          i64 <len>, i1 <isvolatile>)
10549
10550 Overview:
10551 """""""""
10552
10553 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill a block of memory with a
10554 particular byte value.
10555
10556 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memset``
10557 intrinsic does not return a value and takes an extra volatile
10558 argument. Also, the destination can be in an arbitrary address space.
10559
10560 Arguments:
10561 """"""""""
10562
10563 The first argument is a pointer to the destination to fill, the second
10564 is the byte value with which to fill it, the third argument is an
10565 integer argument specifying the number of bytes to fill, and the fourth
10566 is a boolean indicating a volatile access.
10567
10568 The :ref:`align <attr_align>` parameter attribute can be provided
10569 for the first arguments.
10570
10571 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memset`` call is
10572 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
10573 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
10574
10575 Semantics:
10576 """"""""""
10577
10578 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill "len" bytes of memory starting
10579 at the destination location.
10580
10581 '``llvm.sqrt.*``' Intrinsic
10582 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10583
10584 Syntax:
10585 """""""
10586
10587 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sqrt`` on any
10588 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
10589 all types however.
10590
10591 ::
10592
10593       declare float     @llvm.sqrt.f32(float %Val)
10594       declare double    @llvm.sqrt.f64(double %Val)
10595       declare x86_fp80  @llvm.sqrt.f80(x86_fp80 %Val)
10596       declare fp128     @llvm.sqrt.f128(fp128 %Val)
10597       declare ppc_fp128 @llvm.sqrt.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
10598
10599 Overview:
10600 """""""""
10601
10602 The '``llvm.sqrt``' intrinsics return the square root of the specified value.
10603
10604 Arguments:
10605 """"""""""
10606
10607 The argument and return value are floating-point numbers of the same type.
10608
10609 Semantics:
10610 """"""""""
10611
10612 Return the same value as a corresponding libm '``sqrt``' function but without
10613 trapping or setting ``errno``. For types specified by IEEE-754, the result
10614 matches a conforming libm implementation.
10615
10616 When specified with the fast-math-flag 'afn', the result may be approximated
10617 using a less accurate calculation.
10618
10619 '``llvm.powi.*``' Intrinsic
10620 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10621
10622 Syntax:
10623 """""""
10624
10625 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.powi`` on any
10626 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
10627 all types however.
10628
10629 ::
10630
10631       declare float     @llvm.powi.f32(float  %Val, i32 %power)
10632       declare double    @llvm.powi.f64(double %Val, i32 %power)
10633       declare x86_fp80  @llvm.powi.f80(x86_fp80  %Val, i32 %power)
10634       declare fp128     @llvm.powi.f128(fp128 %Val, i32 %power)
10635       declare ppc_fp128 @llvm.powi.ppcf128(ppc_fp128  %Val, i32 %power)
10636
10637 Overview:
10638 """""""""
10639
10640 The '``llvm.powi.*``' intrinsics return the first operand raised to the
10641 specified (positive or negative) power. The order of evaluation of
10642 multiplications is not defined. When a vector of floating-point type is
10643 used, the second argument remains a scalar integer value.
10644
10645 Arguments:
10646 """"""""""
10647
10648 The second argument is an integer power, and the first is a value to
10649 raise to that power.
10650
10651 Semantics:
10652 """"""""""
10653
10654 This function returns the first value raised to the second power with an
10655 unspecified sequence of rounding operations.
10656
10657 '``llvm.sin.*``' Intrinsic
10658 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10659
10660 Syntax:
10661 """""""
10662
10663 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sin`` on any
10664 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
10665 all types however.
10666
10667 ::
10668
10669       declare float     @llvm.sin.f32(float  %Val)
10670       declare double    @llvm.sin.f64(double %Val)
10671       declare x86_fp80  @llvm.sin.f80(x86_fp80  %Val)
10672       declare fp128     @llvm.sin.f128(fp128 %Val)
10673       declare ppc_fp128 @llvm.sin.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10674
10675 Overview:
10676 """""""""
10677
10678 The '``llvm.sin.*``' intrinsics return the sine of the operand.
10679
10680 Arguments:
10681 """"""""""
10682
10683 The argument and return value are floating-point numbers of the same type.
10684
10685 Semantics:
10686 """"""""""
10687
10688 Return the same value as a corresponding libm '``sin``' function but without
10689 trapping or setting ``errno``.
10690
10691 When specified with the fast-math-flag 'afn', the result may be approximated
10692 using a less accurate calculation.
10693
10694 '``llvm.cos.*``' Intrinsic
10695 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10696
10697 Syntax:
10698 """""""
10699
10700 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cos`` on any
10701 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
10702 all types however.
10703
10704 ::
10705
10706       declare float     @llvm.cos.f32(float  %Val)
10707       declare double    @llvm.cos.f64(double %Val)
10708       declare x86_fp80  @llvm.cos.f80(x86_fp80  %Val)
10709       declare fp128     @llvm.cos.f128(fp128 %Val)
10710       declare ppc_fp128 @llvm.cos.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10711
10712 Overview:
10713 """""""""
10714
10715 The '``llvm.cos.*``' intrinsics return the cosine of the operand.
10716
10717 Arguments:
10718 """"""""""
10719
10720 The argument and return value are floating-point numbers of the same type.
10721
10722 Semantics:
10723 """"""""""
10724
10725 Return the same value as a corresponding libm '``cos``' function but without
10726 trapping or setting ``errno``.
10727
10728 When specified with the fast-math-flag 'afn', the result may be approximated
10729 using a less accurate calculation.
10730
10731 '``llvm.pow.*``' Intrinsic
10732 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10733
10734 Syntax:
10735 """""""
10736
10737 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.pow`` on any
10738 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
10739 all types however.
10740
10741 ::
10742
10743       declare float     @llvm.pow.f32(float  %Val, float %Power)
10744       declare double    @llvm.pow.f64(double %Val, double %Power)
10745       declare x86_fp80  @llvm.pow.f80(x86_fp80  %Val, x86_fp80 %Power)
10746       declare fp128     @llvm.pow.f128(fp128 %Val, fp128 %Power)
10747       declare ppc_fp128 @llvm.pow.ppcf128(ppc_fp128  %Val, ppc_fp128 Power)
10748
10749 Overview:
10750 """""""""
10751
10752 The '``llvm.pow.*``' intrinsics return the first operand raised to the
10753 specified (positive or negative) power.
10754
10755 Arguments:
10756 """"""""""
10757
10758 The arguments and return value are floating-point numbers of the same type.
10759
10760 Semantics:
10761 """"""""""
10762
10763 Return the same value as a corresponding libm '``pow``' function but without
10764 trapping or setting ``errno``.
10765
10766 When specified with the fast-math-flag 'afn', the result may be approximated
10767 using a less accurate calculation.
10768
10769 '``llvm.exp.*``' Intrinsic
10770 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10771
10772 Syntax:
10773 """""""
10774
10775 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp`` on any
10776 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
10777 all types however.
10778
10779 ::
10780
10781       declare float     @llvm.exp.f32(float  %Val)
10782       declare double    @llvm.exp.f64(double %Val)
10783       declare x86_fp80  @llvm.exp.f80(x86_fp80  %Val)
10784       declare fp128     @llvm.exp.f128(fp128 %Val)
10785       declare ppc_fp128 @llvm.exp.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10786
10787 Overview:
10788 """""""""
10789
10790 The '``llvm.exp.*``' intrinsics compute the base-e exponential of the specified
10791 value.
10792
10793 Arguments:
10794 """"""""""
10795
10796 The argument and return value are floating-point numbers of the same type.
10797
10798 Semantics:
10799 """"""""""
10800
10801 Return the same value as a corresponding libm '``exp``' function but without
10802 trapping or setting ``errno``.
10803
10804 When specified with the fast-math-flag 'afn', the result may be approximated
10805 using a less accurate calculation.
10806
10807 '``llvm.exp2.*``' Intrinsic
10808 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10809
10810 Syntax:
10811 """""""
10812
10813 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp2`` on any
10814 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
10815 all types however.
10816
10817 ::
10818
10819       declare float     @llvm.exp2.f32(float  %Val)
10820       declare double    @llvm.exp2.f64(double %Val)
10821       declare x86_fp80  @llvm.exp2.f80(x86_fp80  %Val)
10822       declare fp128     @llvm.exp2.f128(fp128 %Val)
10823       declare ppc_fp128 @llvm.exp2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10824
10825 Overview:
10826 """""""""
10827
10828 The '``llvm.exp2.*``' intrinsics compute the base-2 exponential of the
10829 specified value.
10830
10831 Arguments:
10832 """"""""""
10833
10834 The argument and return value are floating-point numbers of the same type.
10835
10836 Semantics:
10837 """"""""""
10838
10839 Return the same value as a corresponding libm '``exp2``' function but without
10840 trapping or setting ``errno``.
10841
10842 When specified with the fast-math-flag 'afn', the result may be approximated
10843 using a less accurate calculation.
10844
10845 '``llvm.log.*``' Intrinsic
10846 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10847
10848 Syntax:
10849 """""""
10850
10851 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log`` on any
10852 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
10853 all types however.
10854
10855 ::
10856
10857       declare float     @llvm.log.f32(float  %Val)
10858       declare double    @llvm.log.f64(double %Val)
10859       declare x86_fp80  @llvm.log.f80(x86_fp80  %Val)
10860       declare fp128     @llvm.log.f128(fp128 %Val)
10861       declare ppc_fp128 @llvm.log.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10862
10863 Overview:
10864 """""""""
10865
10866 The '``llvm.log.*``' intrinsics compute the base-e logarithm of the specified
10867 value.
10868
10869 Arguments:
10870 """"""""""
10871
10872 The argument and return value are floating-point numbers of the same type.
10873
10874 Semantics:
10875 """"""""""
10876
10877 Return the same value as a corresponding libm '``log``' function but without
10878 trapping or setting ``errno``.
10879
10880 When specified with the fast-math-flag 'afn', the result may be approximated
10881 using a less accurate calculation.
10882
10883 '``llvm.log10.*``' Intrinsic
10884 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10885
10886 Syntax:
10887 """""""
10888
10889 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log10`` on any
10890 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
10891 all types however.
10892
10893 ::
10894
10895       declare float     @llvm.log10.f32(float  %Val)
10896       declare double    @llvm.log10.f64(double %Val)
10897       declare x86_fp80  @llvm.log10.f80(x86_fp80  %Val)
10898       declare fp128     @llvm.log10.f128(fp128 %Val)
10899       declare ppc_fp128 @llvm.log10.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10900
10901 Overview:
10902 """""""""
10903
10904 The '``llvm.log10.*``' intrinsics compute the base-10 logarithm of the
10905 specified value.
10906
10907 Arguments:
10908 """"""""""
10909
10910 The argument and return value are floating-point numbers of the same type.
10911
10912 Semantics:
10913 """"""""""
10914
10915 Return the same value as a corresponding libm '``log10``' function but without
10916 trapping or setting ``errno``.
10917
10918 When specified with the fast-math-flag 'afn', the result may be approximated
10919 using a less accurate calculation.
10920
10921 '``llvm.log2.*``' Intrinsic
10922 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10923
10924 Syntax:
10925 """""""
10926
10927 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log2`` on any
10928 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
10929 all types however.
10930
10931 ::
10932
10933       declare float     @llvm.log2.f32(float  %Val)
10934       declare double    @llvm.log2.f64(double %Val)
10935       declare x86_fp80  @llvm.log2.f80(x86_fp80  %Val)
10936       declare fp128     @llvm.log2.f128(fp128 %Val)
10937       declare ppc_fp128 @llvm.log2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10938
10939 Overview:
10940 """""""""
10941
10942 The '``llvm.log2.*``' intrinsics compute the base-2 logarithm of the specified
10943 value.
10944
10945 Arguments:
10946 """"""""""
10947
10948 The argument and return value are floating-point numbers of the same type.
10949
10950 Semantics:
10951 """"""""""
10952
10953 Return the same value as a corresponding libm '``log2``' function but without
10954 trapping or setting ``errno``.
10955
10956 When specified with the fast-math-flag 'afn', the result may be approximated
10957 using a less accurate calculation.
10958
10959 '``llvm.fma.*``' Intrinsic
10960 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10961
10962 Syntax:
10963 """""""
10964
10965 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fma`` on any
10966 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
10967 all types however.
10968
10969 ::
10970
10971       declare float     @llvm.fma.f32(float  %a, float  %b, float  %c)
10972       declare double    @llvm.fma.f64(double %a, double %b, double %c)
10973       declare x86_fp80  @llvm.fma.f80(x86_fp80 %a, x86_fp80 %b, x86_fp80 %c)
10974       declare fp128     @llvm.fma.f128(fp128 %a, fp128 %b, fp128 %c)
10975       declare ppc_fp128 @llvm.fma.ppcf128(ppc_fp128 %a, ppc_fp128 %b, ppc_fp128 %c)
10976
10977 Overview:
10978 """""""""
10979
10980 The '``llvm.fma.*``' intrinsics perform the fused multiply-add operation.
10981
10982 Arguments:
10983 """"""""""
10984
10985 The arguments and return value are floating-point numbers of the same type.
10986
10987 Semantics:
10988 """"""""""
10989
10990 Return the same value as a corresponding libm '``fma``' function but without
10991 trapping or setting ``errno``.
10992
10993 When specified with the fast-math-flag 'afn', the result may be approximated
10994 using a less accurate calculation.
10995
10996 '``llvm.fabs.*``' Intrinsic
10997 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10998
10999 Syntax:
11000 """""""
11001
11002 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fabs`` on any
11003 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11004 all types however.
11005
11006 ::
11007
11008       declare float     @llvm.fabs.f32(float  %Val)
11009       declare double    @llvm.fabs.f64(double %Val)
11010       declare x86_fp80  @llvm.fabs.f80(x86_fp80 %Val)
11011       declare fp128     @llvm.fabs.f128(fp128 %Val)
11012       declare ppc_fp128 @llvm.fabs.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
11013
11014 Overview:
11015 """""""""
11016
11017 The '``llvm.fabs.*``' intrinsics return the absolute value of the
11018 operand.
11019
11020 Arguments:
11021 """"""""""
11022
11023 The argument and return value are floating-point numbers of the same
11024 type.
11025
11026 Semantics:
11027 """"""""""
11028
11029 This function returns the same values as the libm ``fabs`` functions
11030 would, and handles error conditions in the same way.
11031
11032 '``llvm.minnum.*``' Intrinsic
11033 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11034
11035 Syntax:
11036 """""""
11037
11038 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.minnum`` on any
11039 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11040 all types however.
11041
11042 ::
11043
11044       declare float     @llvm.minnum.f32(float %Val0, float %Val1)
11045       declare double    @llvm.minnum.f64(double %Val0, double %Val1)
11046       declare x86_fp80  @llvm.minnum.f80(x86_fp80 %Val0, x86_fp80 %Val1)
11047       declare fp128     @llvm.minnum.f128(fp128 %Val0, fp128 %Val1)
11048       declare ppc_fp128 @llvm.minnum.ppcf128(ppc_fp128 %Val0, ppc_fp128 %Val1)
11049
11050 Overview:
11051 """""""""
11052
11053 The '``llvm.minnum.*``' intrinsics return the minimum of the two
11054 arguments.
11055
11056
11057 Arguments:
11058 """"""""""
11059
11060 The arguments and return value are floating-point numbers of the same
11061 type.
11062
11063 Semantics:
11064 """"""""""
11065
11066 Follows the IEEE-754 semantics for minNum, which also match for libm's
11067 fmin.
11068
11069 If either operand is a NaN, returns the other non-NaN operand. Returns
11070 NaN only if both operands are NaN. If the operands compare equal,
11071 returns a value that compares equal to both operands. This means that
11072 fmin(+/-0.0, +/-0.0) could return either -0.0 or 0.0.
11073
11074 '``llvm.maxnum.*``' Intrinsic
11075 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11076
11077 Syntax:
11078 """""""
11079
11080 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.maxnum`` on any
11081 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11082 all types however.
11083
11084 ::
11085
11086       declare float     @llvm.maxnum.f32(float  %Val0, float  %Val1l)
11087       declare double    @llvm.maxnum.f64(double %Val0, double %Val1)
11088       declare x86_fp80  @llvm.maxnum.f80(x86_fp80  %Val0, x86_fp80  %Val1)
11089       declare fp128     @llvm.maxnum.f128(fp128 %Val0, fp128 %Val1)
11090       declare ppc_fp128 @llvm.maxnum.ppcf128(ppc_fp128  %Val0, ppc_fp128  %Val1)
11091
11092 Overview:
11093 """""""""
11094
11095 The '``llvm.maxnum.*``' intrinsics return the maximum of the two
11096 arguments.
11097
11098
11099 Arguments:
11100 """"""""""
11101
11102 The arguments and return value are floating-point numbers of the same
11103 type.
11104
11105 Semantics:
11106 """"""""""
11107 Follows the IEEE-754 semantics for maxNum, which also match for libm's
11108 fmax.
11109
11110 If either operand is a NaN, returns the other non-NaN operand. Returns
11111 NaN only if both operands are NaN. If the operands compare equal,
11112 returns a value that compares equal to both operands. This means that
11113 fmax(+/-0.0, +/-0.0) could return either -0.0 or 0.0.
11114
11115 '``llvm.copysign.*``' Intrinsic
11116 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11117
11118 Syntax:
11119 """""""
11120
11121 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.copysign`` on any
11122 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11123 all types however.
11124
11125 ::
11126
11127       declare float     @llvm.copysign.f32(float  %Mag, float  %Sgn)
11128       declare double    @llvm.copysign.f64(double %Mag, double %Sgn)
11129       declare x86_fp80  @llvm.copysign.f80(x86_fp80  %Mag, x86_fp80  %Sgn)
11130       declare fp128     @llvm.copysign.f128(fp128 %Mag, fp128 %Sgn)
11131       declare ppc_fp128 @llvm.copysign.ppcf128(ppc_fp128  %Mag, ppc_fp128  %Sgn)
11132
11133 Overview:
11134 """""""""
11135
11136 The '``llvm.copysign.*``' intrinsics return a value with the magnitude of the
11137 first operand and the sign of the second operand.
11138
11139 Arguments:
11140 """"""""""
11141
11142 The arguments and return value are floating-point numbers of the same
11143 type.
11144
11145 Semantics:
11146 """"""""""
11147
11148 This function returns the same values as the libm ``copysign``
11149 functions would, and handles error conditions in the same way.
11150
11151 '``llvm.floor.*``' Intrinsic
11152 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11153
11154 Syntax:
11155 """""""
11156
11157 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.floor`` on any
11158 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11159 all types however.
11160
11161 ::
11162
11163       declare float     @llvm.floor.f32(float  %Val)
11164       declare double    @llvm.floor.f64(double %Val)
11165       declare x86_fp80  @llvm.floor.f80(x86_fp80  %Val)
11166       declare fp128     @llvm.floor.f128(fp128 %Val)
11167       declare ppc_fp128 @llvm.floor.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
11168
11169 Overview:
11170 """""""""
11171
11172 The '``llvm.floor.*``' intrinsics return the floor of the operand.
11173
11174 Arguments:
11175 """"""""""
11176
11177 The argument and return value are floating-point numbers of the same
11178 type.
11179
11180 Semantics:
11181 """"""""""
11182
11183 This function returns the same values as the libm ``floor`` functions
11184 would, and handles error conditions in the same way.
11185
11186 '``llvm.ceil.*``' Intrinsic
11187 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11188
11189 Syntax:
11190 """""""
11191
11192 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ceil`` on any
11193 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11194 all types however.
11195
11196 ::
11197
11198       declare float     @llvm.ceil.f32(float  %Val)
11199       declare double    @llvm.ceil.f64(double %Val)
11200       declare x86_fp80  @llvm.ceil.f80(x86_fp80  %Val)
11201       declare fp128     @llvm.ceil.f128(fp128 %Val)
11202       declare ppc_fp128 @llvm.ceil.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
11203
11204 Overview:
11205 """""""""
11206
11207 The '``llvm.ceil.*``' intrinsics return the ceiling of the operand.
11208
11209 Arguments:
11210 """"""""""
11211
11212 The argument and return value are floating-point numbers of the same
11213 type.
11214
11215 Semantics:
11216 """"""""""
11217
11218 This function returns the same values as the libm ``ceil`` functions
11219 would, and handles error conditions in the same way.
11220
11221 '``llvm.trunc.*``' Intrinsic
11222 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11223
11224 Syntax:
11225 """""""
11226
11227 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.trunc`` on any
11228 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11229 all types however.
11230
11231 ::
11232
11233       declare float     @llvm.trunc.f32(float  %Val)
11234       declare double    @llvm.trunc.f64(double %Val)
11235       declare x86_fp80  @llvm.trunc.f80(x86_fp80  %Val)
11236       declare fp128     @llvm.trunc.f128(fp128 %Val)
11237       declare ppc_fp128 @llvm.trunc.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
11238
11239 Overview:
11240 """""""""
11241
11242 The '``llvm.trunc.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
11243 nearest integer not larger in magnitude than the operand.
11244
11245 Arguments:
11246 """"""""""
11247
11248 The argument and return value are floating-point numbers of the same
11249 type.
11250
11251 Semantics:
11252 """"""""""
11253
11254 This function returns the same values as the libm ``trunc`` functions
11255 would, and handles error conditions in the same way.
11256
11257 '``llvm.rint.*``' Intrinsic
11258 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11259
11260 Syntax:
11261 """""""
11262
11263 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.rint`` on any
11264 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11265 all types however.
11266
11267 ::
11268
11269       declare float     @llvm.rint.f32(float  %Val)
11270       declare double    @llvm.rint.f64(double %Val)
11271       declare x86_fp80  @llvm.rint.f80(x86_fp80  %Val)
11272       declare fp128     @llvm.rint.f128(fp128 %Val)
11273       declare ppc_fp128 @llvm.rint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
11274
11275 Overview:
11276 """""""""
11277
11278 The '``llvm.rint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
11279 nearest integer. It may raise an inexact floating-point exception if the
11280 operand isn't an integer.
11281
11282 Arguments:
11283 """"""""""
11284
11285 The argument and return value are floating-point numbers of the same
11286 type.
11287
11288 Semantics:
11289 """"""""""
11290
11291 This function returns the same values as the libm ``rint`` functions
11292 would, and handles error conditions in the same way.
11293
11294 '``llvm.nearbyint.*``' Intrinsic
11295 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11296
11297 Syntax:
11298 """""""
11299
11300 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.nearbyint`` on any
11301 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11302 all types however.
11303
11304 ::
11305
11306       declare float     @llvm.nearbyint.f32(float  %Val)
11307       declare double    @llvm.nearbyint.f64(double %Val)
11308       declare x86_fp80  @llvm.nearbyint.f80(x86_fp80  %Val)
11309       declare fp128     @llvm.nearbyint.f128(fp128 %Val)
11310       declare ppc_fp128 @llvm.nearbyint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
11311
11312 Overview:
11313 """""""""
11314
11315 The '``llvm.nearbyint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
11316 nearest integer.
11317
11318 Arguments:
11319 """"""""""
11320
11321 The argument and return value are floating-point numbers of the same
11322 type.
11323
11324 Semantics:
11325 """"""""""
11326
11327 This function returns the same values as the libm ``nearbyint``
11328 functions would, and handles error conditions in the same way.
11329
11330 '``llvm.round.*``' Intrinsic
11331 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11332
11333 Syntax:
11334 """""""
11335
11336 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.round`` on any
11337 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11338 all types however.
11339
11340 ::
11341
11342       declare float     @llvm.round.f32(float  %Val)
11343       declare double    @llvm.round.f64(double %Val)
11344       declare x86_fp80  @llvm.round.f80(x86_fp80  %Val)
11345       declare fp128     @llvm.round.f128(fp128 %Val)
11346       declare ppc_fp128 @llvm.round.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
11347
11348 Overview:
11349 """""""""
11350
11351 The '``llvm.round.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
11352 nearest integer.
11353
11354 Arguments:
11355 """"""""""
11356
11357 The argument and return value are floating-point numbers of the same
11358 type.
11359
11360 Semantics:
11361 """"""""""
11362
11363 This function returns the same values as the libm ``round``
11364 functions would, and handles error conditions in the same way.
11365
11366 Bit Manipulation Intrinsics
11367 ---------------------------
11368
11369 LLVM provides intrinsics for a few important bit manipulation
11370 operations. These allow efficient code generation for some algorithms.
11371
11372 '``llvm.bitreverse.*``' Intrinsics
11373 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11374
11375 Syntax:
11376 """""""
11377
11378 This is an overloaded intrinsic function. You can use bitreverse on any
11379 integer type.
11380
11381 ::
11382
11383       declare i16 @llvm.bitreverse.i16(i16 <id>)
11384       declare i32 @llvm.bitreverse.i32(i32 <id>)
11385       declare i64 @llvm.bitreverse.i64(i64 <id>)
11386
11387 Overview:
11388 """""""""
11389
11390 The '``llvm.bitreverse``' family of intrinsics is used to reverse the
11391 bitpattern of an integer value; for example ``0b10110110`` becomes
11392 ``0b01101101``.
11393
11394 Semantics:
11395 """"""""""
11396
11397 The ``llvm.bitreverse.iN`` intrinsic returns an iN value that has bit
11398 ``M`` in the input moved to bit ``N-M`` in the output.
11399
11400 '``llvm.bswap.*``' Intrinsics
11401 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11402
11403 Syntax:
11404 """""""
11405
11406 This is an overloaded intrinsic function. You can use bswap on any
11407 integer type that is an even number of bytes (i.e. BitWidth % 16 == 0).
11408
11409 ::
11410
11411       declare i16 @llvm.bswap.i16(i16 <id>)
11412       declare i32 @llvm.bswap.i32(i32 <id>)
11413       declare i64 @llvm.bswap.i64(i64 <id>)
11414
11415 Overview:
11416 """""""""
11417
11418 The '``llvm.bswap``' family of intrinsics is used to byte swap integer
11419 values with an even number of bytes (positive multiple of 16 bits).
11420 These are useful for performing operations on data that is not in the
11421 target's native byte order.
11422
11423 Semantics:
11424 """"""""""
11425
11426 The ``llvm.bswap.i16`` intrinsic returns an i16 value that has the high
11427 and low byte of the input i16 swapped. Similarly, the ``llvm.bswap.i32``
11428 intrinsic returns an i32 value that has the four bytes of the input i32
11429 swapped, so that if the input bytes are numbered 0, 1, 2, 3 then the
11430 returned i32 will have its bytes in 3, 2, 1, 0 order. The
11431 ``llvm.bswap.i48``, ``llvm.bswap.i64`` and other intrinsics extend this
11432 concept to additional even-byte lengths (6 bytes, 8 bytes and more,
11433 respectively).
11434
11435 '``llvm.ctpop.*``' Intrinsic
11436 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11437
11438 Syntax:
11439 """""""
11440
11441 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.ctpop on any integer
11442 bit width, or on any vector with integer elements. Not all targets
11443 support all bit widths or vector types, however.
11444
11445 ::
11446
11447       declare i8 @llvm.ctpop.i8(i8  <src>)
11448       declare i16 @llvm.ctpop.i16(i16 <src>)
11449       declare i32 @llvm.ctpop.i32(i32 <src>)
11450       declare i64 @llvm.ctpop.i64(i64 <src>)
11451       declare i256 @llvm.ctpop.i256(i256 <src>)
11452       declare <2 x i32> @llvm.ctpop.v2i32(<2 x i32> <src>)
11453
11454 Overview:
11455 """""""""
11456
11457 The '``llvm.ctpop``' family of intrinsics counts the number of bits set
11458 in a value.
11459
11460 Arguments:
11461 """"""""""
11462
11463 The only argument is the value to be counted. The argument may be of any
11464 integer type, or a vector with integer elements. The return type must
11465 match the argument type.
11466
11467 Semantics:
11468 """"""""""
11469
11470 The '``llvm.ctpop``' intrinsic counts the 1's in a variable, or within
11471 each element of a vector.
11472
11473 '``llvm.ctlz.*``' Intrinsic
11474 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11475
11476 Syntax:
11477 """""""
11478
11479 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ctlz`` on any
11480 integer bit width, or any vector whose elements are integers. Not all
11481 targets support all bit widths or vector types, however.
11482
11483 ::
11484
11485       declare i8   @llvm.ctlz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
11486       declare i16  @llvm.ctlz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
11487       declare i32  @llvm.ctlz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
11488       declare i64  @llvm.ctlz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
11489       declare i256 @llvm.ctlz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
11490       declare <2 x i32> @llvm.ctlz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
11491
11492 Overview:
11493 """""""""
11494
11495 The '``llvm.ctlz``' family of intrinsic functions counts the number of
11496 leading zeros in a variable.
11497
11498 Arguments:
11499 """"""""""
11500
11501 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
11502 any integer type, or a vector with integer element type. The return
11503 type must match the first argument type.
11504
11505 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
11506 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
11507 defined result. Historically some architectures did not provide a
11508 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
11509 now predicated on avoiding zero-value inputs.
11510
11511 Semantics:
11512 """"""""""
11513
11514 The '``llvm.ctlz``' intrinsic counts the leading (most significant)
11515 zeros in a variable, or within each element of the vector. If
11516 ``src == 0`` then the result is the size in bits of the type of ``src``
11517 if ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
11518 ``llvm.ctlz(i32 2) = 30``.
11519
11520 '``llvm.cttz.*``' Intrinsic
11521 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11522
11523 Syntax:
11524 """""""
11525
11526 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cttz`` on any
11527 integer bit width, or any vector of integer elements. Not all targets
11528 support all bit widths or vector types, however.
11529
11530 ::
11531
11532       declare i8   @llvm.cttz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
11533       declare i16  @llvm.cttz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
11534       declare i32  @llvm.cttz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
11535       declare i64  @llvm.cttz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
11536       declare i256 @llvm.cttz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
11537       declare <2 x i32> @llvm.cttz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
11538
11539 Overview:
11540 """""""""
11541
11542 The '``llvm.cttz``' family of intrinsic functions counts the number of
11543 trailing zeros.
11544
11545 Arguments:
11546 """"""""""
11547
11548 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
11549 any integer type, or a vector with integer element type. The return
11550 type must match the first argument type.
11551
11552 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
11553 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
11554 defined result. Historically some architectures did not provide a
11555 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
11556 now predicated on avoiding zero-value inputs.
11557
11558 Semantics:
11559 """"""""""
11560
11561 The '``llvm.cttz``' intrinsic counts the trailing (least significant)
11562 zeros in a variable, or within each element of a vector. If ``src == 0``
11563 then the result is the size in bits of the type of ``src`` if
11564 ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
11565 ``llvm.cttz(2) = 1``.
11566
11567 .. _int_overflow:
11568
11569 Arithmetic with Overflow Intrinsics
11570 -----------------------------------
11571
11572 LLVM provides intrinsics for fast arithmetic overflow checking.
11573
11574 Each of these intrinsics returns a two-element struct. The first
11575 element of this struct contains the result of the corresponding
11576 arithmetic operation modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
11577 the result. Therefore, for example, the first element of the struct
11578 returned by ``llvm.sadd.with.overflow.i32`` is always the same as the
11579 result of a 32-bit ``add`` instruction with the same operands, where
11580 the ``add`` is *not* modified by an ``nsw`` or ``nuw`` flag.
11581
11582 The second element of the result is an ``i1`` that is 1 if the
11583 arithmetic operation overflowed and 0 otherwise. An operation
11584 overflows if, for any values of its operands ``A`` and ``B`` and for
11585 any ``N`` larger than the operands' width, ``ext(A op B) to iN`` is
11586 not equal to ``(ext(A) to iN) op (ext(B) to iN)`` where ``ext`` is
11587 ``sext`` for signed overflow and ``zext`` for unsigned overflow, and
11588 ``op`` is the underlying arithmetic operation.
11589
11590 The behavior of these intrinsics is well-defined for all argument
11591 values.
11592
11593 '``llvm.sadd.with.overflow.*``' Intrinsics
11594 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11595
11596 Syntax:
11597 """""""
11598
11599 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sadd.with.overflow``
11600 on any integer bit width.
11601
11602 ::
11603
11604       declare {i16, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
11605       declare {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
11606       declare {i64, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
11607
11608 Overview:
11609 """""""""
11610
11611 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
11612 a signed addition of the two arguments, and indicate whether an overflow
11613 occurred during the signed summation.
11614
11615 Arguments:
11616 """"""""""
11617
11618 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
11619 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
11620 bit width. The second element of the result structure must be of type
11621 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
11622 addition.
11623
11624 Semantics:
11625 """"""""""
11626
11627 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
11628 a signed addition of the two variables. They return a structure --- the
11629 first element of which is the signed summation, and the second element
11630 of which is a bit specifying if the signed summation resulted in an
11631 overflow.
11632
11633 Examples:
11634 """""""""
11635
11636 .. code-block:: llvm
11637
11638       %res = call {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
11639       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
11640       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
11641       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
11642
11643 '``llvm.uadd.with.overflow.*``' Intrinsics
11644 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11645
11646 Syntax:
11647 """""""
11648
11649 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.uadd.with.overflow``
11650 on any integer bit width.
11651
11652 ::
11653
11654       declare {i16, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
11655       declare {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
11656       declare {i64, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
11657
11658 Overview:
11659 """""""""
11660
11661 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
11662 an unsigned addition of the two arguments, and indicate whether a carry
11663 occurred during the unsigned summation.
11664
11665 Arguments:
11666 """"""""""
11667
11668 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
11669 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
11670 bit width. The second element of the result structure must be of type
11671 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
11672 addition.
11673
11674 Semantics:
11675 """"""""""
11676
11677 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
11678 an unsigned addition of the two arguments. They return a structure --- the
11679 first element of which is the sum, and the second element of which is a
11680 bit specifying if the unsigned summation resulted in a carry.
11681
11682 Examples:
11683 """""""""
11684
11685 .. code-block:: llvm
11686
11687       %res = call {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
11688       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
11689       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
11690       br i1 %obit, label %carry, label %normal
11691
11692 '``llvm.ssub.with.overflow.*``' Intrinsics
11693 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11694
11695 Syntax:
11696 """""""
11697
11698 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ssub.with.overflow``
11699 on any integer bit width.
11700
11701 ::
11702
11703       declare {i16, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
11704       declare {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
11705       declare {i64, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
11706
11707 Overview:
11708 """""""""
11709
11710 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
11711 a signed subtraction of the two arguments, and indicate whether an
11712 overflow occurred during the signed subtraction.
11713
11714 Arguments:
11715 """"""""""
11716
11717 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
11718 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
11719 bit width. The second element of the result structure must be of type
11720 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
11721 subtraction.
11722
11723 Semantics:
11724 """"""""""
11725
11726 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
11727 a signed subtraction of the two arguments. They return a structure --- the
11728 first element of which is the subtraction, and the second element of
11729 which is a bit specifying if the signed subtraction resulted in an
11730 overflow.
11731
11732 Examples:
11733 """""""""
11734
11735 .. code-block:: llvm
11736
11737       %res = call {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
11738       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
11739       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
11740       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
11741
11742 '``llvm.usub.with.overflow.*``' Intrinsics
11743 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11744
11745 Syntax:
11746 """""""
11747
11748 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.usub.with.overflow``
11749 on any integer bit width.
11750
11751 ::
11752
11753       declare {i16, i1} @llvm.usub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
11754       declare {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
11755       declare {i64, i1} @llvm.usub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
11756
11757 Overview:
11758 """""""""
11759
11760 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
11761 an unsigned subtraction of the two arguments, and indicate whether an
11762 overflow occurred during the unsigned subtraction.
11763
11764 Arguments:
11765 """"""""""
11766
11767 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
11768 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
11769 bit width. The second element of the result structure must be of type
11770 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
11771 subtraction.
11772
11773 Semantics:
11774 """"""""""
11775
11776 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
11777 an unsigned subtraction of the two arguments. They return a structure ---
11778 the first element of which is the subtraction, and the second element of
11779 which is a bit specifying if the unsigned subtraction resulted in an
11780 overflow.
11781
11782 Examples:
11783 """""""""
11784
11785 .. code-block:: llvm
11786
11787       %res = call {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
11788       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
11789       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
11790       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
11791
11792 '``llvm.smul.with.overflow.*``' Intrinsics
11793 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11794
11795 Syntax:
11796 """""""
11797
11798 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.smul.with.overflow``
11799 on any integer bit width.
11800
11801 ::
11802
11803       declare {i16, i1} @llvm.smul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
11804       declare {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
11805       declare {i64, i1} @llvm.smul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
11806
11807 Overview:
11808 """""""""
11809
11810 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
11811 a signed multiplication of the two arguments, and indicate whether an
11812 overflow occurred during the signed multiplication.
11813
11814 Arguments:
11815 """"""""""
11816
11817 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
11818 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
11819 bit width. The second element of the result structure must be of type
11820 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
11821 multiplication.
11822
11823 Semantics:
11824 """"""""""
11825
11826 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
11827 a signed multiplication of the two arguments. They return a structure ---
11828 the first element of which is the multiplication, and the second element
11829 of which is a bit specifying if the signed multiplication resulted in an
11830 overflow.
11831
11832 Examples:
11833 """""""""
11834
11835 .. code-block:: llvm
11836
11837       %res = call {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
11838       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
11839       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
11840       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
11841
11842 '``llvm.umul.with.overflow.*``' Intrinsics
11843 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11844
11845 Syntax:
11846 """""""
11847
11848 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.umul.with.overflow``
11849 on any integer bit width.
11850
11851 ::
11852
11853       declare {i16, i1} @llvm.umul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
11854       declare {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
11855       declare {i64, i1} @llvm.umul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
11856
11857 Overview:
11858 """""""""
11859
11860 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
11861 a unsigned multiplication of the two arguments, and indicate whether an
11862 overflow occurred during the unsigned multiplication.
11863
11864 Arguments:
11865 """"""""""
11866
11867 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
11868 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
11869 bit width. The second element of the result structure must be of type
11870 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
11871 multiplication.
11872
11873 Semantics:
11874 """"""""""
11875
11876 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
11877 an unsigned multiplication of the two arguments. They return a structure ---
11878 the first element of which is the multiplication, and the second
11879 element of which is a bit specifying if the unsigned multiplication
11880 resulted in an overflow.
11881
11882 Examples:
11883 """""""""
11884
11885 .. code-block:: llvm
11886
11887       %res = call {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
11888       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
11889       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
11890       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
11891
11892 Specialised Arithmetic Intrinsics
11893 ---------------------------------
11894
11895 '``llvm.canonicalize.*``' Intrinsic
11896 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11897
11898 Syntax:
11899 """""""
11900
11901 ::
11902
11903       declare float @llvm.canonicalize.f32(float %a)
11904       declare double @llvm.canonicalize.f64(double %b)
11905
11906 Overview:
11907 """""""""
11908
11909 The '``llvm.canonicalize.*``' intrinsic returns the platform specific canonical
11910 encoding of a floating-point number. This canonicalization is useful for
11911 implementing certain numeric primitives such as frexp. The canonical encoding is
11912 defined by IEEE-754-2008 to be:
11913
11914 ::
11915
11916       2.1.8 canonical encoding: The preferred encoding of a floating-point
11917       representation in a format. Applied to declets, significands of finite
11918       numbers, infinities, and NaNs, especially in decimal formats.
11919
11920 This operation can also be considered equivalent to the IEEE-754-2008
11921 conversion of a floating-point value to the same format. NaNs are handled
11922 according to section 6.2.
11923
11924 Examples of non-canonical encodings:
11925
11926 - x87 pseudo denormals, pseudo NaNs, pseudo Infinity, Unnormals. These are
11927   converted to a canonical representation per hardware-specific protocol.
11928 - Many normal decimal floating-point numbers have non-canonical alternative
11929   encodings.
11930 - Some machines, like GPUs or ARMv7 NEON, do not support subnormal values.
11931   These are treated as non-canonical encodings of zero and will be flushed to
11932   a zero of the same sign by this operation.
11933
11934 Note that per IEEE-754-2008 6.2, systems that support signaling NaNs with
11935 default exception handling must signal an invalid exception, and produce a
11936 quiet NaN result.
11937
11938 This function should always be implementable as multiplication by 1.0, provided
11939 that the compiler does not constant fold the operation. Likewise, division by
11940 1.0 and ``llvm.minnum(x, x)`` are possible implementations. Addition with
11941 -0.0 is also sufficient provided that the rounding mode is not -Infinity.
11942
11943 ``@llvm.canonicalize`` must preserve the equality relation. That is:
11944
11945 - ``(@llvm.canonicalize(x) == x)`` is equivalent to ``(x == x)``
11946 - ``(@llvm.canonicalize(x) == @llvm.canonicalize(y))`` is equivalent to
11947   to ``(x == y)``
11948
11949 Additionally, the sign of zero must be conserved:
11950 ``@llvm.canonicalize(-0.0) = -0.0`` and ``@llvm.canonicalize(+0.0) = +0.0``
11951
11952 The payload bits of a NaN must be conserved, with two exceptions.
11953 First, environments which use only a single canonical representation of NaN
11954 must perform said canonicalization. Second, SNaNs must be quieted per the
11955 usual methods.
11956
11957 The canonicalization operation may be optimized away if:
11958
11959 - The input is known to be canonical. For example, it was produced by a
11960   floating-point operation that is required by the standard to be canonical.
11961 - The result is consumed only by (or fused with) other floating-point
11962   operations. That is, the bits of the floating-point value are not examined.
11963
11964 '``llvm.fmuladd.*``' Intrinsic
11965 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11966
11967 Syntax:
11968 """""""
11969
11970 ::
11971
11972       declare float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c)
11973       declare double @llvm.fmuladd.f64(double %a, double %b, double %c)
11974
11975 Overview:
11976 """""""""
11977
11978 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsic functions represent multiply-add
11979 expressions that can be fused if the code generator determines that (a) the
11980 target instruction set has support for a fused operation, and (b) that the
11981 fused operation is more efficient than the equivalent, separate pair of mul
11982 and add instructions.
11983
11984 Arguments:
11985 """"""""""
11986
11987 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsics each take three arguments: two
11988 multiplicands, a and b, and an addend c.
11989
11990 Semantics:
11991 """"""""""
11992
11993 The expression:
11994
11995 ::
11996
11997       %0 = call float @llvm.fmuladd.f32(%a, %b, %c)
11998
11999 is equivalent to the expression a \* b + c, except that rounding will
12000 not be performed between the multiplication and addition steps if the
12001 code generator fuses the operations. Fusion is not guaranteed, even if
12002 the target platform supports it. If a fused multiply-add is required the
12003 corresponding llvm.fma.\* intrinsic function should be used
12004 instead. This never sets errno, just as '``llvm.fma.*``'.
12005
12006 Examples:
12007 """""""""
12008
12009 .. code-block:: llvm
12010
12011       %r2 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c) ; yields float:r2 = (a * b) + c
12012
12013
12014 Experimental Vector Reduction Intrinsics
12015 ----------------------------------------
12016
12017 Horizontal reductions of vectors can be expressed using the following
12018 intrinsics. Each one takes a vector operand as an input and applies its
12019 respective operation across all elements of the vector, returning a single
12020 scalar result of the same element type.
12021
12022
12023 '``llvm.experimental.vector.reduce.add.*``' Intrinsic
12024 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12025
12026 Syntax:
12027 """""""
12028
12029 ::
12030
12031       declare i32 @llvm.experimental.vector.reduce.add.i32.v4i32(<4 x i32> %a)
12032       declare i64 @llvm.experimental.vector.reduce.add.i64.v2i64(<2 x i64> %a)
12033
12034 Overview:
12035 """""""""
12036
12037 The '``llvm.experimental.vector.reduce.add.*``' intrinsics do an integer ``ADD``
12038 reduction of a vector, returning the result as a scalar. The return type matches
12039 the element-type of the vector input.
12040
12041 Arguments:
12042 """"""""""
12043 The argument to this intrinsic must be a vector of integer values.
12044
12045 '``llvm.experimental.vector.reduce.fadd.*``' Intrinsic
12046 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12047
12048 Syntax:
12049 """""""
12050
12051 ::
12052
12053       declare float @llvm.experimental.vector.reduce.fadd.f32.v4f32(float %acc, <4 x float> %a)
12054       declare double @llvm.experimental.vector.reduce.fadd.f64.v2f64(double %acc, <2 x double> %a)
12055
12056 Overview:
12057 """""""""
12058
12059 The '``llvm.experimental.vector.reduce.fadd.*``' intrinsics do a floating-point
12060 ``ADD`` reduction of a vector, returning the result as a scalar. The return type
12061 matches the element-type of the vector input.
12062
12063 If the intrinsic call has fast-math flags, then the reduction will not preserve
12064 the associativity of an equivalent scalarized counterpart. If it does not have
12065 fast-math flags, then the reduction will be *ordered*, implying that the
12066 operation respects the associativity of a scalarized reduction.
12067
12068
12069 Arguments:
12070 """"""""""
12071 The first argument to this intrinsic is a scalar accumulator value, which is
12072 only used when there are no fast-math flags attached. This argument may be undef
12073 when fast-math flags are used.
12074
12075 The second argument must be a vector of floating-point values.
12076
12077 Examples:
12078 """""""""
12079
12080 .. code-block:: llvm
12081
12082       %fast = call fast float @llvm.experimental.vector.reduce.fadd.f32.v4f32(float undef, <4 x float> %input) ; fast reduction
12083       %ord = call float @llvm.experimental.vector.reduce.fadd.f32.v4f32(float %acc, <4 x float> %input) ; ordered reduction
12084
12085
12086 '``llvm.experimental.vector.reduce.mul.*``' Intrinsic
12087 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12088
12089 Syntax:
12090 """""""
12091
12092 ::
12093
12094       declare i32 @llvm.experimental.vector.reduce.mul.i32.v4i32(<4 x i32> %a)
12095       declare i64 @llvm.experimental.vector.reduce.mul.i64.v2i64(<2 x i64> %a)
12096
12097 Overview:
12098 """""""""
12099
12100 The '``llvm.experimental.vector.reduce.mul.*``' intrinsics do an integer ``MUL``
12101 reduction of a vector, returning the result as a scalar. The return type matches
12102 the element-type of the vector input.
12103
12104 Arguments:
12105 """"""""""
12106 The argument to this intrinsic must be a vector of integer values.
12107
12108 '``llvm.experimental.vector.reduce.fmul.*``' Intrinsic
12109 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12110
12111 Syntax:
12112 """""""
12113
12114 ::
12115
12116       declare float @llvm.experimental.vector.reduce.fmul.f32.v4f32(float %acc, <4 x float> %a)
12117       declare double @llvm.experimental.vector.reduce.fmul.f64.v2f64(double %acc, <2 x double> %a)
12118
12119 Overview:
12120 """""""""
12121
12122 The '``llvm.experimental.vector.reduce.fmul.*``' intrinsics do a floating-point
12123 ``MUL`` reduction of a vector, returning the result as a scalar. The return type
12124 matches the element-type of the vector input.
12125
12126 If the intrinsic call has fast-math flags, then the reduction will not preserve
12127 the associativity of an equivalent scalarized counterpart. If it does not have
12128 fast-math flags, then the reduction will be *ordered*, implying that the
12129 operation respects the associativity of a scalarized reduction.
12130
12131
12132 Arguments:
12133 """"""""""
12134 The first argument to this intrinsic is a scalar accumulator value, which is
12135 only used when there are no fast-math flags attached. This argument may be undef
12136 when fast-math flags are used.
12137
12138 The second argument must be a vector of floating-point values.
12139
12140 Examples:
12141 """""""""
12142
12143 .. code-block:: llvm
12144
12145       %fast = call fast float @llvm.experimental.vector.reduce.fmul.f32.v4f32(float undef, <4 x float> %input) ; fast reduction
12146       %ord = call float @llvm.experimental.vector.reduce.fmul.f32.v4f32(float %acc, <4 x float> %input) ; ordered reduction
12147
12148 '``llvm.experimental.vector.reduce.and.*``' Intrinsic
12149 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12150
12151 Syntax:
12152 """""""
12153
12154 ::
12155
12156       declare i32 @llvm.experimental.vector.reduce.and.i32.v4i32(<4 x i32> %a)
12157
12158 Overview:
12159 """""""""
12160
12161 The '``llvm.experimental.vector.reduce.and.*``' intrinsics do a bitwise ``AND``
12162 reduction of a vector, returning the result as a scalar. The return type matches
12163 the element-type of the vector input.
12164
12165 Arguments:
12166 """"""""""
12167 The argument to this intrinsic must be a vector of integer values.
12168
12169 '``llvm.experimental.vector.reduce.or.*``' Intrinsic
12170 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12171
12172 Syntax:
12173 """""""
12174
12175 ::
12176
12177       declare i32 @llvm.experimental.vector.reduce.or.i32.v4i32(<4 x i32> %a)
12178
12179 Overview:
12180 """""""""
12181
12182 The '``llvm.experimental.vector.reduce.or.*``' intrinsics do a bitwise ``OR`` reduction
12183 of a vector, returning the result as a scalar. The return type matches the
12184 element-type of the vector input.
12185
12186 Arguments:
12187 """"""""""
12188 The argument to this intrinsic must be a vector of integer values.
12189
12190 '``llvm.experimental.vector.reduce.xor.*``' Intrinsic
12191 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12192
12193 Syntax:
12194 """""""
12195
12196 ::
12197
12198       declare i32 @llvm.experimental.vector.reduce.xor.i32.v4i32(<4 x i32> %a)
12199
12200 Overview:
12201 """""""""
12202
12203 The '``llvm.experimental.vector.reduce.xor.*``' intrinsics do a bitwise ``XOR``
12204 reduction of a vector, returning the result as a scalar. The return type matches
12205 the element-type of the vector input.
12206
12207 Arguments:
12208 """"""""""
12209 The argument to this intrinsic must be a vector of integer values.
12210
12211 '``llvm.experimental.vector.reduce.smax.*``' Intrinsic
12212 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12213
12214 Syntax:
12215 """""""
12216
12217 ::
12218
12219       declare i32 @llvm.experimental.vector.reduce.smax.i32.v4i32(<4 x i32> %a)
12220
12221 Overview:
12222 """""""""
12223
12224 The '``llvm.experimental.vector.reduce.smax.*``' intrinsics do a signed integer
12225 ``MAX`` reduction of a vector, returning the result as a scalar. The return type
12226 matches the element-type of the vector input.
12227
12228 Arguments:
12229 """"""""""
12230 The argument to this intrinsic must be a vector of integer values.
12231
12232 '``llvm.experimental.vector.reduce.smin.*``' Intrinsic
12233 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12234
12235 Syntax:
12236 """""""
12237
12238 ::
12239
12240       declare i32 @llvm.experimental.vector.reduce.smin.i32.v4i32(<4 x i32> %a)
12241
12242 Overview:
12243 """""""""
12244
12245 The '``llvm.experimental.vector.reduce.smin.*``' intrinsics do a signed integer
12246 ``MIN`` reduction of a vector, returning the result as a scalar. The return type
12247 matches the element-type of the vector input.
12248
12249 Arguments:
12250 """"""""""
12251 The argument to this intrinsic must be a vector of integer values.
12252
12253 '``llvm.experimental.vector.reduce.umax.*``' Intrinsic
12254 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12255
12256 Syntax:
12257 """""""
12258
12259 ::
12260
12261       declare i32 @llvm.experimental.vector.reduce.umax.i32.v4i32(<4 x i32> %a)
12262
12263 Overview:
12264 """""""""
12265
12266 The '``llvm.experimental.vector.reduce.umax.*``' intrinsics do an unsigned
12267 integer ``MAX`` reduction of a vector, returning the result as a scalar. The
12268 return type matches the element-type of the vector input.
12269
12270 Arguments:
12271 """"""""""
12272 The argument to this intrinsic must be a vector of integer values.
12273
12274 '``llvm.experimental.vector.reduce.umin.*``' Intrinsic
12275 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12276
12277 Syntax:
12278 """""""
12279
12280 ::
12281
12282       declare i32 @llvm.experimental.vector.reduce.umin.i32.v4i32(<4 x i32> %a)
12283
12284 Overview:
12285 """""""""
12286
12287 The '``llvm.experimental.vector.reduce.umin.*``' intrinsics do an unsigned
12288 integer ``MIN`` reduction of a vector, returning the result as a scalar. The
12289 return type matches the element-type of the vector input.
12290
12291 Arguments:
12292 """"""""""
12293 The argument to this intrinsic must be a vector of integer values.
12294
12295 '``llvm.experimental.vector.reduce.fmax.*``' Intrinsic
12296 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12297
12298 Syntax:
12299 """""""
12300
12301 ::
12302
12303       declare float @llvm.experimental.vector.reduce.fmax.f32.v4f32(<4 x float> %a)
12304       declare double @llvm.experimental.vector.reduce.fmax.f64.v2f64(<2 x double> %a)
12305
12306 Overview:
12307 """""""""
12308
12309 The '``llvm.experimental.vector.reduce.fmax.*``' intrinsics do a floating-point
12310 ``MAX`` reduction of a vector, returning the result as a scalar. The return type
12311 matches the element-type of the vector input.
12312
12313 If the intrinsic call has the ``nnan`` fast-math flag then the operation can
12314 assume that NaNs are not present in the input vector.
12315
12316 Arguments:
12317 """"""""""
12318 The argument to this intrinsic must be a vector of floating-point values.
12319
12320 '``llvm.experimental.vector.reduce.fmin.*``' Intrinsic
12321 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12322
12323 Syntax:
12324 """""""
12325
12326 ::
12327
12328       declare float @llvm.experimental.vector.reduce.fmin.f32.v4f32(<4 x float> %a)
12329       declare double @llvm.experimental.vector.reduce.fmin.f64.v2f64(<2 x double> %a)
12330
12331 Overview:
12332 """""""""
12333
12334 The '``llvm.experimental.vector.reduce.fmin.*``' intrinsics do a floating-point
12335 ``MIN`` reduction of a vector, returning the result as a scalar. The return type
12336 matches the element-type of the vector input.
12337
12338 If the intrinsic call has the ``nnan`` fast-math flag then the operation can
12339 assume that NaNs are not present in the input vector.
12340
12341 Arguments:
12342 """"""""""
12343 The argument to this intrinsic must be a vector of floating-point values.
12344
12345 Half Precision Floating-Point Intrinsics
12346 ----------------------------------------
12347
12348 For most target platforms, half precision floating-point is a
12349 storage-only format. This means that it is a dense encoding (in memory)
12350 but does not support computation in the format.
12351
12352 This means that code must first load the half-precision floating-point
12353 value as an i16, then convert it to float with
12354 :ref:`llvm.convert.from.fp16 <int_convert_from_fp16>`. Computation can
12355 then be performed on the float value (including extending to double
12356 etc). To store the value back to memory, it is first converted to float
12357 if needed, then converted to i16 with
12358 :ref:`llvm.convert.to.fp16 <int_convert_to_fp16>`, then storing as an
12359 i16 value.
12360
12361 .. _int_convert_to_fp16:
12362
12363 '``llvm.convert.to.fp16``' Intrinsic
12364 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12365
12366 Syntax:
12367 """""""
12368
12369 ::
12370
12371       declare i16 @llvm.convert.to.fp16.f32(float %a)
12372       declare i16 @llvm.convert.to.fp16.f64(double %a)
12373
12374 Overview:
12375 """""""""
12376
12377 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion from a
12378 conventional floating-point type to half precision floating-point format.
12379
12380 Arguments:
12381 """"""""""
12382
12383 The intrinsic function contains single argument - the value to be
12384 converted.
12385
12386 Semantics:
12387 """"""""""
12388
12389 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion from a
12390 conventional floating-point format to half precision floating-point format. The
12391 return value is an ``i16`` which contains the converted number.
12392
12393 Examples:
12394 """""""""
12395
12396 .. code-block:: llvm
12397
12398       %res = call i16 @llvm.convert.to.fp16.f32(float %a)
12399       store i16 %res, i16* @x, align 2
12400
12401 .. _int_convert_from_fp16:
12402
12403 '``llvm.convert.from.fp16``' Intrinsic
12404 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12405
12406 Syntax:
12407 """""""
12408
12409 ::
12410
12411       declare float @llvm.convert.from.fp16.f32(i16 %a)
12412       declare double @llvm.convert.from.fp16.f64(i16 %a)
12413
12414 Overview:
12415 """""""""
12416
12417 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
12418 conversion from half precision floating-point format to single precision
12419 floating-point format.
12420
12421 Arguments:
12422 """"""""""
12423
12424 The intrinsic function contains single argument - the value to be
12425 converted.
12426
12427 Semantics:
12428 """"""""""
12429
12430 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
12431 conversion from half single precision floating-point format to single
12432 precision floating-point format. The input half-float value is
12433 represented by an ``i16`` value.
12434
12435 Examples:
12436 """""""""
12437
12438 .. code-block:: llvm
12439
12440       %a = load i16, i16* @x, align 2
12441       %res = call float @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
12442
12443 .. _dbg_intrinsics:
12444
12445 Debugger Intrinsics
12446 -------------------
12447
12448 The LLVM debugger intrinsics (which all start with ``llvm.dbg.``
12449 prefix), are described in the `LLVM Source Level
12450 Debugging <SourceLevelDebugging.html#format-common-intrinsics>`_
12451 document.
12452
12453 Exception Handling Intrinsics
12454 -----------------------------
12455
12456 The LLVM exception handling intrinsics (which all start with
12457 ``llvm.eh.`` prefix), are described in the `LLVM Exception
12458 Handling <ExceptionHandling.html#format-common-intrinsics>`_ document.
12459
12460 .. _int_trampoline:
12461
12462 Trampoline Intrinsics
12463 ---------------------
12464
12465 These intrinsics make it possible to excise one parameter, marked with
12466 the :ref:`nest <nest>` attribute, from a function. The result is a
12467 callable function pointer lacking the nest parameter - the caller does
12468 not need to provide a value for it. Instead, the value to use is stored
12469 in advance in a "trampoline", a block of memory usually allocated on the
12470 stack, which also contains code to splice the nest value into the
12471 argument list. This is used to implement the GCC nested function address
12472 extension.
12473
12474 For example, if the function is ``i32 f(i8* nest %c, i32 %x, i32 %y)``
12475 then the resulting function pointer has signature ``i32 (i32, i32)*``.
12476 It can be created as follows:
12477
12478 .. code-block:: llvm
12479
12480       %tramp = alloca [10 x i8], align 4 ; size and alignment only correct for X86
12481       %tramp1 = getelementptr [10 x i8], [10 x i8]* %tramp, i32 0, i32 0
12482       call i8* @llvm.init.trampoline(i8* %tramp1, i8* bitcast (i32 (i8*, i32, i32)* @f to i8*), i8* %nval)
12483       %p = call i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* %tramp1)
12484       %fp = bitcast i8* %p to i32 (i32, i32)*
12485
12486 The call ``%val = call i32 %fp(i32 %x, i32 %y)`` is then equivalent to
12487 ``%val = call i32 %f(i8* %nval, i32 %x, i32 %y)``.
12488
12489 .. _int_it:
12490
12491 '``llvm.init.trampoline``' Intrinsic
12492 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12493
12494 Syntax:
12495 """""""
12496
12497 ::
12498
12499       declare void @llvm.init.trampoline(i8* <tramp>, i8* <func>, i8* <nval>)
12500
12501 Overview:
12502 """""""""
12503
12504 This fills the memory pointed to by ``tramp`` with executable code,
12505 turning it into a trampoline.
12506
12507 Arguments:
12508 """"""""""
12509
12510 The ``llvm.init.trampoline`` intrinsic takes three arguments, all
12511 pointers. The ``tramp`` argument must point to a sufficiently large and
12512 sufficiently aligned block of memory; this memory is written to by the
12513 intrinsic. Note that the size and the alignment are target-specific -
12514 LLVM currently provides no portable way of determining them, so a
12515 front-end that generates this intrinsic needs to have some
12516 target-specific knowledge. The ``func`` argument must hold a function
12517 bitcast to an ``i8*``.
12518
12519 Semantics:
12520 """"""""""
12521
12522 The block of memory pointed to by ``tramp`` is filled with target
12523 dependent code, turning it into a function. Then ``tramp`` needs to be
12524 passed to :ref:`llvm.adjust.trampoline <int_at>` to get a pointer which can
12525 be :ref:`bitcast (to a new function) and called <int_trampoline>`. The new
12526 function's signature is the same as that of ``func`` with any arguments
12527 marked with the ``nest`` attribute removed. At most one such ``nest``
12528 argument is allowed, and it must be of pointer type. Calling the new
12529 function is equivalent to calling ``func`` with the same argument list,
12530 but with ``nval`` used for the missing ``nest`` argument. If, after
12531 calling ``llvm.init.trampoline``, the memory pointed to by ``tramp`` is
12532 modified, then the effect of any later call to the returned function
12533 pointer is undefined.
12534
12535 .. _int_at:
12536
12537 '``llvm.adjust.trampoline``' Intrinsic
12538 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12539
12540 Syntax:
12541 """""""
12542
12543 ::
12544
12545       declare i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* <tramp>)
12546
12547 Overview:
12548 """""""""
12549
12550 This performs any required machine-specific adjustment to the address of
12551 a trampoline (passed as ``tramp``).
12552
12553 Arguments:
12554 """"""""""
12555
12556 ``tramp`` must point to a block of memory which already has trampoline
12557 code filled in by a previous call to
12558 :ref:`llvm.init.trampoline <int_it>`.
12559
12560 Semantics:
12561 """"""""""
12562
12563 On some architectures the address of the code to be executed needs to be
12564 different than the address where the trampoline is actually stored. This
12565 intrinsic returns the executable address corresponding to ``tramp``
12566 after performing the required machine specific adjustments. The pointer
12567 returned can then be :ref:`bitcast and executed <int_trampoline>`.
12568
12569 .. _int_mload_mstore:
12570
12571 Masked Vector Load and Store Intrinsics
12572 ---------------------------------------
12573
12574 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.
12575
12576 .. _int_mload:
12577
12578 '``llvm.masked.load.*``' Intrinsics
12579 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12580
12581 Syntax:
12582 """""""
12583 This is an overloaded intrinsic. The loaded data is a vector of any integer, floating-point or pointer data type.
12584
12585 ::
12586
12587       declare <16 x float>  @llvm.masked.load.v16f32.p0v16f32 (<16 x float>* <ptr>, i32 <alignment>, <16 x i1> <mask>, <16 x float> <passthru>)
12588       declare <2 x double>  @llvm.masked.load.v2f64.p0v2f64  (<2 x double>* <ptr>, i32 <alignment>, <2 x i1>  <mask>, <2 x double> <passthru>)
12589       ;; The data is a vector of pointers to double
12590       declare <8 x double*> @llvm.masked.load.v8p0f64.p0v8p0f64    (<8 x double*>* <ptr>, i32 <alignment>, <8 x i1> <mask>, <8 x double*> <passthru>)
12591       ;; The data is a vector of function pointers
12592       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>)
12593
12594 Overview:
12595 """""""""
12596
12597 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.
12598
12599
12600 Arguments:
12601 """"""""""
12602
12603 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.
12604
12605
12606 Semantics:
12607 """"""""""
12608
12609 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.
12610 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.
12611
12612
12613 ::
12614
12615        %res = call <16 x float> @llvm.masked.load.v16f32.p0v16f32 (<16 x float>* %ptr, i32 4, <16 x i1>%mask, <16 x float> %passthru)
12616
12617        ;; The result of the two following instructions is identical aside from potential memory access exception
12618        %loadlal = load <16 x float>, <16 x float>* %ptr, align 4
12619        %res = select <16 x i1> %mask, <16 x float> %loadlal, <16 x float> %passthru
12620
12621 .. _int_mstore:
12622
12623 '``llvm.masked.store.*``' Intrinsics
12624 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12625
12626 Syntax:
12627 """""""
12628 This is an overloaded intrinsic. The data stored in memory is a vector of any integer, floating-point or pointer data type.
12629
12630 ::
12631
12632        declare void @llvm.masked.store.v8i32.p0v8i32  (<8  x i32>   <value>, <8  x i32>*   <ptr>, i32 <alignment>,  <8  x i1> <mask>)
12633        declare void @llvm.masked.store.v16f32.p0v16f32 (<16 x float> <value>, <16 x float>* <ptr>, i32 <alignment>,  <16 x i1> <mask>)
12634        ;; The data is a vector of pointers to double
12635        declare void @llvm.masked.store.v8p0f64.p0v8p0f64    (<8 x double*> <value>, <8 x double*>* <ptr>, i32 <alignment>, <8 x i1> <mask>)
12636        ;; The data is a vector of function pointers
12637        declare void @llvm.masked.store.v4p0f_i32f.p0v4p0f_i32f (<4 x i32 ()*> <value>, <4 x i32 ()*>* <ptr>, i32 <alignment>, <4 x i1> <mask>)
12638
12639 Overview:
12640 """""""""
12641
12642 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.
12643
12644 Arguments:
12645 """"""""""
12646
12647 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.
12648
12649
12650 Semantics:
12651 """"""""""
12652
12653 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.
12654 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.
12655
12656 ::
12657
12658        call void @llvm.masked.store.v16f32.p0v16f32(<16 x float> %value, <16 x float>* %ptr, i32 4,  <16 x i1> %mask)
12659
12660        ;; The result of the following instructions is identical aside from potential data races and memory access exceptions
12661        %oldval = load <16 x float>, <16 x float>* %ptr, align 4
12662        %res = select <16 x i1> %mask, <16 x float> %value, <16 x float> %oldval
12663        store <16 x float> %res, <16 x float>* %ptr, align 4
12664
12665
12666 Masked Vector Gather and Scatter Intrinsics
12667 -------------------------------------------
12668
12669 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.
12670
12671 .. _int_mgather:
12672
12673 '``llvm.masked.gather.*``' Intrinsics
12674 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12675
12676 Syntax:
12677 """""""
12678 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.
12679
12680 ::
12681
12682       declare <16 x float> @llvm.masked.gather.v16f32.v16p0f32   (<16 x float*> <ptrs>, i32 <alignment>, <16 x i1> <mask>, <16 x float> <passthru>)
12683       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>)
12684       declare <8 x float*> @llvm.masked.gather.v8p0f32.v8p0p0f32 (<8 x float**> <ptrs>, i32 <alignment>, <8 x i1>  <mask>, <8 x float*> <passthru>)
12685
12686 Overview:
12687 """""""""
12688
12689 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.
12690
12691
12692 Arguments:
12693 """"""""""
12694
12695 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.
12696
12697
12698 Semantics:
12699 """"""""""
12700
12701 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.
12702 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.
12703
12704
12705 ::
12706
12707        %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)
12708
12709        ;; The gather with all-true mask is equivalent to the following instruction sequence
12710        %ptr0 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 0
12711        %ptr1 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 1
12712        %ptr2 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 2
12713        %ptr3 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 3
12714
12715        %val0 = load double, double* %ptr0, align 8
12716        %val1 = load double, double* %ptr1, align 8
12717        %val2 = load double, double* %ptr2, align 8
12718        %val3 = load double, double* %ptr3, align 8
12719
12720        %vec0    = insertelement <4 x double>undef, %val0, 0
12721        %vec01   = insertelement <4 x double>%vec0, %val1, 1
12722        %vec012  = insertelement <4 x double>%vec01, %val2, 2
12723        %vec0123 = insertelement <4 x double>%vec012, %val3, 3
12724
12725 .. _int_mscatter:
12726
12727 '``llvm.masked.scatter.*``' Intrinsics
12728 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12729
12730 Syntax:
12731 """""""
12732 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.
12733
12734 ::
12735
12736        declare void @llvm.masked.scatter.v8i32.v8p0i32     (<8 x i32>     <value>, <8 x i32*>     <ptrs>, i32 <alignment>, <8 x i1>  <mask>)
12737        declare void @llvm.masked.scatter.v16f32.v16p1f32   (<16 x float>  <value>, <16 x float addrspace(1)*>  <ptrs>, i32 <alignment>, <16 x i1> <mask>)
12738        declare void @llvm.masked.scatter.v4p0f64.v4p0p0f64 (<4 x double*> <value>, <4 x double**> <ptrs>, i32 <alignment>, <4 x i1>  <mask>)
12739
12740 Overview:
12741 """""""""
12742
12743 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.
12744
12745 Arguments:
12746 """"""""""
12747
12748 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.
12749
12750
12751 Semantics:
12752 """"""""""
12753
12754 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.
12755
12756 ::
12757
12758        ;; This instruction unconditionally stores data vector in multiple addresses
12759        call @llvm.masked.scatter.v8i32.v8p0i32 (<8 x i32> %value, <8 x i32*> %ptrs, i32 4,  <8 x i1>  <true, true, .. true>)
12760
12761        ;; It is equivalent to a list of scalar stores
12762        %val0 = extractelement <8 x i32> %value, i32 0
12763        %val1 = extractelement <8 x i32> %value, i32 1
12764        ..
12765        %val7 = extractelement <8 x i32> %value, i32 7
12766        %ptr0 = extractelement <8 x i32*> %ptrs, i32 0
12767        %ptr1 = extractelement <8 x i32*> %ptrs, i32 1
12768        ..
12769        %ptr7 = extractelement <8 x i32*> %ptrs, i32 7
12770        ;; Note: the order of the following stores is important when they overlap:
12771        store i32 %val0, i32* %ptr0, align 4
12772        store i32 %val1, i32* %ptr1, align 4
12773        ..
12774        store i32 %val7, i32* %ptr7, align 4
12775
12776
12777 Memory Use Markers
12778 ------------------
12779
12780 This class of intrinsics provides information about the lifetime of
12781 memory objects and ranges where variables are immutable.
12782
12783 .. _int_lifestart:
12784
12785 '``llvm.lifetime.start``' Intrinsic
12786 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12787
12788 Syntax:
12789 """""""
12790
12791 ::
12792
12793       declare void @llvm.lifetime.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
12794
12795 Overview:
12796 """""""""
12797
12798 The '``llvm.lifetime.start``' intrinsic specifies the start of a memory
12799 object's lifetime.
12800
12801 Arguments:
12802 """"""""""
12803
12804 The first argument is a constant integer representing the size of the
12805 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
12806 to the object.
12807
12808 Semantics:
12809 """"""""""
12810
12811 This intrinsic indicates that before this point in the code, the value
12812 of the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known
12813 to never be used and has an undefined value. A load from the pointer
12814 that precedes this intrinsic can be replaced with ``'undef'``.
12815
12816 .. _int_lifeend:
12817
12818 '``llvm.lifetime.end``' Intrinsic
12819 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12820
12821 Syntax:
12822 """""""
12823
12824 ::
12825
12826       declare void @llvm.lifetime.end(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
12827
12828 Overview:
12829 """""""""
12830
12831 The '``llvm.lifetime.end``' intrinsic specifies the end of a memory
12832 object's lifetime.
12833
12834 Arguments:
12835 """"""""""
12836
12837 The first argument is a constant integer representing the size of the
12838 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
12839 to the object.
12840
12841 Semantics:
12842 """"""""""
12843
12844 This intrinsic indicates that after this point in the code, the value of
12845 the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known to
12846 never be used and has an undefined value. Any stores into the memory
12847 object following this intrinsic may be removed as dead.
12848
12849 '``llvm.invariant.start``' Intrinsic
12850 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12851
12852 Syntax:
12853 """""""
12854 This is an overloaded intrinsic. The memory object can belong to any address space.
12855
12856 ::
12857
12858       declare {}* @llvm.invariant.start.p0i8(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
12859
12860 Overview:
12861 """""""""
12862
12863 The '``llvm.invariant.start``' intrinsic specifies that the contents of
12864 a memory object will not change.
12865
12866 Arguments:
12867 """"""""""
12868
12869 The first argument is a constant integer representing the size of the
12870 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
12871 to the object.
12872
12873 Semantics:
12874 """"""""""
12875
12876 This intrinsic indicates that until an ``llvm.invariant.end`` that uses
12877 the return value, the referenced memory location is constant and
12878 unchanging.
12879
12880 '``llvm.invariant.end``' Intrinsic
12881 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12882
12883 Syntax:
12884 """""""
12885 This is an overloaded intrinsic. The memory object can belong to any address space.
12886
12887 ::
12888
12889       declare void @llvm.invariant.end.p0i8({}* <start>, i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
12890
12891 Overview:
12892 """""""""
12893
12894 The '``llvm.invariant.end``' intrinsic specifies that the contents of a
12895 memory object are mutable.
12896
12897 Arguments:
12898 """"""""""
12899
12900 The first argument is the matching ``llvm.invariant.start`` intrinsic.
12901 The second argument is a constant integer representing the size of the
12902 object, or -1 if it is variable sized and the third argument is a
12903 pointer to the object.
12904
12905 Semantics:
12906 """"""""""
12907
12908 This intrinsic indicates that the memory is mutable again.
12909
12910 '``llvm.launder.invariant.group``' Intrinsic
12911 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12912
12913 Syntax:
12914 """""""
12915 This is an overloaded intrinsic. The memory object can belong to any address
12916 space. The returned pointer must belong to the same address space as the
12917 argument.
12918
12919 ::
12920
12921       declare i8* @llvm.launder.invariant.group.p0i8(i8* <ptr>)
12922
12923 Overview:
12924 """""""""
12925
12926 The '``llvm.launder.invariant.group``' intrinsic can be used when an invariant
12927 established by invariant.group metadata no longer holds, to obtain a new pointer
12928 value that does not carry the invariant information. It is an experimental
12929 intrinsic, which means that its semantics might change in the future.
12930
12931
12932 Arguments:
12933 """"""""""
12934
12935 The ``llvm.launder.invariant.group`` takes only one argument, which is
12936 the pointer to the memory for which the ``invariant.group`` no longer holds.
12937
12938 Semantics:
12939 """"""""""
12940
12941 Returns another pointer that aliases its argument but which is considered different
12942 for the purposes of ``load``/``store`` ``invariant.group`` metadata.
12943 It does not read any accessible memory and the execution can be speculated.
12944
12945 .. _constrainedfp:
12946
12947 Constrained Floating-Point Intrinsics
12948 -------------------------------------
12949
12950 These intrinsics are used to provide special handling of floating-point
12951 operations when specific rounding mode or floating-point exception behavior is
12952 required.  By default, LLVM optimization passes assume that the rounding mode is
12953 round-to-nearest and that floating-point exceptions will not be monitored.
12954 Constrained FP intrinsics are used to support non-default rounding modes and
12955 accurately preserve exception behavior without compromising LLVM's ability to
12956 optimize FP code when the default behavior is used.
12957
12958 Each of these intrinsics corresponds to a normal floating-point operation.  The
12959 first two arguments and the return value are the same as the corresponding FP
12960 operation.
12961
12962 The third argument is a metadata argument specifying the rounding mode to be
12963 assumed. This argument must be one of the following strings:
12964
12965 ::
12966
12967       "round.dynamic"
12968       "round.tonearest"
12969       "round.downward"
12970       "round.upward"
12971       "round.towardzero"
12972
12973 If this argument is "round.dynamic" optimization passes must assume that the
12974 rounding mode is unknown and may change at runtime.  No transformations that
12975 depend on rounding mode may be performed in this case.
12976
12977 The other possible values for the rounding mode argument correspond to the
12978 similarly named IEEE rounding modes.  If the argument is any of these values
12979 optimization passes may perform transformations as long as they are consistent
12980 with the specified rounding mode.
12981
12982 For example, 'x-0'->'x' is not a valid transformation if the rounding mode is
12983 "round.downward" or "round.dynamic" because if the value of 'x' is +0 then
12984 'x-0' should evaluate to '-0' when rounding downward.  However, this
12985 transformation is legal for all other rounding modes.
12986
12987 For values other than "round.dynamic" optimization passes may assume that the
12988 actual runtime rounding mode (as defined in a target-specific manner) matches
12989 the specified rounding mode, but this is not guaranteed.  Using a specific
12990 non-dynamic rounding mode which does not match the actual rounding mode at
12991 runtime results in undefined behavior.
12992
12993 The fourth argument to the constrained floating-point intrinsics specifies the
12994 required exception behavior.  This argument must be one of the following
12995 strings:
12996
12997 ::
12998
12999       "fpexcept.ignore"
13000       "fpexcept.maytrap"
13001       "fpexcept.strict"
13002
13003 If this argument is "fpexcept.ignore" optimization passes may assume that the
13004 exception status flags will not be read and that floating-point exceptions will
13005 be masked.  This allows transformations to be performed that may change the
13006 exception semantics of the original code.  For example, FP operations may be
13007 speculatively executed in this case whereas they must not be for either of the
13008 other possible values of this argument.
13009
13010 If the exception behavior argument is "fpexcept.maytrap" optimization passes
13011 must avoid transformations that may raise exceptions that would not have been
13012 raised by the original code (such as speculatively executing FP operations), but
13013 passes are not required to preserve all exceptions that are implied by the
13014 original code.  For example, exceptions may be potentially hidden by constant
13015 folding.
13016
13017 If the exception behavior argument is "fpexcept.strict" all transformations must
13018 strictly preserve the floating-point exception semantics of the original code.
13019 Any FP exception that would have been raised by the original code must be raised
13020 by the transformed code, and the transformed code must not raise any FP
13021 exceptions that would not have been raised by the original code.  This is the
13022 exception behavior argument that will be used if the code being compiled reads
13023 the FP exception status flags, but this mode can also be used with code that
13024 unmasks FP exceptions.
13025
13026 The number and order of floating-point exceptions is NOT guaranteed.  For
13027 example, a series of FP operations that each may raise exceptions may be
13028 vectorized into a single instruction that raises each unique exception a single
13029 time.
13030
13031
13032 '``llvm.experimental.constrained.fadd``' Intrinsic
13033 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13034
13035 Syntax:
13036 """""""
13037
13038 ::
13039
13040       declare <type>
13041       @llvm.experimental.constrained.fadd(<type> <op1>, <type> <op2>,
13042                                           metadata <rounding mode>,
13043                                           metadata <exception behavior>)
13044
13045 Overview:
13046 """""""""
13047
13048 The '``llvm.experimental.constrained.fadd``' intrinsic returns the sum of its
13049 two operands.
13050
13051
13052 Arguments:
13053 """"""""""
13054
13055 The first two arguments to the '``llvm.experimental.constrained.fadd``'
13056 intrinsic must be :ref:`floating-point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>`
13057 of floating-point values. Both arguments must have identical types.
13058
13059 The third and fourth arguments specify the rounding mode and exception
13060 behavior as described above.
13061
13062 Semantics:
13063 """"""""""
13064
13065 The value produced is the floating-point sum of the two value operands and has
13066 the same type as the operands.
13067
13068
13069 '``llvm.experimental.constrained.fsub``' Intrinsic
13070 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13071
13072 Syntax:
13073 """""""
13074
13075 ::
13076
13077       declare <type>
13078       @llvm.experimental.constrained.fsub(<type> <op1>, <type> <op2>,
13079                                           metadata <rounding mode>,
13080                                           metadata <exception behavior>)
13081
13082 Overview:
13083 """""""""
13084
13085 The '``llvm.experimental.constrained.fsub``' intrinsic returns the difference
13086 of its two operands.
13087
13088
13089 Arguments:
13090 """"""""""
13091
13092 The first two arguments to the '``llvm.experimental.constrained.fsub``'
13093 intrinsic must be :ref:`floating-point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>`
13094 of floating-point values. Both arguments must have identical types.
13095
13096 The third and fourth arguments specify the rounding mode and exception
13097 behavior as described above.
13098
13099 Semantics:
13100 """"""""""
13101
13102 The value produced is the floating-point difference of the two value operands
13103 and has the same type as the operands.
13104
13105
13106 '``llvm.experimental.constrained.fmul``' Intrinsic
13107 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13108
13109 Syntax:
13110 """""""
13111
13112 ::
13113
13114       declare <type>
13115       @llvm.experimental.constrained.fmul(<type> <op1>, <type> <op2>,
13116                                           metadata <rounding mode>,
13117                                           metadata <exception behavior>)
13118
13119 Overview:
13120 """""""""
13121
13122 The '``llvm.experimental.constrained.fmul``' intrinsic returns the product of
13123 its two operands.
13124
13125
13126 Arguments:
13127 """"""""""
13128
13129 The first two arguments to the '``llvm.experimental.constrained.fmul``'
13130 intrinsic must be :ref:`floating-point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>`
13131 of floating-point values. Both arguments must have identical types.
13132
13133 The third and fourth arguments specify the rounding mode and exception
13134 behavior as described above.
13135
13136 Semantics:
13137 """"""""""
13138
13139 The value produced is the floating-point product of the two value operands and
13140 has the same type as the operands.
13141
13142
13143 '``llvm.experimental.constrained.fdiv``' Intrinsic
13144 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13145
13146 Syntax:
13147 """""""
13148
13149 ::
13150
13151       declare <type>
13152       @llvm.experimental.constrained.fdiv(<type> <op1>, <type> <op2>,
13153                                           metadata <rounding mode>,
13154                                           metadata <exception behavior>)
13155
13156 Overview:
13157 """""""""
13158
13159 The '``llvm.experimental.constrained.fdiv``' intrinsic returns the quotient of
13160 its two operands.
13161
13162
13163 Arguments:
13164 """"""""""
13165
13166 The first two arguments to the '``llvm.experimental.constrained.fdiv``'
13167 intrinsic must be :ref:`floating-point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>`
13168 of floating-point values. Both arguments must have identical types.
13169
13170 The third and fourth arguments specify the rounding mode and exception
13171 behavior as described above.
13172
13173 Semantics:
13174 """"""""""
13175
13176 The value produced is the floating-point quotient of the two value operands and
13177 has the same type as the operands.
13178
13179
13180 '``llvm.experimental.constrained.frem``' Intrinsic
13181 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13182
13183 Syntax:
13184 """""""
13185
13186 ::
13187
13188       declare <type>
13189       @llvm.experimental.constrained.frem(<type> <op1>, <type> <op2>,
13190                                           metadata <rounding mode>,
13191                                           metadata <exception behavior>)
13192
13193 Overview:
13194 """""""""
13195
13196 The '``llvm.experimental.constrained.frem``' intrinsic returns the remainder
13197 from the division of its two operands.
13198
13199
13200 Arguments:
13201 """"""""""
13202
13203 The first two arguments to the '``llvm.experimental.constrained.frem``'
13204 intrinsic must be :ref:`floating-point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>`
13205 of floating-point values. Both arguments must have identical types.
13206
13207 The third and fourth arguments specify the rounding mode and exception
13208 behavior as described above.  The rounding mode argument has no effect, since
13209 the result of frem is never rounded, but the argument is included for
13210 consistency with the other constrained floating-point intrinsics.
13211
13212 Semantics:
13213 """"""""""
13214
13215 The value produced is the floating-point remainder from the division of the two
13216 value operands and has the same type as the operands.  The remainder has the
13217 same sign as the dividend.
13218
13219 '``llvm.experimental.constrained.fma``' Intrinsic
13220 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13221
13222 Syntax:
13223 """""""
13224
13225 ::
13226
13227       declare <type>
13228       @llvm.experimental.constrained.fma(<type> <op1>, <type> <op2>, <type> <op3>,
13229                                           metadata <rounding mode>,
13230                                           metadata <exception behavior>)
13231
13232 Overview:
13233 """""""""
13234
13235 The '``llvm.experimental.constrained.fma``' intrinsic returns the result of a
13236 fused-multiply-add operation on its operands.
13237
13238 Arguments:
13239 """"""""""
13240
13241 The first three arguments to the '``llvm.experimental.constrained.fma``'
13242 intrinsic must be :ref:`floating-point <t_floating>` or :ref:`vector
13243 <t_vector>` of floating-point values. All arguments must have identical types.
13244
13245 The fourth and fifth arguments specify the rounding mode and exception behavior
13246 as described above.
13247
13248 Semantics:
13249 """"""""""
13250
13251 The result produced is the product of the first two operands added to the third
13252 operand computed with infinite precision, and then rounded to the target
13253 precision.
13254
13255 Constrained libm-equivalent Intrinsics
13256 --------------------------------------
13257
13258 In addition to the basic floating-point operations for which constrained
13259 intrinsics are described above, there are constrained versions of various
13260 operations which provide equivalent behavior to a corresponding libm function.
13261 These intrinsics allow the precise behavior of these operations with respect to
13262 rounding mode and exception behavior to be controlled.
13263
13264 As with the basic constrained floating-point intrinsics, the rounding mode
13265 and exception behavior arguments only control the behavior of the optimizer.
13266 They do not change the runtime floating-point environment.
13267
13268
13269 '``llvm.experimental.constrained.sqrt``' Intrinsic
13270 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13271
13272 Syntax:
13273 """""""
13274
13275 ::
13276
13277       declare <type>
13278       @llvm.experimental.constrained.sqrt(<type> <op1>,
13279                                           metadata <rounding mode>,
13280                                           metadata <exception behavior>)
13281
13282 Overview:
13283 """""""""
13284
13285 The '``llvm.experimental.constrained.sqrt``' intrinsic returns the square root
13286 of the specified value, returning the same value as the libm '``sqrt``'
13287 functions would, but without setting ``errno``.
13288
13289 Arguments:
13290 """"""""""
13291
13292 The first argument and the return type are floating-point numbers of the same
13293 type.
13294
13295 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
13296 behavior as described above.
13297
13298 Semantics:
13299 """"""""""
13300
13301 This function returns the nonnegative square root of the specified value.
13302 If the value is less than negative zero, a floating-point exception occurs
13303 and the return value is architecture specific.
13304
13305
13306 '``llvm.experimental.constrained.pow``' Intrinsic
13307 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13308
13309 Syntax:
13310 """""""
13311
13312 ::
13313
13314       declare <type>
13315       @llvm.experimental.constrained.pow(<type> <op1>, <type> <op2>,
13316                                          metadata <rounding mode>,
13317                                          metadata <exception behavior>)
13318
13319 Overview:
13320 """""""""
13321
13322 The '``llvm.experimental.constrained.pow``' intrinsic returns the first operand
13323 raised to the (positive or negative) power specified by the second operand.
13324
13325 Arguments:
13326 """"""""""
13327
13328 The first two arguments and the return value are floating-point numbers of the
13329 same type.  The second argument specifies the power to which the first argument
13330 should be raised.
13331
13332 The third and fourth arguments specify the rounding mode and exception
13333 behavior as described above.
13334
13335 Semantics:
13336 """"""""""
13337
13338 This function returns the first value raised to the second power,
13339 returning the same values as the libm ``pow`` functions would, and
13340 handles error conditions in the same way.
13341
13342
13343 '``llvm.experimental.constrained.powi``' Intrinsic
13344 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13345
13346 Syntax:
13347 """""""
13348
13349 ::
13350
13351       declare <type>
13352       @llvm.experimental.constrained.powi(<type> <op1>, i32 <op2>,
13353                                           metadata <rounding mode>,
13354                                           metadata <exception behavior>)
13355
13356 Overview:
13357 """""""""
13358
13359 The '``llvm.experimental.constrained.powi``' intrinsic returns the first operand
13360 raised to the (positive or negative) power specified by the second operand. The
13361 order of evaluation of multiplications is not defined. When a vector of 
13362 floating-point type is used, the second argument remains a scalar integer value.
13363
13364
13365 Arguments:
13366 """"""""""
13367
13368 The first argument and the return value are floating-point numbers of the same
13369 type.  The second argument is a 32-bit signed integer specifying the power to
13370 which the first argument should be raised.
13371
13372 The third and fourth arguments specify the rounding mode and exception
13373 behavior as described above.
13374
13375 Semantics:
13376 """"""""""
13377
13378 This function returns the first value raised to the second power with an
13379 unspecified sequence of rounding operations.
13380
13381
13382 '``llvm.experimental.constrained.sin``' Intrinsic
13383 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13384
13385 Syntax:
13386 """""""
13387
13388 ::
13389
13390       declare <type>
13391       @llvm.experimental.constrained.sin(<type> <op1>,
13392                                          metadata <rounding mode>,
13393                                          metadata <exception behavior>)
13394
13395 Overview:
13396 """""""""
13397
13398 The '``llvm.experimental.constrained.sin``' intrinsic returns the sine of the
13399 first operand.
13400
13401 Arguments:
13402 """"""""""
13403
13404 The first argument and the return type are floating-point numbers of the same
13405 type.
13406
13407 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
13408 behavior as described above.
13409
13410 Semantics:
13411 """"""""""
13412
13413 This function returns the sine of the specified operand, returning the
13414 same values as the libm ``sin`` functions would, and handles error
13415 conditions in the same way.
13416
13417
13418 '``llvm.experimental.constrained.cos``' Intrinsic
13419 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13420
13421 Syntax:
13422 """""""
13423
13424 ::
13425
13426       declare <type>
13427       @llvm.experimental.constrained.cos(<type> <op1>,
13428                                          metadata <rounding mode>,
13429                                          metadata <exception behavior>)
13430
13431 Overview:
13432 """""""""
13433
13434 The '``llvm.experimental.constrained.cos``' intrinsic returns the cosine of the
13435 first operand.
13436
13437 Arguments:
13438 """"""""""
13439
13440 The first argument and the return type are floating-point numbers of the same
13441 type.
13442
13443 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
13444 behavior as described above.
13445
13446 Semantics:
13447 """"""""""
13448
13449 This function returns the cosine of the specified operand, returning the
13450 same values as the libm ``cos`` functions would, and handles error
13451 conditions in the same way.
13452
13453
13454 '``llvm.experimental.constrained.exp``' Intrinsic
13455 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13456
13457 Syntax:
13458 """""""
13459
13460 ::
13461
13462       declare <type>
13463       @llvm.experimental.constrained.exp(<type> <op1>,
13464                                          metadata <rounding mode>,
13465                                          metadata <exception behavior>)
13466
13467 Overview:
13468 """""""""
13469
13470 The '``llvm.experimental.constrained.exp``' intrinsic computes the base-e
13471 exponential of the specified value.
13472
13473 Arguments:
13474 """"""""""
13475
13476 The first argument and the return value are floating-point numbers of the same
13477 type.
13478
13479 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
13480 behavior as described above.
13481
13482 Semantics:
13483 """"""""""
13484
13485 This function returns the same values as the libm ``exp`` functions
13486 would, and handles error conditions in the same way.
13487
13488
13489 '``llvm.experimental.constrained.exp2``' Intrinsic
13490 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13491
13492 Syntax:
13493 """""""
13494
13495 ::
13496
13497       declare <type>
13498       @llvm.experimental.constrained.exp2(<type> <op1>,
13499                                           metadata <rounding mode>,
13500                                           metadata <exception behavior>)
13501
13502 Overview:
13503 """""""""
13504
13505 The '``llvm.experimental.constrained.exp2``' intrinsic computes the base-2
13506 exponential of the specified value.
13507
13508
13509 Arguments:
13510 """"""""""
13511
13512 The first argument and the return value are floating-point numbers of the same
13513 type.
13514
13515 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
13516 behavior as described above.
13517
13518 Semantics:
13519 """"""""""
13520
13521 This function returns the same values as the libm ``exp2`` functions
13522 would, and handles error conditions in the same way.
13523
13524
13525 '``llvm.experimental.constrained.log``' Intrinsic
13526 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13527
13528 Syntax:
13529 """""""
13530
13531 ::
13532
13533       declare <type>
13534       @llvm.experimental.constrained.log(<type> <op1>,
13535                                          metadata <rounding mode>,
13536                                          metadata <exception behavior>)
13537
13538 Overview:
13539 """""""""
13540
13541 The '``llvm.experimental.constrained.log``' intrinsic computes the base-e
13542 logarithm of the specified value.
13543
13544 Arguments:
13545 """"""""""
13546
13547 The first argument and the return value are floating-point numbers of the same
13548 type.
13549
13550 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
13551 behavior as described above.
13552
13553
13554 Semantics:
13555 """"""""""
13556
13557 This function returns the same values as the libm ``log`` functions
13558 would, and handles error conditions in the same way.
13559
13560
13561 '``llvm.experimental.constrained.log10``' Intrinsic
13562 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13563
13564 Syntax:
13565 """""""
13566
13567 ::
13568
13569       declare <type>
13570       @llvm.experimental.constrained.log10(<type> <op1>,
13571                                            metadata <rounding mode>,
13572                                            metadata <exception behavior>)
13573
13574 Overview:
13575 """""""""
13576
13577 The '``llvm.experimental.constrained.log10``' intrinsic computes the base-10
13578 logarithm of the specified value.
13579
13580 Arguments:
13581 """"""""""
13582
13583 The first argument and the return value are floating-point numbers of the same
13584 type.
13585
13586 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
13587 behavior as described above.
13588
13589 Semantics:
13590 """"""""""
13591
13592 This function returns the same values as the libm ``log10`` functions
13593 would, and handles error conditions in the same way.
13594
13595
13596 '``llvm.experimental.constrained.log2``' Intrinsic
13597 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13598
13599 Syntax:
13600 """""""
13601
13602 ::
13603
13604       declare <type>
13605       @llvm.experimental.constrained.log2(<type> <op1>,
13606                                           metadata <rounding mode>,
13607                                           metadata <exception behavior>)
13608
13609 Overview:
13610 """""""""
13611
13612 The '``llvm.experimental.constrained.log2``' intrinsic computes the base-2
13613 logarithm of the specified value.
13614
13615 Arguments:
13616 """"""""""
13617
13618 The first argument and the return value are floating-point numbers of the same
13619 type.
13620
13621 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
13622 behavior as described above.
13623
13624 Semantics:
13625 """"""""""
13626
13627 This function returns the same values as the libm ``log2`` functions
13628 would, and handles error conditions in the same way.
13629
13630
13631 '``llvm.experimental.constrained.rint``' Intrinsic
13632 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13633
13634 Syntax:
13635 """""""
13636
13637 ::
13638
13639       declare <type>
13640       @llvm.experimental.constrained.rint(<type> <op1>,
13641                                           metadata <rounding mode>,
13642                                           metadata <exception behavior>)
13643
13644 Overview:
13645 """""""""
13646
13647 The '``llvm.experimental.constrained.rint``' intrinsic returns the first
13648 operand rounded to the nearest integer. It may raise an inexact floating-point
13649 exception if the operand is not an integer.
13650
13651 Arguments:
13652 """"""""""
13653
13654 The first argument and the return value are floating-point numbers of the same
13655 type.
13656
13657 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
13658 behavior as described above.
13659
13660 Semantics:
13661 """"""""""
13662
13663 This function returns the same values as the libm ``rint`` functions
13664 would, and handles error conditions in the same way.  The rounding mode is
13665 described, not determined, by the rounding mode argument.  The actual rounding
13666 mode is determined by the runtime floating-point environment.  The rounding
13667 mode argument is only intended as information to the compiler.
13668
13669
13670 '``llvm.experimental.constrained.nearbyint``' Intrinsic
13671 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13672
13673 Syntax:
13674 """""""
13675
13676 ::
13677
13678       declare <type>
13679       @llvm.experimental.constrained.nearbyint(<type> <op1>,
13680                                                metadata <rounding mode>,
13681                                                metadata <exception behavior>)
13682
13683 Overview:
13684 """""""""
13685
13686 The '``llvm.experimental.constrained.nearbyint``' intrinsic returns the first
13687 operand rounded to the nearest integer. It will not raise an inexact 
13688 floating-point exception if the operand is not an integer.
13689
13690
13691 Arguments:
13692 """"""""""
13693
13694 The first argument and the return value are floating-point numbers of the same
13695 type.
13696
13697 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
13698 behavior as described above.
13699
13700 Semantics:
13701 """"""""""
13702
13703 This function returns the same values as the libm ``nearbyint`` functions
13704 would, and handles error conditions in the same way.  The rounding mode is
13705 described, not determined, by the rounding mode argument.  The actual rounding
13706 mode is determined by the runtime floating-point environment.  The rounding
13707 mode argument is only intended as information to the compiler.
13708
13709
13710 General Intrinsics
13711 ------------------
13712
13713 This class of intrinsics is designed to be generic and has no specific
13714 purpose.
13715
13716 '``llvm.var.annotation``' Intrinsic
13717 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13718
13719 Syntax:
13720 """""""
13721
13722 ::
13723
13724       declare void @llvm.var.annotation(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
13725
13726 Overview:
13727 """""""""
13728
13729 The '``llvm.var.annotation``' intrinsic.
13730
13731 Arguments:
13732 """"""""""
13733
13734 The first argument is a pointer to a value, the second is a pointer to a
13735 global string, the third is a pointer to a global string which is the
13736 source file name, and the last argument is the line number.
13737
13738 Semantics:
13739 """"""""""
13740
13741 This intrinsic allows annotation of local variables with arbitrary
13742 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want
13743 to look for these annotations. These have no other defined use; they are
13744 ignored by code generation and optimization.
13745
13746 '``llvm.ptr.annotation.*``' Intrinsic
13747 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13748
13749 Syntax:
13750 """""""
13751
13752 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.ptr.annotation``' on a
13753 pointer to an integer of any width. *NOTE* you must specify an address space for
13754 the pointer. The identifier for the default address space is the integer
13755 '``0``'.
13756
13757 ::
13758
13759       declare i8*   @llvm.ptr.annotation.p<address space>i8(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
13760       declare i16*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i16(i16* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
13761       declare i32*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i32(i32* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
13762       declare i64*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i64(i64* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
13763       declare i256* @llvm.ptr.annotation.p<address space>i256(i256* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
13764
13765 Overview:
13766 """""""""
13767
13768 The '``llvm.ptr.annotation``' intrinsic.
13769
13770 Arguments:
13771 """"""""""
13772
13773 The first argument is a pointer to an integer value of arbitrary bitwidth
13774 (result of some expression), the second is a pointer to a global string, the
13775 third is a pointer to a global string which is the source file name, and the
13776 last argument is the line number. It returns the value of the first argument.
13777
13778 Semantics:
13779 """"""""""
13780
13781 This intrinsic allows annotation of a pointer to an integer with arbitrary
13782 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want to look
13783 for these annotations. These have no other defined use; they are ignored by code
13784 generation and optimization.
13785
13786 '``llvm.annotation.*``' Intrinsic
13787 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13788
13789 Syntax:
13790 """""""
13791
13792 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.annotation``' on
13793 any integer bit width.
13794
13795 ::
13796
13797       declare i8 @llvm.annotation.i8(i8 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
13798       declare i16 @llvm.annotation.i16(i16 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
13799       declare i32 @llvm.annotation.i32(i32 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
13800       declare i64 @llvm.annotation.i64(i64 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
13801       declare i256 @llvm.annotation.i256(i256 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
13802
13803 Overview:
13804 """""""""
13805
13806 The '``llvm.annotation``' intrinsic.
13807
13808 Arguments:
13809 """"""""""
13810
13811 The first argument is an integer value (result of some expression), the
13812 second is a pointer to a global string, the third is a pointer to a
13813 global string which is the source file name, and the last argument is
13814 the line number. It returns the value of the first argument.
13815
13816 Semantics:
13817 """"""""""
13818
13819 This intrinsic allows annotations to be put on arbitrary expressions
13820 with arbitrary strings. This can be useful for special purpose
13821 optimizations that want to look for these annotations. These have no
13822 other defined use; they are ignored by code generation and optimization.
13823
13824 '``llvm.codeview.annotation``' Intrinsic
13825 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13826
13827 Syntax:
13828 """""""
13829
13830 This annotation emits a label at its program point and an associated
13831 ``S_ANNOTATION`` codeview record with some additional string metadata. This is
13832 used to implement MSVC's ``__annotation`` intrinsic. It is marked
13833 ``noduplicate``, so calls to this intrinsic prevent inlining and should be
13834 considered expensive.
13835
13836 ::
13837
13838       declare void @llvm.codeview.annotation(metadata)
13839
13840 Arguments:
13841 """"""""""
13842
13843 The argument should be an MDTuple containing any number of MDStrings.
13844
13845 '``llvm.trap``' Intrinsic
13846 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13847
13848 Syntax:
13849 """""""
13850
13851 ::
13852
13853       declare void @llvm.trap() noreturn nounwind
13854
13855 Overview:
13856 """""""""
13857
13858 The '``llvm.trap``' intrinsic.
13859
13860 Arguments:
13861 """"""""""
13862
13863 None.
13864
13865 Semantics:
13866 """"""""""
13867
13868 This intrinsic is lowered to the target dependent trap instruction. If
13869 the target does not have a trap instruction, this intrinsic will be
13870 lowered to a call of the ``abort()`` function.
13871
13872 '``llvm.debugtrap``' Intrinsic
13873 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13874
13875 Syntax:
13876 """""""
13877
13878 ::
13879
13880       declare void @llvm.debugtrap() nounwind
13881
13882 Overview:
13883 """""""""
13884
13885 The '``llvm.debugtrap``' intrinsic.
13886
13887 Arguments:
13888 """"""""""
13889
13890 None.
13891
13892 Semantics:
13893 """"""""""
13894
13895 This intrinsic is lowered to code which is intended to cause an
13896 execution trap with the intention of requesting the attention of a
13897 debugger.
13898
13899 '``llvm.stackprotector``' Intrinsic
13900 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13901
13902 Syntax:
13903 """""""
13904
13905 ::
13906
13907       declare void @llvm.stackprotector(i8* <guard>, i8** <slot>)
13908
13909 Overview:
13910 """""""""
13911
13912 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic takes the ``guard`` and stores it
13913 onto the stack at ``slot``. The stack slot is adjusted to ensure that it
13914 is placed on the stack before local variables.
13915
13916 Arguments:
13917 """"""""""
13918
13919 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic requires two pointer arguments.
13920 The first argument is the value loaded from the stack guard
13921 ``@__stack_chk_guard``. The second variable is an ``alloca`` that has
13922 enough space to hold the value of the guard.
13923
13924 Semantics:
13925 """"""""""
13926
13927 This intrinsic causes the prologue/epilogue inserter to force the position of
13928 the ``AllocaInst`` stack slot to be before local variables on the stack. This is
13929 to ensure that if a local variable on the stack is overwritten, it will destroy
13930 the value of the guard. When the function exits, the guard on the stack is
13931 checked against the original guard by ``llvm.stackprotectorcheck``. If they are
13932 different, then ``llvm.stackprotectorcheck`` causes the program to abort by
13933 calling the ``__stack_chk_fail()`` function.
13934
13935 '``llvm.stackguard``' Intrinsic
13936 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13937
13938 Syntax:
13939 """""""
13940
13941 ::
13942
13943       declare i8* @llvm.stackguard()
13944
13945 Overview:
13946 """""""""
13947
13948 The ``llvm.stackguard`` intrinsic returns the system stack guard value.
13949
13950 It should not be generated by frontends, since it is only for internal usage.
13951 The reason why we create this intrinsic is that we still support IR form Stack
13952 Protector in FastISel.
13953
13954 Arguments:
13955 """"""""""
13956
13957 None.
13958
13959 Semantics:
13960 """"""""""
13961
13962 On some platforms, the value returned by this intrinsic remains unchanged
13963 between loads in the same thread. On other platforms, it returns the same
13964 global variable value, if any, e.g. ``@__stack_chk_guard``.
13965
13966 Currently some platforms have IR-level customized stack guard loading (e.g.
13967 X86 Linux) that is not handled by ``llvm.stackguard()``, while they should be
13968 in the future.
13969
13970 '``llvm.objectsize``' Intrinsic
13971 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13972
13973 Syntax:
13974 """""""
13975
13976 ::
13977
13978       declare i32 @llvm.objectsize.i32(i8* <object>, i1 <min>, i1 <nullunknown>)
13979       declare i64 @llvm.objectsize.i64(i8* <object>, i1 <min>, i1 <nullunknown>)
13980
13981 Overview:
13982 """""""""
13983
13984 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is designed to provide information to
13985 the optimizers to determine at compile time whether a) an operation
13986 (like memcpy) will overflow a buffer that corresponds to an object, or
13987 b) that a runtime check for overflow isn't necessary. An object in this
13988 context means an allocation of a specific class, structure, array, or
13989 other object.
13990
13991 Arguments:
13992 """"""""""
13993
13994 The ``llvm.objectsize`` intrinsic takes three arguments. The first argument is
13995 a pointer to or into the ``object``. The second argument determines whether
13996 ``llvm.objectsize`` returns 0 (if true) or -1 (if false) when the object size
13997 is unknown. The third argument controls how ``llvm.objectsize`` acts when
13998 ``null`` is used as its pointer argument. If it's true and the pointer is in
13999 address space 0, ``null`` is treated as an opaque value with an unknown number
14000 of bytes. Otherwise, ``llvm.objectsize`` reports 0 bytes available when given
14001 ``null``.
14002
14003 The second and third arguments only accept constants.
14004
14005 Semantics:
14006 """"""""""
14007
14008 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is lowered to a constant representing
14009 the size of the object concerned. If the size cannot be determined at
14010 compile time, ``llvm.objectsize`` returns ``i32/i64 -1 or 0`` (depending
14011 on the ``min`` argument).
14012
14013 '``llvm.expect``' Intrinsic
14014 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14015
14016 Syntax:
14017 """""""
14018
14019 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.expect`` on any
14020 integer bit width.
14021
14022 ::
14023
14024       declare i1 @llvm.expect.i1(i1 <val>, i1 <expected_val>)
14025       declare i32 @llvm.expect.i32(i32 <val>, i32 <expected_val>)
14026       declare i64 @llvm.expect.i64(i64 <val>, i64 <expected_val>)
14027
14028 Overview:
14029 """""""""
14030
14031 The ``llvm.expect`` intrinsic provides information about expected (the
14032 most probable) value of ``val``, which can be used by optimizers.
14033
14034 Arguments:
14035 """"""""""
14036
14037 The ``llvm.expect`` intrinsic takes two arguments. The first argument is
14038 a value. The second argument is an expected value, this needs to be a
14039 constant value, variables are not allowed.
14040
14041 Semantics:
14042 """"""""""
14043
14044 This intrinsic is lowered to the ``val``.
14045
14046 .. _int_assume:
14047
14048 '``llvm.assume``' Intrinsic
14049 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14050
14051 Syntax:
14052 """""""
14053
14054 ::
14055
14056       declare void @llvm.assume(i1 %cond)
14057
14058 Overview:
14059 """""""""
14060
14061 The ``llvm.assume`` allows the optimizer to assume that the provided
14062 condition is true. This information can then be used in simplifying other parts
14063 of the code.
14064
14065 Arguments:
14066 """"""""""
14067
14068 The condition which the optimizer may assume is always true.
14069
14070 Semantics:
14071 """"""""""
14072
14073 The intrinsic allows the optimizer to assume that the provided condition is
14074 always true whenever the control flow reaches the intrinsic call. No code is
14075 generated for this intrinsic, and instructions that contribute only to the
14076 provided condition are not used for code generation. If the condition is
14077 violated during execution, the behavior is undefined.
14078
14079 Note that the optimizer might limit the transformations performed on values
14080 used by the ``llvm.assume`` intrinsic in order to preserve the instructions
14081 only used to form the intrinsic's input argument. This might prove undesirable
14082 if the extra information provided by the ``llvm.assume`` intrinsic does not cause
14083 sufficient overall improvement in code quality. For this reason,
14084 ``llvm.assume`` should not be used to document basic mathematical invariants
14085 that the optimizer can otherwise deduce or facts that are of little use to the
14086 optimizer.
14087
14088 .. _int_ssa_copy:
14089
14090 '``llvm.ssa_copy``' Intrinsic
14091 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14092
14093 Syntax:
14094 """""""
14095
14096 ::
14097
14098       declare type @llvm.ssa_copy(type %operand) returned(1) readnone
14099
14100 Arguments:
14101 """"""""""
14102
14103 The first argument is an operand which is used as the returned value.
14104
14105 Overview:
14106 """"""""""
14107
14108 The ``llvm.ssa_copy`` intrinsic can be used to attach information to
14109 operations by copying them and giving them new names.  For example,
14110 the PredicateInfo utility uses it to build Extended SSA form, and
14111 attach various forms of information to operands that dominate specific
14112 uses.  It is not meant for general use, only for building temporary
14113 renaming forms that require value splits at certain points.
14114
14115 .. _type.test:
14116
14117 '``llvm.type.test``' Intrinsic
14118 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14119
14120 Syntax:
14121 """""""
14122
14123 ::
14124
14125       declare i1 @llvm.type.test(i8* %ptr, metadata %type) nounwind readnone
14126
14127
14128 Arguments:
14129 """"""""""
14130
14131 The first argument is a pointer to be tested. The second argument is a
14132 metadata object representing a :doc:`type identifier <TypeMetadata>`.
14133
14134 Overview:
14135 """""""""
14136
14137 The ``llvm.type.test`` intrinsic tests whether the given pointer is associated
14138 with the given type identifier.
14139
14140 '``llvm.type.checked.load``' Intrinsic
14141 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14142
14143 Syntax:
14144 """""""
14145
14146 ::
14147
14148       declare {i8*, i1} @llvm.type.checked.load(i8* %ptr, i32 %offset, metadata %type) argmemonly nounwind readonly
14149
14150
14151 Arguments:
14152 """"""""""
14153
14154 The first argument is a pointer from which to load a function pointer. The
14155 second argument is the byte offset from which to load the function pointer. The
14156 third argument is a metadata object representing a :doc:`type identifier
14157 <TypeMetadata>`.
14158
14159 Overview:
14160 """""""""
14161
14162 The ``llvm.type.checked.load`` intrinsic safely loads a function pointer from a
14163 virtual table pointer using type metadata. This intrinsic is used to implement
14164 control flow integrity in conjunction with virtual call optimization. The
14165 virtual call optimization pass will optimize away ``llvm.type.checked.load``
14166 intrinsics associated with devirtualized calls, thereby removing the type
14167 check in cases where it is not needed to enforce the control flow integrity
14168 constraint.
14169
14170 If the given pointer is associated with a type metadata identifier, this
14171 function returns true as the second element of its return value. (Note that
14172 the function may also return true if the given pointer is not associated
14173 with a type metadata identifier.) If the function's return value's second
14174 element is true, the following rules apply to the first element:
14175
14176 - If the given pointer is associated with the given type metadata identifier,
14177   it is the function pointer loaded from the given byte offset from the given
14178   pointer.
14179
14180 - If the given pointer is not associated with the given type metadata
14181   identifier, it is one of the following (the choice of which is unspecified):
14182
14183   1. The function pointer that would have been loaded from an arbitrarily chosen
14184      (through an unspecified mechanism) pointer associated with the type
14185      metadata.
14186
14187   2. If the function has a non-void return type, a pointer to a function that
14188      returns an unspecified value without causing side effects.
14189
14190 If the function's return value's second element is false, the value of the
14191 first element is undefined.
14192
14193
14194 '``llvm.donothing``' Intrinsic
14195 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14196
14197 Syntax:
14198 """""""
14199
14200 ::
14201
14202       declare void @llvm.donothing() nounwind readnone
14203
14204 Overview:
14205 """""""""
14206
14207 The ``llvm.donothing`` intrinsic doesn't perform any operation. It's one of only
14208 three intrinsics (besides ``llvm.experimental.patchpoint`` and
14209 ``llvm.experimental.gc.statepoint``) that can be called with an invoke
14210 instruction.
14211
14212 Arguments:
14213 """"""""""
14214
14215 None.
14216
14217 Semantics:
14218 """"""""""
14219
14220 This intrinsic does nothing, and it's removed by optimizers and ignored
14221 by codegen.
14222
14223 '``llvm.experimental.deoptimize``' Intrinsic
14224 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14225
14226 Syntax:
14227 """""""
14228
14229 ::
14230
14231       declare type @llvm.experimental.deoptimize(...) [ "deopt"(...) ]
14232
14233 Overview:
14234 """""""""
14235
14236 This intrinsic, together with :ref:`deoptimization operand bundles
14237 <deopt_opbundles>`, allow frontends to express transfer of control and
14238 frame-local state from the currently executing (typically more specialized,
14239 hence faster) version of a function into another (typically more generic, hence
14240 slower) version.
14241
14242 In languages with a fully integrated managed runtime like Java and JavaScript
14243 this intrinsic can be used to implement "uncommon trap" or "side exit" like
14244 functionality.  In unmanaged languages like C and C++, this intrinsic can be
14245 used to represent the slow paths of specialized functions.
14246
14247
14248 Arguments:
14249 """"""""""
14250
14251 The intrinsic takes an arbitrary number of arguments, whose meaning is
14252 decided by the :ref:`lowering strategy<deoptimize_lowering>`.
14253
14254 Semantics:
14255 """"""""""
14256
14257 The ``@llvm.experimental.deoptimize`` intrinsic executes an attached
14258 deoptimization continuation (denoted using a :ref:`deoptimization
14259 operand bundle <deopt_opbundles>`) and returns the value returned by
14260 the deoptimization continuation.  Defining the semantic properties of
14261 the continuation itself is out of scope of the language reference --
14262 as far as LLVM is concerned, the deoptimization continuation can
14263 invoke arbitrary side effects, including reading from and writing to
14264 the entire heap.
14265
14266 Deoptimization continuations expressed using ``"deopt"`` operand bundles always
14267 continue execution to the end of the physical frame containing them, so all
14268 calls to ``@llvm.experimental.deoptimize`` must be in "tail position":
14269
14270    - ``@llvm.experimental.deoptimize`` cannot be invoked.
14271    - The call must immediately precede a :ref:`ret <i_ret>` instruction.
14272    - The ``ret`` instruction must return the value produced by the
14273      ``@llvm.experimental.deoptimize`` call if there is one, or void.
14274
14275 Note that the above restrictions imply that the return type for a call to
14276 ``@llvm.experimental.deoptimize`` will match the return type of its immediate
14277 caller.
14278
14279 The inliner composes the ``"deopt"`` continuations of the caller into the
14280 ``"deopt"`` continuations present in the inlinee, and also updates calls to this
14281 intrinsic to return directly from the frame of the function it inlined into.
14282
14283 All declarations of ``@llvm.experimental.deoptimize`` must share the
14284 same calling convention.
14285
14286 .. _deoptimize_lowering:
14287
14288 Lowering:
14289 """""""""
14290
14291 Calls to ``@llvm.experimental.deoptimize`` are lowered to calls to the
14292 symbol ``__llvm_deoptimize`` (it is the frontend's responsibility to
14293 ensure that this symbol is defined).  The call arguments to
14294 ``@llvm.experimental.deoptimize`` are lowered as if they were formal
14295 arguments of the specified types, and not as varargs.
14296
14297
14298 '``llvm.experimental.guard``' Intrinsic
14299 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14300
14301 Syntax:
14302 """""""
14303
14304 ::
14305
14306       declare void @llvm.experimental.guard(i1, ...) [ "deopt"(...) ]
14307
14308 Overview:
14309 """""""""
14310
14311 This intrinsic, together with :ref:`deoptimization operand bundles
14312 <deopt_opbundles>`, allows frontends to express guards or checks on
14313 optimistic assumptions made during compilation.  The semantics of
14314 ``@llvm.experimental.guard`` is defined in terms of
14315 ``@llvm.experimental.deoptimize`` -- its body is defined to be
14316 equivalent to:
14317
14318 .. code-block:: text
14319
14320   define void @llvm.experimental.guard(i1 %pred, <args...>) {
14321     %realPred = and i1 %pred, undef
14322     br i1 %realPred, label %continue, label %leave [, !make.implicit !{}]
14323
14324   leave:
14325     call void @llvm.experimental.deoptimize(<args...>) [ "deopt"() ]
14326     ret void
14327
14328   continue:
14329     ret void
14330   }
14331
14332
14333 with the optional ``[, !make.implicit !{}]`` present if and only if it
14334 is present on the call site.  For more details on ``!make.implicit``,
14335 see :doc:`FaultMaps`.
14336
14337 In words, ``@llvm.experimental.guard`` executes the attached
14338 ``"deopt"`` continuation if (but **not** only if) its first argument
14339 is ``false``.  Since the optimizer is allowed to replace the ``undef``
14340 with an arbitrary value, it can optimize guard to fail "spuriously",
14341 i.e. without the original condition being false (hence the "not only
14342 if"); and this allows for "check widening" type optimizations.
14343
14344 ``@llvm.experimental.guard`` cannot be invoked.
14345
14346
14347 '``llvm.load.relative``' Intrinsic
14348 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14349
14350 Syntax:
14351 """""""
14352
14353 ::
14354
14355       declare i8* @llvm.load.relative.iN(i8* %ptr, iN %offset) argmemonly nounwind readonly
14356
14357 Overview:
14358 """""""""
14359
14360 This intrinsic loads a 32-bit value from the address ``%ptr + %offset``,
14361 adds ``%ptr`` to that value and returns it. The constant folder specifically
14362 recognizes the form of this intrinsic and the constant initializers it may
14363 load from; if a loaded constant initializer is known to have the form
14364 ``i32 trunc(x - %ptr)``, the intrinsic call is folded to ``x``.
14365
14366 LLVM provides that the calculation of such a constant initializer will
14367 not overflow at link time under the medium code model if ``x`` is an
14368 ``unnamed_addr`` function. However, it does not provide this guarantee for
14369 a constant initializer folded into a function body. This intrinsic can be
14370 used to avoid the possibility of overflows when loading from such a constant.
14371
14372 '``llvm.sideeffect``' Intrinsic
14373 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14374
14375 Syntax:
14376 """""""
14377
14378 ::
14379
14380       declare void @llvm.sideeffect() inaccessiblememonly nounwind
14381
14382 Overview:
14383 """""""""
14384
14385 The ``llvm.sideeffect`` intrinsic doesn't perform any operation. Optimizers
14386 treat it as having side effects, so it can be inserted into a loop to
14387 indicate that the loop shouldn't be assumed to terminate (which could
14388 potentially lead to the loop being optimized away entirely), even if it's
14389 an infinite loop with no other side effects.
14390
14391 Arguments:
14392 """"""""""
14393
14394 None.
14395
14396 Semantics:
14397 """"""""""
14398
14399 This intrinsic actually does nothing, but optimizers must assume that it
14400 has externally observable side effects.
14401
14402 Stack Map Intrinsics
14403 --------------------
14404
14405 LLVM provides experimental intrinsics to support runtime patching
14406 mechanisms commonly desired in dynamic language JITs. These intrinsics
14407 are described in :doc:`StackMaps`.
14408
14409 Element Wise Atomic Memory Intrinsics
14410 -------------------------------------
14411
14412 These intrinsics are similar to the standard library memory intrinsics except
14413 that they perform memory transfer as a sequence of atomic memory accesses.
14414
14415 .. _int_memcpy_element_unordered_atomic:
14416
14417 '``llvm.memcpy.element.unordered.atomic``' Intrinsic
14418 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14419
14420 Syntax:
14421 """""""
14422
14423 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.memcpy.element.unordered.atomic`` on
14424 any integer bit width and for different address spaces. Not all targets
14425 support all bit widths however.
14426
14427 ::
14428
14429       declare void @llvm.memcpy.element.unordered.atomic.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>,
14430                                                                        i8* <src>,
14431                                                                        i32 <len>,
14432                                                                        i32 <element_size>)
14433       declare void @llvm.memcpy.element.unordered.atomic.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>,
14434                                                                        i8* <src>,
14435                                                                        i64 <len>,
14436                                                                        i32 <element_size>)
14437
14438 Overview:
14439 """""""""
14440
14441 The '``llvm.memcpy.element.unordered.atomic.*``' intrinsic is a specialization of the
14442 '``llvm.memcpy.*``' intrinsic. It differs in that the ``dest`` and ``src`` are treated
14443 as arrays with elements that are exactly ``element_size`` bytes, and the copy between
14444 buffers uses a sequence of :ref:`unordered atomic <ordering>` load/store operations
14445 that are a positive integer multiple of the ``element_size`` in size.
14446
14447 Arguments:
14448 """"""""""
14449
14450 The first three arguments are the same as they are in the :ref:`@llvm.memcpy <int_memcpy>`
14451 intrinsic, with the added constraint that ``len`` is required to be a positive integer
14452 multiple of the ``element_size``. If ``len`` is not a positive integer multiple of
14453 ``element_size``, then the behaviour of the intrinsic is undefined.
14454
14455 ``element_size`` must be a compile-time constant positive power of two no greater than
14456 target-specific atomic access size limit.
14457
14458 For each of the input pointers ``align`` parameter attribute must be specified. It
14459 must be a power of two no less than the ``element_size``. Caller guarantees that
14460 both the source and destination pointers are aligned to that boundary.
14461
14462 Semantics:
14463 """"""""""
14464
14465 The '``llvm.memcpy.element.unordered.atomic.*``' intrinsic copies ``len`` bytes of
14466 memory from the source location to the destination location. These locations are not
14467 allowed to overlap. The memory copy is performed as a sequence of load/store operations
14468 where each access is guaranteed to be a multiple of ``element_size`` bytes wide and
14469 aligned at an ``element_size`` boundary.
14470
14471 The order of the copy is unspecified. The same value may be read from the source
14472 buffer many times, but only one write is issued to the destination buffer per
14473 element. It is well defined to have concurrent reads and writes to both source and
14474 destination provided those reads and writes are unordered atomic when specified.
14475
14476 This intrinsic does not provide any additional ordering guarantees over those
14477 provided by a set of unordered loads from the source location and stores to the
14478 destination.
14479
14480 Lowering:
14481 """""""""
14482
14483 In the most general case call to the '``llvm.memcpy.element.unordered.atomic.*``' is
14484 lowered to a call to the symbol ``__llvm_memcpy_element_unordered_atomic_*``. Where '*'
14485 is replaced with an actual element size.
14486
14487 Optimizer is allowed to inline memory copy when it's profitable to do so.
14488
14489 '``llvm.memmove.element.unordered.atomic``' Intrinsic
14490 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14491
14492 Syntax:
14493 """""""
14494
14495 This is an overloaded intrinsic. You can use
14496 ``llvm.memmove.element.unordered.atomic`` on any integer bit width and for
14497 different address spaces. Not all targets support all bit widths however.
14498
14499 ::
14500
14501       declare void @llvm.memmove.element.unordered.atomic.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>,
14502                                                                         i8* <src>,
14503                                                                         i32 <len>,
14504                                                                         i32 <element_size>)
14505       declare void @llvm.memmove.element.unordered.atomic.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>,
14506                                                                         i8* <src>,
14507                                                                         i64 <len>,
14508                                                                         i32 <element_size>)
14509
14510 Overview:
14511 """""""""
14512
14513 The '``llvm.memmove.element.unordered.atomic.*``' intrinsic is a specialization
14514 of the '``llvm.memmove.*``' intrinsic. It differs in that the ``dest`` and
14515 ``src`` are treated as arrays with elements that are exactly ``element_size``
14516 bytes, and the copy between buffers uses a sequence of
14517 :ref:`unordered atomic <ordering>` load/store operations that are a positive
14518 integer multiple of the ``element_size`` in size.
14519
14520 Arguments:
14521 """"""""""
14522
14523 The first three arguments are the same as they are in the
14524 :ref:`@llvm.memmove <int_memmove>` intrinsic, with the added constraint that
14525 ``len`` is required to be a positive integer multiple of the ``element_size``.
14526 If ``len`` is not a positive integer multiple of ``element_size``, then the
14527 behaviour of the intrinsic is undefined.
14528
14529 ``element_size`` must be a compile-time constant positive power of two no
14530 greater than a target-specific atomic access size limit.
14531
14532 For each of the input pointers the ``align`` parameter attribute must be
14533 specified. It must be a power of two no less than the ``element_size``. Caller
14534 guarantees that both the source and destination pointers are aligned to that
14535 boundary.
14536
14537 Semantics:
14538 """"""""""
14539
14540 The '``llvm.memmove.element.unordered.atomic.*``' intrinsic copies ``len`` bytes
14541 of memory from the source location to the destination location. These locations
14542 are allowed to overlap. The memory copy is performed as a sequence of load/store
14543 operations where each access is guaranteed to be a multiple of ``element_size``
14544 bytes wide and aligned at an ``element_size`` boundary.
14545
14546 The order of the copy is unspecified. The same value may be read from the source
14547 buffer many times, but only one write is issued to the destination buffer per
14548 element. It is well defined to have concurrent reads and writes to both source
14549 and destination provided those reads and writes are unordered atomic when
14550 specified.
14551
14552 This intrinsic does not provide any additional ordering guarantees over those
14553 provided by a set of unordered loads from the source location and stores to the
14554 destination.
14555
14556 Lowering:
14557 """""""""
14558
14559 In the most general case call to the
14560 '``llvm.memmove.element.unordered.atomic.*``' is lowered to a call to the symbol
14561 ``__llvm_memmove_element_unordered_atomic_*``. Where '*' is replaced with an
14562 actual element size.
14563
14564 The optimizer is allowed to inline the memory copy when it's profitable to do so.
14565
14566 .. _int_memset_element_unordered_atomic:
14567
14568 '``llvm.memset.element.unordered.atomic``' Intrinsic
14569 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14570
14571 Syntax:
14572 """""""
14573
14574 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.memset.element.unordered.atomic`` on
14575 any integer bit width and for different address spaces. Not all targets
14576 support all bit widths however.
14577
14578 ::
14579
14580       declare void @llvm.memset.element.unordered.atomic.p0i8.i32(i8* <dest>,
14581                                                                   i8 <value>,
14582                                                                   i32 <len>,
14583                                                                   i32 <element_size>)
14584       declare void @llvm.memset.element.unordered.atomic.p0i8.i64(i8* <dest>,
14585                                                                   i8 <value>,
14586                                                                   i64 <len>,
14587                                                                   i32 <element_size>)
14588
14589 Overview:
14590 """""""""
14591
14592 The '``llvm.memset.element.unordered.atomic.*``' intrinsic is a specialization of the
14593 '``llvm.memset.*``' intrinsic. It differs in that the ``dest`` is treated as an array
14594 with elements that are exactly ``element_size`` bytes, and the assignment to that array
14595 uses uses a sequence of :ref:`unordered atomic <ordering>` store operations
14596 that are a positive integer multiple of the ``element_size`` in size.
14597
14598 Arguments:
14599 """"""""""
14600
14601 The first three arguments are the same as they are in the :ref:`@llvm.memset <int_memset>`
14602 intrinsic, with the added constraint that ``len`` is required to be a positive integer
14603 multiple of the ``element_size``. If ``len`` is not a positive integer multiple of
14604 ``element_size``, then the behaviour of the intrinsic is undefined.
14605
14606 ``element_size`` must be a compile-time constant positive power of two no greater than
14607 target-specific atomic access size limit.
14608
14609 The ``dest`` input pointer must have the ``align`` parameter attribute specified. It
14610 must be a power of two no less than the ``element_size``. Caller guarantees that
14611 the destination pointer is aligned to that boundary.
14612
14613 Semantics:
14614 """"""""""
14615
14616 The '``llvm.memset.element.unordered.atomic.*``' intrinsic sets the ``len`` bytes of
14617 memory starting at the destination location to the given ``value``. The memory is
14618 set with a sequence of store operations where each access is guaranteed to be a
14619 multiple of ``element_size`` bytes wide and aligned at an ``element_size`` boundary.
14620
14621 The order of the assignment is unspecified. Only one write is issued to the
14622 destination buffer per element. It is well defined to have concurrent reads and
14623 writes to the destination provided those reads and writes are unordered atomic
14624 when specified.
14625
14626 This intrinsic does not provide any additional ordering guarantees over those
14627 provided by a set of unordered stores to the destination.
14628
14629 Lowering:
14630 """""""""
14631
14632 In the most general case call to the '``llvm.memset.element.unordered.atomic.*``' is
14633 lowered to a call to the symbol ``__llvm_memset_element_unordered_atomic_*``. Where '*'
14634 is replaced with an actual element size.
14635
14636 The optimizer is allowed to inline the memory assignment when it's profitable to do so.