OSDN Git Service

[LangRef] fix typo; NFC
[android-x86/external-llvm.git] / docs / LangRef.rst
1 ==============================
2 LLVM Language Reference Manual
3 ==============================
4
5 .. contents::
6    :local:
7    :depth: 4
8
9 Abstract
10 ========
11
12 This document is a reference manual for the LLVM assembly language. LLVM
13 is a Static Single Assignment (SSA) based representation that provides
14 type safety, low-level operations, flexibility, and the capability of
15 representing 'all' high-level languages cleanly. It is the common code
16 representation used throughout all phases of the LLVM compilation
17 strategy.
18
19 Introduction
20 ============
21
22 The LLVM code representation is designed to be used in three different
23 forms: as an in-memory compiler IR, as an on-disk bitcode representation
24 (suitable for fast loading by a Just-In-Time compiler), and as a human
25 readable assembly language representation. This allows LLVM to provide a
26 powerful intermediate representation for efficient compiler
27 transformations and analysis, while providing a natural means to debug
28 and visualize the transformations. The three different forms of LLVM are
29 all equivalent. This document describes the human readable
30 representation and notation.
31
32 The LLVM representation aims to be light-weight and low-level while
33 being expressive, typed, and extensible at the same time. It aims to be
34 a "universal IR" of sorts, by being at a low enough level that
35 high-level ideas may be cleanly mapped to it (similar to how
36 microprocessors are "universal IR's", allowing many source languages to
37 be mapped to them). By providing type information, LLVM can be used as
38 the target of optimizations: for example, through pointer analysis, it
39 can be proven that a C automatic variable is never accessed outside of
40 the current function, allowing it to be promoted to a simple SSA value
41 instead of a memory location.
42
43 .. _wellformed:
44
45 Well-Formedness
46 ---------------
47
48 It is important to note that this document describes 'well formed' LLVM
49 assembly language. There is a difference between what the parser accepts
50 and what is considered 'well formed'. For example, the following
51 instruction is syntactically okay, but not well formed:
52
53 .. code-block:: llvm
54
55     %x = add i32 1, %x
56
57 because the definition of ``%x`` does not dominate all of its uses. The
58 LLVM infrastructure provides a verification pass that may be used to
59 verify that an LLVM module is well formed. This pass is automatically
60 run by the parser after parsing input assembly and by the optimizer
61 before it outputs bitcode. The violations pointed out by the verifier
62 pass indicate bugs in transformation passes or input to the parser.
63
64 .. _identifiers:
65
66 Identifiers
67 ===========
68
69 LLVM identifiers come in two basic types: global and local. Global
70 identifiers (functions, global variables) begin with the ``'@'``
71 character. Local identifiers (register names, types) begin with the
72 ``'%'`` character. Additionally, there are three different formats for
73 identifiers, for different purposes:
74
75 #. Named values are represented as a string of characters with their
76    prefix. For example, ``%foo``, ``@DivisionByZero``,
77    ``%a.really.long.identifier``. The actual regular expression used is
78    '``[%@][-a-zA-Z$._][-a-zA-Z$._0-9]*``'. Identifiers that require other
79    characters in their names can be surrounded with quotes. Special
80    characters may be escaped using ``"\xx"`` where ``xx`` is the ASCII
81    code for the character in hexadecimal. In this way, any character can
82    be used in a name value, even quotes themselves. The ``"\01"`` prefix
83    can be used on global values to suppress mangling.
84 #. Unnamed values are represented as an unsigned numeric value with
85    their prefix. For example, ``%12``, ``@2``, ``%44``.
86 #. Constants, which are described in the section Constants_ below.
87
88 LLVM requires that values start with a prefix for two reasons: Compilers
89 don't need to worry about name clashes with reserved words, and the set
90 of reserved words may be expanded in the future without penalty.
91 Additionally, unnamed identifiers allow a compiler to quickly come up
92 with a temporary variable without having to avoid symbol table
93 conflicts.
94
95 Reserved words in LLVM are very similar to reserved words in other
96 languages. There are keywords for different opcodes ('``add``',
97 '``bitcast``', '``ret``', etc...), for primitive type names ('``void``',
98 '``i32``', etc...), and others. These reserved words cannot conflict
99 with variable names, because none of them start with a prefix character
100 (``'%'`` or ``'@'``).
101
102 Here is an example of LLVM code to multiply the integer variable
103 '``%X``' by 8:
104
105 The easy way:
106
107 .. code-block:: llvm
108
109     %result = mul i32 %X, 8
110
111 After strength reduction:
112
113 .. code-block:: llvm
114
115     %result = shl i32 %X, 3
116
117 And the hard way:
118
119 .. code-block:: llvm
120
121     %0 = add i32 %X, %X           ; yields i32:%0
122     %1 = add i32 %0, %0           ; yields i32:%1
123     %result = add i32 %1, %1
124
125 This last way of multiplying ``%X`` by 8 illustrates several important
126 lexical features of LLVM:
127
128 #. Comments are delimited with a '``;``' and go until the end of line.
129 #. Unnamed temporaries are created when the result of a computation is
130    not assigned to a named value.
131 #. Unnamed temporaries are numbered sequentially (using a per-function
132    incrementing counter, starting with 0). Note that basic blocks and unnamed
133    function parameters are included in this numbering. For example, if the
134    entry basic block is not given a label name and all function parameters are
135    named, then it will get number 0.
136
137 It also shows a convention that we follow in this document. When
138 demonstrating instructions, we will follow an instruction with a comment
139 that defines the type and name of value produced.
140
141 High Level Structure
142 ====================
143
144 Module Structure
145 ----------------
146
147 LLVM programs are composed of ``Module``'s, each of which is a
148 translation unit of the input programs. Each module consists of
149 functions, global variables, and symbol table entries. Modules may be
150 combined together with the LLVM linker, which merges function (and
151 global variable) definitions, resolves forward declarations, and merges
152 symbol table entries. Here is an example of the "hello world" module:
153
154 .. code-block:: llvm
155
156     ; Declare the string constant as a global constant.
157     @.str = private unnamed_addr constant [13 x i8] c"hello world\0A\00"
158
159     ; External declaration of the puts function
160     declare i32 @puts(i8* nocapture) nounwind
161
162     ; Definition of main function
163     define i32 @main() {   ; i32()*
164       ; Convert [13 x i8]* to i8*...
165       %cast210 = getelementptr [13 x i8], [13 x i8]* @.str, i64 0, i64 0
166
167       ; Call puts function to write out the string to stdout.
168       call i32 @puts(i8* %cast210)
169       ret i32 0
170     }
171
172     ; Named metadata
173     !0 = !{i32 42, null, !"string"}
174     !foo = !{!0}
175
176 This example is made up of a :ref:`global variable <globalvars>` named
177 "``.str``", an external declaration of the "``puts``" function, a
178 :ref:`function definition <functionstructure>` for "``main``" and
179 :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` "``foo``".
180
181 In general, a module is made up of a list of global values (where both
182 functions and global variables are global values). Global values are
183 represented by a pointer to a memory location (in this case, a pointer
184 to an array of char, and a pointer to a function), and have one of the
185 following :ref:`linkage types <linkage>`.
186
187 .. _linkage:
188
189 Linkage Types
190 -------------
191
192 All Global Variables and Functions have one of the following types of
193 linkage:
194
195 ``private``
196     Global values with "``private``" linkage are only directly
197     accessible by objects in the current module. In particular, linking
198     code into a module with a private global value may cause the
199     private to be renamed as necessary to avoid collisions. Because the
200     symbol is private to the module, all references can be updated. This
201     doesn't show up in any symbol table in the object file.
202 ``internal``
203     Similar to private, but the value shows as a local symbol
204     (``STB_LOCAL`` in the case of ELF) in the object file. This
205     corresponds to the notion of the '``static``' keyword in C.
206 ``available_externally``
207     Globals with "``available_externally``" linkage are never emitted into
208     the object file corresponding to the LLVM module. From the linker's
209     perspective, an ``available_externally`` global is equivalent to
210     an external declaration. They exist to allow inlining and other
211     optimizations to take place given knowledge of the definition of the
212     global, which is known to be somewhere outside the module. Globals
213     with ``available_externally`` linkage are allowed to be discarded at
214     will, and allow inlining and other optimizations. This linkage type is
215     only allowed on definitions, not declarations.
216 ``linkonce``
217     Globals with "``linkonce``" linkage are merged with other globals of
218     the same name when linkage occurs. This can be used to implement
219     some forms of inline functions, templates, or other code which must
220     be generated in each translation unit that uses it, but where the
221     body may be overridden with a more definitive definition later.
222     Unreferenced ``linkonce`` globals are allowed to be discarded. Note
223     that ``linkonce`` linkage does not actually allow the optimizer to
224     inline the body of this function into callers because it doesn't
225     know if this definition of the function is the definitive definition
226     within the program or whether it will be overridden by a stronger
227     definition. To enable inlining and other optimizations, use
228     "``linkonce_odr``" linkage.
229 ``weak``
230     "``weak``" linkage has the same merging semantics as ``linkonce``
231     linkage, except that unreferenced globals with ``weak`` linkage may
232     not be discarded. This is used for globals that are declared "weak"
233     in C source code.
234 ``common``
235     "``common``" linkage is most similar to "``weak``" linkage, but they
236     are used for tentative definitions in C, such as "``int X;``" at
237     global scope. Symbols with "``common``" linkage are merged in the
238     same way as ``weak symbols``, and they may not be deleted if
239     unreferenced. ``common`` symbols may not have an explicit section,
240     must have a zero initializer, and may not be marked
241     ':ref:`constant <globalvars>`'. Functions and aliases may not have
242     common linkage.
243
244 .. _linkage_appending:
245
246 ``appending``
247     "``appending``" linkage may only be applied to global variables of
248     pointer to array type. When two global variables with appending
249     linkage are linked together, the two global arrays are appended
250     together. This is the LLVM, typesafe, equivalent of having the
251     system linker append together "sections" with identical names when
252     .o files are linked.
253
254     Unfortunately this doesn't correspond to any feature in .o files, so it
255     can only be used for variables like ``llvm.global_ctors`` which llvm
256     interprets specially.
257
258 ``extern_weak``
259     The semantics of this linkage follow the ELF object file model: the
260     symbol is weak until linked, if not linked, the symbol becomes null
261     instead of being an undefined reference.
262 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``
263     Some languages allow differing globals to be merged, such as two
264     functions with different semantics. Other languages, such as
265     ``C++``, ensure that only equivalent globals are ever merged (the
266     "one definition rule" --- "ODR"). Such languages can use the
267     ``linkonce_odr`` and ``weak_odr`` linkage types to indicate that the
268     global will only be merged with equivalent globals. These linkage
269     types are otherwise the same as their non-``odr`` versions.
270 ``external``
271     If none of the above identifiers are used, the global is externally
272     visible, meaning that it participates in linkage and can be used to
273     resolve external symbol references.
274
275 It is illegal for a function *declaration* to have any linkage type
276 other than ``external`` or ``extern_weak``.
277
278 .. _callingconv:
279
280 Calling Conventions
281 -------------------
282
283 LLVM :ref:`functions <functionstructure>`, :ref:`calls <i_call>` and
284 :ref:`invokes <i_invoke>` can all have an optional calling convention
285 specified for the call. The calling convention of any pair of dynamic
286 caller/callee must match, or the behavior of the program is undefined.
287 The following calling conventions are supported by LLVM, and more may be
288 added in the future:
289
290 "``ccc``" - The C calling convention
291     This calling convention (the default if no other calling convention
292     is specified) matches the target C calling conventions. This calling
293     convention supports varargs function calls and tolerates some
294     mismatch in the declared prototype and implemented declaration of
295     the function (as does normal C).
296 "``fastcc``" - The fast calling convention
297     This calling convention attempts to make calls as fast as possible
298     (e.g. by passing things in registers). This calling convention
299     allows the target to use whatever tricks it wants to produce fast
300     code for the target, without having to conform to an externally
301     specified ABI (Application Binary Interface). `Tail calls can only
302     be optimized when this, the GHC or the HiPE convention is
303     used. <CodeGenerator.html#id80>`_ This calling convention does not
304     support varargs and requires the prototype of all callees to exactly
305     match the prototype of the function definition.
306 "``coldcc``" - The cold calling convention
307     This calling convention attempts to make code in the caller as
308     efficient as possible under the assumption that the call is not
309     commonly executed. As such, these calls often preserve all registers
310     so that the call does not break any live ranges in the caller side.
311     This calling convention does not support varargs and requires the
312     prototype of all callees to exactly match the prototype of the
313     function definition. Furthermore the inliner doesn't consider such function
314     calls for inlining.
315 "``cc 10``" - GHC convention
316     This calling convention has been implemented specifically for use by
317     the `Glasgow Haskell Compiler (GHC) <http://www.haskell.org/ghc>`_.
318     It passes everything in registers, going to extremes to achieve this
319     by disabling callee save registers. This calling convention should
320     not be used lightly but only for specific situations such as an
321     alternative to the *register pinning* performance technique often
322     used when implementing functional programming languages. At the
323     moment only X86 supports this convention and it has the following
324     limitations:
325
326     -  On *X86-32* only supports up to 4 bit type parameters. No
327        floating-point types are supported.
328     -  On *X86-64* only supports up to 10 bit type parameters and 6
329        floating-point parameters.
330
331     This calling convention supports `tail call
332     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires both the
333     caller and callee are using it.
334 "``cc 11``" - The HiPE calling convention
335     This calling convention has been implemented specifically for use by
336     the `High-Performance Erlang
337     (HiPE) <http://www.it.uu.se/research/group/hipe/>`_ compiler, *the*
338     native code compiler of the `Ericsson's Open Source Erlang/OTP
339     system <http://www.erlang.org/download.shtml>`_. It uses more
340     registers for argument passing than the ordinary C calling
341     convention and defines no callee-saved registers. The calling
342     convention properly supports `tail call
343     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires that both the
344     caller and the callee use it. It uses a *register pinning*
345     mechanism, similar to GHC's convention, for keeping frequently
346     accessed runtime components pinned to specific hardware registers.
347     At the moment only X86 supports this convention (both 32 and 64
348     bit).
349 "``webkit_jscc``" - WebKit's JavaScript calling convention
350     This calling convention has been implemented for `WebKit FTL JIT
351     <https://trac.webkit.org/wiki/FTLJIT>`_. It passes arguments on the
352     stack right to left (as cdecl does), and returns a value in the
353     platform's customary return register.
354 "``anyregcc``" - Dynamic calling convention for code patching
355     This is a special convention that supports patching an arbitrary code
356     sequence in place of a call site. This convention forces the call
357     arguments into registers but allows them to be dynamically
358     allocated. This can currently only be used with calls to
359     llvm.experimental.patchpoint because only this intrinsic records
360     the location of its arguments in a side table. See :doc:`StackMaps`.
361 "``preserve_mostcc``" - The `PreserveMost` calling convention
362     This calling convention attempts to make the code in the caller as
363     unintrusive as possible. This convention behaves identically to the `C`
364     calling convention on how arguments and return values are passed, but it
365     uses a different set of caller/callee-saved registers. This alleviates the
366     burden of saving and recovering a large register set before and after the
367     call in the caller. If the arguments are passed in callee-saved registers,
368     then they will be preserved by the callee across the call. This doesn't
369     apply for values returned in callee-saved registers.
370
371     - On X86-64 the callee preserves all general purpose registers, except for
372       R11. R11 can be used as a scratch register. Floating-point registers
373       (XMMs/YMMs) are not preserved and need to be saved by the caller.
374
375     The idea behind this convention is to support calls to runtime functions
376     that have a hot path and a cold path. The hot path is usually a small piece
377     of code that doesn't use many registers. The cold path might need to call out to
378     another function and therefore only needs to preserve the caller-saved
379     registers, which haven't already been saved by the caller. The
380     `PreserveMost` calling convention is very similar to the `cold` calling
381     convention in terms of caller/callee-saved registers, but they are used for
382     different types of function calls. `coldcc` is for function calls that are
383     rarely executed, whereas `preserve_mostcc` function calls are intended to be
384     on the hot path and definitely executed a lot. Furthermore `preserve_mostcc`
385     doesn't prevent the inliner from inlining the function call.
386
387     This calling convention will be used by a future version of the ObjectiveC
388     runtime and should therefore still be considered experimental at this time.
389     Although this convention was created to optimize certain runtime calls to
390     the ObjectiveC runtime, it is not limited to this runtime and might be used
391     by other runtimes in the future too. The current implementation only
392     supports X86-64, but the intention is to support more architectures in the
393     future.
394 "``preserve_allcc``" - The `PreserveAll` calling convention
395     This calling convention attempts to make the code in the caller even less
396     intrusive than the `PreserveMost` calling convention. This calling
397     convention also behaves identical to the `C` calling convention on how
398     arguments and return values are passed, but it uses a different set of
399     caller/callee-saved registers. This removes the burden of saving and
400     recovering a large register set before and after the call in the caller. If
401     the arguments are passed in callee-saved registers, then they will be
402     preserved by the callee across the call. This doesn't apply for values
403     returned in callee-saved registers.
404
405     - On X86-64 the callee preserves all general purpose registers, except for
406       R11. R11 can be used as a scratch register. Furthermore it also preserves
407       all floating-point registers (XMMs/YMMs).
408
409     The idea behind this convention is to support calls to runtime functions
410     that don't need to call out to any other functions.
411
412     This calling convention, like the `PreserveMost` calling convention, will be
413     used by a future version of the ObjectiveC runtime and should be considered
414     experimental at this time.
415 "``cxx_fast_tlscc``" - The `CXX_FAST_TLS` calling convention for access functions
416     Clang generates an access function to access C++-style TLS. The access
417     function generally has an entry block, an exit block and an initialization
418     block that is run at the first time. The entry and exit blocks can access
419     a few TLS IR variables, each access will be lowered to a platform-specific
420     sequence.
421
422     This calling convention aims to minimize overhead in the caller by
423     preserving as many registers as possible (all the registers that are
424     perserved on the fast path, composed of the entry and exit blocks).
425
426     This calling convention behaves identical to the `C` calling convention on
427     how arguments and return values are passed, but it uses a different set of
428     caller/callee-saved registers.
429
430     Given that each platform has its own lowering sequence, hence its own set
431     of preserved registers, we can't use the existing `PreserveMost`.
432
433     - On X86-64 the callee preserves all general purpose registers, except for
434       RDI and RAX.
435 "``swiftcc``" - This calling convention is used for Swift language.
436     - On X86-64 RCX and R8 are available for additional integer returns, and
437       XMM2 and XMM3 are available for additional FP/vector returns.
438     - On iOS platforms, we use AAPCS-VFP calling convention.
439 "``cc <n>``" - Numbered convention
440     Any calling convention may be specified by number, allowing
441     target-specific calling conventions to be used. Target specific
442     calling conventions start at 64.
443
444 More calling conventions can be added/defined on an as-needed basis, to
445 support Pascal conventions or any other well-known target-independent
446 convention.
447
448 .. _visibilitystyles:
449
450 Visibility Styles
451 -----------------
452
453 All Global Variables and Functions have one of the following visibility
454 styles:
455
456 "``default``" - Default style
457     On targets that use the ELF object file format, default visibility
458     means that the declaration is visible to other modules and, in
459     shared libraries, means that the declared entity may be overridden.
460     On Darwin, default visibility means that the declaration is visible
461     to other modules. Default visibility corresponds to "external
462     linkage" in the language.
463 "``hidden``" - Hidden style
464     Two declarations of an object with hidden visibility refer to the
465     same object if they are in the same shared object. Usually, hidden
466     visibility indicates that the symbol will not be placed into the
467     dynamic symbol table, so no other module (executable or shared
468     library) can reference it directly.
469 "``protected``" - Protected style
470     On ELF, protected visibility indicates that the symbol will be
471     placed in the dynamic symbol table, but that references within the
472     defining module will bind to the local symbol. That is, the symbol
473     cannot be overridden by another module.
474
475 A symbol with ``internal`` or ``private`` linkage must have ``default``
476 visibility.
477
478 .. _dllstorageclass:
479
480 DLL Storage Classes
481 -------------------
482
483 All Global Variables, Functions and Aliases can have one of the following
484 DLL storage class:
485
486 ``dllimport``
487     "``dllimport``" causes the compiler to reference a function or variable via
488     a global pointer to a pointer that is set up by the DLL exporting the
489     symbol. On Microsoft Windows targets, the pointer name is formed by
490     combining ``__imp_`` and the function or variable name.
491 ``dllexport``
492     "``dllexport``" causes the compiler to provide a global pointer to a pointer
493     in a DLL, so that it can be referenced with the ``dllimport`` attribute. On
494     Microsoft Windows targets, the pointer name is formed by combining
495     ``__imp_`` and the function or variable name. Since this storage class
496     exists for defining a dll interface, the compiler, assembler and linker know
497     it is externally referenced and must refrain from deleting the symbol.
498
499 .. _tls_model:
500
501 Thread Local Storage Models
502 ---------------------------
503
504 A variable may be defined as ``thread_local``, which means that it will
505 not be shared by threads (each thread will have a separated copy of the
506 variable). Not all targets support thread-local variables. Optionally, a
507 TLS model may be specified:
508
509 ``localdynamic``
510     For variables that are only used within the current shared library.
511 ``initialexec``
512     For variables in modules that will not be loaded dynamically.
513 ``localexec``
514     For variables defined in the executable and only used within it.
515
516 If no explicit model is given, the "general dynamic" model is used.
517
518 The models correspond to the ELF TLS models; see `ELF Handling For
519 Thread-Local Storage <http://people.redhat.com/drepper/tls.pdf>`_ for
520 more information on under which circumstances the different models may
521 be used. The target may choose a different TLS model if the specified
522 model is not supported, or if a better choice of model can be made.
523
524 A model can also be specified in an alias, but then it only governs how
525 the alias is accessed. It will not have any effect in the aliasee.
526
527 For platforms without linker support of ELF TLS model, the -femulated-tls
528 flag can be used to generate GCC compatible emulated TLS code.
529
530 .. _runtime_preemption_model:
531
532 Runtime Preemption Specifiers
533 -----------------------------
534
535 Global variables, functions and aliases may have an optional runtime preemption
536 specifier. If a preemption specifier isn't given explicitly, then a
537 symbol is assumed to be ``dso_preemptable``.
538
539 ``dso_preemptable``
540     Indicates that the function or variable may be replaced by a symbol from
541     outside the linkage unit at runtime.
542
543 ``dso_local``
544     The compiler may assume that a function or variable marked as ``dso_local``
545     will resolve to a symbol within the same linkage unit. Direct access will
546     be generated even if the definition is not within this compilation unit.
547
548 .. _namedtypes:
549
550 Structure Types
551 ---------------
552
553 LLVM IR allows you to specify both "identified" and "literal" :ref:`structure
554 types <t_struct>`. Literal types are uniqued structurally, but identified types
555 are never uniqued. An :ref:`opaque structural type <t_opaque>` can also be used
556 to forward declare a type that is not yet available.
557
558 An example of an identified structure specification is:
559
560 .. code-block:: llvm
561
562     %mytype = type { %mytype*, i32 }
563
564 Prior to the LLVM 3.0 release, identified types were structurally uniqued. Only
565 literal types are uniqued in recent versions of LLVM.
566
567 .. _nointptrtype:
568
569 Non-Integral Pointer Type
570 -------------------------
571
572 Note: non-integral pointer types are a work in progress, and they should be
573 considered experimental at this time.
574
575 LLVM IR optionally allows the frontend to denote pointers in certain address
576 spaces as "non-integral" via the :ref:`datalayout string<langref_datalayout>`.
577 Non-integral pointer types represent pointers that have an *unspecified* bitwise
578 representation; that is, the integral representation may be target dependent or
579 unstable (not backed by a fixed integer).
580
581 ``inttoptr`` instructions converting integers to non-integral pointer types are
582 ill-typed, and so are ``ptrtoint`` instructions converting values of
583 non-integral pointer types to integers.  Vector versions of said instructions
584 are ill-typed as well.
585
586 .. _globalvars:
587
588 Global Variables
589 ----------------
590
591 Global variables define regions of memory allocated at compilation time
592 instead of run-time.
593
594 Global variable definitions must be initialized.
595
596 Global variables in other translation units can also be declared, in which
597 case they don't have an initializer.
598
599 Either global variable definitions or declarations may have an explicit section
600 to be placed in and may have an optional explicit alignment specified. If there
601 is a mismatch between the explicit or inferred section information for the
602 variable declaration and its definition the resulting behavior is undefined.
603
604 A variable may be defined as a global ``constant``, which indicates that
605 the contents of the variable will **never** be modified (enabling better
606 optimization, allowing the global data to be placed in the read-only
607 section of an executable, etc). Note that variables that need runtime
608 initialization cannot be marked ``constant`` as there is a store to the
609 variable.
610
611 LLVM explicitly allows *declarations* of global variables to be marked
612 constant, even if the final definition of the global is not. This
613 capability can be used to enable slightly better optimization of the
614 program, but requires the language definition to guarantee that
615 optimizations based on the 'constantness' are valid for the translation
616 units that do not include the definition.
617
618 As SSA values, global variables define pointer values that are in scope
619 (i.e. they dominate) all basic blocks in the program. Global variables
620 always define a pointer to their "content" type because they describe a
621 region of memory, and all memory objects in LLVM are accessed through
622 pointers.
623
624 Global variables can be marked with ``unnamed_addr`` which indicates
625 that the address is not significant, only the content. Constants marked
626 like this can be merged with other constants if they have the same
627 initializer. Note that a constant with significant address *can* be
628 merged with a ``unnamed_addr`` constant, the result being a constant
629 whose address is significant.
630
631 If the ``local_unnamed_addr`` attribute is given, the address is known to
632 not be significant within the module.
633
634 A global variable may be declared to reside in a target-specific
635 numbered address space. For targets that support them, address spaces
636 may affect how optimizations are performed and/or what target
637 instructions are used to access the variable. The default address space
638 is zero. The address space qualifier must precede any other attributes.
639
640 LLVM allows an explicit section to be specified for globals. If the
641 target supports it, it will emit globals to the section specified.
642 Additionally, the global can placed in a comdat if the target has the necessary
643 support.
644
645 External declarations may have an explicit section specified. Section
646 information is retained in LLVM IR for targets that make use of this
647 information. Attaching section information to an external declaration is an
648 assertion that its definition is located in the specified section. If the
649 definition is located in a different section, the behavior is undefined.
650
651 By default, global initializers are optimized by assuming that global
652 variables defined within the module are not modified from their
653 initial values before the start of the global initializer. This is
654 true even for variables potentially accessible from outside the
655 module, including those with external linkage or appearing in
656 ``@llvm.used`` or dllexported variables. This assumption may be suppressed
657 by marking the variable with ``externally_initialized``.
658
659 An explicit alignment may be specified for a global, which must be a
660 power of 2. If not present, or if the alignment is set to zero, the
661 alignment of the global is set by the target to whatever it feels
662 convenient. If an explicit alignment is specified, the global is forced
663 to have exactly that alignment. Targets and optimizers are not allowed
664 to over-align the global if the global has an assigned section. In this
665 case, the extra alignment could be observable: for example, code could
666 assume that the globals are densely packed in their section and try to
667 iterate over them as an array, alignment padding would break this
668 iteration. The maximum alignment is ``1 << 29``.
669
670 Globals can also have a :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`,
671 an optional :ref:`runtime preemption specifier <runtime_preemption_model>`,
672 an optional :ref:`global attributes <glattrs>` and
673 an optional list of attached :ref:`metadata <metadata>`.
674
675 Variables and aliases can have a
676 :ref:`Thread Local Storage Model <tls_model>`.
677
678 Syntax::
679
680       @<GlobalVarName> = [Linkage] [PreemptionSpecifier] [Visibility]
681                          [DLLStorageClass] [ThreadLocal]
682                          [(unnamed_addr|local_unnamed_addr)] [AddrSpace]
683                          [ExternallyInitialized]
684                          <global | constant> <Type> [<InitializerConstant>]
685                          [, section "name"] [, comdat [($name)]]
686                          [, align <Alignment>] (, !name !N)*
687
688 For example, the following defines a global in a numbered address space
689 with an initializer, section, and alignment:
690
691 .. code-block:: llvm
692
693     @G = addrspace(5) constant float 1.0, section "foo", align 4
694
695 The following example just declares a global variable
696
697 .. code-block:: llvm
698
699    @G = external global i32
700
701 The following example defines a thread-local global with the
702 ``initialexec`` TLS model:
703
704 .. code-block:: llvm
705
706     @G = thread_local(initialexec) global i32 0, align 4
707
708 .. _functionstructure:
709
710 Functions
711 ---------
712
713 LLVM function definitions consist of the "``define``" keyword, an
714 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`runtime preemption
715 specifier <runtime_preemption_model>`,  an optional :ref:`visibility
716 style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`,
717 an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
718 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
719 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
720 name, a (possibly empty) argument list (each with optional :ref:`parameter
721 attributes <paramattrs>`), optional :ref:`function attributes <fnattrs>`,
722 an optional section, an optional alignment,
723 an optional :ref:`comdat <langref_comdats>`,
724 an optional :ref:`garbage collector name <gc>`, an optional :ref:`prefix <prefixdata>`,
725 an optional :ref:`prologue <prologuedata>`,
726 an optional :ref:`personality <personalityfn>`,
727 an optional list of attached :ref:`metadata <metadata>`,
728 an opening curly brace, a list of basic blocks, and a closing curly brace.
729
730 LLVM function declarations consist of the "``declare``" keyword, an
731 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility style
732 <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`, an
733 optional :ref:`calling convention <callingconv>`, an optional ``unnamed_addr``
734 or ``local_unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional :ref:`parameter
735 attribute <paramattrs>` for the return type, a function name, a possibly
736 empty list of arguments, an optional alignment, an optional :ref:`garbage
737 collector name <gc>`, an optional :ref:`prefix <prefixdata>`, and an optional
738 :ref:`prologue <prologuedata>`.
739
740 A function definition contains a list of basic blocks, forming the CFG (Control
741 Flow Graph) for the function. Each basic block may optionally start with a label
742 (giving the basic block a symbol table entry), contains a list of instructions,
743 and ends with a :ref:`terminator <terminators>` instruction (such as a branch or
744 function return). If an explicit label is not provided, a block is assigned an
745 implicit numbered label, using the next value from the same counter as used for
746 unnamed temporaries (:ref:`see above<identifiers>`). For example, if a function
747 entry block does not have an explicit label, it will be assigned label "%0",
748 then the first unnamed temporary in that block will be "%1", etc.
749
750 The first basic block in a function is special in two ways: it is
751 immediately executed on entrance to the function, and it is not allowed
752 to have predecessor basic blocks (i.e. there can not be any branches to
753 the entry block of a function). Because the block can have no
754 predecessors, it also cannot have any :ref:`PHI nodes <i_phi>`.
755
756 LLVM allows an explicit section to be specified for functions. If the
757 target supports it, it will emit functions to the section specified.
758 Additionally, the function can be placed in a COMDAT.
759
760 An explicit alignment may be specified for a function. If not present,
761 or if the alignment is set to zero, the alignment of the function is set
762 by the target to whatever it feels convenient. If an explicit alignment
763 is specified, the function is forced to have at least that much
764 alignment. All alignments must be a power of 2.
765
766 If the ``unnamed_addr`` attribute is given, the address is known to not
767 be significant and two identical functions can be merged.
768
769 If the ``local_unnamed_addr`` attribute is given, the address is known to
770 not be significant within the module.
771
772 Syntax::
773
774     define [linkage] [PreemptionSpecifier] [visibility] [DLLStorageClass]
775            [cconv] [ret attrs]
776            <ResultType> @<FunctionName> ([argument list])
777            [(unnamed_addr|local_unnamed_addr)] [fn Attrs] [section "name"]
778            [comdat [($name)]] [align N] [gc] [prefix Constant]
779            [prologue Constant] [personality Constant] (!name !N)* { ... }
780
781 The argument list is a comma separated sequence of arguments where each
782 argument is of the following form:
783
784 Syntax::
785
786    <type> [parameter Attrs] [name]
787
788
789 .. _langref_aliases:
790
791 Aliases
792 -------
793
794 Aliases, unlike function or variables, don't create any new data. They
795 are just a new symbol and metadata for an existing position.
796
797 Aliases have a name and an aliasee that is either a global value or a
798 constant expression.
799
800 Aliases may have an optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional
801 :ref:`runtime preemption specifier <runtime_preemption_model>`, an optional
802 :ref:`visibility style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class
803 <dllstorageclass>` and an optional :ref:`tls model <tls_model>`.
804
805 Syntax::
806
807     @<Name> = [Linkage] [PreemptionSpecifier] [Visibility] [DLLStorageClass] [ThreadLocal] [(unnamed_addr|local_unnamed_addr)] alias <AliaseeTy>, <AliaseeTy>* @<Aliasee>
808
809 The linkage must be one of ``private``, ``internal``, ``linkonce``, ``weak``,
810 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``, ``external``. Note that some system linkers
811 might not correctly handle dropping a weak symbol that is aliased.
812
813 Aliases that are not ``unnamed_addr`` are guaranteed to have the same address as
814 the aliasee expression. ``unnamed_addr`` ones are only guaranteed to point
815 to the same content.
816
817 If the ``local_unnamed_addr`` attribute is given, the address is known to
818 not be significant within the module.
819
820 Since aliases are only a second name, some restrictions apply, of which
821 some can only be checked when producing an object file:
822
823 * The expression defining the aliasee must be computable at assembly
824   time. Since it is just a name, no relocations can be used.
825
826 * No alias in the expression can be weak as the possibility of the
827   intermediate alias being overridden cannot be represented in an
828   object file.
829
830 * No global value in the expression can be a declaration, since that
831   would require a relocation, which is not possible.
832
833 .. _langref_ifunc:
834
835 IFuncs
836 -------
837
838 IFuncs, like as aliases, don't create any new data or func. They are just a new
839 symbol that dynamic linker resolves at runtime by calling a resolver function.
840
841 IFuncs have a name and a resolver that is a function called by dynamic linker
842 that returns address of another function associated with the name.
843
844 IFunc may have an optional :ref:`linkage type <linkage>` and an optional
845 :ref:`visibility style <visibility>`.
846
847 Syntax::
848
849     @<Name> = [Linkage] [Visibility] ifunc <IFuncTy>, <ResolverTy>* @<Resolver>
850
851
852 .. _langref_comdats:
853
854 Comdats
855 -------
856
857 Comdat IR provides access to COFF and ELF object file COMDAT functionality.
858
859 Comdats have a name which represents the COMDAT key. All global objects that
860 specify this key will only end up in the final object file if the linker chooses
861 that key over some other key. Aliases are placed in the same COMDAT that their
862 aliasee computes to, if any.
863
864 Comdats have a selection kind to provide input on how the linker should
865 choose between keys in two different object files.
866
867 Syntax::
868
869     $<Name> = comdat SelectionKind
870
871 The selection kind must be one of the following:
872
873 ``any``
874     The linker may choose any COMDAT key, the choice is arbitrary.
875 ``exactmatch``
876     The linker may choose any COMDAT key but the sections must contain the
877     same data.
878 ``largest``
879     The linker will choose the section containing the largest COMDAT key.
880 ``noduplicates``
881     The linker requires that only section with this COMDAT key exist.
882 ``samesize``
883     The linker may choose any COMDAT key but the sections must contain the
884     same amount of data.
885
886 Note that the Mach-O platform doesn't support COMDATs, and ELF and WebAssembly
887 only support ``any`` as a selection kind.
888
889 Here is an example of a COMDAT group where a function will only be selected if
890 the COMDAT key's section is the largest:
891
892 .. code-block:: text
893
894    $foo = comdat largest
895    @foo = global i32 2, comdat($foo)
896
897    define void @bar() comdat($foo) {
898      ret void
899    }
900
901 As a syntactic sugar the ``$name`` can be omitted if the name is the same as
902 the global name:
903
904 .. code-block:: text
905
906   $foo = comdat any
907   @foo = global i32 2, comdat
908
909
910 In a COFF object file, this will create a COMDAT section with selection kind
911 ``IMAGE_COMDAT_SELECT_LARGEST`` containing the contents of the ``@foo`` symbol
912 and another COMDAT section with selection kind
913 ``IMAGE_COMDAT_SELECT_ASSOCIATIVE`` which is associated with the first COMDAT
914 section and contains the contents of the ``@bar`` symbol.
915
916 There are some restrictions on the properties of the global object.
917 It, or an alias to it, must have the same name as the COMDAT group when
918 targeting COFF.
919 The contents and size of this object may be used during link-time to determine
920 which COMDAT groups get selected depending on the selection kind.
921 Because the name of the object must match the name of the COMDAT group, the
922 linkage of the global object must not be local; local symbols can get renamed
923 if a collision occurs in the symbol table.
924
925 The combined use of COMDATS and section attributes may yield surprising results.
926 For example:
927
928 .. code-block:: text
929
930    $foo = comdat any
931    $bar = comdat any
932    @g1 = global i32 42, section "sec", comdat($foo)
933    @g2 = global i32 42, section "sec", comdat($bar)
934
935 From the object file perspective, this requires the creation of two sections
936 with the same name. This is necessary because both globals belong to different
937 COMDAT groups and COMDATs, at the object file level, are represented by
938 sections.
939
940 Note that certain IR constructs like global variables and functions may
941 create COMDATs in the object file in addition to any which are specified using
942 COMDAT IR. This arises when the code generator is configured to emit globals
943 in individual sections (e.g. when `-data-sections` or `-function-sections`
944 is supplied to `llc`).
945
946 .. _namedmetadatastructure:
947
948 Named Metadata
949 --------------
950
951 Named metadata is a collection of metadata. :ref:`Metadata
952 nodes <metadata>` (but not metadata strings) are the only valid
953 operands for a named metadata.
954
955 #. Named metadata are represented as a string of characters with the
956    metadata prefix. The rules for metadata names are the same as for
957    identifiers, but quoted names are not allowed. ``"\xx"`` type escapes
958    are still valid, which allows any character to be part of a name.
959
960 Syntax::
961
962     ; Some unnamed metadata nodes, which are referenced by the named metadata.
963     !0 = !{!"zero"}
964     !1 = !{!"one"}
965     !2 = !{!"two"}
966     ; A named metadata.
967     !name = !{!0, !1, !2}
968
969 .. _paramattrs:
970
971 Parameter Attributes
972 --------------------
973
974 The return type and each parameter of a function type may have a set of
975 *parameter attributes* associated with them. Parameter attributes are
976 used to communicate additional information about the result or
977 parameters of a function. Parameter attributes are considered to be part
978 of the function, not of the function type, so functions with different
979 parameter attributes can have the same function type.
980
981 Parameter attributes are simple keywords that follow the type specified.
982 If multiple parameter attributes are needed, they are space separated.
983 For example:
984
985 .. code-block:: llvm
986
987     declare i32 @printf(i8* noalias nocapture, ...)
988     declare i32 @atoi(i8 zeroext)
989     declare signext i8 @returns_signed_char()
990
991 Note that any attributes for the function result (``nounwind``,
992 ``readonly``) come immediately after the argument list.
993
994 Currently, only the following parameter attributes are defined:
995
996 ``zeroext``
997     This indicates to the code generator that the parameter or return
998     value should be zero-extended to the extent required by the target's
999     ABI by the caller (for a parameter) or the callee (for a return value).
1000 ``signext``
1001     This indicates to the code generator that the parameter or return
1002     value should be sign-extended to the extent required by the target's
1003     ABI (which is usually 32-bits) by the caller (for a parameter) or
1004     the callee (for a return value).
1005 ``inreg``
1006     This indicates that this parameter or return value should be treated
1007     in a special target-dependent fashion while emitting code for
1008     a function call or return (usually, by putting it in a register as
1009     opposed to memory, though some targets use it to distinguish between
1010     two different kinds of registers). Use of this attribute is
1011     target-specific.
1012 ``byval``
1013     This indicates that the pointer parameter should really be passed by
1014     value to the function. The attribute implies that a hidden copy of
1015     the pointee is made between the caller and the callee, so the callee
1016     is unable to modify the value in the caller. This attribute is only
1017     valid on LLVM pointer arguments. It is generally used to pass
1018     structs and arrays by value, but is also valid on pointers to
1019     scalars. The copy is considered to belong to the caller not the
1020     callee (for example, ``readonly`` functions should not write to
1021     ``byval`` parameters). This is not a valid attribute for return
1022     values.
1023
1024     The byval attribute also supports specifying an alignment with the
1025     align attribute. It indicates the alignment of the stack slot to
1026     form and the known alignment of the pointer specified to the call
1027     site. If the alignment is not specified, then the code generator
1028     makes a target-specific assumption.
1029
1030 .. _attr_inalloca:
1031
1032 ``inalloca``
1033
1034     The ``inalloca`` argument attribute allows the caller to take the
1035     address of outgoing stack arguments. An ``inalloca`` argument must
1036     be a pointer to stack memory produced by an ``alloca`` instruction.
1037     The alloca, or argument allocation, must also be tagged with the
1038     inalloca keyword. Only the last argument may have the ``inalloca``
1039     attribute, and that argument is guaranteed to be passed in memory.
1040
1041     An argument allocation may be used by a call at most once because
1042     the call may deallocate it. The ``inalloca`` attribute cannot be
1043     used in conjunction with other attributes that affect argument
1044     storage, like ``inreg``, ``nest``, ``sret``, or ``byval``. The
1045     ``inalloca`` attribute also disables LLVM's implicit lowering of
1046     large aggregate return values, which means that frontend authors
1047     must lower them with ``sret`` pointers.
1048
1049     When the call site is reached, the argument allocation must have
1050     been the most recent stack allocation that is still live, or the
1051     results are undefined. It is possible to allocate additional stack
1052     space after an argument allocation and before its call site, but it
1053     must be cleared off with :ref:`llvm.stackrestore
1054     <int_stackrestore>`.
1055
1056     See :doc:`InAlloca` for more information on how to use this
1057     attribute.
1058
1059 ``sret``
1060     This indicates that the pointer parameter specifies the address of a
1061     structure that is the return value of the function in the source
1062     program. This pointer must be guaranteed by the caller to be valid:
1063     loads and stores to the structure may be assumed by the callee not
1064     to trap and to be properly aligned. This is not a valid attribute
1065     for return values.
1066
1067 .. _attr_align:
1068
1069 ``align <n>``
1070     This indicates that the pointer value may be assumed by the optimizer to
1071     have the specified alignment.
1072
1073     Note that this attribute has additional semantics when combined with the
1074     ``byval`` attribute.
1075
1076 .. _noalias:
1077
1078 ``noalias``
1079     This indicates that objects accessed via pointer values
1080     :ref:`based <pointeraliasing>` on the argument or return value are not also
1081     accessed, during the execution of the function, via pointer values not
1082     *based* on the argument or return value. The attribute on a return value
1083     also has additional semantics described below. The caller shares the
1084     responsibility with the callee for ensuring that these requirements are met.
1085     For further details, please see the discussion of the NoAlias response in
1086     :ref:`alias analysis <Must, May, or No>`.
1087
1088     Note that this definition of ``noalias`` is intentionally similar
1089     to the definition of ``restrict`` in C99 for function arguments.
1090
1091     For function return values, C99's ``restrict`` is not meaningful,
1092     while LLVM's ``noalias`` is. Furthermore, the semantics of the ``noalias``
1093     attribute on return values are stronger than the semantics of the attribute
1094     when used on function arguments. On function return values, the ``noalias``
1095     attribute indicates that the function acts like a system memory allocation
1096     function, returning a pointer to allocated storage disjoint from the
1097     storage for any other object accessible to the caller.
1098
1099 ``nocapture``
1100     This indicates that the callee does not make any copies of the
1101     pointer that outlive the callee itself. This is not a valid
1102     attribute for return values.  Addresses used in volatile operations
1103     are considered to be captured.
1104
1105 .. _nest:
1106
1107 ``nest``
1108     This indicates that the pointer parameter can be excised using the
1109     :ref:`trampoline intrinsics <int_trampoline>`. This is not a valid
1110     attribute for return values and can only be applied to one parameter.
1111
1112 ``returned``
1113     This indicates that the function always returns the argument as its return
1114     value. This is a hint to the optimizer and code generator used when
1115     generating the caller, allowing value propagation, tail call optimization,
1116     and omission of register saves and restores in some cases; it is not
1117     checked or enforced when generating the callee. The parameter and the
1118     function return type must be valid operands for the
1119     :ref:`bitcast instruction <i_bitcast>`. This is not a valid attribute for
1120     return values and can only be applied to one parameter.
1121
1122 ``nonnull``
1123     This indicates that the parameter or return pointer is not null. This
1124     attribute may only be applied to pointer typed parameters. This is not
1125     checked or enforced by LLVM, the caller must ensure that the pointer
1126     passed in is non-null, or the callee must ensure that the returned pointer
1127     is non-null.
1128
1129 ``dereferenceable(<n>)``
1130     This indicates that the parameter or return pointer is dereferenceable. This
1131     attribute may only be applied to pointer typed parameters. A pointer that
1132     is dereferenceable can be loaded from speculatively without a risk of
1133     trapping. The number of bytes known to be dereferenceable must be provided
1134     in parentheses. It is legal for the number of bytes to be less than the
1135     size of the pointee type. The ``nonnull`` attribute does not imply
1136     dereferenceability (consider a pointer to one element past the end of an
1137     array), however ``dereferenceable(<n>)`` does imply ``nonnull`` in
1138     ``addrspace(0)`` (which is the default address space).
1139
1140 ``dereferenceable_or_null(<n>)``
1141     This indicates that the parameter or return value isn't both
1142     non-null and non-dereferenceable (up to ``<n>`` bytes) at the same
1143     time. All non-null pointers tagged with
1144     ``dereferenceable_or_null(<n>)`` are ``dereferenceable(<n>)``.
1145     For address space 0 ``dereferenceable_or_null(<n>)`` implies that
1146     a pointer is exactly one of ``dereferenceable(<n>)`` or ``null``,
1147     and in other address spaces ``dereferenceable_or_null(<n>)``
1148     implies that a pointer is at least one of ``dereferenceable(<n>)``
1149     or ``null`` (i.e. it may be both ``null`` and
1150     ``dereferenceable(<n>)``). This attribute may only be applied to
1151     pointer typed parameters.
1152
1153 ``swiftself``
1154     This indicates that the parameter is the self/context parameter. This is not
1155     a valid attribute for return values and can only be applied to one
1156     parameter.
1157
1158 ``swifterror``
1159     This attribute is motivated to model and optimize Swift error handling. It
1160     can be applied to a parameter with pointer to pointer type or a
1161     pointer-sized alloca. At the call site, the actual argument that corresponds
1162     to a ``swifterror`` parameter has to come from a ``swifterror`` alloca or
1163     the ``swifterror`` parameter of the caller. A ``swifterror`` value (either
1164     the parameter or the alloca) can only be loaded and stored from, or used as
1165     a ``swifterror`` argument. This is not a valid attribute for return values
1166     and can only be applied to one parameter.
1167
1168     These constraints allow the calling convention to optimize access to
1169     ``swifterror`` variables by associating them with a specific register at
1170     call boundaries rather than placing them in memory. Since this does change
1171     the calling convention, a function which uses the ``swifterror`` attribute
1172     on a parameter is not ABI-compatible with one which does not.
1173
1174     These constraints also allow LLVM to assume that a ``swifterror`` argument
1175     does not alias any other memory visible within a function and that a
1176     ``swifterror`` alloca passed as an argument does not escape.
1177
1178 .. _gc:
1179
1180 Garbage Collector Strategy Names
1181 --------------------------------
1182
1183 Each function may specify a garbage collector strategy name, which is simply a
1184 string:
1185
1186 .. code-block:: llvm
1187
1188     define void @f() gc "name" { ... }
1189
1190 The supported values of *name* includes those :ref:`built in to LLVM
1191 <builtin-gc-strategies>` and any provided by loaded plugins. Specifying a GC
1192 strategy will cause the compiler to alter its output in order to support the
1193 named garbage collection algorithm. Note that LLVM itself does not contain a
1194 garbage collector, this functionality is restricted to generating machine code
1195 which can interoperate with a collector provided externally.
1196
1197 .. _prefixdata:
1198
1199 Prefix Data
1200 -----------
1201
1202 Prefix data is data associated with a function which the code
1203 generator will emit immediately before the function's entrypoint.
1204 The purpose of this feature is to allow frontends to associate
1205 language-specific runtime metadata with specific functions and make it
1206 available through the function pointer while still allowing the
1207 function pointer to be called.
1208
1209 To access the data for a given function, a program may bitcast the
1210 function pointer to a pointer to the constant's type and dereference
1211 index -1. This implies that the IR symbol points just past the end of
1212 the prefix data. For instance, take the example of a function annotated
1213 with a single ``i32``,
1214
1215 .. code-block:: llvm
1216
1217     define void @f() prefix i32 123 { ... }
1218
1219 The prefix data can be referenced as,
1220
1221 .. code-block:: llvm
1222
1223     %0 = bitcast void* () @f to i32*
1224     %a = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i32 -1
1225     %b = load i32, i32* %a
1226
1227 Prefix data is laid out as if it were an initializer for a global variable
1228 of the prefix data's type. The function will be placed such that the
1229 beginning of the prefix data is aligned. This means that if the size
1230 of the prefix data is not a multiple of the alignment size, the
1231 function's entrypoint will not be aligned. If alignment of the
1232 function's entrypoint is desired, padding must be added to the prefix
1233 data.
1234
1235 A function may have prefix data but no body. This has similar semantics
1236 to the ``available_externally`` linkage in that the data may be used by the
1237 optimizers but will not be emitted in the object file.
1238
1239 .. _prologuedata:
1240
1241 Prologue Data
1242 -------------
1243
1244 The ``prologue`` attribute allows arbitrary code (encoded as bytes) to
1245 be inserted prior to the function body. This can be used for enabling
1246 function hot-patching and instrumentation.
1247
1248 To maintain the semantics of ordinary function calls, the prologue data must
1249 have a particular format. Specifically, it must begin with a sequence of
1250 bytes which decode to a sequence of machine instructions, valid for the
1251 module's target, which transfer control to the point immediately succeeding
1252 the prologue data, without performing any other visible action. This allows
1253 the inliner and other passes to reason about the semantics of the function
1254 definition without needing to reason about the prologue data. Obviously this
1255 makes the format of the prologue data highly target dependent.
1256
1257 A trivial example of valid prologue data for the x86 architecture is ``i8 144``,
1258 which encodes the ``nop`` instruction:
1259
1260 .. code-block:: text
1261
1262     define void @f() prologue i8 144 { ... }
1263
1264 Generally prologue data can be formed by encoding a relative branch instruction
1265 which skips the metadata, as in this example of valid prologue data for the
1266 x86_64 architecture, where the first two bytes encode ``jmp .+10``:
1267
1268 .. code-block:: text
1269
1270     %0 = type <{ i8, i8, i8* }>
1271
1272     define void @f() prologue %0 <{ i8 235, i8 8, i8* @md}> { ... }
1273
1274 A function may have prologue data but no body. This has similar semantics
1275 to the ``available_externally`` linkage in that the data may be used by the
1276 optimizers but will not be emitted in the object file.
1277
1278 .. _personalityfn:
1279
1280 Personality Function
1281 --------------------
1282
1283 The ``personality`` attribute permits functions to specify what function
1284 to use for exception handling.
1285
1286 .. _attrgrp:
1287
1288 Attribute Groups
1289 ----------------
1290
1291 Attribute groups are groups of attributes that are referenced by objects within
1292 the IR. They are important for keeping ``.ll`` files readable, because a lot of
1293 functions will use the same set of attributes. In the degenerative case of a
1294 ``.ll`` file that corresponds to a single ``.c`` file, the single attribute
1295 group will capture the important command line flags used to build that file.
1296
1297 An attribute group is a module-level object. To use an attribute group, an
1298 object references the attribute group's ID (e.g. ``#37``). An object may refer
1299 to more than one attribute group. In that situation, the attributes from the
1300 different groups are merged.
1301
1302 Here is an example of attribute groups for a function that should always be
1303 inlined, has a stack alignment of 4, and which shouldn't use SSE instructions:
1304
1305 .. code-block:: llvm
1306
1307    ; Target-independent attributes:
1308    attributes #0 = { alwaysinline alignstack=4 }
1309
1310    ; Target-dependent attributes:
1311    attributes #1 = { "no-sse" }
1312
1313    ; Function @f has attributes: alwaysinline, alignstack=4, and "no-sse".
1314    define void @f() #0 #1 { ... }
1315
1316 .. _fnattrs:
1317
1318 Function Attributes
1319 -------------------
1320
1321 Function attributes are set to communicate additional information about
1322 a function. Function attributes are considered to be part of the
1323 function, not of the function type, so functions with different function
1324 attributes can have the same function type.
1325
1326 Function attributes are simple keywords that follow the type specified.
1327 If multiple attributes are needed, they are space separated. For
1328 example:
1329
1330 .. code-block:: llvm
1331
1332     define void @f() noinline { ... }
1333     define void @f() alwaysinline { ... }
1334     define void @f() alwaysinline optsize { ... }
1335     define void @f() optsize { ... }
1336
1337 ``alignstack(<n>)``
1338     This attribute indicates that, when emitting the prologue and
1339     epilogue, the backend should forcibly align the stack pointer.
1340     Specify the desired alignment, which must be a power of two, in
1341     parentheses.
1342 ``allocsize(<EltSizeParam>[, <NumEltsParam>])``
1343     This attribute indicates that the annotated function will always return at
1344     least a given number of bytes (or null). Its arguments are zero-indexed
1345     parameter numbers; if one argument is provided, then it's assumed that at
1346     least ``CallSite.Args[EltSizeParam]`` bytes will be available at the
1347     returned pointer. If two are provided, then it's assumed that
1348     ``CallSite.Args[EltSizeParam] * CallSite.Args[NumEltsParam]`` bytes are
1349     available. The referenced parameters must be integer types. No assumptions
1350     are made about the contents of the returned block of memory.
1351 ``alwaysinline``
1352     This attribute indicates that the inliner should attempt to inline
1353     this function into callers whenever possible, ignoring any active
1354     inlining size threshold for this caller.
1355 ``builtin``
1356     This indicates that the callee function at a call site should be
1357     recognized as a built-in function, even though the function's declaration
1358     uses the ``nobuiltin`` attribute. This is only valid at call sites for
1359     direct calls to functions that are declared with the ``nobuiltin``
1360     attribute.
1361 ``cold``
1362     This attribute indicates that this function is rarely called. When
1363     computing edge weights, basic blocks post-dominated by a cold
1364     function call are also considered to be cold; and, thus, given low
1365     weight.
1366 ``convergent``
1367     In some parallel execution models, there exist operations that cannot be
1368     made control-dependent on any additional values.  We call such operations
1369     ``convergent``, and mark them with this attribute.
1370
1371     The ``convergent`` attribute may appear on functions or call/invoke
1372     instructions.  When it appears on a function, it indicates that calls to
1373     this function should not be made control-dependent on additional values.
1374     For example, the intrinsic ``llvm.nvvm.barrier0`` is ``convergent``, so
1375     calls to this intrinsic cannot be made control-dependent on additional
1376     values.
1377
1378     When it appears on a call/invoke, the ``convergent`` attribute indicates
1379     that we should treat the call as though we're calling a convergent
1380     function.  This is particularly useful on indirect calls; without this we
1381     may treat such calls as though the target is non-convergent.
1382
1383     The optimizer may remove the ``convergent`` attribute on functions when it
1384     can prove that the function does not execute any convergent operations.
1385     Similarly, the optimizer may remove ``convergent`` on calls/invokes when it
1386     can prove that the call/invoke cannot call a convergent function.
1387 ``inaccessiblememonly``
1388     This attribute indicates that the function may only access memory that
1389     is not accessible by the module being compiled. This is a weaker form
1390     of ``readnone``.
1391 ``inaccessiblemem_or_argmemonly``
1392     This attribute indicates that the function may only access memory that is
1393     either not accessible by the module being compiled, or is pointed to
1394     by its pointer arguments. This is a weaker form of  ``argmemonly``
1395 ``inlinehint``
1396     This attribute indicates that the source code contained a hint that
1397     inlining this function is desirable (such as the "inline" keyword in
1398     C/C++). It is just a hint; it imposes no requirements on the
1399     inliner.
1400 ``jumptable``
1401     This attribute indicates that the function should be added to a
1402     jump-instruction table at code-generation time, and that all address-taken
1403     references to this function should be replaced with a reference to the
1404     appropriate jump-instruction-table function pointer. Note that this creates
1405     a new pointer for the original function, which means that code that depends
1406     on function-pointer identity can break. So, any function annotated with
1407     ``jumptable`` must also be ``unnamed_addr``.
1408 ``minsize``
1409     This attribute suggests that optimization passes and code generator
1410     passes make choices that keep the code size of this function as small
1411     as possible and perform optimizations that may sacrifice runtime
1412     performance in order to minimize the size of the generated code.
1413 ``naked``
1414     This attribute disables prologue / epilogue emission for the
1415     function. This can have very system-specific consequences.
1416 ``no-jump-tables``
1417     When this attribute is set to true, the jump tables and lookup tables that
1418     can be generated from a switch case lowering are disabled.
1419 ``nobuiltin``
1420     This indicates that the callee function at a call site is not recognized as
1421     a built-in function. LLVM will retain the original call and not replace it
1422     with equivalent code based on the semantics of the built-in function, unless
1423     the call site uses the ``builtin`` attribute. This is valid at call sites
1424     and on function declarations and definitions.
1425 ``noduplicate``
1426     This attribute indicates that calls to the function cannot be
1427     duplicated. A call to a ``noduplicate`` function may be moved
1428     within its parent function, but may not be duplicated within
1429     its parent function.
1430
1431     A function containing a ``noduplicate`` call may still
1432     be an inlining candidate, provided that the call is not
1433     duplicated by inlining. That implies that the function has
1434     internal linkage and only has one call site, so the original
1435     call is dead after inlining.
1436 ``noimplicitfloat``
1437     This attributes disables implicit floating-point instructions.
1438 ``noinline``
1439     This attribute indicates that the inliner should never inline this
1440     function in any situation. This attribute may not be used together
1441     with the ``alwaysinline`` attribute.
1442 ``nonlazybind``
1443     This attribute suppresses lazy symbol binding for the function. This
1444     may make calls to the function faster, at the cost of extra program
1445     startup time if the function is not called during program startup.
1446 ``noredzone``
1447     This attribute indicates that the code generator should not use a
1448     red zone, even if the target-specific ABI normally permits it.
1449 ``noreturn``
1450     This function attribute indicates that the function never returns
1451     normally. This produces undefined behavior at runtime if the
1452     function ever does dynamically return.
1453 ``norecurse``
1454     This function attribute indicates that the function does not call itself
1455     either directly or indirectly down any possible call path. This produces
1456     undefined behavior at runtime if the function ever does recurse.
1457 ``nounwind``
1458     This function attribute indicates that the function never raises an
1459     exception. If the function does raise an exception, its runtime
1460     behavior is undefined. However, functions marked nounwind may still
1461     trap or generate asynchronous exceptions. Exception handling schemes
1462     that are recognized by LLVM to handle asynchronous exceptions, such
1463     as SEH, will still provide their implementation defined semantics.
1464 ``optforfuzzing``
1465     This attribute indicates that this function should be optimized
1466     for maximum fuzzing signal.
1467 ``optnone``
1468     This function attribute indicates that most optimization passes will skip
1469     this function, with the exception of interprocedural optimization passes.
1470     Code generation defaults to the "fast" instruction selector.
1471     This attribute cannot be used together with the ``alwaysinline``
1472     attribute; this attribute is also incompatible
1473     with the ``minsize`` attribute and the ``optsize`` attribute.
1474
1475     This attribute requires the ``noinline`` attribute to be specified on
1476     the function as well, so the function is never inlined into any caller.
1477     Only functions with the ``alwaysinline`` attribute are valid
1478     candidates for inlining into the body of this function.
1479 ``optsize``
1480     This attribute suggests that optimization passes and code generator
1481     passes make choices that keep the code size of this function low,
1482     and otherwise do optimizations specifically to reduce code size as
1483     long as they do not significantly impact runtime performance.
1484 ``"patchable-function"``
1485     This attribute tells the code generator that the code
1486     generated for this function needs to follow certain conventions that
1487     make it possible for a runtime function to patch over it later.
1488     The exact effect of this attribute depends on its string value,
1489     for which there currently is one legal possibility:
1490
1491      * ``"prologue-short-redirect"`` - This style of patchable
1492        function is intended to support patching a function prologue to
1493        redirect control away from the function in a thread safe
1494        manner.  It guarantees that the first instruction of the
1495        function will be large enough to accommodate a short jump
1496        instruction, and will be sufficiently aligned to allow being
1497        fully changed via an atomic compare-and-swap instruction.
1498        While the first requirement can be satisfied by inserting large
1499        enough NOP, LLVM can and will try to re-purpose an existing
1500        instruction (i.e. one that would have to be emitted anyway) as
1501        the patchable instruction larger than a short jump.
1502
1503        ``"prologue-short-redirect"`` is currently only supported on
1504        x86-64.
1505
1506     This attribute by itself does not imply restrictions on
1507     inter-procedural optimizations.  All of the semantic effects the
1508     patching may have to be separately conveyed via the linkage type.
1509 ``"probe-stack"``
1510     This attribute indicates that the function will trigger a guard region
1511     in the end of the stack. It ensures that accesses to the stack must be
1512     no further apart than the size of the guard region to a previous
1513     access of the stack. It takes one required string value, the name of
1514     the stack probing function that will be called.
1515
1516     If a function that has a ``"probe-stack"`` attribute is inlined into
1517     a function with another ``"probe-stack"`` attribute, the resulting
1518     function has the ``"probe-stack"`` attribute of the caller. If a
1519     function that has a ``"probe-stack"`` attribute is inlined into a
1520     function that has no ``"probe-stack"`` attribute at all, the resulting
1521     function has the ``"probe-stack"`` attribute of the callee.
1522 ``readnone``
1523     On a function, this attribute indicates that the function computes its
1524     result (or decides to unwind an exception) based strictly on its arguments,
1525     without dereferencing any pointer arguments or otherwise accessing
1526     any mutable state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1527     caller functions. It does not write through any pointer arguments
1528     (including ``byval`` arguments) and never changes any state visible
1529     to callers. This means while it cannot unwind exceptions by calling
1530     the ``C++`` exception throwing methods (since they write to memory), there may
1531     be non-``C++`` mechanisms that throw exceptions without writing to LLVM
1532     visible memory.
1533
1534     On an argument, this attribute indicates that the function does not
1535     dereference that pointer argument, even though it may read or write the
1536     memory that the pointer points to if accessed through other pointers.
1537 ``readonly``
1538     On a function, this attribute indicates that the function does not write
1539     through any pointer arguments (including ``byval`` arguments) or otherwise
1540     modify any state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1541     caller functions. It may dereference pointer arguments and read
1542     state that may be set in the caller. A readonly function always
1543     returns the same value (or unwinds an exception identically) when
1544     called with the same set of arguments and global state.  This means while it
1545     cannot unwind exceptions by calling the ``C++`` exception throwing methods
1546     (since they write to memory), there may be non-``C++`` mechanisms that throw
1547     exceptions without writing to LLVM visible memory.
1548
1549     On an argument, this attribute indicates that the function does not write
1550     through this pointer argument, even though it may write to the memory that
1551     the pointer points to.
1552 ``"stack-probe-size"``
1553     This attribute controls the behavior of stack probes: either
1554     the ``"probe-stack"`` attribute, or ABI-required stack probes, if any.
1555     It defines the size of the guard region. It ensures that if the function
1556     may use more stack space than the size of the guard region, stack probing
1557     sequence will be emitted. It takes one required integer value, which
1558     is 4096 by default.
1559
1560     If a function that has a ``"stack-probe-size"`` attribute is inlined into
1561     a function with another ``"stack-probe-size"`` attribute, the resulting
1562     function has the ``"stack-probe-size"`` attribute that has the lower
1563     numeric value. If a function that has a ``"stack-probe-size"`` attribute is
1564     inlined into a function that has no ``"stack-probe-size"`` attribute
1565     at all, the resulting function has the ``"stack-probe-size"`` attribute
1566     of the callee.
1567 ``"no-stack-arg-probe"``
1568     This attribute disables ABI-required stack probes, if any.
1569 ``writeonly``
1570     On a function, this attribute indicates that the function may write to but
1571     does not read from memory.
1572
1573     On an argument, this attribute indicates that the function may write to but
1574     does not read through this pointer argument (even though it may read from
1575     the memory that the pointer points to).
1576 ``argmemonly``
1577     This attribute indicates that the only memory accesses inside function are
1578     loads and stores from objects pointed to by its pointer-typed arguments,
1579     with arbitrary offsets. Or in other words, all memory operations in the
1580     function can refer to memory only using pointers based on its function
1581     arguments.
1582     Note that ``argmemonly`` can be used together with ``readonly`` attribute
1583     in order to specify that function reads only from its arguments.
1584 ``returns_twice``
1585     This attribute indicates that this function can return twice. The C
1586     ``setjmp`` is an example of such a function. The compiler disables
1587     some optimizations (like tail calls) in the caller of these
1588     functions.
1589 ``safestack``
1590     This attribute indicates that
1591     `SafeStack <http://clang.llvm.org/docs/SafeStack.html>`_
1592     protection is enabled for this function.
1593
1594     If a function that has a ``safestack`` attribute is inlined into a
1595     function that doesn't have a ``safestack`` attribute or which has an
1596     ``ssp``, ``sspstrong`` or ``sspreq`` attribute, then the resulting
1597     function will have a ``safestack`` attribute.
1598 ``sanitize_address``
1599     This attribute indicates that AddressSanitizer checks
1600     (dynamic address safety analysis) are enabled for this function.
1601 ``sanitize_memory``
1602     This attribute indicates that MemorySanitizer checks (dynamic detection
1603     of accesses to uninitialized memory) are enabled for this function.
1604 ``sanitize_thread``
1605     This attribute indicates that ThreadSanitizer checks
1606     (dynamic thread safety analysis) are enabled for this function.
1607 ``sanitize_hwaddress``
1608     This attribute indicates that HWAddressSanitizer checks
1609     (dynamic address safety analysis based on tagged pointers) are enabled for
1610     this function.
1611 ``speculatable``
1612     This function attribute indicates that the function does not have any
1613     effects besides calculating its result and does not have undefined behavior.
1614     Note that ``speculatable`` is not enough to conclude that along any
1615     particular execution path the number of calls to this function will not be
1616     externally observable. This attribute is only valid on functions
1617     and declarations, not on individual call sites. If a function is
1618     incorrectly marked as speculatable and really does exhibit
1619     undefined behavior, the undefined behavior may be observed even
1620     if the call site is dead code.
1621
1622 ``ssp``
1623     This attribute indicates that the function should emit a stack
1624     smashing protector. It is in the form of a "canary" --- a random value
1625     placed on the stack before the local variables that's checked upon
1626     return from the function to see if it has been overwritten. A
1627     heuristic is used to determine if a function needs stack protectors
1628     or not. The heuristic used will enable protectors for functions with:
1629
1630     - Character arrays larger than ``ssp-buffer-size`` (default 8).
1631     - Aggregates containing character arrays larger than ``ssp-buffer-size``.
1632     - Calls to alloca() with variable sizes or constant sizes greater than
1633       ``ssp-buffer-size``.
1634
1635     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1636     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1637
1638     If a function that has an ``ssp`` attribute is inlined into a
1639     function that doesn't have an ``ssp`` attribute, then the resulting
1640     function will have an ``ssp`` attribute.
1641 ``sspreq``
1642     This attribute indicates that the function should *always* emit a
1643     stack smashing protector. This overrides the ``ssp`` function
1644     attribute.
1645
1646     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1647     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1648     The specific layout rules are:
1649
1650     #. Large arrays and structures containing large arrays
1651        (``>= ssp-buffer-size``) are closest to the stack protector.
1652     #. Small arrays and structures containing small arrays
1653        (``< ssp-buffer-size``) are 2nd closest to the protector.
1654     #. Variables that have had their address taken are 3rd closest to the
1655        protector.
1656
1657     If a function that has an ``sspreq`` attribute is inlined into a
1658     function that doesn't have an ``sspreq`` attribute or which has an
1659     ``ssp`` or ``sspstrong`` attribute, then the resulting function will have
1660     an ``sspreq`` attribute.
1661 ``sspstrong``
1662     This attribute indicates that the function should emit a stack smashing
1663     protector. This attribute causes a strong heuristic to be used when
1664     determining if a function needs stack protectors. The strong heuristic
1665     will enable protectors for functions with:
1666
1667     - Arrays of any size and type
1668     - Aggregates containing an array of any size and type.
1669     - Calls to alloca().
1670     - Local variables that have had their address taken.
1671
1672     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1673     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1674     The specific layout rules are:
1675
1676     #. Large arrays and structures containing large arrays
1677        (``>= ssp-buffer-size``) are closest to the stack protector.
1678     #. Small arrays and structures containing small arrays
1679        (``< ssp-buffer-size``) are 2nd closest to the protector.
1680     #. Variables that have had their address taken are 3rd closest to the
1681        protector.
1682
1683     This overrides the ``ssp`` function attribute.
1684
1685     If a function that has an ``sspstrong`` attribute is inlined into a
1686     function that doesn't have an ``sspstrong`` attribute, then the
1687     resulting function will have an ``sspstrong`` attribute.
1688 ``strictfp``
1689     This attribute indicates that the function was called from a scope that
1690     requires strict floating-point semantics.  LLVM will not attempt any
1691     optimizations that require assumptions about the floating-point rounding
1692     mode or that might alter the state of floating-point status flags that
1693     might otherwise be set or cleared by calling this function.
1694 ``"thunk"``
1695     This attribute indicates that the function will delegate to some other
1696     function with a tail call. The prototype of a thunk should not be used for
1697     optimization purposes. The caller is expected to cast the thunk prototype to
1698     match the thunk target prototype.
1699 ``uwtable``
1700     This attribute indicates that the ABI being targeted requires that
1701     an unwind table entry be produced for this function even if we can
1702     show that no exceptions passes by it. This is normally the case for
1703     the ELF x86-64 abi, but it can be disabled for some compilation
1704     units.
1705 ``nocf_check``
1706     This attribute indicates that no control-flow check will be perfomed on
1707     the attributed entity. It disables -fcf-protection=<> for a specific
1708     entity to fine grain the HW control flow protection mechanism. The flag
1709     is target independant and currently appertains to a function or function
1710     pointer.
1711 ``shadowcallstack``
1712     This attribute indicates that the ShadowCallStack checks are enabled for
1713     the function. The instrumentation checks that the return address for the
1714     function has not changed between the function prolog and eiplog. It is
1715     currently x86_64-specific.
1716
1717 .. _glattrs:
1718
1719 Global Attributes
1720 -----------------
1721
1722 Attributes may be set to communicate additional information about a global variable.
1723 Unlike :ref:`function attributes <fnattrs>`, attributes on a global variable
1724 are grouped into a single :ref:`attribute group <attrgrp>`.
1725
1726 .. _opbundles:
1727
1728 Operand Bundles
1729 ---------------
1730
1731 Operand bundles are tagged sets of SSA values that can be associated
1732 with certain LLVM instructions (currently only ``call`` s and
1733 ``invoke`` s).  In a way they are like metadata, but dropping them is
1734 incorrect and will change program semantics.
1735
1736 Syntax::
1737
1738     operand bundle set ::= '[' operand bundle (, operand bundle )* ']'
1739     operand bundle ::= tag '(' [ bundle operand ] (, bundle operand )* ')'
1740     bundle operand ::= SSA value
1741     tag ::= string constant
1742
1743 Operand bundles are **not** part of a function's signature, and a
1744 given function may be called from multiple places with different kinds
1745 of operand bundles.  This reflects the fact that the operand bundles
1746 are conceptually a part of the ``call`` (or ``invoke``), not the
1747 callee being dispatched to.
1748
1749 Operand bundles are a generic mechanism intended to support
1750 runtime-introspection-like functionality for managed languages.  While
1751 the exact semantics of an operand bundle depend on the bundle tag,
1752 there are certain limitations to how much the presence of an operand
1753 bundle can influence the semantics of a program.  These restrictions
1754 are described as the semantics of an "unknown" operand bundle.  As
1755 long as the behavior of an operand bundle is describable within these
1756 restrictions, LLVM does not need to have special knowledge of the
1757 operand bundle to not miscompile programs containing it.
1758
1759 - The bundle operands for an unknown operand bundle escape in unknown
1760   ways before control is transferred to the callee or invokee.
1761 - Calls and invokes with operand bundles have unknown read / write
1762   effect on the heap on entry and exit (even if the call target is
1763   ``readnone`` or ``readonly``), unless they're overridden with
1764   callsite specific attributes.
1765 - An operand bundle at a call site cannot change the implementation
1766   of the called function.  Inter-procedural optimizations work as
1767   usual as long as they take into account the first two properties.
1768
1769 More specific types of operand bundles are described below.
1770
1771 .. _deopt_opbundles:
1772
1773 Deoptimization Operand Bundles
1774 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1775
1776 Deoptimization operand bundles are characterized by the ``"deopt"``
1777 operand bundle tag.  These operand bundles represent an alternate
1778 "safe" continuation for the call site they're attached to, and can be
1779 used by a suitable runtime to deoptimize the compiled frame at the
1780 specified call site.  There can be at most one ``"deopt"`` operand
1781 bundle attached to a call site.  Exact details of deoptimization is
1782 out of scope for the language reference, but it usually involves
1783 rewriting a compiled frame into a set of interpreted frames.
1784
1785 From the compiler's perspective, deoptimization operand bundles make
1786 the call sites they're attached to at least ``readonly``.  They read
1787 through all of their pointer typed operands (even if they're not
1788 otherwise escaped) and the entire visible heap.  Deoptimization
1789 operand bundles do not capture their operands except during
1790 deoptimization, in which case control will not be returned to the
1791 compiled frame.
1792
1793 The inliner knows how to inline through calls that have deoptimization
1794 operand bundles.  Just like inlining through a normal call site
1795 involves composing the normal and exceptional continuations, inlining
1796 through a call site with a deoptimization operand bundle needs to
1797 appropriately compose the "safe" deoptimization continuation.  The
1798 inliner does this by prepending the parent's deoptimization
1799 continuation to every deoptimization continuation in the inlined body.
1800 E.g. inlining ``@f`` into ``@g`` in the following example
1801
1802 .. code-block:: llvm
1803
1804     define void @f() {
1805       call void @x()  ;; no deopt state
1806       call void @y() [ "deopt"(i32 10) ]
1807       call void @y() [ "deopt"(i32 10), "unknown"(i8* null) ]
1808       ret void
1809     }
1810
1811     define void @g() {
1812       call void @f() [ "deopt"(i32 20) ]
1813       ret void
1814     }
1815
1816 will result in
1817
1818 .. code-block:: llvm
1819
1820     define void @g() {
1821       call void @x()  ;; still no deopt state
1822       call void @y() [ "deopt"(i32 20, i32 10) ]
1823       call void @y() [ "deopt"(i32 20, i32 10), "unknown"(i8* null) ]
1824       ret void
1825     }
1826
1827 It is the frontend's responsibility to structure or encode the
1828 deoptimization state in a way that syntactically prepending the
1829 caller's deoptimization state to the callee's deoptimization state is
1830 semantically equivalent to composing the caller's deoptimization
1831 continuation after the callee's deoptimization continuation.
1832
1833 .. _ob_funclet:
1834
1835 Funclet Operand Bundles
1836 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1837
1838 Funclet operand bundles are characterized by the ``"funclet"``
1839 operand bundle tag.  These operand bundles indicate that a call site
1840 is within a particular funclet.  There can be at most one
1841 ``"funclet"`` operand bundle attached to a call site and it must have
1842 exactly one bundle operand.
1843
1844 If any funclet EH pads have been "entered" but not "exited" (per the
1845 `description in the EH doc\ <ExceptionHandling.html#wineh-constraints>`_),
1846 it is undefined behavior to execute a ``call`` or ``invoke`` which:
1847
1848 * does not have a ``"funclet"`` bundle and is not a ``call`` to a nounwind
1849   intrinsic, or
1850 * has a ``"funclet"`` bundle whose operand is not the most-recently-entered
1851   not-yet-exited funclet EH pad.
1852
1853 Similarly, if no funclet EH pads have been entered-but-not-yet-exited,
1854 executing a ``call`` or ``invoke`` with a ``"funclet"`` bundle is undefined behavior.
1855
1856 GC Transition Operand Bundles
1857 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1858
1859 GC transition operand bundles are characterized by the
1860 ``"gc-transition"`` operand bundle tag. These operand bundles mark a
1861 call as a transition between a function with one GC strategy to a
1862 function with a different GC strategy. If coordinating the transition
1863 between GC strategies requires additional code generation at the call
1864 site, these bundles may contain any values that are needed by the
1865 generated code.  For more details, see :ref:`GC Transitions
1866 <gc_transition_args>`.
1867
1868 .. _moduleasm:
1869
1870 Module-Level Inline Assembly
1871 ----------------------------
1872
1873 Modules may contain "module-level inline asm" blocks, which corresponds
1874 to the GCC "file scope inline asm" blocks. These blocks are internally
1875 concatenated by LLVM and treated as a single unit, but may be separated
1876 in the ``.ll`` file if desired. The syntax is very simple:
1877
1878 .. code-block:: llvm
1879
1880     module asm "inline asm code goes here"
1881     module asm "more can go here"
1882
1883 The strings can contain any character by escaping non-printable
1884 characters. The escape sequence used is simply "\\xx" where "xx" is the
1885 two digit hex code for the number.
1886
1887 Note that the assembly string *must* be parseable by LLVM's integrated assembler
1888 (unless it is disabled), even when emitting a ``.s`` file.
1889
1890 .. _langref_datalayout:
1891
1892 Data Layout
1893 -----------
1894
1895 A module may specify a target specific data layout string that specifies
1896 how data is to be laid out in memory. The syntax for the data layout is
1897 simply:
1898
1899 .. code-block:: llvm
1900
1901     target datalayout = "layout specification"
1902
1903 The *layout specification* consists of a list of specifications
1904 separated by the minus sign character ('-'). Each specification starts
1905 with a letter and may include other information after the letter to
1906 define some aspect of the data layout. The specifications accepted are
1907 as follows:
1908
1909 ``E``
1910     Specifies that the target lays out data in big-endian form. That is,
1911     the bits with the most significance have the lowest address
1912     location.
1913 ``e``
1914     Specifies that the target lays out data in little-endian form. That
1915     is, the bits with the least significance have the lowest address
1916     location.
1917 ``S<size>``
1918     Specifies the natural alignment of the stack in bits. Alignment
1919     promotion of stack variables is limited to the natural stack
1920     alignment to avoid dynamic stack realignment. The stack alignment
1921     must be a multiple of 8-bits. If omitted, the natural stack
1922     alignment defaults to "unspecified", which does not prevent any
1923     alignment promotions.
1924 ``P<address space>``
1925     Specifies the address space that corresponds to program memory.
1926     Harvard architectures can use this to specify what space LLVM
1927     should place things such as functions into. If omitted, the
1928     program memory space defaults to the default address space of 0,
1929     which corresponds to a Von Neumann architecture that has code
1930     and data in the same space.
1931 ``A<address space>``
1932     Specifies the address space of objects created by '``alloca``'.
1933     Defaults to the default address space of 0.
1934 ``p[n]:<size>:<abi>:<pref>:<idx>``
1935     This specifies the *size* of a pointer and its ``<abi>`` and
1936     ``<pref>``\erred alignments for address space ``n``. The fourth parameter
1937     ``<idx>`` is a size of index that used for address calculation. If not
1938     specified, the default index size is equal to the pointer size. All sizes
1939     are in bits. The address space, ``n``, is optional, and if not specified,
1940     denotes the default address space 0. The value of ``n`` must be
1941     in the range [1,2^23).
1942 ``i<size>:<abi>:<pref>``
1943     This specifies the alignment for an integer type of a given bit
1944     ``<size>``. The value of ``<size>`` must be in the range [1,2^23).
1945 ``v<size>:<abi>:<pref>``
1946     This specifies the alignment for a vector type of a given bit
1947     ``<size>``.
1948 ``f<size>:<abi>:<pref>``
1949     This specifies the alignment for a floating-point type of a given bit
1950     ``<size>``. Only values of ``<size>`` that are supported by the target
1951     will work. 32 (float) and 64 (double) are supported on all targets; 80
1952     or 128 (different flavors of long double) are also supported on some
1953     targets.
1954 ``a:<abi>:<pref>``
1955     This specifies the alignment for an object of aggregate type.
1956 ``m:<mangling>``
1957     If present, specifies that llvm names are mangled in the output. Symbols
1958     prefixed with the mangling escape character ``\01`` are passed through
1959     directly to the assembler without the escape character. The mangling style
1960     options are
1961
1962     * ``e``: ELF mangling: Private symbols get a ``.L`` prefix.
1963     * ``m``: Mips mangling: Private symbols get a ``$`` prefix.
1964     * ``o``: Mach-O mangling: Private symbols get ``L`` prefix. Other
1965       symbols get a ``_`` prefix.
1966     * ``x``: Windows x86 COFF mangling: Private symbols get the usual prefix.
1967       Regular C symbols get a ``_`` prefix. Functions with ``__stdcall``,
1968       ``__fastcall``, and ``__vectorcall`` have custom mangling that appends
1969       ``@N`` where N is the number of bytes used to pass parameters. C++ symbols
1970       starting with ``?`` are not mangled in any way.
1971     * ``w``: Windows COFF mangling: Similar to ``x``, except that normal C
1972       symbols do not receive a ``_`` prefix.
1973 ``n<size1>:<size2>:<size3>...``
1974     This specifies a set of native integer widths for the target CPU in
1975     bits. For example, it might contain ``n32`` for 32-bit PowerPC,
1976     ``n32:64`` for PowerPC 64, or ``n8:16:32:64`` for X86-64. Elements of
1977     this set are considered to support most general arithmetic operations
1978     efficiently.
1979 ``ni:<address space0>:<address space1>:<address space2>...``
1980     This specifies pointer types with the specified address spaces
1981     as :ref:`Non-Integral Pointer Type <nointptrtype>` s.  The ``0``
1982     address space cannot be specified as non-integral.
1983
1984 On every specification that takes a ``<abi>:<pref>``, specifying the
1985 ``<pref>`` alignment is optional. If omitted, the preceding ``:``
1986 should be omitted too and ``<pref>`` will be equal to ``<abi>``.
1987
1988 When constructing the data layout for a given target, LLVM starts with a
1989 default set of specifications which are then (possibly) overridden by
1990 the specifications in the ``datalayout`` keyword. The default
1991 specifications are given in this list:
1992
1993 -  ``E`` - big endian
1994 -  ``p:64:64:64`` - 64-bit pointers with 64-bit alignment.
1995 -  ``p[n]:64:64:64`` - Other address spaces are assumed to be the
1996    same as the default address space.
1997 -  ``S0`` - natural stack alignment is unspecified
1998 -  ``i1:8:8`` - i1 is 8-bit (byte) aligned
1999 -  ``i8:8:8`` - i8 is 8-bit (byte) aligned
2000 -  ``i16:16:16`` - i16 is 16-bit aligned
2001 -  ``i32:32:32`` - i32 is 32-bit aligned
2002 -  ``i64:32:64`` - i64 has ABI alignment of 32-bits but preferred
2003    alignment of 64-bits
2004 -  ``f16:16:16`` - half is 16-bit aligned
2005 -  ``f32:32:32`` - float is 32-bit aligned
2006 -  ``f64:64:64`` - double is 64-bit aligned
2007 -  ``f128:128:128`` - quad is 128-bit aligned
2008 -  ``v64:64:64`` - 64-bit vector is 64-bit aligned
2009 -  ``v128:128:128`` - 128-bit vector is 128-bit aligned
2010 -  ``a:0:64`` - aggregates are 64-bit aligned
2011
2012 When LLVM is determining the alignment for a given type, it uses the
2013 following rules:
2014
2015 #. If the type sought is an exact match for one of the specifications,
2016    that specification is used.
2017 #. If no match is found, and the type sought is an integer type, then
2018    the smallest integer type that is larger than the bitwidth of the
2019    sought type is used. If none of the specifications are larger than
2020    the bitwidth then the largest integer type is used. For example,
2021    given the default specifications above, the i7 type will use the
2022    alignment of i8 (next largest) while both i65 and i256 will use the
2023    alignment of i64 (largest specified).
2024 #. If no match is found, and the type sought is a vector type, then the
2025    largest vector type that is smaller than the sought vector type will
2026    be used as a fall back. This happens because <128 x double> can be
2027    implemented in terms of 64 <2 x double>, for example.
2028
2029 The function of the data layout string may not be what you expect.
2030 Notably, this is not a specification from the frontend of what alignment
2031 the code generator should use.
2032
2033 Instead, if specified, the target data layout is required to match what
2034 the ultimate *code generator* expects. This string is used by the
2035 mid-level optimizers to improve code, and this only works if it matches
2036 what the ultimate code generator uses. There is no way to generate IR
2037 that does not embed this target-specific detail into the IR. If you
2038 don't specify the string, the default specifications will be used to
2039 generate a Data Layout and the optimization phases will operate
2040 accordingly and introduce target specificity into the IR with respect to
2041 these default specifications.
2042
2043 .. _langref_triple:
2044
2045 Target Triple
2046 -------------
2047
2048 A module may specify a target triple string that describes the target
2049 host. The syntax for the target triple is simply:
2050
2051 .. code-block:: llvm
2052
2053     target triple = "x86_64-apple-macosx10.7.0"
2054
2055 The *target triple* string consists of a series of identifiers delimited
2056 by the minus sign character ('-'). The canonical forms are:
2057
2058 ::
2059
2060     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM
2061     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM-ENVIRONMENT
2062
2063 This information is passed along to the backend so that it generates
2064 code for the proper architecture. It's possible to override this on the
2065 command line with the ``-mtriple`` command line option.
2066
2067 .. _pointeraliasing:
2068
2069 Pointer Aliasing Rules
2070 ----------------------
2071
2072 Any memory access must be done through a pointer value associated with
2073 an address range of the memory access, otherwise the behavior is
2074 undefined. Pointer values are associated with address ranges according
2075 to the following rules:
2076
2077 -  A pointer value is associated with the addresses associated with any
2078    value it is *based* on.
2079 -  An address of a global variable is associated with the address range
2080    of the variable's storage.
2081 -  The result value of an allocation instruction is associated with the
2082    address range of the allocated storage.
2083 -  A null pointer in the default address-space is associated with no
2084    address.
2085 -  An integer constant other than zero or a pointer value returned from
2086    a function not defined within LLVM may be associated with address
2087    ranges allocated through mechanisms other than those provided by
2088    LLVM. Such ranges shall not overlap with any ranges of addresses
2089    allocated by mechanisms provided by LLVM.
2090
2091 A pointer value is *based* on another pointer value according to the
2092 following rules:
2093
2094 -  A pointer value formed from a scalar ``getelementptr`` operation is *based* on
2095    the pointer-typed operand of the ``getelementptr``.
2096 -  The pointer in lane *l* of the result of a vector ``getelementptr`` operation
2097    is *based* on the pointer in lane *l* of the vector-of-pointers-typed operand
2098    of the ``getelementptr``.
2099 -  The result value of a ``bitcast`` is *based* on the operand of the
2100    ``bitcast``.
2101 -  A pointer value formed by an ``inttoptr`` is *based* on all pointer
2102    values that contribute (directly or indirectly) to the computation of
2103    the pointer's value.
2104 -  The "*based* on" relationship is transitive.
2105
2106 Note that this definition of *"based"* is intentionally similar to the
2107 definition of *"based"* in C99, though it is slightly weaker.
2108
2109 LLVM IR does not associate types with memory. The result type of a
2110 ``load`` merely indicates the size and alignment of the memory from
2111 which to load, as well as the interpretation of the value. The first
2112 operand type of a ``store`` similarly only indicates the size and
2113 alignment of the store.
2114
2115 Consequently, type-based alias analysis, aka TBAA, aka
2116 ``-fstrict-aliasing``, is not applicable to general unadorned LLVM IR.
2117 :ref:`Metadata <metadata>` may be used to encode additional information
2118 which specialized optimization passes may use to implement type-based
2119 alias analysis.
2120
2121 .. _volatile:
2122
2123 Volatile Memory Accesses
2124 ------------------------
2125
2126 Certain memory accesses, such as :ref:`load <i_load>`'s,
2127 :ref:`store <i_store>`'s, and :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>`'s may be
2128 marked ``volatile``. The optimizers must not change the number of
2129 volatile operations or change their order of execution relative to other
2130 volatile operations. The optimizers *may* change the order of volatile
2131 operations relative to non-volatile operations. This is not Java's
2132 "volatile" and has no cross-thread synchronization behavior.
2133
2134 IR-level volatile loads and stores cannot safely be optimized into
2135 llvm.memcpy or llvm.memmove intrinsics even when those intrinsics are
2136 flagged volatile. Likewise, the backend should never split or merge
2137 target-legal volatile load/store instructions.
2138
2139 .. admonition:: Rationale
2140
2141  Platforms may rely on volatile loads and stores of natively supported
2142  data width to be executed as single instruction. For example, in C
2143  this holds for an l-value of volatile primitive type with native
2144  hardware support, but not necessarily for aggregate types. The
2145  frontend upholds these expectations, which are intentionally
2146  unspecified in the IR. The rules above ensure that IR transformations
2147  do not violate the frontend's contract with the language.
2148
2149 .. _memmodel:
2150
2151 Memory Model for Concurrent Operations
2152 --------------------------------------
2153
2154 The LLVM IR does not define any way to start parallel threads of
2155 execution or to register signal handlers. Nonetheless, there are
2156 platform-specific ways to create them, and we define LLVM IR's behavior
2157 in their presence. This model is inspired by the C++0x memory model.
2158
2159 For a more informal introduction to this model, see the :doc:`Atomics`.
2160
2161 We define a *happens-before* partial order as the least partial order
2162 that
2163
2164 -  Is a superset of single-thread program order, and
2165 -  When a *synchronizes-with* ``b``, includes an edge from ``a`` to
2166    ``b``. *Synchronizes-with* pairs are introduced by platform-specific
2167    techniques, like pthread locks, thread creation, thread joining,
2168    etc., and by atomic instructions. (See also :ref:`Atomic Memory Ordering
2169    Constraints <ordering>`).
2170
2171 Note that program order does not introduce *happens-before* edges
2172 between a thread and signals executing inside that thread.
2173
2174 Every (defined) read operation (load instructions, memcpy, atomic
2175 loads/read-modify-writes, etc.) R reads a series of bytes written by
2176 (defined) write operations (store instructions, atomic
2177 stores/read-modify-writes, memcpy, etc.). For the purposes of this
2178 section, initialized globals are considered to have a write of the
2179 initializer which is atomic and happens before any other read or write
2180 of the memory in question. For each byte of a read R, R\ :sub:`byte`
2181 may see any write to the same byte, except:
2182
2183 -  If write\ :sub:`1`  happens before write\ :sub:`2`, and
2184    write\ :sub:`2` happens before R\ :sub:`byte`, then
2185    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`1`.
2186 -  If R\ :sub:`byte` happens before write\ :sub:`3`, then
2187    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`3`.
2188
2189 Given that definition, R\ :sub:`byte` is defined as follows:
2190
2191 -  If R is volatile, the result is target-dependent. (Volatile is
2192    supposed to give guarantees which can support ``sig_atomic_t`` in
2193    C/C++, and may be used for accesses to addresses that do not behave
2194    like normal memory. It does not generally provide cross-thread
2195    synchronization.)
2196 -  Otherwise, if there is no write to the same byte that happens before
2197    R\ :sub:`byte`, R\ :sub:`byte` returns ``undef`` for that byte.
2198 -  Otherwise, if R\ :sub:`byte` may see exactly one write,
2199    R\ :sub:`byte` returns the value written by that write.
2200 -  Otherwise, if R is atomic, and all the writes R\ :sub:`byte` may
2201    see are atomic, it chooses one of the values written. See the :ref:`Atomic
2202    Memory Ordering Constraints <ordering>` section for additional
2203    constraints on how the choice is made.
2204 -  Otherwise R\ :sub:`byte` returns ``undef``.
2205
2206 R returns the value composed of the series of bytes it read. This
2207 implies that some bytes within the value may be ``undef`` **without**
2208 the entire value being ``undef``. Note that this only defines the
2209 semantics of the operation; it doesn't mean that targets will emit more
2210 than one instruction to read the series of bytes.
2211
2212 Note that in cases where none of the atomic intrinsics are used, this
2213 model places only one restriction on IR transformations on top of what
2214 is required for single-threaded execution: introducing a store to a byte
2215 which might not otherwise be stored is not allowed in general.
2216 (Specifically, in the case where another thread might write to and read
2217 from an address, introducing a store can change a load that may see
2218 exactly one write into a load that may see multiple writes.)
2219
2220 .. _ordering:
2221
2222 Atomic Memory Ordering Constraints
2223 ----------------------------------
2224
2225 Atomic instructions (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>`,
2226 :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`, :ref:`fence <i_fence>`,
2227 :ref:`atomic load <i_load>`, and :ref:`atomic store <i_store>`) take
2228 ordering parameters that determine which other atomic instructions on
2229 the same address they *synchronize with*. These semantics are borrowed
2230 from Java and C++0x, but are somewhat more colloquial. If these
2231 descriptions aren't precise enough, check those specs (see spec
2232 references in the :doc:`atomics guide <Atomics>`).
2233 :ref:`fence <i_fence>` instructions treat these orderings somewhat
2234 differently since they don't take an address. See that instruction's
2235 documentation for details.
2236
2237 For a simpler introduction to the ordering constraints, see the
2238 :doc:`Atomics`.
2239
2240 ``unordered``
2241     The set of values that can be read is governed by the happens-before
2242     partial order. A value cannot be read unless some operation wrote
2243     it. This is intended to provide a guarantee strong enough to model
2244     Java's non-volatile shared variables. This ordering cannot be
2245     specified for read-modify-write operations; it is not strong enough
2246     to make them atomic in any interesting way.
2247 ``monotonic``
2248     In addition to the guarantees of ``unordered``, there is a single
2249     total order for modifications by ``monotonic`` operations on each
2250     address. All modification orders must be compatible with the
2251     happens-before order. There is no guarantee that the modification
2252     orders can be combined to a global total order for the whole program
2253     (and this often will not be possible). The read in an atomic
2254     read-modify-write operation (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>` and
2255     :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`) reads the value in the modification
2256     order immediately before the value it writes. If one atomic read
2257     happens before another atomic read of the same address, the later
2258     read must see the same value or a later value in the address's
2259     modification order. This disallows reordering of ``monotonic`` (or
2260     stronger) operations on the same address. If an address is written
2261     ``monotonic``-ally by one thread, and other threads ``monotonic``-ally
2262     read that address repeatedly, the other threads must eventually see
2263     the write. This corresponds to the C++0x/C1x
2264     ``memory_order_relaxed``.
2265 ``acquire``
2266     In addition to the guarantees of ``monotonic``, a
2267     *synchronizes-with* edge may be formed with a ``release`` operation.
2268     This is intended to model C++'s ``memory_order_acquire``.
2269 ``release``
2270     In addition to the guarantees of ``monotonic``, if this operation
2271     writes a value which is subsequently read by an ``acquire``
2272     operation, it *synchronizes-with* that operation. (This isn't a
2273     complete description; see the C++0x definition of a release
2274     sequence.) This corresponds to the C++0x/C1x
2275     ``memory_order_release``.
2276 ``acq_rel`` (acquire+release)
2277     Acts as both an ``acquire`` and ``release`` operation on its
2278     address. This corresponds to the C++0x/C1x ``memory_order_acq_rel``.
2279 ``seq_cst`` (sequentially consistent)
2280     In addition to the guarantees of ``acq_rel`` (``acquire`` for an
2281     operation that only reads, ``release`` for an operation that only
2282     writes), there is a global total order on all
2283     sequentially-consistent operations on all addresses, which is
2284     consistent with the *happens-before* partial order and with the
2285     modification orders of all the affected addresses. Each
2286     sequentially-consistent read sees the last preceding write to the
2287     same address in this global order. This corresponds to the C++0x/C1x
2288     ``memory_order_seq_cst`` and Java volatile.
2289
2290 .. _syncscope:
2291
2292 If an atomic operation is marked ``syncscope("singlethread")``, it only
2293 *synchronizes with* and only participates in the seq\_cst total orderings of
2294 other operations running in the same thread (for example, in signal handlers).
2295
2296 If an atomic operation is marked ``syncscope("<target-scope>")``, where
2297 ``<target-scope>`` is a target specific synchronization scope, then it is target
2298 dependent if it *synchronizes with* and participates in the seq\_cst total
2299 orderings of other operations.
2300
2301 Otherwise, an atomic operation that is not marked ``syncscope("singlethread")``
2302 or ``syncscope("<target-scope>")`` *synchronizes with* and participates in the
2303 seq\_cst total orderings of other operations that are not marked
2304 ``syncscope("singlethread")`` or ``syncscope("<target-scope>")``.
2305
2306 .. _floatenv:
2307
2308 Floating-Point Environment
2309 --------------------------
2310
2311 The default LLVM floating-point environment assumes that floating-point
2312 instructions do not have side effects. Results assume the round-to-nearest
2313 rounding mode. No floating-point exception state is maintained in this
2314 environment. Therefore, there is no attempt to create or preserve invalid
2315 operation (SNaN) or division-by-zero exceptions in these examples:
2316
2317 .. code-block:: llvm
2318
2319       %A = fdiv 0x7ff0000000000001, %X  ; 64-bit SNaN hex value 
2320       %B = fdiv %X, 0.0
2321     Safe:
2322       %A = NaN
2323       %B = NaN
2324
2325 The benefit of this exception-free assumption is that floating-point
2326 operations may be speculated freely without any other fast-math relaxations
2327 to the floating-point model.
2328
2329 Code that requires different behavior than this should use the
2330 :ref:`Constrained Floating-Point Intrinsics <constrainedfp>`.
2331
2332 .. _fastmath:
2333
2334 Fast-Math Flags
2335 ---------------
2336
2337 LLVM IR floating-point operations (:ref:`fadd <i_fadd>`,
2338 :ref:`fsub <i_fsub>`, :ref:`fmul <i_fmul>`, :ref:`fdiv <i_fdiv>`,
2339 :ref:`frem <i_frem>`, :ref:`fcmp <i_fcmp>`) and :ref:`call <i_call>`
2340 may use the following flags to enable otherwise unsafe
2341 floating-point transformations.
2342
2343 ``nnan``
2344    No NaNs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
2345    NaN. Such optimizations are required to retain defined behavior over
2346    NaNs, but the value of the result is undefined.
2347
2348 ``ninf``
2349    No Infs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
2350    +/-Inf. Such optimizations are required to retain defined behavior over
2351    +/-Inf, but the value of the result is undefined.
2352
2353 ``nsz``
2354    No Signed Zeros - Allow optimizations to treat the sign of a zero
2355    argument or result as insignificant.
2356
2357 ``arcp``
2358    Allow Reciprocal - Allow optimizations to use the reciprocal of an
2359    argument rather than perform division.
2360
2361 ``contract``
2362    Allow floating-point contraction (e.g. fusing a multiply followed by an
2363    addition into a fused multiply-and-add).
2364
2365 ``afn``
2366    Approximate functions - Allow substitution of approximate calculations for
2367    functions (sin, log, sqrt, etc). See floating-point intrinsic definitions
2368    for places where this can apply to LLVM's intrinsic math functions.
2369
2370 ``reassoc``
2371    Allow reassociation transformations for floating-point instructions.
2372    This may dramatically change results in floating-point.
2373
2374 ``fast``
2375    This flag implies all of the others.
2376
2377 .. _uselistorder:
2378
2379 Use-list Order Directives
2380 -------------------------
2381
2382 Use-list directives encode the in-memory order of each use-list, allowing the
2383 order to be recreated. ``<order-indexes>`` is a comma-separated list of
2384 indexes that are assigned to the referenced value's uses. The referenced
2385 value's use-list is immediately sorted by these indexes.
2386
2387 Use-list directives may appear at function scope or global scope. They are not
2388 instructions, and have no effect on the semantics of the IR. When they're at
2389 function scope, they must appear after the terminator of the final basic block.
2390
2391 If basic blocks have their address taken via ``blockaddress()`` expressions,
2392 ``uselistorder_bb`` can be used to reorder their use-lists from outside their
2393 function's scope.
2394
2395 :Syntax:
2396
2397 ::
2398
2399     uselistorder <ty> <value>, { <order-indexes> }
2400     uselistorder_bb @function, %block { <order-indexes> }
2401
2402 :Examples:
2403
2404 ::
2405
2406     define void @foo(i32 %arg1, i32 %arg2) {
2407     entry:
2408       ; ... instructions ...
2409     bb:
2410       ; ... instructions ...
2411
2412       ; At function scope.
2413       uselistorder i32 %arg1, { 1, 0, 2 }
2414       uselistorder label %bb, { 1, 0 }
2415     }
2416
2417     ; At global scope.
2418     uselistorder i32* @global, { 1, 2, 0 }
2419     uselistorder i32 7, { 1, 0 }
2420     uselistorder i32 (i32) @bar, { 1, 0 }
2421     uselistorder_bb @foo, %bb, { 5, 1, 3, 2, 0, 4 }
2422
2423 .. _source_filename:
2424
2425 Source Filename
2426 ---------------
2427
2428 The *source filename* string is set to the original module identifier,
2429 which will be the name of the compiled source file when compiling from
2430 source through the clang front end, for example. It is then preserved through
2431 the IR and bitcode.
2432
2433 This is currently necessary to generate a consistent unique global
2434 identifier for local functions used in profile data, which prepends the
2435 source file name to the local function name.
2436
2437 The syntax for the source file name is simply:
2438
2439 .. code-block:: text
2440
2441     source_filename = "/path/to/source.c"
2442
2443 .. _typesystem:
2444
2445 Type System
2446 ===========
2447
2448 The LLVM type system is one of the most important features of the
2449 intermediate representation. Being typed enables a number of
2450 optimizations to be performed on the intermediate representation
2451 directly, without having to do extra analyses on the side before the
2452 transformation. A strong type system makes it easier to read the
2453 generated code and enables novel analyses and transformations that are
2454 not feasible to perform on normal three address code representations.
2455
2456 .. _t_void:
2457
2458 Void Type
2459 ---------
2460
2461 :Overview:
2462
2463
2464 The void type does not represent any value and has no size.
2465
2466 :Syntax:
2467
2468
2469 ::
2470
2471       void
2472
2473
2474 .. _t_function:
2475
2476 Function Type
2477 -------------
2478
2479 :Overview:
2480
2481
2482 The function type can be thought of as a function signature. It consists of a
2483 return type and a list of formal parameter types. The return type of a function
2484 type is a void type or first class type --- except for :ref:`label <t_label>`
2485 and :ref:`metadata <t_metadata>` types.
2486
2487 :Syntax:
2488
2489 ::
2490
2491       <returntype> (<parameter list>)
2492
2493 ...where '``<parameter list>``' is a comma-separated list of type
2494 specifiers. Optionally, the parameter list may include a type ``...``, which
2495 indicates that the function takes a variable number of arguments. Variable
2496 argument functions can access their arguments with the :ref:`variable argument
2497 handling intrinsic <int_varargs>` functions. '``<returntype>``' is any type
2498 except :ref:`label <t_label>` and :ref:`metadata <t_metadata>`.
2499
2500 :Examples:
2501
2502 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2503 | ``i32 (i32)``                   | function taking an ``i32``, returning an ``i32``                                                                                                                    |
2504 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2505 | ``float (i16, i32 *) *``        | :ref:`Pointer <t_pointer>` to a function that takes an ``i16`` and a :ref:`pointer <t_pointer>` to ``i32``, returning ``float``.                                    |
2506 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2507 | ``i32 (i8*, ...)``              | A vararg function that takes at least one :ref:`pointer <t_pointer>` to ``i8`` (char in C), which returns an integer. This is the signature for ``printf`` in LLVM. |
2508 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2509 | ``{i32, i32} (i32)``            | A function taking an ``i32``, returning a :ref:`structure <t_struct>` containing two ``i32`` values                                                                 |
2510 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2511
2512 .. _t_firstclass:
2513
2514 First Class Types
2515 -----------------
2516
2517 The :ref:`first class <t_firstclass>` types are perhaps the most important.
2518 Values of these types are the only ones which can be produced by
2519 instructions.
2520
2521 .. _t_single_value:
2522
2523 Single Value Types
2524 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2525
2526 These are the types that are valid in registers from CodeGen's perspective.
2527
2528 .. _t_integer:
2529
2530 Integer Type
2531 """"""""""""
2532
2533 :Overview:
2534
2535 The integer type is a very simple type that simply specifies an
2536 arbitrary bit width for the integer type desired. Any bit width from 1
2537 bit to 2\ :sup:`23`\ -1 (about 8 million) can be specified.
2538
2539 :Syntax:
2540
2541 ::
2542
2543       iN
2544
2545 The number of bits the integer will occupy is specified by the ``N``
2546 value.
2547
2548 Examples:
2549 *********
2550
2551 +----------------+------------------------------------------------+
2552 | ``i1``         | a single-bit integer.                          |
2553 +----------------+------------------------------------------------+
2554 | ``i32``        | a 32-bit integer.                              |
2555 +----------------+------------------------------------------------+
2556 | ``i1942652``   | a really big integer of over 1 million bits.   |
2557 +----------------+------------------------------------------------+
2558
2559 .. _t_floating:
2560
2561 Floating-Point Types
2562 """"""""""""""""""""
2563
2564 .. list-table::
2565    :header-rows: 1
2566
2567    * - Type
2568      - Description
2569
2570    * - ``half``
2571      - 16-bit floating-point value
2572
2573    * - ``float``
2574      - 32-bit floating-point value
2575
2576    * - ``double``
2577      - 64-bit floating-point value
2578
2579    * - ``fp128``
2580      - 128-bit floating-point value (112-bit mantissa)
2581
2582    * - ``x86_fp80``
2583      -  80-bit floating-point value (X87)
2584
2585    * - ``ppc_fp128``
2586      - 128-bit floating-point value (two 64-bits)
2587
2588 The binary format of half, float, double, and fp128 correspond to the
2589 IEEE-754-2008 specifications for binary16, binary32, binary64, and binary128
2590 respectively.
2591
2592 X86_mmx Type
2593 """"""""""""
2594
2595 :Overview:
2596
2597 The x86_mmx type represents a value held in an MMX register on an x86
2598 machine. The operations allowed on it are quite limited: parameters and
2599 return values, load and store, and bitcast. User-specified MMX
2600 instructions are represented as intrinsic or asm calls with arguments
2601 and/or results of this type. There are no arrays, vectors or constants
2602 of this type.
2603
2604 :Syntax:
2605
2606 ::
2607
2608       x86_mmx
2609
2610
2611 .. _t_pointer:
2612
2613 Pointer Type
2614 """"""""""""
2615
2616 :Overview:
2617
2618 The pointer type is used to specify memory locations. Pointers are
2619 commonly used to reference objects in memory.
2620
2621 Pointer types may have an optional address space attribute defining the
2622 numbered address space where the pointed-to object resides. The default
2623 address space is number zero. The semantics of non-zero address spaces
2624 are target-specific.
2625
2626 Note that LLVM does not permit pointers to void (``void*``) nor does it
2627 permit pointers to labels (``label*``). Use ``i8*`` instead.
2628
2629 :Syntax:
2630
2631 ::
2632
2633       <type> *
2634
2635 :Examples:
2636
2637 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2638 | ``[4 x i32]*``          | A :ref:`pointer <t_pointer>` to :ref:`array <t_array>` of four ``i32`` values.                               |
2639 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2640 | ``i32 (i32*) *``        | A :ref:`pointer <t_pointer>` to a :ref:`function <t_function>` that takes an ``i32*``, returning an ``i32``. |
2641 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2642 | ``i32 addrspace(5)*``   | A :ref:`pointer <t_pointer>` to an ``i32`` value that resides in address space #5.                           |
2643 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2644
2645 .. _t_vector:
2646
2647 Vector Type
2648 """""""""""
2649
2650 :Overview:
2651
2652 A vector type is a simple derived type that represents a vector of
2653 elements. Vector types are used when multiple primitive data are
2654 operated in parallel using a single instruction (SIMD). A vector type
2655 requires a size (number of elements) and an underlying primitive data
2656 type. Vector types are considered :ref:`first class <t_firstclass>`.
2657
2658 :Syntax:
2659
2660 ::
2661
2662       < <# elements> x <elementtype> >
2663
2664 The number of elements is a constant integer value larger than 0;
2665 elementtype may be any integer, floating-point or pointer type. Vectors
2666 of size zero are not allowed.
2667
2668 :Examples:
2669
2670 +-------------------+--------------------------------------------------+
2671 | ``<4 x i32>``     | Vector of 4 32-bit integer values.               |
2672 +-------------------+--------------------------------------------------+
2673 | ``<8 x float>``   | Vector of 8 32-bit floating-point values.        |
2674 +-------------------+--------------------------------------------------+
2675 | ``<2 x i64>``     | Vector of 2 64-bit integer values.               |
2676 +-------------------+--------------------------------------------------+
2677 | ``<4 x i64*>``    | Vector of 4 pointers to 64-bit integer values.   |
2678 +-------------------+--------------------------------------------------+
2679
2680 .. _t_label:
2681
2682 Label Type
2683 ^^^^^^^^^^
2684
2685 :Overview:
2686
2687 The label type represents code labels.
2688
2689 :Syntax:
2690
2691 ::
2692
2693       label
2694
2695 .. _t_token:
2696
2697 Token Type
2698 ^^^^^^^^^^
2699
2700 :Overview:
2701
2702 The token type is used when a value is associated with an instruction
2703 but all uses of the value must not attempt to introspect or obscure it.
2704 As such, it is not appropriate to have a :ref:`phi <i_phi>` or
2705 :ref:`select <i_select>` of type token.
2706
2707 :Syntax:
2708
2709 ::
2710
2711       token
2712
2713
2714
2715 .. _t_metadata:
2716
2717 Metadata Type
2718 ^^^^^^^^^^^^^
2719
2720 :Overview:
2721
2722 The metadata type represents embedded metadata. No derived types may be
2723 created from metadata except for :ref:`function <t_function>` arguments.
2724
2725 :Syntax:
2726
2727 ::
2728
2729       metadata
2730
2731 .. _t_aggregate:
2732
2733 Aggregate Types
2734 ^^^^^^^^^^^^^^^
2735
2736 Aggregate Types are a subset of derived types that can contain multiple
2737 member types. :ref:`Arrays <t_array>` and :ref:`structs <t_struct>` are
2738 aggregate types. :ref:`Vectors <t_vector>` are not considered to be
2739 aggregate types.
2740
2741 .. _t_array:
2742
2743 Array Type
2744 """"""""""
2745
2746 :Overview:
2747
2748 The array type is a very simple derived type that arranges elements
2749 sequentially in memory. The array type requires a size (number of
2750 elements) and an underlying data type.
2751
2752 :Syntax:
2753
2754 ::
2755
2756       [<# elements> x <elementtype>]
2757
2758 The number of elements is a constant integer value; ``elementtype`` may
2759 be any type with a size.
2760
2761 :Examples:
2762
2763 +------------------+--------------------------------------+
2764 | ``[40 x i32]``   | Array of 40 32-bit integer values.   |
2765 +------------------+--------------------------------------+
2766 | ``[41 x i32]``   | Array of 41 32-bit integer values.   |
2767 +------------------+--------------------------------------+
2768 | ``[4 x i8]``     | Array of 4 8-bit integer values.     |
2769 +------------------+--------------------------------------+
2770
2771 Here are some examples of multidimensional arrays:
2772
2773 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2774 | ``[3 x [4 x i32]]``         | 3x4 array of 32-bit integer values.                      |
2775 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2776 | ``[12 x [10 x float]]``     | 12x10 array of single precision floating-point values.   |
2777 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2778 | ``[2 x [3 x [4 x i16]]]``   | 2x3x4 array of 16-bit integer values.                    |
2779 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2780
2781 There is no restriction on indexing beyond the end of the array implied
2782 by a static type (though there are restrictions on indexing beyond the
2783 bounds of an allocated object in some cases). This means that
2784 single-dimension 'variable sized array' addressing can be implemented in
2785 LLVM with a zero length array type. An implementation of 'pascal style
2786 arrays' in LLVM could use the type "``{ i32, [0 x float]}``", for
2787 example.
2788
2789 .. _t_struct:
2790
2791 Structure Type
2792 """"""""""""""
2793
2794 :Overview:
2795
2796 The structure type is used to represent a collection of data members
2797 together in memory. The elements of a structure may be any type that has
2798 a size.
2799
2800 Structures in memory are accessed using '``load``' and '``store``' by
2801 getting a pointer to a field with the '``getelementptr``' instruction.
2802 Structures in registers are accessed using the '``extractvalue``' and
2803 '``insertvalue``' instructions.
2804
2805 Structures may optionally be "packed" structures, which indicate that
2806 the alignment of the struct is one byte, and that there is no padding
2807 between the elements. In non-packed structs, padding between field types
2808 is inserted as defined by the DataLayout string in the module, which is
2809 required to match what the underlying code generator expects.
2810
2811 Structures can either be "literal" or "identified". A literal structure
2812 is defined inline with other types (e.g. ``{i32, i32}*``) whereas
2813 identified types are always defined at the top level with a name.
2814 Literal types are uniqued by their contents and can never be recursive
2815 or opaque since there is no way to write one. Identified types can be
2816 recursive, can be opaqued, and are never uniqued.
2817
2818 :Syntax:
2819
2820 ::
2821
2822       %T1 = type { <type list> }     ; Identified normal struct type
2823       %T2 = type <{ <type list> }>   ; Identified packed struct type
2824
2825 :Examples:
2826
2827 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2828 | ``{ i32, i32, i32 }``        | A triple of three ``i32`` values                                                                                                                                                      |
2829 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2830 | ``{ float, i32 (i32) * }``   | A pair, where the first element is a ``float`` and the second element is a :ref:`pointer <t_pointer>` to a :ref:`function <t_function>` that takes an ``i32``, returning an ``i32``.  |
2831 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2832 | ``<{ i8, i32 }>``            | A packed struct known to be 5 bytes in size.                                                                                                                                          |
2833 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2834
2835 .. _t_opaque:
2836
2837 Opaque Structure Types
2838 """"""""""""""""""""""
2839
2840 :Overview:
2841
2842 Opaque structure types are used to represent named structure types that
2843 do not have a body specified. This corresponds (for example) to the C
2844 notion of a forward declared structure.
2845
2846 :Syntax:
2847
2848 ::
2849
2850       %X = type opaque
2851       %52 = type opaque
2852
2853 :Examples:
2854
2855 +--------------+-------------------+
2856 | ``opaque``   | An opaque type.   |
2857 +--------------+-------------------+
2858
2859 .. _constants:
2860
2861 Constants
2862 =========
2863
2864 LLVM has several different basic types of constants. This section
2865 describes them all and their syntax.
2866
2867 Simple Constants
2868 ----------------
2869
2870 **Boolean constants**
2871     The two strings '``true``' and '``false``' are both valid constants
2872     of the ``i1`` type.
2873 **Integer constants**
2874     Standard integers (such as '4') are constants of the
2875     :ref:`integer <t_integer>` type. Negative numbers may be used with
2876     integer types.
2877 **Floating-point constants**
2878     Floating-point constants use standard decimal notation (e.g.
2879     123.421), exponential notation (e.g. 1.23421e+2), or a more precise
2880     hexadecimal notation (see below). The assembler requires the exact
2881     decimal value of a floating-point constant. For example, the
2882     assembler accepts 1.25 but rejects 1.3 because 1.3 is a repeating
2883     decimal in binary. Floating-point constants must have a 
2884     :ref:`floating-point <t_floating>` type.
2885 **Null pointer constants**
2886     The identifier '``null``' is recognized as a null pointer constant
2887     and must be of :ref:`pointer type <t_pointer>`.
2888 **Token constants**
2889     The identifier '``none``' is recognized as an empty token constant
2890     and must be of :ref:`token type <t_token>`.
2891
2892 The one non-intuitive notation for constants is the hexadecimal form of
2893 floating-point constants. For example, the form
2894 '``double    0x432ff973cafa8000``' is equivalent to (but harder to read
2895 than) '``double 4.5e+15``'. The only time hexadecimal floating-point
2896 constants are required (and the only time that they are generated by the
2897 disassembler) is when a floating-point constant must be emitted but it
2898 cannot be represented as a decimal floating-point number in a reasonable
2899 number of digits. For example, NaN's, infinities, and other special
2900 values are represented in their IEEE hexadecimal format so that assembly
2901 and disassembly do not cause any bits to change in the constants.
2902
2903 When using the hexadecimal form, constants of types half, float, and
2904 double are represented using the 16-digit form shown above (which
2905 matches the IEEE754 representation for double); half and float values
2906 must, however, be exactly representable as IEEE 754 half and single
2907 precision, respectively. Hexadecimal format is always used for long
2908 double, and there are three forms of long double. The 80-bit format used
2909 by x86 is represented as ``0xK`` followed by 20 hexadecimal digits. The
2910 128-bit format used by PowerPC (two adjacent doubles) is represented by
2911 ``0xM`` followed by 32 hexadecimal digits. The IEEE 128-bit format is
2912 represented by ``0xL`` followed by 32 hexadecimal digits. Long doubles
2913 will only work if they match the long double format on your target.
2914 The IEEE 16-bit format (half precision) is represented by ``0xH``
2915 followed by 4 hexadecimal digits. All hexadecimal formats are big-endian
2916 (sign bit at the left).
2917
2918 There are no constants of type x86_mmx.
2919
2920 .. _complexconstants:
2921
2922 Complex Constants
2923 -----------------
2924
2925 Complex constants are a (potentially recursive) combination of simple
2926 constants and smaller complex constants.
2927
2928 **Structure constants**
2929     Structure constants are represented with notation similar to
2930     structure type definitions (a comma separated list of elements,
2931     surrounded by braces (``{}``)). For example:
2932     "``{ i32 4, float 17.0, i32* @G }``", where "``@G``" is declared as
2933     "``@G = external global i32``". Structure constants must have
2934     :ref:`structure type <t_struct>`, and the number and types of elements
2935     must match those specified by the type.
2936 **Array constants**
2937     Array constants are represented with notation similar to array type
2938     definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2939     square brackets (``[]``)). For example:
2940     "``[ i32 42, i32 11, i32 74 ]``". Array constants must have
2941     :ref:`array type <t_array>`, and the number and types of elements must
2942     match those specified by the type. As a special case, character array
2943     constants may also be represented as a double-quoted string using the ``c``
2944     prefix. For example: "``c"Hello World\0A\00"``".
2945 **Vector constants**
2946     Vector constants are represented with notation similar to vector
2947     type definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2948     less-than/greater-than's (``<>``)). For example:
2949     "``< i32 42, i32 11, i32 74, i32 100 >``". Vector constants
2950     must have :ref:`vector type <t_vector>`, and the number and types of
2951     elements must match those specified by the type.
2952 **Zero initialization**
2953     The string '``zeroinitializer``' can be used to zero initialize a
2954     value to zero of *any* type, including scalar and
2955     :ref:`aggregate <t_aggregate>` types. This is often used to avoid
2956     having to print large zero initializers (e.g. for large arrays) and
2957     is always exactly equivalent to using explicit zero initializers.
2958 **Metadata node**
2959     A metadata node is a constant tuple without types. For example:
2960     "``!{!0, !{!2, !0}, !"test"}``". Metadata can reference constant values,
2961     for example: "``!{!0, i32 0, i8* @global, i64 (i64)* @function, !"str"}``".
2962     Unlike other typed constants that are meant to be interpreted as part of
2963     the instruction stream, metadata is a place to attach additional
2964     information such as debug info.
2965
2966 Global Variable and Function Addresses
2967 --------------------------------------
2968
2969 The addresses of :ref:`global variables <globalvars>` and
2970 :ref:`functions <functionstructure>` are always implicitly valid
2971 (link-time) constants. These constants are explicitly referenced when
2972 the :ref:`identifier for the global <identifiers>` is used and always have
2973 :ref:`pointer <t_pointer>` type. For example, the following is a legal LLVM
2974 file:
2975
2976 .. code-block:: llvm
2977
2978     @X = global i32 17
2979     @Y = global i32 42
2980     @Z = global [2 x i32*] [ i32* @X, i32* @Y ]
2981
2982 .. _undefvalues:
2983
2984 Undefined Values
2985 ----------------
2986
2987 The string '``undef``' can be used anywhere a constant is expected, and
2988 indicates that the user of the value may receive an unspecified
2989 bit-pattern. Undefined values may be of any type (other than '``label``'
2990 or '``void``') and be used anywhere a constant is permitted.
2991
2992 Undefined values are useful because they indicate to the compiler that
2993 the program is well defined no matter what value is used. This gives the
2994 compiler more freedom to optimize. Here are some examples of
2995 (potentially surprising) transformations that are valid (in pseudo IR):
2996
2997 .. code-block:: llvm
2998
2999       %A = add %X, undef
3000       %B = sub %X, undef
3001       %C = xor %X, undef
3002     Safe:
3003       %A = undef
3004       %B = undef
3005       %C = undef
3006
3007 This is safe because all of the output bits are affected by the undef
3008 bits. Any output bit can have a zero or one depending on the input bits.
3009
3010 .. code-block:: llvm
3011
3012       %A = or %X, undef
3013       %B = and %X, undef
3014     Safe:
3015       %A = -1
3016       %B = 0
3017     Safe:
3018       %A = %X  ;; By choosing undef as 0
3019       %B = %X  ;; By choosing undef as -1
3020     Unsafe:
3021       %A = undef
3022       %B = undef
3023
3024 These logical operations have bits that are not always affected by the
3025 input. For example, if ``%X`` has a zero bit, then the output of the
3026 '``and``' operation will always be a zero for that bit, no matter what
3027 the corresponding bit from the '``undef``' is. As such, it is unsafe to
3028 optimize or assume that the result of the '``and``' is '``undef``'.
3029 However, it is safe to assume that all bits of the '``undef``' could be
3030 0, and optimize the '``and``' to 0. Likewise, it is safe to assume that
3031 all the bits of the '``undef``' operand to the '``or``' could be set,
3032 allowing the '``or``' to be folded to -1.
3033
3034 .. code-block:: llvm
3035
3036       %A = select undef, %X, %Y
3037       %B = select undef, 42, %Y
3038       %C = select %X, %Y, undef
3039     Safe:
3040       %A = %X     (or %Y)
3041       %B = 42     (or %Y)
3042       %C = %Y
3043     Unsafe:
3044       %A = undef
3045       %B = undef
3046       %C = undef
3047
3048 This set of examples shows that undefined '``select``' (and conditional
3049 branch) conditions can go *either way*, but they have to come from one
3050 of the two operands. In the ``%A`` example, if ``%X`` and ``%Y`` were
3051 both known to have a clear low bit, then ``%A`` would have to have a
3052 cleared low bit. However, in the ``%C`` example, the optimizer is
3053 allowed to assume that the '``undef``' operand could be the same as
3054 ``%Y``, allowing the whole '``select``' to be eliminated.
3055
3056 .. code-block:: text
3057
3058       %A = xor undef, undef
3059
3060       %B = undef
3061       %C = xor %B, %B
3062
3063       %D = undef
3064       %E = icmp slt %D, 4
3065       %F = icmp gte %D, 4
3066
3067     Safe:
3068       %A = undef
3069       %B = undef
3070       %C = undef
3071       %D = undef
3072       %E = undef
3073       %F = undef
3074
3075 This example points out that two '``undef``' operands are not
3076 necessarily the same. This can be surprising to people (and also matches
3077 C semantics) where they assume that "``X^X``" is always zero, even if
3078 ``X`` is undefined. This isn't true for a number of reasons, but the
3079 short answer is that an '``undef``' "variable" can arbitrarily change
3080 its value over its "live range". This is true because the variable
3081 doesn't actually *have a live range*. Instead, the value is logically
3082 read from arbitrary registers that happen to be around when needed, so
3083 the value is not necessarily consistent over time. In fact, ``%A`` and
3084 ``%C`` need to have the same semantics or the core LLVM "replace all
3085 uses with" concept would not hold.
3086
3087 .. code-block:: llvm
3088
3089       %A = sdiv undef, %X
3090       %B = sdiv %X, undef
3091     Safe:
3092       %A = 0
3093     b: unreachable
3094
3095 These examples show the crucial difference between an *undefined value*
3096 and *undefined behavior*. An undefined value (like '``undef``') is
3097 allowed to have an arbitrary bit-pattern. This means that the ``%A``
3098 operation can be constant folded to '``0``', because the '``undef``'
3099 could be zero, and zero divided by any value is zero.
3100 However, in the second example, we can make a more aggressive
3101 assumption: because the ``undef`` is allowed to be an arbitrary value,
3102 we are allowed to assume that it could be zero. Since a divide by zero
3103 has *undefined behavior*, we are allowed to assume that the operation
3104 does not execute at all. This allows us to delete the divide and all
3105 code after it. Because the undefined operation "can't happen", the
3106 optimizer can assume that it occurs in dead code.
3107
3108 .. code-block:: text
3109
3110     a:  store undef -> %X
3111     b:  store %X -> undef
3112     Safe:
3113     a: <deleted>
3114     b: unreachable
3115
3116 A store *of* an undefined value can be assumed to not have any effect;
3117 we can assume that the value is overwritten with bits that happen to
3118 match what was already there. However, a store *to* an undefined
3119 location could clobber arbitrary memory, therefore, it has undefined
3120 behavior.
3121
3122 .. _poisonvalues:
3123
3124 Poison Values
3125 -------------
3126
3127 Poison values are similar to :ref:`undef values <undefvalues>`, however
3128 they also represent the fact that an instruction or constant expression
3129 that cannot evoke side effects has nevertheless detected a condition
3130 that results in undefined behavior.
3131
3132 There is currently no way of representing a poison value in the IR; they
3133 only exist when produced by operations such as :ref:`add <i_add>` with
3134 the ``nsw`` flag.
3135
3136 Poison value behavior is defined in terms of value *dependence*:
3137
3138 -  Values other than :ref:`phi <i_phi>` nodes depend on their operands.
3139 -  :ref:`Phi <i_phi>` nodes depend on the operand corresponding to
3140    their dynamic predecessor basic block.
3141 -  Function arguments depend on the corresponding actual argument values
3142    in the dynamic callers of their functions.
3143 -  :ref:`Call <i_call>` instructions depend on the :ref:`ret <i_ret>`
3144    instructions that dynamically transfer control back to them.
3145 -  :ref:`Invoke <i_invoke>` instructions depend on the
3146    :ref:`ret <i_ret>`, :ref:`resume <i_resume>`, or exception-throwing
3147    call instructions that dynamically transfer control back to them.
3148 -  Non-volatile loads and stores depend on the most recent stores to all
3149    of the referenced memory addresses, following the order in the IR
3150    (including loads and stores implied by intrinsics such as
3151    :ref:`@llvm.memcpy <int_memcpy>`.)
3152 -  An instruction with externally visible side effects depends on the
3153    most recent preceding instruction with externally visible side
3154    effects, following the order in the IR. (This includes :ref:`volatile
3155    operations <volatile>`.)
3156 -  An instruction *control-depends* on a :ref:`terminator
3157    instruction <terminators>` if the terminator instruction has
3158    multiple successors and the instruction is always executed when
3159    control transfers to one of the successors, and may not be executed
3160    when control is transferred to another.
3161 -  Additionally, an instruction also *control-depends* on a terminator
3162    instruction if the set of instructions it otherwise depends on would
3163    be different if the terminator had transferred control to a different
3164    successor.
3165 -  Dependence is transitive.
3166
3167 Poison values have the same behavior as :ref:`undef values <undefvalues>`,
3168 with the additional effect that any instruction that has a *dependence*
3169 on a poison value has undefined behavior.
3170
3171 Here are some examples:
3172
3173 .. code-block:: llvm
3174
3175     entry:
3176       %poison = sub nuw i32 0, 1           ; Results in a poison value.
3177       %still_poison = and i32 %poison, 0   ; 0, but also poison.
3178       %poison_yet_again = getelementptr i32, i32* @h, i32 %still_poison
3179       store i32 0, i32* %poison_yet_again  ; memory at @h[0] is poisoned
3180
3181       store i32 %poison, i32* @g           ; Poison value stored to memory.
3182       %poison2 = load i32, i32* @g         ; Poison value loaded back from memory.
3183
3184       store volatile i32 %poison, i32* @g  ; External observation; undefined behavior.
3185
3186       %narrowaddr = bitcast i32* @g to i16*
3187       %wideaddr = bitcast i32* @g to i64*
3188       %poison3 = load i16, i16* %narrowaddr ; Returns a poison value.
3189       %poison4 = load i64, i64* %wideaddr  ; Returns a poison value.
3190
3191       %cmp = icmp slt i32 %poison, 0       ; Returns a poison value.
3192       br i1 %cmp, label %true, label %end  ; Branch to either destination.
3193
3194     true:
3195       store volatile i32 0, i32* @g        ; This is control-dependent on %cmp, so
3196                                            ; it has undefined behavior.
3197       br label %end
3198
3199     end:
3200       %p = phi i32 [ 0, %entry ], [ 1, %true ]
3201                                            ; Both edges into this PHI are
3202                                            ; control-dependent on %cmp, so this
3203                                            ; always results in a poison value.
3204
3205       store volatile i32 0, i32* @g        ; This would depend on the store in %true
3206                                            ; if %cmp is true, or the store in %entry
3207                                            ; otherwise, so this is undefined behavior.
3208
3209       br i1 %cmp, label %second_true, label %second_end
3210                                            ; The same branch again, but this time the
3211                                            ; true block doesn't have side effects.
3212
3213     second_true:
3214       ; No side effects!
3215       ret void
3216
3217     second_end:
3218       store volatile i32 0, i32* @g        ; This time, the instruction always depends
3219                                            ; on the store in %end. Also, it is
3220                                            ; control-equivalent to %end, so this is
3221                                            ; well-defined (ignoring earlier undefined
3222                                            ; behavior in this example).
3223
3224 .. _blockaddress:
3225
3226 Addresses of Basic Blocks
3227 -------------------------
3228
3229 ``blockaddress(@function, %block)``
3230
3231 The '``blockaddress``' constant computes the address of the specified
3232 basic block in the specified function, and always has an ``i8*`` type.
3233 Taking the address of the entry block is illegal.
3234
3235 This value only has defined behavior when used as an operand to the
3236 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`' instruction, or for comparisons
3237 against null. Pointer equality tests between labels addresses results in
3238 undefined behavior --- though, again, comparison against null is ok, and
3239 no label is equal to the null pointer. This may be passed around as an
3240 opaque pointer sized value as long as the bits are not inspected. This
3241 allows ``ptrtoint`` and arithmetic to be performed on these values so
3242 long as the original value is reconstituted before the ``indirectbr``
3243 instruction.
3244
3245 Finally, some targets may provide defined semantics when using the value
3246 as the operand to an inline assembly, but that is target specific.
3247
3248 .. _constantexprs:
3249
3250 Constant Expressions
3251 --------------------
3252
3253 Constant expressions are used to allow expressions involving other
3254 constants to be used as constants. Constant expressions may be of any
3255 :ref:`first class <t_firstclass>` type and may involve any LLVM operation
3256 that does not have side effects (e.g. load and call are not supported).
3257 The following is the syntax for constant expressions:
3258
3259 ``trunc (CST to TYPE)``
3260     Perform the :ref:`trunc operation <i_trunc>` on constants.
3261 ``zext (CST to TYPE)``
3262     Perform the :ref:`zext operation <i_zext>` on constants.
3263 ``sext (CST to TYPE)``
3264     Perform the :ref:`sext operation <i_sext>` on constants.
3265 ``fptrunc (CST to TYPE)``
3266     Truncate a floating-point constant to another floating-point type.
3267     The size of CST must be larger than the size of TYPE. Both types
3268     must be floating-point.
3269 ``fpext (CST to TYPE)``
3270     Floating-point extend a constant to another type. The size of CST
3271     must be smaller or equal to the size of TYPE. Both types must be
3272     floating-point.
3273 ``fptoui (CST to TYPE)``
3274     Convert a floating-point constant to the corresponding unsigned
3275     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
3276     must be of scalar or vector floating-point type. Both CST and TYPE
3277     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
3278     value won't fit in the integer type, the 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, FloatScalarTy, 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 .. _summary:
5704
5705 ThinLTO Summary
5706 ===============
5707
5708 Compiling with `ThinLTO <https://clang.llvm.org/docs/ThinLTO.html>`_
5709 causes the building of a compact summary of the module that is emitted into
5710 the bitcode. The summary is emitted into the LLVM assembly and identified
5711 in syntax by a caret ('``^``').
5712
5713 *Note that temporarily the summary entries are skipped when parsing the
5714 assembly, although the parsing support is actively being implemented. The
5715 following describes when the summary entries will be parsed once implemented.*
5716 The summary will be parsed into a ModuleSummaryIndex object under the
5717 same conditions where summary index is currently built from bitcode.
5718 Specifically, tools that test the Thin Link portion of a ThinLTO compile
5719 (i.e. llvm-lto and llvm-lto2), or when parsing a combined index
5720 for a distributed ThinLTO backend via clang's "``-fthinlto-index=<>``" flag.
5721 Additionally, it will be parsed into a bitcode output, along with the Module
5722 IR, via the "``llvm-as``" tool. Tools that parse the Module IR for the purposes
5723 of optimization (e.g. "``clang -x ir``" and "``opt``"), will ignore the
5724 summary entries (just as they currently ignore summary entries in a bitcode
5725 input file).
5726
5727 There are currently 3 types of summary entries in the LLVM assembly:
5728 :ref:`module paths<module_path_summary>`,
5729 :ref:`global values<gv_summary>`, and
5730 :ref:`type identifiers<typeid_summary>`.
5731
5732 .. _module_path_summary:
5733
5734 Module Path Summary Entry
5735 -------------------------
5736
5737 Each module path summary entry lists a module containing global values included
5738 in the summary. For a single IR module there will be one such entry, but
5739 in a combined summary index produced during the thin link, there will be
5740 one module path entry per linked module with summary.
5741
5742 Example:
5743
5744 .. code-block:: llvm
5745
5746     ^0 = module: (path: "/path/to/file.o", hash: (2468601609, 1329373163, 1565878005, 638838075, 3148790418))
5747
5748 The ``path`` field is a string path to the bitcode file, and the ``hash``
5749 field is the 160-bit SHA-1 hash of the IR bitcode contents, used for
5750 incremental builds and caching.
5751
5752 .. _gv_summary:
5753
5754 Global Value Summary Entry
5755 --------------------------
5756
5757 Each global value summary entry corresponds to a global value defined or
5758 referenced by a summarized module.
5759
5760 Example:
5761
5762 .. code-block:: llvm
5763
5764     ^4 = gv: (name: "f"[, summaries: (Summary)[, (Summary)]*]?) ; guid = 14740650423002898831
5765
5766 For declarations, there will not be a summary list. For definitions, a
5767 global value will contain a list of summaries, one per module containing
5768 a definition. There can be multiple entries in a combined summary index
5769 for symbols with weak linkage.
5770
5771 Each ``Summary`` format will depend on whether the global value is a
5772 :ref:`function<function_summary>`, :ref:`variable<variable_summary>`, or
5773 :ref:`alias<alias_summary>`.
5774
5775 .. _function_summary:
5776
5777 Function Summary
5778 ^^^^^^^^^^^^^^^^
5779
5780 If the global value is a function, the ``Summary`` entry will look like:
5781
5782 .. code-block:: llvm
5783
5784     function: (module: ^0, flags: (linkage: external, notEligibleToImport: 0, live: 0, dsoLocal: 0), insts: 2[, FuncFlags]?[, Calls]?[, TypeIdInfo]?[, Refs]?
5785
5786 The ``module`` field includes the summary entry id for the module containing
5787 this definition, and the ``flags`` field contains information such as
5788 the linkage type, a flag indicating whether it is legal to import the
5789 definition, whether it is globally live and whether the linker resolved it
5790 to a local definition (the latter two are populated during the thin link).
5791 The ``insts`` field contains the number of IR instructions in the function.
5792 Finally, there are several optional fields: :ref:`FuncFlags<funcflags_summary>`,
5793 :ref:`Calls<calls_summary>`, :ref:`TypeIdInfo<typeidinfo_summary>`,
5794 :ref:`Refs<refs_summary>`.
5795
5796 .. _variable_summary:
5797
5798 Global Variable Summary
5799 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5800
5801 If the global value is a variable, the ``Summary`` entry will look like:
5802
5803 .. code-block:: llvm
5804
5805     variable: (module: ^0, flags: (linkage: external, notEligibleToImport: 0, live: 0, dsoLocal: 0)[, Refs]?
5806
5807 The variable entry contains a subset of the fields in a
5808 :ref:`function summary <function_summary>`, see the descriptions there.
5809
5810 .. _alias_summary:
5811
5812 Alias Summary
5813 ^^^^^^^^^^^^^
5814
5815 If the global value is an alias, the ``Summary`` entry will look like:
5816
5817 .. code-block:: llvm
5818
5819     alias: (module: ^0, flags: (linkage: external, notEligibleToImport: 0, live: 0, dsoLocal: 0), aliasee: ^2)
5820
5821 The ``module`` and ``flags`` fields are as described for a
5822 :ref:`function summary <function_summary>`. The ``aliasee`` field
5823 contains a reference to the global value summary entry of the aliasee.
5824
5825 .. _funcflags_summary:
5826
5827 Function Flags
5828 ^^^^^^^^^^^^^^
5829
5830 The optional ``FuncFlags`` field looks like:
5831
5832 .. code-block:: llvm
5833
5834     funcFlags: (readNone: 0, readOnly: 0, noRecurse: 0, returnDoesNotAlias: 0)
5835
5836 If unspecified, flags are assumed to hold the conservative ``false`` value of
5837 ``0``.
5838
5839 .. _calls_summary:
5840
5841 Calls
5842 ^^^^^
5843
5844 The optional ``Calls`` field looks like:
5845
5846 .. code-block:: llvm
5847
5848     calls: ((Callee)[, (Callee)]*)
5849
5850 where each ``Callee`` looks like:
5851
5852 .. code-block:: llvm
5853
5854     callee: ^1[, hotness: None]?[, relbf: 0]?
5855
5856 The ``callee`` refers to the summary entry id of the callee. At most one
5857 of ``hotness`` (which can take the values ``Unknown``, ``Cold``, ``None``,
5858 ``Hot``, and ``Critical``), and ``relbf`` (which holds the integer
5859 branch frequency relative to the entry frequency, scaled down by 2^8)
5860 may be specified. The defaults are ``Unknown`` and ``0``, respectively.
5861
5862 .. _refs_summary:
5863
5864 Refs
5865 ^^^^
5866
5867 The optional ``Refs`` field looks like:
5868
5869 .. code-block:: llvm
5870
5871     refs: ((Ref)[, (Ref)]*)
5872
5873 where each ``Ref`` contains a reference to the summary id of the referenced
5874 value (e.g. ``^1``).
5875
5876 .. _typeidinfo_summary:
5877
5878 TypeIdInfo
5879 ^^^^^^^^^^
5880
5881 The optional ``TypeIdInfo`` field, used for
5882 `Control Flow Integrity <http://clang.llvm.org/docs/ControlFlowIntegrity.html>`_,
5883 looks like:
5884
5885 .. code-block:: llvm
5886
5887     typeIdInfo: [(TypeTests)]?[, (TypeTestAssumeVCalls)]?[, (TypeCheckedLoadVCalls)]?[, (TypeTestAssumeConstVCalls)]?[, (TypeCheckedLoadConstVCalls)]?
5888
5889 These optional fields have the following forms:
5890
5891 TypeTests
5892 """""""""
5893
5894 .. code-block:: llvm
5895
5896     typeTests: (TypeIdRef[, TypeIdRef]*)
5897
5898 Where each ``TypeIdRef`` refers to a :ref:`type id<typeid_summary>`
5899 by summary id or ``GUID``.
5900
5901 TypeTestAssumeVCalls
5902 """"""""""""""""""""
5903
5904 .. code-block:: llvm
5905
5906     typeTestAssumeVCalls: (VFuncId[, VFuncId]*)
5907
5908 Where each VFuncId has the format:
5909
5910 .. code-block:: llvm
5911
5912     vFuncId: (TypeIdRef, offset: 16)
5913
5914 Where each ``TypeIdRef`` refers to a :ref:`type id<typeid_summary>`
5915 by summary id or ``GUID`` preceeded by a ``guid:`` tag.
5916
5917 TypeCheckedLoadVCalls
5918 """""""""""""""""""""
5919
5920 .. code-block:: llvm
5921
5922     typeCheckedLoadVCalls: (VFuncId[, VFuncId]*)
5923
5924 Where each VFuncId has the format described for ``TypeTestAssumeVCalls``.
5925
5926 TypeTestAssumeConstVCalls
5927 """""""""""""""""""""""""
5928
5929 .. code-block:: llvm
5930
5931     typeTestAssumeConstVCalls: (ConstVCall[, ConstVCall]*)
5932
5933 Where each ConstVCall has the format:
5934
5935 .. code-block:: llvm
5936
5937     VFuncId, args: (Arg[, Arg]*)
5938
5939 and where each VFuncId has the format described for ``TypeTestAssumeVCalls``,
5940 and each Arg is an integer argument number.
5941
5942 TypeCheckedLoadConstVCalls
5943 """"""""""""""""""""""""""
5944
5945 .. code-block:: llvm
5946
5947     typeCheckedLoadConstVCalls: (ConstVCall[, ConstVCall]*)
5948
5949 Where each ConstVCall has the format described for
5950 ``TypeTestAssumeConstVCalls``.
5951
5952 .. _typeid_summary:
5953
5954 Type ID Summary Entry
5955 ---------------------
5956
5957 Each type id summary entry corresponds to a type identifier resolution
5958 which is generated during the LTO link portion of the compile when building
5959 with `Control Flow Integrity <http://clang.llvm.org/docs/ControlFlowIntegrity.html>`_,
5960 so these are only present in a combined summary index.
5961
5962 Example:
5963
5964 .. code-block:: llvm
5965
5966     ^4 = typeid: (name: "_ZTS1A", summary: (typeTestRes: (kind: allOnes, sizeM1BitWidth: 7[, alignLog2: 0]?[, sizeM1: 0]?[, bitMask: 0]?[, inlineBits: 0]?)[, WpdResolutions]?)) ; guid = 7004155349499253778
5967
5968 The ``typeTestRes`` gives the type test resolution ``kind`` (which may
5969 be ``unsat``, ``byteArray``, ``inline``, ``single``, or ``allOnes``), and
5970 the ``size-1`` bit width. It is followed by optional flags, which default to 0,
5971 and an optional WpdResolutions (whole program devirtualization resolution)
5972 field that looks like:
5973
5974 .. code-block:: llvm
5975
5976     wpdResolutions: ((offset: 0, WpdRes)[, (offset: 1, WpdRes)]*
5977
5978 where each entry is a mapping from the given byte offset to the whole-program
5979 devirtualization resolution WpdRes, that has one of the following formats:
5980
5981 .. code-block:: llvm
5982
5983     wpdRes: (kind: branchFunnel)
5984     wpdRes: (kind: singleImpl, singleImplName: "_ZN1A1nEi")
5985     wpdRes: (kind: indir)
5986
5987 Additionally, each wpdRes has an optional ``resByArg`` field, which
5988 describes the resolutions for calls with all constant integer arguments:
5989
5990 .. code-block:: llvm
5991
5992     resByArg: (ResByArg[, ResByArg]*)
5993
5994 where ResByArg is:
5995
5996 .. code-block:: llvm
5997
5998     args: (Arg[, Arg]*), byArg: (kind: UniformRetVal[, info: 0][, byte: 0][, bit: 0])
5999
6000 Where the ``kind`` can be ``Indir``, ``UniformRetVal``, ``UniqueRetVal``
6001 or ``VirtualConstProp``. The ``info`` field is only used if the kind
6002 is ``UniformRetVal`` (indicates the uniform return value), or
6003 ``UniqueRetVal`` (holds the return value associated with the unique vtable
6004 (0 or 1)). The ``byte`` and ``bit`` fields are only used if the target does
6005 not support the use of absolute symbols to store constants.
6006
6007 .. _intrinsicglobalvariables:
6008
6009 Intrinsic Global Variables
6010 ==========================
6011
6012 LLVM has a number of "magic" global variables that contain data that
6013 affect code generation or other IR semantics. These are documented here.
6014 All globals of this sort should have a section specified as
6015 "``llvm.metadata``". This section and all globals that start with
6016 "``llvm.``" are reserved for use by LLVM.
6017
6018 .. _gv_llvmused:
6019
6020 The '``llvm.used``' Global Variable
6021 -----------------------------------
6022
6023 The ``@llvm.used`` global is an array which has
6024 :ref:`appending linkage <linkage_appending>`. This array contains a list of
6025 pointers to named global variables, functions and aliases which may optionally
6026 have a pointer cast formed of bitcast or getelementptr. For example, a legal
6027 use of it is:
6028
6029 .. code-block:: llvm
6030
6031     @X = global i8 4
6032     @Y = global i32 123
6033
6034     @llvm.used = appending global [2 x i8*] [
6035        i8* @X,
6036        i8* bitcast (i32* @Y to i8*)
6037     ], section "llvm.metadata"
6038
6039 If a symbol appears in the ``@llvm.used`` list, then the compiler, assembler,
6040 and linker are required to treat the symbol as if there is a reference to the
6041 symbol that it cannot see (which is why they have to be named). For example, if
6042 a variable has internal linkage and no references other than that from the
6043 ``@llvm.used`` list, it cannot be deleted. This is commonly used to represent
6044 references from inline asms and other things the compiler cannot "see", and
6045 corresponds to "``attribute((used))``" in GNU C.
6046
6047 On some targets, the code generator must emit a directive to the
6048 assembler or object file to prevent the assembler and linker from
6049 molesting the symbol.
6050
6051 .. _gv_llvmcompilerused:
6052
6053 The '``llvm.compiler.used``' Global Variable
6054 --------------------------------------------
6055
6056 The ``@llvm.compiler.used`` directive is the same as the ``@llvm.used``
6057 directive, except that it only prevents the compiler from touching the
6058 symbol. On targets that support it, this allows an intelligent linker to
6059 optimize references to the symbol without being impeded as it would be
6060 by ``@llvm.used``.
6061
6062 This is a rare construct that should only be used in rare circumstances,
6063 and should not be exposed to source languages.
6064
6065 .. _gv_llvmglobalctors:
6066
6067 The '``llvm.global_ctors``' Global Variable
6068 -------------------------------------------
6069
6070 .. code-block:: llvm
6071
6072     %0 = type { i32, void ()*, i8* }
6073     @llvm.global_ctors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @ctor, i8* @data }]
6074
6075 The ``@llvm.global_ctors`` array contains a list of constructor
6076 functions, priorities, and an optional associated global or function.
6077 The functions referenced by this array will be called in ascending order
6078 of priority (i.e. lowest first) when the module is loaded. The order of
6079 functions with the same priority is not defined.
6080
6081 If the third field is present, non-null, and points to a global variable
6082 or function, the initializer function will only run if the associated
6083 data from the current module is not discarded.
6084
6085 .. _llvmglobaldtors:
6086
6087 The '``llvm.global_dtors``' Global Variable
6088 -------------------------------------------
6089
6090 .. code-block:: llvm
6091
6092     %0 = type { i32, void ()*, i8* }
6093     @llvm.global_dtors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @dtor, i8* @data }]
6094
6095 The ``@llvm.global_dtors`` array contains a list of destructor
6096 functions, priorities, and an optional associated global or function.
6097 The functions referenced by this array will be called in descending
6098 order of priority (i.e. highest first) when the module is unloaded. The
6099 order of functions with the same priority is not defined.
6100
6101 If the third field is present, non-null, and points to a global variable
6102 or function, the destructor function will only run if the associated
6103 data from the current module is not discarded.
6104
6105 Instruction Reference
6106 =====================
6107
6108 The LLVM instruction set consists of several different classifications
6109 of instructions: :ref:`terminator instructions <terminators>`, :ref:`binary
6110 instructions <binaryops>`, :ref:`bitwise binary
6111 instructions <bitwiseops>`, :ref:`memory instructions <memoryops>`, and
6112 :ref:`other instructions <otherops>`.
6113
6114 .. _terminators:
6115
6116 Terminator Instructions
6117 -----------------------
6118
6119 As mentioned :ref:`previously <functionstructure>`, every basic block in a
6120 program ends with a "Terminator" instruction, which indicates which
6121 block should be executed after the current block is finished. These
6122 terminator instructions typically yield a '``void``' value: they produce
6123 control flow, not values (the one exception being the
6124 ':ref:`invoke <i_invoke>`' instruction).
6125
6126 The terminator instructions are: ':ref:`ret <i_ret>`',
6127 ':ref:`br <i_br>`', ':ref:`switch <i_switch>`',
6128 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`', ':ref:`invoke <i_invoke>`',
6129 ':ref:`resume <i_resume>`', ':ref:`catchswitch <i_catchswitch>`',
6130 ':ref:`catchret <i_catchret>`',
6131 ':ref:`cleanupret <i_cleanupret>`',
6132 and ':ref:`unreachable <i_unreachable>`'.
6133
6134 .. _i_ret:
6135
6136 '``ret``' Instruction
6137 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6138
6139 Syntax:
6140 """""""
6141
6142 ::
6143
6144       ret <type> <value>       ; Return a value from a non-void function
6145       ret void                 ; Return from void function
6146
6147 Overview:
6148 """""""""
6149
6150 The '``ret``' instruction is used to return control flow (and optionally
6151 a value) from a function back to the caller.
6152
6153 There are two forms of the '``ret``' instruction: one that returns a
6154 value and then causes control flow, and one that just causes control
6155 flow to occur.
6156
6157 Arguments:
6158 """"""""""
6159
6160 The '``ret``' instruction optionally accepts a single argument, the
6161 return value. The type of the return value must be a ':ref:`first
6162 class <t_firstclass>`' type.
6163
6164 A function is not :ref:`well formed <wellformed>` if it it has a non-void
6165 return type and contains a '``ret``' instruction with no return value or
6166 a return value with a type that does not match its type, or if it has a
6167 void return type and contains a '``ret``' instruction with a return
6168 value.
6169
6170 Semantics:
6171 """"""""""
6172
6173 When the '``ret``' instruction is executed, control flow returns back to
6174 the calling function's context. If the caller is a
6175 ":ref:`call <i_call>`" instruction, execution continues at the
6176 instruction after the call. If the caller was an
6177 ":ref:`invoke <i_invoke>`" instruction, execution continues at the
6178 beginning of the "normal" destination block. If the instruction returns
6179 a value, that value shall set the call or invoke instruction's return
6180 value.
6181
6182 Example:
6183 """"""""
6184
6185 .. code-block:: llvm
6186
6187       ret i32 5                       ; Return an integer value of 5
6188       ret void                        ; Return from a void function
6189       ret { i32, i8 } { i32 4, i8 2 } ; Return a struct of values 4 and 2
6190
6191 .. _i_br:
6192
6193 '``br``' Instruction
6194 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6195
6196 Syntax:
6197 """""""
6198
6199 ::
6200
6201       br i1 <cond>, label <iftrue>, label <iffalse>
6202       br label <dest>          ; Unconditional branch
6203
6204 Overview:
6205 """""""""
6206
6207 The '``br``' instruction is used to cause control flow to transfer to a
6208 different basic block in the current function. There are two forms of
6209 this instruction, corresponding to a conditional branch and an
6210 unconditional branch.
6211
6212 Arguments:
6213 """"""""""
6214
6215 The conditional branch form of the '``br``' instruction takes a single
6216 '``i1``' value and two '``label``' values. The unconditional form of the
6217 '``br``' instruction takes a single '``label``' value as a target.
6218
6219 Semantics:
6220 """"""""""
6221
6222 Upon execution of a conditional '``br``' instruction, the '``i1``'
6223 argument is evaluated. If the value is ``true``, control flows to the
6224 '``iftrue``' ``label`` argument. If "cond" is ``false``, control flows
6225 to the '``iffalse``' ``label`` argument.
6226
6227 Example:
6228 """"""""
6229
6230 .. code-block:: llvm
6231
6232     Test:
6233       %cond = icmp eq i32 %a, %b
6234       br i1 %cond, label %IfEqual, label %IfUnequal
6235     IfEqual:
6236       ret i32 1
6237     IfUnequal:
6238       ret i32 0
6239
6240 .. _i_switch:
6241
6242 '``switch``' Instruction
6243 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6244
6245 Syntax:
6246 """""""
6247
6248 ::
6249
6250       switch <intty> <value>, label <defaultdest> [ <intty> <val>, label <dest> ... ]
6251
6252 Overview:
6253 """""""""
6254
6255 The '``switch``' instruction is used to transfer control flow to one of
6256 several different places. It is a generalization of the '``br``'
6257 instruction, allowing a branch to occur to one of many possible
6258 destinations.
6259
6260 Arguments:
6261 """"""""""
6262
6263 The '``switch``' instruction uses three parameters: an integer
6264 comparison value '``value``', a default '``label``' destination, and an
6265 array of pairs of comparison value constants and '``label``'s. The table
6266 is not allowed to contain duplicate constant entries.
6267
6268 Semantics:
6269 """"""""""
6270
6271 The ``switch`` instruction specifies a table of values and destinations.
6272 When the '``switch``' instruction is executed, this table is searched
6273 for the given value. If the value is found, control flow is transferred
6274 to the corresponding destination; otherwise, control flow is transferred
6275 to the default destination.
6276
6277 Implementation:
6278 """""""""""""""
6279
6280 Depending on properties of the target machine and the particular
6281 ``switch`` instruction, this instruction may be code generated in
6282 different ways. For example, it could be generated as a series of
6283 chained conditional branches or with a lookup table.
6284
6285 Example:
6286 """"""""
6287
6288 .. code-block:: llvm
6289
6290      ; Emulate a conditional br instruction
6291      %Val = zext i1 %value to i32
6292      switch i32 %Val, label %truedest [ i32 0, label %falsedest ]
6293
6294      ; Emulate an unconditional br instruction
6295      switch i32 0, label %dest [ ]
6296
6297      ; Implement a jump table:
6298      switch i32 %val, label %otherwise [ i32 0, label %onzero
6299                                          i32 1, label %onone
6300                                          i32 2, label %ontwo ]
6301
6302 .. _i_indirectbr:
6303
6304 '``indirectbr``' Instruction
6305 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6306
6307 Syntax:
6308 """""""
6309
6310 ::
6311
6312       indirectbr <somety>* <address>, [ label <dest1>, label <dest2>, ... ]
6313
6314 Overview:
6315 """""""""
6316
6317 The '``indirectbr``' instruction implements an indirect branch to a
6318 label within the current function, whose address is specified by
6319 "``address``". Address must be derived from a
6320 :ref:`blockaddress <blockaddress>` constant.
6321
6322 Arguments:
6323 """"""""""
6324
6325 The '``address``' argument is the address of the label to jump to. The
6326 rest of the arguments indicate the full set of possible destinations
6327 that the address may point to. Blocks are allowed to occur multiple
6328 times in the destination list, though this isn't particularly useful.
6329
6330 This destination list is required so that dataflow analysis has an
6331 accurate understanding of the CFG.
6332
6333 Semantics:
6334 """"""""""
6335
6336 Control transfers to the block specified in the address argument. All
6337 possible destination blocks must be listed in the label list, otherwise
6338 this instruction has undefined behavior. This implies that jumps to
6339 labels defined in other functions have undefined behavior as well.
6340
6341 Implementation:
6342 """""""""""""""
6343
6344 This is typically implemented with a jump through a register.
6345
6346 Example:
6347 """"""""
6348
6349 .. code-block:: llvm
6350
6351      indirectbr i8* %Addr, [ label %bb1, label %bb2, label %bb3 ]
6352
6353 .. _i_invoke:
6354
6355 '``invoke``' Instruction
6356 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6357
6358 Syntax:
6359 """""""
6360
6361 ::
6362
6363       <result> = invoke [cconv] [ret attrs] <ty>|<fnty> <fnptrval>(<function args>) [fn attrs]
6364                     [operand bundles] to label <normal label> unwind label <exception label>
6365
6366 Overview:
6367 """""""""
6368
6369 The '``invoke``' instruction causes control to transfer to a specified
6370 function, with the possibility of control flow transfer to either the
6371 '``normal``' label or the '``exception``' label. If the callee function
6372 returns with the "``ret``" instruction, control flow will return to the
6373 "normal" label. If the callee (or any indirect callees) returns via the
6374 ":ref:`resume <i_resume>`" instruction or other exception handling
6375 mechanism, control is interrupted and continued at the dynamically
6376 nearest "exception" label.
6377
6378 The '``exception``' label is a `landing
6379 pad <ExceptionHandling.html#overview>`_ for the exception. As such,
6380 '``exception``' label is required to have the
6381 ":ref:`landingpad <i_landingpad>`" instruction, which contains the
6382 information about the behavior of the program after unwinding happens,
6383 as its first non-PHI instruction. The restrictions on the
6384 "``landingpad``" instruction's tightly couples it to the "``invoke``"
6385 instruction, so that the important information contained within the
6386 "``landingpad``" instruction can't be lost through normal code motion.
6387
6388 Arguments:
6389 """"""""""
6390
6391 This instruction requires several arguments:
6392
6393 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
6394    convention <callingconv>` the call should use. If none is
6395    specified, the call defaults to using C calling conventions.
6396 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
6397    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
6398    are valid here.
6399 #. '``ty``': the type of the call instruction itself which is also the
6400    type of the return value. Functions that return no value are marked
6401    ``void``.
6402 #. '``fnty``': shall be the signature of the function being invoked. The
6403    argument types must match the types implied by this signature. This
6404    type can be omitted if the function is not varargs.
6405 #. '``fnptrval``': An LLVM value containing a pointer to a function to
6406    be invoked. In most cases, this is a direct function invocation, but
6407    indirect ``invoke``'s are just as possible, calling an arbitrary pointer
6408    to function value.
6409 #. '``function args``': argument list whose types match the function
6410    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
6411    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
6412    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
6413    extra arguments can be specified.
6414 #. '``normal label``': the label reached when the called function
6415    executes a '``ret``' instruction.
6416 #. '``exception label``': the label reached when a callee returns via
6417    the :ref:`resume <i_resume>` instruction or other exception handling
6418    mechanism.
6419 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list.
6420 #. The optional :ref:`operand bundles <opbundles>` list.
6421
6422 Semantics:
6423 """"""""""
6424
6425 This instruction is designed to operate as a standard '``call``'
6426 instruction in most regards. The primary difference is that it
6427 establishes an association with a label, which is used by the runtime
6428 library to unwind the stack.
6429
6430 This instruction is used in languages with destructors to ensure that
6431 proper cleanup is performed in the case of either a ``longjmp`` or a
6432 thrown exception. Additionally, this is important for implementation of
6433 '``catch``' clauses in high-level languages that support them.
6434
6435 For the purposes of the SSA form, the definition of the value returned
6436 by the '``invoke``' instruction is deemed to occur on the edge from the
6437 current block to the "normal" label. If the callee unwinds then no
6438 return value is available.
6439
6440 Example:
6441 """"""""
6442
6443 .. code-block:: llvm
6444
6445       %retval = invoke i32 @Test(i32 15) to label %Continue
6446                   unwind label %TestCleanup              ; i32:retval set
6447       %retval = invoke coldcc i32 %Testfnptr(i32 15) to label %Continue
6448                   unwind label %TestCleanup              ; i32:retval set
6449
6450 .. _i_resume:
6451
6452 '``resume``' Instruction
6453 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6454
6455 Syntax:
6456 """""""
6457
6458 ::
6459
6460       resume <type> <value>
6461
6462 Overview:
6463 """""""""
6464
6465 The '``resume``' instruction is a terminator instruction that has no
6466 successors.
6467
6468 Arguments:
6469 """"""""""
6470
6471 The '``resume``' instruction requires one argument, which must have the
6472 same type as the result of any '``landingpad``' instruction in the same
6473 function.
6474
6475 Semantics:
6476 """"""""""
6477
6478 The '``resume``' instruction resumes propagation of an existing
6479 (in-flight) exception whose unwinding was interrupted with a
6480 :ref:`landingpad <i_landingpad>` instruction.
6481
6482 Example:
6483 """"""""
6484
6485 .. code-block:: llvm
6486
6487       resume { i8*, i32 } %exn
6488
6489 .. _i_catchswitch:
6490
6491 '``catchswitch``' Instruction
6492 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6493
6494 Syntax:
6495 """""""
6496
6497 ::
6498
6499       <resultval> = catchswitch within <parent> [ label <handler1>, label <handler2>, ... ] unwind to caller
6500       <resultval> = catchswitch within <parent> [ label <handler1>, label <handler2>, ... ] unwind label <default>
6501
6502 Overview:
6503 """""""""
6504
6505 The '``catchswitch``' instruction is used by `LLVM's exception handling system
6506 <ExceptionHandling.html#overview>`_ to describe the set of possible catch handlers
6507 that may be executed by the :ref:`EH personality routine <personalityfn>`.
6508
6509 Arguments:
6510 """"""""""
6511
6512 The ``parent`` argument is the token of the funclet that contains the
6513 ``catchswitch`` instruction. If the ``catchswitch`` is not inside a funclet,
6514 this operand may be the token ``none``.
6515
6516 The ``default`` argument is the label of another basic block beginning with
6517 either a ``cleanuppad`` or ``catchswitch`` instruction.  This unwind destination
6518 must be a legal target with respect to the ``parent`` links, as described in
6519 the `exception handling documentation\ <ExceptionHandling.html#wineh-constraints>`_.
6520
6521 The ``handlers`` are a nonempty list of successor blocks that each begin with a
6522 :ref:`catchpad <i_catchpad>` instruction.
6523
6524 Semantics:
6525 """"""""""
6526
6527 Executing this instruction transfers control to one of the successors in
6528 ``handlers``, if appropriate, or continues to unwind via the unwind label if
6529 present.
6530
6531 The ``catchswitch`` is both a terminator and a "pad" instruction, meaning that
6532 it must be both the first non-phi instruction and last instruction in the basic
6533 block. Therefore, it must be the only non-phi instruction in the block.
6534
6535 Example:
6536 """"""""
6537
6538 .. code-block:: text
6539
6540     dispatch1:
6541       %cs1 = catchswitch within none [label %handler0, label %handler1] unwind to caller
6542     dispatch2:
6543       %cs2 = catchswitch within %parenthandler [label %handler0] unwind label %cleanup
6544
6545 .. _i_catchret:
6546
6547 '``catchret``' Instruction
6548 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6549
6550 Syntax:
6551 """""""
6552
6553 ::
6554
6555       catchret from <token> to label <normal>
6556
6557 Overview:
6558 """""""""
6559
6560 The '``catchret``' instruction is a terminator instruction that has a
6561 single successor.
6562
6563
6564 Arguments:
6565 """"""""""
6566
6567 The first argument to a '``catchret``' indicates which ``catchpad`` it
6568 exits.  It must be a :ref:`catchpad <i_catchpad>`.
6569 The second argument to a '``catchret``' specifies where control will
6570 transfer to next.
6571
6572 Semantics:
6573 """"""""""
6574
6575 The '``catchret``' instruction ends an existing (in-flight) exception whose
6576 unwinding was interrupted with a :ref:`catchpad <i_catchpad>` instruction.  The
6577 :ref:`personality function <personalityfn>` gets a chance to execute arbitrary
6578 code to, for example, destroy the active exception.  Control then transfers to
6579 ``normal``.
6580
6581 The ``token`` argument must be a token produced by a ``catchpad`` instruction.
6582 If the specified ``catchpad`` is not the most-recently-entered not-yet-exited
6583 funclet pad (as described in the `EH documentation\ <ExceptionHandling.html#wineh-constraints>`_),
6584 the ``catchret``'s behavior is undefined.
6585
6586 Example:
6587 """"""""
6588
6589 .. code-block:: text
6590
6591       catchret from %catch label %continue
6592
6593 .. _i_cleanupret:
6594
6595 '``cleanupret``' Instruction
6596 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6597
6598 Syntax:
6599 """""""
6600
6601 ::
6602
6603       cleanupret from <value> unwind label <continue>
6604       cleanupret from <value> unwind to caller
6605
6606 Overview:
6607 """""""""
6608
6609 The '``cleanupret``' instruction is a terminator instruction that has
6610 an optional successor.
6611
6612
6613 Arguments:
6614 """"""""""
6615
6616 The '``cleanupret``' instruction requires one argument, which indicates
6617 which ``cleanuppad`` it exits, and must be a :ref:`cleanuppad <i_cleanuppad>`.
6618 If the specified ``cleanuppad`` is not the most-recently-entered not-yet-exited
6619 funclet pad (as described in the `EH documentation\ <ExceptionHandling.html#wineh-constraints>`_),
6620 the ``cleanupret``'s behavior is undefined.
6621
6622 The '``cleanupret``' instruction also has an optional successor, ``continue``,
6623 which must be the label of another basic block beginning with either a
6624 ``cleanuppad`` or ``catchswitch`` instruction.  This unwind destination must
6625 be a legal target with respect to the ``parent`` links, as described in the
6626 `exception handling documentation\ <ExceptionHandling.html#wineh-constraints>`_.
6627
6628 Semantics:
6629 """"""""""
6630
6631 The '``cleanupret``' instruction indicates to the
6632 :ref:`personality function <personalityfn>` that one
6633 :ref:`cleanuppad <i_cleanuppad>` it transferred control to has ended.
6634 It transfers control to ``continue`` or unwinds out of the function.
6635
6636 Example:
6637 """"""""
6638
6639 .. code-block:: text
6640
6641       cleanupret from %cleanup unwind to caller
6642       cleanupret from %cleanup unwind label %continue
6643
6644 .. _i_unreachable:
6645
6646 '``unreachable``' Instruction
6647 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6648
6649 Syntax:
6650 """""""
6651
6652 ::
6653
6654       unreachable
6655
6656 Overview:
6657 """""""""
6658
6659 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics. This
6660 instruction is used to inform the optimizer that a particular portion of
6661 the code is not reachable. This can be used to indicate that the code
6662 after a no-return function cannot be reached, and other facts.
6663
6664 Semantics:
6665 """"""""""
6666
6667 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics.
6668
6669 .. _binaryops:
6670
6671 Binary Operations
6672 -----------------
6673
6674 Binary operators are used to do most of the computation in a program.
6675 They require two operands of the same type, execute an operation on
6676 them, and produce a single value. The operands might represent multiple
6677 data, as is the case with the :ref:`vector <t_vector>` data type. The
6678 result value has the same type as its operands.
6679
6680 There are several different binary operators:
6681
6682 .. _i_add:
6683
6684 '``add``' Instruction
6685 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6686
6687 Syntax:
6688 """""""
6689
6690 ::
6691
6692       <result> = add <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
6693       <result> = add nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
6694       <result> = add nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
6695       <result> = add nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
6696
6697 Overview:
6698 """""""""
6699
6700 The '``add``' instruction returns the sum of its two operands.
6701
6702 Arguments:
6703 """"""""""
6704
6705 The two arguments to the '``add``' instruction must be
6706 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
6707 arguments must have identical types.
6708
6709 Semantics:
6710 """"""""""
6711
6712 The value produced is the integer sum of the two operands.
6713
6714 If the sum has unsigned overflow, the result returned is the
6715 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
6716 the result.
6717
6718 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
6719 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
6720
6721 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
6722 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
6723 result value of the ``add`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
6724 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
6725
6726 Example:
6727 """"""""
6728
6729 .. code-block:: text
6730
6731       <result> = add i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 + %var
6732
6733 .. _i_fadd:
6734
6735 '``fadd``' Instruction
6736 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6737
6738 Syntax:
6739 """""""
6740
6741 ::
6742
6743       <result> = fadd [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6744
6745 Overview:
6746 """""""""
6747
6748 The '``fadd``' instruction returns the sum of its two operands.
6749
6750 Arguments:
6751 """"""""""
6752
6753 The two arguments to the '``fadd``' instruction must be
6754 :ref:`floating-point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of 
6755 floating-point values. Both arguments must have identical types.
6756
6757 Semantics:
6758 """"""""""
6759
6760 The value produced is the floating-point sum of the two operands.
6761 This instruction is assumed to execute in the default :ref:`floating-point
6762 environment <floatenv>`. 
6763 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
6764 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
6765 unsafe floating-point optimizations:
6766
6767 Example:
6768 """"""""
6769
6770 .. code-block:: text
6771
6772       <result> = fadd float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 + %var
6773
6774 '``sub``' Instruction
6775 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6776
6777 Syntax:
6778 """""""
6779
6780 ::
6781
6782       <result> = sub <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
6783       <result> = sub nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
6784       <result> = sub nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
6785       <result> = sub nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
6786
6787 Overview:
6788 """""""""
6789
6790 The '``sub``' instruction returns the difference of its two operands.
6791
6792 Note that the '``sub``' instruction is used to represent the '``neg``'
6793 instruction present in most other intermediate representations.
6794
6795 Arguments:
6796 """"""""""
6797
6798 The two arguments to the '``sub``' instruction must be
6799 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
6800 arguments must have identical types.
6801
6802 Semantics:
6803 """"""""""
6804
6805 The value produced is the integer difference of the two operands.
6806
6807 If the difference has unsigned overflow, the result returned is the
6808 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
6809 the result.
6810
6811 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
6812 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
6813
6814 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
6815 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
6816 result value of the ``sub`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
6817 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
6818
6819 Example:
6820 """"""""
6821
6822 .. code-block:: text
6823
6824       <result> = sub i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 - %var
6825       <result> = sub i32 0, %val          ; yields i32:result = -%var
6826
6827 .. _i_fsub:
6828
6829 '``fsub``' Instruction
6830 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6831
6832 Syntax:
6833 """""""
6834
6835 ::
6836
6837       <result> = fsub [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6838
6839 Overview:
6840 """""""""
6841
6842 The '``fsub``' instruction returns the difference of its two operands.
6843
6844 Note that the '``fsub``' instruction is used to represent the '``fneg``'
6845 instruction present in most other intermediate representations.
6846
6847 Arguments:
6848 """"""""""
6849
6850 The two arguments to the '``fsub``' instruction must be
6851 :ref:`floating-point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of 
6852 floating-point values. Both arguments must have identical types.
6853
6854 Semantics:
6855 """"""""""
6856
6857 The value produced is the floating-point difference of the two operands.
6858 This instruction is assumed to execute in the default :ref:`floating-point
6859 environment <floatenv>`. 
6860 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
6861 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
6862 unsafe floating-point optimizations:
6863
6864 Example:
6865 """"""""
6866
6867 .. code-block:: text
6868
6869       <result> = fsub float 4.0, %var           ; yields float:result = 4.0 - %var
6870       <result> = fsub float -0.0, %val          ; yields float:result = -%var
6871
6872 '``mul``' Instruction
6873 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6874
6875 Syntax:
6876 """""""
6877
6878 ::
6879
6880       <result> = mul <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
6881       <result> = mul nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
6882       <result> = mul nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
6883       <result> = mul nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
6884
6885 Overview:
6886 """""""""
6887
6888 The '``mul``' instruction returns the product of its two operands.
6889
6890 Arguments:
6891 """"""""""
6892
6893 The two arguments to the '``mul``' instruction must be
6894 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
6895 arguments must have identical types.
6896
6897 Semantics:
6898 """"""""""
6899
6900 The value produced is the integer product of the two operands.
6901
6902 If the result of the multiplication has unsigned overflow, the result
6903 returned is the mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the
6904 bit width of the result.
6905
6906 Because LLVM integers use a two's complement representation, and the
6907 result is the same width as the operands, this instruction returns the
6908 correct result for both signed and unsigned integers. If a full product
6909 (e.g. ``i32`` * ``i32`` -> ``i64``) is needed, the operands should be
6910 sign-extended or zero-extended as appropriate to the width of the full
6911 product.
6912
6913 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
6914 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
6915 result value of the ``mul`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
6916 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
6917
6918 Example:
6919 """"""""
6920
6921 .. code-block:: text
6922
6923       <result> = mul i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 * %var
6924
6925 .. _i_fmul:
6926
6927 '``fmul``' Instruction
6928 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6929
6930 Syntax:
6931 """""""
6932
6933 ::
6934
6935       <result> = fmul [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6936
6937 Overview:
6938 """""""""
6939
6940 The '``fmul``' instruction returns the product of its two operands.
6941
6942 Arguments:
6943 """"""""""
6944
6945 The two arguments to the '``fmul``' instruction must be
6946 :ref:`floating-point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of 
6947 floating-point values. Both arguments must have identical types.
6948
6949 Semantics:
6950 """"""""""
6951
6952 The value produced is the floating-point product of the two operands.
6953 This instruction is assumed to execute in the default :ref:`floating-point
6954 environment <floatenv>`. 
6955 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
6956 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
6957 unsafe floating-point optimizations:
6958
6959 Example:
6960 """"""""
6961
6962 .. code-block:: text
6963
6964       <result> = fmul float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 * %var
6965
6966 '``udiv``' Instruction
6967 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6968
6969 Syntax:
6970 """""""
6971
6972 ::
6973
6974       <result> = udiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
6975       <result> = udiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6976
6977 Overview:
6978 """""""""
6979
6980 The '``udiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
6981
6982 Arguments:
6983 """"""""""
6984
6985 The two arguments to the '``udiv``' instruction must be
6986 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
6987 arguments must have identical types.
6988
6989 Semantics:
6990 """"""""""
6991
6992 The value produced is the unsigned integer quotient of the two operands.
6993
6994 Note that unsigned integer division and signed integer division are
6995 distinct operations; for signed integer division, use '``sdiv``'.
6996
6997 Division by zero is undefined behavior. For vectors, if any element
6998 of the divisor is zero, the operation has undefined behavior.
6999
7000
7001 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``udiv`` is
7002 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if %op1 is not a multiple of %op2 (as
7003 such, "((a udiv exact b) mul b) == a").
7004
7005 Example:
7006 """"""""
7007
7008 .. code-block:: text
7009
7010       <result> = udiv i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 / %var
7011
7012 '``sdiv``' Instruction
7013 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7014
7015 Syntax:
7016 """""""
7017
7018 ::
7019
7020       <result> = sdiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
7021       <result> = sdiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
7022
7023 Overview:
7024 """""""""
7025
7026 The '``sdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
7027
7028 Arguments:
7029 """"""""""
7030
7031 The two arguments to the '``sdiv``' instruction must be
7032 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
7033 arguments must have identical types.
7034
7035 Semantics:
7036 """"""""""
7037
7038 The value produced is the signed integer quotient of the two operands
7039 rounded towards zero.
7040
7041 Note that signed integer division and unsigned integer division are
7042 distinct operations; for unsigned integer division, use '``udiv``'.
7043
7044 Division by zero is undefined behavior. For vectors, if any element
7045 of the divisor is zero, the operation has undefined behavior.
7046 Overflow also leads to undefined behavior; this is a rare case, but can
7047 occur, for example, by doing a 32-bit division of -2147483648 by -1.
7048
7049 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``sdiv`` is
7050 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the result would be rounded.
7051
7052 Example:
7053 """"""""
7054
7055 .. code-block:: text
7056
7057       <result> = sdiv i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 / %var
7058
7059 .. _i_fdiv:
7060
7061 '``fdiv``' Instruction
7062 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7063
7064 Syntax:
7065 """""""
7066
7067 ::
7068
7069       <result> = fdiv [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
7070
7071 Overview:
7072 """""""""
7073
7074 The '``fdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
7075
7076 Arguments:
7077 """"""""""
7078
7079 The two arguments to the '``fdiv``' instruction must be
7080 :ref:`floating-point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of 
7081 floating-point values. Both arguments must have identical types.
7082
7083 Semantics:
7084 """"""""""
7085
7086 The value produced is the floating-point quotient of the two operands.
7087 This instruction is assumed to execute in the default :ref:`floating-point
7088 environment <floatenv>`. 
7089 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
7090 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
7091 unsafe floating-point optimizations:
7092
7093 Example:
7094 """"""""
7095
7096 .. code-block:: text
7097
7098       <result> = fdiv float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 / %var
7099
7100 '``urem``' Instruction
7101 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7102
7103 Syntax:
7104 """""""
7105
7106 ::
7107
7108       <result> = urem <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
7109
7110 Overview:
7111 """""""""
7112
7113 The '``urem``' instruction returns the remainder from the unsigned
7114 division of its two arguments.
7115
7116 Arguments:
7117 """"""""""
7118
7119 The two arguments to the '``urem``' instruction must be
7120 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
7121 arguments must have identical types.
7122
7123 Semantics:
7124 """"""""""
7125
7126 This instruction returns the unsigned integer *remainder* of a division.
7127 This instruction always performs an unsigned division to get the
7128 remainder.
7129
7130 Note that unsigned integer remainder and signed integer remainder are
7131 distinct operations; for signed integer remainder, use '``srem``'.
7132
7133 Taking the remainder of a division by zero is undefined behavior.
7134 For vectors, if any element of the divisor is zero, the operation has
7135 undefined behavior.
7136
7137 Example:
7138 """"""""
7139
7140 .. code-block:: text
7141
7142       <result> = urem i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 % %var
7143
7144 '``srem``' Instruction
7145 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7146
7147 Syntax:
7148 """""""
7149
7150 ::
7151
7152       <result> = srem <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
7153
7154 Overview:
7155 """""""""
7156
7157 The '``srem``' instruction returns the remainder from the signed
7158 division of its two operands. This instruction can also take
7159 :ref:`vector <t_vector>` versions of the values in which case the elements
7160 must be integers.
7161
7162 Arguments:
7163 """"""""""
7164
7165 The two arguments to the '``srem``' instruction must be
7166 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
7167 arguments must have identical types.
7168
7169 Semantics:
7170 """"""""""
7171
7172 This instruction returns the *remainder* of a division (where the result
7173 is either zero or has the same sign as the dividend, ``op1``), not the
7174 *modulo* operator (where the result is either zero or has the same sign
7175 as the divisor, ``op2``) of a value. For more information about the
7176 difference, see `The Math
7177 Forum <http://mathforum.org/dr.math/problems/anne.4.28.99.html>`_. For a
7178 table of how this is implemented in various languages, please see
7179 `Wikipedia: modulo
7180 operation <http://en.wikipedia.org/wiki/Modulo_operation>`_.
7181
7182 Note that signed integer remainder and unsigned integer remainder are
7183 distinct operations; for unsigned integer remainder, use '``urem``'.
7184
7185 Taking the remainder of a division by zero is undefined behavior.
7186 For vectors, if any element of the divisor is zero, the operation has
7187 undefined behavior.
7188 Overflow also leads to undefined behavior; this is a rare case, but can
7189 occur, for example, by taking the remainder of a 32-bit division of
7190 -2147483648 by -1. (The remainder doesn't actually overflow, but this
7191 rule lets srem be implemented using instructions that return both the
7192 result of the division and the remainder.)
7193
7194 Example:
7195 """"""""
7196
7197 .. code-block:: text
7198
7199       <result> = srem i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 % %var
7200
7201 .. _i_frem:
7202
7203 '``frem``' Instruction
7204 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7205
7206 Syntax:
7207 """""""
7208
7209 ::
7210
7211       <result> = frem [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
7212
7213 Overview:
7214 """""""""
7215
7216 The '``frem``' instruction returns the remainder from the division of
7217 its two operands.
7218
7219 Arguments:
7220 """"""""""
7221
7222 The two arguments to the '``frem``' instruction must be
7223 :ref:`floating-point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of 
7224 floating-point values. Both arguments must have identical types.
7225
7226 Semantics:
7227 """"""""""
7228
7229 The value produced is the floating-point remainder of the two operands.
7230 This is the same output as a libm '``fmod``' function, but without any
7231 possibility of setting ``errno``. The remainder has the same sign as the 
7232 dividend.
7233 This instruction is assumed to execute in the default :ref:`floating-point
7234 environment <floatenv>`. 
7235 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
7236 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
7237 unsafe floating-point optimizations:
7238
7239 Example:
7240 """"""""
7241
7242 .. code-block:: text
7243
7244       <result> = frem float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 % %var
7245
7246 .. _bitwiseops:
7247
7248 Bitwise Binary Operations
7249 -------------------------
7250
7251 Bitwise binary operators are used to do various forms of bit-twiddling
7252 in a program. They are generally very efficient instructions and can
7253 commonly be strength reduced from other instructions. They require two
7254 operands of the same type, execute an operation on them, and produce a
7255 single value. The resulting value is the same type as its operands.
7256
7257 '``shl``' Instruction
7258 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7259
7260 Syntax:
7261 """""""
7262
7263 ::
7264
7265       <result> = shl <ty> <op1>, <op2>           ; yields ty:result
7266       <result> = shl nuw <ty> <op1>, <op2>       ; yields ty:result
7267       <result> = shl nsw <ty> <op1>, <op2>       ; yields ty:result
7268       <result> = shl nuw nsw <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
7269
7270 Overview:
7271 """""""""
7272
7273 The '``shl``' instruction returns the first operand shifted to the left
7274 a specified number of bits.
7275
7276 Arguments:
7277 """"""""""
7278
7279 Both arguments to the '``shl``' instruction must be the same
7280 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
7281 '``op2``' is treated as an unsigned value.
7282
7283 Semantics:
7284 """"""""""
7285
7286 The value produced is ``op1`` \* 2\ :sup:`op2` mod 2\ :sup:`n`,
7287 where ``n`` is the width of the result. If ``op2`` is (statically or
7288 dynamically) equal to or larger than the number of bits in
7289 ``op1``, this instruction returns a :ref:`poison value <poisonvalues>`.
7290 If the arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted
7291 by the corresponding shift amount in ``op2``.
7292
7293 If the ``nuw`` keyword is present, then the shift produces a poison
7294 value if it shifts out any non-zero bits.
7295 If the ``nsw`` keyword is present, then the shift produces a poison
7296 value if it shifts out any bits that disagree with the resultant sign bit.
7297
7298 Example:
7299 """"""""
7300
7301 .. code-block:: text
7302
7303       <result> = shl i32 4, %var   ; yields i32: 4 << %var
7304       <result> = shl i32 4, 2      ; yields i32: 16
7305       <result> = shl i32 1, 10     ; yields i32: 1024
7306       <result> = shl i32 1, 32     ; undefined
7307       <result> = shl <2 x i32> < i32 1, i32 1>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 2, i32 4>
7308
7309 '``lshr``' Instruction
7310 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7311
7312 Syntax:
7313 """""""
7314
7315 ::
7316
7317       <result> = lshr <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
7318       <result> = lshr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
7319
7320 Overview:
7321 """""""""
7322
7323 The '``lshr``' instruction (logical shift right) returns the first
7324 operand shifted to the right a specified number of bits with zero fill.
7325
7326 Arguments:
7327 """"""""""
7328
7329 Both arguments to the '``lshr``' instruction must be the same
7330 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
7331 '``op2``' is treated as an unsigned value.
7332
7333 Semantics:
7334 """"""""""
7335
7336 This instruction always performs a logical shift right operation. The
7337 most significant bits of the result will be filled with zero bits after
7338 the shift. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
7339 than the number of bits in ``op1``, this instruction returns a :ref:`poison
7340 value <poisonvalues>`. If the arguments are vectors, each vector element
7341 of ``op1`` is shifted by the corresponding shift amount in ``op2``.
7342
7343 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``lshr`` is
7344 a poison value if any of the bits shifted out are non-zero.
7345
7346 Example:
7347 """"""""
7348
7349 .. code-block:: text
7350
7351       <result> = lshr i32 4, 1   ; yields i32:result = 2
7352       <result> = lshr i32 4, 2   ; yields i32:result = 1
7353       <result> = lshr i8  4, 3   ; yields i8:result = 0
7354       <result> = lshr i8 -2, 1   ; yields i8:result = 0x7F
7355       <result> = lshr i32 1, 32  ; undefined
7356       <result> = lshr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 0x7FFFFFFF, i32 1>
7357
7358 '``ashr``' Instruction
7359 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7360
7361 Syntax:
7362 """""""
7363
7364 ::
7365
7366       <result> = ashr <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
7367       <result> = ashr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
7368
7369 Overview:
7370 """""""""
7371
7372 The '``ashr``' instruction (arithmetic shift right) returns the first
7373 operand shifted to the right a specified number of bits with sign
7374 extension.
7375
7376 Arguments:
7377 """"""""""
7378
7379 Both arguments to the '``ashr``' instruction must be the same
7380 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
7381 '``op2``' is treated as an unsigned value.
7382
7383 Semantics:
7384 """"""""""
7385
7386 This instruction always performs an arithmetic shift right operation,
7387 The most significant bits of the result will be filled with the sign bit
7388 of ``op1``. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
7389 than the number of bits in ``op1``, this instruction returns a :ref:`poison
7390 value <poisonvalues>`. If the arguments are vectors, each vector element
7391 of ``op1`` is shifted by the corresponding shift amount in ``op2``.
7392
7393 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``ashr`` is
7394 a poison value if any of the bits shifted out are non-zero.
7395
7396 Example:
7397 """"""""
7398
7399 .. code-block:: text
7400
7401       <result> = ashr i32 4, 1   ; yields i32:result = 2
7402       <result> = ashr i32 4, 2   ; yields i32:result = 1
7403       <result> = ashr i8  4, 3   ; yields i8:result = 0
7404       <result> = ashr i8 -2, 1   ; yields i8:result = -1
7405       <result> = ashr i32 1, 32  ; undefined
7406       <result> = ashr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 3>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 -1, i32 0>
7407
7408 '``and``' Instruction
7409 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7410
7411 Syntax:
7412 """""""
7413
7414 ::
7415
7416       <result> = and <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
7417
7418 Overview:
7419 """""""""
7420
7421 The '``and``' instruction returns the bitwise logical and of its two
7422 operands.
7423
7424 Arguments:
7425 """"""""""
7426
7427 The two arguments to the '``and``' instruction must be
7428 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
7429 arguments must have identical types.
7430
7431 Semantics:
7432 """"""""""
7433
7434 The truth table used for the '``and``' instruction is:
7435
7436 +-----+-----+-----+
7437 | In0 | In1 | Out |
7438 +-----+-----+-----+
7439 |   0 |   0 |   0 |
7440 +-----+-----+-----+
7441 |   0 |   1 |   0 |
7442 +-----+-----+-----+
7443 |   1 |   0 |   0 |
7444 +-----+-----+-----+
7445 |   1 |   1 |   1 |
7446 +-----+-----+-----+
7447
7448 Example:
7449 """"""""
7450
7451 .. code-block:: text
7452
7453       <result> = and i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 & %var
7454       <result> = and i32 15, 40          ; yields i32:result = 8
7455       <result> = and i32 4, 8            ; yields i32:result = 0
7456
7457 '``or``' Instruction
7458 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7459
7460 Syntax:
7461 """""""
7462
7463 ::
7464
7465       <result> = or <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
7466
7467 Overview:
7468 """""""""
7469
7470 The '``or``' instruction returns the bitwise logical inclusive or of its
7471 two operands.
7472
7473 Arguments:
7474 """"""""""
7475
7476 The two arguments to the '``or``' instruction must be
7477 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
7478 arguments must have identical types.
7479
7480 Semantics:
7481 """"""""""
7482
7483 The truth table used for the '``or``' instruction is:
7484
7485 +-----+-----+-----+
7486 | In0 | In1 | Out |
7487 +-----+-----+-----+
7488 |   0 |   0 |   0 |
7489 +-----+-----+-----+
7490 |   0 |   1 |   1 |
7491 +-----+-----+-----+
7492 |   1 |   0 |   1 |
7493 +-----+-----+-----+
7494 |   1 |   1 |   1 |
7495 +-----+-----+-----+
7496
7497 Example:
7498 """"""""
7499
7500 ::
7501
7502       <result> = or i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 | %var
7503       <result> = or i32 15, 40          ; yields i32:result = 47
7504       <result> = or i32 4, 8            ; yields i32:result = 12
7505
7506 '``xor``' Instruction
7507 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7508
7509 Syntax:
7510 """""""
7511
7512 ::
7513
7514       <result> = xor <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
7515
7516 Overview:
7517 """""""""
7518
7519 The '``xor``' instruction returns the bitwise logical exclusive or of
7520 its two operands. The ``xor`` is used to implement the "one's
7521 complement" operation, which is the "~" operator in C.
7522
7523 Arguments:
7524 """"""""""
7525
7526 The two arguments to the '``xor``' instruction must be
7527 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
7528 arguments must have identical types.
7529
7530 Semantics:
7531 """"""""""
7532
7533 The truth table used for the '``xor``' instruction is:
7534
7535 +-----+-----+-----+
7536 | In0 | In1 | Out |
7537 +-----+-----+-----+
7538 |   0 |   0 |   0 |
7539 +-----+-----+-----+
7540 |   0 |   1 |   1 |
7541 +-----+-----+-----+
7542 |   1 |   0 |   1 |
7543 +-----+-----+-----+
7544 |   1 |   1 |   0 |
7545 +-----+-----+-----+
7546
7547 Example:
7548 """"""""
7549
7550 .. code-block:: text
7551
7552       <result> = xor i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 ^ %var
7553       <result> = xor i32 15, 40          ; yields i32:result = 39
7554       <result> = xor i32 4, 8            ; yields i32:result = 12
7555       <result> = xor i32 %V, -1          ; yields i32:result = ~%V
7556
7557 Vector Operations
7558 -----------------
7559
7560 LLVM supports several instructions to represent vector operations in a
7561 target-independent manner. These instructions cover the element-access
7562 and vector-specific operations needed to process vectors effectively.
7563 While LLVM does directly support these vector operations, many
7564 sophisticated algorithms will want to use target-specific intrinsics to
7565 take full advantage of a specific target.
7566
7567 .. _i_extractelement:
7568
7569 '``extractelement``' Instruction
7570 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7571
7572 Syntax:
7573 """""""
7574
7575 ::
7576
7577       <result> = extractelement <n x <ty>> <val>, <ty2> <idx>  ; yields <ty>
7578
7579 Overview:
7580 """""""""
7581
7582 The '``extractelement``' instruction extracts a single scalar element
7583 from a vector at a specified index.
7584
7585 Arguments:
7586 """"""""""
7587
7588 The first operand of an '``extractelement``' instruction is a value of
7589 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is an index indicating
7590 the position from which to extract the element. The index may be a
7591 variable of any integer type.
7592
7593 Semantics:
7594 """"""""""
7595
7596 The result is a scalar of the same type as the element type of ``val``.
7597 Its value is the value at position ``idx`` of ``val``. If ``idx``
7598 exceeds the length of ``val``, the results are undefined.
7599
7600 Example:
7601 """"""""
7602
7603 .. code-block:: text
7604
7605       <result> = extractelement <4 x i32> %vec, i32 0    ; yields i32
7606
7607 .. _i_insertelement:
7608
7609 '``insertelement``' Instruction
7610 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7611
7612 Syntax:
7613 """""""
7614
7615 ::
7616
7617       <result> = insertelement <n x <ty>> <val>, <ty> <elt>, <ty2> <idx>    ; yields <n x <ty>>
7618
7619 Overview:
7620 """""""""
7621
7622 The '``insertelement``' instruction inserts a scalar element into a
7623 vector at a specified index.
7624
7625 Arguments:
7626 """"""""""
7627
7628 The first operand of an '``insertelement``' instruction is a value of
7629 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is a scalar value whose
7630 type must equal the element type of the first operand. The third operand
7631 is an index indicating the position at which to insert the value. The
7632 index may be a variable of any integer type.
7633
7634 Semantics:
7635 """"""""""
7636
7637 The result is a vector of the same type as ``val``. Its element values
7638 are those of ``val`` except at position ``idx``, where it gets the value
7639 ``elt``. If ``idx`` exceeds the length of ``val``, the results are
7640 undefined.
7641
7642 Example:
7643 """"""""
7644
7645 .. code-block:: text
7646
7647       <result> = insertelement <4 x i32> %vec, i32 1, i32 0    ; yields <4 x i32>
7648
7649 .. _i_shufflevector:
7650
7651 '``shufflevector``' Instruction
7652 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7653
7654 Syntax:
7655 """""""
7656
7657 ::
7658
7659       <result> = shufflevector <n x <ty>> <v1>, <n x <ty>> <v2>, <m x i32> <mask>    ; yields <m x <ty>>
7660
7661 Overview:
7662 """""""""
7663
7664 The '``shufflevector``' instruction constructs a permutation of elements
7665 from two input vectors, returning a vector with the same element type as
7666 the input and length that is the same as the shuffle mask.
7667
7668 Arguments:
7669 """"""""""
7670
7671 The first two operands of a '``shufflevector``' instruction are vectors
7672 with the same type. The third argument is a shuffle mask whose element
7673 type is always 'i32'. The result of the instruction is a vector whose
7674 length is the same as the shuffle mask and whose element type is the
7675 same as the element type of the first two operands.
7676
7677 The shuffle mask operand is required to be a constant vector with either
7678 constant integer or undef values.
7679
7680 Semantics:
7681 """"""""""
7682
7683 The elements of the two input vectors are numbered from left to right
7684 across both of the vectors. The shuffle mask operand specifies, for each
7685 element of the result vector, which element of the two input vectors the
7686 result element gets. If the shuffle mask is undef, the result vector is
7687 undef. If any element of the mask operand is undef, that element of the
7688 result is undef. If the shuffle mask selects an undef element from one
7689 of the input vectors, the resulting element is undef.
7690
7691 Example:
7692 """"""""
7693
7694 .. code-block:: text
7695
7696       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
7697                               <4 x i32> <i32 0, i32 4, i32 1, i32 5>  ; yields <4 x i32>
7698       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> undef,
7699                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32> - Identity shuffle.
7700       <result> = shufflevector <8 x i32> %v1, <8 x i32> undef,
7701                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32>
7702       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
7703                               <8 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3, i32 4, i32 5, i32 6, i32 7 >  ; yields <8 x i32>
7704
7705 Aggregate Operations
7706 --------------------
7707
7708 LLVM supports several instructions for working with
7709 :ref:`aggregate <t_aggregate>` values.
7710
7711 .. _i_extractvalue:
7712
7713 '``extractvalue``' Instruction
7714 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7715
7716 Syntax:
7717 """""""
7718
7719 ::
7720
7721       <result> = extractvalue <aggregate type> <val>, <idx>{, <idx>}*
7722
7723 Overview:
7724 """""""""
7725
7726 The '``extractvalue``' instruction extracts the value of a member field
7727 from an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
7728
7729 Arguments:
7730 """"""""""
7731
7732 The first operand of an '``extractvalue``' instruction is a value of
7733 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The other operands are
7734 constant indices to specify which value to extract in a similar manner
7735 as indices in a '``getelementptr``' instruction.
7736
7737 The major differences to ``getelementptr`` indexing are:
7738
7739 -  Since the value being indexed is not a pointer, the first index is
7740    omitted and assumed to be zero.
7741 -  At least one index must be specified.
7742 -  Not only struct indices but also array indices must be in bounds.
7743
7744 Semantics:
7745 """"""""""
7746
7747 The result is the value at the position in the aggregate specified by
7748 the index operands.
7749
7750 Example:
7751 """"""""
7752
7753 .. code-block:: text
7754
7755       <result> = extractvalue {i32, float} %agg, 0    ; yields i32
7756
7757 .. _i_insertvalue:
7758
7759 '``insertvalue``' Instruction
7760 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7761
7762 Syntax:
7763 """""""
7764
7765 ::
7766
7767       <result> = insertvalue <aggregate type> <val>, <ty> <elt>, <idx>{, <idx>}*    ; yields <aggregate type>
7768
7769 Overview:
7770 """""""""
7771
7772 The '``insertvalue``' instruction inserts a value into a member field in
7773 an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
7774
7775 Arguments:
7776 """"""""""
7777
7778 The first operand of an '``insertvalue``' instruction is a value of
7779 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The second operand is
7780 a first-class value to insert. The following operands are constant
7781 indices indicating the position at which to insert the value in a
7782 similar manner as indices in a '``extractvalue``' instruction. The value
7783 to insert must have the same type as the value identified by the
7784 indices.
7785
7786 Semantics:
7787 """"""""""
7788
7789 The result is an aggregate of the same type as ``val``. Its value is
7790 that of ``val`` except that the value at the position specified by the
7791 indices is that of ``elt``.
7792
7793 Example:
7794 """"""""
7795
7796 .. code-block:: llvm
7797
7798       %agg1 = insertvalue {i32, float} undef, i32 1, 0              ; yields {i32 1, float undef}
7799       %agg2 = insertvalue {i32, float} %agg1, float %val, 1         ; yields {i32 1, float %val}
7800       %agg3 = insertvalue {i32, {float}} undef, float %val, 1, 0    ; yields {i32 undef, {float %val}}
7801
7802 .. _memoryops:
7803
7804 Memory Access and Addressing Operations
7805 ---------------------------------------
7806
7807 A key design point of an SSA-based representation is how it represents
7808 memory. In LLVM, no memory locations are in SSA form, which makes things
7809 very simple. This section describes how to read, write, and allocate
7810 memory in LLVM.
7811
7812 .. _i_alloca:
7813
7814 '``alloca``' Instruction
7815 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7816
7817 Syntax:
7818 """""""
7819
7820 ::
7821
7822       <result> = alloca [inalloca] <type> [, <ty> <NumElements>] [, align <alignment>] [, addrspace(<num>)]     ; yields type addrspace(num)*:result
7823
7824 Overview:
7825 """""""""
7826
7827 The '``alloca``' instruction allocates memory on the stack frame of the
7828 currently executing function, to be automatically released when this
7829 function returns to its caller. The object is always allocated in the
7830 address space for allocas indicated in the datalayout.
7831
7832 Arguments:
7833 """"""""""
7834
7835 The '``alloca``' instruction allocates ``sizeof(<type>)*NumElements``
7836 bytes of memory on the runtime stack, returning a pointer of the
7837 appropriate type to the program. If "NumElements" is specified, it is
7838 the number of elements allocated, otherwise "NumElements" is defaulted
7839 to be one. If a constant alignment is specified, the value result of the
7840 allocation is guaranteed to be aligned to at least that boundary. The
7841 alignment may not be greater than ``1 << 29``. If not specified, or if
7842 zero, the target can choose to align the allocation on any convenient
7843 boundary compatible with the type.
7844
7845 '``type``' may be any sized type.
7846
7847 Semantics:
7848 """"""""""
7849
7850 Memory is allocated; a pointer is returned. The operation is undefined
7851 if there is insufficient stack space for the allocation. '``alloca``'d
7852 memory is automatically released when the function returns. The
7853 '``alloca``' instruction is commonly used to represent automatic
7854 variables that must have an address available. When the function returns
7855 (either with the ``ret`` or ``resume`` instructions), the memory is
7856 reclaimed. Allocating zero bytes is legal, but the result is undefined.
7857 The order in which memory is allocated (ie., which way the stack grows)
7858 is not specified.
7859
7860 Example:
7861 """"""""
7862
7863 .. code-block:: llvm
7864
7865       %ptr = alloca i32                             ; yields i32*:ptr
7866       %ptr = alloca i32, i32 4                      ; yields i32*:ptr
7867       %ptr = alloca i32, i32 4, align 1024          ; yields i32*:ptr
7868       %ptr = alloca i32, align 1024                 ; yields i32*:ptr
7869
7870 .. _i_load:
7871
7872 '``load``' Instruction
7873 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7874
7875 Syntax:
7876 """""""
7877
7878 ::
7879
7880       <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>]
7881       <result> = load atomic [volatile] <ty>, <ty>* <pointer> [syncscope("<target-scope>")] <ordering>, align <alignment> [, !invariant.group !<index>]
7882       !<index> = !{ i32 1 }
7883       !<deref_bytes_node> = !{i64 <dereferenceable_bytes>}
7884       !<align_node> = !{ i64 <value_alignment> }
7885
7886 Overview:
7887 """""""""
7888
7889 The '``load``' instruction is used to read from memory.
7890
7891 Arguments:
7892 """"""""""
7893
7894 The argument to the ``load`` instruction specifies the memory address from which
7895 to load. The type specified must be a :ref:`first class <t_firstclass>` type of
7896 known size (i.e. not containing an :ref:`opaque structural type <t_opaque>`). If
7897 the ``load`` is marked as ``volatile``, then the optimizer is not allowed to
7898 modify the number or order of execution of this ``load`` with other
7899 :ref:`volatile operations <volatile>`.
7900
7901 If the ``load`` is marked as ``atomic``, it takes an extra :ref:`ordering
7902 <ordering>` and optional ``syncscope("<target-scope>")`` argument. The
7903 ``release`` and ``acq_rel`` orderings are not valid on ``load`` instructions.
7904 Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results when they may see
7905 multiple atomic stores. The type of the pointee must be an integer, pointer, or
7906 floating-point type whose bit width is a power of two greater than or equal to
7907 eight and less than or equal to a target-specific size limit.  ``align`` must be
7908 explicitly specified on atomic loads, and the load has undefined behavior if the
7909 alignment is not set to a value which is at least the size in bytes of the
7910 pointee. ``!nontemporal`` does not have any defined semantics for atomic loads.
7911
7912 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
7913 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
7914 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
7915 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
7916 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
7917 alignment results in undefined behavior. Underestimating the alignment
7918 may produce less efficient code. An alignment of 1 is always safe. The
7919 maximum possible alignment is ``1 << 29``. An alignment value higher
7920 than the size of the loaded type implies memory up to the alignment
7921 value bytes can be safely loaded without trapping in the default
7922 address space. Access of the high bytes can interfere with debugging
7923 tools, so should not be accessed if the function has the
7924 ``sanitize_thread`` or ``sanitize_address`` attributes.
7925
7926 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single
7927 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one
7928 ``i32`` entry of value 1. The existence of the ``!nontemporal``
7929 metadata on the instruction tells the optimizer and code generator
7930 that this load is not expected to be reused in the cache. The code
7931 generator may select special instructions to save cache bandwidth, such
7932 as the ``MOVNT`` instruction on x86.
7933
7934 The optional ``!invariant.load`` metadata must reference a single
7935 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
7936 entries. If a load instruction tagged with the ``!invariant.load``
7937 metadata is executed, the optimizer may assume the memory location
7938 referenced by the load contains the same value at all points in the
7939 program where the memory location is known to be dereferenceable.
7940
7941 The optional ``!invariant.group`` metadata must reference a single metadata name
7942  ``<index>`` corresponding to a metadata node with no entries.
7943  See ``invariant.group`` metadata.
7944
7945 The optional ``!nonnull`` metadata must reference a single
7946 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
7947 entries. The existence of the ``!nonnull`` metadata on the
7948 instruction tells the optimizer that the value loaded is known to
7949 never be null. This is analogous to the ``nonnull`` attribute
7950 on parameters and return values. This metadata can only be applied
7951 to loads of a pointer type.
7952
7953 The optional ``!dereferenceable`` metadata must reference a single metadata
7954 name ``<deref_bytes_node>`` corresponding to a metadata node with one ``i64``
7955 entry. The existence of the ``!dereferenceable`` metadata on the instruction
7956 tells the optimizer that the value loaded is known to be dereferenceable.
7957 The number of bytes known to be dereferenceable is specified by the integer
7958 value in the metadata node. This is analogous to the ''dereferenceable''
7959 attribute on parameters and return values. This metadata can only be applied
7960 to loads of a pointer type.
7961
7962 The optional ``!dereferenceable_or_null`` metadata must reference a single
7963 metadata name ``<deref_bytes_node>`` corresponding to a metadata node with one
7964 ``i64`` entry. The existence of the ``!dereferenceable_or_null`` metadata on the
7965 instruction tells the optimizer that the value loaded is known to be either
7966 dereferenceable or null.
7967 The number of bytes known to be dereferenceable is specified by the integer
7968 value in the metadata node. This is analogous to the ''dereferenceable_or_null''
7969 attribute on parameters and return values. This metadata can only be applied
7970 to loads of a pointer type.
7971
7972 The optional ``!align`` metadata must reference a single metadata name
7973 ``<align_node>`` corresponding to a metadata node with one ``i64`` entry.
7974 The existence of the ``!align`` metadata on the instruction tells the
7975 optimizer that the value loaded is known to be aligned to a boundary specified
7976 by the integer value in the metadata node. The alignment must be a power of 2.
7977 This is analogous to the ''align'' attribute on parameters and return values.
7978 This metadata can only be applied to loads of a pointer type.
7979
7980 Semantics:
7981 """"""""""
7982
7983 The location of memory pointed to is loaded. If the value being loaded
7984 is of scalar type then the number of bytes read does not exceed the
7985 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
7986 example, loading an ``i24`` reads at most three bytes. When loading a
7987 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
7988 of bytes, the result is undefined if the value was not originally
7989 written using a store of the same type.
7990
7991 Examples:
7992 """""""""
7993
7994 .. code-block:: llvm
7995
7996       %ptr = alloca i32                               ; yields i32*:ptr
7997       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields void
7998       %val = load i32, i32* %ptr                      ; yields i32:val = i32 3
7999
8000 .. _i_store:
8001
8002 '``store``' Instruction
8003 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8004
8005 Syntax:
8006 """""""
8007
8008 ::
8009
8010       store [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>][, !invariant.group !<index>]        ; yields void
8011       store atomic [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer> [syncscope("<target-scope>")] <ordering>, align <alignment> [, !invariant.group !<index>] ; yields void
8012
8013 Overview:
8014 """""""""
8015
8016 The '``store``' instruction is used to write to memory.
8017
8018 Arguments:
8019 """"""""""
8020
8021 There are two arguments to the ``store`` instruction: a value to store and an
8022 address at which to store it. The type of the ``<pointer>`` operand must be a
8023 pointer to the :ref:`first class <t_firstclass>` type of the ``<value>``
8024 operand. If the ``store`` is marked as ``volatile``, then the optimizer is not
8025 allowed to modify the number or order of execution of this ``store`` with other
8026 :ref:`volatile operations <volatile>`.  Only values of :ref:`first class
8027 <t_firstclass>` types of known size (i.e. not containing an :ref:`opaque
8028 structural type <t_opaque>`) can be stored.
8029
8030 If the ``store`` is marked as ``atomic``, it takes an extra :ref:`ordering
8031 <ordering>` and optional ``syncscope("<target-scope>")`` argument. The
8032 ``acquire`` and ``acq_rel`` orderings aren't valid on ``store`` instructions.
8033 Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results when they may see
8034 multiple atomic stores. The type of the pointee must be an integer, pointer, or
8035 floating-point type whose bit width is a power of two greater than or equal to
8036 eight and less than or equal to a target-specific size limit.  ``align`` must be
8037 explicitly specified on atomic stores, and the store has undefined behavior if
8038 the alignment is not set to a value which is at least the size in bytes of the
8039 pointee. ``!nontemporal`` does not have any defined semantics for atomic stores.
8040
8041 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
8042 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
8043 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
8044 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
8045 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
8046 alignment results in undefined behavior. Underestimating the
8047 alignment may produce less efficient code. An alignment of 1 is always
8048 safe. The maximum possible alignment is ``1 << 29``. An alignment
8049 value higher than the size of the stored type implies memory up to the
8050 alignment value bytes can be stored to without trapping in the default
8051 address space. Storing to the higher bytes however may result in data
8052 races if another thread can access the same address. Introducing a
8053 data race is not allowed. Storing to the extra bytes is not allowed
8054 even in situations where a data race is known to not exist if the
8055 function has the ``sanitize_address`` attribute.
8056
8057 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single metadata
8058 name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one ``i32`` entry of
8059 value 1. The existence of the ``!nontemporal`` metadata on the instruction
8060 tells the optimizer and code generator that this load is not expected to
8061 be reused in the cache. The code generator may select special
8062 instructions to save cache bandwidth, such as the ``MOVNT`` instruction on
8063 x86.
8064
8065 The optional ``!invariant.group`` metadata must reference a
8066 single metadata name ``<index>``. See ``invariant.group`` metadata.
8067
8068 Semantics:
8069 """"""""""
8070
8071 The contents of memory are updated to contain ``<value>`` at the
8072 location specified by the ``<pointer>`` operand. If ``<value>`` is
8073 of scalar type then the number of bytes written does not exceed the
8074 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
8075 example, storing an ``i24`` writes at most three bytes. When writing a
8076 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
8077 of bytes, it is unspecified what happens to the extra bits that do not
8078 belong to the type, but they will typically be overwritten.
8079
8080 Example:
8081 """"""""
8082
8083 .. code-block:: llvm
8084
8085       %ptr = alloca i32                               ; yields i32*:ptr
8086       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields void
8087       %val = load i32, i32* %ptr                      ; yields i32:val = i32 3
8088
8089 .. _i_fence:
8090
8091 '``fence``' Instruction
8092 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8093
8094 Syntax:
8095 """""""
8096
8097 ::
8098
8099       fence [syncscope("<target-scope>")] <ordering>  ; yields void
8100
8101 Overview:
8102 """""""""
8103
8104 The '``fence``' instruction is used to introduce happens-before edges
8105 between operations.
8106
8107 Arguments:
8108 """"""""""
8109
8110 '``fence``' instructions take an :ref:`ordering <ordering>` argument which
8111 defines what *synchronizes-with* edges they add. They can only be given
8112 ``acquire``, ``release``, ``acq_rel``, and ``seq_cst`` orderings.
8113
8114 Semantics:
8115 """"""""""
8116
8117 A fence A which has (at least) ``release`` ordering semantics
8118 *synchronizes with* a fence B with (at least) ``acquire`` ordering
8119 semantics if and only if there exist atomic operations X and Y, both
8120 operating on some atomic object M, such that A is sequenced before X, X
8121 modifies M (either directly or through some side effect of a sequence
8122 headed by X), Y is sequenced before B, and Y observes M. This provides a
8123 *happens-before* dependency between A and B. Rather than an explicit
8124 ``fence``, one (but not both) of the atomic operations X or Y might
8125 provide a ``release`` or ``acquire`` (resp.) ordering constraint and
8126 still *synchronize-with* the explicit ``fence`` and establish the
8127 *happens-before* edge.
8128
8129 A ``fence`` which has ``seq_cst`` ordering, in addition to having both
8130 ``acquire`` and ``release`` semantics specified above, participates in
8131 the global program order of other ``seq_cst`` operations and/or fences.
8132
8133 A ``fence`` instruction can also take an optional
8134 ":ref:`syncscope <syncscope>`" argument.
8135
8136 Example:
8137 """"""""
8138
8139 .. code-block:: text
8140
8141       fence acquire                                        ; yields void
8142       fence syncscope("singlethread") seq_cst              ; yields void
8143       fence syncscope("agent") seq_cst                     ; yields void
8144
8145 .. _i_cmpxchg:
8146
8147 '``cmpxchg``' Instruction
8148 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8149
8150 Syntax:
8151 """""""
8152
8153 ::
8154
8155       cmpxchg [weak] [volatile] <ty>* <pointer>, <ty> <cmp>, <ty> <new> [syncscope("<target-scope>")] <success ordering> <failure ordering> ; yields  { ty, i1 }
8156
8157 Overview:
8158 """""""""
8159
8160 The '``cmpxchg``' instruction is used to atomically modify memory. It
8161 loads a value in memory and compares it to a given value. If they are
8162 equal, it tries to store a new value into the memory.
8163
8164 Arguments:
8165 """"""""""
8166
8167 There are three arguments to the '``cmpxchg``' instruction: an address
8168 to operate on, a value to compare to the value currently be at that
8169 address, and a new value to place at that address if the compared values
8170 are equal. The type of '<cmp>' must be an integer or pointer type whose
8171 bit width is a power of two greater than or equal to eight and less
8172 than or equal to a target-specific size limit. '<cmp>' and '<new>' must
8173 have the same type, and the type of '<pointer>' must be a pointer to
8174 that type. If the ``cmpxchg`` is marked as ``volatile``, then the
8175 optimizer is not allowed to modify the number or order of execution of
8176 this ``cmpxchg`` with other :ref:`volatile operations <volatile>`.
8177
8178 The success and failure :ref:`ordering <ordering>` arguments specify how this
8179 ``cmpxchg`` synchronizes with other atomic operations. Both ordering parameters
8180 must be at least ``monotonic``, the ordering constraint on failure must be no
8181 stronger than that on success, and the failure ordering cannot be either
8182 ``release`` or ``acq_rel``.
8183
8184 A ``cmpxchg`` instruction can also take an optional
8185 ":ref:`syncscope <syncscope>`" argument.
8186
8187 The pointer passed into cmpxchg must have alignment greater than or
8188 equal to the size in memory of the operand.
8189
8190 Semantics:
8191 """"""""""
8192
8193 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``' operand
8194 is read and compared to '``<cmp>``'; if the values are equal, '``<new>``' is
8195 written to the location. The original value at the location is returned,
8196 together with a flag indicating success (true) or failure (false).
8197
8198 If the cmpxchg operation is marked as ``weak`` then a spurious failure is
8199 permitted: the operation may not write ``<new>`` even if the comparison
8200 matched.
8201
8202 If the cmpxchg operation is strong (the default), the i1 value is 1 if and only
8203 if the value loaded equals ``cmp``.
8204
8205 A successful ``cmpxchg`` is a read-modify-write instruction for the purpose of
8206 identifying release sequences. A failed ``cmpxchg`` is equivalent to an atomic
8207 load with an ordering parameter determined the second ordering parameter.
8208
8209 Example:
8210 """"""""
8211
8212 .. code-block:: llvm
8213
8214     entry:
8215       %orig = load atomic i32, i32* %ptr unordered, align 4                      ; yields i32
8216       br label %loop
8217
8218     loop:
8219       %cmp = phi i32 [ %orig, %entry ], [%value_loaded, %loop]
8220       %squared = mul i32 %cmp, %cmp
8221       %val_success = cmpxchg i32* %ptr, i32 %cmp, i32 %squared acq_rel monotonic ; yields  { i32, i1 }
8222       %value_loaded = extractvalue { i32, i1 } %val_success, 0
8223       %success = extractvalue { i32, i1 } %val_success, 1
8224       br i1 %success, label %done, label %loop
8225
8226     done:
8227       ...
8228
8229 .. _i_atomicrmw:
8230
8231 '``atomicrmw``' Instruction
8232 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8233
8234 Syntax:
8235 """""""
8236
8237 ::
8238
8239       atomicrmw [volatile] <operation> <ty>* <pointer>, <ty> <value> [syncscope("<target-scope>")] <ordering>                   ; yields ty
8240
8241 Overview:
8242 """""""""
8243
8244 The '``atomicrmw``' instruction is used to atomically modify memory.
8245
8246 Arguments:
8247 """"""""""
8248
8249 There are three arguments to the '``atomicrmw``' instruction: an
8250 operation to apply, an address whose value to modify, an argument to the
8251 operation. The operation must be one of the following keywords:
8252
8253 -  xchg
8254 -  add
8255 -  sub
8256 -  and
8257 -  nand
8258 -  or
8259 -  xor
8260 -  max
8261 -  min
8262 -  umax
8263 -  umin
8264
8265 The type of '<value>' must be an integer type whose bit width is a power
8266 of two greater than or equal to eight and less than or equal to a
8267 target-specific size limit. The type of the '``<pointer>``' operand must
8268 be a pointer to that type. If the ``atomicrmw`` is marked as
8269 ``volatile``, then the optimizer is not allowed to modify the number or
8270 order of execution of this ``atomicrmw`` with other :ref:`volatile
8271 operations <volatile>`.
8272
8273 A ``atomicrmw`` instruction can also take an optional
8274 ":ref:`syncscope <syncscope>`" argument.
8275
8276 Semantics:
8277 """"""""""
8278
8279 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
8280 operand are atomically read, modified, and written back. The original
8281 value at the location is returned. The modification is specified by the
8282 operation argument:
8283
8284 -  xchg: ``*ptr = val``
8285 -  add: ``*ptr = *ptr + val``
8286 -  sub: ``*ptr = *ptr - val``
8287 -  and: ``*ptr = *ptr & val``
8288 -  nand: ``*ptr = ~(*ptr & val)``
8289 -  or: ``*ptr = *ptr | val``
8290 -  xor: ``*ptr = *ptr ^ val``
8291 -  max: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
8292 -  min: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
8293 -  umax: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using an unsigned
8294    comparison)
8295 -  umin: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using an unsigned
8296    comparison)
8297
8298 Example:
8299 """"""""
8300
8301 .. code-block:: llvm
8302
8303       %old = atomicrmw add i32* %ptr, i32 1 acquire                        ; yields i32
8304
8305 .. _i_getelementptr:
8306
8307 '``getelementptr``' Instruction
8308 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8309
8310 Syntax:
8311 """""""
8312
8313 ::
8314
8315       <result> = getelementptr <ty>, <ty>* <ptrval>{, [inrange] <ty> <idx>}*
8316       <result> = getelementptr inbounds <ty>, <ty>* <ptrval>{, [inrange] <ty> <idx>}*
8317       <result> = getelementptr <ty>, <ptr vector> <ptrval>, [inrange] <vector index type> <idx>
8318
8319 Overview:
8320 """""""""
8321
8322 The '``getelementptr``' instruction is used to get the address of a
8323 subelement of an :ref:`aggregate <t_aggregate>` data structure. It performs
8324 address calculation only and does not access memory. The instruction can also
8325 be used to calculate a vector of such addresses.
8326
8327 Arguments:
8328 """"""""""
8329
8330 The first argument is always a type used as the basis for the calculations.
8331 The second argument is always a pointer or a vector of pointers, and is the
8332 base address to start from. The remaining arguments are indices
8333 that indicate which of the elements of the aggregate object are indexed.
8334 The interpretation of each index is dependent on the type being indexed
8335 into. The first index always indexes the pointer value given as the
8336 second argument, the second index indexes a value of the type pointed to
8337 (not necessarily the value directly pointed to, since the first index
8338 can be non-zero), etc. The first type indexed into must be a pointer
8339 value, subsequent types can be arrays, vectors, and structs. Note that
8340 subsequent types being indexed into can never be pointers, since that
8341 would require loading the pointer before continuing calculation.
8342
8343 The type of each index argument depends on the type it is indexing into.
8344 When indexing into a (optionally packed) structure, only ``i32`` integer
8345 **constants** are allowed (when using a vector of indices they must all
8346 be the **same** ``i32`` integer constant). When indexing into an array,
8347 pointer or vector, integers of any width are allowed, and they are not
8348 required to be constant. These integers are treated as signed values
8349 where relevant.
8350
8351 For example, let's consider a C code fragment and how it gets compiled
8352 to LLVM:
8353
8354 .. code-block:: c
8355
8356     struct RT {
8357       char A;
8358       int B[10][20];
8359       char C;
8360     };
8361     struct ST {
8362       int X;
8363       double Y;
8364       struct RT Z;
8365     };
8366
8367     int *foo(struct ST *s) {
8368       return &s[1].Z.B[5][13];
8369     }
8370
8371 The LLVM code generated by Clang is:
8372
8373 .. code-block:: llvm
8374
8375     %struct.RT = type { i8, [10 x [20 x i32]], i8 }
8376     %struct.ST = type { i32, double, %struct.RT }
8377
8378     define i32* @foo(%struct.ST* %s) nounwind uwtable readnone optsize ssp {
8379     entry:
8380       %arrayidx = getelementptr inbounds %struct.ST, %struct.ST* %s, i64 1, i32 2, i32 1, i64 5, i64 13
8381       ret i32* %arrayidx
8382     }
8383
8384 Semantics:
8385 """"""""""
8386
8387 In the example above, the first index is indexing into the
8388 '``%struct.ST*``' type, which is a pointer, yielding a '``%struct.ST``'
8389 = '``{ i32, double, %struct.RT }``' type, a structure. The second index
8390 indexes into the third element of the structure, yielding a
8391 '``%struct.RT``' = '``{ i8 , [10 x [20 x i32]], i8 }``' type, another
8392 structure. The third index indexes into the second element of the
8393 structure, yielding a '``[10 x [20 x i32]]``' type, an array. The two
8394 dimensions of the array are subscripted into, yielding an '``i32``'
8395 type. The '``getelementptr``' instruction returns a pointer to this
8396 element, thus computing a value of '``i32*``' type.
8397
8398 Note that it is perfectly legal to index partially through a structure,
8399 returning a pointer to an inner element. Because of this, the LLVM code
8400 for the given testcase is equivalent to:
8401
8402 .. code-block:: llvm
8403
8404     define i32* @foo(%struct.ST* %s) {
8405       %t1 = getelementptr %struct.ST, %struct.ST* %s, i32 1                        ; yields %struct.ST*:%t1
8406       %t2 = getelementptr %struct.ST, %struct.ST* %t1, i32 0, i32 2                ; yields %struct.RT*:%t2
8407       %t3 = getelementptr %struct.RT, %struct.RT* %t2, i32 0, i32 1                ; yields [10 x [20 x i32]]*:%t3
8408       %t4 = getelementptr [10 x [20 x i32]], [10 x [20 x i32]]* %t3, i32 0, i32 5  ; yields [20 x i32]*:%t4
8409       %t5 = getelementptr [20 x i32], [20 x i32]* %t4, i32 0, i32 13               ; yields i32*:%t5
8410       ret i32* %t5
8411     }
8412
8413 If the ``inbounds`` keyword is present, the result value of the
8414 ``getelementptr`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the base
8415 pointer is not an *in bounds* address of an allocated object, or if any
8416 of the addresses that would be formed by successive addition of the
8417 offsets implied by the indices to the base address with infinitely
8418 precise signed arithmetic are not an *in bounds* address of that
8419 allocated object. The *in bounds* addresses for an allocated object are
8420 all the addresses that point into the object, plus the address one byte
8421 past the end. The only *in bounds* address for a null pointer in the
8422 default address-space is the null pointer itself. In cases where the
8423 base is a vector of pointers the ``inbounds`` keyword applies to each
8424 of the computations element-wise.
8425
8426 If the ``inbounds`` keyword is not present, the offsets are added to the
8427 base address with silently-wrapping two's complement arithmetic. If the
8428 offsets have a different width from the pointer, they are sign-extended
8429 or truncated to the width of the pointer. The result value of the
8430 ``getelementptr`` may be outside the object pointed to by the base
8431 pointer. The result value may not necessarily be used to access memory
8432 though, even if it happens to point into allocated storage. See the
8433 :ref:`Pointer Aliasing Rules <pointeraliasing>` section for more
8434 information.
8435
8436 If the ``inrange`` keyword is present before any index, loading from or
8437 storing to any pointer derived from the ``getelementptr`` has undefined
8438 behavior if the load or store would access memory outside of the bounds of
8439 the element selected by the index marked as ``inrange``. The result of a
8440 pointer comparison or ``ptrtoint`` (including ``ptrtoint``-like operations
8441 involving memory) involving a pointer derived from a ``getelementptr`` with
8442 the ``inrange`` keyword is undefined, with the exception of comparisons
8443 in the case where both operands are in the range of the element selected
8444 by the ``inrange`` keyword, inclusive of the address one past the end of
8445 that element. Note that the ``inrange`` keyword is currently only allowed
8446 in constant ``getelementptr`` expressions.
8447
8448 The getelementptr instruction is often confusing. For some more insight
8449 into how it works, see :doc:`the getelementptr FAQ <GetElementPtr>`.
8450
8451 Example:
8452 """"""""
8453
8454 .. code-block:: llvm
8455
8456         ; yields [12 x i8]*:aptr
8457         %aptr = getelementptr {i32, [12 x i8]}, {i32, [12 x i8]}* %saptr, i64 0, i32 1
8458         ; yields i8*:vptr
8459         %vptr = getelementptr {i32, <2 x i8>}, {i32, <2 x i8>}* %svptr, i64 0, i32 1, i32 1
8460         ; yields i8*:eptr
8461         %eptr = getelementptr [12 x i8], [12 x i8]* %aptr, i64 0, i32 1
8462         ; yields i32*:iptr
8463         %iptr = getelementptr [10 x i32], [10 x i32]* @arr, i16 0, i16 0
8464
8465 Vector of pointers:
8466 """""""""""""""""""
8467
8468 The ``getelementptr`` returns a vector of pointers, instead of a single address,
8469 when one or more of its arguments is a vector. In such cases, all vector
8470 arguments should have the same number of elements, and every scalar argument
8471 will be effectively broadcast into a vector during address calculation.
8472
8473 .. code-block:: llvm
8474
8475      ; All arguments are vectors:
8476      ;   A[i] = ptrs[i] + offsets[i]*sizeof(i8)
8477      %A = getelementptr i8, <4 x i8*> %ptrs, <4 x i64> %offsets
8478
8479      ; Add the same scalar offset to each pointer of a vector:
8480      ;   A[i] = ptrs[i] + offset*sizeof(i8)
8481      %A = getelementptr i8, <4 x i8*> %ptrs, i64 %offset
8482
8483      ; Add distinct offsets to the same pointer:
8484      ;   A[i] = ptr + offsets[i]*sizeof(i8)
8485      %A = getelementptr i8, i8* %ptr, <4 x i64> %offsets
8486
8487      ; In all cases described above the type of the result is <4 x i8*>
8488
8489 The two following instructions are equivalent:
8490
8491 .. code-block:: llvm
8492
8493      getelementptr  %struct.ST, <4 x %struct.ST*> %s, <4 x i64> %ind1,
8494        <4 x i32> <i32 2, i32 2, i32 2, i32 2>,
8495        <4 x i32> <i32 1, i32 1, i32 1, i32 1>,
8496        <4 x i32> %ind4,
8497        <4 x i64> <i64 13, i64 13, i64 13, i64 13>
8498
8499      getelementptr  %struct.ST, <4 x %struct.ST*> %s, <4 x i64> %ind1,
8500        i32 2, i32 1, <4 x i32> %ind4, i64 13
8501
8502 Let's look at the C code, where the vector version of ``getelementptr``
8503 makes sense:
8504
8505 .. code-block:: c
8506
8507     // Let's assume that we vectorize the following loop:
8508     double *A, *B; int *C;
8509     for (int i = 0; i < size; ++i) {
8510       A[i] = B[C[i]];
8511     }
8512
8513 .. code-block:: llvm
8514
8515     ; get pointers for 8 elements from array B
8516     %ptrs = getelementptr double, double* %B, <8 x i32> %C
8517     ; load 8 elements from array B into A
8518     %A = call <8 x double> @llvm.masked.gather.v8f64.v8p0f64(<8 x double*> %ptrs,
8519          i32 8, <8 x i1> %mask, <8 x double> %passthru)
8520
8521 Conversion Operations
8522 ---------------------
8523
8524 The instructions in this category are the conversion instructions
8525 (casting) which all take a single operand and a type. They perform
8526 various bit conversions on the operand.
8527
8528 .. _i_trunc:
8529
8530 '``trunc .. to``' Instruction
8531 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8532
8533 Syntax:
8534 """""""
8535
8536 ::
8537
8538       <result> = trunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
8539
8540 Overview:
8541 """""""""
8542
8543 The '``trunc``' instruction truncates its operand to the type ``ty2``.
8544
8545 Arguments:
8546 """"""""""
8547
8548 The '``trunc``' instruction takes a value to trunc, and a type to trunc
8549 it to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors
8550 of the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
8551 larger than the bit size of the destination type, ``ty2``. Equal sized
8552 types are not allowed.
8553
8554 Semantics:
8555 """"""""""
8556
8557 The '``trunc``' instruction truncates the high order bits in ``value``
8558 and converts the remaining bits to ``ty2``. Since the source size must
8559 be larger than the destination size, ``trunc`` cannot be a *no-op cast*.
8560 It will always truncate bits.
8561
8562 Example:
8563 """"""""
8564
8565 .. code-block:: llvm
8566
8567       %X = trunc i32 257 to i8                        ; yields i8:1
8568       %Y = trunc i32 123 to i1                        ; yields i1:true
8569       %Z = trunc i32 122 to i1                        ; yields i1:false
8570       %W = trunc <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i8> ; yields <i8 8, i8 7>
8571
8572 .. _i_zext:
8573
8574 '``zext .. to``' Instruction
8575 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8576
8577 Syntax:
8578 """""""
8579
8580 ::
8581
8582       <result> = zext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
8583
8584 Overview:
8585 """""""""
8586
8587 The '``zext``' instruction zero extends its operand to type ``ty2``.
8588
8589 Arguments:
8590 """"""""""
8591
8592 The '``zext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
8593 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
8594 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
8595 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
8596
8597 Semantics:
8598 """"""""""
8599
8600 The ``zext`` fills the high order bits of the ``value`` with zero bits
8601 until it reaches the size of the destination type, ``ty2``.
8602
8603 When zero extending from i1, the result will always be either 0 or 1.
8604
8605 Example:
8606 """"""""
8607
8608 .. code-block:: llvm
8609
8610       %X = zext i32 257 to i64              ; yields i64:257
8611       %Y = zext i1 true to i32              ; yields i32:1
8612       %Z = zext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
8613
8614 .. _i_sext:
8615
8616 '``sext .. to``' Instruction
8617 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8618
8619 Syntax:
8620 """""""
8621
8622 ::
8623
8624       <result> = sext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
8625
8626 Overview:
8627 """""""""
8628
8629 The '``sext``' sign extends ``value`` to the type ``ty2``.
8630
8631 Arguments:
8632 """"""""""
8633
8634 The '``sext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
8635 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
8636 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
8637 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
8638
8639 Semantics:
8640 """"""""""
8641
8642 The '``sext``' instruction performs a sign extension by copying the sign
8643 bit (highest order bit) of the ``value`` until it reaches the bit size
8644 of the type ``ty2``.
8645
8646 When sign extending from i1, the extension always results in -1 or 0.
8647
8648 Example:
8649 """"""""
8650
8651 .. code-block:: llvm
8652
8653       %X = sext i8  -1 to i16              ; yields i16   :65535
8654       %Y = sext i1 true to i32             ; yields i32:-1
8655       %Z = sext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
8656
8657 '``fptrunc .. to``' Instruction
8658 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8659
8660 Syntax:
8661 """""""
8662
8663 ::
8664
8665       <result> = fptrunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
8666
8667 Overview:
8668 """""""""
8669
8670 The '``fptrunc``' instruction truncates ``value`` to type ``ty2``.
8671
8672 Arguments:
8673 """"""""""
8674
8675 The '``fptrunc``' instruction takes a :ref:`floating-point <t_floating>`
8676 value to cast and a :ref:`floating-point <t_floating>` type to cast it to.
8677 The size of ``value`` must be larger than the size of ``ty2``. This
8678 implies that ``fptrunc`` cannot be used to make a *no-op cast*.
8679
8680 Semantics:
8681 """"""""""
8682
8683 The '``fptrunc``' instruction casts a ``value`` from a larger
8684 :ref:`floating-point <t_floating>` type to a smaller :ref:`floating-point
8685 <t_floating>` type.  
8686 This instruction is assumed to execute in the default :ref:`floating-point
8687 environment <floatenv>`.
8688
8689 Example:
8690 """"""""
8691
8692 .. code-block:: llvm
8693
8694       %X = fptrunc double 16777217.0 to float    ; yields float:16777216.0
8695       %Y = fptrunc double 1.0E+300 to half       ; yields half:+infinity
8696
8697 '``fpext .. to``' Instruction
8698 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8699
8700 Syntax:
8701 """""""
8702
8703 ::
8704
8705       <result> = fpext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
8706
8707 Overview:
8708 """""""""
8709
8710 The '``fpext``' extends a floating-point ``value`` to a larger floating-point
8711 value.
8712
8713 Arguments:
8714 """"""""""
8715
8716 The '``fpext``' instruction takes a :ref:`floating-point <t_floating>`
8717 ``value`` to cast, and a :ref:`floating-point <t_floating>` type to cast it
8718 to. The source type must be smaller than the destination type.
8719
8720 Semantics:
8721 """"""""""
8722
8723 The '``fpext``' instruction extends the ``value`` from a smaller
8724 :ref:`floating-point <t_floating>` type to a larger :ref:`floating-point
8725 <t_floating>` type. The ``fpext`` cannot be used to make a
8726 *no-op cast* because it always changes bits. Use ``bitcast`` to make a
8727 *no-op cast* for a floating-point cast.
8728
8729 Example:
8730 """"""""
8731
8732 .. code-block:: llvm
8733
8734       %X = fpext float 3.125 to double         ; yields double:3.125000e+00
8735       %Y = fpext double %X to fp128            ; yields fp128:0xL00000000000000004000900000000000
8736
8737 '``fptoui .. to``' Instruction
8738 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8739
8740 Syntax:
8741 """""""
8742
8743 ::
8744
8745       <result> = fptoui <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
8746
8747 Overview:
8748 """""""""
8749
8750 The '``fptoui``' converts a floating-point ``value`` to its unsigned
8751 integer equivalent of type ``ty2``.
8752
8753 Arguments:
8754 """"""""""
8755
8756 The '``fptoui``' instruction takes a value to cast, which must be a
8757 scalar or vector :ref:`floating-point <t_floating>` value, and a type to
8758 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
8759 ``ty`` is a vector floating-point type, ``ty2`` must be a vector integer
8760 type with the same number of elements as ``ty``
8761
8762 Semantics:
8763 """"""""""
8764
8765 The '``fptoui``' instruction converts its :ref:`floating-point
8766 <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
8767 unsigned integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
8768 are undefined.
8769
8770 Example:
8771 """"""""
8772
8773 .. code-block:: llvm
8774
8775       %X = fptoui double 123.0 to i32      ; yields i32:123
8776       %Y = fptoui float 1.0E+300 to i1     ; yields undefined:1
8777       %Z = fptoui float 1.04E+17 to i8     ; yields undefined:1
8778
8779 '``fptosi .. to``' Instruction
8780 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8781
8782 Syntax:
8783 """""""
8784
8785 ::
8786
8787       <result> = fptosi <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
8788
8789 Overview:
8790 """""""""
8791
8792 The '``fptosi``' instruction converts :ref:`floating-point <t_floating>`
8793 ``value`` to type ``ty2``.
8794
8795 Arguments:
8796 """"""""""
8797
8798 The '``fptosi``' instruction takes a value to cast, which must be a
8799 scalar or vector :ref:`floating-point <t_floating>` value, and a type to
8800 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
8801 ``ty`` is a vector floating-point type, ``ty2`` must be a vector integer
8802 type with the same number of elements as ``ty``
8803
8804 Semantics:
8805 """"""""""
8806
8807 The '``fptosi``' instruction converts its :ref:`floating-point
8808 <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
8809 signed integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
8810 are undefined.
8811
8812 Example:
8813 """"""""
8814
8815 .. code-block:: llvm
8816
8817       %X = fptosi double -123.0 to i32      ; yields i32:-123
8818       %Y = fptosi float 1.0E-247 to i1      ; yields undefined:1
8819       %Z = fptosi float 1.04E+17 to i8      ; yields undefined:1
8820
8821 '``uitofp .. to``' Instruction
8822 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8823
8824 Syntax:
8825 """""""
8826
8827 ::
8828
8829       <result> = uitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
8830
8831 Overview:
8832 """""""""
8833
8834 The '``uitofp``' instruction regards ``value`` as an unsigned integer
8835 and converts that value to the ``ty2`` type.
8836
8837 Arguments:
8838 """"""""""
8839
8840 The '``uitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
8841 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
8842 ``ty2``, which must be an :ref:`floating-point <t_floating>` type. If
8843 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating-point
8844 type with the same number of elements as ``ty``
8845
8846 Semantics:
8847 """"""""""
8848
8849 The '``uitofp``' instruction interprets its operand as an unsigned
8850 integer quantity and converts it to the corresponding floating-point
8851 value. If the value cannot fit in the floating-point value, the results
8852 are undefined.
8853
8854 Example:
8855 """"""""
8856
8857 .. code-block:: llvm
8858
8859       %X = uitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
8860       %Y = uitofp i8 -1 to double          ; yields double:255.0
8861
8862 '``sitofp .. to``' Instruction
8863 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8864
8865 Syntax:
8866 """""""
8867
8868 ::
8869
8870       <result> = sitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
8871
8872 Overview:
8873 """""""""
8874
8875 The '``sitofp``' instruction regards ``value`` as a signed integer and
8876 converts that value to the ``ty2`` type.
8877
8878 Arguments:
8879 """"""""""
8880
8881 The '``sitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
8882 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
8883 ``ty2``, which must be an :ref:`floating-point <t_floating>` type. If
8884 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating-point
8885 type with the same number of elements as ``ty``
8886
8887 Semantics:
8888 """"""""""
8889
8890 The '``sitofp``' instruction interprets its operand as a signed integer
8891 quantity and converts it to the corresponding floating-point value. If
8892 the value cannot fit in the floating-point value, the results are
8893 undefined.
8894
8895 Example:
8896 """"""""
8897
8898 .. code-block:: llvm
8899
8900       %X = sitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
8901       %Y = sitofp i8 -1 to double          ; yields double:-1.0
8902
8903 .. _i_ptrtoint:
8904
8905 '``ptrtoint .. to``' Instruction
8906 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8907
8908 Syntax:
8909 """""""
8910
8911 ::
8912
8913       <result> = ptrtoint <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
8914
8915 Overview:
8916 """""""""
8917
8918 The '``ptrtoint``' instruction converts the pointer or a vector of
8919 pointers ``value`` to the integer (or vector of integers) type ``ty2``.
8920
8921 Arguments:
8922 """"""""""
8923
8924 The '``ptrtoint``' instruction takes a ``value`` to cast, which must be
8925 a value of type :ref:`pointer <t_pointer>` or a vector of pointers, and a
8926 type to cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` or
8927 a vector of integers type.
8928
8929 Semantics:
8930 """"""""""
8931
8932 The '``ptrtoint``' instruction converts ``value`` to integer type
8933 ``ty2`` by interpreting the pointer value as an integer and either
8934 truncating or zero extending that value to the size of the integer type.
8935 If ``value`` is smaller than ``ty2`` then a zero extension is done. If
8936 ``value`` is larger than ``ty2`` then a truncation is done. If they are
8937 the same size, then nothing is done (*no-op cast*) other than a type
8938 change.
8939
8940 Example:
8941 """"""""
8942
8943 .. code-block:: llvm
8944
8945       %X = ptrtoint i32* %P to i8                         ; yields truncation on 32-bit architecture
8946       %Y = ptrtoint i32* %P to i64                        ; yields zero extension on 32-bit architecture
8947       %Z = ptrtoint <4 x i32*> %P to <4 x i64>; yields vector zero extension for a vector of addresses on 32-bit architecture
8948
8949 .. _i_inttoptr:
8950
8951 '``inttoptr .. to``' Instruction
8952 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8953
8954 Syntax:
8955 """""""
8956
8957 ::
8958
8959       <result> = inttoptr <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
8960
8961 Overview:
8962 """""""""
8963
8964 The '``inttoptr``' instruction converts an integer ``value`` to a
8965 pointer type, ``ty2``.
8966
8967 Arguments:
8968 """"""""""
8969
8970 The '``inttoptr``' instruction takes an :ref:`integer <t_integer>` value to
8971 cast, and a type to cast it to, which must be a :ref:`pointer <t_pointer>`
8972 type.
8973
8974 Semantics:
8975 """"""""""
8976
8977 The '``inttoptr``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` by
8978 applying either a zero extension or a truncation depending on the size
8979 of the integer ``value``. If ``value`` is larger than the size of a
8980 pointer then a truncation is done. If ``value`` is smaller than the size
8981 of a pointer then a zero extension is done. If they are the same size,
8982 nothing is done (*no-op cast*).
8983
8984 Example:
8985 """"""""
8986
8987 .. code-block:: llvm
8988
8989       %X = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields zero extension on 64-bit architecture
8990       %Y = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields no-op on 32-bit architecture
8991       %Z = inttoptr i64 0 to i32*            ; yields truncation on 32-bit architecture
8992       %Z = inttoptr <4 x i32> %G to <4 x i8*>; yields truncation of vector G to four pointers
8993
8994 .. _i_bitcast:
8995
8996 '``bitcast .. to``' Instruction
8997 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8998
8999 Syntax:
9000 """""""
9001
9002 ::
9003
9004       <result> = bitcast <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
9005
9006 Overview:
9007 """""""""
9008
9009 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` without
9010 changing any bits.
9011
9012 Arguments:
9013 """"""""""
9014
9015 The '``bitcast``' instruction takes a value to cast, which must be a
9016 non-aggregate first class value, and a type to cast it to, which must
9017 also be a non-aggregate :ref:`first class <t_firstclass>` type. The
9018 bit sizes of ``value`` and the destination type, ``ty2``, must be
9019 identical. If the source type is a pointer, the destination type must
9020 also be a pointer of the same size. This instruction supports bitwise
9021 conversion of vectors to integers and to vectors of other types (as
9022 long as they have the same size).
9023
9024 Semantics:
9025 """"""""""
9026
9027 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2``. It
9028 is always a *no-op cast* because no bits change with this
9029 conversion. The conversion is done as if the ``value`` had been stored
9030 to memory and read back as type ``ty2``. Pointer (or vector of
9031 pointers) types may only be converted to other pointer (or vector of
9032 pointers) types with the same address space through this instruction.
9033 To convert pointers to other types, use the :ref:`inttoptr <i_inttoptr>`
9034 or :ref:`ptrtoint <i_ptrtoint>` instructions first.
9035
9036 Example:
9037 """"""""
9038
9039 .. code-block:: text
9040
9041       %X = bitcast i8 255 to i8              ; yields i8 :-1
9042       %Y = bitcast i32* %x to sint*          ; yields sint*:%x
9043       %Z = bitcast <2 x int> %V to i64;        ; yields i64: %V
9044       %Z = bitcast <2 x i32*> %V to <2 x i64*> ; yields <2 x i64*>
9045
9046 .. _i_addrspacecast:
9047
9048 '``addrspacecast .. to``' Instruction
9049 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9050
9051 Syntax:
9052 """""""
9053
9054 ::
9055
9056       <result> = addrspacecast <pty> <ptrval> to <pty2>       ; yields pty2
9057
9058 Overview:
9059 """""""""
9060
9061 The '``addrspacecast``' instruction converts ``ptrval`` from ``pty`` in
9062 address space ``n`` to type ``pty2`` in address space ``m``.
9063
9064 Arguments:
9065 """"""""""
9066
9067 The '``addrspacecast``' instruction takes a pointer or vector of pointer value
9068 to cast and a pointer type to cast it to, which must have a different
9069 address space.
9070
9071 Semantics:
9072 """"""""""
9073
9074 The '``addrspacecast``' instruction converts the pointer value
9075 ``ptrval`` to type ``pty2``. It can be a *no-op cast* or a complex
9076 value modification, depending on the target and the address space
9077 pair. Pointer conversions within the same address space must be
9078 performed with the ``bitcast`` instruction. Note that if the address space
9079 conversion is legal then both result and operand refer to the same memory
9080 location.
9081
9082 Example:
9083 """"""""
9084
9085 .. code-block:: llvm
9086
9087       %X = addrspacecast i32* %x to i32 addrspace(1)*    ; yields i32 addrspace(1)*:%x
9088       %Y = addrspacecast i32 addrspace(1)* %y to i64 addrspace(2)*    ; yields i64 addrspace(2)*:%y
9089       %Z = addrspacecast <4 x i32*> %z to <4 x float addrspace(3)*>   ; yields <4 x float addrspace(3)*>:%z
9090
9091 .. _otherops:
9092
9093 Other Operations
9094 ----------------
9095
9096 The instructions in this category are the "miscellaneous" instructions,
9097 which defy better classification.
9098
9099 .. _i_icmp:
9100
9101 '``icmp``' Instruction
9102 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9103
9104 Syntax:
9105 """""""
9106
9107 ::
9108
9109       <result> = icmp <cond> <ty> <op1>, <op2>   ; yields i1 or <N x i1>:result
9110
9111 Overview:
9112 """""""""
9113
9114 The '``icmp``' instruction returns a boolean value or a vector of
9115 boolean values based on comparison of its two integer, integer vector,
9116 pointer, or pointer vector operands.
9117
9118 Arguments:
9119 """"""""""
9120
9121 The '``icmp``' instruction takes three operands. The first operand is
9122 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
9123 not a value, just a keyword. The possible condition codes are:
9124
9125 #. ``eq``: equal
9126 #. ``ne``: not equal
9127 #. ``ugt``: unsigned greater than
9128 #. ``uge``: unsigned greater or equal
9129 #. ``ult``: unsigned less than
9130 #. ``ule``: unsigned less or equal
9131 #. ``sgt``: signed greater than
9132 #. ``sge``: signed greater or equal
9133 #. ``slt``: signed less than
9134 #. ``sle``: signed less or equal
9135
9136 The remaining two arguments must be :ref:`integer <t_integer>` or
9137 :ref:`pointer <t_pointer>` or integer :ref:`vector <t_vector>` typed. They
9138 must also be identical types.
9139
9140 Semantics:
9141 """"""""""
9142
9143 The '``icmp``' compares ``op1`` and ``op2`` according to the condition
9144 code given as ``cond``. The comparison performed always yields either an
9145 :ref:`i1 <t_integer>` or vector of ``i1`` result, as follows:
9146
9147 #. ``eq``: yields ``true`` if the operands are equal, ``false``
9148    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
9149 #. ``ne``: yields ``true`` if the operands are unequal, ``false``
9150    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
9151 #. ``ugt``: interprets the operands as unsigned values and yields
9152    ``true`` if ``op1`` is greater than ``op2``.
9153 #. ``uge``: interprets the operands as unsigned values and yields
9154    ``true`` if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
9155 #. ``ult``: interprets the operands as unsigned values and yields
9156    ``true`` if ``op1`` is less than ``op2``.
9157 #. ``ule``: interprets the operands as unsigned values and yields
9158    ``true`` if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
9159 #. ``sgt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
9160    if ``op1`` is greater than ``op2``.
9161 #. ``sge``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
9162    if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
9163 #. ``slt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
9164    if ``op1`` is less than ``op2``.
9165 #. ``sle``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
9166    if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
9167
9168 If the operands are :ref:`pointer <t_pointer>` typed, the pointer values
9169 are compared as if they were integers.
9170
9171 If the operands are integer vectors, then they are compared element by
9172 element. The result is an ``i1`` vector with the same number of elements
9173 as the values being compared. Otherwise, the result is an ``i1``.
9174
9175 Example:
9176 """"""""
9177
9178 .. code-block:: text
9179
9180       <result> = icmp eq i32 4, 5          ; yields: result=false
9181       <result> = icmp ne float* %X, %X     ; yields: result=false
9182       <result> = icmp ult i16  4, 5        ; yields: result=true
9183       <result> = icmp sgt i16  4, 5        ; yields: result=false
9184       <result> = icmp ule i16 -4, 5        ; yields: result=false
9185       <result> = icmp sge i16  4, 5        ; yields: result=false
9186
9187 .. _i_fcmp:
9188
9189 '``fcmp``' Instruction
9190 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9191
9192 Syntax:
9193 """""""
9194
9195 ::
9196
9197       <result> = fcmp [fast-math flags]* <cond> <ty> <op1>, <op2>     ; yields i1 or <N x i1>:result
9198
9199 Overview:
9200 """""""""
9201
9202 The '``fcmp``' instruction returns a boolean value or vector of boolean
9203 values based on comparison of its operands.
9204
9205 If the operands are floating-point scalars, then the result type is a
9206 boolean (:ref:`i1 <t_integer>`).
9207
9208 If the operands are floating-point vectors, then the result type is a
9209 vector of boolean with the same number of elements as the operands being
9210 compared.
9211
9212 Arguments:
9213 """"""""""
9214
9215 The '``fcmp``' instruction takes three operands. The first operand is
9216 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
9217 not a value, just a keyword. The possible condition codes are:
9218
9219 #. ``false``: no comparison, always returns false
9220 #. ``oeq``: ordered and equal
9221 #. ``ogt``: ordered and greater than
9222 #. ``oge``: ordered and greater than or equal
9223 #. ``olt``: ordered and less than
9224 #. ``ole``: ordered and less than or equal
9225 #. ``one``: ordered and not equal
9226 #. ``ord``: ordered (no nans)
9227 #. ``ueq``: unordered or equal
9228 #. ``ugt``: unordered or greater than
9229 #. ``uge``: unordered or greater than or equal
9230 #. ``ult``: unordered or less than
9231 #. ``ule``: unordered or less than or equal
9232 #. ``une``: unordered or not equal
9233 #. ``uno``: unordered (either nans)
9234 #. ``true``: no comparison, always returns true
9235
9236 *Ordered* means that neither operand is a QNAN while *unordered* means
9237 that either operand may be a QNAN.
9238
9239 Each of ``val1`` and ``val2`` arguments must be either a :ref:`floating-point
9240 <t_floating>` type or a :ref:`vector <t_vector>` of floating-point type.
9241 They must have identical types.
9242
9243 Semantics:
9244 """"""""""
9245
9246 The '``fcmp``' instruction compares ``op1`` and ``op2`` according to the
9247 condition code given as ``cond``. If the operands are vectors, then the
9248 vectors are compared element by element. Each comparison performed
9249 always yields an :ref:`i1 <t_integer>` result, as follows:
9250
9251 #. ``false``: always yields ``false``, regardless of operands.
9252 #. ``oeq``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
9253    is equal to ``op2``.
9254 #. ``ogt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
9255    is greater than ``op2``.
9256 #. ``oge``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
9257    is greater than or equal to ``op2``.
9258 #. ``olt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
9259    is less than ``op2``.
9260 #. ``ole``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
9261    is less than or equal to ``op2``.
9262 #. ``one``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
9263    is not equal to ``op2``.
9264 #. ``ord``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN.
9265 #. ``ueq``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
9266    equal to ``op2``.
9267 #. ``ugt``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
9268    greater than ``op2``.
9269 #. ``uge``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
9270    greater than or equal to ``op2``.
9271 #. ``ult``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
9272    less than ``op2``.
9273 #. ``ule``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
9274    less than or equal to ``op2``.
9275 #. ``une``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
9276    not equal to ``op2``.
9277 #. ``uno``: yields ``true`` if either operand is a QNAN.
9278 #. ``true``: always yields ``true``, regardless of operands.
9279
9280 The ``fcmp`` instruction can also optionally take any number of
9281 :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable
9282 otherwise unsafe floating-point optimizations.
9283
9284 Any set of fast-math flags are legal on an ``fcmp`` instruction, but the
9285 only flags that have any effect on its semantics are those that allow
9286 assumptions to be made about the values of input arguments; namely
9287 ``nnan``, ``ninf``, and ``nsz``. See :ref:`fastmath` for more information.
9288
9289 Example:
9290 """"""""
9291
9292 .. code-block:: text
9293
9294       <result> = fcmp oeq float 4.0, 5.0    ; yields: result=false
9295       <result> = fcmp one float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
9296       <result> = fcmp olt float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
9297       <result> = fcmp ueq double 1.0, 2.0   ; yields: result=false
9298
9299 .. _i_phi:
9300
9301 '``phi``' Instruction
9302 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9303
9304 Syntax:
9305 """""""
9306
9307 ::
9308
9309       <result> = phi <ty> [ <val0>, <label0>], ...
9310
9311 Overview:
9312 """""""""
9313
9314 The '``phi``' instruction is used to implement the Ï† node in the SSA
9315 graph representing the function.
9316
9317 Arguments:
9318 """"""""""
9319
9320 The type of the incoming values is specified with the first type field.
9321 After this, the '``phi``' instruction takes a list of pairs as
9322 arguments, with one pair for each predecessor basic block of the current
9323 block. Only values of :ref:`first class <t_firstclass>` type may be used as
9324 the value arguments to the PHI node. Only labels may be used as the
9325 label arguments.
9326
9327 There must be no non-phi instructions between the start of a basic block
9328 and the PHI instructions: i.e. PHI instructions must be first in a basic
9329 block.
9330
9331 For the purposes of the SSA form, the use of each incoming value is
9332 deemed to occur on the edge from the corresponding predecessor block to
9333 the current block (but after any definition of an '``invoke``'
9334 instruction's return value on the same edge).
9335
9336 Semantics:
9337 """"""""""
9338
9339 At runtime, the '``phi``' instruction logically takes on the value
9340 specified by the pair corresponding to the predecessor basic block that
9341 executed just prior to the current block.
9342
9343 Example:
9344 """"""""
9345
9346 .. code-block:: llvm
9347
9348     Loop:       ; Infinite loop that counts from 0 on up...
9349       %indvar = phi i32 [ 0, %LoopHeader ], [ %nextindvar, %Loop ]
9350       %nextindvar = add i32 %indvar, 1
9351       br label %Loop
9352
9353 .. _i_select:
9354
9355 '``select``' Instruction
9356 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9357
9358 Syntax:
9359 """""""
9360
9361 ::
9362
9363       <result> = select selty <cond>, <ty> <val1>, <ty> <val2>             ; yields ty
9364
9365       selty is either i1 or {<N x i1>}
9366
9367 Overview:
9368 """""""""
9369
9370 The '``select``' instruction is used to choose one value based on a
9371 condition, without IR-level branching.
9372
9373 Arguments:
9374 """"""""""
9375
9376 The '``select``' instruction requires an 'i1' value or a vector of 'i1'
9377 values indicating the condition, and two values of the same :ref:`first
9378 class <t_firstclass>` type.
9379
9380 Semantics:
9381 """"""""""
9382
9383 If the condition is an i1 and it evaluates to 1, the instruction returns
9384 the first value argument; otherwise, it returns the second value
9385 argument.
9386
9387 If the condition is a vector of i1, then the value arguments must be
9388 vectors of the same size, and the selection is done element by element.
9389
9390 If the condition is an i1 and the value arguments are vectors of the
9391 same size, then an entire vector is selected.
9392
9393 Example:
9394 """"""""
9395
9396 .. code-block:: llvm
9397
9398       %X = select i1 true, i8 17, i8 42          ; yields i8:17
9399
9400 .. _i_call:
9401
9402 '``call``' Instruction
9403 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9404
9405 Syntax:
9406 """""""
9407
9408 ::
9409
9410       <result> = [tail | musttail | notail ] call [fast-math flags] [cconv] [ret attrs] <ty>|<fnty> <fnptrval>(<function args>) [fn attrs]
9411                    [ operand bundles ]
9412
9413 Overview:
9414 """""""""
9415
9416 The '``call``' instruction represents a simple function call.
9417
9418 Arguments:
9419 """"""""""
9420
9421 This instruction requires several arguments:
9422
9423 #. The optional ``tail`` and ``musttail`` markers indicate that the optimizers
9424    should perform tail call optimization. The ``tail`` marker is a hint that
9425    `can be ignored <CodeGenerator.html#sibcallopt>`_. The ``musttail`` marker
9426    means that the call must be tail call optimized in order for the program to
9427    be correct. The ``musttail`` marker provides these guarantees:
9428
9429    #. The call will not cause unbounded stack growth if it is part of a
9430       recursive cycle in the call graph.
9431    #. Arguments with the :ref:`inalloca <attr_inalloca>` attribute are
9432       forwarded in place.
9433
9434    Both markers imply that the callee does not access allocas from the caller.
9435    The ``tail`` marker additionally implies that the callee does not access
9436    varargs from the caller, while ``musttail`` implies that varargs from the
9437    caller are passed to the callee. Calls marked ``musttail`` must obey the
9438    following additional  rules:
9439
9440    - The call must immediately precede a :ref:`ret <i_ret>` instruction,
9441      or a pointer bitcast followed by a ret instruction.
9442    - The ret instruction must return the (possibly bitcasted) value
9443      produced by the call or void.
9444    - The caller and callee prototypes must match. Pointer types of
9445      parameters or return types may differ in pointee type, but not
9446      in address space.
9447    - The calling conventions of the caller and callee must match.
9448    - All ABI-impacting function attributes, such as sret, byval, inreg,
9449      returned, and inalloca, must match.
9450    - The callee must be varargs iff the caller is varargs. Bitcasting a
9451      non-varargs function to the appropriate varargs type is legal so
9452      long as the non-varargs prefixes obey the other rules.
9453
9454    Tail call optimization for calls marked ``tail`` is guaranteed to occur if
9455    the following conditions are met:
9456
9457    -  Caller and callee both have the calling convention ``fastcc``.
9458    -  The call is in tail position (ret immediately follows call and ret
9459       uses value of call or is void).
9460    -  Option ``-tailcallopt`` is enabled, or
9461       ``llvm::GuaranteedTailCallOpt`` is ``true``.
9462    -  `Platform-specific constraints are
9463       met. <CodeGenerator.html#tailcallopt>`_
9464
9465 #. The optional ``notail`` marker indicates that the optimizers should not add
9466    ``tail`` or ``musttail`` markers to the call. It is used to prevent tail
9467    call optimization from being performed on the call.
9468
9469 #. The optional ``fast-math flags`` marker indicates that the call has one or more
9470    :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable
9471    otherwise unsafe floating-point optimizations. Fast-math flags are only valid
9472    for calls that return a floating-point scalar or vector type.
9473
9474 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
9475    convention <callingconv>` the call should use. If none is
9476    specified, the call defaults to using C calling conventions. The
9477    calling convention of the call must match the calling convention of
9478    the target function, or else the behavior is undefined.
9479 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
9480    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
9481    are valid here.
9482 #. '``ty``': the type of the call instruction itself which is also the
9483    type of the return value. Functions that return no value are marked
9484    ``void``.
9485 #. '``fnty``': shall be the signature of the function being called. The
9486    argument types must match the types implied by this signature. This
9487    type can be omitted if the function is not varargs.
9488 #. '``fnptrval``': An LLVM value containing a pointer to a function to
9489    be called. In most cases, this is a direct function call, but
9490    indirect ``call``'s are just as possible, calling an arbitrary pointer
9491    to function value.
9492 #. '``function args``': argument list whose types match the function
9493    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
9494    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
9495    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
9496    extra arguments can be specified.
9497 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list.
9498 #. The optional :ref:`operand bundles <opbundles>` list.
9499
9500 Semantics:
9501 """"""""""
9502
9503 The '``call``' instruction is used to cause control flow to transfer to
9504 a specified function, with its incoming arguments bound to the specified
9505 values. Upon a '``ret``' instruction in the called function, control
9506 flow continues with the instruction after the function call, and the
9507 return value of the function is bound to the result argument.
9508
9509 Example:
9510 """"""""
9511
9512 .. code-block:: llvm
9513
9514       %retval = call i32 @test(i32 %argc)
9515       call i32 (i8*, ...)* @printf(i8* %msg, i32 12, i8 42)        ; yields i32
9516       %X = tail call i32 @foo()                                    ; yields i32
9517       %Y = tail call fastcc i32 @foo()  ; yields i32
9518       call void %foo(i8 97 signext)
9519
9520       %struct.A = type { i32, i8 }
9521       %r = call %struct.A @foo()                        ; yields { i32, i8 }
9522       %gr = extractvalue %struct.A %r, 0                ; yields i32
9523       %gr1 = extractvalue %struct.A %r, 1               ; yields i8
9524       %Z = call void @foo() noreturn                    ; indicates that %foo never returns normally
9525       %ZZ = call zeroext i32 @bar()                     ; Return value is %zero extended
9526
9527 llvm treats calls to some functions with names and arguments that match
9528 the standard C99 library as being the C99 library functions, and may
9529 perform optimizations or generate code for them under that assumption.
9530 This is something we'd like to change in the future to provide better
9531 support for freestanding environments and non-C-based languages.
9532
9533 .. _i_va_arg:
9534
9535 '``va_arg``' Instruction
9536 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9537
9538 Syntax:
9539 """""""
9540
9541 ::
9542
9543       <resultval> = va_arg <va_list*> <arglist>, <argty>
9544
9545 Overview:
9546 """""""""
9547
9548 The '``va_arg``' instruction is used to access arguments passed through
9549 the "variable argument" area of a function call. It is used to implement
9550 the ``va_arg`` macro in C.
9551
9552 Arguments:
9553 """"""""""
9554
9555 This instruction takes a ``va_list*`` value and the type of the
9556 argument. It returns a value of the specified argument type and
9557 increments the ``va_list`` to point to the next argument. The actual
9558 type of ``va_list`` is target specific.
9559
9560 Semantics:
9561 """"""""""
9562
9563 The '``va_arg``' instruction loads an argument of the specified type
9564 from the specified ``va_list`` and causes the ``va_list`` to point to
9565 the next argument. For more information, see the variable argument
9566 handling :ref:`Intrinsic Functions <int_varargs>`.
9567
9568 It is legal for this instruction to be called in a function which does
9569 not take a variable number of arguments, for example, the ``vfprintf``
9570 function.
9571
9572 ``va_arg`` is an LLVM instruction instead of an :ref:`intrinsic
9573 function <intrinsics>` because it takes a type as an argument.
9574
9575 Example:
9576 """"""""
9577
9578 See the :ref:`variable argument processing <int_varargs>` section.
9579
9580 Note that the code generator does not yet fully support va\_arg on many
9581 targets. Also, it does not currently support va\_arg with aggregate
9582 types on any target.
9583
9584 .. _i_landingpad:
9585
9586 '``landingpad``' Instruction
9587 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9588
9589 Syntax:
9590 """""""
9591
9592 ::
9593
9594       <resultval> = landingpad <resultty> <clause>+
9595       <resultval> = landingpad <resultty> cleanup <clause>*
9596
9597       <clause> := catch <type> <value>
9598       <clause> := filter <array constant type> <array constant>
9599
9600 Overview:
9601 """""""""
9602
9603 The '``landingpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
9604 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
9605 is a landing pad --- one where the exception lands, and corresponds to the
9606 code found in the ``catch`` portion of a ``try``/``catch`` sequence. It
9607 defines values supplied by the :ref:`personality function <personalityfn>` upon
9608 re-entry to the function. The ``resultval`` has the type ``resultty``.
9609
9610 Arguments:
9611 """"""""""
9612
9613 The optional
9614 ``cleanup`` flag indicates that the landing pad block is a cleanup.
9615
9616 A ``clause`` begins with the clause type --- ``catch`` or ``filter`` --- and
9617 contains the global variable representing the "type" that may be caught
9618 or filtered respectively. Unlike the ``catch`` clause, the ``filter``
9619 clause takes an array constant as its argument. Use
9620 "``[0 x i8**] undef``" for a filter which cannot throw. The
9621 '``landingpad``' instruction must contain *at least* one ``clause`` or
9622 the ``cleanup`` flag.
9623
9624 Semantics:
9625 """"""""""
9626
9627 The '``landingpad``' instruction defines the values which are set by the
9628 :ref:`personality function <personalityfn>` upon re-entry to the function, and
9629 therefore the "result type" of the ``landingpad`` instruction. As with
9630 calling conventions, how the personality function results are
9631 represented in LLVM IR is target specific.
9632
9633 The clauses are applied in order from top to bottom. If two
9634 ``landingpad`` instructions are merged together through inlining, the
9635 clauses from the calling function are appended to the list of clauses.
9636 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
9637 the exception is compared against each ``clause`` in turn. If it doesn't
9638 match any of the clauses, and the ``cleanup`` flag is not set, then
9639 unwinding continues further up the call stack.
9640
9641 The ``landingpad`` instruction has several restrictions:
9642
9643 -  A landing pad block is a basic block which is the unwind destination
9644    of an '``invoke``' instruction.
9645 -  A landing pad block must have a '``landingpad``' instruction as its
9646    first non-PHI instruction.
9647 -  There can be only one '``landingpad``' instruction within the landing
9648    pad block.
9649 -  A basic block that is not a landing pad block may not include a
9650    '``landingpad``' instruction.
9651
9652 Example:
9653 """"""""
9654
9655 .. code-block:: llvm
9656
9657       ;; A landing pad which can catch an integer.
9658       %res = landingpad { i8*, i32 }
9659                catch i8** @_ZTIi
9660       ;; A landing pad that is a cleanup.
9661       %res = landingpad { i8*, i32 }
9662                cleanup
9663       ;; A landing pad which can catch an integer and can only throw a double.
9664       %res = landingpad { i8*, i32 }
9665                catch i8** @_ZTIi
9666                filter [1 x i8**] [@_ZTId]
9667
9668 .. _i_catchpad:
9669
9670 '``catchpad``' Instruction
9671 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9672
9673 Syntax:
9674 """""""
9675
9676 ::
9677
9678       <resultval> = catchpad within <catchswitch> [<args>*]
9679
9680 Overview:
9681 """""""""
9682
9683 The '``catchpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
9684 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
9685 begins a catch handler --- one where a personality routine attempts to transfer
9686 control to catch an exception.
9687
9688 Arguments:
9689 """"""""""
9690
9691 The ``catchswitch`` operand must always be a token produced by a
9692 :ref:`catchswitch <i_catchswitch>` instruction in a predecessor block. This
9693 ensures that each ``catchpad`` has exactly one predecessor block, and it always
9694 terminates in a ``catchswitch``.
9695
9696 The ``args`` correspond to whatever information the personality routine
9697 requires to know if this is an appropriate handler for the exception. Control
9698 will transfer to the ``catchpad`` if this is the first appropriate handler for
9699 the exception.
9700
9701 The ``resultval`` has the type :ref:`token <t_token>` and is used to match the
9702 ``catchpad`` to corresponding :ref:`catchrets <i_catchret>` and other nested EH
9703 pads.
9704
9705 Semantics:
9706 """"""""""
9707
9708 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown, the
9709 exception is compared against the ``args``. If it doesn't match, control will
9710 not reach the ``catchpad`` instruction.  The representation of ``args`` is
9711 entirely target and personality function-specific.
9712
9713 Like the :ref:`landingpad <i_landingpad>` instruction, the ``catchpad``
9714 instruction must be the first non-phi of its parent basic block.
9715
9716 The meaning of the tokens produced and consumed by ``catchpad`` and other "pad"
9717 instructions is described in the
9718 `Windows exception handling documentation\ <ExceptionHandling.html#wineh>`_.
9719
9720 When a ``catchpad`` has been "entered" but not yet "exited" (as
9721 described in the `EH documentation\ <ExceptionHandling.html#wineh-constraints>`_),
9722 it is undefined behavior to execute a :ref:`call <i_call>` or :ref:`invoke <i_invoke>`
9723 that does not carry an appropriate :ref:`"funclet" bundle <ob_funclet>`.
9724
9725 Example:
9726 """"""""
9727
9728 .. code-block:: text
9729
9730     dispatch:
9731       %cs = catchswitch within none [label %handler0] unwind to caller
9732       ;; A catch block which can catch an integer.
9733     handler0:
9734       %tok = catchpad within %cs [i8** @_ZTIi]
9735
9736 .. _i_cleanuppad:
9737
9738 '``cleanuppad``' Instruction
9739 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9740
9741 Syntax:
9742 """""""
9743
9744 ::
9745
9746       <resultval> = cleanuppad within <parent> [<args>*]
9747
9748 Overview:
9749 """""""""
9750
9751 The '``cleanuppad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
9752 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
9753 is a cleanup block --- one where a personality routine attempts to
9754 transfer control to run cleanup actions.
9755 The ``args`` correspond to whatever additional
9756 information the :ref:`personality function <personalityfn>` requires to
9757 execute the cleanup.
9758 The ``resultval`` has the type :ref:`token <t_token>` and is used to
9759 match the ``cleanuppad`` to corresponding :ref:`cleanuprets <i_cleanupret>`.
9760 The ``parent`` argument is the token of the funclet that contains the
9761 ``cleanuppad`` instruction. If the ``cleanuppad`` is not inside a funclet,
9762 this operand may be the token ``none``.
9763
9764 Arguments:
9765 """"""""""
9766
9767 The instruction takes a list of arbitrary values which are interpreted
9768 by the :ref:`personality function <personalityfn>`.
9769
9770 Semantics:
9771 """"""""""
9772
9773 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
9774 the :ref:`personality function <personalityfn>` transfers control to the
9775 ``cleanuppad`` with the aid of the personality-specific arguments.
9776 As with calling conventions, how the personality function results are
9777 represented in LLVM IR is target specific.
9778
9779 The ``cleanuppad`` instruction has several restrictions:
9780
9781 -  A cleanup block is a basic block which is the unwind destination of
9782    an exceptional instruction.
9783 -  A cleanup block must have a '``cleanuppad``' instruction as its
9784    first non-PHI instruction.
9785 -  There can be only one '``cleanuppad``' instruction within the
9786    cleanup block.
9787 -  A basic block that is not a cleanup block may not include a
9788    '``cleanuppad``' instruction.
9789
9790 When a ``cleanuppad`` has been "entered" but not yet "exited" (as
9791 described in the `EH documentation\ <ExceptionHandling.html#wineh-constraints>`_),
9792 it is undefined behavior to execute a :ref:`call <i_call>` or :ref:`invoke <i_invoke>`
9793 that does not carry an appropriate :ref:`"funclet" bundle <ob_funclet>`.
9794
9795 Example:
9796 """"""""
9797
9798 .. code-block:: text
9799
9800       %tok = cleanuppad within %cs []
9801
9802 .. _intrinsics:
9803
9804 Intrinsic Functions
9805 ===================
9806
9807 LLVM supports the notion of an "intrinsic function". These functions
9808 have well known names and semantics and are required to follow certain
9809 restrictions. Overall, these intrinsics represent an extension mechanism
9810 for the LLVM language that does not require changing all of the
9811 transformations in LLVM when adding to the language (or the bitcode
9812 reader/writer, the parser, etc...).
9813
9814 Intrinsic function names must all start with an "``llvm.``" prefix. This
9815 prefix is reserved in LLVM for intrinsic names; thus, function names may
9816 not begin with this prefix. Intrinsic functions must always be external
9817 functions: you cannot define the body of intrinsic functions. Intrinsic
9818 functions may only be used in call or invoke instructions: it is illegal
9819 to take the address of an intrinsic function. Additionally, because
9820 intrinsic functions are part of the LLVM language, it is required if any
9821 are added that they be documented here.
9822
9823 Some intrinsic functions can be overloaded, i.e., the intrinsic
9824 represents a family of functions that perform the same operation but on
9825 different data types. Because LLVM can represent over 8 million
9826 different integer types, overloading is used commonly to allow an
9827 intrinsic function to operate on any integer type. One or more of the
9828 argument types or the result type can be overloaded to accept any
9829 integer type. Argument types may also be defined as exactly matching a
9830 previous argument's type or the result type. This allows an intrinsic
9831 function which accepts multiple arguments, but needs all of them to be
9832 of the same type, to only be overloaded with respect to a single
9833 argument or the result.
9834
9835 Overloaded intrinsics will have the names of its overloaded argument
9836 types encoded into its function name, each preceded by a period. Only
9837 those types which are overloaded result in a name suffix. Arguments
9838 whose type is matched against another type do not. For example, the
9839 ``llvm.ctpop`` function can take an integer of any width and returns an
9840 integer of exactly the same integer width. This leads to a family of
9841 functions such as ``i8 @llvm.ctpop.i8(i8 %val)`` and
9842 ``i29 @llvm.ctpop.i29(i29 %val)``. Only one type, the return type, is
9843 overloaded, and only one type suffix is required. Because the argument's
9844 type is matched against the return type, it does not require its own
9845 name suffix.
9846
9847 To learn how to add an intrinsic function, please see the `Extending
9848 LLVM Guide <ExtendingLLVM.html>`_.
9849
9850 .. _int_varargs:
9851
9852 Variable Argument Handling Intrinsics
9853 -------------------------------------
9854
9855 Variable argument support is defined in LLVM with the
9856 :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and these three intrinsic
9857 functions. These functions are related to the similarly named macros
9858 defined in the ``<stdarg.h>`` header file.
9859
9860 All of these functions operate on arguments that use a target-specific
9861 value type "``va_list``". The LLVM assembly language reference manual
9862 does not define what this type is, so all transformations should be
9863 prepared to handle these functions regardless of the type used.
9864
9865 This example shows how the :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and the
9866 variable argument handling intrinsic functions are used.
9867
9868 .. code-block:: llvm
9869
9870     ; This struct is different for every platform. For most platforms,
9871     ; it is merely an i8*.
9872     %struct.va_list = type { i8* }
9873
9874     ; For Unix x86_64 platforms, va_list is the following struct:
9875     ; %struct.va_list = type { i32, i32, i8*, i8* }
9876
9877     define i32 @test(i32 %X, ...) {
9878       ; Initialize variable argument processing
9879       %ap = alloca %struct.va_list
9880       %ap2 = bitcast %struct.va_list* %ap to i8*
9881       call void @llvm.va_start(i8* %ap2)
9882
9883       ; Read a single integer argument
9884       %tmp = va_arg i8* %ap2, i32
9885
9886       ; Demonstrate usage of llvm.va_copy and llvm.va_end
9887       %aq = alloca i8*
9888       %aq2 = bitcast i8** %aq to i8*
9889       call void @llvm.va_copy(i8* %aq2, i8* %ap2)
9890       call void @llvm.va_end(i8* %aq2)
9891
9892       ; Stop processing of arguments.
9893       call void @llvm.va_end(i8* %ap2)
9894       ret i32 %tmp
9895     }
9896
9897     declare void @llvm.va_start(i8*)
9898     declare void @llvm.va_copy(i8*, i8*)
9899     declare void @llvm.va_end(i8*)
9900
9901 .. _int_va_start:
9902
9903 '``llvm.va_start``' Intrinsic
9904 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9905
9906 Syntax:
9907 """""""
9908
9909 ::
9910
9911       declare void @llvm.va_start(i8* <arglist>)
9912
9913 Overview:
9914 """""""""
9915
9916 The '``llvm.va_start``' intrinsic initializes ``*<arglist>`` for
9917 subsequent use by ``va_arg``.
9918
9919 Arguments:
9920 """"""""""
9921
9922 The argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
9923
9924 Semantics:
9925 """"""""""
9926
9927 The '``llvm.va_start``' intrinsic works just like the ``va_start`` macro
9928 available in C. In a target-dependent way, it initializes the
9929 ``va_list`` element to which the argument points, so that the next call
9930 to ``va_arg`` will produce the first variable argument passed to the
9931 function. Unlike the C ``va_start`` macro, this intrinsic does not need
9932 to know the last argument of the function as the compiler can figure
9933 that out.
9934
9935 '``llvm.va_end``' Intrinsic
9936 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9937
9938 Syntax:
9939 """""""
9940
9941 ::
9942
9943       declare void @llvm.va_end(i8* <arglist>)
9944
9945 Overview:
9946 """""""""
9947
9948 The '``llvm.va_end``' intrinsic destroys ``*<arglist>``, which has been
9949 initialized previously with ``llvm.va_start`` or ``llvm.va_copy``.
9950
9951 Arguments:
9952 """"""""""
9953
9954 The argument is a pointer to a ``va_list`` to destroy.
9955
9956 Semantics:
9957 """"""""""
9958
9959 The '``llvm.va_end``' intrinsic works just like the ``va_end`` macro
9960 available in C. In a target-dependent way, it destroys the ``va_list``
9961 element to which the argument points. Calls to
9962 :ref:`llvm.va_start <int_va_start>` and
9963 :ref:`llvm.va_copy <int_va_copy>` must be matched exactly with calls to
9964 ``llvm.va_end``.
9965
9966 .. _int_va_copy:
9967
9968 '``llvm.va_copy``' Intrinsic
9969 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9970
9971 Syntax:
9972 """""""
9973
9974 ::
9975
9976       declare void @llvm.va_copy(i8* <destarglist>, i8* <srcarglist>)
9977
9978 Overview:
9979 """""""""
9980
9981 The '``llvm.va_copy``' intrinsic copies the current argument position
9982 from the source argument list to the destination argument list.
9983
9984 Arguments:
9985 """"""""""
9986
9987 The first argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
9988 The second argument is a pointer to a ``va_list`` element to copy from.
9989
9990 Semantics:
9991 """"""""""
9992
9993 The '``llvm.va_copy``' intrinsic works just like the ``va_copy`` macro
9994 available in C. In a target-dependent way, it copies the source
9995 ``va_list`` element into the destination ``va_list`` element. This
9996 intrinsic is necessary because the `` llvm.va_start`` intrinsic may be
9997 arbitrarily complex and require, for example, memory allocation.
9998
9999 Accurate Garbage Collection Intrinsics
10000 --------------------------------------
10001
10002 LLVM's support for `Accurate Garbage Collection <GarbageCollection.html>`_
10003 (GC) requires the frontend to generate code containing appropriate intrinsic
10004 calls and select an appropriate GC strategy which knows how to lower these
10005 intrinsics in a manner which is appropriate for the target collector.
10006
10007 These intrinsics allow identification of :ref:`GC roots on the
10008 stack <int_gcroot>`, as well as garbage collector implementations that
10009 require :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers.
10010 Frontends for type-safe garbage collected languages should generate
10011 these intrinsics to make use of the LLVM garbage collectors. For more
10012 details, see `Garbage Collection with LLVM <GarbageCollection.html>`_.
10013
10014 Experimental Statepoint Intrinsics
10015 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10016
10017 LLVM provides an second experimental set of intrinsics for describing garbage
10018 collection safepoints in compiled code. These intrinsics are an alternative
10019 to the ``llvm.gcroot`` intrinsics, but are compatible with the ones for
10020 :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers. The
10021 differences in approach are covered in the `Garbage Collection with LLVM
10022 <GarbageCollection.html>`_ documentation. The intrinsics themselves are
10023 described in :doc:`Statepoints`.
10024
10025 .. _int_gcroot:
10026
10027 '``llvm.gcroot``' Intrinsic
10028 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10029
10030 Syntax:
10031 """""""
10032
10033 ::
10034
10035       declare void @llvm.gcroot(i8** %ptrloc, i8* %metadata)
10036
10037 Overview:
10038 """""""""
10039
10040 The '``llvm.gcroot``' intrinsic declares the existence of a GC root to
10041 the code generator, and allows some metadata to be associated with it.
10042
10043 Arguments:
10044 """"""""""
10045
10046 The first argument specifies the address of a stack object that contains
10047 the root pointer. The second pointer (which must be either a constant or
10048 a global value address) contains the meta-data to be associated with the
10049 root.
10050
10051 Semantics:
10052 """"""""""
10053
10054 At runtime, a call to this intrinsic stores a null pointer into the
10055 "ptrloc" location. At compile-time, the code generator generates
10056 information to allow the runtime to find the pointer at GC safe points.
10057 The '``llvm.gcroot``' intrinsic may only be used in a function which
10058 :ref:`specifies a GC algorithm <gc>`.
10059
10060 .. _int_gcread:
10061
10062 '``llvm.gcread``' Intrinsic
10063 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10064
10065 Syntax:
10066 """""""
10067
10068 ::
10069
10070       declare i8* @llvm.gcread(i8* %ObjPtr, i8** %Ptr)
10071
10072 Overview:
10073 """""""""
10074
10075 The '``llvm.gcread``' intrinsic identifies reads of references from heap
10076 locations, allowing garbage collector implementations that require read
10077 barriers.
10078
10079 Arguments:
10080 """"""""""
10081
10082 The second argument is the address to read from, which should be an
10083 address allocated from the garbage collector. The first object is a
10084 pointer to the start of the referenced object, if needed by the language
10085 runtime (otherwise null).
10086
10087 Semantics:
10088 """"""""""
10089
10090 The '``llvm.gcread``' intrinsic has the same semantics as a load
10091 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
10092 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcread``'
10093 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
10094 algorithm <gc>`.
10095
10096 .. _int_gcwrite:
10097
10098 '``llvm.gcwrite``' Intrinsic
10099 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10100
10101 Syntax:
10102 """""""
10103
10104 ::
10105
10106       declare void @llvm.gcwrite(i8* %P1, i8* %Obj, i8** %P2)
10107
10108 Overview:
10109 """""""""
10110
10111 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic identifies writes of references to heap
10112 locations, allowing garbage collector implementations that require write
10113 barriers (such as generational or reference counting collectors).
10114
10115 Arguments:
10116 """"""""""
10117
10118 The first argument is the reference to store, the second is the start of
10119 the object to store it to, and the third is the address of the field of
10120 Obj to store to. If the runtime does not require a pointer to the
10121 object, Obj may be null.
10122
10123 Semantics:
10124 """"""""""
10125
10126 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic has the same semantics as a store
10127 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
10128 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcwrite``'
10129 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
10130 algorithm <gc>`.
10131
10132 Code Generator Intrinsics
10133 -------------------------
10134
10135 These intrinsics are provided by LLVM to expose special features that
10136 may only be implemented with code generator support.
10137
10138 '``llvm.returnaddress``' Intrinsic
10139 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10140
10141 Syntax:
10142 """""""
10143
10144 ::
10145
10146       declare i8* @llvm.returnaddress(i32 <level>)
10147
10148 Overview:
10149 """""""""
10150
10151 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic attempts to compute a
10152 target-specific value indicating the return address of the current
10153 function or one of its callers.
10154
10155 Arguments:
10156 """"""""""
10157
10158 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
10159 address for. Zero indicates the calling function, one indicates its
10160 caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
10161 value.
10162
10163 Semantics:
10164 """"""""""
10165
10166 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic either returns a pointer
10167 indicating the return address of the specified call frame, or zero if it
10168 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
10169 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
10170 used for debugging purposes.
10171
10172 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
10173 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
10174 of the obvious source-language caller.
10175
10176 '``llvm.addressofreturnaddress``' Intrinsic
10177 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10178
10179 Syntax:
10180 """""""
10181
10182 ::
10183
10184       declare i8* @llvm.addressofreturnaddress()
10185
10186 Overview:
10187 """""""""
10188
10189 The '``llvm.addressofreturnaddress``' intrinsic returns a target-specific
10190 pointer to the place in the stack frame where the return address of the
10191 current function is stored.
10192
10193 Semantics:
10194 """"""""""
10195
10196 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
10197 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
10198 of the obvious source-language caller.
10199
10200 This intrinsic is only implemented for x86.
10201
10202 '``llvm.frameaddress``' Intrinsic
10203 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10204
10205 Syntax:
10206 """""""
10207
10208 ::
10209
10210       declare i8* @llvm.frameaddress(i32 <level>)
10211
10212 Overview:
10213 """""""""
10214
10215 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic attempts to return the
10216 target-specific frame pointer value for the specified stack frame.
10217
10218 Arguments:
10219 """"""""""
10220
10221 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
10222 frame pointer for. Zero indicates the calling function, one indicates
10223 its caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
10224 value.
10225
10226 Semantics:
10227 """"""""""
10228
10229 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic either returns a pointer
10230 indicating the frame address of the specified call frame, or zero if it
10231 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
10232 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
10233 used for debugging purposes.
10234
10235 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
10236 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
10237 of the obvious source-language caller.
10238
10239 '``llvm.localescape``' and '``llvm.localrecover``' Intrinsics
10240 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10241
10242 Syntax:
10243 """""""
10244
10245 ::
10246
10247       declare void @llvm.localescape(...)
10248       declare i8* @llvm.localrecover(i8* %func, i8* %fp, i32 %idx)
10249
10250 Overview:
10251 """""""""
10252
10253 The '``llvm.localescape``' intrinsic escapes offsets of a collection of static
10254 allocas, and the '``llvm.localrecover``' intrinsic applies those offsets to a
10255 live frame pointer to recover the address of the allocation. The offset is
10256 computed during frame layout of the caller of ``llvm.localescape``.
10257
10258 Arguments:
10259 """"""""""
10260
10261 All arguments to '``llvm.localescape``' must be pointers to static allocas or
10262 casts of static allocas. Each function can only call '``llvm.localescape``'
10263 once, and it can only do so from the entry block.
10264
10265 The ``func`` argument to '``llvm.localrecover``' must be a constant
10266 bitcasted pointer to a function defined in the current module. The code
10267 generator cannot determine the frame allocation offset of functions defined in
10268 other modules.
10269
10270 The ``fp`` argument to '``llvm.localrecover``' must be a frame pointer of a
10271 call frame that is currently live. The return value of '``llvm.localaddress``'
10272 is one way to produce such a value, but various runtimes also expose a suitable
10273 pointer in platform-specific ways.
10274
10275 The ``idx`` argument to '``llvm.localrecover``' indicates which alloca passed to
10276 '``llvm.localescape``' to recover. It is zero-indexed.
10277
10278 Semantics:
10279 """"""""""
10280
10281 These intrinsics allow a group of functions to share access to a set of local
10282 stack allocations of a one parent function. The parent function may call the
10283 '``llvm.localescape``' intrinsic once from the function entry block, and the
10284 child functions can use '``llvm.localrecover``' to access the escaped allocas.
10285 The '``llvm.localescape``' intrinsic blocks inlining, as inlining changes where
10286 the escaped allocas are allocated, which would break attempts to use
10287 '``llvm.localrecover``'.
10288
10289 .. _int_read_register:
10290 .. _int_write_register:
10291
10292 '``llvm.read_register``' and '``llvm.write_register``' Intrinsics
10293 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10294
10295 Syntax:
10296 """""""
10297
10298 ::
10299
10300       declare i32 @llvm.read_register.i32(metadata)
10301       declare i64 @llvm.read_register.i64(metadata)
10302       declare void @llvm.write_register.i32(metadata, i32 @value)
10303       declare void @llvm.write_register.i64(metadata, i64 @value)
10304       !0 = !{!"sp\00"}
10305
10306 Overview:
10307 """""""""
10308
10309 The '``llvm.read_register``' and '``llvm.write_register``' intrinsics
10310 provides access to the named register. The register must be valid on
10311 the architecture being compiled to. The type needs to be compatible
10312 with the register being read.
10313
10314 Semantics:
10315 """"""""""
10316
10317 The '``llvm.read_register``' intrinsic returns the current value of the
10318 register, where possible. The '``llvm.write_register``' intrinsic sets
10319 the current value of the register, where possible.
10320
10321 This is useful to implement named register global variables that need
10322 to always be mapped to a specific register, as is common practice on
10323 bare-metal programs including OS kernels.
10324
10325 The compiler doesn't check for register availability or use of the used
10326 register in surrounding code, including inline assembly. Because of that,
10327 allocatable registers are not supported.
10328
10329 Warning: So far it only works with the stack pointer on selected
10330 architectures (ARM, AArch64, PowerPC and x86_64). Significant amount of
10331 work is needed to support other registers and even more so, allocatable
10332 registers.
10333
10334 .. _int_stacksave:
10335
10336 '``llvm.stacksave``' Intrinsic
10337 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10338
10339 Syntax:
10340 """""""
10341
10342 ::
10343
10344       declare i8* @llvm.stacksave()
10345
10346 Overview:
10347 """""""""
10348
10349 The '``llvm.stacksave``' intrinsic is used to remember the current state
10350 of the function stack, for use with
10351 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. This is useful for
10352 implementing language features like scoped automatic variable sized
10353 arrays in C99.
10354
10355 Semantics:
10356 """"""""""
10357
10358 This intrinsic returns a opaque pointer value that can be passed to
10359 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. When an
10360 ``llvm.stackrestore`` intrinsic is executed with a value saved from
10361 ``llvm.stacksave``, it effectively restores the state of the stack to
10362 the state it was in when the ``llvm.stacksave`` intrinsic executed. In
10363 practice, this pops any :ref:`alloca <i_alloca>` blocks from the stack that
10364 were allocated after the ``llvm.stacksave`` was executed.
10365
10366 .. _int_stackrestore:
10367
10368 '``llvm.stackrestore``' Intrinsic
10369 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10370
10371 Syntax:
10372 """""""
10373
10374 ::
10375
10376       declare void @llvm.stackrestore(i8* %ptr)
10377
10378 Overview:
10379 """""""""
10380
10381 The '``llvm.stackrestore``' intrinsic is used to restore the state of
10382 the function stack to the state it was in when the corresponding
10383 :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>` intrinsic executed. This is
10384 useful for implementing language features like scoped automatic variable
10385 sized arrays in C99.
10386
10387 Semantics:
10388 """"""""""
10389
10390 See the description for :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>`.
10391
10392 .. _int_get_dynamic_area_offset:
10393
10394 '``llvm.get.dynamic.area.offset``' Intrinsic
10395 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10396
10397 Syntax:
10398 """""""
10399
10400 ::
10401
10402       declare i32 @llvm.get.dynamic.area.offset.i32()
10403       declare i64 @llvm.get.dynamic.area.offset.i64()
10404
10405 Overview:
10406 """""""""
10407
10408       The '``llvm.get.dynamic.area.offset.*``' intrinsic family is used to
10409       get the offset from native stack pointer to the address of the most
10410       recent dynamic alloca on the caller's stack. These intrinsics are
10411       intendend for use in combination with
10412       :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>` to get a
10413       pointer to the most recent dynamic alloca. This is useful, for example,
10414       for AddressSanitizer's stack unpoisoning routines.
10415
10416 Semantics:
10417 """"""""""
10418
10419       These intrinsics return a non-negative integer value that can be used to
10420       get the address of the most recent dynamic alloca, allocated by :ref:`alloca <i_alloca>`
10421       on the caller's stack. In particular, for targets where stack grows downwards,
10422       adding this offset to the native stack pointer would get the address of the most
10423       recent dynamic alloca. For targets where stack grows upwards, the situation is a bit more
10424       complicated, because subtracting this value from stack pointer would get the address
10425       one past the end of the most recent dynamic alloca.
10426
10427       Although for most targets `llvm.get.dynamic.area.offset <int_get_dynamic_area_offset>`
10428       returns just a zero, for others, such as PowerPC and PowerPC64, it returns a
10429       compile-time-known constant value.
10430
10431       The return value type of :ref:`llvm.get.dynamic.area.offset <int_get_dynamic_area_offset>`
10432       must match the target's default address space's (address space 0) pointer type.
10433
10434 '``llvm.prefetch``' Intrinsic
10435 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10436
10437 Syntax:
10438 """""""
10439
10440 ::
10441
10442       declare void @llvm.prefetch(i8* <address>, i32 <rw>, i32 <locality>, i32 <cache type>)
10443
10444 Overview:
10445 """""""""
10446
10447 The '``llvm.prefetch``' intrinsic is a hint to the code generator to
10448 insert a prefetch instruction if supported; otherwise, it is a noop.
10449 Prefetches have no effect on the behavior of the program but can change
10450 its performance characteristics.
10451
10452 Arguments:
10453 """"""""""
10454
10455 ``address`` is the address to be prefetched, ``rw`` is the specifier
10456 determining if the fetch should be for a read (0) or write (1), and
10457 ``locality`` is a temporal locality specifier ranging from (0) - no
10458 locality, to (3) - extremely local keep in cache. The ``cache type``
10459 specifies whether the prefetch is performed on the data (1) or
10460 instruction (0) cache. The ``rw``, ``locality`` and ``cache type``
10461 arguments must be constant integers.
10462
10463 Semantics:
10464 """"""""""
10465
10466 This intrinsic does not modify the behavior of the program. In
10467 particular, prefetches cannot trap and do not produce a value. On
10468 targets that support this intrinsic, the prefetch can provide hints to
10469 the processor cache for better performance.
10470
10471 '``llvm.pcmarker``' Intrinsic
10472 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10473
10474 Syntax:
10475 """""""
10476
10477 ::
10478
10479       declare void @llvm.pcmarker(i32 <id>)
10480
10481 Overview:
10482 """""""""
10483
10484 The '``llvm.pcmarker``' intrinsic is a method to export a Program
10485 Counter (PC) in a region of code to simulators and other tools. The
10486 method is target specific, but it is expected that the marker will use
10487 exported symbols to transmit the PC of the marker. The marker makes no
10488 guarantees that it will remain with any specific instruction after
10489 optimizations. It is possible that the presence of a marker will inhibit
10490 optimizations. The intended use is to be inserted after optimizations to
10491 allow correlations of simulation runs.
10492
10493 Arguments:
10494 """"""""""
10495
10496 ``id`` is a numerical id identifying the marker.
10497
10498 Semantics:
10499 """"""""""
10500
10501 This intrinsic does not modify the behavior of the program. Backends
10502 that do not support this intrinsic may ignore it.
10503
10504 '``llvm.readcyclecounter``' Intrinsic
10505 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10506
10507 Syntax:
10508 """""""
10509
10510 ::
10511
10512       declare i64 @llvm.readcyclecounter()
10513
10514 Overview:
10515 """""""""
10516
10517 The '``llvm.readcyclecounter``' intrinsic provides access to the cycle
10518 counter register (or similar low latency, high accuracy clocks) on those
10519 targets that support it. On X86, it should map to RDTSC. On Alpha, it
10520 should map to RPCC. As the backing counters overflow quickly (on the
10521 order of 9 seconds on alpha), this should only be used for small
10522 timings.
10523
10524 Semantics:
10525 """"""""""
10526
10527 When directly supported, reading the cycle counter should not modify any
10528 memory. Implementations are allowed to either return a application
10529 specific value or a system wide value. On backends without support, this
10530 is lowered to a constant 0.
10531
10532 Note that runtime support may be conditional on the privilege-level code is
10533 running at and the host platform.
10534
10535 '``llvm.clear_cache``' Intrinsic
10536 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10537
10538 Syntax:
10539 """""""
10540
10541 ::
10542
10543       declare void @llvm.clear_cache(i8*, i8*)
10544
10545 Overview:
10546 """""""""
10547
10548 The '``llvm.clear_cache``' intrinsic ensures visibility of modifications
10549 in the specified range to the execution unit of the processor. On
10550 targets with non-unified instruction and data cache, the implementation
10551 flushes the instruction cache.
10552
10553 Semantics:
10554 """"""""""
10555
10556 On platforms with coherent instruction and data caches (e.g. x86), this
10557 intrinsic is a nop. On platforms with non-coherent instruction and data
10558 cache (e.g. ARM, MIPS), the intrinsic is lowered either to appropriate
10559 instructions or a system call, if cache flushing requires special
10560 privileges.
10561
10562 The default behavior is to emit a call to ``__clear_cache`` from the run
10563 time library.
10564
10565 This instrinsic does *not* empty the instruction pipeline. Modifications
10566 of the current function are outside the scope of the intrinsic.
10567
10568 '``llvm.instrprof.increment``' Intrinsic
10569 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10570
10571 Syntax:
10572 """""""
10573
10574 ::
10575
10576       declare void @llvm.instrprof.increment(i8* <name>, i64 <hash>,
10577                                              i32 <num-counters>, i32 <index>)
10578
10579 Overview:
10580 """""""""
10581
10582 The '``llvm.instrprof.increment``' intrinsic can be emitted by a
10583 frontend for use with instrumentation based profiling. These will be
10584 lowered by the ``-instrprof`` pass to generate execution counts of a
10585 program at runtime.
10586
10587 Arguments:
10588 """"""""""
10589
10590 The first argument is a pointer to a global variable containing the
10591 name of the entity being instrumented. This should generally be the
10592 (mangled) function name for a set of counters.
10593
10594 The second argument is a hash value that can be used by the consumer
10595 of the profile data to detect changes to the instrumented source, and
10596 the third is the number of counters associated with ``name``. It is an
10597 error if ``hash`` or ``num-counters`` differ between two instances of
10598 ``instrprof.increment`` that refer to the same name.
10599
10600 The last argument refers to which of the counters for ``name`` should
10601 be incremented. It should be a value between 0 and ``num-counters``.
10602
10603 Semantics:
10604 """"""""""
10605
10606 This intrinsic represents an increment of a profiling counter. It will
10607 cause the ``-instrprof`` pass to generate the appropriate data
10608 structures and the code to increment the appropriate value, in a
10609 format that can be written out by a compiler runtime and consumed via
10610 the ``llvm-profdata`` tool.
10611
10612 '``llvm.instrprof.increment.step``' Intrinsic
10613 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10614
10615 Syntax:
10616 """""""
10617
10618 ::
10619
10620       declare void @llvm.instrprof.increment.step(i8* <name>, i64 <hash>,
10621                                                   i32 <num-counters>,
10622                                                   i32 <index>, i64 <step>)
10623
10624 Overview:
10625 """""""""
10626
10627 The '``llvm.instrprof.increment.step``' intrinsic is an extension to
10628 the '``llvm.instrprof.increment``' intrinsic with an additional fifth
10629 argument to specify the step of the increment.
10630
10631 Arguments:
10632 """"""""""
10633 The first four arguments are the same as '``llvm.instrprof.increment``'
10634 intrinsic.
10635
10636 The last argument specifies the value of the increment of the counter variable.
10637
10638 Semantics:
10639 """"""""""
10640 See description of '``llvm.instrprof.increment``' instrinsic.
10641
10642
10643 '``llvm.instrprof.value.profile``' Intrinsic
10644 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10645
10646 Syntax:
10647 """""""
10648
10649 ::
10650
10651       declare void @llvm.instrprof.value.profile(i8* <name>, i64 <hash>,
10652                                                  i64 <value>, i32 <value_kind>,
10653                                                  i32 <index>)
10654
10655 Overview:
10656 """""""""
10657
10658 The '``llvm.instrprof.value.profile``' intrinsic can be emitted by a
10659 frontend for use with instrumentation based profiling. This will be
10660 lowered by the ``-instrprof`` pass to find out the target values,
10661 instrumented expressions take in a program at runtime.
10662
10663 Arguments:
10664 """"""""""
10665
10666 The first argument is a pointer to a global variable containing the
10667 name of the entity being instrumented. ``name`` should generally be the
10668 (mangled) function name for a set of counters.
10669
10670 The second argument is a hash value that can be used by the consumer
10671 of the profile data to detect changes to the instrumented source. It
10672 is an error if ``hash`` differs between two instances of
10673 ``llvm.instrprof.*`` that refer to the same name.
10674
10675 The third argument is the value of the expression being profiled. The profiled
10676 expression's value should be representable as an unsigned 64-bit value. The
10677 fourth argument represents the kind of value profiling that is being done. The
10678 supported value profiling kinds are enumerated through the
10679 ``InstrProfValueKind`` type declared in the
10680 ``<include/llvm/ProfileData/InstrProf.h>`` header file. The last argument is the
10681 index of the instrumented expression within ``name``. It should be >= 0.
10682
10683 Semantics:
10684 """"""""""
10685
10686 This intrinsic represents the point where a call to a runtime routine
10687 should be inserted for value profiling of target expressions. ``-instrprof``
10688 pass will generate the appropriate data structures and replace the
10689 ``llvm.instrprof.value.profile`` intrinsic with the call to the profile
10690 runtime library with proper arguments.
10691
10692 '``llvm.thread.pointer``' Intrinsic
10693 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10694
10695 Syntax:
10696 """""""
10697
10698 ::
10699
10700       declare i8* @llvm.thread.pointer()
10701
10702 Overview:
10703 """""""""
10704
10705 The '``llvm.thread.pointer``' intrinsic returns the value of the thread
10706 pointer.
10707
10708 Semantics:
10709 """"""""""
10710
10711 The '``llvm.thread.pointer``' intrinsic returns a pointer to the TLS area
10712 for the current thread.  The exact semantics of this value are target
10713 specific: it may point to the start of TLS area, to the end, or somewhere
10714 in the middle.  Depending on the target, this intrinsic may read a register,
10715 call a helper function, read from an alternate memory space, or perform
10716 other operations necessary to locate the TLS area.  Not all targets support
10717 this intrinsic.
10718
10719 Standard C Library Intrinsics
10720 -----------------------------
10721
10722 LLVM provides intrinsics for a few important standard C library
10723 functions. These intrinsics allow source-language front-ends to pass
10724 information about the alignment of the pointer arguments to the code
10725 generator, providing opportunity for more efficient code generation.
10726
10727 .. _int_memcpy:
10728
10729 '``llvm.memcpy``' Intrinsic
10730 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10731
10732 Syntax:
10733 """""""
10734
10735 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.memcpy`` on any
10736 integer bit width and for different address spaces. Not all targets
10737 support all bit widths however.
10738
10739 ::
10740
10741       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
10742                                               i32 <len>, i1 <isvolatile>)
10743       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
10744                                               i64 <len>, i1 <isvolatile>)
10745
10746 Overview:
10747 """""""""
10748
10749 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
10750 source location to the destination location.
10751
10752 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memcpy.*``
10753 intrinsics do not return a value, takes extra isvolatile
10754 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
10755
10756 Arguments:
10757 """"""""""
10758
10759 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
10760 pointer to the source. The third argument is an integer argument
10761 specifying the number of bytes to copy, and the fourth is a
10762 boolean indicating a volatile access.
10763
10764 The :ref:`align <attr_align>` parameter attribute can be provided
10765 for the first and second arguments.
10766
10767 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memcpy`` call is
10768 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
10769 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
10770
10771 Semantics:
10772 """"""""""
10773
10774 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
10775 source location to the destination location, which are not allowed to
10776 overlap. It copies "len" bytes of memory over. If the argument is known
10777 to be aligned to some boundary, this can be specified as the fourth
10778 argument, otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
10779
10780 .. _int_memmove:
10781
10782 '``llvm.memmove``' Intrinsic
10783 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10784
10785 Syntax:
10786 """""""
10787
10788 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memmove on any integer
10789 bit width and for different address space. Not all targets support all
10790 bit widths however.
10791
10792 ::
10793
10794       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
10795                                                i32 <len>, i1 <isvolatile>)
10796       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
10797                                                i64 <len>, i1 <isvolatile>)
10798
10799 Overview:
10800 """""""""
10801
10802 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics move a block of memory from the
10803 source location to the destination location. It is similar to the
10804 '``llvm.memcpy``' intrinsic but allows the two memory locations to
10805 overlap.
10806
10807 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memmove.*``
10808 intrinsics do not return a value, takes an extra isvolatile
10809 argument and the pointers can be in specified address spaces.
10810
10811 Arguments:
10812 """"""""""
10813
10814 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
10815 pointer to the source. The third argument is an integer argument
10816 specifying the number of bytes to copy, and the fourth is a
10817 boolean indicating a volatile access.
10818
10819 The :ref:`align <attr_align>` parameter attribute can be provided
10820 for the first and second arguments.
10821
10822 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memmove`` call
10823 is a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is
10824 not very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
10825
10826 Semantics:
10827 """"""""""
10828
10829 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics copy a block of memory from the
10830 source location to the destination location, which may overlap. It
10831 copies "len" bytes of memory over. If the argument is known to be
10832 aligned to some boundary, this can be specified as the fourth argument,
10833 otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
10834
10835 .. _int_memset:
10836
10837 '``llvm.memset.*``' Intrinsics
10838 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10839
10840 Syntax:
10841 """""""
10842
10843 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memset on any integer
10844 bit width and for different address spaces. However, not all targets
10845 support all bit widths.
10846
10847 ::
10848
10849       declare void @llvm.memset.p0i8.i32(i8* <dest>, i8 <val>,
10850                                          i32 <len>, i1 <isvolatile>)
10851       declare void @llvm.memset.p0i8.i64(i8* <dest>, i8 <val>,
10852                                          i64 <len>, i1 <isvolatile>)
10853
10854 Overview:
10855 """""""""
10856
10857 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill a block of memory with a
10858 particular byte value.
10859
10860 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memset``
10861 intrinsic does not return a value and takes an extra volatile
10862 argument. Also, the destination can be in an arbitrary address space.
10863
10864 Arguments:
10865 """"""""""
10866
10867 The first argument is a pointer to the destination to fill, the second
10868 is the byte value with which to fill it, the third argument is an
10869 integer argument specifying the number of bytes to fill, and the fourth
10870 is a boolean indicating a volatile access.
10871
10872 The :ref:`align <attr_align>` parameter attribute can be provided
10873 for the first arguments.
10874
10875 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memset`` call is
10876 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
10877 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
10878
10879 Semantics:
10880 """"""""""
10881
10882 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill "len" bytes of memory starting
10883 at the destination location.
10884
10885 '``llvm.sqrt.*``' Intrinsic
10886 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10887
10888 Syntax:
10889 """""""
10890
10891 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sqrt`` on any
10892 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
10893 all types however.
10894
10895 ::
10896
10897       declare float     @llvm.sqrt.f32(float %Val)
10898       declare double    @llvm.sqrt.f64(double %Val)
10899       declare x86_fp80  @llvm.sqrt.f80(x86_fp80 %Val)
10900       declare fp128     @llvm.sqrt.f128(fp128 %Val)
10901       declare ppc_fp128 @llvm.sqrt.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
10902
10903 Overview:
10904 """""""""
10905
10906 The '``llvm.sqrt``' intrinsics return the square root of the specified value.
10907
10908 Arguments:
10909 """"""""""
10910
10911 The argument and return value are floating-point numbers of the same type.
10912
10913 Semantics:
10914 """"""""""
10915
10916 Return the same value as a corresponding libm '``sqrt``' function but without
10917 trapping or setting ``errno``. For types specified by IEEE-754, the result
10918 matches a conforming libm implementation.
10919
10920 When specified with the fast-math-flag 'afn', the result may be approximated
10921 using a less accurate calculation.
10922
10923 '``llvm.powi.*``' Intrinsic
10924 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10925
10926 Syntax:
10927 """""""
10928
10929 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.powi`` on any
10930 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
10931 all types however.
10932
10933 ::
10934
10935       declare float     @llvm.powi.f32(float  %Val, i32 %power)
10936       declare double    @llvm.powi.f64(double %Val, i32 %power)
10937       declare x86_fp80  @llvm.powi.f80(x86_fp80  %Val, i32 %power)
10938       declare fp128     @llvm.powi.f128(fp128 %Val, i32 %power)
10939       declare ppc_fp128 @llvm.powi.ppcf128(ppc_fp128  %Val, i32 %power)
10940
10941 Overview:
10942 """""""""
10943
10944 The '``llvm.powi.*``' intrinsics return the first operand raised to the
10945 specified (positive or negative) power. The order of evaluation of
10946 multiplications is not defined. When a vector of floating-point type is
10947 used, the second argument remains a scalar integer value.
10948
10949 Arguments:
10950 """"""""""
10951
10952 The second argument is an integer power, and the first is a value to
10953 raise to that power.
10954
10955 Semantics:
10956 """"""""""
10957
10958 This function returns the first value raised to the second power with an
10959 unspecified sequence of rounding operations.
10960
10961 '``llvm.sin.*``' Intrinsic
10962 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10963
10964 Syntax:
10965 """""""
10966
10967 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sin`` on any
10968 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
10969 all types however.
10970
10971 ::
10972
10973       declare float     @llvm.sin.f32(float  %Val)
10974       declare double    @llvm.sin.f64(double %Val)
10975       declare x86_fp80  @llvm.sin.f80(x86_fp80  %Val)
10976       declare fp128     @llvm.sin.f128(fp128 %Val)
10977       declare ppc_fp128 @llvm.sin.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10978
10979 Overview:
10980 """""""""
10981
10982 The '``llvm.sin.*``' intrinsics return the sine of the operand.
10983
10984 Arguments:
10985 """"""""""
10986
10987 The argument and return value are floating-point numbers of the same type.
10988
10989 Semantics:
10990 """"""""""
10991
10992 Return the same value as a corresponding libm '``sin``' function but without
10993 trapping or setting ``errno``.
10994
10995 When specified with the fast-math-flag 'afn', the result may be approximated
10996 using a less accurate calculation.
10997
10998 '``llvm.cos.*``' Intrinsic
10999 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11000
11001 Syntax:
11002 """""""
11003
11004 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cos`` on any
11005 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11006 all types however.
11007
11008 ::
11009
11010       declare float     @llvm.cos.f32(float  %Val)
11011       declare double    @llvm.cos.f64(double %Val)
11012       declare x86_fp80  @llvm.cos.f80(x86_fp80  %Val)
11013       declare fp128     @llvm.cos.f128(fp128 %Val)
11014       declare ppc_fp128 @llvm.cos.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
11015
11016 Overview:
11017 """""""""
11018
11019 The '``llvm.cos.*``' intrinsics return the cosine of the operand.
11020
11021 Arguments:
11022 """"""""""
11023
11024 The argument and return value are floating-point numbers of the same type.
11025
11026 Semantics:
11027 """"""""""
11028
11029 Return the same value as a corresponding libm '``cos``' function but without
11030 trapping or setting ``errno``.
11031
11032 When specified with the fast-math-flag 'afn', the result may be approximated
11033 using a less accurate calculation.
11034
11035 '``llvm.pow.*``' Intrinsic
11036 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11037
11038 Syntax:
11039 """""""
11040
11041 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.pow`` on any
11042 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11043 all types however.
11044
11045 ::
11046
11047       declare float     @llvm.pow.f32(float  %Val, float %Power)
11048       declare double    @llvm.pow.f64(double %Val, double %Power)
11049       declare x86_fp80  @llvm.pow.f80(x86_fp80  %Val, x86_fp80 %Power)
11050       declare fp128     @llvm.pow.f128(fp128 %Val, fp128 %Power)
11051       declare ppc_fp128 @llvm.pow.ppcf128(ppc_fp128  %Val, ppc_fp128 Power)
11052
11053 Overview:
11054 """""""""
11055
11056 The '``llvm.pow.*``' intrinsics return the first operand raised to the
11057 specified (positive or negative) power.
11058
11059 Arguments:
11060 """"""""""
11061
11062 The arguments and return value are floating-point numbers of the same type.
11063
11064 Semantics:
11065 """"""""""
11066
11067 Return the same value as a corresponding libm '``pow``' function but without
11068 trapping or setting ``errno``.
11069
11070 When specified with the fast-math-flag 'afn', the result may be approximated
11071 using a less accurate calculation.
11072
11073 '``llvm.exp.*``' Intrinsic
11074 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11075
11076 Syntax:
11077 """""""
11078
11079 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp`` on any
11080 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11081 all types however.
11082
11083 ::
11084
11085       declare float     @llvm.exp.f32(float  %Val)
11086       declare double    @llvm.exp.f64(double %Val)
11087       declare x86_fp80  @llvm.exp.f80(x86_fp80  %Val)
11088       declare fp128     @llvm.exp.f128(fp128 %Val)
11089       declare ppc_fp128 @llvm.exp.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
11090
11091 Overview:
11092 """""""""
11093
11094 The '``llvm.exp.*``' intrinsics compute the base-e exponential of the specified
11095 value.
11096
11097 Arguments:
11098 """"""""""
11099
11100 The argument and return value are floating-point numbers of the same type.
11101
11102 Semantics:
11103 """"""""""
11104
11105 Return the same value as a corresponding libm '``exp``' function but without
11106 trapping or setting ``errno``.
11107
11108 When specified with the fast-math-flag 'afn', the result may be approximated
11109 using a less accurate calculation.
11110
11111 '``llvm.exp2.*``' Intrinsic
11112 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11113
11114 Syntax:
11115 """""""
11116
11117 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp2`` on any
11118 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11119 all types however.
11120
11121 ::
11122
11123       declare float     @llvm.exp2.f32(float  %Val)
11124       declare double    @llvm.exp2.f64(double %Val)
11125       declare x86_fp80  @llvm.exp2.f80(x86_fp80  %Val)
11126       declare fp128     @llvm.exp2.f128(fp128 %Val)
11127       declare ppc_fp128 @llvm.exp2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
11128
11129 Overview:
11130 """""""""
11131
11132 The '``llvm.exp2.*``' intrinsics compute the base-2 exponential of the
11133 specified value.
11134
11135 Arguments:
11136 """"""""""
11137
11138 The argument and return value are floating-point numbers of the same type.
11139
11140 Semantics:
11141 """"""""""
11142
11143 Return the same value as a corresponding libm '``exp2``' function but without
11144 trapping or setting ``errno``.
11145
11146 When specified with the fast-math-flag 'afn', the result may be approximated
11147 using a less accurate calculation.
11148
11149 '``llvm.log.*``' Intrinsic
11150 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11151
11152 Syntax:
11153 """""""
11154
11155 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log`` on any
11156 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11157 all types however.
11158
11159 ::
11160
11161       declare float     @llvm.log.f32(float  %Val)
11162       declare double    @llvm.log.f64(double %Val)
11163       declare x86_fp80  @llvm.log.f80(x86_fp80  %Val)
11164       declare fp128     @llvm.log.f128(fp128 %Val)
11165       declare ppc_fp128 @llvm.log.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
11166
11167 Overview:
11168 """""""""
11169
11170 The '``llvm.log.*``' intrinsics compute the base-e logarithm of the specified
11171 value.
11172
11173 Arguments:
11174 """"""""""
11175
11176 The argument and return value are floating-point numbers of the same type.
11177
11178 Semantics:
11179 """"""""""
11180
11181 Return the same value as a corresponding libm '``log``' function but without
11182 trapping or setting ``errno``.
11183
11184 When specified with the fast-math-flag 'afn', the result may be approximated
11185 using a less accurate calculation.
11186
11187 '``llvm.log10.*``' Intrinsic
11188 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11189
11190 Syntax:
11191 """""""
11192
11193 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log10`` on any
11194 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11195 all types however.
11196
11197 ::
11198
11199       declare float     @llvm.log10.f32(float  %Val)
11200       declare double    @llvm.log10.f64(double %Val)
11201       declare x86_fp80  @llvm.log10.f80(x86_fp80  %Val)
11202       declare fp128     @llvm.log10.f128(fp128 %Val)
11203       declare ppc_fp128 @llvm.log10.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
11204
11205 Overview:
11206 """""""""
11207
11208 The '``llvm.log10.*``' intrinsics compute the base-10 logarithm of the
11209 specified value.
11210
11211 Arguments:
11212 """"""""""
11213
11214 The argument and return value are floating-point numbers of the same type.
11215
11216 Semantics:
11217 """"""""""
11218
11219 Return the same value as a corresponding libm '``log10``' function but without
11220 trapping or setting ``errno``.
11221
11222 When specified with the fast-math-flag 'afn', the result may be approximated
11223 using a less accurate calculation.
11224
11225 '``llvm.log2.*``' Intrinsic
11226 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11227
11228 Syntax:
11229 """""""
11230
11231 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log2`` on any
11232 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11233 all types however.
11234
11235 ::
11236
11237       declare float     @llvm.log2.f32(float  %Val)
11238       declare double    @llvm.log2.f64(double %Val)
11239       declare x86_fp80  @llvm.log2.f80(x86_fp80  %Val)
11240       declare fp128     @llvm.log2.f128(fp128 %Val)
11241       declare ppc_fp128 @llvm.log2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
11242
11243 Overview:
11244 """""""""
11245
11246 The '``llvm.log2.*``' intrinsics compute the base-2 logarithm of the specified
11247 value.
11248
11249 Arguments:
11250 """"""""""
11251
11252 The argument and return value are floating-point numbers of the same type.
11253
11254 Semantics:
11255 """"""""""
11256
11257 Return the same value as a corresponding libm '``log2``' function but without
11258 trapping or setting ``errno``.
11259
11260 When specified with the fast-math-flag 'afn', the result may be approximated
11261 using a less accurate calculation.
11262
11263 '``llvm.fma.*``' Intrinsic
11264 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11265
11266 Syntax:
11267 """""""
11268
11269 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fma`` on any
11270 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11271 all types however.
11272
11273 ::
11274
11275       declare float     @llvm.fma.f32(float  %a, float  %b, float  %c)
11276       declare double    @llvm.fma.f64(double %a, double %b, double %c)
11277       declare x86_fp80  @llvm.fma.f80(x86_fp80 %a, x86_fp80 %b, x86_fp80 %c)
11278       declare fp128     @llvm.fma.f128(fp128 %a, fp128 %b, fp128 %c)
11279       declare ppc_fp128 @llvm.fma.ppcf128(ppc_fp128 %a, ppc_fp128 %b, ppc_fp128 %c)
11280
11281 Overview:
11282 """""""""
11283
11284 The '``llvm.fma.*``' intrinsics perform the fused multiply-add operation.
11285
11286 Arguments:
11287 """"""""""
11288
11289 The arguments and return value are floating-point numbers of the same type.
11290
11291 Semantics:
11292 """"""""""
11293
11294 Return the same value as a corresponding libm '``fma``' function but without
11295 trapping or setting ``errno``.
11296
11297 When specified with the fast-math-flag 'afn', the result may be approximated
11298 using a less accurate calculation.
11299
11300 '``llvm.fabs.*``' Intrinsic
11301 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11302
11303 Syntax:
11304 """""""
11305
11306 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fabs`` on any
11307 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11308 all types however.
11309
11310 ::
11311
11312       declare float     @llvm.fabs.f32(float  %Val)
11313       declare double    @llvm.fabs.f64(double %Val)
11314       declare x86_fp80  @llvm.fabs.f80(x86_fp80 %Val)
11315       declare fp128     @llvm.fabs.f128(fp128 %Val)
11316       declare ppc_fp128 @llvm.fabs.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
11317
11318 Overview:
11319 """""""""
11320
11321 The '``llvm.fabs.*``' intrinsics return the absolute value of the
11322 operand.
11323
11324 Arguments:
11325 """"""""""
11326
11327 The argument and return value are floating-point numbers of the same
11328 type.
11329
11330 Semantics:
11331 """"""""""
11332
11333 This function returns the same values as the libm ``fabs`` functions
11334 would, and handles error conditions in the same way.
11335
11336 '``llvm.minnum.*``' Intrinsic
11337 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11338
11339 Syntax:
11340 """""""
11341
11342 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.minnum`` on any
11343 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11344 all types however.
11345
11346 ::
11347
11348       declare float     @llvm.minnum.f32(float %Val0, float %Val1)
11349       declare double    @llvm.minnum.f64(double %Val0, double %Val1)
11350       declare x86_fp80  @llvm.minnum.f80(x86_fp80 %Val0, x86_fp80 %Val1)
11351       declare fp128     @llvm.minnum.f128(fp128 %Val0, fp128 %Val1)
11352       declare ppc_fp128 @llvm.minnum.ppcf128(ppc_fp128 %Val0, ppc_fp128 %Val1)
11353
11354 Overview:
11355 """""""""
11356
11357 The '``llvm.minnum.*``' intrinsics return the minimum of the two
11358 arguments.
11359
11360
11361 Arguments:
11362 """"""""""
11363
11364 The arguments and return value are floating-point numbers of the same
11365 type.
11366
11367 Semantics:
11368 """"""""""
11369
11370 Follows the IEEE-754 semantics for minNum, which also match for libm's
11371 fmin.
11372
11373 If either operand is a NaN, returns the other non-NaN operand. Returns
11374 NaN only if both operands are NaN. If the operands compare equal,
11375 returns a value that compares equal to both operands. This means that
11376 fmin(+/-0.0, +/-0.0) could return either -0.0 or 0.0.
11377
11378 '``llvm.maxnum.*``' Intrinsic
11379 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11380
11381 Syntax:
11382 """""""
11383
11384 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.maxnum`` on any
11385 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11386 all types however.
11387
11388 ::
11389
11390       declare float     @llvm.maxnum.f32(float  %Val0, float  %Val1l)
11391       declare double    @llvm.maxnum.f64(double %Val0, double %Val1)
11392       declare x86_fp80  @llvm.maxnum.f80(x86_fp80  %Val0, x86_fp80  %Val1)
11393       declare fp128     @llvm.maxnum.f128(fp128 %Val0, fp128 %Val1)
11394       declare ppc_fp128 @llvm.maxnum.ppcf128(ppc_fp128  %Val0, ppc_fp128  %Val1)
11395
11396 Overview:
11397 """""""""
11398
11399 The '``llvm.maxnum.*``' intrinsics return the maximum of the two
11400 arguments.
11401
11402
11403 Arguments:
11404 """"""""""
11405
11406 The arguments and return value are floating-point numbers of the same
11407 type.
11408
11409 Semantics:
11410 """"""""""
11411 Follows the IEEE-754 semantics for maxNum, which also match for libm's
11412 fmax.
11413
11414 If either operand is a NaN, returns the other non-NaN operand. Returns
11415 NaN only if both operands are NaN. If the operands compare equal,
11416 returns a value that compares equal to both operands. This means that
11417 fmax(+/-0.0, +/-0.0) could return either -0.0 or 0.0.
11418
11419 '``llvm.copysign.*``' Intrinsic
11420 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11421
11422 Syntax:
11423 """""""
11424
11425 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.copysign`` on any
11426 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11427 all types however.
11428
11429 ::
11430
11431       declare float     @llvm.copysign.f32(float  %Mag, float  %Sgn)
11432       declare double    @llvm.copysign.f64(double %Mag, double %Sgn)
11433       declare x86_fp80  @llvm.copysign.f80(x86_fp80  %Mag, x86_fp80  %Sgn)
11434       declare fp128     @llvm.copysign.f128(fp128 %Mag, fp128 %Sgn)
11435       declare ppc_fp128 @llvm.copysign.ppcf128(ppc_fp128  %Mag, ppc_fp128  %Sgn)
11436
11437 Overview:
11438 """""""""
11439
11440 The '``llvm.copysign.*``' intrinsics return a value with the magnitude of the
11441 first operand and the sign of the second operand.
11442
11443 Arguments:
11444 """"""""""
11445
11446 The arguments and return value are floating-point numbers of the same
11447 type.
11448
11449 Semantics:
11450 """"""""""
11451
11452 This function returns the same values as the libm ``copysign``
11453 functions would, and handles error conditions in the same way.
11454
11455 '``llvm.floor.*``' Intrinsic
11456 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11457
11458 Syntax:
11459 """""""
11460
11461 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.floor`` on any
11462 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11463 all types however.
11464
11465 ::
11466
11467       declare float     @llvm.floor.f32(float  %Val)
11468       declare double    @llvm.floor.f64(double %Val)
11469       declare x86_fp80  @llvm.floor.f80(x86_fp80  %Val)
11470       declare fp128     @llvm.floor.f128(fp128 %Val)
11471       declare ppc_fp128 @llvm.floor.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
11472
11473 Overview:
11474 """""""""
11475
11476 The '``llvm.floor.*``' intrinsics return the floor of the operand.
11477
11478 Arguments:
11479 """"""""""
11480
11481 The argument and return value are floating-point numbers of the same
11482 type.
11483
11484 Semantics:
11485 """"""""""
11486
11487 This function returns the same values as the libm ``floor`` functions
11488 would, and handles error conditions in the same way.
11489
11490 '``llvm.ceil.*``' Intrinsic
11491 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11492
11493 Syntax:
11494 """""""
11495
11496 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ceil`` on any
11497 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11498 all types however.
11499
11500 ::
11501
11502       declare float     @llvm.ceil.f32(float  %Val)
11503       declare double    @llvm.ceil.f64(double %Val)
11504       declare x86_fp80  @llvm.ceil.f80(x86_fp80  %Val)
11505       declare fp128     @llvm.ceil.f128(fp128 %Val)
11506       declare ppc_fp128 @llvm.ceil.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
11507
11508 Overview:
11509 """""""""
11510
11511 The '``llvm.ceil.*``' intrinsics return the ceiling of the operand.
11512
11513 Arguments:
11514 """"""""""
11515
11516 The argument and return value are floating-point numbers of the same
11517 type.
11518
11519 Semantics:
11520 """"""""""
11521
11522 This function returns the same values as the libm ``ceil`` functions
11523 would, and handles error conditions in the same way.
11524
11525 '``llvm.trunc.*``' Intrinsic
11526 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11527
11528 Syntax:
11529 """""""
11530
11531 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.trunc`` on any
11532 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11533 all types however.
11534
11535 ::
11536
11537       declare float     @llvm.trunc.f32(float  %Val)
11538       declare double    @llvm.trunc.f64(double %Val)
11539       declare x86_fp80  @llvm.trunc.f80(x86_fp80  %Val)
11540       declare fp128     @llvm.trunc.f128(fp128 %Val)
11541       declare ppc_fp128 @llvm.trunc.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
11542
11543 Overview:
11544 """""""""
11545
11546 The '``llvm.trunc.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
11547 nearest integer not larger in magnitude than the operand.
11548
11549 Arguments:
11550 """"""""""
11551
11552 The argument and return value are floating-point numbers of the same
11553 type.
11554
11555 Semantics:
11556 """"""""""
11557
11558 This function returns the same values as the libm ``trunc`` functions
11559 would, and handles error conditions in the same way.
11560
11561 '``llvm.rint.*``' Intrinsic
11562 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11563
11564 Syntax:
11565 """""""
11566
11567 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.rint`` on any
11568 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11569 all types however.
11570
11571 ::
11572
11573       declare float     @llvm.rint.f32(float  %Val)
11574       declare double    @llvm.rint.f64(double %Val)
11575       declare x86_fp80  @llvm.rint.f80(x86_fp80  %Val)
11576       declare fp128     @llvm.rint.f128(fp128 %Val)
11577       declare ppc_fp128 @llvm.rint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
11578
11579 Overview:
11580 """""""""
11581
11582 The '``llvm.rint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
11583 nearest integer. It may raise an inexact floating-point exception if the
11584 operand isn't an integer.
11585
11586 Arguments:
11587 """"""""""
11588
11589 The argument and return value are floating-point numbers of the same
11590 type.
11591
11592 Semantics:
11593 """"""""""
11594
11595 This function returns the same values as the libm ``rint`` functions
11596 would, and handles error conditions in the same way.
11597
11598 '``llvm.nearbyint.*``' Intrinsic
11599 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11600
11601 Syntax:
11602 """""""
11603
11604 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.nearbyint`` on any
11605 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11606 all types however.
11607
11608 ::
11609
11610       declare float     @llvm.nearbyint.f32(float  %Val)
11611       declare double    @llvm.nearbyint.f64(double %Val)
11612       declare x86_fp80  @llvm.nearbyint.f80(x86_fp80  %Val)
11613       declare fp128     @llvm.nearbyint.f128(fp128 %Val)
11614       declare ppc_fp128 @llvm.nearbyint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
11615
11616 Overview:
11617 """""""""
11618
11619 The '``llvm.nearbyint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
11620 nearest integer.
11621
11622 Arguments:
11623 """"""""""
11624
11625 The argument and return value are floating-point numbers of the same
11626 type.
11627
11628 Semantics:
11629 """"""""""
11630
11631 This function returns the same values as the libm ``nearbyint``
11632 functions would, and handles error conditions in the same way.
11633
11634 '``llvm.round.*``' Intrinsic
11635 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11636
11637 Syntax:
11638 """""""
11639
11640 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.round`` on any
11641 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
11642 all types however.
11643
11644 ::
11645
11646       declare float     @llvm.round.f32(float  %Val)
11647       declare double    @llvm.round.f64(double %Val)
11648       declare x86_fp80  @llvm.round.f80(x86_fp80  %Val)
11649       declare fp128     @llvm.round.f128(fp128 %Val)
11650       declare ppc_fp128 @llvm.round.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
11651
11652 Overview:
11653 """""""""
11654
11655 The '``llvm.round.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
11656 nearest integer.
11657
11658 Arguments:
11659 """"""""""
11660
11661 The argument and return value are floating-point numbers of the same
11662 type.
11663
11664 Semantics:
11665 """"""""""
11666
11667 This function returns the same values as the libm ``round``
11668 functions would, and handles error conditions in the same way.
11669
11670 Bit Manipulation Intrinsics
11671 ---------------------------
11672
11673 LLVM provides intrinsics for a few important bit manipulation
11674 operations. These allow efficient code generation for some algorithms.
11675
11676 '``llvm.bitreverse.*``' Intrinsics
11677 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11678
11679 Syntax:
11680 """""""
11681
11682 This is an overloaded intrinsic function. You can use bitreverse on any
11683 integer type.
11684
11685 ::
11686
11687       declare i16 @llvm.bitreverse.i16(i16 <id>)
11688       declare i32 @llvm.bitreverse.i32(i32 <id>)
11689       declare i64 @llvm.bitreverse.i64(i64 <id>)
11690
11691 Overview:
11692 """""""""
11693
11694 The '``llvm.bitreverse``' family of intrinsics is used to reverse the
11695 bitpattern of an integer value; for example ``0b10110110`` becomes
11696 ``0b01101101``.
11697
11698 Semantics:
11699 """"""""""
11700
11701 The ``llvm.bitreverse.iN`` intrinsic returns an iN value that has bit
11702 ``M`` in the input moved to bit ``N-M`` in the output.
11703
11704 '``llvm.bswap.*``' Intrinsics
11705 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11706
11707 Syntax:
11708 """""""
11709
11710 This is an overloaded intrinsic function. You can use bswap on any
11711 integer type that is an even number of bytes (i.e. BitWidth % 16 == 0).
11712
11713 ::
11714
11715       declare i16 @llvm.bswap.i16(i16 <id>)
11716       declare i32 @llvm.bswap.i32(i32 <id>)
11717       declare i64 @llvm.bswap.i64(i64 <id>)
11718
11719 Overview:
11720 """""""""
11721
11722 The '``llvm.bswap``' family of intrinsics is used to byte swap integer
11723 values with an even number of bytes (positive multiple of 16 bits).
11724 These are useful for performing operations on data that is not in the
11725 target's native byte order.
11726
11727 Semantics:
11728 """"""""""
11729
11730 The ``llvm.bswap.i16`` intrinsic returns an i16 value that has the high
11731 and low byte of the input i16 swapped. Similarly, the ``llvm.bswap.i32``
11732 intrinsic returns an i32 value that has the four bytes of the input i32
11733 swapped, so that if the input bytes are numbered 0, 1, 2, 3 then the
11734 returned i32 will have its bytes in 3, 2, 1, 0 order. The
11735 ``llvm.bswap.i48``, ``llvm.bswap.i64`` and other intrinsics extend this
11736 concept to additional even-byte lengths (6 bytes, 8 bytes and more,
11737 respectively).
11738
11739 '``llvm.ctpop.*``' Intrinsic
11740 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11741
11742 Syntax:
11743 """""""
11744
11745 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.ctpop on any integer
11746 bit width, or on any vector with integer elements. Not all targets
11747 support all bit widths or vector types, however.
11748
11749 ::
11750
11751       declare i8 @llvm.ctpop.i8(i8  <src>)
11752       declare i16 @llvm.ctpop.i16(i16 <src>)
11753       declare i32 @llvm.ctpop.i32(i32 <src>)
11754       declare i64 @llvm.ctpop.i64(i64 <src>)
11755       declare i256 @llvm.ctpop.i256(i256 <src>)
11756       declare <2 x i32> @llvm.ctpop.v2i32(<2 x i32> <src>)
11757
11758 Overview:
11759 """""""""
11760
11761 The '``llvm.ctpop``' family of intrinsics counts the number of bits set
11762 in a value.
11763
11764 Arguments:
11765 """"""""""
11766
11767 The only argument is the value to be counted. The argument may be of any
11768 integer type, or a vector with integer elements. The return type must
11769 match the argument type.
11770
11771 Semantics:
11772 """"""""""
11773
11774 The '``llvm.ctpop``' intrinsic counts the 1's in a variable, or within
11775 each element of a vector.
11776
11777 '``llvm.ctlz.*``' Intrinsic
11778 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11779
11780 Syntax:
11781 """""""
11782
11783 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ctlz`` on any
11784 integer bit width, or any vector whose elements are integers. Not all
11785 targets support all bit widths or vector types, however.
11786
11787 ::
11788
11789       declare i8   @llvm.ctlz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
11790       declare i16  @llvm.ctlz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
11791       declare i32  @llvm.ctlz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
11792       declare i64  @llvm.ctlz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
11793       declare i256 @llvm.ctlz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
11794       declare <2 x i32> @llvm.ctlz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
11795
11796 Overview:
11797 """""""""
11798
11799 The '``llvm.ctlz``' family of intrinsic functions counts the number of
11800 leading zeros in a variable.
11801
11802 Arguments:
11803 """"""""""
11804
11805 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
11806 any integer type, or a vector with integer element type. The return
11807 type must match the first argument type.
11808
11809 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
11810 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
11811 defined result. Historically some architectures did not provide a
11812 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
11813 now predicated on avoiding zero-value inputs.
11814
11815 Semantics:
11816 """"""""""
11817
11818 The '``llvm.ctlz``' intrinsic counts the leading (most significant)
11819 zeros in a variable, or within each element of the vector. If
11820 ``src == 0`` then the result is the size in bits of the type of ``src``
11821 if ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
11822 ``llvm.ctlz(i32 2) = 30``.
11823
11824 '``llvm.cttz.*``' Intrinsic
11825 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11826
11827 Syntax:
11828 """""""
11829
11830 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cttz`` on any
11831 integer bit width, or any vector of integer elements. Not all targets
11832 support all bit widths or vector types, however.
11833
11834 ::
11835
11836       declare i8   @llvm.cttz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
11837       declare i16  @llvm.cttz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
11838       declare i32  @llvm.cttz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
11839       declare i64  @llvm.cttz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
11840       declare i256 @llvm.cttz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
11841       declare <2 x i32> @llvm.cttz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
11842
11843 Overview:
11844 """""""""
11845
11846 The '``llvm.cttz``' family of intrinsic functions counts the number of
11847 trailing zeros.
11848
11849 Arguments:
11850 """"""""""
11851
11852 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
11853 any integer type, or a vector with integer element type. The return
11854 type must match the first argument type.
11855
11856 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
11857 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
11858 defined result. Historically some architectures did not provide a
11859 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
11860 now predicated on avoiding zero-value inputs.
11861
11862 Semantics:
11863 """"""""""
11864
11865 The '``llvm.cttz``' intrinsic counts the trailing (least significant)
11866 zeros in a variable, or within each element of a vector. If ``src == 0``
11867 then the result is the size in bits of the type of ``src`` if
11868 ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
11869 ``llvm.cttz(2) = 1``.
11870
11871 .. _int_overflow:
11872
11873 Arithmetic with Overflow Intrinsics
11874 -----------------------------------
11875
11876 LLVM provides intrinsics for fast arithmetic overflow checking.
11877
11878 Each of these intrinsics returns a two-element struct. The first
11879 element of this struct contains the result of the corresponding
11880 arithmetic operation modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
11881 the result. Therefore, for example, the first element of the struct
11882 returned by ``llvm.sadd.with.overflow.i32`` is always the same as the
11883 result of a 32-bit ``add`` instruction with the same operands, where
11884 the ``add`` is *not* modified by an ``nsw`` or ``nuw`` flag.
11885
11886 The second element of the result is an ``i1`` that is 1 if the
11887 arithmetic operation overflowed and 0 otherwise. An operation
11888 overflows if, for any values of its operands ``A`` and ``B`` and for
11889 any ``N`` larger than the operands' width, ``ext(A op B) to iN`` is
11890 not equal to ``(ext(A) to iN) op (ext(B) to iN)`` where ``ext`` is
11891 ``sext`` for signed overflow and ``zext`` for unsigned overflow, and
11892 ``op`` is the underlying arithmetic operation.
11893
11894 The behavior of these intrinsics is well-defined for all argument
11895 values.
11896
11897 '``llvm.sadd.with.overflow.*``' Intrinsics
11898 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11899
11900 Syntax:
11901 """""""
11902
11903 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sadd.with.overflow``
11904 on any integer bit width.
11905
11906 ::
11907
11908       declare {i16, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
11909       declare {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
11910       declare {i64, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
11911
11912 Overview:
11913 """""""""
11914
11915 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
11916 a signed addition of the two arguments, and indicate whether an overflow
11917 occurred during the signed summation.
11918
11919 Arguments:
11920 """"""""""
11921
11922 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
11923 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
11924 bit width. The second element of the result structure must be of type
11925 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
11926 addition.
11927
11928 Semantics:
11929 """"""""""
11930
11931 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
11932 a signed addition of the two variables. They return a structure --- the
11933 first element of which is the signed summation, and the second element
11934 of which is a bit specifying if the signed summation resulted in an
11935 overflow.
11936
11937 Examples:
11938 """""""""
11939
11940 .. code-block:: llvm
11941
11942       %res = call {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
11943       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
11944       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
11945       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
11946
11947 '``llvm.uadd.with.overflow.*``' Intrinsics
11948 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11949
11950 Syntax:
11951 """""""
11952
11953 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.uadd.with.overflow``
11954 on any integer bit width.
11955
11956 ::
11957
11958       declare {i16, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
11959       declare {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
11960       declare {i64, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
11961
11962 Overview:
11963 """""""""
11964
11965 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
11966 an unsigned addition of the two arguments, and indicate whether a carry
11967 occurred during the unsigned summation.
11968
11969 Arguments:
11970 """"""""""
11971
11972 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
11973 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
11974 bit width. The second element of the result structure must be of type
11975 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
11976 addition.
11977
11978 Semantics:
11979 """"""""""
11980
11981 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
11982 an unsigned addition of the two arguments. They return a structure --- the
11983 first element of which is the sum, and the second element of which is a
11984 bit specifying if the unsigned summation resulted in a carry.
11985
11986 Examples:
11987 """""""""
11988
11989 .. code-block:: llvm
11990
11991       %res = call {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
11992       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
11993       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
11994       br i1 %obit, label %carry, label %normal
11995
11996 '``llvm.ssub.with.overflow.*``' Intrinsics
11997 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11998
11999 Syntax:
12000 """""""
12001
12002 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ssub.with.overflow``
12003 on any integer bit width.
12004
12005 ::
12006
12007       declare {i16, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
12008       declare {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
12009       declare {i64, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
12010
12011 Overview:
12012 """""""""
12013
12014 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
12015 a signed subtraction of the two arguments, and indicate whether an
12016 overflow occurred during the signed subtraction.
12017
12018 Arguments:
12019 """"""""""
12020
12021 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
12022 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
12023 bit width. The second element of the result structure must be of type
12024 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
12025 subtraction.
12026
12027 Semantics:
12028 """"""""""
12029
12030 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
12031 a signed subtraction of the two arguments. They return a structure --- the
12032 first element of which is the subtraction, and the second element of
12033 which is a bit specifying if the signed subtraction resulted in an
12034 overflow.
12035
12036 Examples:
12037 """""""""
12038
12039 .. code-block:: llvm
12040
12041       %res = call {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
12042       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
12043       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
12044       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
12045
12046 '``llvm.usub.with.overflow.*``' Intrinsics
12047 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12048
12049 Syntax:
12050 """""""
12051
12052 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.usub.with.overflow``
12053 on any integer bit width.
12054
12055 ::
12056
12057       declare {i16, i1} @llvm.usub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
12058       declare {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
12059       declare {i64, i1} @llvm.usub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
12060
12061 Overview:
12062 """""""""
12063
12064 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
12065 an unsigned subtraction of the two arguments, and indicate whether an
12066 overflow occurred during the unsigned subtraction.
12067
12068 Arguments:
12069 """"""""""
12070
12071 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
12072 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
12073 bit width. The second element of the result structure must be of type
12074 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
12075 subtraction.
12076
12077 Semantics:
12078 """"""""""
12079
12080 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
12081 an unsigned subtraction of the two arguments. They return a structure ---
12082 the first element of which is the subtraction, and the second element of
12083 which is a bit specifying if the unsigned subtraction resulted in an
12084 overflow.
12085
12086 Examples:
12087 """""""""
12088
12089 .. code-block:: llvm
12090
12091       %res = call {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
12092       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
12093       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
12094       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
12095
12096 '``llvm.smul.with.overflow.*``' Intrinsics
12097 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12098
12099 Syntax:
12100 """""""
12101
12102 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.smul.with.overflow``
12103 on any integer bit width.
12104
12105 ::
12106
12107       declare {i16, i1} @llvm.smul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
12108       declare {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
12109       declare {i64, i1} @llvm.smul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
12110
12111 Overview:
12112 """""""""
12113
12114 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
12115 a signed multiplication of the two arguments, and indicate whether an
12116 overflow occurred during the signed multiplication.
12117
12118 Arguments:
12119 """"""""""
12120
12121 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
12122 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
12123 bit width. The second element of the result structure must be of type
12124 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
12125 multiplication.
12126
12127 Semantics:
12128 """"""""""
12129
12130 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
12131 a signed multiplication of the two arguments. They return a structure ---
12132 the first element of which is the multiplication, and the second element
12133 of which is a bit specifying if the signed multiplication resulted in an
12134 overflow.
12135
12136 Examples:
12137 """""""""
12138
12139 .. code-block:: llvm
12140
12141       %res = call {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
12142       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
12143       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
12144       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
12145
12146 '``llvm.umul.with.overflow.*``' Intrinsics
12147 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12148
12149 Syntax:
12150 """""""
12151
12152 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.umul.with.overflow``
12153 on any integer bit width.
12154
12155 ::
12156
12157       declare {i16, i1} @llvm.umul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
12158       declare {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
12159       declare {i64, i1} @llvm.umul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
12160
12161 Overview:
12162 """""""""
12163
12164 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
12165 a unsigned multiplication of the two arguments, and indicate whether an
12166 overflow occurred during the unsigned multiplication.
12167
12168 Arguments:
12169 """"""""""
12170
12171 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
12172 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
12173 bit width. The second element of the result structure must be of type
12174 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
12175 multiplication.
12176
12177 Semantics:
12178 """"""""""
12179
12180 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
12181 an unsigned multiplication of the two arguments. They return a structure ---
12182 the first element of which is the multiplication, and the second
12183 element of which is a bit specifying if the unsigned multiplication
12184 resulted in an overflow.
12185
12186 Examples:
12187 """""""""
12188
12189 .. code-block:: llvm
12190
12191       %res = call {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
12192       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
12193       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
12194       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
12195
12196 Specialised Arithmetic Intrinsics
12197 ---------------------------------
12198
12199 '``llvm.canonicalize.*``' Intrinsic
12200 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12201
12202 Syntax:
12203 """""""
12204
12205 ::
12206
12207       declare float @llvm.canonicalize.f32(float %a)
12208       declare double @llvm.canonicalize.f64(double %b)
12209
12210 Overview:
12211 """""""""
12212
12213 The '``llvm.canonicalize.*``' intrinsic returns the platform specific canonical
12214 encoding of a floating-point number. This canonicalization is useful for
12215 implementing certain numeric primitives such as frexp. The canonical encoding is
12216 defined by IEEE-754-2008 to be:
12217
12218 ::
12219
12220       2.1.8 canonical encoding: The preferred encoding of a floating-point
12221       representation in a format. Applied to declets, significands of finite
12222       numbers, infinities, and NaNs, especially in decimal formats.
12223
12224 This operation can also be considered equivalent to the IEEE-754-2008
12225 conversion of a floating-point value to the same format. NaNs are handled
12226 according to section 6.2.
12227
12228 Examples of non-canonical encodings:
12229
12230 - x87 pseudo denormals, pseudo NaNs, pseudo Infinity, Unnormals. These are
12231   converted to a canonical representation per hardware-specific protocol.
12232 - Many normal decimal floating-point numbers have non-canonical alternative
12233   encodings.
12234 - Some machines, like GPUs or ARMv7 NEON, do not support subnormal values.
12235   These are treated as non-canonical encodings of zero and will be flushed to
12236   a zero of the same sign by this operation.
12237
12238 Note that per IEEE-754-2008 6.2, systems that support signaling NaNs with
12239 default exception handling must signal an invalid exception, and produce a
12240 quiet NaN result.
12241
12242 This function should always be implementable as multiplication by 1.0, provided
12243 that the compiler does not constant fold the operation. Likewise, division by
12244 1.0 and ``llvm.minnum(x, x)`` are possible implementations. Addition with
12245 -0.0 is also sufficient provided that the rounding mode is not -Infinity.
12246
12247 ``@llvm.canonicalize`` must preserve the equality relation. That is:
12248
12249 - ``(@llvm.canonicalize(x) == x)`` is equivalent to ``(x == x)``
12250 - ``(@llvm.canonicalize(x) == @llvm.canonicalize(y))`` is equivalent to
12251   to ``(x == y)``
12252
12253 Additionally, the sign of zero must be conserved:
12254 ``@llvm.canonicalize(-0.0) = -0.0`` and ``@llvm.canonicalize(+0.0) = +0.0``
12255
12256 The payload bits of a NaN must be conserved, with two exceptions.
12257 First, environments which use only a single canonical representation of NaN
12258 must perform said canonicalization. Second, SNaNs must be quieted per the
12259 usual methods.
12260
12261 The canonicalization operation may be optimized away if:
12262
12263 - The input is known to be canonical. For example, it was produced by a
12264   floating-point operation that is required by the standard to be canonical.
12265 - The result is consumed only by (or fused with) other floating-point
12266   operations. That is, the bits of the floating-point value are not examined.
12267
12268 '``llvm.fmuladd.*``' Intrinsic
12269 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12270
12271 Syntax:
12272 """""""
12273
12274 ::
12275
12276       declare float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c)
12277       declare double @llvm.fmuladd.f64(double %a, double %b, double %c)
12278
12279 Overview:
12280 """""""""
12281
12282 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsic functions represent multiply-add
12283 expressions that can be fused if the code generator determines that (a) the
12284 target instruction set has support for a fused operation, and (b) that the
12285 fused operation is more efficient than the equivalent, separate pair of mul
12286 and add instructions.
12287
12288 Arguments:
12289 """"""""""
12290
12291 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsics each take three arguments: two
12292 multiplicands, a and b, and an addend c.
12293
12294 Semantics:
12295 """"""""""
12296
12297 The expression:
12298
12299 ::
12300
12301       %0 = call float @llvm.fmuladd.f32(%a, %b, %c)
12302
12303 is equivalent to the expression a \* b + c, except that rounding will
12304 not be performed between the multiplication and addition steps if the
12305 code generator fuses the operations. Fusion is not guaranteed, even if
12306 the target platform supports it. If a fused multiply-add is required the
12307 corresponding llvm.fma.\* intrinsic function should be used
12308 instead. This never sets errno, just as '``llvm.fma.*``'.
12309
12310 Examples:
12311 """""""""
12312
12313 .. code-block:: llvm
12314
12315       %r2 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c) ; yields float:r2 = (a * b) + c
12316
12317
12318 Experimental Vector Reduction Intrinsics
12319 ----------------------------------------
12320
12321 Horizontal reductions of vectors can be expressed using the following
12322 intrinsics. Each one takes a vector operand as an input and applies its
12323 respective operation across all elements of the vector, returning a single
12324 scalar result of the same element type.
12325
12326
12327 '``llvm.experimental.vector.reduce.add.*``' Intrinsic
12328 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12329
12330 Syntax:
12331 """""""
12332
12333 ::
12334
12335       declare i32 @llvm.experimental.vector.reduce.add.i32.v4i32(<4 x i32> %a)
12336       declare i64 @llvm.experimental.vector.reduce.add.i64.v2i64(<2 x i64> %a)
12337
12338 Overview:
12339 """""""""
12340
12341 The '``llvm.experimental.vector.reduce.add.*``' intrinsics do an integer ``ADD``
12342 reduction of a vector, returning the result as a scalar. The return type matches
12343 the element-type of the vector input.
12344
12345 Arguments:
12346 """"""""""
12347 The argument to this intrinsic must be a vector of integer values.
12348
12349 '``llvm.experimental.vector.reduce.fadd.*``' Intrinsic
12350 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12351
12352 Syntax:
12353 """""""
12354
12355 ::
12356
12357       declare float @llvm.experimental.vector.reduce.fadd.f32.v4f32(float %acc, <4 x float> %a)
12358       declare double @llvm.experimental.vector.reduce.fadd.f64.v2f64(double %acc, <2 x double> %a)
12359
12360 Overview:
12361 """""""""
12362
12363 The '``llvm.experimental.vector.reduce.fadd.*``' intrinsics do a floating-point
12364 ``ADD`` reduction of a vector, returning the result as a scalar. The return type
12365 matches the element-type of the vector input.
12366
12367 If the intrinsic call has fast-math flags, then the reduction will not preserve
12368 the associativity of an equivalent scalarized counterpart. If it does not have
12369 fast-math flags, then the reduction will be *ordered*, implying that the
12370 operation respects the associativity of a scalarized reduction.
12371
12372
12373 Arguments:
12374 """"""""""
12375 The first argument to this intrinsic is a scalar accumulator value, which is
12376 only used when there are no fast-math flags attached. This argument may be undef
12377 when fast-math flags are used.
12378
12379 The second argument must be a vector of floating-point values.
12380
12381 Examples:
12382 """""""""
12383
12384 .. code-block:: llvm
12385
12386       %fast = call fast float @llvm.experimental.vector.reduce.fadd.f32.v4f32(float undef, <4 x float> %input) ; fast reduction
12387       %ord = call float @llvm.experimental.vector.reduce.fadd.f32.v4f32(float %acc, <4 x float> %input) ; ordered reduction
12388
12389
12390 '``llvm.experimental.vector.reduce.mul.*``' Intrinsic
12391 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12392
12393 Syntax:
12394 """""""
12395
12396 ::
12397
12398       declare i32 @llvm.experimental.vector.reduce.mul.i32.v4i32(<4 x i32> %a)
12399       declare i64 @llvm.experimental.vector.reduce.mul.i64.v2i64(<2 x i64> %a)
12400
12401 Overview:
12402 """""""""
12403
12404 The '``llvm.experimental.vector.reduce.mul.*``' intrinsics do an integer ``MUL``
12405 reduction of a vector, returning the result as a scalar. The return type matches
12406 the element-type of the vector input.
12407
12408 Arguments:
12409 """"""""""
12410 The argument to this intrinsic must be a vector of integer values.
12411
12412 '``llvm.experimental.vector.reduce.fmul.*``' Intrinsic
12413 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12414
12415 Syntax:
12416 """""""
12417
12418 ::
12419
12420       declare float @llvm.experimental.vector.reduce.fmul.f32.v4f32(float %acc, <4 x float> %a)
12421       declare double @llvm.experimental.vector.reduce.fmul.f64.v2f64(double %acc, <2 x double> %a)
12422
12423 Overview:
12424 """""""""
12425
12426 The '``llvm.experimental.vector.reduce.fmul.*``' intrinsics do a floating-point
12427 ``MUL`` reduction of a vector, returning the result as a scalar. The return type
12428 matches the element-type of the vector input.
12429
12430 If the intrinsic call has fast-math flags, then the reduction will not preserve
12431 the associativity of an equivalent scalarized counterpart. If it does not have
12432 fast-math flags, then the reduction will be *ordered*, implying that the
12433 operation respects the associativity of a scalarized reduction.
12434
12435
12436 Arguments:
12437 """"""""""
12438 The first argument to this intrinsic is a scalar accumulator value, which is
12439 only used when there are no fast-math flags attached. This argument may be undef
12440 when fast-math flags are used.
12441
12442 The second argument must be a vector of floating-point values.
12443
12444 Examples:
12445 """""""""
12446
12447 .. code-block:: llvm
12448
12449       %fast = call fast float @llvm.experimental.vector.reduce.fmul.f32.v4f32(float undef, <4 x float> %input) ; fast reduction
12450       %ord = call float @llvm.experimental.vector.reduce.fmul.f32.v4f32(float %acc, <4 x float> %input) ; ordered reduction
12451
12452 '``llvm.experimental.vector.reduce.and.*``' Intrinsic
12453 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12454
12455 Syntax:
12456 """""""
12457
12458 ::
12459
12460       declare i32 @llvm.experimental.vector.reduce.and.i32.v4i32(<4 x i32> %a)
12461
12462 Overview:
12463 """""""""
12464
12465 The '``llvm.experimental.vector.reduce.and.*``' intrinsics do a bitwise ``AND``
12466 reduction of a vector, returning the result as a scalar. The return type matches
12467 the element-type of the vector input.
12468
12469 Arguments:
12470 """"""""""
12471 The argument to this intrinsic must be a vector of integer values.
12472
12473 '``llvm.experimental.vector.reduce.or.*``' Intrinsic
12474 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12475
12476 Syntax:
12477 """""""
12478
12479 ::
12480
12481       declare i32 @llvm.experimental.vector.reduce.or.i32.v4i32(<4 x i32> %a)
12482
12483 Overview:
12484 """""""""
12485
12486 The '``llvm.experimental.vector.reduce.or.*``' intrinsics do a bitwise ``OR`` reduction
12487 of a vector, returning the result as a scalar. The return type matches the
12488 element-type of the vector input.
12489
12490 Arguments:
12491 """"""""""
12492 The argument to this intrinsic must be a vector of integer values.
12493
12494 '``llvm.experimental.vector.reduce.xor.*``' Intrinsic
12495 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12496
12497 Syntax:
12498 """""""
12499
12500 ::
12501
12502       declare i32 @llvm.experimental.vector.reduce.xor.i32.v4i32(<4 x i32> %a)
12503
12504 Overview:
12505 """""""""
12506
12507 The '``llvm.experimental.vector.reduce.xor.*``' intrinsics do a bitwise ``XOR``
12508 reduction of a vector, returning the result as a scalar. The return type matches
12509 the element-type of the vector input.
12510
12511 Arguments:
12512 """"""""""
12513 The argument to this intrinsic must be a vector of integer values.
12514
12515 '``llvm.experimental.vector.reduce.smax.*``' Intrinsic
12516 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12517
12518 Syntax:
12519 """""""
12520
12521 ::
12522
12523       declare i32 @llvm.experimental.vector.reduce.smax.i32.v4i32(<4 x i32> %a)
12524
12525 Overview:
12526 """""""""
12527
12528 The '``llvm.experimental.vector.reduce.smax.*``' intrinsics do a signed integer
12529 ``MAX`` reduction of a vector, returning the result as a scalar. The return type
12530 matches the element-type of the vector input.
12531
12532 Arguments:
12533 """"""""""
12534 The argument to this intrinsic must be a vector of integer values.
12535
12536 '``llvm.experimental.vector.reduce.smin.*``' Intrinsic
12537 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12538
12539 Syntax:
12540 """""""
12541
12542 ::
12543
12544       declare i32 @llvm.experimental.vector.reduce.smin.i32.v4i32(<4 x i32> %a)
12545
12546 Overview:
12547 """""""""
12548
12549 The '``llvm.experimental.vector.reduce.smin.*``' intrinsics do a signed integer
12550 ``MIN`` reduction of a vector, returning the result as a scalar. The return type
12551 matches the element-type of the vector input.
12552
12553 Arguments:
12554 """"""""""
12555 The argument to this intrinsic must be a vector of integer values.
12556
12557 '``llvm.experimental.vector.reduce.umax.*``' Intrinsic
12558 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12559
12560 Syntax:
12561 """""""
12562
12563 ::
12564
12565       declare i32 @llvm.experimental.vector.reduce.umax.i32.v4i32(<4 x i32> %a)
12566
12567 Overview:
12568 """""""""
12569
12570 The '``llvm.experimental.vector.reduce.umax.*``' intrinsics do an unsigned
12571 integer ``MAX`` reduction of a vector, returning the result as a scalar. The
12572 return type matches the element-type of the vector input.
12573
12574 Arguments:
12575 """"""""""
12576 The argument to this intrinsic must be a vector of integer values.
12577
12578 '``llvm.experimental.vector.reduce.umin.*``' Intrinsic
12579 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12580
12581 Syntax:
12582 """""""
12583
12584 ::
12585
12586       declare i32 @llvm.experimental.vector.reduce.umin.i32.v4i32(<4 x i32> %a)
12587
12588 Overview:
12589 """""""""
12590
12591 The '``llvm.experimental.vector.reduce.umin.*``' intrinsics do an unsigned
12592 integer ``MIN`` reduction of a vector, returning the result as a scalar. The
12593 return type matches the element-type of the vector input.
12594
12595 Arguments:
12596 """"""""""
12597 The argument to this intrinsic must be a vector of integer values.
12598
12599 '``llvm.experimental.vector.reduce.fmax.*``' Intrinsic
12600 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12601
12602 Syntax:
12603 """""""
12604
12605 ::
12606
12607       declare float @llvm.experimental.vector.reduce.fmax.f32.v4f32(<4 x float> %a)
12608       declare double @llvm.experimental.vector.reduce.fmax.f64.v2f64(<2 x double> %a)
12609
12610 Overview:
12611 """""""""
12612
12613 The '``llvm.experimental.vector.reduce.fmax.*``' intrinsics do a floating-point
12614 ``MAX`` reduction of a vector, returning the result as a scalar. The return type
12615 matches the element-type of the vector input.
12616
12617 If the intrinsic call has the ``nnan`` fast-math flag then the operation can
12618 assume that NaNs are not present in the input vector.
12619
12620 Arguments:
12621 """"""""""
12622 The argument to this intrinsic must be a vector of floating-point values.
12623
12624 '``llvm.experimental.vector.reduce.fmin.*``' Intrinsic
12625 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12626
12627 Syntax:
12628 """""""
12629
12630 ::
12631
12632       declare float @llvm.experimental.vector.reduce.fmin.f32.v4f32(<4 x float> %a)
12633       declare double @llvm.experimental.vector.reduce.fmin.f64.v2f64(<2 x double> %a)
12634
12635 Overview:
12636 """""""""
12637
12638 The '``llvm.experimental.vector.reduce.fmin.*``' intrinsics do a floating-point
12639 ``MIN`` reduction of a vector, returning the result as a scalar. The return type
12640 matches the element-type of the vector input.
12641
12642 If the intrinsic call has the ``nnan`` fast-math flag then the operation can
12643 assume that NaNs are not present in the input vector.
12644
12645 Arguments:
12646 """"""""""
12647 The argument to this intrinsic must be a vector of floating-point values.
12648
12649 Half Precision Floating-Point Intrinsics
12650 ----------------------------------------
12651
12652 For most target platforms, half precision floating-point is a
12653 storage-only format. This means that it is a dense encoding (in memory)
12654 but does not support computation in the format.
12655
12656 This means that code must first load the half-precision floating-point
12657 value as an i16, then convert it to float with
12658 :ref:`llvm.convert.from.fp16 <int_convert_from_fp16>`. Computation can
12659 then be performed on the float value (including extending to double
12660 etc). To store the value back to memory, it is first converted to float
12661 if needed, then converted to i16 with
12662 :ref:`llvm.convert.to.fp16 <int_convert_to_fp16>`, then storing as an
12663 i16 value.
12664
12665 .. _int_convert_to_fp16:
12666
12667 '``llvm.convert.to.fp16``' Intrinsic
12668 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12669
12670 Syntax:
12671 """""""
12672
12673 ::
12674
12675       declare i16 @llvm.convert.to.fp16.f32(float %a)
12676       declare i16 @llvm.convert.to.fp16.f64(double %a)
12677
12678 Overview:
12679 """""""""
12680
12681 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion from a
12682 conventional floating-point type to half precision floating-point format.
12683
12684 Arguments:
12685 """"""""""
12686
12687 The intrinsic function contains single argument - the value to be
12688 converted.
12689
12690 Semantics:
12691 """"""""""
12692
12693 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion from a
12694 conventional floating-point format to half precision floating-point format. The
12695 return value is an ``i16`` which contains the converted number.
12696
12697 Examples:
12698 """""""""
12699
12700 .. code-block:: llvm
12701
12702       %res = call i16 @llvm.convert.to.fp16.f32(float %a)
12703       store i16 %res, i16* @x, align 2
12704
12705 .. _int_convert_from_fp16:
12706
12707 '``llvm.convert.from.fp16``' Intrinsic
12708 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12709
12710 Syntax:
12711 """""""
12712
12713 ::
12714
12715       declare float @llvm.convert.from.fp16.f32(i16 %a)
12716       declare double @llvm.convert.from.fp16.f64(i16 %a)
12717
12718 Overview:
12719 """""""""
12720
12721 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
12722 conversion from half precision floating-point format to single precision
12723 floating-point format.
12724
12725 Arguments:
12726 """"""""""
12727
12728 The intrinsic function contains single argument - the value to be
12729 converted.
12730
12731 Semantics:
12732 """"""""""
12733
12734 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
12735 conversion from half single precision floating-point format to single
12736 precision floating-point format. The input half-float value is
12737 represented by an ``i16`` value.
12738
12739 Examples:
12740 """""""""
12741
12742 .. code-block:: llvm
12743
12744       %a = load i16, i16* @x, align 2
12745       %res = call float @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
12746
12747 .. _dbg_intrinsics:
12748
12749 Debugger Intrinsics
12750 -------------------
12751
12752 The LLVM debugger intrinsics (which all start with ``llvm.dbg.``
12753 prefix), are described in the `LLVM Source Level
12754 Debugging <SourceLevelDebugging.html#format-common-intrinsics>`_
12755 document.
12756
12757 Exception Handling Intrinsics
12758 -----------------------------
12759
12760 The LLVM exception handling intrinsics (which all start with
12761 ``llvm.eh.`` prefix), are described in the `LLVM Exception
12762 Handling <ExceptionHandling.html#format-common-intrinsics>`_ document.
12763
12764 .. _int_trampoline:
12765
12766 Trampoline Intrinsics
12767 ---------------------
12768
12769 These intrinsics make it possible to excise one parameter, marked with
12770 the :ref:`nest <nest>` attribute, from a function. The result is a
12771 callable function pointer lacking the nest parameter - the caller does
12772 not need to provide a value for it. Instead, the value to use is stored
12773 in advance in a "trampoline", a block of memory usually allocated on the
12774 stack, which also contains code to splice the nest value into the
12775 argument list. This is used to implement the GCC nested function address
12776 extension.
12777
12778 For example, if the function is ``i32 f(i8* nest %c, i32 %x, i32 %y)``
12779 then the resulting function pointer has signature ``i32 (i32, i32)*``.
12780 It can be created as follows:
12781
12782 .. code-block:: llvm
12783
12784       %tramp = alloca [10 x i8], align 4 ; size and alignment only correct for X86
12785       %tramp1 = getelementptr [10 x i8], [10 x i8]* %tramp, i32 0, i32 0
12786       call i8* @llvm.init.trampoline(i8* %tramp1, i8* bitcast (i32 (i8*, i32, i32)* @f to i8*), i8* %nval)
12787       %p = call i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* %tramp1)
12788       %fp = bitcast i8* %p to i32 (i32, i32)*
12789
12790 The call ``%val = call i32 %fp(i32 %x, i32 %y)`` is then equivalent to
12791 ``%val = call i32 %f(i8* %nval, i32 %x, i32 %y)``.
12792
12793 .. _int_it:
12794
12795 '``llvm.init.trampoline``' Intrinsic
12796 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12797
12798 Syntax:
12799 """""""
12800
12801 ::
12802
12803       declare void @llvm.init.trampoline(i8* <tramp>, i8* <func>, i8* <nval>)
12804
12805 Overview:
12806 """""""""
12807
12808 This fills the memory pointed to by ``tramp`` with executable code,
12809 turning it into a trampoline.
12810
12811 Arguments:
12812 """"""""""
12813
12814 The ``llvm.init.trampoline`` intrinsic takes three arguments, all
12815 pointers. The ``tramp`` argument must point to a sufficiently large and
12816 sufficiently aligned block of memory; this memory is written to by the
12817 intrinsic. Note that the size and the alignment are target-specific -
12818 LLVM currently provides no portable way of determining them, so a
12819 front-end that generates this intrinsic needs to have some
12820 target-specific knowledge. The ``func`` argument must hold a function
12821 bitcast to an ``i8*``.
12822
12823 Semantics:
12824 """"""""""
12825
12826 The block of memory pointed to by ``tramp`` is filled with target
12827 dependent code, turning it into a function. Then ``tramp`` needs to be
12828 passed to :ref:`llvm.adjust.trampoline <int_at>` to get a pointer which can
12829 be :ref:`bitcast (to a new function) and called <int_trampoline>`. The new
12830 function's signature is the same as that of ``func`` with any arguments
12831 marked with the ``nest`` attribute removed. At most one such ``nest``
12832 argument is allowed, and it must be of pointer type. Calling the new
12833 function is equivalent to calling ``func`` with the same argument list,
12834 but with ``nval`` used for the missing ``nest`` argument. If, after
12835 calling ``llvm.init.trampoline``, the memory pointed to by ``tramp`` is
12836 modified, then the effect of any later call to the returned function
12837 pointer is undefined.
12838
12839 .. _int_at:
12840
12841 '``llvm.adjust.trampoline``' Intrinsic
12842 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12843
12844 Syntax:
12845 """""""
12846
12847 ::
12848
12849       declare i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* <tramp>)
12850
12851 Overview:
12852 """""""""
12853
12854 This performs any required machine-specific adjustment to the address of
12855 a trampoline (passed as ``tramp``).
12856
12857 Arguments:
12858 """"""""""
12859
12860 ``tramp`` must point to a block of memory which already has trampoline
12861 code filled in by a previous call to
12862 :ref:`llvm.init.trampoline <int_it>`.
12863
12864 Semantics:
12865 """"""""""
12866
12867 On some architectures the address of the code to be executed needs to be
12868 different than the address where the trampoline is actually stored. This
12869 intrinsic returns the executable address corresponding to ``tramp``
12870 after performing the required machine specific adjustments. The pointer
12871 returned can then be :ref:`bitcast and executed <int_trampoline>`.
12872
12873 .. _int_mload_mstore:
12874
12875 Masked Vector Load and Store Intrinsics
12876 ---------------------------------------
12877
12878 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.
12879
12880 .. _int_mload:
12881
12882 '``llvm.masked.load.*``' Intrinsics
12883 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12884
12885 Syntax:
12886 """""""
12887 This is an overloaded intrinsic. The loaded data is a vector of any integer, floating-point or pointer data type.
12888
12889 ::
12890
12891       declare <16 x float>  @llvm.masked.load.v16f32.p0v16f32 (<16 x float>* <ptr>, i32 <alignment>, <16 x i1> <mask>, <16 x float> <passthru>)
12892       declare <2 x double>  @llvm.masked.load.v2f64.p0v2f64  (<2 x double>* <ptr>, i32 <alignment>, <2 x i1>  <mask>, <2 x double> <passthru>)
12893       ;; The data is a vector of pointers to double
12894       declare <8 x double*> @llvm.masked.load.v8p0f64.p0v8p0f64    (<8 x double*>* <ptr>, i32 <alignment>, <8 x i1> <mask>, <8 x double*> <passthru>)
12895       ;; The data is a vector of function pointers
12896       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>)
12897
12898 Overview:
12899 """""""""
12900
12901 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.
12902
12903
12904 Arguments:
12905 """"""""""
12906
12907 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.
12908
12909
12910 Semantics:
12911 """"""""""
12912
12913 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.
12914 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.
12915
12916
12917 ::
12918
12919        %res = call <16 x float> @llvm.masked.load.v16f32.p0v16f32 (<16 x float>* %ptr, i32 4, <16 x i1>%mask, <16 x float> %passthru)
12920
12921        ;; The result of the two following instructions is identical aside from potential memory access exception
12922        %loadlal = load <16 x float>, <16 x float>* %ptr, align 4
12923        %res = select <16 x i1> %mask, <16 x float> %loadlal, <16 x float> %passthru
12924
12925 .. _int_mstore:
12926
12927 '``llvm.masked.store.*``' Intrinsics
12928 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12929
12930 Syntax:
12931 """""""
12932 This is an overloaded intrinsic. The data stored in memory is a vector of any integer, floating-point or pointer data type.
12933
12934 ::
12935
12936        declare void @llvm.masked.store.v8i32.p0v8i32  (<8  x i32>   <value>, <8  x i32>*   <ptr>, i32 <alignment>,  <8  x i1> <mask>)
12937        declare void @llvm.masked.store.v16f32.p0v16f32 (<16 x float> <value>, <16 x float>* <ptr>, i32 <alignment>,  <16 x i1> <mask>)
12938        ;; The data is a vector of pointers to double
12939        declare void @llvm.masked.store.v8p0f64.p0v8p0f64    (<8 x double*> <value>, <8 x double*>* <ptr>, i32 <alignment>, <8 x i1> <mask>)
12940        ;; The data is a vector of function pointers
12941        declare void @llvm.masked.store.v4p0f_i32f.p0v4p0f_i32f (<4 x i32 ()*> <value>, <4 x i32 ()*>* <ptr>, i32 <alignment>, <4 x i1> <mask>)
12942
12943 Overview:
12944 """""""""
12945
12946 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.
12947
12948 Arguments:
12949 """"""""""
12950
12951 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.
12952
12953
12954 Semantics:
12955 """"""""""
12956
12957 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.
12958 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.
12959
12960 ::
12961
12962        call void @llvm.masked.store.v16f32.p0v16f32(<16 x float> %value, <16 x float>* %ptr, i32 4,  <16 x i1> %mask)
12963
12964        ;; The result of the following instructions is identical aside from potential data races and memory access exceptions
12965        %oldval = load <16 x float>, <16 x float>* %ptr, align 4
12966        %res = select <16 x i1> %mask, <16 x float> %value, <16 x float> %oldval
12967        store <16 x float> %res, <16 x float>* %ptr, align 4
12968
12969
12970 Masked Vector Gather and Scatter Intrinsics
12971 -------------------------------------------
12972
12973 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.
12974
12975 .. _int_mgather:
12976
12977 '``llvm.masked.gather.*``' Intrinsics
12978 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12979
12980 Syntax:
12981 """""""
12982 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.
12983
12984 ::
12985
12986       declare <16 x float> @llvm.masked.gather.v16f32.v16p0f32   (<16 x float*> <ptrs>, i32 <alignment>, <16 x i1> <mask>, <16 x float> <passthru>)
12987       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>)
12988       declare <8 x float*> @llvm.masked.gather.v8p0f32.v8p0p0f32 (<8 x float**> <ptrs>, i32 <alignment>, <8 x i1>  <mask>, <8 x float*> <passthru>)
12989
12990 Overview:
12991 """""""""
12992
12993 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.
12994
12995
12996 Arguments:
12997 """"""""""
12998
12999 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.
13000
13001
13002 Semantics:
13003 """"""""""
13004
13005 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.
13006 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.
13007
13008
13009 ::
13010
13011        %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)
13012
13013        ;; The gather with all-true mask is equivalent to the following instruction sequence
13014        %ptr0 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 0
13015        %ptr1 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 1
13016        %ptr2 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 2
13017        %ptr3 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 3
13018
13019        %val0 = load double, double* %ptr0, align 8
13020        %val1 = load double, double* %ptr1, align 8
13021        %val2 = load double, double* %ptr2, align 8
13022        %val3 = load double, double* %ptr3, align 8
13023
13024        %vec0    = insertelement <4 x double>undef, %val0, 0
13025        %vec01   = insertelement <4 x double>%vec0, %val1, 1
13026        %vec012  = insertelement <4 x double>%vec01, %val2, 2
13027        %vec0123 = insertelement <4 x double>%vec012, %val3, 3
13028
13029 .. _int_mscatter:
13030
13031 '``llvm.masked.scatter.*``' Intrinsics
13032 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13033
13034 Syntax:
13035 """""""
13036 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.
13037
13038 ::
13039
13040        declare void @llvm.masked.scatter.v8i32.v8p0i32     (<8 x i32>     <value>, <8 x i32*>     <ptrs>, i32 <alignment>, <8 x i1>  <mask>)
13041        declare void @llvm.masked.scatter.v16f32.v16p1f32   (<16 x float>  <value>, <16 x float addrspace(1)*>  <ptrs>, i32 <alignment>, <16 x i1> <mask>)
13042        declare void @llvm.masked.scatter.v4p0f64.v4p0p0f64 (<4 x double*> <value>, <4 x double**> <ptrs>, i32 <alignment>, <4 x i1>  <mask>)
13043
13044 Overview:
13045 """""""""
13046
13047 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.
13048
13049 Arguments:
13050 """"""""""
13051
13052 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.
13053
13054
13055 Semantics:
13056 """"""""""
13057
13058 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.
13059
13060 ::
13061
13062        ;; This instruction unconditionally stores data vector in multiple addresses
13063        call @llvm.masked.scatter.v8i32.v8p0i32 (<8 x i32> %value, <8 x i32*> %ptrs, i32 4,  <8 x i1>  <true, true, .. true>)
13064
13065        ;; It is equivalent to a list of scalar stores
13066        %val0 = extractelement <8 x i32> %value, i32 0
13067        %val1 = extractelement <8 x i32> %value, i32 1
13068        ..
13069        %val7 = extractelement <8 x i32> %value, i32 7
13070        %ptr0 = extractelement <8 x i32*> %ptrs, i32 0
13071        %ptr1 = extractelement <8 x i32*> %ptrs, i32 1
13072        ..
13073        %ptr7 = extractelement <8 x i32*> %ptrs, i32 7
13074        ;; Note: the order of the following stores is important when they overlap:
13075        store i32 %val0, i32* %ptr0, align 4
13076        store i32 %val1, i32* %ptr1, align 4
13077        ..
13078        store i32 %val7, i32* %ptr7, align 4
13079
13080
13081 Memory Use Markers
13082 ------------------
13083
13084 This class of intrinsics provides information about the lifetime of
13085 memory objects and ranges where variables are immutable.
13086
13087 .. _int_lifestart:
13088
13089 '``llvm.lifetime.start``' Intrinsic
13090 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13091
13092 Syntax:
13093 """""""
13094
13095 ::
13096
13097       declare void @llvm.lifetime.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
13098
13099 Overview:
13100 """""""""
13101
13102 The '``llvm.lifetime.start``' intrinsic specifies the start of a memory
13103 object's lifetime.
13104
13105 Arguments:
13106 """"""""""
13107
13108 The first argument is a constant integer representing the size of the
13109 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
13110 to the object.
13111
13112 Semantics:
13113 """"""""""
13114
13115 This intrinsic indicates that before this point in the code, the value
13116 of the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known
13117 to never be used and has an undefined value. A load from the pointer
13118 that precedes this intrinsic can be replaced with ``'undef'``.
13119
13120 .. _int_lifeend:
13121
13122 '``llvm.lifetime.end``' Intrinsic
13123 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13124
13125 Syntax:
13126 """""""
13127
13128 ::
13129
13130       declare void @llvm.lifetime.end(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
13131
13132 Overview:
13133 """""""""
13134
13135 The '``llvm.lifetime.end``' intrinsic specifies the end of a memory
13136 object's lifetime.
13137
13138 Arguments:
13139 """"""""""
13140
13141 The first argument is a constant integer representing the size of the
13142 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
13143 to the object.
13144
13145 Semantics:
13146 """"""""""
13147
13148 This intrinsic indicates that after this point in the code, the value of
13149 the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known to
13150 never be used and has an undefined value. Any stores into the memory
13151 object following this intrinsic may be removed as dead.
13152
13153 '``llvm.invariant.start``' Intrinsic
13154 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13155
13156 Syntax:
13157 """""""
13158 This is an overloaded intrinsic. The memory object can belong to any address space.
13159
13160 ::
13161
13162       declare {}* @llvm.invariant.start.p0i8(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
13163
13164 Overview:
13165 """""""""
13166
13167 The '``llvm.invariant.start``' intrinsic specifies that the contents of
13168 a memory object will not change.
13169
13170 Arguments:
13171 """"""""""
13172
13173 The first argument is a constant integer representing the size of the
13174 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
13175 to the object.
13176
13177 Semantics:
13178 """"""""""
13179
13180 This intrinsic indicates that until an ``llvm.invariant.end`` that uses
13181 the return value, the referenced memory location is constant and
13182 unchanging.
13183
13184 '``llvm.invariant.end``' Intrinsic
13185 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13186
13187 Syntax:
13188 """""""
13189 This is an overloaded intrinsic. The memory object can belong to any address space.
13190
13191 ::
13192
13193       declare void @llvm.invariant.end.p0i8({}* <start>, i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
13194
13195 Overview:
13196 """""""""
13197
13198 The '``llvm.invariant.end``' intrinsic specifies that the contents of a
13199 memory object are mutable.
13200
13201 Arguments:
13202 """"""""""
13203
13204 The first argument is the matching ``llvm.invariant.start`` intrinsic.
13205 The second argument is a constant integer representing the size of the
13206 object, or -1 if it is variable sized and the third argument is a
13207 pointer to the object.
13208
13209 Semantics:
13210 """"""""""
13211
13212 This intrinsic indicates that the memory is mutable again.
13213
13214 '``llvm.launder.invariant.group``' Intrinsic
13215 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13216
13217 Syntax:
13218 """""""
13219 This is an overloaded intrinsic. The memory object can belong to any address
13220 space. The returned pointer must belong to the same address space as the
13221 argument.
13222
13223 ::
13224
13225       declare i8* @llvm.launder.invariant.group.p0i8(i8* <ptr>)
13226
13227 Overview:
13228 """""""""
13229
13230 The '``llvm.launder.invariant.group``' intrinsic can be used when an invariant
13231 established by invariant.group metadata no longer holds, to obtain a new pointer
13232 value that does not carry the invariant information. It is an experimental
13233 intrinsic, which means that its semantics might change in the future.
13234
13235
13236 Arguments:
13237 """"""""""
13238
13239 The ``llvm.launder.invariant.group`` takes only one argument, which is
13240 the pointer to the memory for which the ``invariant.group`` no longer holds.
13241
13242 Semantics:
13243 """"""""""
13244
13245 Returns another pointer that aliases its argument but which is considered different
13246 for the purposes of ``load``/``store`` ``invariant.group`` metadata.
13247 It does not read any accessible memory and the execution can be speculated.
13248
13249 .. _constrainedfp:
13250
13251 Constrained Floating-Point Intrinsics
13252 -------------------------------------
13253
13254 These intrinsics are used to provide special handling of floating-point
13255 operations when specific rounding mode or floating-point exception behavior is
13256 required.  By default, LLVM optimization passes assume that the rounding mode is
13257 round-to-nearest and that floating-point exceptions will not be monitored.
13258 Constrained FP intrinsics are used to support non-default rounding modes and
13259 accurately preserve exception behavior without compromising LLVM's ability to
13260 optimize FP code when the default behavior is used.
13261
13262 Each of these intrinsics corresponds to a normal floating-point operation.  The
13263 first two arguments and the return value are the same as the corresponding FP
13264 operation.
13265
13266 The third argument is a metadata argument specifying the rounding mode to be
13267 assumed. This argument must be one of the following strings:
13268
13269 ::
13270
13271       "round.dynamic"
13272       "round.tonearest"
13273       "round.downward"
13274       "round.upward"
13275       "round.towardzero"
13276
13277 If this argument is "round.dynamic" optimization passes must assume that the
13278 rounding mode is unknown and may change at runtime.  No transformations that
13279 depend on rounding mode may be performed in this case.
13280
13281 The other possible values for the rounding mode argument correspond to the
13282 similarly named IEEE rounding modes.  If the argument is any of these values
13283 optimization passes may perform transformations as long as they are consistent
13284 with the specified rounding mode.
13285
13286 For example, 'x-0'->'x' is not a valid transformation if the rounding mode is
13287 "round.downward" or "round.dynamic" because if the value of 'x' is +0 then
13288 'x-0' should evaluate to '-0' when rounding downward.  However, this
13289 transformation is legal for all other rounding modes.
13290
13291 For values other than "round.dynamic" optimization passes may assume that the
13292 actual runtime rounding mode (as defined in a target-specific manner) matches
13293 the specified rounding mode, but this is not guaranteed.  Using a specific
13294 non-dynamic rounding mode which does not match the actual rounding mode at
13295 runtime results in undefined behavior.
13296
13297 The fourth argument to the constrained floating-point intrinsics specifies the
13298 required exception behavior.  This argument must be one of the following
13299 strings:
13300
13301 ::
13302
13303       "fpexcept.ignore"
13304       "fpexcept.maytrap"
13305       "fpexcept.strict"
13306
13307 If this argument is "fpexcept.ignore" optimization passes may assume that the
13308 exception status flags will not be read and that floating-point exceptions will
13309 be masked.  This allows transformations to be performed that may change the
13310 exception semantics of the original code.  For example, FP operations may be
13311 speculatively executed in this case whereas they must not be for either of the
13312 other possible values of this argument.
13313
13314 If the exception behavior argument is "fpexcept.maytrap" optimization passes
13315 must avoid transformations that may raise exceptions that would not have been
13316 raised by the original code (such as speculatively executing FP operations), but
13317 passes are not required to preserve all exceptions that are implied by the
13318 original code.  For example, exceptions may be potentially hidden by constant
13319 folding.
13320
13321 If the exception behavior argument is "fpexcept.strict" all transformations must
13322 strictly preserve the floating-point exception semantics of the original code.
13323 Any FP exception that would have been raised by the original code must be raised
13324 by the transformed code, and the transformed code must not raise any FP
13325 exceptions that would not have been raised by the original code.  This is the
13326 exception behavior argument that will be used if the code being compiled reads
13327 the FP exception status flags, but this mode can also be used with code that
13328 unmasks FP exceptions.
13329
13330 The number and order of floating-point exceptions is NOT guaranteed.  For
13331 example, a series of FP operations that each may raise exceptions may be
13332 vectorized into a single instruction that raises each unique exception a single
13333 time.
13334
13335
13336 '``llvm.experimental.constrained.fadd``' Intrinsic
13337 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13338
13339 Syntax:
13340 """""""
13341
13342 ::
13343
13344       declare <type>
13345       @llvm.experimental.constrained.fadd(<type> <op1>, <type> <op2>,
13346                                           metadata <rounding mode>,
13347                                           metadata <exception behavior>)
13348
13349 Overview:
13350 """""""""
13351
13352 The '``llvm.experimental.constrained.fadd``' intrinsic returns the sum of its
13353 two operands.
13354
13355
13356 Arguments:
13357 """"""""""
13358
13359 The first two arguments to the '``llvm.experimental.constrained.fadd``'
13360 intrinsic must be :ref:`floating-point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>`
13361 of floating-point values. Both arguments must have identical types.
13362
13363 The third and fourth arguments specify the rounding mode and exception
13364 behavior as described above.
13365
13366 Semantics:
13367 """"""""""
13368
13369 The value produced is the floating-point sum of the two value operands and has
13370 the same type as the operands.
13371
13372
13373 '``llvm.experimental.constrained.fsub``' Intrinsic
13374 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13375
13376 Syntax:
13377 """""""
13378
13379 ::
13380
13381       declare <type>
13382       @llvm.experimental.constrained.fsub(<type> <op1>, <type> <op2>,
13383                                           metadata <rounding mode>,
13384                                           metadata <exception behavior>)
13385
13386 Overview:
13387 """""""""
13388
13389 The '``llvm.experimental.constrained.fsub``' intrinsic returns the difference
13390 of its two operands.
13391
13392
13393 Arguments:
13394 """"""""""
13395
13396 The first two arguments to the '``llvm.experimental.constrained.fsub``'
13397 intrinsic must be :ref:`floating-point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>`
13398 of floating-point values. Both arguments must have identical types.
13399
13400 The third and fourth arguments specify the rounding mode and exception
13401 behavior as described above.
13402
13403 Semantics:
13404 """"""""""
13405
13406 The value produced is the floating-point difference of the two value operands
13407 and has the same type as the operands.
13408
13409
13410 '``llvm.experimental.constrained.fmul``' Intrinsic
13411 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13412
13413 Syntax:
13414 """""""
13415
13416 ::
13417
13418       declare <type>
13419       @llvm.experimental.constrained.fmul(<type> <op1>, <type> <op2>,
13420                                           metadata <rounding mode>,
13421                                           metadata <exception behavior>)
13422
13423 Overview:
13424 """""""""
13425
13426 The '``llvm.experimental.constrained.fmul``' intrinsic returns the product of
13427 its two operands.
13428
13429
13430 Arguments:
13431 """"""""""
13432
13433 The first two arguments to the '``llvm.experimental.constrained.fmul``'
13434 intrinsic must be :ref:`floating-point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>`
13435 of floating-point values. Both arguments must have identical types.
13436
13437 The third and fourth arguments specify the rounding mode and exception
13438 behavior as described above.
13439
13440 Semantics:
13441 """"""""""
13442
13443 The value produced is the floating-point product of the two value operands and
13444 has the same type as the operands.
13445
13446
13447 '``llvm.experimental.constrained.fdiv``' Intrinsic
13448 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13449
13450 Syntax:
13451 """""""
13452
13453 ::
13454
13455       declare <type>
13456       @llvm.experimental.constrained.fdiv(<type> <op1>, <type> <op2>,
13457                                           metadata <rounding mode>,
13458                                           metadata <exception behavior>)
13459
13460 Overview:
13461 """""""""
13462
13463 The '``llvm.experimental.constrained.fdiv``' intrinsic returns the quotient of
13464 its two operands.
13465
13466
13467 Arguments:
13468 """"""""""
13469
13470 The first two arguments to the '``llvm.experimental.constrained.fdiv``'
13471 intrinsic must be :ref:`floating-point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>`
13472 of floating-point values. Both arguments must have identical types.
13473
13474 The third and fourth arguments specify the rounding mode and exception
13475 behavior as described above.
13476
13477 Semantics:
13478 """"""""""
13479
13480 The value produced is the floating-point quotient of the two value operands and
13481 has the same type as the operands.
13482
13483
13484 '``llvm.experimental.constrained.frem``' Intrinsic
13485 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13486
13487 Syntax:
13488 """""""
13489
13490 ::
13491
13492       declare <type>
13493       @llvm.experimental.constrained.frem(<type> <op1>, <type> <op2>,
13494                                           metadata <rounding mode>,
13495                                           metadata <exception behavior>)
13496
13497 Overview:
13498 """""""""
13499
13500 The '``llvm.experimental.constrained.frem``' intrinsic returns the remainder
13501 from the division of its two operands.
13502
13503
13504 Arguments:
13505 """"""""""
13506
13507 The first two arguments to the '``llvm.experimental.constrained.frem``'
13508 intrinsic must be :ref:`floating-point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>`
13509 of floating-point values. Both arguments must have identical types.
13510
13511 The third and fourth arguments specify the rounding mode and exception
13512 behavior as described above.  The rounding mode argument has no effect, since
13513 the result of frem is never rounded, but the argument is included for
13514 consistency with the other constrained floating-point intrinsics.
13515
13516 Semantics:
13517 """"""""""
13518
13519 The value produced is the floating-point remainder from the division of the two
13520 value operands and has the same type as the operands.  The remainder has the
13521 same sign as the dividend.
13522
13523 '``llvm.experimental.constrained.fma``' Intrinsic
13524 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13525
13526 Syntax:
13527 """""""
13528
13529 ::
13530
13531       declare <type>
13532       @llvm.experimental.constrained.fma(<type> <op1>, <type> <op2>, <type> <op3>,
13533                                           metadata <rounding mode>,
13534                                           metadata <exception behavior>)
13535
13536 Overview:
13537 """""""""
13538
13539 The '``llvm.experimental.constrained.fma``' intrinsic returns the result of a
13540 fused-multiply-add operation on its operands.
13541
13542 Arguments:
13543 """"""""""
13544
13545 The first three arguments to the '``llvm.experimental.constrained.fma``'
13546 intrinsic must be :ref:`floating-point <t_floating>` or :ref:`vector
13547 <t_vector>` of floating-point values. All arguments must have identical types.
13548
13549 The fourth and fifth arguments specify the rounding mode and exception behavior
13550 as described above.
13551
13552 Semantics:
13553 """"""""""
13554
13555 The result produced is the product of the first two operands added to the third
13556 operand computed with infinite precision, and then rounded to the target
13557 precision.
13558
13559 Constrained libm-equivalent Intrinsics
13560 --------------------------------------
13561
13562 In addition to the basic floating-point operations for which constrained
13563 intrinsics are described above, there are constrained versions of various
13564 operations which provide equivalent behavior to a corresponding libm function.
13565 These intrinsics allow the precise behavior of these operations with respect to
13566 rounding mode and exception behavior to be controlled.
13567
13568 As with the basic constrained floating-point intrinsics, the rounding mode
13569 and exception behavior arguments only control the behavior of the optimizer.
13570 They do not change the runtime floating-point environment.
13571
13572
13573 '``llvm.experimental.constrained.sqrt``' Intrinsic
13574 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13575
13576 Syntax:
13577 """""""
13578
13579 ::
13580
13581       declare <type>
13582       @llvm.experimental.constrained.sqrt(<type> <op1>,
13583                                           metadata <rounding mode>,
13584                                           metadata <exception behavior>)
13585
13586 Overview:
13587 """""""""
13588
13589 The '``llvm.experimental.constrained.sqrt``' intrinsic returns the square root
13590 of the specified value, returning the same value as the libm '``sqrt``'
13591 functions would, but without setting ``errno``.
13592
13593 Arguments:
13594 """"""""""
13595
13596 The first argument and the return type are floating-point numbers of the same
13597 type.
13598
13599 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
13600 behavior as described above.
13601
13602 Semantics:
13603 """"""""""
13604
13605 This function returns the nonnegative square root of the specified value.
13606 If the value is less than negative zero, a floating-point exception occurs
13607 and the return value is architecture specific.
13608
13609
13610 '``llvm.experimental.constrained.pow``' Intrinsic
13611 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13612
13613 Syntax:
13614 """""""
13615
13616 ::
13617
13618       declare <type>
13619       @llvm.experimental.constrained.pow(<type> <op1>, <type> <op2>,
13620                                          metadata <rounding mode>,
13621                                          metadata <exception behavior>)
13622
13623 Overview:
13624 """""""""
13625
13626 The '``llvm.experimental.constrained.pow``' intrinsic returns the first operand
13627 raised to the (positive or negative) power specified by the second operand.
13628
13629 Arguments:
13630 """"""""""
13631
13632 The first two arguments and the return value are floating-point numbers of the
13633 same type.  The second argument specifies the power to which the first argument
13634 should be raised.
13635
13636 The third and fourth arguments specify the rounding mode and exception
13637 behavior as described above.
13638
13639 Semantics:
13640 """"""""""
13641
13642 This function returns the first value raised to the second power,
13643 returning the same values as the libm ``pow`` functions would, and
13644 handles error conditions in the same way.
13645
13646
13647 '``llvm.experimental.constrained.powi``' Intrinsic
13648 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13649
13650 Syntax:
13651 """""""
13652
13653 ::
13654
13655       declare <type>
13656       @llvm.experimental.constrained.powi(<type> <op1>, i32 <op2>,
13657                                           metadata <rounding mode>,
13658                                           metadata <exception behavior>)
13659
13660 Overview:
13661 """""""""
13662
13663 The '``llvm.experimental.constrained.powi``' intrinsic returns the first operand
13664 raised to the (positive or negative) power specified by the second operand. The
13665 order of evaluation of multiplications is not defined. When a vector of 
13666 floating-point type is used, the second argument remains a scalar integer value.
13667
13668
13669 Arguments:
13670 """"""""""
13671
13672 The first argument and the return value are floating-point numbers of the same
13673 type.  The second argument is a 32-bit signed integer specifying the power to
13674 which the first argument should be raised.
13675
13676 The third and fourth arguments specify the rounding mode and exception
13677 behavior as described above.
13678
13679 Semantics:
13680 """"""""""
13681
13682 This function returns the first value raised to the second power with an
13683 unspecified sequence of rounding operations.
13684
13685
13686 '``llvm.experimental.constrained.sin``' Intrinsic
13687 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13688
13689 Syntax:
13690 """""""
13691
13692 ::
13693
13694       declare <type>
13695       @llvm.experimental.constrained.sin(<type> <op1>,
13696                                          metadata <rounding mode>,
13697                                          metadata <exception behavior>)
13698
13699 Overview:
13700 """""""""
13701
13702 The '``llvm.experimental.constrained.sin``' intrinsic returns the sine of the
13703 first operand.
13704
13705 Arguments:
13706 """"""""""
13707
13708 The first argument and the return type are floating-point numbers of the same
13709 type.
13710
13711 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
13712 behavior as described above.
13713
13714 Semantics:
13715 """"""""""
13716
13717 This function returns the sine of the specified operand, returning the
13718 same values as the libm ``sin`` functions would, and handles error
13719 conditions in the same way.
13720
13721
13722 '``llvm.experimental.constrained.cos``' Intrinsic
13723 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13724
13725 Syntax:
13726 """""""
13727
13728 ::
13729
13730       declare <type>
13731       @llvm.experimental.constrained.cos(<type> <op1>,
13732                                          metadata <rounding mode>,
13733                                          metadata <exception behavior>)
13734
13735 Overview:
13736 """""""""
13737
13738 The '``llvm.experimental.constrained.cos``' intrinsic returns the cosine of the
13739 first operand.
13740
13741 Arguments:
13742 """"""""""
13743
13744 The first argument and the return type are floating-point numbers of the same
13745 type.
13746
13747 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
13748 behavior as described above.
13749
13750 Semantics:
13751 """"""""""
13752
13753 This function returns the cosine of the specified operand, returning the
13754 same values as the libm ``cos`` functions would, and handles error
13755 conditions in the same way.
13756
13757
13758 '``llvm.experimental.constrained.exp``' Intrinsic
13759 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13760
13761 Syntax:
13762 """""""
13763
13764 ::
13765
13766       declare <type>
13767       @llvm.experimental.constrained.exp(<type> <op1>,
13768                                          metadata <rounding mode>,
13769                                          metadata <exception behavior>)
13770
13771 Overview:
13772 """""""""
13773
13774 The '``llvm.experimental.constrained.exp``' intrinsic computes the base-e
13775 exponential of the specified value.
13776
13777 Arguments:
13778 """"""""""
13779
13780 The first argument and the return value are floating-point numbers of the same
13781 type.
13782
13783 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
13784 behavior as described above.
13785
13786 Semantics:
13787 """"""""""
13788
13789 This function returns the same values as the libm ``exp`` functions
13790 would, and handles error conditions in the same way.
13791
13792
13793 '``llvm.experimental.constrained.exp2``' Intrinsic
13794 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13795
13796 Syntax:
13797 """""""
13798
13799 ::
13800
13801       declare <type>
13802       @llvm.experimental.constrained.exp2(<type> <op1>,
13803                                           metadata <rounding mode>,
13804                                           metadata <exception behavior>)
13805
13806 Overview:
13807 """""""""
13808
13809 The '``llvm.experimental.constrained.exp2``' intrinsic computes the base-2
13810 exponential of the specified value.
13811
13812
13813 Arguments:
13814 """"""""""
13815
13816 The first argument and the return value are floating-point numbers of the same
13817 type.
13818
13819 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
13820 behavior as described above.
13821
13822 Semantics:
13823 """"""""""
13824
13825 This function returns the same values as the libm ``exp2`` functions
13826 would, and handles error conditions in the same way.
13827
13828
13829 '``llvm.experimental.constrained.log``' Intrinsic
13830 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13831
13832 Syntax:
13833 """""""
13834
13835 ::
13836
13837       declare <type>
13838       @llvm.experimental.constrained.log(<type> <op1>,
13839                                          metadata <rounding mode>,
13840                                          metadata <exception behavior>)
13841
13842 Overview:
13843 """""""""
13844
13845 The '``llvm.experimental.constrained.log``' intrinsic computes the base-e
13846 logarithm of the specified value.
13847
13848 Arguments:
13849 """"""""""
13850
13851 The first argument and the return value are floating-point numbers of the same
13852 type.
13853
13854 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
13855 behavior as described above.
13856
13857
13858 Semantics:
13859 """"""""""
13860
13861 This function returns the same values as the libm ``log`` functions
13862 would, and handles error conditions in the same way.
13863
13864
13865 '``llvm.experimental.constrained.log10``' Intrinsic
13866 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13867
13868 Syntax:
13869 """""""
13870
13871 ::
13872
13873       declare <type>
13874       @llvm.experimental.constrained.log10(<type> <op1>,
13875                                            metadata <rounding mode>,
13876                                            metadata <exception behavior>)
13877
13878 Overview:
13879 """""""""
13880
13881 The '``llvm.experimental.constrained.log10``' intrinsic computes the base-10
13882 logarithm of the specified value.
13883
13884 Arguments:
13885 """"""""""
13886
13887 The first argument and the return value are floating-point numbers of the same
13888 type.
13889
13890 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
13891 behavior as described above.
13892
13893 Semantics:
13894 """"""""""
13895
13896 This function returns the same values as the libm ``log10`` functions
13897 would, and handles error conditions in the same way.
13898
13899
13900 '``llvm.experimental.constrained.log2``' Intrinsic
13901 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13902
13903 Syntax:
13904 """""""
13905
13906 ::
13907
13908       declare <type>
13909       @llvm.experimental.constrained.log2(<type> <op1>,
13910                                           metadata <rounding mode>,
13911                                           metadata <exception behavior>)
13912
13913 Overview:
13914 """""""""
13915
13916 The '``llvm.experimental.constrained.log2``' intrinsic computes the base-2
13917 logarithm of the specified value.
13918
13919 Arguments:
13920 """"""""""
13921
13922 The first argument and the return value are floating-point numbers of the same
13923 type.
13924
13925 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
13926 behavior as described above.
13927
13928 Semantics:
13929 """"""""""
13930
13931 This function returns the same values as the libm ``log2`` functions
13932 would, and handles error conditions in the same way.
13933
13934
13935 '``llvm.experimental.constrained.rint``' Intrinsic
13936 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13937
13938 Syntax:
13939 """""""
13940
13941 ::
13942
13943       declare <type>
13944       @llvm.experimental.constrained.rint(<type> <op1>,
13945                                           metadata <rounding mode>,
13946                                           metadata <exception behavior>)
13947
13948 Overview:
13949 """""""""
13950
13951 The '``llvm.experimental.constrained.rint``' intrinsic returns the first
13952 operand rounded to the nearest integer. It may raise an inexact floating-point
13953 exception if the operand is not an integer.
13954
13955 Arguments:
13956 """"""""""
13957
13958 The first argument and the return value are floating-point numbers of the same
13959 type.
13960
13961 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
13962 behavior as described above.
13963
13964 Semantics:
13965 """"""""""
13966
13967 This function returns the same values as the libm ``rint`` functions
13968 would, and handles error conditions in the same way.  The rounding mode is
13969 described, not determined, by the rounding mode argument.  The actual rounding
13970 mode is determined by the runtime floating-point environment.  The rounding
13971 mode argument is only intended as information to the compiler.
13972
13973
13974 '``llvm.experimental.constrained.nearbyint``' Intrinsic
13975 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13976
13977 Syntax:
13978 """""""
13979
13980 ::
13981
13982       declare <type>
13983       @llvm.experimental.constrained.nearbyint(<type> <op1>,
13984                                                metadata <rounding mode>,
13985                                                metadata <exception behavior>)
13986
13987 Overview:
13988 """""""""
13989
13990 The '``llvm.experimental.constrained.nearbyint``' intrinsic returns the first
13991 operand rounded to the nearest integer. It will not raise an inexact 
13992 floating-point exception if the operand is not an integer.
13993
13994
13995 Arguments:
13996 """"""""""
13997
13998 The first argument and the return value are floating-point numbers of the same
13999 type.
14000
14001 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
14002 behavior as described above.
14003
14004 Semantics:
14005 """"""""""
14006
14007 This function returns the same values as the libm ``nearbyint`` functions
14008 would, and handles error conditions in the same way.  The rounding mode is
14009 described, not determined, by the rounding mode argument.  The actual rounding
14010 mode is determined by the runtime floating-point environment.  The rounding
14011 mode argument is only intended as information to the compiler.
14012
14013
14014 General Intrinsics
14015 ------------------
14016
14017 This class of intrinsics is designed to be generic and has no specific
14018 purpose.
14019
14020 '``llvm.var.annotation``' Intrinsic
14021 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14022
14023 Syntax:
14024 """""""
14025
14026 ::
14027
14028       declare void @llvm.var.annotation(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
14029
14030 Overview:
14031 """""""""
14032
14033 The '``llvm.var.annotation``' intrinsic.
14034
14035 Arguments:
14036 """"""""""
14037
14038 The first argument is a pointer to a value, the second is a pointer to a
14039 global string, the third is a pointer to a global string which is the
14040 source file name, and the last argument is the line number.
14041
14042 Semantics:
14043 """"""""""
14044
14045 This intrinsic allows annotation of local variables with arbitrary
14046 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want
14047 to look for these annotations. These have no other defined use; they are
14048 ignored by code generation and optimization.
14049
14050 '``llvm.ptr.annotation.*``' Intrinsic
14051 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14052
14053 Syntax:
14054 """""""
14055
14056 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.ptr.annotation``' on a
14057 pointer to an integer of any width. *NOTE* you must specify an address space for
14058 the pointer. The identifier for the default address space is the integer
14059 '``0``'.
14060
14061 ::
14062
14063       declare i8*   @llvm.ptr.annotation.p<address space>i8(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
14064       declare i16*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i16(i16* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
14065       declare i32*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i32(i32* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
14066       declare i64*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i64(i64* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
14067       declare i256* @llvm.ptr.annotation.p<address space>i256(i256* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
14068
14069 Overview:
14070 """""""""
14071
14072 The '``llvm.ptr.annotation``' intrinsic.
14073
14074 Arguments:
14075 """"""""""
14076
14077 The first argument is a pointer to an integer value of arbitrary bitwidth
14078 (result of some expression), the second is a pointer to a global string, the
14079 third is a pointer to a global string which is the source file name, and the
14080 last argument is the line number. It returns the value of the first argument.
14081
14082 Semantics:
14083 """"""""""
14084
14085 This intrinsic allows annotation of a pointer to an integer with arbitrary
14086 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want to look
14087 for these annotations. These have no other defined use; they are ignored by code
14088 generation and optimization.
14089
14090 '``llvm.annotation.*``' Intrinsic
14091 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14092
14093 Syntax:
14094 """""""
14095
14096 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.annotation``' on
14097 any integer bit width.
14098
14099 ::
14100
14101       declare i8 @llvm.annotation.i8(i8 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
14102       declare i16 @llvm.annotation.i16(i16 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
14103       declare i32 @llvm.annotation.i32(i32 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
14104       declare i64 @llvm.annotation.i64(i64 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
14105       declare i256 @llvm.annotation.i256(i256 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
14106
14107 Overview:
14108 """""""""
14109
14110 The '``llvm.annotation``' intrinsic.
14111
14112 Arguments:
14113 """"""""""
14114
14115 The first argument is an integer value (result of some expression), the
14116 second is a pointer to a global string, the third is a pointer to a
14117 global string which is the source file name, and the last argument is
14118 the line number. It returns the value of the first argument.
14119
14120 Semantics:
14121 """"""""""
14122
14123 This intrinsic allows annotations to be put on arbitrary expressions
14124 with arbitrary strings. This can be useful for special purpose
14125 optimizations that want to look for these annotations. These have no
14126 other defined use; they are ignored by code generation and optimization.
14127
14128 '``llvm.codeview.annotation``' Intrinsic
14129 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14130
14131 Syntax:
14132 """""""
14133
14134 This annotation emits a label at its program point and an associated
14135 ``S_ANNOTATION`` codeview record with some additional string metadata. This is
14136 used to implement MSVC's ``__annotation`` intrinsic. It is marked
14137 ``noduplicate``, so calls to this intrinsic prevent inlining and should be
14138 considered expensive.
14139
14140 ::
14141
14142       declare void @llvm.codeview.annotation(metadata)
14143
14144 Arguments:
14145 """"""""""
14146
14147 The argument should be an MDTuple containing any number of MDStrings.
14148
14149 '``llvm.trap``' Intrinsic
14150 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14151
14152 Syntax:
14153 """""""
14154
14155 ::
14156
14157       declare void @llvm.trap() noreturn nounwind
14158
14159 Overview:
14160 """""""""
14161
14162 The '``llvm.trap``' intrinsic.
14163
14164 Arguments:
14165 """"""""""
14166
14167 None.
14168
14169 Semantics:
14170 """"""""""
14171
14172 This intrinsic is lowered to the target dependent trap instruction. If
14173 the target does not have a trap instruction, this intrinsic will be
14174 lowered to a call of the ``abort()`` function.
14175
14176 '``llvm.debugtrap``' Intrinsic
14177 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14178
14179 Syntax:
14180 """""""
14181
14182 ::
14183
14184       declare void @llvm.debugtrap() nounwind
14185
14186 Overview:
14187 """""""""
14188
14189 The '``llvm.debugtrap``' intrinsic.
14190
14191 Arguments:
14192 """"""""""
14193
14194 None.
14195
14196 Semantics:
14197 """"""""""
14198
14199 This intrinsic is lowered to code which is intended to cause an
14200 execution trap with the intention of requesting the attention of a
14201 debugger.
14202
14203 '``llvm.stackprotector``' Intrinsic
14204 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14205
14206 Syntax:
14207 """""""
14208
14209 ::
14210
14211       declare void @llvm.stackprotector(i8* <guard>, i8** <slot>)
14212
14213 Overview:
14214 """""""""
14215
14216 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic takes the ``guard`` and stores it
14217 onto the stack at ``slot``. The stack slot is adjusted to ensure that it
14218 is placed on the stack before local variables.
14219
14220 Arguments:
14221 """"""""""
14222
14223 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic requires two pointer arguments.
14224 The first argument is the value loaded from the stack guard
14225 ``@__stack_chk_guard``. The second variable is an ``alloca`` that has
14226 enough space to hold the value of the guard.
14227
14228 Semantics:
14229 """"""""""
14230
14231 This intrinsic causes the prologue/epilogue inserter to force the position of
14232 the ``AllocaInst`` stack slot to be before local variables on the stack. This is
14233 to ensure that if a local variable on the stack is overwritten, it will destroy
14234 the value of the guard. When the function exits, the guard on the stack is
14235 checked against the original guard by ``llvm.stackprotectorcheck``. If they are
14236 different, then ``llvm.stackprotectorcheck`` causes the program to abort by
14237 calling the ``__stack_chk_fail()`` function.
14238
14239 '``llvm.stackguard``' Intrinsic
14240 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14241
14242 Syntax:
14243 """""""
14244
14245 ::
14246
14247       declare i8* @llvm.stackguard()
14248
14249 Overview:
14250 """""""""
14251
14252 The ``llvm.stackguard`` intrinsic returns the system stack guard value.
14253
14254 It should not be generated by frontends, since it is only for internal usage.
14255 The reason why we create this intrinsic is that we still support IR form Stack
14256 Protector in FastISel.
14257
14258 Arguments:
14259 """"""""""
14260
14261 None.
14262
14263 Semantics:
14264 """"""""""
14265
14266 On some platforms, the value returned by this intrinsic remains unchanged
14267 between loads in the same thread. On other platforms, it returns the same
14268 global variable value, if any, e.g. ``@__stack_chk_guard``.
14269
14270 Currently some platforms have IR-level customized stack guard loading (e.g.
14271 X86 Linux) that is not handled by ``llvm.stackguard()``, while they should be
14272 in the future.
14273
14274 '``llvm.objectsize``' Intrinsic
14275 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14276
14277 Syntax:
14278 """""""
14279
14280 ::
14281
14282       declare i32 @llvm.objectsize.i32(i8* <object>, i1 <min>, i1 <nullunknown>)
14283       declare i64 @llvm.objectsize.i64(i8* <object>, i1 <min>, i1 <nullunknown>)
14284
14285 Overview:
14286 """""""""
14287
14288 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is designed to provide information to
14289 the optimizers to determine at compile time whether a) an operation
14290 (like memcpy) will overflow a buffer that corresponds to an object, or
14291 b) that a runtime check for overflow isn't necessary. An object in this
14292 context means an allocation of a specific class, structure, array, or
14293 other object.
14294
14295 Arguments:
14296 """"""""""
14297
14298 The ``llvm.objectsize`` intrinsic takes three arguments. The first argument is
14299 a pointer to or into the ``object``. The second argument determines whether
14300 ``llvm.objectsize`` returns 0 (if true) or -1 (if false) when the object size
14301 is unknown. The third argument controls how ``llvm.objectsize`` acts when
14302 ``null`` is used as its pointer argument. If it's true and the pointer is in
14303 address space 0, ``null`` is treated as an opaque value with an unknown number
14304 of bytes. Otherwise, ``llvm.objectsize`` reports 0 bytes available when given
14305 ``null``.
14306
14307 The second and third arguments only accept constants.
14308
14309 Semantics:
14310 """"""""""
14311
14312 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is lowered to a constant representing
14313 the size of the object concerned. If the size cannot be determined at
14314 compile time, ``llvm.objectsize`` returns ``i32/i64 -1 or 0`` (depending
14315 on the ``min`` argument).
14316
14317 '``llvm.expect``' Intrinsic
14318 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14319
14320 Syntax:
14321 """""""
14322
14323 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.expect`` on any
14324 integer bit width.
14325
14326 ::
14327
14328       declare i1 @llvm.expect.i1(i1 <val>, i1 <expected_val>)
14329       declare i32 @llvm.expect.i32(i32 <val>, i32 <expected_val>)
14330       declare i64 @llvm.expect.i64(i64 <val>, i64 <expected_val>)
14331
14332 Overview:
14333 """""""""
14334
14335 The ``llvm.expect`` intrinsic provides information about expected (the
14336 most probable) value of ``val``, which can be used by optimizers.
14337
14338 Arguments:
14339 """"""""""
14340
14341 The ``llvm.expect`` intrinsic takes two arguments. The first argument is
14342 a value. The second argument is an expected value, this needs to be a
14343 constant value, variables are not allowed.
14344
14345 Semantics:
14346 """"""""""
14347
14348 This intrinsic is lowered to the ``val``.
14349
14350 .. _int_assume:
14351
14352 '``llvm.assume``' Intrinsic
14353 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14354
14355 Syntax:
14356 """""""
14357
14358 ::
14359
14360       declare void @llvm.assume(i1 %cond)
14361
14362 Overview:
14363 """""""""
14364
14365 The ``llvm.assume`` allows the optimizer to assume that the provided
14366 condition is true. This information can then be used in simplifying other parts
14367 of the code.
14368
14369 Arguments:
14370 """"""""""
14371
14372 The condition which the optimizer may assume is always true.
14373
14374 Semantics:
14375 """"""""""
14376
14377 The intrinsic allows the optimizer to assume that the provided condition is
14378 always true whenever the control flow reaches the intrinsic call. No code is
14379 generated for this intrinsic, and instructions that contribute only to the
14380 provided condition are not used for code generation. If the condition is
14381 violated during execution, the behavior is undefined.
14382
14383 Note that the optimizer might limit the transformations performed on values
14384 used by the ``llvm.assume`` intrinsic in order to preserve the instructions
14385 only used to form the intrinsic's input argument. This might prove undesirable
14386 if the extra information provided by the ``llvm.assume`` intrinsic does not cause
14387 sufficient overall improvement in code quality. For this reason,
14388 ``llvm.assume`` should not be used to document basic mathematical invariants
14389 that the optimizer can otherwise deduce or facts that are of little use to the
14390 optimizer.
14391
14392 .. _int_ssa_copy:
14393
14394 '``llvm.ssa_copy``' Intrinsic
14395 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14396
14397 Syntax:
14398 """""""
14399
14400 ::
14401
14402       declare type @llvm.ssa_copy(type %operand) returned(1) readnone
14403
14404 Arguments:
14405 """"""""""
14406
14407 The first argument is an operand which is used as the returned value.
14408
14409 Overview:
14410 """"""""""
14411
14412 The ``llvm.ssa_copy`` intrinsic can be used to attach information to
14413 operations by copying them and giving them new names.  For example,
14414 the PredicateInfo utility uses it to build Extended SSA form, and
14415 attach various forms of information to operands that dominate specific
14416 uses.  It is not meant for general use, only for building temporary
14417 renaming forms that require value splits at certain points.
14418
14419 .. _type.test:
14420
14421 '``llvm.type.test``' Intrinsic
14422 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14423
14424 Syntax:
14425 """""""
14426
14427 ::
14428
14429       declare i1 @llvm.type.test(i8* %ptr, metadata %type) nounwind readnone
14430
14431
14432 Arguments:
14433 """"""""""
14434
14435 The first argument is a pointer to be tested. The second argument is a
14436 metadata object representing a :doc:`type identifier <TypeMetadata>`.
14437
14438 Overview:
14439 """""""""
14440
14441 The ``llvm.type.test`` intrinsic tests whether the given pointer is associated
14442 with the given type identifier.
14443
14444 '``llvm.type.checked.load``' Intrinsic
14445 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14446
14447 Syntax:
14448 """""""
14449
14450 ::
14451
14452       declare {i8*, i1} @llvm.type.checked.load(i8* %ptr, i32 %offset, metadata %type) argmemonly nounwind readonly
14453
14454
14455 Arguments:
14456 """"""""""
14457
14458 The first argument is a pointer from which to load a function pointer. The
14459 second argument is the byte offset from which to load the function pointer. The
14460 third argument is a metadata object representing a :doc:`type identifier
14461 <TypeMetadata>`.
14462
14463 Overview:
14464 """""""""
14465
14466 The ``llvm.type.checked.load`` intrinsic safely loads a function pointer from a
14467 virtual table pointer using type metadata. This intrinsic is used to implement
14468 control flow integrity in conjunction with virtual call optimization. The
14469 virtual call optimization pass will optimize away ``llvm.type.checked.load``
14470 intrinsics associated with devirtualized calls, thereby removing the type
14471 check in cases where it is not needed to enforce the control flow integrity
14472 constraint.
14473
14474 If the given pointer is associated with a type metadata identifier, this
14475 function returns true as the second element of its return value. (Note that
14476 the function may also return true if the given pointer is not associated
14477 with a type metadata identifier.) If the function's return value's second
14478 element is true, the following rules apply to the first element:
14479
14480 - If the given pointer is associated with the given type metadata identifier,
14481   it is the function pointer loaded from the given byte offset from the given
14482   pointer.
14483
14484 - If the given pointer is not associated with the given type metadata
14485   identifier, it is one of the following (the choice of which is unspecified):
14486
14487   1. The function pointer that would have been loaded from an arbitrarily chosen
14488      (through an unspecified mechanism) pointer associated with the type
14489      metadata.
14490
14491   2. If the function has a non-void return type, a pointer to a function that
14492      returns an unspecified value without causing side effects.
14493
14494 If the function's return value's second element is false, the value of the
14495 first element is undefined.
14496
14497
14498 '``llvm.donothing``' Intrinsic
14499 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14500
14501 Syntax:
14502 """""""
14503
14504 ::
14505
14506       declare void @llvm.donothing() nounwind readnone
14507
14508 Overview:
14509 """""""""
14510
14511 The ``llvm.donothing`` intrinsic doesn't perform any operation. It's one of only
14512 three intrinsics (besides ``llvm.experimental.patchpoint`` and
14513 ``llvm.experimental.gc.statepoint``) that can be called with an invoke
14514 instruction.
14515
14516 Arguments:
14517 """"""""""
14518
14519 None.
14520
14521 Semantics:
14522 """"""""""
14523
14524 This intrinsic does nothing, and it's removed by optimizers and ignored
14525 by codegen.
14526
14527 '``llvm.experimental.deoptimize``' Intrinsic
14528 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14529
14530 Syntax:
14531 """""""
14532
14533 ::
14534
14535       declare type @llvm.experimental.deoptimize(...) [ "deopt"(...) ]
14536
14537 Overview:
14538 """""""""
14539
14540 This intrinsic, together with :ref:`deoptimization operand bundles
14541 <deopt_opbundles>`, allow frontends to express transfer of control and
14542 frame-local state from the currently executing (typically more specialized,
14543 hence faster) version of a function into another (typically more generic, hence
14544 slower) version.
14545
14546 In languages with a fully integrated managed runtime like Java and JavaScript
14547 this intrinsic can be used to implement "uncommon trap" or "side exit" like
14548 functionality.  In unmanaged languages like C and C++, this intrinsic can be
14549 used to represent the slow paths of specialized functions.
14550
14551
14552 Arguments:
14553 """"""""""
14554
14555 The intrinsic takes an arbitrary number of arguments, whose meaning is
14556 decided by the :ref:`lowering strategy<deoptimize_lowering>`.
14557
14558 Semantics:
14559 """"""""""
14560
14561 The ``@llvm.experimental.deoptimize`` intrinsic executes an attached
14562 deoptimization continuation (denoted using a :ref:`deoptimization
14563 operand bundle <deopt_opbundles>`) and returns the value returned by
14564 the deoptimization continuation.  Defining the semantic properties of
14565 the continuation itself is out of scope of the language reference --
14566 as far as LLVM is concerned, the deoptimization continuation can
14567 invoke arbitrary side effects, including reading from and writing to
14568 the entire heap.
14569
14570 Deoptimization continuations expressed using ``"deopt"`` operand bundles always
14571 continue execution to the end of the physical frame containing them, so all
14572 calls to ``@llvm.experimental.deoptimize`` must be in "tail position":
14573
14574    - ``@llvm.experimental.deoptimize`` cannot be invoked.
14575    - The call must immediately precede a :ref:`ret <i_ret>` instruction.
14576    - The ``ret`` instruction must return the value produced by the
14577      ``@llvm.experimental.deoptimize`` call if there is one, or void.
14578
14579 Note that the above restrictions imply that the return type for a call to
14580 ``@llvm.experimental.deoptimize`` will match the return type of its immediate
14581 caller.
14582
14583 The inliner composes the ``"deopt"`` continuations of the caller into the
14584 ``"deopt"`` continuations present in the inlinee, and also updates calls to this
14585 intrinsic to return directly from the frame of the function it inlined into.
14586
14587 All declarations of ``@llvm.experimental.deoptimize`` must share the
14588 same calling convention.
14589
14590 .. _deoptimize_lowering:
14591
14592 Lowering:
14593 """""""""
14594
14595 Calls to ``@llvm.experimental.deoptimize`` are lowered to calls to the
14596 symbol ``__llvm_deoptimize`` (it is the frontend's responsibility to
14597 ensure that this symbol is defined).  The call arguments to
14598 ``@llvm.experimental.deoptimize`` are lowered as if they were formal
14599 arguments of the specified types, and not as varargs.
14600
14601
14602 '``llvm.experimental.guard``' Intrinsic
14603 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14604
14605 Syntax:
14606 """""""
14607
14608 ::
14609
14610       declare void @llvm.experimental.guard(i1, ...) [ "deopt"(...) ]
14611
14612 Overview:
14613 """""""""
14614
14615 This intrinsic, together with :ref:`deoptimization operand bundles
14616 <deopt_opbundles>`, allows frontends to express guards or checks on
14617 optimistic assumptions made during compilation.  The semantics of
14618 ``@llvm.experimental.guard`` is defined in terms of
14619 ``@llvm.experimental.deoptimize`` -- its body is defined to be
14620 equivalent to:
14621
14622 .. code-block:: text
14623
14624   define void @llvm.experimental.guard(i1 %pred, <args...>) {
14625     %realPred = and i1 %pred, undef
14626     br i1 %realPred, label %continue, label %leave [, !make.implicit !{}]
14627
14628   leave:
14629     call void @llvm.experimental.deoptimize(<args...>) [ "deopt"() ]
14630     ret void
14631
14632   continue:
14633     ret void
14634   }
14635
14636
14637 with the optional ``[, !make.implicit !{}]`` present if and only if it
14638 is present on the call site.  For more details on ``!make.implicit``,
14639 see :doc:`FaultMaps`.
14640
14641 In words, ``@llvm.experimental.guard`` executes the attached
14642 ``"deopt"`` continuation if (but **not** only if) its first argument
14643 is ``false``.  Since the optimizer is allowed to replace the ``undef``
14644 with an arbitrary value, it can optimize guard to fail "spuriously",
14645 i.e. without the original condition being false (hence the "not only
14646 if"); and this allows for "check widening" type optimizations.
14647
14648 ``@llvm.experimental.guard`` cannot be invoked.
14649
14650
14651 '``llvm.load.relative``' Intrinsic
14652 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14653
14654 Syntax:
14655 """""""
14656
14657 ::
14658
14659       declare i8* @llvm.load.relative.iN(i8* %ptr, iN %offset) argmemonly nounwind readonly
14660
14661 Overview:
14662 """""""""
14663
14664 This intrinsic loads a 32-bit value from the address ``%ptr + %offset``,
14665 adds ``%ptr`` to that value and returns it. The constant folder specifically
14666 recognizes the form of this intrinsic and the constant initializers it may
14667 load from; if a loaded constant initializer is known to have the form
14668 ``i32 trunc(x - %ptr)``, the intrinsic call is folded to ``x``.
14669
14670 LLVM provides that the calculation of such a constant initializer will
14671 not overflow at link time under the medium code model if ``x`` is an
14672 ``unnamed_addr`` function. However, it does not provide this guarantee for
14673 a constant initializer folded into a function body. This intrinsic can be
14674 used to avoid the possibility of overflows when loading from such a constant.
14675
14676 '``llvm.sideeffect``' Intrinsic
14677 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14678
14679 Syntax:
14680 """""""
14681
14682 ::
14683
14684       declare void @llvm.sideeffect() inaccessiblememonly nounwind
14685
14686 Overview:
14687 """""""""
14688
14689 The ``llvm.sideeffect`` intrinsic doesn't perform any operation. Optimizers
14690 treat it as having side effects, so it can be inserted into a loop to
14691 indicate that the loop shouldn't be assumed to terminate (which could
14692 potentially lead to the loop being optimized away entirely), even if it's
14693 an infinite loop with no other side effects.
14694
14695 Arguments:
14696 """"""""""
14697
14698 None.
14699
14700 Semantics:
14701 """"""""""
14702
14703 This intrinsic actually does nothing, but optimizers must assume that it
14704 has externally observable side effects.
14705
14706 Stack Map Intrinsics
14707 --------------------
14708
14709 LLVM provides experimental intrinsics to support runtime patching
14710 mechanisms commonly desired in dynamic language JITs. These intrinsics
14711 are described in :doc:`StackMaps`.
14712
14713 Element Wise Atomic Memory Intrinsics
14714 -------------------------------------
14715
14716 These intrinsics are similar to the standard library memory intrinsics except
14717 that they perform memory transfer as a sequence of atomic memory accesses.
14718
14719 .. _int_memcpy_element_unordered_atomic:
14720
14721 '``llvm.memcpy.element.unordered.atomic``' Intrinsic
14722 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14723
14724 Syntax:
14725 """""""
14726
14727 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.memcpy.element.unordered.atomic`` on
14728 any integer bit width and for different address spaces. Not all targets
14729 support all bit widths however.
14730
14731 ::
14732
14733       declare void @llvm.memcpy.element.unordered.atomic.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>,
14734                                                                        i8* <src>,
14735                                                                        i32 <len>,
14736                                                                        i32 <element_size>)
14737       declare void @llvm.memcpy.element.unordered.atomic.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>,
14738                                                                        i8* <src>,
14739                                                                        i64 <len>,
14740                                                                        i32 <element_size>)
14741
14742 Overview:
14743 """""""""
14744
14745 The '``llvm.memcpy.element.unordered.atomic.*``' intrinsic is a specialization of the
14746 '``llvm.memcpy.*``' intrinsic. It differs in that the ``dest`` and ``src`` are treated
14747 as arrays with elements that are exactly ``element_size`` bytes, and the copy between
14748 buffers uses a sequence of :ref:`unordered atomic <ordering>` load/store operations
14749 that are a positive integer multiple of the ``element_size`` in size.
14750
14751 Arguments:
14752 """"""""""
14753
14754 The first three arguments are the same as they are in the :ref:`@llvm.memcpy <int_memcpy>`
14755 intrinsic, with the added constraint that ``len`` is required to be a positive integer
14756 multiple of the ``element_size``. If ``len`` is not a positive integer multiple of
14757 ``element_size``, then the behaviour of the intrinsic is undefined.
14758
14759 ``element_size`` must be a compile-time constant positive power of two no greater than
14760 target-specific atomic access size limit.
14761
14762 For each of the input pointers ``align`` parameter attribute must be specified. It
14763 must be a power of two no less than the ``element_size``. Caller guarantees that
14764 both the source and destination pointers are aligned to that boundary.
14765
14766 Semantics:
14767 """"""""""
14768
14769 The '``llvm.memcpy.element.unordered.atomic.*``' intrinsic copies ``len`` bytes of
14770 memory from the source location to the destination location. These locations are not
14771 allowed to overlap. The memory copy is performed as a sequence of load/store operations
14772 where each access is guaranteed to be a multiple of ``element_size`` bytes wide and
14773 aligned at an ``element_size`` boundary.
14774
14775 The order of the copy is unspecified. The same value may be read from the source
14776 buffer many times, but only one write is issued to the destination buffer per
14777 element. It is well defined to have concurrent reads and writes to both source and
14778 destination provided those reads and writes are unordered atomic when specified.
14779
14780 This intrinsic does not provide any additional ordering guarantees over those
14781 provided by a set of unordered loads from the source location and stores to the
14782 destination.
14783
14784 Lowering:
14785 """""""""
14786
14787 In the most general case call to the '``llvm.memcpy.element.unordered.atomic.*``' is
14788 lowered to a call to the symbol ``__llvm_memcpy_element_unordered_atomic_*``. Where '*'
14789 is replaced with an actual element size.
14790
14791 Optimizer is allowed to inline memory copy when it's profitable to do so.
14792
14793 '``llvm.memmove.element.unordered.atomic``' Intrinsic
14794 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14795
14796 Syntax:
14797 """""""
14798
14799 This is an overloaded intrinsic. You can use
14800 ``llvm.memmove.element.unordered.atomic`` on any integer bit width and for
14801 different address spaces. Not all targets support all bit widths however.
14802
14803 ::
14804
14805       declare void @llvm.memmove.element.unordered.atomic.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>,
14806                                                                         i8* <src>,
14807                                                                         i32 <len>,
14808                                                                         i32 <element_size>)
14809       declare void @llvm.memmove.element.unordered.atomic.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>,
14810                                                                         i8* <src>,
14811                                                                         i64 <len>,
14812                                                                         i32 <element_size>)
14813
14814 Overview:
14815 """""""""
14816
14817 The '``llvm.memmove.element.unordered.atomic.*``' intrinsic is a specialization
14818 of the '``llvm.memmove.*``' intrinsic. It differs in that the ``dest`` and
14819 ``src`` are treated as arrays with elements that are exactly ``element_size``
14820 bytes, and the copy between buffers uses a sequence of
14821 :ref:`unordered atomic <ordering>` load/store operations that are a positive
14822 integer multiple of the ``element_size`` in size.
14823
14824 Arguments:
14825 """"""""""
14826
14827 The first three arguments are the same as they are in the
14828 :ref:`@llvm.memmove <int_memmove>` intrinsic, with the added constraint that
14829 ``len`` is required to be a positive integer multiple of the ``element_size``.
14830 If ``len`` is not a positive integer multiple of ``element_size``, then the
14831 behaviour of the intrinsic is undefined.
14832
14833 ``element_size`` must be a compile-time constant positive power of two no
14834 greater than a target-specific atomic access size limit.
14835
14836 For each of the input pointers the ``align`` parameter attribute must be
14837 specified. It must be a power of two no less than the ``element_size``. Caller
14838 guarantees that both the source and destination pointers are aligned to that
14839 boundary.
14840
14841 Semantics:
14842 """"""""""
14843
14844 The '``llvm.memmove.element.unordered.atomic.*``' intrinsic copies ``len`` bytes
14845 of memory from the source location to the destination location. These locations
14846 are allowed to overlap. The memory copy is performed as a sequence of load/store
14847 operations where each access is guaranteed to be a multiple of ``element_size``
14848 bytes wide and aligned at an ``element_size`` boundary.
14849
14850 The order of the copy is unspecified. The same value may be read from the source
14851 buffer many times, but only one write is issued to the destination buffer per
14852 element. It is well defined to have concurrent reads and writes to both source
14853 and destination provided those reads and writes are unordered atomic when
14854 specified.
14855
14856 This intrinsic does not provide any additional ordering guarantees over those
14857 provided by a set of unordered loads from the source location and stores to the
14858 destination.
14859
14860 Lowering:
14861 """""""""
14862
14863 In the most general case call to the
14864 '``llvm.memmove.element.unordered.atomic.*``' is lowered to a call to the symbol
14865 ``__llvm_memmove_element_unordered_atomic_*``. Where '*' is replaced with an
14866 actual element size.
14867
14868 The optimizer is allowed to inline the memory copy when it's profitable to do so.
14869
14870 .. _int_memset_element_unordered_atomic:
14871
14872 '``llvm.memset.element.unordered.atomic``' Intrinsic
14873 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14874
14875 Syntax:
14876 """""""
14877
14878 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.memset.element.unordered.atomic`` on
14879 any integer bit width and for different address spaces. Not all targets
14880 support all bit widths however.
14881
14882 ::
14883
14884       declare void @llvm.memset.element.unordered.atomic.p0i8.i32(i8* <dest>,
14885                                                                   i8 <value>,
14886                                                                   i32 <len>,
14887                                                                   i32 <element_size>)
14888       declare void @llvm.memset.element.unordered.atomic.p0i8.i64(i8* <dest>,
14889                                                                   i8 <value>,
14890                                                                   i64 <len>,
14891                                                                   i32 <element_size>)
14892
14893 Overview:
14894 """""""""
14895
14896 The '``llvm.memset.element.unordered.atomic.*``' intrinsic is a specialization of the
14897 '``llvm.memset.*``' intrinsic. It differs in that the ``dest`` is treated as an array
14898 with elements that are exactly ``element_size`` bytes, and the assignment to that array
14899 uses uses a sequence of :ref:`unordered atomic <ordering>` store operations
14900 that are a positive integer multiple of the ``element_size`` in size.
14901
14902 Arguments:
14903 """"""""""
14904
14905 The first three arguments are the same as they are in the :ref:`@llvm.memset <int_memset>`
14906 intrinsic, with the added constraint that ``len`` is required to be a positive integer
14907 multiple of the ``element_size``. If ``len`` is not a positive integer multiple of
14908 ``element_size``, then the behaviour of the intrinsic is undefined.
14909
14910 ``element_size`` must be a compile-time constant positive power of two no greater than
14911 target-specific atomic access size limit.
14912
14913 The ``dest`` input pointer must have the ``align`` parameter attribute specified. It
14914 must be a power of two no less than the ``element_size``. Caller guarantees that
14915 the destination pointer is aligned to that boundary.
14916
14917 Semantics:
14918 """"""""""
14919
14920 The '``llvm.memset.element.unordered.atomic.*``' intrinsic sets the ``len`` bytes of
14921 memory starting at the destination location to the given ``value``. The memory is
14922 set with a sequence of store operations where each access is guaranteed to be a
14923 multiple of ``element_size`` bytes wide and aligned at an ``element_size`` boundary.
14924
14925 The order of the assignment is unspecified. Only one write is issued to the
14926 destination buffer per element. It is well defined to have concurrent reads and
14927 writes to the destination provided those reads and writes are unordered atomic
14928 when specified.
14929
14930 This intrinsic does not provide any additional ordering guarantees over those
14931 provided by a set of unordered stores to the destination.
14932
14933 Lowering:
14934 """""""""
14935
14936 In the most general case call to the '``llvm.memset.element.unordered.atomic.*``' is
14937 lowered to a call to the symbol ``__llvm_memset_element_unordered_atomic_*``. Where '*'
14938 is replaced with an actual element size.
14939
14940 The optimizer is allowed to inline the memory assignment when it's profitable to do so.