OSDN Git Service

[LangRef] fix link formatting
[android-x86/external-llvm.git] / docs / LangRef.rst
1 ==============================
2 LLVM Language Reference Manual
3 ==============================
4
5 .. contents::
6    :local:
7    :depth: 4
8
9 Abstract
10 ========
11
12 This document is a reference manual for the LLVM assembly language. LLVM
13 is a Static Single Assignment (SSA) based representation that provides
14 type safety, low-level operations, flexibility, and the capability of
15 representing 'all' high-level languages cleanly. It is the common code
16 representation used throughout all phases of the LLVM compilation
17 strategy.
18
19 Introduction
20 ============
21
22 The LLVM code representation is designed to be used in three different
23 forms: as an in-memory compiler IR, as an on-disk bitcode representation
24 (suitable for fast loading by a Just-In-Time compiler), and as a human
25 readable assembly language representation. This allows LLVM to provide a
26 powerful intermediate representation for efficient compiler
27 transformations and analysis, while providing a natural means to debug
28 and visualize the transformations. The three different forms of LLVM are
29 all equivalent. This document describes the human readable
30 representation and notation.
31
32 The LLVM representation aims to be light-weight and low-level while
33 being expressive, typed, and extensible at the same time. It aims to be
34 a "universal IR" of sorts, by being at a low enough level that
35 high-level ideas may be cleanly mapped to it (similar to how
36 microprocessors are "universal IR's", allowing many source languages to
37 be mapped to them). By providing type information, LLVM can be used as
38 the target of optimizations: for example, through pointer analysis, it
39 can be proven that a C automatic variable is never accessed outside of
40 the current function, allowing it to be promoted to a simple SSA value
41 instead of a memory location.
42
43 .. _wellformed:
44
45 Well-Formedness
46 ---------------
47
48 It is important to note that this document describes 'well formed' LLVM
49 assembly language. There is a difference between what the parser accepts
50 and what is considered 'well formed'. For example, the following
51 instruction is syntactically okay, but not well formed:
52
53 .. code-block:: llvm
54
55     %x = add i32 1, %x
56
57 because the definition of ``%x`` does not dominate all of its uses. The
58 LLVM infrastructure provides a verification pass that may be used to
59 verify that an LLVM module is well formed. This pass is automatically
60 run by the parser after parsing input assembly and by the optimizer
61 before it outputs bitcode. The violations pointed out by the verifier
62 pass indicate bugs in transformation passes or input to the parser.
63
64 .. _identifiers:
65
66 Identifiers
67 ===========
68
69 LLVM identifiers come in two basic types: global and local. Global
70 identifiers (functions, global variables) begin with the ``'@'``
71 character. Local identifiers (register names, types) begin with the
72 ``'%'`` character. Additionally, there are three different formats for
73 identifiers, for different purposes:
74
75 #. Named values are represented as a string of characters with their
76    prefix. For example, ``%foo``, ``@DivisionByZero``,
77    ``%a.really.long.identifier``. The actual regular expression used is
78    '``[%@][-a-zA-Z$._][-a-zA-Z$._0-9]*``'. Identifiers that require other
79    characters in their names can be surrounded with quotes. Special
80    characters may be escaped using ``"\xx"`` where ``xx`` is the ASCII
81    code for the character in hexadecimal. In this way, any character can
82    be used in a name value, even quotes themselves. The ``"\01"`` prefix
83    can be used on global variables to suppress mangling.
84 #. Unnamed values are represented as an unsigned numeric value with
85    their prefix. For example, ``%12``, ``@2``, ``%44``.
86 #. Constants, which are described in the section Constants_ below.
87
88 LLVM requires that values start with a prefix for two reasons: Compilers
89 don't need to worry about name clashes with reserved words, and the set
90 of reserved words may be expanded in the future without penalty.
91 Additionally, unnamed identifiers allow a compiler to quickly come up
92 with a temporary variable without having to avoid symbol table
93 conflicts.
94
95 Reserved words in LLVM are very similar to reserved words in other
96 languages. There are keywords for different opcodes ('``add``',
97 '``bitcast``', '``ret``', etc...), for primitive type names ('``void``',
98 '``i32``', etc...), and others. These reserved words cannot conflict
99 with variable names, because none of them start with a prefix character
100 (``'%'`` or ``'@'``).
101
102 Here is an example of LLVM code to multiply the integer variable
103 '``%X``' by 8:
104
105 The easy way:
106
107 .. code-block:: llvm
108
109     %result = mul i32 %X, 8
110
111 After strength reduction:
112
113 .. code-block:: llvm
114
115     %result = shl i32 %X, 3
116
117 And the hard way:
118
119 .. code-block:: llvm
120
121     %0 = add i32 %X, %X           ; yields i32:%0
122     %1 = add i32 %0, %0           ; yields i32:%1
123     %result = add i32 %1, %1
124
125 This last way of multiplying ``%X`` by 8 illustrates several important
126 lexical features of LLVM:
127
128 #. Comments are delimited with a '``;``' and go until the end of line.
129 #. Unnamed temporaries are created when the result of a computation is
130    not assigned to a named value.
131 #. Unnamed temporaries are numbered sequentially (using a per-function
132    incrementing counter, starting with 0). Note that basic blocks and unnamed
133    function parameters are included in this numbering. For example, if the
134    entry basic block is not given a label name and all function parameters are
135    named, then it will get number 0.
136
137 It also shows a convention that we follow in this document. When
138 demonstrating instructions, we will follow an instruction with a comment
139 that defines the type and name of value produced.
140
141 High Level Structure
142 ====================
143
144 Module Structure
145 ----------------
146
147 LLVM programs are composed of ``Module``'s, each of which is a
148 translation unit of the input programs. Each module consists of
149 functions, global variables, and symbol table entries. Modules may be
150 combined together with the LLVM linker, which merges function (and
151 global variable) definitions, resolves forward declarations, and merges
152 symbol table entries. Here is an example of the "hello world" module:
153
154 .. code-block:: llvm
155
156     ; Declare the string constant as a global constant.
157     @.str = private unnamed_addr constant [13 x i8] c"hello world\0A\00"
158
159     ; External declaration of the puts function
160     declare i32 @puts(i8* nocapture) nounwind
161
162     ; Definition of main function
163     define i32 @main() {   ; i32()*
164       ; Convert [13 x i8]* to i8*...
165       %cast210 = getelementptr [13 x i8], [13 x i8]* @.str, i64 0, i64 0
166
167       ; Call puts function to write out the string to stdout.
168       call i32 @puts(i8* %cast210)
169       ret i32 0
170     }
171
172     ; Named metadata
173     !0 = !{i32 42, null, !"string"}
174     !foo = !{!0}
175
176 This example is made up of a :ref:`global variable <globalvars>` named
177 "``.str``", an external declaration of the "``puts``" function, a
178 :ref:`function definition <functionstructure>` for "``main``" and
179 :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` "``foo``".
180
181 In general, a module is made up of a list of global values (where both
182 functions and global variables are global values). Global values are
183 represented by a pointer to a memory location (in this case, a pointer
184 to an array of char, and a pointer to a function), and have one of the
185 following :ref:`linkage types <linkage>`.
186
187 .. _linkage:
188
189 Linkage Types
190 -------------
191
192 All Global Variables and Functions have one of the following types of
193 linkage:
194
195 ``private``
196     Global values with "``private``" linkage are only directly
197     accessible by objects in the current module. In particular, linking
198     code into a module with a private global value may cause the
199     private to be renamed as necessary to avoid collisions. Because the
200     symbol is private to the module, all references can be updated. This
201     doesn't show up in any symbol table in the object file.
202 ``internal``
203     Similar to private, but the value shows as a local symbol
204     (``STB_LOCAL`` in the case of ELF) in the object file. This
205     corresponds to the notion of the '``static``' keyword in C.
206 ``available_externally``
207     Globals with "``available_externally``" linkage are never emitted into
208     the object file corresponding to the LLVM module. From the linker's
209     perspective, an ``available_externally`` global is equivalent to
210     an external declaration. They exist to allow inlining and other
211     optimizations to take place given knowledge of the definition of the
212     global, which is known to be somewhere outside the module. Globals
213     with ``available_externally`` linkage are allowed to be discarded at
214     will, and allow inlining and other optimizations. This linkage type is
215     only allowed on definitions, not declarations.
216 ``linkonce``
217     Globals with "``linkonce``" linkage are merged with other globals of
218     the same name when linkage occurs. This can be used to implement
219     some forms of inline functions, templates, or other code which must
220     be generated in each translation unit that uses it, but where the
221     body may be overridden with a more definitive definition later.
222     Unreferenced ``linkonce`` globals are allowed to be discarded. Note
223     that ``linkonce`` linkage does not actually allow the optimizer to
224     inline the body of this function into callers because it doesn't
225     know if this definition of the function is the definitive definition
226     within the program or whether it will be overridden by a stronger
227     definition. To enable inlining and other optimizations, use
228     "``linkonce_odr``" linkage.
229 ``weak``
230     "``weak``" linkage has the same merging semantics as ``linkonce``
231     linkage, except that unreferenced globals with ``weak`` linkage may
232     not be discarded. This is used for globals that are declared "weak"
233     in C source code.
234 ``common``
235     "``common``" linkage is most similar to "``weak``" linkage, but they
236     are used for tentative definitions in C, such as "``int X;``" at
237     global scope. Symbols with "``common``" linkage are merged in the
238     same way as ``weak symbols``, and they may not be deleted if
239     unreferenced. ``common`` symbols may not have an explicit section,
240     must have a zero initializer, and may not be marked
241     ':ref:`constant <globalvars>`'. Functions and aliases may not have
242     common linkage.
243
244 .. _linkage_appending:
245
246 ``appending``
247     "``appending``" linkage may only be applied to global variables of
248     pointer to array type. When two global variables with appending
249     linkage are linked together, the two global arrays are appended
250     together. This is the LLVM, typesafe, equivalent of having the
251     system linker append together "sections" with identical names when
252     .o files are linked.
253
254     Unfortunately this doesn't correspond to any feature in .o files, so it
255     can only be used for variables like ``llvm.global_ctors`` which llvm
256     interprets specially.
257
258 ``extern_weak``
259     The semantics of this linkage follow the ELF object file model: the
260     symbol is weak until linked, if not linked, the symbol becomes null
261     instead of being an undefined reference.
262 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``
263     Some languages allow differing globals to be merged, such as two
264     functions with different semantics. Other languages, such as
265     ``C++``, ensure that only equivalent globals are ever merged (the
266     "one definition rule" --- "ODR"). Such languages can use the
267     ``linkonce_odr`` and ``weak_odr`` linkage types to indicate that the
268     global will only be merged with equivalent globals. These linkage
269     types are otherwise the same as their non-``odr`` versions.
270 ``external``
271     If none of the above identifiers are used, the global is externally
272     visible, meaning that it participates in linkage and can be used to
273     resolve external symbol references.
274
275 It is illegal for a function *declaration* to have any linkage type
276 other than ``external`` or ``extern_weak``.
277
278 .. _callingconv:
279
280 Calling Conventions
281 -------------------
282
283 LLVM :ref:`functions <functionstructure>`, :ref:`calls <i_call>` and
284 :ref:`invokes <i_invoke>` can all have an optional calling convention
285 specified for the call. The calling convention of any pair of dynamic
286 caller/callee must match, or the behavior of the program is undefined.
287 The following calling conventions are supported by LLVM, and more may be
288 added in the future:
289
290 "``ccc``" - The C calling convention
291     This calling convention (the default if no other calling convention
292     is specified) matches the target C calling conventions. This calling
293     convention supports varargs function calls and tolerates some
294     mismatch in the declared prototype and implemented declaration of
295     the function (as does normal C).
296 "``fastcc``" - The fast calling convention
297     This calling convention attempts to make calls as fast as possible
298     (e.g. by passing things in registers). This calling convention
299     allows the target to use whatever tricks it wants to produce fast
300     code for the target, without having to conform to an externally
301     specified ABI (Application Binary Interface). `Tail calls can only
302     be optimized when this, the GHC or the HiPE convention is
303     used. <CodeGenerator.html#id80>`_ This calling convention does not
304     support varargs and requires the prototype of all callees to exactly
305     match the prototype of the function definition.
306 "``coldcc``" - The cold calling convention
307     This calling convention attempts to make code in the caller as
308     efficient as possible under the assumption that the call is not
309     commonly executed. As such, these calls often preserve all registers
310     so that the call does not break any live ranges in the caller side.
311     This calling convention does not support varargs and requires the
312     prototype of all callees to exactly match the prototype of the
313     function definition. Furthermore the inliner doesn't consider such function
314     calls for inlining.
315 "``cc 10``" - GHC convention
316     This calling convention has been implemented specifically for use by
317     the `Glasgow Haskell Compiler (GHC) <http://www.haskell.org/ghc>`_.
318     It passes everything in registers, going to extremes to achieve this
319     by disabling callee save registers. This calling convention should
320     not be used lightly but only for specific situations such as an
321     alternative to the *register pinning* performance technique often
322     used when implementing functional programming languages. At the
323     moment only X86 supports this convention and it has the following
324     limitations:
325
326     -  On *X86-32* only supports up to 4 bit type parameters. No
327        floating point types are supported.
328     -  On *X86-64* only supports up to 10 bit type parameters and 6
329        floating point parameters.
330
331     This calling convention supports `tail call
332     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires both the
333     caller and callee are using it.
334 "``cc 11``" - The HiPE calling convention
335     This calling convention has been implemented specifically for use by
336     the `High-Performance Erlang
337     (HiPE) <http://www.it.uu.se/research/group/hipe/>`_ compiler, *the*
338     native code compiler of the `Ericsson's Open Source Erlang/OTP
339     system <http://www.erlang.org/download.shtml>`_. It uses more
340     registers for argument passing than the ordinary C calling
341     convention and defines no callee-saved registers. The calling
342     convention properly supports `tail call
343     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires that both the
344     caller and the callee use it. It uses a *register pinning*
345     mechanism, similar to GHC's convention, for keeping frequently
346     accessed runtime components pinned to specific hardware registers.
347     At the moment only X86 supports this convention (both 32 and 64
348     bit).
349 "``webkit_jscc``" - WebKit's JavaScript calling convention
350     This calling convention has been implemented for `WebKit FTL JIT
351     <https://trac.webkit.org/wiki/FTLJIT>`_. It passes arguments on the
352     stack right to left (as cdecl does), and returns a value in the
353     platform's customary return register.
354 "``anyregcc``" - Dynamic calling convention for code patching
355     This is a special convention that supports patching an arbitrary code
356     sequence in place of a call site. This convention forces the call
357     arguments into registers but allows them to be dynamically
358     allocated. This can currently only be used with calls to
359     llvm.experimental.patchpoint because only this intrinsic records
360     the location of its arguments in a side table. See :doc:`StackMaps`.
361 "``preserve_mostcc``" - The `PreserveMost` calling convention
362     This calling convention attempts to make the code in the caller as
363     unintrusive as possible. This convention behaves identically to the `C`
364     calling convention on how arguments and return values are passed, but it
365     uses a different set of caller/callee-saved registers. This alleviates the
366     burden of saving and recovering a large register set before and after the
367     call in the caller. If the arguments are passed in callee-saved registers,
368     then they will be preserved by the callee across the call. This doesn't
369     apply for values returned in callee-saved registers.
370
371     - On X86-64 the callee preserves all general purpose registers, except for
372       R11. R11 can be used as a scratch register. Floating-point registers
373       (XMMs/YMMs) are not preserved and need to be saved by the caller.
374
375     The idea behind this convention is to support calls to runtime functions
376     that have a hot path and a cold path. The hot path is usually a small piece
377     of code that doesn't use many registers. The cold path might need to call out to
378     another function and therefore only needs to preserve the caller-saved
379     registers, which haven't already been saved by the caller. The
380     `PreserveMost` calling convention is very similar to the `cold` calling
381     convention in terms of caller/callee-saved registers, but they are used for
382     different types of function calls. `coldcc` is for function calls that are
383     rarely executed, whereas `preserve_mostcc` function calls are intended to be
384     on the hot path and definitely executed a lot. Furthermore `preserve_mostcc`
385     doesn't prevent the inliner from inlining the function call.
386
387     This calling convention will be used by a future version of the ObjectiveC
388     runtime and should therefore still be considered experimental at this time.
389     Although this convention was created to optimize certain runtime calls to
390     the ObjectiveC runtime, it is not limited to this runtime and might be used
391     by other runtimes in the future too. The current implementation only
392     supports X86-64, but the intention is to support more architectures in the
393     future.
394 "``preserve_allcc``" - The `PreserveAll` calling convention
395     This calling convention attempts to make the code in the caller even less
396     intrusive than the `PreserveMost` calling convention. This calling
397     convention also behaves identical to the `C` calling convention on how
398     arguments and return values are passed, but it uses a different set of
399     caller/callee-saved registers. This removes the burden of saving and
400     recovering a large register set before and after the call in the caller. If
401     the arguments are passed in callee-saved registers, then they will be
402     preserved by the callee across the call. This doesn't apply for values
403     returned in callee-saved registers.
404
405     - On X86-64 the callee preserves all general purpose registers, except for
406       R11. R11 can be used as a scratch register. Furthermore it also preserves
407       all floating-point registers (XMMs/YMMs).
408
409     The idea behind this convention is to support calls to runtime functions
410     that don't need to call out to any other functions.
411
412     This calling convention, like the `PreserveMost` calling convention, will be
413     used by a future version of the ObjectiveC runtime and should be considered
414     experimental at this time.
415 "``cxx_fast_tlscc``" - The `CXX_FAST_TLS` calling convention for access functions
416     Clang generates an access function to access C++-style TLS. The access
417     function generally has an entry block, an exit block and an initialization
418     block that is run at the first time. The entry and exit blocks can access
419     a few TLS IR variables, each access will be lowered to a platform-specific
420     sequence.
421
422     This calling convention aims to minimize overhead in the caller by
423     preserving as many registers as possible (all the registers that are
424     perserved on the fast path, composed of the entry and exit blocks).
425
426     This calling convention behaves identical to the `C` calling convention on
427     how arguments and return values are passed, but it uses a different set of
428     caller/callee-saved registers.
429
430     Given that each platform has its own lowering sequence, hence its own set
431     of preserved registers, we can't use the existing `PreserveMost`.
432
433     - On X86-64 the callee preserves all general purpose registers, except for
434       RDI and RAX.
435 "``swiftcc``" - This calling convention is used for Swift language.
436     - On X86-64 RCX and R8 are available for additional integer returns, and
437       XMM2 and XMM3 are available for additional FP/vector returns.
438     - On iOS platforms, we use AAPCS-VFP calling convention.
439 "``cc <n>``" - Numbered convention
440     Any calling convention may be specified by number, allowing
441     target-specific calling conventions to be used. Target specific
442     calling conventions start at 64.
443
444 More calling conventions can be added/defined on an as-needed basis, to
445 support Pascal conventions or any other well-known target-independent
446 convention.
447
448 .. _visibilitystyles:
449
450 Visibility Styles
451 -----------------
452
453 All Global Variables and Functions have one of the following visibility
454 styles:
455
456 "``default``" - Default style
457     On targets that use the ELF object file format, default visibility
458     means that the declaration is visible to other modules and, in
459     shared libraries, means that the declared entity may be overridden.
460     On Darwin, default visibility means that the declaration is visible
461     to other modules. Default visibility corresponds to "external
462     linkage" in the language.
463 "``hidden``" - Hidden style
464     Two declarations of an object with hidden visibility refer to the
465     same object if they are in the same shared object. Usually, hidden
466     visibility indicates that the symbol will not be placed into the
467     dynamic symbol table, so no other module (executable or shared
468     library) can reference it directly.
469 "``protected``" - Protected style
470     On ELF, protected visibility indicates that the symbol will be
471     placed in the dynamic symbol table, but that references within the
472     defining module will bind to the local symbol. That is, the symbol
473     cannot be overridden by another module.
474
475 A symbol with ``internal`` or ``private`` linkage must have ``default``
476 visibility.
477
478 .. _dllstorageclass:
479
480 DLL Storage Classes
481 -------------------
482
483 All Global Variables, Functions and Aliases can have one of the following
484 DLL storage class:
485
486 ``dllimport``
487     "``dllimport``" causes the compiler to reference a function or variable via
488     a global pointer to a pointer that is set up by the DLL exporting the
489     symbol. On Microsoft Windows targets, the pointer name is formed by
490     combining ``__imp_`` and the function or variable name.
491 ``dllexport``
492     "``dllexport``" causes the compiler to provide a global pointer to a pointer
493     in a DLL, so that it can be referenced with the ``dllimport`` attribute. On
494     Microsoft Windows targets, the pointer name is formed by combining
495     ``__imp_`` and the function or variable name. Since this storage class
496     exists for defining a dll interface, the compiler, assembler and linker know
497     it is externally referenced and must refrain from deleting the symbol.
498
499 .. _tls_model:
500
501 Thread Local Storage Models
502 ---------------------------
503
504 A variable may be defined as ``thread_local``, which means that it will
505 not be shared by threads (each thread will have a separated copy of the
506 variable). Not all targets support thread-local variables. Optionally, a
507 TLS model may be specified:
508
509 ``localdynamic``
510     For variables that are only used within the current shared library.
511 ``initialexec``
512     For variables in modules that will not be loaded dynamically.
513 ``localexec``
514     For variables defined in the executable and only used within it.
515
516 If no explicit model is given, the "general dynamic" model is used.
517
518 The models correspond to the ELF TLS models; see `ELF Handling For
519 Thread-Local Storage <http://people.redhat.com/drepper/tls.pdf>`_ for
520 more information on under which circumstances the different models may
521 be used. The target may choose a different TLS model if the specified
522 model is not supported, or if a better choice of model can be made.
523
524 A model can also be specified in an alias, but then it only governs how
525 the alias is accessed. It will not have any effect in the aliasee.
526
527 For platforms without linker support of ELF TLS model, the -femulated-tls
528 flag can be used to generate GCC compatible emulated TLS code.
529
530 .. _runtime_preemption_model:
531
532 Runtime Preemption Specifiers
533 -----------------------------
534
535 Global variables, functions and aliases may have an optional runtime preemption
536 specifier. If a preemption specifier isn't given explicitly, then a
537 symbol is assumed to be ``dso_preemptable``.
538
539 ``dso_preemptable``
540     Indicates that the function or variable may be replaced by a symbol from
541     outside the linkage unit at runtime.
542
543 ``dso_local``
544     The compiler may assume that a function or variable marked as ``dso_local``
545     will resolve to a symbol within the same linkage unit. Direct access will
546     be generated even if the definition is not within this compilation unit.
547
548 .. _namedtypes:
549
550 Structure Types
551 ---------------
552
553 LLVM IR allows you to specify both "identified" and "literal" :ref:`structure
554 types <t_struct>`. Literal types are uniqued structurally, but identified types
555 are never uniqued. An :ref:`opaque structural type <t_opaque>` can also be used
556 to forward declare a type that is not yet available.
557
558 An example of an identified structure specification is:
559
560 .. code-block:: llvm
561
562     %mytype = type { %mytype*, i32 }
563
564 Prior to the LLVM 3.0 release, identified types were structurally uniqued. Only
565 literal types are uniqued in recent versions of LLVM.
566
567 .. _nointptrtype:
568
569 Non-Integral Pointer Type
570 -------------------------
571
572 Note: non-integral pointer types are a work in progress, and they should be
573 considered experimental at this time.
574
575 LLVM IR optionally allows the frontend to denote pointers in certain address
576 spaces as "non-integral" via the :ref:`datalayout string<langref_datalayout>`.
577 Non-integral pointer types represent pointers that have an *unspecified* bitwise
578 representation; that is, the integral representation may be target dependent or
579 unstable (not backed by a fixed integer).
580
581 ``inttoptr`` instructions converting integers to non-integral pointer types are
582 ill-typed, and so are ``ptrtoint`` instructions converting values of
583 non-integral pointer types to integers.  Vector versions of said instructions
584 are ill-typed as well.
585
586 .. _globalvars:
587
588 Global Variables
589 ----------------
590
591 Global variables define regions of memory allocated at compilation time
592 instead of run-time.
593
594 Global variable definitions must be initialized.
595
596 Global variables in other translation units can also be declared, in which
597 case they don't have an initializer.
598
599 Either global variable definitions or declarations may have an explicit section
600 to be placed in and may have an optional explicit alignment specified. If there
601 is a mismatch between the explicit or inferred section information for the
602 variable declaration and its definition the resulting behavior is undefined.
603
604 A variable may be defined as a global ``constant``, which indicates that
605 the contents of the variable will **never** be modified (enabling better
606 optimization, allowing the global data to be placed in the read-only
607 section of an executable, etc). Note that variables that need runtime
608 initialization cannot be marked ``constant`` as there is a store to the
609 variable.
610
611 LLVM explicitly allows *declarations* of global variables to be marked
612 constant, even if the final definition of the global is not. This
613 capability can be used to enable slightly better optimization of the
614 program, but requires the language definition to guarantee that
615 optimizations based on the 'constantness' are valid for the translation
616 units that do not include the definition.
617
618 As SSA values, global variables define pointer values that are in scope
619 (i.e. they dominate) all basic blocks in the program. Global variables
620 always define a pointer to their "content" type because they describe a
621 region of memory, and all memory objects in LLVM are accessed through
622 pointers.
623
624 Global variables can be marked with ``unnamed_addr`` which indicates
625 that the address is not significant, only the content. Constants marked
626 like this can be merged with other constants if they have the same
627 initializer. Note that a constant with significant address *can* be
628 merged with a ``unnamed_addr`` constant, the result being a constant
629 whose address is significant.
630
631 If the ``local_unnamed_addr`` attribute is given, the address is known to
632 not be significant within the module.
633
634 A global variable may be declared to reside in a target-specific
635 numbered address space. For targets that support them, address spaces
636 may affect how optimizations are performed and/or what target
637 instructions are used to access the variable. The default address space
638 is zero. The address space qualifier must precede any other attributes.
639
640 LLVM allows an explicit section to be specified for globals. If the
641 target supports it, it will emit globals to the section specified.
642 Additionally, the global can placed in a comdat if the target has the necessary
643 support.
644
645 External declarations may have an explicit section specified. Section
646 information is retained in LLVM IR for targets that make use of this
647 information. Attaching section information to an external declaration is an
648 assertion that its definition is located in the specified section. If the
649 definition is located in a different section, the behavior is undefined.
650
651 By default, global initializers are optimized by assuming that global
652 variables defined within the module are not modified from their
653 initial values before the start of the global initializer. This is
654 true even for variables potentially accessible from outside the
655 module, including those with external linkage or appearing in
656 ``@llvm.used`` or dllexported variables. This assumption may be suppressed
657 by marking the variable with ``externally_initialized``.
658
659 An explicit alignment may be specified for a global, which must be a
660 power of 2. If not present, or if the alignment is set to zero, the
661 alignment of the global is set by the target to whatever it feels
662 convenient. If an explicit alignment is specified, the global is forced
663 to have exactly that alignment. Targets and optimizers are not allowed
664 to over-align the global if the global has an assigned section. In this
665 case, the extra alignment could be observable: for example, code could
666 assume that the globals are densely packed in their section and try to
667 iterate over them as an array, alignment padding would break this
668 iteration. The maximum alignment is ``1 << 29``.
669
670 Globals can also have a :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`,
671 an optional :ref:`runtime preemption specifier <runtime_preemption_model>`,
672 an optional :ref:`global attributes <glattrs>` and
673 an optional list of attached :ref:`metadata <metadata>`.
674
675 Variables and aliases can have a
676 :ref:`Thread Local Storage Model <tls_model>`.
677
678 Syntax::
679
680       @<GlobalVarName> = [Linkage] [PreemptionSpecifier] [Visibility]
681                          [DLLStorageClass] [ThreadLocal]
682                          [(unnamed_addr|local_unnamed_addr)] [AddrSpace]
683                          [ExternallyInitialized]
684                          <global | constant> <Type> [<InitializerConstant>]
685                          [, section "name"] [, comdat [($name)]]
686                          [, align <Alignment>] (, !name !N)*
687
688 For example, the following defines a global in a numbered address space
689 with an initializer, section, and alignment:
690
691 .. code-block:: llvm
692
693     @G = addrspace(5) constant float 1.0, section "foo", align 4
694
695 The following example just declares a global variable
696
697 .. code-block:: llvm
698
699    @G = external global i32
700
701 The following example defines a thread-local global with the
702 ``initialexec`` TLS model:
703
704 .. code-block:: llvm
705
706     @G = thread_local(initialexec) global i32 0, align 4
707
708 .. _functionstructure:
709
710 Functions
711 ---------
712
713 LLVM function definitions consist of the "``define``" keyword, an
714 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`runtime preemption
715 specifier <runtime_preemption_model>`,  an optional :ref:`visibility
716 style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`,
717 an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
718 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
719 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
720 name, a (possibly empty) argument list (each with optional :ref:`parameter
721 attributes <paramattrs>`), optional :ref:`function attributes <fnattrs>`,
722 an optional section, an optional alignment,
723 an optional :ref:`comdat <langref_comdats>`,
724 an optional :ref:`garbage collector name <gc>`, an optional :ref:`prefix <prefixdata>`,
725 an optional :ref:`prologue <prologuedata>`,
726 an optional :ref:`personality <personalityfn>`,
727 an optional list of attached :ref:`metadata <metadata>`,
728 an opening curly brace, a list of basic blocks, and a closing curly brace.
729
730 LLVM function declarations consist of the "``declare``" keyword, an
731 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility style
732 <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`, an
733 optional :ref:`calling convention <callingconv>`, an optional ``unnamed_addr``
734 or ``local_unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional :ref:`parameter
735 attribute <paramattrs>` for the return type, a function name, a possibly
736 empty list of arguments, an optional alignment, an optional :ref:`garbage
737 collector name <gc>`, an optional :ref:`prefix <prefixdata>`, and an optional
738 :ref:`prologue <prologuedata>`.
739
740 A function definition contains a list of basic blocks, forming the CFG (Control
741 Flow Graph) for the function. Each basic block may optionally start with a label
742 (giving the basic block a symbol table entry), contains a list of instructions,
743 and ends with a :ref:`terminator <terminators>` instruction (such as a branch or
744 function return). If an explicit label is not provided, a block is assigned an
745 implicit numbered label, using the next value from the same counter as used for
746 unnamed temporaries (:ref:`see above<identifiers>`). For example, if a function
747 entry block does not have an explicit label, it will be assigned label "%0",
748 then the first unnamed temporary in that block will be "%1", etc.
749
750 The first basic block in a function is special in two ways: it is
751 immediately executed on entrance to the function, and it is not allowed
752 to have predecessor basic blocks (i.e. there can not be any branches to
753 the entry block of a function). Because the block can have no
754 predecessors, it also cannot have any :ref:`PHI nodes <i_phi>`.
755
756 LLVM allows an explicit section to be specified for functions. If the
757 target supports it, it will emit functions to the section specified.
758 Additionally, the function can be placed in a COMDAT.
759
760 An explicit alignment may be specified for a function. If not present,
761 or if the alignment is set to zero, the alignment of the function is set
762 by the target to whatever it feels convenient. If an explicit alignment
763 is specified, the function is forced to have at least that much
764 alignment. All alignments must be a power of 2.
765
766 If the ``unnamed_addr`` attribute is given, the address is known to not
767 be significant and two identical functions can be merged.
768
769 If the ``local_unnamed_addr`` attribute is given, the address is known to
770 not be significant within the module.
771
772 Syntax::
773
774     define [linkage] [PreemptionSpecifier] [visibility] [DLLStorageClass]
775            [cconv] [ret attrs]
776            <ResultType> @<FunctionName> ([argument list])
777            [(unnamed_addr|local_unnamed_addr)] [fn Attrs] [section "name"]
778            [comdat [($name)]] [align N] [gc] [prefix Constant]
779            [prologue Constant] [personality Constant] (!name !N)* { ... }
780
781 The argument list is a comma separated sequence of arguments where each
782 argument is of the following form:
783
784 Syntax::
785
786    <type> [parameter Attrs] [name]
787
788
789 .. _langref_aliases:
790
791 Aliases
792 -------
793
794 Aliases, unlike function or variables, don't create any new data. They
795 are just a new symbol and metadata for an existing position.
796
797 Aliases have a name and an aliasee that is either a global value or a
798 constant expression.
799
800 Aliases may have an optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional
801 :ref:`runtime preemption specifier <runtime_preemption_model>`, an optional
802 :ref:`visibility style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class
803 <dllstorageclass>` and an optional :ref:`tls model <tls_model>`.
804
805 Syntax::
806
807     @<Name> = [Linkage] [PreemptionSpecifier] [Visibility] [DLLStorageClass] [ThreadLocal] [(unnamed_addr|local_unnamed_addr)] alias <AliaseeTy>, <AliaseeTy>* @<Aliasee>
808
809 The linkage must be one of ``private``, ``internal``, ``linkonce``, ``weak``,
810 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``, ``external``. Note that some system linkers
811 might not correctly handle dropping a weak symbol that is aliased.
812
813 Aliases that are not ``unnamed_addr`` are guaranteed to have the same address as
814 the aliasee expression. ``unnamed_addr`` ones are only guaranteed to point
815 to the same content.
816
817 If the ``local_unnamed_addr`` attribute is given, the address is known to
818 not be significant within the module.
819
820 Since aliases are only a second name, some restrictions apply, of which
821 some can only be checked when producing an object file:
822
823 * The expression defining the aliasee must be computable at assembly
824   time. Since it is just a name, no relocations can be used.
825
826 * No alias in the expression can be weak as the possibility of the
827   intermediate alias being overridden cannot be represented in an
828   object file.
829
830 * No global value in the expression can be a declaration, since that
831   would require a relocation, which is not possible.
832
833 .. _langref_ifunc:
834
835 IFuncs
836 -------
837
838 IFuncs, like as aliases, don't create any new data or func. They are just a new
839 symbol that dynamic linker resolves at runtime by calling a resolver function.
840
841 IFuncs have a name and a resolver that is a function called by dynamic linker
842 that returns address of another function associated with the name.
843
844 IFunc may have an optional :ref:`linkage type <linkage>` and an optional
845 :ref:`visibility style <visibility>`.
846
847 Syntax::
848
849     @<Name> = [Linkage] [Visibility] ifunc <IFuncTy>, <ResolverTy>* @<Resolver>
850
851
852 .. _langref_comdats:
853
854 Comdats
855 -------
856
857 Comdat IR provides access to COFF and ELF object file COMDAT functionality.
858
859 Comdats have a name which represents the COMDAT key. All global objects that
860 specify this key will only end up in the final object file if the linker chooses
861 that key over some other key. Aliases are placed in the same COMDAT that their
862 aliasee computes to, if any.
863
864 Comdats have a selection kind to provide input on how the linker should
865 choose between keys in two different object files.
866
867 Syntax::
868
869     $<Name> = comdat SelectionKind
870
871 The selection kind must be one of the following:
872
873 ``any``
874     The linker may choose any COMDAT key, the choice is arbitrary.
875 ``exactmatch``
876     The linker may choose any COMDAT key but the sections must contain the
877     same data.
878 ``largest``
879     The linker will choose the section containing the largest COMDAT key.
880 ``noduplicates``
881     The linker requires that only section with this COMDAT key exist.
882 ``samesize``
883     The linker may choose any COMDAT key but the sections must contain the
884     same amount of data.
885
886 Note that the Mach-O platform doesn't support COMDATs, and ELF and WebAssembly
887 only support ``any`` as a selection kind.
888
889 Here is an example of a COMDAT group where a function will only be selected if
890 the COMDAT key's section is the largest:
891
892 .. code-block:: text
893
894    $foo = comdat largest
895    @foo = global i32 2, comdat($foo)
896
897    define void @bar() comdat($foo) {
898      ret void
899    }
900
901 As a syntactic sugar the ``$name`` can be omitted if the name is the same as
902 the global name:
903
904 .. code-block:: text
905
906   $foo = comdat any
907   @foo = global i32 2, comdat
908
909
910 In a COFF object file, this will create a COMDAT section with selection kind
911 ``IMAGE_COMDAT_SELECT_LARGEST`` containing the contents of the ``@foo`` symbol
912 and another COMDAT section with selection kind
913 ``IMAGE_COMDAT_SELECT_ASSOCIATIVE`` which is associated with the first COMDAT
914 section and contains the contents of the ``@bar`` symbol.
915
916 There are some restrictions on the properties of the global object.
917 It, or an alias to it, must have the same name as the COMDAT group when
918 targeting COFF.
919 The contents and size of this object may be used during link-time to determine
920 which COMDAT groups get selected depending on the selection kind.
921 Because the name of the object must match the name of the COMDAT group, the
922 linkage of the global object must not be local; local symbols can get renamed
923 if a collision occurs in the symbol table.
924
925 The combined use of COMDATS and section attributes may yield surprising results.
926 For example:
927
928 .. code-block:: text
929
930    $foo = comdat any
931    $bar = comdat any
932    @g1 = global i32 42, section "sec", comdat($foo)
933    @g2 = global i32 42, section "sec", comdat($bar)
934
935 From the object file perspective, this requires the creation of two sections
936 with the same name. This is necessary because both globals belong to different
937 COMDAT groups and COMDATs, at the object file level, are represented by
938 sections.
939
940 Note that certain IR constructs like global variables and functions may
941 create COMDATs in the object file in addition to any which are specified using
942 COMDAT IR. This arises when the code generator is configured to emit globals
943 in individual sections (e.g. when `-data-sections` or `-function-sections`
944 is supplied to `llc`).
945
946 .. _namedmetadatastructure:
947
948 Named Metadata
949 --------------
950
951 Named metadata is a collection of metadata. :ref:`Metadata
952 nodes <metadata>` (but not metadata strings) are the only valid
953 operands for a named metadata.
954
955 #. Named metadata are represented as a string of characters with the
956    metadata prefix. The rules for metadata names are the same as for
957    identifiers, but quoted names are not allowed. ``"\xx"`` type escapes
958    are still valid, which allows any character to be part of a name.
959
960 Syntax::
961
962     ; Some unnamed metadata nodes, which are referenced by the named metadata.
963     !0 = !{!"zero"}
964     !1 = !{!"one"}
965     !2 = !{!"two"}
966     ; A named metadata.
967     !name = !{!0, !1, !2}
968
969 .. _paramattrs:
970
971 Parameter Attributes
972 --------------------
973
974 The return type and each parameter of a function type may have a set of
975 *parameter attributes* associated with them. Parameter attributes are
976 used to communicate additional information about the result or
977 parameters of a function. Parameter attributes are considered to be part
978 of the function, not of the function type, so functions with different
979 parameter attributes can have the same function type.
980
981 Parameter attributes are simple keywords that follow the type specified.
982 If multiple parameter attributes are needed, they are space separated.
983 For example:
984
985 .. code-block:: llvm
986
987     declare i32 @printf(i8* noalias nocapture, ...)
988     declare i32 @atoi(i8 zeroext)
989     declare signext i8 @returns_signed_char()
990
991 Note that any attributes for the function result (``nounwind``,
992 ``readonly``) come immediately after the argument list.
993
994 Currently, only the following parameter attributes are defined:
995
996 ``zeroext``
997     This indicates to the code generator that the parameter or return
998     value should be zero-extended to the extent required by the target's
999     ABI by the caller (for a parameter) or the callee (for a return value).
1000 ``signext``
1001     This indicates to the code generator that the parameter or return
1002     value should be sign-extended to the extent required by the target's
1003     ABI (which is usually 32-bits) by the caller (for a parameter) or
1004     the callee (for a return value).
1005 ``inreg``
1006     This indicates that this parameter or return value should be treated
1007     in a special target-dependent fashion while emitting code for
1008     a function call or return (usually, by putting it in a register as
1009     opposed to memory, though some targets use it to distinguish between
1010     two different kinds of registers). Use of this attribute is
1011     target-specific.
1012 ``byval``
1013     This indicates that the pointer parameter should really be passed by
1014     value to the function. The attribute implies that a hidden copy of
1015     the pointee is made between the caller and the callee, so the callee
1016     is unable to modify the value in the caller. This attribute is only
1017     valid on LLVM pointer arguments. It is generally used to pass
1018     structs and arrays by value, but is also valid on pointers to
1019     scalars. The copy is considered to belong to the caller not the
1020     callee (for example, ``readonly`` functions should not write to
1021     ``byval`` parameters). This is not a valid attribute for return
1022     values.
1023
1024     The byval attribute also supports specifying an alignment with the
1025     align attribute. It indicates the alignment of the stack slot to
1026     form and the known alignment of the pointer specified to the call
1027     site. If the alignment is not specified, then the code generator
1028     makes a target-specific assumption.
1029
1030 .. _attr_inalloca:
1031
1032 ``inalloca``
1033
1034     The ``inalloca`` argument attribute allows the caller to take the
1035     address of outgoing stack arguments. An ``inalloca`` argument must
1036     be a pointer to stack memory produced by an ``alloca`` instruction.
1037     The alloca, or argument allocation, must also be tagged with the
1038     inalloca keyword. Only the last argument may have the ``inalloca``
1039     attribute, and that argument is guaranteed to be passed in memory.
1040
1041     An argument allocation may be used by a call at most once because
1042     the call may deallocate it. The ``inalloca`` attribute cannot be
1043     used in conjunction with other attributes that affect argument
1044     storage, like ``inreg``, ``nest``, ``sret``, or ``byval``. The
1045     ``inalloca`` attribute also disables LLVM's implicit lowering of
1046     large aggregate return values, which means that frontend authors
1047     must lower them with ``sret`` pointers.
1048
1049     When the call site is reached, the argument allocation must have
1050     been the most recent stack allocation that is still live, or the
1051     results are undefined. It is possible to allocate additional stack
1052     space after an argument allocation and before its call site, but it
1053     must be cleared off with :ref:`llvm.stackrestore
1054     <int_stackrestore>`.
1055
1056     See :doc:`InAlloca` for more information on how to use this
1057     attribute.
1058
1059 ``sret``
1060     This indicates that the pointer parameter specifies the address of a
1061     structure that is the return value of the function in the source
1062     program. This pointer must be guaranteed by the caller to be valid:
1063     loads and stores to the structure may be assumed by the callee not
1064     to trap and to be properly aligned. This is not a valid attribute
1065     for return values.
1066
1067 .. _attr_align:
1068
1069 ``align <n>``
1070     This indicates that the pointer value may be assumed by the optimizer to
1071     have the specified alignment.
1072
1073     Note that this attribute has additional semantics when combined with the
1074     ``byval`` attribute.
1075
1076 .. _noalias:
1077
1078 ``noalias``
1079     This indicates that objects accessed via pointer values
1080     :ref:`based <pointeraliasing>` on the argument or return value are not also
1081     accessed, during the execution of the function, via pointer values not
1082     *based* on the argument or return value. The attribute on a return value
1083     also has additional semantics described below. The caller shares the
1084     responsibility with the callee for ensuring that these requirements are met.
1085     For further details, please see the discussion of the NoAlias response in
1086     :ref:`alias analysis <Must, May, or No>`.
1087
1088     Note that this definition of ``noalias`` is intentionally similar
1089     to the definition of ``restrict`` in C99 for function arguments.
1090
1091     For function return values, C99's ``restrict`` is not meaningful,
1092     while LLVM's ``noalias`` is. Furthermore, the semantics of the ``noalias``
1093     attribute on return values are stronger than the semantics of the attribute
1094     when used on function arguments. On function return values, the ``noalias``
1095     attribute indicates that the function acts like a system memory allocation
1096     function, returning a pointer to allocated storage disjoint from the
1097     storage for any other object accessible to the caller.
1098
1099 ``nocapture``
1100     This indicates that the callee does not make any copies of the
1101     pointer that outlive the callee itself. This is not a valid
1102     attribute for return values.  Addresses used in volatile operations
1103     are considered to be captured.
1104
1105 .. _nest:
1106
1107 ``nest``
1108     This indicates that the pointer parameter can be excised using the
1109     :ref:`trampoline intrinsics <int_trampoline>`. This is not a valid
1110     attribute for return values and can only be applied to one parameter.
1111
1112 ``returned``
1113     This indicates that the function always returns the argument as its return
1114     value. This is a hint to the optimizer and code generator used when
1115     generating the caller, allowing value propagation, tail call optimization,
1116     and omission of register saves and restores in some cases; it is not
1117     checked or enforced when generating the callee. The parameter and the
1118     function return type must be valid operands for the
1119     :ref:`bitcast instruction <i_bitcast>`. This is not a valid attribute for
1120     return values and can only be applied to one parameter.
1121
1122 ``nonnull``
1123     This indicates that the parameter or return pointer is not null. This
1124     attribute may only be applied to pointer typed parameters. This is not
1125     checked or enforced by LLVM, the caller must ensure that the pointer
1126     passed in is non-null, or the callee must ensure that the returned pointer
1127     is non-null.
1128
1129 ``dereferenceable(<n>)``
1130     This indicates that the parameter or return pointer is dereferenceable. This
1131     attribute may only be applied to pointer typed parameters. A pointer that
1132     is dereferenceable can be loaded from speculatively without a risk of
1133     trapping. The number of bytes known to be dereferenceable must be provided
1134     in parentheses. It is legal for the number of bytes to be less than the
1135     size of the pointee type. The ``nonnull`` attribute does not imply
1136     dereferenceability (consider a pointer to one element past the end of an
1137     array), however ``dereferenceable(<n>)`` does imply ``nonnull`` in
1138     ``addrspace(0)`` (which is the default address space).
1139
1140 ``dereferenceable_or_null(<n>)``
1141     This indicates that the parameter or return value isn't both
1142     non-null and non-dereferenceable (up to ``<n>`` bytes) at the same
1143     time. All non-null pointers tagged with
1144     ``dereferenceable_or_null(<n>)`` are ``dereferenceable(<n>)``.
1145     For address space 0 ``dereferenceable_or_null(<n>)`` implies that
1146     a pointer is exactly one of ``dereferenceable(<n>)`` or ``null``,
1147     and in other address spaces ``dereferenceable_or_null(<n>)``
1148     implies that a pointer is at least one of ``dereferenceable(<n>)``
1149     or ``null`` (i.e. it may be both ``null`` and
1150     ``dereferenceable(<n>)``). This attribute may only be applied to
1151     pointer typed parameters.
1152
1153 ``swiftself``
1154     This indicates that the parameter is the self/context parameter. This is not
1155     a valid attribute for return values and can only be applied to one
1156     parameter.
1157
1158 ``swifterror``
1159     This attribute is motivated to model and optimize Swift error handling. It
1160     can be applied to a parameter with pointer to pointer type or a
1161     pointer-sized alloca. At the call site, the actual argument that corresponds
1162     to a ``swifterror`` parameter has to come from a ``swifterror`` alloca or
1163     the ``swifterror`` parameter of the caller. A ``swifterror`` value (either
1164     the parameter or the alloca) can only be loaded and stored from, or used as
1165     a ``swifterror`` argument. This is not a valid attribute for return values
1166     and can only be applied to one parameter.
1167
1168     These constraints allow the calling convention to optimize access to
1169     ``swifterror`` variables by associating them with a specific register at
1170     call boundaries rather than placing them in memory. Since this does change
1171     the calling convention, a function which uses the ``swifterror`` attribute
1172     on a parameter is not ABI-compatible with one which does not.
1173
1174     These constraints also allow LLVM to assume that a ``swifterror`` argument
1175     does not alias any other memory visible within a function and that a
1176     ``swifterror`` alloca passed as an argument does not escape.
1177
1178 .. _gc:
1179
1180 Garbage Collector Strategy Names
1181 --------------------------------
1182
1183 Each function may specify a garbage collector strategy name, which is simply a
1184 string:
1185
1186 .. code-block:: llvm
1187
1188     define void @f() gc "name" { ... }
1189
1190 The supported values of *name* includes those :ref:`built in to LLVM
1191 <builtin-gc-strategies>` and any provided by loaded plugins. Specifying a GC
1192 strategy will cause the compiler to alter its output in order to support the
1193 named garbage collection algorithm. Note that LLVM itself does not contain a
1194 garbage collector, this functionality is restricted to generating machine code
1195 which can interoperate with a collector provided externally.
1196
1197 .. _prefixdata:
1198
1199 Prefix Data
1200 -----------
1201
1202 Prefix data is data associated with a function which the code
1203 generator will emit immediately before the function's entrypoint.
1204 The purpose of this feature is to allow frontends to associate
1205 language-specific runtime metadata with specific functions and make it
1206 available through the function pointer while still allowing the
1207 function pointer to be called.
1208
1209 To access the data for a given function, a program may bitcast the
1210 function pointer to a pointer to the constant's type and dereference
1211 index -1. This implies that the IR symbol points just past the end of
1212 the prefix data. For instance, take the example of a function annotated
1213 with a single ``i32``,
1214
1215 .. code-block:: llvm
1216
1217     define void @f() prefix i32 123 { ... }
1218
1219 The prefix data can be referenced as,
1220
1221 .. code-block:: llvm
1222
1223     %0 = bitcast void* () @f to i32*
1224     %a = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i32 -1
1225     %b = load i32, i32* %a
1226
1227 Prefix data is laid out as if it were an initializer for a global variable
1228 of the prefix data's type. The function will be placed such that the
1229 beginning of the prefix data is aligned. This means that if the size
1230 of the prefix data is not a multiple of the alignment size, the
1231 function's entrypoint will not be aligned. If alignment of the
1232 function's entrypoint is desired, padding must be added to the prefix
1233 data.
1234
1235 A function may have prefix data but no body. This has similar semantics
1236 to the ``available_externally`` linkage in that the data may be used by the
1237 optimizers but will not be emitted in the object file.
1238
1239 .. _prologuedata:
1240
1241 Prologue Data
1242 -------------
1243
1244 The ``prologue`` attribute allows arbitrary code (encoded as bytes) to
1245 be inserted prior to the function body. This can be used for enabling
1246 function hot-patching and instrumentation.
1247
1248 To maintain the semantics of ordinary function calls, the prologue data must
1249 have a particular format. Specifically, it must begin with a sequence of
1250 bytes which decode to a sequence of machine instructions, valid for the
1251 module's target, which transfer control to the point immediately succeeding
1252 the prologue data, without performing any other visible action. This allows
1253 the inliner and other passes to reason about the semantics of the function
1254 definition without needing to reason about the prologue data. Obviously this
1255 makes the format of the prologue data highly target dependent.
1256
1257 A trivial example of valid prologue data for the x86 architecture is ``i8 144``,
1258 which encodes the ``nop`` instruction:
1259
1260 .. code-block:: text
1261
1262     define void @f() prologue i8 144 { ... }
1263
1264 Generally prologue data can be formed by encoding a relative branch instruction
1265 which skips the metadata, as in this example of valid prologue data for the
1266 x86_64 architecture, where the first two bytes encode ``jmp .+10``:
1267
1268 .. code-block:: text
1269
1270     %0 = type <{ i8, i8, i8* }>
1271
1272     define void @f() prologue %0 <{ i8 235, i8 8, i8* @md}> { ... }
1273
1274 A function may have prologue data but no body. This has similar semantics
1275 to the ``available_externally`` linkage in that the data may be used by the
1276 optimizers but will not be emitted in the object file.
1277
1278 .. _personalityfn:
1279
1280 Personality Function
1281 --------------------
1282
1283 The ``personality`` attribute permits functions to specify what function
1284 to use for exception handling.
1285
1286 .. _attrgrp:
1287
1288 Attribute Groups
1289 ----------------
1290
1291 Attribute groups are groups of attributes that are referenced by objects within
1292 the IR. They are important for keeping ``.ll`` files readable, because a lot of
1293 functions will use the same set of attributes. In the degenerative case of a
1294 ``.ll`` file that corresponds to a single ``.c`` file, the single attribute
1295 group will capture the important command line flags used to build that file.
1296
1297 An attribute group is a module-level object. To use an attribute group, an
1298 object references the attribute group's ID (e.g. ``#37``). An object may refer
1299 to more than one attribute group. In that situation, the attributes from the
1300 different groups are merged.
1301
1302 Here is an example of attribute groups for a function that should always be
1303 inlined, has a stack alignment of 4, and which shouldn't use SSE instructions:
1304
1305 .. code-block:: llvm
1306
1307    ; Target-independent attributes:
1308    attributes #0 = { alwaysinline alignstack=4 }
1309
1310    ; Target-dependent attributes:
1311    attributes #1 = { "no-sse" }
1312
1313    ; Function @f has attributes: alwaysinline, alignstack=4, and "no-sse".
1314    define void @f() #0 #1 { ... }
1315
1316 .. _fnattrs:
1317
1318 Function Attributes
1319 -------------------
1320
1321 Function attributes are set to communicate additional information about
1322 a function. Function attributes are considered to be part of the
1323 function, not of the function type, so functions with different function
1324 attributes can have the same function type.
1325
1326 Function attributes are simple keywords that follow the type specified.
1327 If multiple attributes are needed, they are space separated. For
1328 example:
1329
1330 .. code-block:: llvm
1331
1332     define void @f() noinline { ... }
1333     define void @f() alwaysinline { ... }
1334     define void @f() alwaysinline optsize { ... }
1335     define void @f() optsize { ... }
1336
1337 ``alignstack(<n>)``
1338     This attribute indicates that, when emitting the prologue and
1339     epilogue, the backend should forcibly align the stack pointer.
1340     Specify the desired alignment, which must be a power of two, in
1341     parentheses.
1342 ``allocsize(<EltSizeParam>[, <NumEltsParam>])``
1343     This attribute indicates that the annotated function will always return at
1344     least a given number of bytes (or null). Its arguments are zero-indexed
1345     parameter numbers; if one argument is provided, then it's assumed that at
1346     least ``CallSite.Args[EltSizeParam]`` bytes will be available at the
1347     returned pointer. If two are provided, then it's assumed that
1348     ``CallSite.Args[EltSizeParam] * CallSite.Args[NumEltsParam]`` bytes are
1349     available. The referenced parameters must be integer types. No assumptions
1350     are made about the contents of the returned block of memory.
1351 ``alwaysinline``
1352     This attribute indicates that the inliner should attempt to inline
1353     this function into callers whenever possible, ignoring any active
1354     inlining size threshold for this caller.
1355 ``builtin``
1356     This indicates that the callee function at a call site should be
1357     recognized as a built-in function, even though the function's declaration
1358     uses the ``nobuiltin`` attribute. This is only valid at call sites for
1359     direct calls to functions that are declared with the ``nobuiltin``
1360     attribute.
1361 ``cold``
1362     This attribute indicates that this function is rarely called. When
1363     computing edge weights, basic blocks post-dominated by a cold
1364     function call are also considered to be cold; and, thus, given low
1365     weight.
1366 ``convergent``
1367     In some parallel execution models, there exist operations that cannot be
1368     made control-dependent on any additional values.  We call such operations
1369     ``convergent``, and mark them with this attribute.
1370
1371     The ``convergent`` attribute may appear on functions or call/invoke
1372     instructions.  When it appears on a function, it indicates that calls to
1373     this function should not be made control-dependent on additional values.
1374     For example, the intrinsic ``llvm.nvvm.barrier0`` is ``convergent``, so
1375     calls to this intrinsic cannot be made control-dependent on additional
1376     values.
1377
1378     When it appears on a call/invoke, the ``convergent`` attribute indicates
1379     that we should treat the call as though we're calling a convergent
1380     function.  This is particularly useful on indirect calls; without this we
1381     may treat such calls as though the target is non-convergent.
1382
1383     The optimizer may remove the ``convergent`` attribute on functions when it
1384     can prove that the function does not execute any convergent operations.
1385     Similarly, the optimizer may remove ``convergent`` on calls/invokes when it
1386     can prove that the call/invoke cannot call a convergent function.
1387 ``inaccessiblememonly``
1388     This attribute indicates that the function may only access memory that
1389     is not accessible by the module being compiled. This is a weaker form
1390     of ``readnone``.
1391 ``inaccessiblemem_or_argmemonly``
1392     This attribute indicates that the function may only access memory that is
1393     either not accessible by the module being compiled, or is pointed to
1394     by its pointer arguments. This is a weaker form of  ``argmemonly``
1395 ``inlinehint``
1396     This attribute indicates that the source code contained a hint that
1397     inlining this function is desirable (such as the "inline" keyword in
1398     C/C++). It is just a hint; it imposes no requirements on the
1399     inliner.
1400 ``jumptable``
1401     This attribute indicates that the function should be added to a
1402     jump-instruction table at code-generation time, and that all address-taken
1403     references to this function should be replaced with a reference to the
1404     appropriate jump-instruction-table function pointer. Note that this creates
1405     a new pointer for the original function, which means that code that depends
1406     on function-pointer identity can break. So, any function annotated with
1407     ``jumptable`` must also be ``unnamed_addr``.
1408 ``minsize``
1409     This attribute suggests that optimization passes and code generator
1410     passes make choices that keep the code size of this function as small
1411     as possible and perform optimizations that may sacrifice runtime
1412     performance in order to minimize the size of the generated code.
1413 ``naked``
1414     This attribute disables prologue / epilogue emission for the
1415     function. This can have very system-specific consequences.
1416 ``no-jump-tables``
1417     When this attribute is set to true, the jump tables and lookup tables that
1418     can be generated from a switch case lowering are disabled.
1419 ``nobuiltin``
1420     This indicates that the callee function at a call site is not recognized as
1421     a built-in function. LLVM will retain the original call and not replace it
1422     with equivalent code based on the semantics of the built-in function, unless
1423     the call site uses the ``builtin`` attribute. This is valid at call sites
1424     and on function declarations and definitions.
1425 ``noduplicate``
1426     This attribute indicates that calls to the function cannot be
1427     duplicated. A call to a ``noduplicate`` function may be moved
1428     within its parent function, but may not be duplicated within
1429     its parent function.
1430
1431     A function containing a ``noduplicate`` call may still
1432     be an inlining candidate, provided that the call is not
1433     duplicated by inlining. That implies that the function has
1434     internal linkage and only has one call site, so the original
1435     call is dead after inlining.
1436 ``noimplicitfloat``
1437     This attributes disables implicit floating point instructions.
1438 ``noinline``
1439     This attribute indicates that the inliner should never inline this
1440     function in any situation. This attribute may not be used together
1441     with the ``alwaysinline`` attribute.
1442 ``nonlazybind``
1443     This attribute suppresses lazy symbol binding for the function. This
1444     may make calls to the function faster, at the cost of extra program
1445     startup time if the function is not called during program startup.
1446 ``noredzone``
1447     This attribute indicates that the code generator should not use a
1448     red zone, even if the target-specific ABI normally permits it.
1449 ``noreturn``
1450     This function attribute indicates that the function never returns
1451     normally. This produces undefined behavior at runtime if the
1452     function ever does dynamically return.
1453 ``norecurse``
1454     This function attribute indicates that the function does not call itself
1455     either directly or indirectly down any possible call path. This produces
1456     undefined behavior at runtime if the function ever does recurse.
1457 ``nounwind``
1458     This function attribute indicates that the function never raises an
1459     exception. If the function does raise an exception, its runtime
1460     behavior is undefined. However, functions marked nounwind may still
1461     trap or generate asynchronous exceptions. Exception handling schemes
1462     that are recognized by LLVM to handle asynchronous exceptions, such
1463     as SEH, will still provide their implementation defined semantics.
1464 ``optnone``
1465     This function attribute indicates that most optimization passes will skip
1466     this function, with the exception of interprocedural optimization passes.
1467     Code generation defaults to the "fast" instruction selector.
1468     This attribute cannot be used together with the ``alwaysinline``
1469     attribute; this attribute is also incompatible
1470     with the ``minsize`` attribute and the ``optsize`` attribute.
1471
1472     This attribute requires the ``noinline`` attribute to be specified on
1473     the function as well, so the function is never inlined into any caller.
1474     Only functions with the ``alwaysinline`` attribute are valid
1475     candidates for inlining into the body of this function.
1476 ``optsize``
1477     This attribute suggests that optimization passes and code generator
1478     passes make choices that keep the code size of this function low,
1479     and otherwise do optimizations specifically to reduce code size as
1480     long as they do not significantly impact runtime performance.
1481 ``"patchable-function"``
1482     This attribute tells the code generator that the code
1483     generated for this function needs to follow certain conventions that
1484     make it possible for a runtime function to patch over it later.
1485     The exact effect of this attribute depends on its string value,
1486     for which there currently is one legal possibility:
1487
1488      * ``"prologue-short-redirect"`` - This style of patchable
1489        function is intended to support patching a function prologue to
1490        redirect control away from the function in a thread safe
1491        manner.  It guarantees that the first instruction of the
1492        function will be large enough to accommodate a short jump
1493        instruction, and will be sufficiently aligned to allow being
1494        fully changed via an atomic compare-and-swap instruction.
1495        While the first requirement can be satisfied by inserting large
1496        enough NOP, LLVM can and will try to re-purpose an existing
1497        instruction (i.e. one that would have to be emitted anyway) as
1498        the patchable instruction larger than a short jump.
1499
1500        ``"prologue-short-redirect"`` is currently only supported on
1501        x86-64.
1502
1503     This attribute by itself does not imply restrictions on
1504     inter-procedural optimizations.  All of the semantic effects the
1505     patching may have to be separately conveyed via the linkage type.
1506 ``"probe-stack"``
1507     This attribute indicates that the function will trigger a guard region
1508     in the end of the stack. It ensures that accesses to the stack must be
1509     no further apart than the size of the guard region to a previous
1510     access of the stack. It takes one required string value, the name of
1511     the stack probing function that will be called.
1512
1513     If a function that has a ``"probe-stack"`` attribute is inlined into
1514     a function with another ``"probe-stack"`` attribute, the resulting
1515     function has the ``"probe-stack"`` attribute of the caller. If a
1516     function that has a ``"probe-stack"`` attribute is inlined into a
1517     function that has no ``"probe-stack"`` attribute at all, the resulting
1518     function has the ``"probe-stack"`` attribute of the callee.
1519 ``readnone``
1520     On a function, this attribute indicates that the function computes its
1521     result (or decides to unwind an exception) based strictly on its arguments,
1522     without dereferencing any pointer arguments or otherwise accessing
1523     any mutable state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1524     caller functions. It does not write through any pointer arguments
1525     (including ``byval`` arguments) and never changes any state visible
1526     to callers. This means while it cannot unwind exceptions by calling
1527     the ``C++`` exception throwing methods (since they write to memory), there may
1528     be non-``C++`` mechanisms that throw exceptions without writing to LLVM
1529     visible memory.
1530
1531     On an argument, this attribute indicates that the function does not
1532     dereference that pointer argument, even though it may read or write the
1533     memory that the pointer points to if accessed through other pointers.
1534 ``readonly``
1535     On a function, this attribute indicates that the function does not write
1536     through any pointer arguments (including ``byval`` arguments) or otherwise
1537     modify any state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1538     caller functions. It may dereference pointer arguments and read
1539     state that may be set in the caller. A readonly function always
1540     returns the same value (or unwinds an exception identically) when
1541     called with the same set of arguments and global state.  This means while it
1542     cannot unwind exceptions by calling the ``C++`` exception throwing methods
1543     (since they write to memory), there may be non-``C++`` mechanisms that throw
1544     exceptions without writing to LLVM visible memory.
1545
1546     On an argument, this attribute indicates that the function does not write
1547     through this pointer argument, even though it may write to the memory that
1548     the pointer points to.
1549 ``"stack-probe-size"``
1550     This attribute controls the behavior of stack probes: either
1551     the ``"probe-stack"`` attribute, or ABI-required stack probes, if any.
1552     It defines the size of the guard region. It ensures that if the function
1553     may use more stack space than the size of the guard region, stack probing
1554     sequence will be emitted. It takes one required integer value, which
1555     is 4096 by default.
1556
1557     If a function that has a ``"stack-probe-size"`` attribute is inlined into
1558     a function with another ``"stack-probe-size"`` attribute, the resulting
1559     function has the ``"stack-probe-size"`` attribute that has the lower
1560     numeric value. If a function that has a ``"stack-probe-size"`` attribute is
1561     inlined into a function that has no ``"stack-probe-size"`` attribute
1562     at all, the resulting function has the ``"stack-probe-size"`` attribute
1563     of the callee.
1564 ``"no-stack-arg-probe"``
1565     This attribute disables ABI-required stack probes, if any.
1566 ``writeonly``
1567     On a function, this attribute indicates that the function may write to but
1568     does not read from memory.
1569
1570     On an argument, this attribute indicates that the function may write to but
1571     does not read through this pointer argument (even though it may read from
1572     the memory that the pointer points to).
1573 ``argmemonly``
1574     This attribute indicates that the only memory accesses inside function are
1575     loads and stores from objects pointed to by its pointer-typed arguments,
1576     with arbitrary offsets. Or in other words, all memory operations in the
1577     function can refer to memory only using pointers based on its function
1578     arguments.
1579     Note that ``argmemonly`` can be used together with ``readonly`` attribute
1580     in order to specify that function reads only from its arguments.
1581 ``returns_twice``
1582     This attribute indicates that this function can return twice. The C
1583     ``setjmp`` is an example of such a function. The compiler disables
1584     some optimizations (like tail calls) in the caller of these
1585     functions.
1586 ``safestack``
1587     This attribute indicates that
1588     `SafeStack <http://clang.llvm.org/docs/SafeStack.html>`_
1589     protection is enabled for this function.
1590
1591     If a function that has a ``safestack`` attribute is inlined into a
1592     function that doesn't have a ``safestack`` attribute or which has an
1593     ``ssp``, ``sspstrong`` or ``sspreq`` attribute, then the resulting
1594     function will have a ``safestack`` attribute.
1595 ``sanitize_address``
1596     This attribute indicates that AddressSanitizer checks
1597     (dynamic address safety analysis) are enabled for this function.
1598 ``sanitize_memory``
1599     This attribute indicates that MemorySanitizer checks (dynamic detection
1600     of accesses to uninitialized memory) are enabled for this function.
1601 ``sanitize_thread``
1602     This attribute indicates that ThreadSanitizer checks
1603     (dynamic thread safety analysis) are enabled for this function.
1604 ``sanitize_hwaddress``
1605     This attribute indicates that HWAddressSanitizer checks
1606     (dynamic address safety analysis based on tagged pointers) are enabled for
1607     this function.
1608 ``speculatable``
1609     This function attribute indicates that the function does not have any
1610     effects besides calculating its result and does not have undefined behavior.
1611     Note that ``speculatable`` is not enough to conclude that along any
1612     particular execution path the number of calls to this function will not be
1613     externally observable. This attribute is only valid on functions
1614     and declarations, not on individual call sites. If a function is
1615     incorrectly marked as speculatable and really does exhibit
1616     undefined behavior, the undefined behavior may be observed even
1617     if the call site is dead code.
1618
1619 ``ssp``
1620     This attribute indicates that the function should emit a stack
1621     smashing protector. It is in the form of a "canary" --- a random value
1622     placed on the stack before the local variables that's checked upon
1623     return from the function to see if it has been overwritten. A
1624     heuristic is used to determine if a function needs stack protectors
1625     or not. The heuristic used will enable protectors for functions with:
1626
1627     - Character arrays larger than ``ssp-buffer-size`` (default 8).
1628     - Aggregates containing character arrays larger than ``ssp-buffer-size``.
1629     - Calls to alloca() with variable sizes or constant sizes greater than
1630       ``ssp-buffer-size``.
1631
1632     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1633     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1634
1635     If a function that has an ``ssp`` attribute is inlined into a
1636     function that doesn't have an ``ssp`` attribute, then the resulting
1637     function will have an ``ssp`` attribute.
1638 ``sspreq``
1639     This attribute indicates that the function should *always* emit a
1640     stack smashing protector. This overrides the ``ssp`` function
1641     attribute.
1642
1643     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1644     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1645     The specific layout rules are:
1646
1647     #. Large arrays and structures containing large arrays
1648        (``>= ssp-buffer-size``) are closest to the stack protector.
1649     #. Small arrays and structures containing small arrays
1650        (``< ssp-buffer-size``) are 2nd closest to the protector.
1651     #. Variables that have had their address taken are 3rd closest to the
1652        protector.
1653
1654     If a function that has an ``sspreq`` attribute is inlined into a
1655     function that doesn't have an ``sspreq`` attribute or which has an
1656     ``ssp`` or ``sspstrong`` attribute, then the resulting function will have
1657     an ``sspreq`` attribute.
1658 ``sspstrong``
1659     This attribute indicates that the function should emit a stack smashing
1660     protector. This attribute causes a strong heuristic to be used when
1661     determining if a function needs stack protectors. The strong heuristic
1662     will enable protectors for functions with:
1663
1664     - Arrays of any size and type
1665     - Aggregates containing an array of any size and type.
1666     - Calls to alloca().
1667     - Local variables that have had their address taken.
1668
1669     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1670     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1671     The specific layout rules are:
1672
1673     #. Large arrays and structures containing large arrays
1674        (``>= ssp-buffer-size``) are closest to the stack protector.
1675     #. Small arrays and structures containing small arrays
1676        (``< ssp-buffer-size``) are 2nd closest to the protector.
1677     #. Variables that have had their address taken are 3rd closest to the
1678        protector.
1679
1680     This overrides the ``ssp`` function attribute.
1681
1682     If a function that has an ``sspstrong`` attribute is inlined into a
1683     function that doesn't have an ``sspstrong`` attribute, then the
1684     resulting function will have an ``sspstrong`` attribute.
1685 ``strictfp``
1686     This attribute indicates that the function was called from a scope that
1687     requires strict floating point semantics.  LLVM will not attempt any
1688     optimizations that require assumptions about the floating point rounding
1689     mode or that might alter the state of floating point status flags that
1690     might otherwise be set or cleared by calling this function.
1691 ``"thunk"``
1692     This attribute indicates that the function will delegate to some other
1693     function with a tail call. The prototype of a thunk should not be used for
1694     optimization purposes. The caller is expected to cast the thunk prototype to
1695     match the thunk target prototype.
1696 ``uwtable``
1697     This attribute indicates that the ABI being targeted requires that
1698     an unwind table entry be produced for this function even if we can
1699     show that no exceptions passes by it. This is normally the case for
1700     the ELF x86-64 abi, but it can be disabled for some compilation
1701     units.
1702 ``nocf_check``
1703     This attribute indicates that no control-flow check will be perfomed on
1704     the attributed entity. It disables -fcf-protection=<> for a specific
1705     entity to fine grain the HW control flow protection mechanism. The flag
1706     is target independant and currently appertains to a function or function
1707     pointer.
1708
1709 .. _glattrs:
1710
1711 Global Attributes
1712 -----------------
1713
1714 Attributes may be set to communicate additional information about a global variable.
1715 Unlike :ref:`function attributes <fnattrs>`, attributes on a global variable
1716 are grouped into a single :ref:`attribute group <attrgrp>`.
1717
1718 .. _opbundles:
1719
1720 Operand Bundles
1721 ---------------
1722
1723 Operand bundles are tagged sets of SSA values that can be associated
1724 with certain LLVM instructions (currently only ``call`` s and
1725 ``invoke`` s).  In a way they are like metadata, but dropping them is
1726 incorrect and will change program semantics.
1727
1728 Syntax::
1729
1730     operand bundle set ::= '[' operand bundle (, operand bundle )* ']'
1731     operand bundle ::= tag '(' [ bundle operand ] (, bundle operand )* ')'
1732     bundle operand ::= SSA value
1733     tag ::= string constant
1734
1735 Operand bundles are **not** part of a function's signature, and a
1736 given function may be called from multiple places with different kinds
1737 of operand bundles.  This reflects the fact that the operand bundles
1738 are conceptually a part of the ``call`` (or ``invoke``), not the
1739 callee being dispatched to.
1740
1741 Operand bundles are a generic mechanism intended to support
1742 runtime-introspection-like functionality for managed languages.  While
1743 the exact semantics of an operand bundle depend on the bundle tag,
1744 there are certain limitations to how much the presence of an operand
1745 bundle can influence the semantics of a program.  These restrictions
1746 are described as the semantics of an "unknown" operand bundle.  As
1747 long as the behavior of an operand bundle is describable within these
1748 restrictions, LLVM does not need to have special knowledge of the
1749 operand bundle to not miscompile programs containing it.
1750
1751 - The bundle operands for an unknown operand bundle escape in unknown
1752   ways before control is transferred to the callee or invokee.
1753 - Calls and invokes with operand bundles have unknown read / write
1754   effect on the heap on entry and exit (even if the call target is
1755   ``readnone`` or ``readonly``), unless they're overridden with
1756   callsite specific attributes.
1757 - An operand bundle at a call site cannot change the implementation
1758   of the called function.  Inter-procedural optimizations work as
1759   usual as long as they take into account the first two properties.
1760
1761 More specific types of operand bundles are described below.
1762
1763 .. _deopt_opbundles:
1764
1765 Deoptimization Operand Bundles
1766 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1767
1768 Deoptimization operand bundles are characterized by the ``"deopt"``
1769 operand bundle tag.  These operand bundles represent an alternate
1770 "safe" continuation for the call site they're attached to, and can be
1771 used by a suitable runtime to deoptimize the compiled frame at the
1772 specified call site.  There can be at most one ``"deopt"`` operand
1773 bundle attached to a call site.  Exact details of deoptimization is
1774 out of scope for the language reference, but it usually involves
1775 rewriting a compiled frame into a set of interpreted frames.
1776
1777 From the compiler's perspective, deoptimization operand bundles make
1778 the call sites they're attached to at least ``readonly``.  They read
1779 through all of their pointer typed operands (even if they're not
1780 otherwise escaped) and the entire visible heap.  Deoptimization
1781 operand bundles do not capture their operands except during
1782 deoptimization, in which case control will not be returned to the
1783 compiled frame.
1784
1785 The inliner knows how to inline through calls that have deoptimization
1786 operand bundles.  Just like inlining through a normal call site
1787 involves composing the normal and exceptional continuations, inlining
1788 through a call site with a deoptimization operand bundle needs to
1789 appropriately compose the "safe" deoptimization continuation.  The
1790 inliner does this by prepending the parent's deoptimization
1791 continuation to every deoptimization continuation in the inlined body.
1792 E.g. inlining ``@f`` into ``@g`` in the following example
1793
1794 .. code-block:: llvm
1795
1796     define void @f() {
1797       call void @x()  ;; no deopt state
1798       call void @y() [ "deopt"(i32 10) ]
1799       call void @y() [ "deopt"(i32 10), "unknown"(i8* null) ]
1800       ret void
1801     }
1802
1803     define void @g() {
1804       call void @f() [ "deopt"(i32 20) ]
1805       ret void
1806     }
1807
1808 will result in
1809
1810 .. code-block:: llvm
1811
1812     define void @g() {
1813       call void @x()  ;; still no deopt state
1814       call void @y() [ "deopt"(i32 20, i32 10) ]
1815       call void @y() [ "deopt"(i32 20, i32 10), "unknown"(i8* null) ]
1816       ret void
1817     }
1818
1819 It is the frontend's responsibility to structure or encode the
1820 deoptimization state in a way that syntactically prepending the
1821 caller's deoptimization state to the callee's deoptimization state is
1822 semantically equivalent to composing the caller's deoptimization
1823 continuation after the callee's deoptimization continuation.
1824
1825 .. _ob_funclet:
1826
1827 Funclet Operand Bundles
1828 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1829
1830 Funclet operand bundles are characterized by the ``"funclet"``
1831 operand bundle tag.  These operand bundles indicate that a call site
1832 is within a particular funclet.  There can be at most one
1833 ``"funclet"`` operand bundle attached to a call site and it must have
1834 exactly one bundle operand.
1835
1836 If any funclet EH pads have been "entered" but not "exited" (per the
1837 `description in the EH doc\ <ExceptionHandling.html#wineh-constraints>`_),
1838 it is undefined behavior to execute a ``call`` or ``invoke`` which:
1839
1840 * does not have a ``"funclet"`` bundle and is not a ``call`` to a nounwind
1841   intrinsic, or
1842 * has a ``"funclet"`` bundle whose operand is not the most-recently-entered
1843   not-yet-exited funclet EH pad.
1844
1845 Similarly, if no funclet EH pads have been entered-but-not-yet-exited,
1846 executing a ``call`` or ``invoke`` with a ``"funclet"`` bundle is undefined behavior.
1847
1848 GC Transition Operand Bundles
1849 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1850
1851 GC transition operand bundles are characterized by the
1852 ``"gc-transition"`` operand bundle tag. These operand bundles mark a
1853 call as a transition between a function with one GC strategy to a
1854 function with a different GC strategy. If coordinating the transition
1855 between GC strategies requires additional code generation at the call
1856 site, these bundles may contain any values that are needed by the
1857 generated code.  For more details, see :ref:`GC Transitions
1858 <gc_transition_args>`.
1859
1860 .. _moduleasm:
1861
1862 Module-Level Inline Assembly
1863 ----------------------------
1864
1865 Modules may contain "module-level inline asm" blocks, which corresponds
1866 to the GCC "file scope inline asm" blocks. These blocks are internally
1867 concatenated by LLVM and treated as a single unit, but may be separated
1868 in the ``.ll`` file if desired. The syntax is very simple:
1869
1870 .. code-block:: llvm
1871
1872     module asm "inline asm code goes here"
1873     module asm "more can go here"
1874
1875 The strings can contain any character by escaping non-printable
1876 characters. The escape sequence used is simply "\\xx" where "xx" is the
1877 two digit hex code for the number.
1878
1879 Note that the assembly string *must* be parseable by LLVM's integrated assembler
1880 (unless it is disabled), even when emitting a ``.s`` file.
1881
1882 .. _langref_datalayout:
1883
1884 Data Layout
1885 -----------
1886
1887 A module may specify a target specific data layout string that specifies
1888 how data is to be laid out in memory. The syntax for the data layout is
1889 simply:
1890
1891 .. code-block:: llvm
1892
1893     target datalayout = "layout specification"
1894
1895 The *layout specification* consists of a list of specifications
1896 separated by the minus sign character ('-'). Each specification starts
1897 with a letter and may include other information after the letter to
1898 define some aspect of the data layout. The specifications accepted are
1899 as follows:
1900
1901 ``E``
1902     Specifies that the target lays out data in big-endian form. That is,
1903     the bits with the most significance have the lowest address
1904     location.
1905 ``e``
1906     Specifies that the target lays out data in little-endian form. That
1907     is, the bits with the least significance have the lowest address
1908     location.
1909 ``S<size>``
1910     Specifies the natural alignment of the stack in bits. Alignment
1911     promotion of stack variables is limited to the natural stack
1912     alignment to avoid dynamic stack realignment. The stack alignment
1913     must be a multiple of 8-bits. If omitted, the natural stack
1914     alignment defaults to "unspecified", which does not prevent any
1915     alignment promotions.
1916 ``P<address space>``
1917     Specifies the address space that corresponds to program memory.
1918     Harvard architectures can use this to specify what space LLVM
1919     should place things such as functions into. If omitted, the
1920     program memory space defaults to the default address space of 0,
1921     which corresponds to a Von Neumann architecture that has code
1922     and data in the same space.
1923 ``A<address space>``
1924     Specifies the address space of objects created by '``alloca``'.
1925     Defaults to the default address space of 0.
1926 ``p[n]:<size>:<abi>:<pref>:<idx>``
1927     This specifies the *size* of a pointer and its ``<abi>`` and
1928     ``<pref>``\erred alignments for address space ``n``. The fourth parameter
1929     ``<idx>`` is a size of index that used for address calculation. If not
1930     specified, the default index size is equal to the pointer size. All sizes
1931     are in bits. The address space, ``n``, is optional, and if not specified,
1932     denotes the default address space 0. The value of ``n`` must be
1933     in the range [1,2^23).
1934 ``i<size>:<abi>:<pref>``
1935     This specifies the alignment for an integer type of a given bit
1936     ``<size>``. The value of ``<size>`` must be in the range [1,2^23).
1937 ``v<size>:<abi>:<pref>``
1938     This specifies the alignment for a vector type of a given bit
1939     ``<size>``.
1940 ``f<size>:<abi>:<pref>``
1941     This specifies the alignment for a floating point type of a given bit
1942     ``<size>``. Only values of ``<size>`` that are supported by the target
1943     will work. 32 (float) and 64 (double) are supported on all targets; 80
1944     or 128 (different flavors of long double) are also supported on some
1945     targets.
1946 ``a:<abi>:<pref>``
1947     This specifies the alignment for an object of aggregate type.
1948 ``m:<mangling>``
1949     If present, specifies that llvm names are mangled in the output. Symbols
1950     prefixed with the mangling escape character ``\01`` are passed through
1951     directly to the assembler without the escape character. The mangling style
1952     options are
1953
1954     * ``e``: ELF mangling: Private symbols get a ``.L`` prefix.
1955     * ``m``: Mips mangling: Private symbols get a ``$`` prefix.
1956     * ``o``: Mach-O mangling: Private symbols get ``L`` prefix. Other
1957       symbols get a ``_`` prefix.
1958     * ``x``: Windows x86 COFF mangling: Private symbols get the usual prefix.
1959       Regular C symbols get a ``_`` prefix. Functions with ``__stdcall``,
1960       ``__fastcall``, and ``__vectorcall`` have custom mangling that appends
1961       ``@N`` where N is the number of bytes used to pass parameters. C++ symbols
1962       starting with ``?`` are not mangled in any way.
1963     * ``w``: Windows COFF mangling: Similar to ``x``, except that normal C
1964       symbols do not receive a ``_`` prefix.
1965 ``n<size1>:<size2>:<size3>...``
1966     This specifies a set of native integer widths for the target CPU in
1967     bits. For example, it might contain ``n32`` for 32-bit PowerPC,
1968     ``n32:64`` for PowerPC 64, or ``n8:16:32:64`` for X86-64. Elements of
1969     this set are considered to support most general arithmetic operations
1970     efficiently.
1971 ``ni:<address space0>:<address space1>:<address space2>...``
1972     This specifies pointer types with the specified address spaces
1973     as :ref:`Non-Integral Pointer Type <nointptrtype>` s.  The ``0``
1974     address space cannot be specified as non-integral.
1975
1976 On every specification that takes a ``<abi>:<pref>``, specifying the
1977 ``<pref>`` alignment is optional. If omitted, the preceding ``:``
1978 should be omitted too and ``<pref>`` will be equal to ``<abi>``.
1979
1980 When constructing the data layout for a given target, LLVM starts with a
1981 default set of specifications which are then (possibly) overridden by
1982 the specifications in the ``datalayout`` keyword. The default
1983 specifications are given in this list:
1984
1985 -  ``E`` - big endian
1986 -  ``p:64:64:64`` - 64-bit pointers with 64-bit alignment.
1987 -  ``p[n]:64:64:64`` - Other address spaces are assumed to be the
1988    same as the default address space.
1989 -  ``S0`` - natural stack alignment is unspecified
1990 -  ``i1:8:8`` - i1 is 8-bit (byte) aligned
1991 -  ``i8:8:8`` - i8 is 8-bit (byte) aligned
1992 -  ``i16:16:16`` - i16 is 16-bit aligned
1993 -  ``i32:32:32`` - i32 is 32-bit aligned
1994 -  ``i64:32:64`` - i64 has ABI alignment of 32-bits but preferred
1995    alignment of 64-bits
1996 -  ``f16:16:16`` - half is 16-bit aligned
1997 -  ``f32:32:32`` - float is 32-bit aligned
1998 -  ``f64:64:64`` - double is 64-bit aligned
1999 -  ``f128:128:128`` - quad is 128-bit aligned
2000 -  ``v64:64:64`` - 64-bit vector is 64-bit aligned
2001 -  ``v128:128:128`` - 128-bit vector is 128-bit aligned
2002 -  ``a:0:64`` - aggregates are 64-bit aligned
2003
2004 When LLVM is determining the alignment for a given type, it uses the
2005 following rules:
2006
2007 #. If the type sought is an exact match for one of the specifications,
2008    that specification is used.
2009 #. If no match is found, and the type sought is an integer type, then
2010    the smallest integer type that is larger than the bitwidth of the
2011    sought type is used. If none of the specifications are larger than
2012    the bitwidth then the largest integer type is used. For example,
2013    given the default specifications above, the i7 type will use the
2014    alignment of i8 (next largest) while both i65 and i256 will use the
2015    alignment of i64 (largest specified).
2016 #. If no match is found, and the type sought is a vector type, then the
2017    largest vector type that is smaller than the sought vector type will
2018    be used as a fall back. This happens because <128 x double> can be
2019    implemented in terms of 64 <2 x double>, for example.
2020
2021 The function of the data layout string may not be what you expect.
2022 Notably, this is not a specification from the frontend of what alignment
2023 the code generator should use.
2024
2025 Instead, if specified, the target data layout is required to match what
2026 the ultimate *code generator* expects. This string is used by the
2027 mid-level optimizers to improve code, and this only works if it matches
2028 what the ultimate code generator uses. There is no way to generate IR
2029 that does not embed this target-specific detail into the IR. If you
2030 don't specify the string, the default specifications will be used to
2031 generate a Data Layout and the optimization phases will operate
2032 accordingly and introduce target specificity into the IR with respect to
2033 these default specifications.
2034
2035 .. _langref_triple:
2036
2037 Target Triple
2038 -------------
2039
2040 A module may specify a target triple string that describes the target
2041 host. The syntax for the target triple is simply:
2042
2043 .. code-block:: llvm
2044
2045     target triple = "x86_64-apple-macosx10.7.0"
2046
2047 The *target triple* string consists of a series of identifiers delimited
2048 by the minus sign character ('-'). The canonical forms are:
2049
2050 ::
2051
2052     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM
2053     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM-ENVIRONMENT
2054
2055 This information is passed along to the backend so that it generates
2056 code for the proper architecture. It's possible to override this on the
2057 command line with the ``-mtriple`` command line option.
2058
2059 .. _pointeraliasing:
2060
2061 Pointer Aliasing Rules
2062 ----------------------
2063
2064 Any memory access must be done through a pointer value associated with
2065 an address range of the memory access, otherwise the behavior is
2066 undefined. Pointer values are associated with address ranges according
2067 to the following rules:
2068
2069 -  A pointer value is associated with the addresses associated with any
2070    value it is *based* on.
2071 -  An address of a global variable is associated with the address range
2072    of the variable's storage.
2073 -  The result value of an allocation instruction is associated with the
2074    address range of the allocated storage.
2075 -  A null pointer in the default address-space is associated with no
2076    address.
2077 -  An integer constant other than zero or a pointer value returned from
2078    a function not defined within LLVM may be associated with address
2079    ranges allocated through mechanisms other than those provided by
2080    LLVM. Such ranges shall not overlap with any ranges of addresses
2081    allocated by mechanisms provided by LLVM.
2082
2083 A pointer value is *based* on another pointer value according to the
2084 following rules:
2085
2086 -  A pointer value formed from a scalar ``getelementptr`` operation is *based* on
2087    the pointer-typed operand of the ``getelementptr``.
2088 -  The pointer in lane *l* of the result of a vector ``getelementptr`` operation
2089    is *based* on the pointer in lane *l* of the vector-of-pointers-typed operand
2090    of the ``getelementptr``.
2091 -  The result value of a ``bitcast`` is *based* on the operand of the
2092    ``bitcast``.
2093 -  A pointer value formed by an ``inttoptr`` is *based* on all pointer
2094    values that contribute (directly or indirectly) to the computation of
2095    the pointer's value.
2096 -  The "*based* on" relationship is transitive.
2097
2098 Note that this definition of *"based"* is intentionally similar to the
2099 definition of *"based"* in C99, though it is slightly weaker.
2100
2101 LLVM IR does not associate types with memory. The result type of a
2102 ``load`` merely indicates the size and alignment of the memory from
2103 which to load, as well as the interpretation of the value. The first
2104 operand type of a ``store`` similarly only indicates the size and
2105 alignment of the store.
2106
2107 Consequently, type-based alias analysis, aka TBAA, aka
2108 ``-fstrict-aliasing``, is not applicable to general unadorned LLVM IR.
2109 :ref:`Metadata <metadata>` may be used to encode additional information
2110 which specialized optimization passes may use to implement type-based
2111 alias analysis.
2112
2113 .. _volatile:
2114
2115 Volatile Memory Accesses
2116 ------------------------
2117
2118 Certain memory accesses, such as :ref:`load <i_load>`'s,
2119 :ref:`store <i_store>`'s, and :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>`'s may be
2120 marked ``volatile``. The optimizers must not change the number of
2121 volatile operations or change their order of execution relative to other
2122 volatile operations. The optimizers *may* change the order of volatile
2123 operations relative to non-volatile operations. This is not Java's
2124 "volatile" and has no cross-thread synchronization behavior.
2125
2126 IR-level volatile loads and stores cannot safely be optimized into
2127 llvm.memcpy or llvm.memmove intrinsics even when those intrinsics are
2128 flagged volatile. Likewise, the backend should never split or merge
2129 target-legal volatile load/store instructions.
2130
2131 .. admonition:: Rationale
2132
2133  Platforms may rely on volatile loads and stores of natively supported
2134  data width to be executed as single instruction. For example, in C
2135  this holds for an l-value of volatile primitive type with native
2136  hardware support, but not necessarily for aggregate types. The
2137  frontend upholds these expectations, which are intentionally
2138  unspecified in the IR. The rules above ensure that IR transformations
2139  do not violate the frontend's contract with the language.
2140
2141 .. _memmodel:
2142
2143 Memory Model for Concurrent Operations
2144 --------------------------------------
2145
2146 The LLVM IR does not define any way to start parallel threads of
2147 execution or to register signal handlers. Nonetheless, there are
2148 platform-specific ways to create them, and we define LLVM IR's behavior
2149 in their presence. This model is inspired by the C++0x memory model.
2150
2151 For a more informal introduction to this model, see the :doc:`Atomics`.
2152
2153 We define a *happens-before* partial order as the least partial order
2154 that
2155
2156 -  Is a superset of single-thread program order, and
2157 -  When a *synchronizes-with* ``b``, includes an edge from ``a`` to
2158    ``b``. *Synchronizes-with* pairs are introduced by platform-specific
2159    techniques, like pthread locks, thread creation, thread joining,
2160    etc., and by atomic instructions. (See also :ref:`Atomic Memory Ordering
2161    Constraints <ordering>`).
2162
2163 Note that program order does not introduce *happens-before* edges
2164 between a thread and signals executing inside that thread.
2165
2166 Every (defined) read operation (load instructions, memcpy, atomic
2167 loads/read-modify-writes, etc.) R reads a series of bytes written by
2168 (defined) write operations (store instructions, atomic
2169 stores/read-modify-writes, memcpy, etc.). For the purposes of this
2170 section, initialized globals are considered to have a write of the
2171 initializer which is atomic and happens before any other read or write
2172 of the memory in question. For each byte of a read R, R\ :sub:`byte`
2173 may see any write to the same byte, except:
2174
2175 -  If write\ :sub:`1`  happens before write\ :sub:`2`, and
2176    write\ :sub:`2` happens before R\ :sub:`byte`, then
2177    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`1`.
2178 -  If R\ :sub:`byte` happens before write\ :sub:`3`, then
2179    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`3`.
2180
2181 Given that definition, R\ :sub:`byte` is defined as follows:
2182
2183 -  If R is volatile, the result is target-dependent. (Volatile is
2184    supposed to give guarantees which can support ``sig_atomic_t`` in
2185    C/C++, and may be used for accesses to addresses that do not behave
2186    like normal memory. It does not generally provide cross-thread
2187    synchronization.)
2188 -  Otherwise, if there is no write to the same byte that happens before
2189    R\ :sub:`byte`, R\ :sub:`byte` returns ``undef`` for that byte.
2190 -  Otherwise, if R\ :sub:`byte` may see exactly one write,
2191    R\ :sub:`byte` returns the value written by that write.
2192 -  Otherwise, if R is atomic, and all the writes R\ :sub:`byte` may
2193    see are atomic, it chooses one of the values written. See the :ref:`Atomic
2194    Memory Ordering Constraints <ordering>` section for additional
2195    constraints on how the choice is made.
2196 -  Otherwise R\ :sub:`byte` returns ``undef``.
2197
2198 R returns the value composed of the series of bytes it read. This
2199 implies that some bytes within the value may be ``undef`` **without**
2200 the entire value being ``undef``. Note that this only defines the
2201 semantics of the operation; it doesn't mean that targets will emit more
2202 than one instruction to read the series of bytes.
2203
2204 Note that in cases where none of the atomic intrinsics are used, this
2205 model places only one restriction on IR transformations on top of what
2206 is required for single-threaded execution: introducing a store to a byte
2207 which might not otherwise be stored is not allowed in general.
2208 (Specifically, in the case where another thread might write to and read
2209 from an address, introducing a store can change a load that may see
2210 exactly one write into a load that may see multiple writes.)
2211
2212 .. _ordering:
2213
2214 Atomic Memory Ordering Constraints
2215 ----------------------------------
2216
2217 Atomic instructions (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>`,
2218 :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`, :ref:`fence <i_fence>`,
2219 :ref:`atomic load <i_load>`, and :ref:`atomic store <i_store>`) take
2220 ordering parameters that determine which other atomic instructions on
2221 the same address they *synchronize with*. These semantics are borrowed
2222 from Java and C++0x, but are somewhat more colloquial. If these
2223 descriptions aren't precise enough, check those specs (see spec
2224 references in the :doc:`atomics guide <Atomics>`).
2225 :ref:`fence <i_fence>` instructions treat these orderings somewhat
2226 differently since they don't take an address. See that instruction's
2227 documentation for details.
2228
2229 For a simpler introduction to the ordering constraints, see the
2230 :doc:`Atomics`.
2231
2232 ``unordered``
2233     The set of values that can be read is governed by the happens-before
2234     partial order. A value cannot be read unless some operation wrote
2235     it. This is intended to provide a guarantee strong enough to model
2236     Java's non-volatile shared variables. This ordering cannot be
2237     specified for read-modify-write operations; it is not strong enough
2238     to make them atomic in any interesting way.
2239 ``monotonic``
2240     In addition to the guarantees of ``unordered``, there is a single
2241     total order for modifications by ``monotonic`` operations on each
2242     address. All modification orders must be compatible with the
2243     happens-before order. There is no guarantee that the modification
2244     orders can be combined to a global total order for the whole program
2245     (and this often will not be possible). The read in an atomic
2246     read-modify-write operation (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>` and
2247     :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`) reads the value in the modification
2248     order immediately before the value it writes. If one atomic read
2249     happens before another atomic read of the same address, the later
2250     read must see the same value or a later value in the address's
2251     modification order. This disallows reordering of ``monotonic`` (or
2252     stronger) operations on the same address. If an address is written
2253     ``monotonic``-ally by one thread, and other threads ``monotonic``-ally
2254     read that address repeatedly, the other threads must eventually see
2255     the write. This corresponds to the C++0x/C1x
2256     ``memory_order_relaxed``.
2257 ``acquire``
2258     In addition to the guarantees of ``monotonic``, a
2259     *synchronizes-with* edge may be formed with a ``release`` operation.
2260     This is intended to model C++'s ``memory_order_acquire``.
2261 ``release``
2262     In addition to the guarantees of ``monotonic``, if this operation
2263     writes a value which is subsequently read by an ``acquire``
2264     operation, it *synchronizes-with* that operation. (This isn't a
2265     complete description; see the C++0x definition of a release
2266     sequence.) This corresponds to the C++0x/C1x
2267     ``memory_order_release``.
2268 ``acq_rel`` (acquire+release)
2269     Acts as both an ``acquire`` and ``release`` operation on its
2270     address. This corresponds to the C++0x/C1x ``memory_order_acq_rel``.
2271 ``seq_cst`` (sequentially consistent)
2272     In addition to the guarantees of ``acq_rel`` (``acquire`` for an
2273     operation that only reads, ``release`` for an operation that only
2274     writes), there is a global total order on all
2275     sequentially-consistent operations on all addresses, which is
2276     consistent with the *happens-before* partial order and with the
2277     modification orders of all the affected addresses. Each
2278     sequentially-consistent read sees the last preceding write to the
2279     same address in this global order. This corresponds to the C++0x/C1x
2280     ``memory_order_seq_cst`` and Java volatile.
2281
2282 .. _syncscope:
2283
2284 If an atomic operation is marked ``syncscope("singlethread")``, it only
2285 *synchronizes with* and only participates in the seq\_cst total orderings of
2286 other operations running in the same thread (for example, in signal handlers).
2287
2288 If an atomic operation is marked ``syncscope("<target-scope>")``, where
2289 ``<target-scope>`` is a target specific synchronization scope, then it is target
2290 dependent if it *synchronizes with* and participates in the seq\_cst total
2291 orderings of other operations.
2292
2293 Otherwise, an atomic operation that is not marked ``syncscope("singlethread")``
2294 or ``syncscope("<target-scope>")`` *synchronizes with* and participates in the
2295 seq\_cst total orderings of other operations that are not marked
2296 ``syncscope("singlethread")`` or ``syncscope("<target-scope>")``.
2297
2298 .. _floatenv:
2299
2300 Floating-Point Environment
2301 --------------------------
2302
2303 The default LLVM floating-point environment assumes that floating-point
2304 instructions do not have side effects. Results assume the round-to-nearest
2305 rounding mode. No floating-point exception state is maintained in this
2306 environment. Therefore, there is no attempt to create or preserve invalid
2307 operation (SNaN) or division-by-zero exceptions in these examples:
2308
2309 .. code-block:: llvm
2310
2311       %A = fdiv 0x7ff0000000000001, %X  ; 64-bit SNaN hex value 
2312       %B = fdiv %X, 0.0
2313     Safe:
2314       %A = NaN
2315       %B = NaN
2316
2317 The benefit of this exception-free assumption is that floating-point
2318 operations may be speculated freely without any other fast-math relaxations
2319 to the floating-point model.
2320
2321 Code that requires different behavior than this should use the
2322 :ref:`Constrained Floating-Point Intrinsics <constrainedfp>`.
2323
2324 .. _fastmath:
2325
2326 Fast-Math Flags
2327 ---------------
2328
2329 LLVM IR floating-point operations (:ref:`fadd <i_fadd>`,
2330 :ref:`fsub <i_fsub>`, :ref:`fmul <i_fmul>`, :ref:`fdiv <i_fdiv>`,
2331 :ref:`frem <i_frem>`, :ref:`fcmp <i_fcmp>`) and :ref:`call <i_call>`
2332 may use the following flags to enable otherwise unsafe
2333 floating-point transformations.
2334
2335 ``nnan``
2336    No NaNs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
2337    NaN. Such optimizations are required to retain defined behavior over
2338    NaNs, but the value of the result is undefined.
2339
2340 ``ninf``
2341    No Infs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
2342    +/-Inf. Such optimizations are required to retain defined behavior over
2343    +/-Inf, but the value of the result is undefined.
2344
2345 ``nsz``
2346    No Signed Zeros - Allow optimizations to treat the sign of a zero
2347    argument or result as insignificant.
2348
2349 ``arcp``
2350    Allow Reciprocal - Allow optimizations to use the reciprocal of an
2351    argument rather than perform division.
2352
2353 ``contract``
2354    Allow floating-point contraction (e.g. fusing a multiply followed by an
2355    addition into a fused multiply-and-add).
2356
2357 ``afn``
2358    Approximate functions - Allow substitution of approximate calculations for
2359    functions (sin, log, sqrt, etc). See floating-point intrinsic definitions
2360    for places where this can apply to LLVM's intrinsic math functions.
2361
2362 ``reassoc``
2363    Allow reassociation transformations for floating-point instructions.
2364    This may dramatically change results in floating point.
2365
2366 ``fast``
2367    This flag implies all of the others.
2368
2369 .. _uselistorder:
2370
2371 Use-list Order Directives
2372 -------------------------
2373
2374 Use-list directives encode the in-memory order of each use-list, allowing the
2375 order to be recreated. ``<order-indexes>`` is a comma-separated list of
2376 indexes that are assigned to the referenced value's uses. The referenced
2377 value's use-list is immediately sorted by these indexes.
2378
2379 Use-list directives may appear at function scope or global scope. They are not
2380 instructions, and have no effect on the semantics of the IR. When they're at
2381 function scope, they must appear after the terminator of the final basic block.
2382
2383 If basic blocks have their address taken via ``blockaddress()`` expressions,
2384 ``uselistorder_bb`` can be used to reorder their use-lists from outside their
2385 function's scope.
2386
2387 :Syntax:
2388
2389 ::
2390
2391     uselistorder <ty> <value>, { <order-indexes> }
2392     uselistorder_bb @function, %block { <order-indexes> }
2393
2394 :Examples:
2395
2396 ::
2397
2398     define void @foo(i32 %arg1, i32 %arg2) {
2399     entry:
2400       ; ... instructions ...
2401     bb:
2402       ; ... instructions ...
2403
2404       ; At function scope.
2405       uselistorder i32 %arg1, { 1, 0, 2 }
2406       uselistorder label %bb, { 1, 0 }
2407     }
2408
2409     ; At global scope.
2410     uselistorder i32* @global, { 1, 2, 0 }
2411     uselistorder i32 7, { 1, 0 }
2412     uselistorder i32 (i32) @bar, { 1, 0 }
2413     uselistorder_bb @foo, %bb, { 5, 1, 3, 2, 0, 4 }
2414
2415 .. _source_filename:
2416
2417 Source Filename
2418 ---------------
2419
2420 The *source filename* string is set to the original module identifier,
2421 which will be the name of the compiled source file when compiling from
2422 source through the clang front end, for example. It is then preserved through
2423 the IR and bitcode.
2424
2425 This is currently necessary to generate a consistent unique global
2426 identifier for local functions used in profile data, which prepends the
2427 source file name to the local function name.
2428
2429 The syntax for the source file name is simply:
2430
2431 .. code-block:: text
2432
2433     source_filename = "/path/to/source.c"
2434
2435 .. _typesystem:
2436
2437 Type System
2438 ===========
2439
2440 The LLVM type system is one of the most important features of the
2441 intermediate representation. Being typed enables a number of
2442 optimizations to be performed on the intermediate representation
2443 directly, without having to do extra analyses on the side before the
2444 transformation. A strong type system makes it easier to read the
2445 generated code and enables novel analyses and transformations that are
2446 not feasible to perform on normal three address code representations.
2447
2448 .. _t_void:
2449
2450 Void Type
2451 ---------
2452
2453 :Overview:
2454
2455
2456 The void type does not represent any value and has no size.
2457
2458 :Syntax:
2459
2460
2461 ::
2462
2463       void
2464
2465
2466 .. _t_function:
2467
2468 Function Type
2469 -------------
2470
2471 :Overview:
2472
2473
2474 The function type can be thought of as a function signature. It consists of a
2475 return type and a list of formal parameter types. The return type of a function
2476 type is a void type or first class type --- except for :ref:`label <t_label>`
2477 and :ref:`metadata <t_metadata>` types.
2478
2479 :Syntax:
2480
2481 ::
2482
2483       <returntype> (<parameter list>)
2484
2485 ...where '``<parameter list>``' is a comma-separated list of type
2486 specifiers. Optionally, the parameter list may include a type ``...``, which
2487 indicates that the function takes a variable number of arguments. Variable
2488 argument functions can access their arguments with the :ref:`variable argument
2489 handling intrinsic <int_varargs>` functions. '``<returntype>``' is any type
2490 except :ref:`label <t_label>` and :ref:`metadata <t_metadata>`.
2491
2492 :Examples:
2493
2494 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2495 | ``i32 (i32)``                   | function taking an ``i32``, returning an ``i32``                                                                                                                    |
2496 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2497 | ``float (i16, i32 *) *``        | :ref:`Pointer <t_pointer>` to a function that takes an ``i16`` and a :ref:`pointer <t_pointer>` to ``i32``, returning ``float``.                                    |
2498 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2499 | ``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. |
2500 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2501 | ``{i32, i32} (i32)``            | A function taking an ``i32``, returning a :ref:`structure <t_struct>` containing two ``i32`` values                                                                 |
2502 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2503
2504 .. _t_firstclass:
2505
2506 First Class Types
2507 -----------------
2508
2509 The :ref:`first class <t_firstclass>` types are perhaps the most important.
2510 Values of these types are the only ones which can be produced by
2511 instructions.
2512
2513 .. _t_single_value:
2514
2515 Single Value Types
2516 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2517
2518 These are the types that are valid in registers from CodeGen's perspective.
2519
2520 .. _t_integer:
2521
2522 Integer Type
2523 """"""""""""
2524
2525 :Overview:
2526
2527 The integer type is a very simple type that simply specifies an
2528 arbitrary bit width for the integer type desired. Any bit width from 1
2529 bit to 2\ :sup:`23`\ -1 (about 8 million) can be specified.
2530
2531 :Syntax:
2532
2533 ::
2534
2535       iN
2536
2537 The number of bits the integer will occupy is specified by the ``N``
2538 value.
2539
2540 Examples:
2541 *********
2542
2543 +----------------+------------------------------------------------+
2544 | ``i1``         | a single-bit integer.                          |
2545 +----------------+------------------------------------------------+
2546 | ``i32``        | a 32-bit integer.                              |
2547 +----------------+------------------------------------------------+
2548 | ``i1942652``   | a really big integer of over 1 million bits.   |
2549 +----------------+------------------------------------------------+
2550
2551 .. _t_floating:
2552
2553 Floating Point Types
2554 """"""""""""""""""""
2555
2556 .. list-table::
2557    :header-rows: 1
2558
2559    * - Type
2560      - Description
2561
2562    * - ``half``
2563      - 16-bit floating point value
2564
2565    * - ``float``
2566      - 32-bit floating point value
2567
2568    * - ``double``
2569      - 64-bit floating point value
2570
2571    * - ``fp128``
2572      - 128-bit floating point value (112-bit mantissa)
2573
2574    * - ``x86_fp80``
2575      -  80-bit floating point value (X87)
2576
2577    * - ``ppc_fp128``
2578      - 128-bit floating point value (two 64-bits)
2579
2580 X86_mmx Type
2581 """"""""""""
2582
2583 :Overview:
2584
2585 The x86_mmx type represents a value held in an MMX register on an x86
2586 machine. The operations allowed on it are quite limited: parameters and
2587 return values, load and store, and bitcast. User-specified MMX
2588 instructions are represented as intrinsic or asm calls with arguments
2589 and/or results of this type. There are no arrays, vectors or constants
2590 of this type.
2591
2592 :Syntax:
2593
2594 ::
2595
2596       x86_mmx
2597
2598
2599 .. _t_pointer:
2600
2601 Pointer Type
2602 """"""""""""
2603
2604 :Overview:
2605
2606 The pointer type is used to specify memory locations. Pointers are
2607 commonly used to reference objects in memory.
2608
2609 Pointer types may have an optional address space attribute defining the
2610 numbered address space where the pointed-to object resides. The default
2611 address space is number zero. The semantics of non-zero address spaces
2612 are target-specific.
2613
2614 Note that LLVM does not permit pointers to void (``void*``) nor does it
2615 permit pointers to labels (``label*``). Use ``i8*`` instead.
2616
2617 :Syntax:
2618
2619 ::
2620
2621       <type> *
2622
2623 :Examples:
2624
2625 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2626 | ``[4 x i32]*``          | A :ref:`pointer <t_pointer>` to :ref:`array <t_array>` of four ``i32`` values.                               |
2627 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2628 | ``i32 (i32*) *``        | A :ref:`pointer <t_pointer>` to a :ref:`function <t_function>` that takes an ``i32*``, returning an ``i32``. |
2629 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2630 | ``i32 addrspace(5)*``   | A :ref:`pointer <t_pointer>` to an ``i32`` value that resides in address space #5.                           |
2631 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2632
2633 .. _t_vector:
2634
2635 Vector Type
2636 """""""""""
2637
2638 :Overview:
2639
2640 A vector type is a simple derived type that represents a vector of
2641 elements. Vector types are used when multiple primitive data are
2642 operated in parallel using a single instruction (SIMD). A vector type
2643 requires a size (number of elements) and an underlying primitive data
2644 type. Vector types are considered :ref:`first class <t_firstclass>`.
2645
2646 :Syntax:
2647
2648 ::
2649
2650       < <# elements> x <elementtype> >
2651
2652 The number of elements is a constant integer value larger than 0;
2653 elementtype may be any integer, floating point or pointer type. Vectors
2654 of size zero are not allowed.
2655
2656 :Examples:
2657
2658 +-------------------+--------------------------------------------------+
2659 | ``<4 x i32>``     | Vector of 4 32-bit integer values.               |
2660 +-------------------+--------------------------------------------------+
2661 | ``<8 x float>``   | Vector of 8 32-bit floating-point values.        |
2662 +-------------------+--------------------------------------------------+
2663 | ``<2 x i64>``     | Vector of 2 64-bit integer values.               |
2664 +-------------------+--------------------------------------------------+
2665 | ``<4 x i64*>``    | Vector of 4 pointers to 64-bit integer values.   |
2666 +-------------------+--------------------------------------------------+
2667
2668 .. _t_label:
2669
2670 Label Type
2671 ^^^^^^^^^^
2672
2673 :Overview:
2674
2675 The label type represents code labels.
2676
2677 :Syntax:
2678
2679 ::
2680
2681       label
2682
2683 .. _t_token:
2684
2685 Token Type
2686 ^^^^^^^^^^
2687
2688 :Overview:
2689
2690 The token type is used when a value is associated with an instruction
2691 but all uses of the value must not attempt to introspect or obscure it.
2692 As such, it is not appropriate to have a :ref:`phi <i_phi>` or
2693 :ref:`select <i_select>` of type token.
2694
2695 :Syntax:
2696
2697 ::
2698
2699       token
2700
2701
2702
2703 .. _t_metadata:
2704
2705 Metadata Type
2706 ^^^^^^^^^^^^^
2707
2708 :Overview:
2709
2710 The metadata type represents embedded metadata. No derived types may be
2711 created from metadata except for :ref:`function <t_function>` arguments.
2712
2713 :Syntax:
2714
2715 ::
2716
2717       metadata
2718
2719 .. _t_aggregate:
2720
2721 Aggregate Types
2722 ^^^^^^^^^^^^^^^
2723
2724 Aggregate Types are a subset of derived types that can contain multiple
2725 member types. :ref:`Arrays <t_array>` and :ref:`structs <t_struct>` are
2726 aggregate types. :ref:`Vectors <t_vector>` are not considered to be
2727 aggregate types.
2728
2729 .. _t_array:
2730
2731 Array Type
2732 """"""""""
2733
2734 :Overview:
2735
2736 The array type is a very simple derived type that arranges elements
2737 sequentially in memory. The array type requires a size (number of
2738 elements) and an underlying data type.
2739
2740 :Syntax:
2741
2742 ::
2743
2744       [<# elements> x <elementtype>]
2745
2746 The number of elements is a constant integer value; ``elementtype`` may
2747 be any type with a size.
2748
2749 :Examples:
2750
2751 +------------------+--------------------------------------+
2752 | ``[40 x i32]``   | Array of 40 32-bit integer values.   |
2753 +------------------+--------------------------------------+
2754 | ``[41 x i32]``   | Array of 41 32-bit integer values.   |
2755 +------------------+--------------------------------------+
2756 | ``[4 x i8]``     | Array of 4 8-bit integer values.     |
2757 +------------------+--------------------------------------+
2758
2759 Here are some examples of multidimensional arrays:
2760
2761 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2762 | ``[3 x [4 x i32]]``         | 3x4 array of 32-bit integer values.                      |
2763 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2764 | ``[12 x [10 x float]]``     | 12x10 array of single precision floating point values.   |
2765 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2766 | ``[2 x [3 x [4 x i16]]]``   | 2x3x4 array of 16-bit integer values.                    |
2767 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2768
2769 There is no restriction on indexing beyond the end of the array implied
2770 by a static type (though there are restrictions on indexing beyond the
2771 bounds of an allocated object in some cases). This means that
2772 single-dimension 'variable sized array' addressing can be implemented in
2773 LLVM with a zero length array type. An implementation of 'pascal style
2774 arrays' in LLVM could use the type "``{ i32, [0 x float]}``", for
2775 example.
2776
2777 .. _t_struct:
2778
2779 Structure Type
2780 """"""""""""""
2781
2782 :Overview:
2783
2784 The structure type is used to represent a collection of data members
2785 together in memory. The elements of a structure may be any type that has
2786 a size.
2787
2788 Structures in memory are accessed using '``load``' and '``store``' by
2789 getting a pointer to a field with the '``getelementptr``' instruction.
2790 Structures in registers are accessed using the '``extractvalue``' and
2791 '``insertvalue``' instructions.
2792
2793 Structures may optionally be "packed" structures, which indicate that
2794 the alignment of the struct is one byte, and that there is no padding
2795 between the elements. In non-packed structs, padding between field types
2796 is inserted as defined by the DataLayout string in the module, which is
2797 required to match what the underlying code generator expects.
2798
2799 Structures can either be "literal" or "identified". A literal structure
2800 is defined inline with other types (e.g. ``{i32, i32}*``) whereas
2801 identified types are always defined at the top level with a name.
2802 Literal types are uniqued by their contents and can never be recursive
2803 or opaque since there is no way to write one. Identified types can be
2804 recursive, can be opaqued, and are never uniqued.
2805
2806 :Syntax:
2807
2808 ::
2809
2810       %T1 = type { <type list> }     ; Identified normal struct type
2811       %T2 = type <{ <type list> }>   ; Identified packed struct type
2812
2813 :Examples:
2814
2815 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2816 | ``{ i32, i32, i32 }``        | A triple of three ``i32`` values                                                                                                                                                      |
2817 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2818 | ``{ 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``.  |
2819 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2820 | ``<{ i8, i32 }>``            | A packed struct known to be 5 bytes in size.                                                                                                                                          |
2821 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2822
2823 .. _t_opaque:
2824
2825 Opaque Structure Types
2826 """"""""""""""""""""""
2827
2828 :Overview:
2829
2830 Opaque structure types are used to represent named structure types that
2831 do not have a body specified. This corresponds (for example) to the C
2832 notion of a forward declared structure.
2833
2834 :Syntax:
2835
2836 ::
2837
2838       %X = type opaque
2839       %52 = type opaque
2840
2841 :Examples:
2842
2843 +--------------+-------------------+
2844 | ``opaque``   | An opaque type.   |
2845 +--------------+-------------------+
2846
2847 .. _constants:
2848
2849 Constants
2850 =========
2851
2852 LLVM has several different basic types of constants. This section
2853 describes them all and their syntax.
2854
2855 Simple Constants
2856 ----------------
2857
2858 **Boolean constants**
2859     The two strings '``true``' and '``false``' are both valid constants
2860     of the ``i1`` type.
2861 **Integer constants**
2862     Standard integers (such as '4') are constants of the
2863     :ref:`integer <t_integer>` type. Negative numbers may be used with
2864     integer types.
2865 **Floating point constants**
2866     Floating point constants use standard decimal notation (e.g.
2867     123.421), exponential notation (e.g. 1.23421e+2), or a more precise
2868     hexadecimal notation (see below). The assembler requires the exact
2869     decimal value of a floating-point constant. For example, the
2870     assembler accepts 1.25 but rejects 1.3 because 1.3 is a repeating
2871     decimal in binary. Floating point constants must have a :ref:`floating
2872     point <t_floating>` type.
2873 **Null pointer constants**
2874     The identifier '``null``' is recognized as a null pointer constant
2875     and must be of :ref:`pointer type <t_pointer>`.
2876 **Token constants**
2877     The identifier '``none``' is recognized as an empty token constant
2878     and must be of :ref:`token type <t_token>`.
2879
2880 The one non-intuitive notation for constants is the hexadecimal form of
2881 floating point constants. For example, the form
2882 '``double    0x432ff973cafa8000``' is equivalent to (but harder to read
2883 than) '``double 4.5e+15``'. The only time hexadecimal floating point
2884 constants are required (and the only time that they are generated by the
2885 disassembler) is when a floating point constant must be emitted but it
2886 cannot be represented as a decimal floating point number in a reasonable
2887 number of digits. For example, NaN's, infinities, and other special
2888 values are represented in their IEEE hexadecimal format so that assembly
2889 and disassembly do not cause any bits to change in the constants.
2890
2891 When using the hexadecimal form, constants of types half, float, and
2892 double are represented using the 16-digit form shown above (which
2893 matches the IEEE754 representation for double); half and float values
2894 must, however, be exactly representable as IEEE 754 half and single
2895 precision, respectively. Hexadecimal format is always used for long
2896 double, and there are three forms of long double. The 80-bit format used
2897 by x86 is represented as ``0xK`` followed by 20 hexadecimal digits. The
2898 128-bit format used by PowerPC (two adjacent doubles) is represented by
2899 ``0xM`` followed by 32 hexadecimal digits. The IEEE 128-bit format is
2900 represented by ``0xL`` followed by 32 hexadecimal digits. Long doubles
2901 will only work if they match the long double format on your target.
2902 The IEEE 16-bit format (half precision) is represented by ``0xH``
2903 followed by 4 hexadecimal digits. All hexadecimal formats are big-endian
2904 (sign bit at the left).
2905
2906 There are no constants of type x86_mmx.
2907
2908 .. _complexconstants:
2909
2910 Complex Constants
2911 -----------------
2912
2913 Complex constants are a (potentially recursive) combination of simple
2914 constants and smaller complex constants.
2915
2916 **Structure constants**
2917     Structure constants are represented with notation similar to
2918     structure type definitions (a comma separated list of elements,
2919     surrounded by braces (``{}``)). For example:
2920     "``{ i32 4, float 17.0, i32* @G }``", where "``@G``" is declared as
2921     "``@G = external global i32``". Structure constants must have
2922     :ref:`structure type <t_struct>`, and the number and types of elements
2923     must match those specified by the type.
2924 **Array constants**
2925     Array constants are represented with notation similar to array type
2926     definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2927     square brackets (``[]``)). For example:
2928     "``[ i32 42, i32 11, i32 74 ]``". Array constants must have
2929     :ref:`array type <t_array>`, and the number and types of elements must
2930     match those specified by the type. As a special case, character array
2931     constants may also be represented as a double-quoted string using the ``c``
2932     prefix. For example: "``c"Hello World\0A\00"``".
2933 **Vector constants**
2934     Vector constants are represented with notation similar to vector
2935     type definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2936     less-than/greater-than's (``<>``)). For example:
2937     "``< i32 42, i32 11, i32 74, i32 100 >``". Vector constants
2938     must have :ref:`vector type <t_vector>`, and the number and types of
2939     elements must match those specified by the type.
2940 **Zero initialization**
2941     The string '``zeroinitializer``' can be used to zero initialize a
2942     value to zero of *any* type, including scalar and
2943     :ref:`aggregate <t_aggregate>` types. This is often used to avoid
2944     having to print large zero initializers (e.g. for large arrays) and
2945     is always exactly equivalent to using explicit zero initializers.
2946 **Metadata node**
2947     A metadata node is a constant tuple without types. For example:
2948     "``!{!0, !{!2, !0}, !"test"}``". Metadata can reference constant values,
2949     for example: "``!{!0, i32 0, i8* @global, i64 (i64)* @function, !"str"}``".
2950     Unlike other typed constants that are meant to be interpreted as part of
2951     the instruction stream, metadata is a place to attach additional
2952     information such as debug info.
2953
2954 Global Variable and Function Addresses
2955 --------------------------------------
2956
2957 The addresses of :ref:`global variables <globalvars>` and
2958 :ref:`functions <functionstructure>` are always implicitly valid
2959 (link-time) constants. These constants are explicitly referenced when
2960 the :ref:`identifier for the global <identifiers>` is used and always have
2961 :ref:`pointer <t_pointer>` type. For example, the following is a legal LLVM
2962 file:
2963
2964 .. code-block:: llvm
2965
2966     @X = global i32 17
2967     @Y = global i32 42
2968     @Z = global [2 x i32*] [ i32* @X, i32* @Y ]
2969
2970 .. _undefvalues:
2971
2972 Undefined Values
2973 ----------------
2974
2975 The string '``undef``' can be used anywhere a constant is expected, and
2976 indicates that the user of the value may receive an unspecified
2977 bit-pattern. Undefined values may be of any type (other than '``label``'
2978 or '``void``') and be used anywhere a constant is permitted.
2979
2980 Undefined values are useful because they indicate to the compiler that
2981 the program is well defined no matter what value is used. This gives the
2982 compiler more freedom to optimize. Here are some examples of
2983 (potentially surprising) transformations that are valid (in pseudo IR):
2984
2985 .. code-block:: llvm
2986
2987       %A = add %X, undef
2988       %B = sub %X, undef
2989       %C = xor %X, undef
2990     Safe:
2991       %A = undef
2992       %B = undef
2993       %C = undef
2994
2995 This is safe because all of the output bits are affected by the undef
2996 bits. Any output bit can have a zero or one depending on the input bits.
2997
2998 .. code-block:: llvm
2999
3000       %A = or %X, undef
3001       %B = and %X, undef
3002     Safe:
3003       %A = -1
3004       %B = 0
3005     Safe:
3006       %A = %X  ;; By choosing undef as 0
3007       %B = %X  ;; By choosing undef as -1
3008     Unsafe:
3009       %A = undef
3010       %B = undef
3011
3012 These logical operations have bits that are not always affected by the
3013 input. For example, if ``%X`` has a zero bit, then the output of the
3014 '``and``' operation will always be a zero for that bit, no matter what
3015 the corresponding bit from the '``undef``' is. As such, it is unsafe to
3016 optimize or assume that the result of the '``and``' is '``undef``'.
3017 However, it is safe to assume that all bits of the '``undef``' could be
3018 0, and optimize the '``and``' to 0. Likewise, it is safe to assume that
3019 all the bits of the '``undef``' operand to the '``or``' could be set,
3020 allowing the '``or``' to be folded to -1.
3021
3022 .. code-block:: llvm
3023
3024       %A = select undef, %X, %Y
3025       %B = select undef, 42, %Y
3026       %C = select %X, %Y, undef
3027     Safe:
3028       %A = %X     (or %Y)
3029       %B = 42     (or %Y)
3030       %C = %Y
3031     Unsafe:
3032       %A = undef
3033       %B = undef
3034       %C = undef
3035
3036 This set of examples shows that undefined '``select``' (and conditional
3037 branch) conditions can go *either way*, but they have to come from one
3038 of the two operands. In the ``%A`` example, if ``%X`` and ``%Y`` were
3039 both known to have a clear low bit, then ``%A`` would have to have a
3040 cleared low bit. However, in the ``%C`` example, the optimizer is
3041 allowed to assume that the '``undef``' operand could be the same as
3042 ``%Y``, allowing the whole '``select``' to be eliminated.
3043
3044 .. code-block:: text
3045
3046       %A = xor undef, undef
3047
3048       %B = undef
3049       %C = xor %B, %B
3050
3051       %D = undef
3052       %E = icmp slt %D, 4
3053       %F = icmp gte %D, 4
3054
3055     Safe:
3056       %A = undef
3057       %B = undef
3058       %C = undef
3059       %D = undef
3060       %E = undef
3061       %F = undef
3062
3063 This example points out that two '``undef``' operands are not
3064 necessarily the same. This can be surprising to people (and also matches
3065 C semantics) where they assume that "``X^X``" is always zero, even if
3066 ``X`` is undefined. This isn't true for a number of reasons, but the
3067 short answer is that an '``undef``' "variable" can arbitrarily change
3068 its value over its "live range". This is true because the variable
3069 doesn't actually *have a live range*. Instead, the value is logically
3070 read from arbitrary registers that happen to be around when needed, so
3071 the value is not necessarily consistent over time. In fact, ``%A`` and
3072 ``%C`` need to have the same semantics or the core LLVM "replace all
3073 uses with" concept would not hold.
3074
3075 .. code-block:: llvm
3076
3077       %A = sdiv undef, %X
3078       %B = sdiv %X, undef
3079     Safe:
3080       %A = 0
3081     b: unreachable
3082
3083 These examples show the crucial difference between an *undefined value*
3084 and *undefined behavior*. An undefined value (like '``undef``') is
3085 allowed to have an arbitrary bit-pattern. This means that the ``%A``
3086 operation can be constant folded to '``0``', because the '``undef``'
3087 could be zero, and zero divided by any value is zero.
3088 However, in the second example, we can make a more aggressive
3089 assumption: because the ``undef`` is allowed to be an arbitrary value,
3090 we are allowed to assume that it could be zero. Since a divide by zero
3091 has *undefined behavior*, we are allowed to assume that the operation
3092 does not execute at all. This allows us to delete the divide and all
3093 code after it. Because the undefined operation "can't happen", the
3094 optimizer can assume that it occurs in dead code.
3095
3096 .. code-block:: text
3097
3098     a:  store undef -> %X
3099     b:  store %X -> undef
3100     Safe:
3101     a: <deleted>
3102     b: unreachable
3103
3104 A store *of* an undefined value can be assumed to not have any effect;
3105 we can assume that the value is overwritten with bits that happen to
3106 match what was already there. However, a store *to* an undefined
3107 location could clobber arbitrary memory, therefore, it has undefined
3108 behavior.
3109
3110 .. _poisonvalues:
3111
3112 Poison Values
3113 -------------
3114
3115 Poison values are similar to :ref:`undef values <undefvalues>`, however
3116 they also represent the fact that an instruction or constant expression
3117 that cannot evoke side effects has nevertheless detected a condition
3118 that results in undefined behavior.
3119
3120 There is currently no way of representing a poison value in the IR; they
3121 only exist when produced by operations such as :ref:`add <i_add>` with
3122 the ``nsw`` flag.
3123
3124 Poison value behavior is defined in terms of value *dependence*:
3125
3126 -  Values other than :ref:`phi <i_phi>` nodes depend on their operands.
3127 -  :ref:`Phi <i_phi>` nodes depend on the operand corresponding to
3128    their dynamic predecessor basic block.
3129 -  Function arguments depend on the corresponding actual argument values
3130    in the dynamic callers of their functions.
3131 -  :ref:`Call <i_call>` instructions depend on the :ref:`ret <i_ret>`
3132    instructions that dynamically transfer control back to them.
3133 -  :ref:`Invoke <i_invoke>` instructions depend on the
3134    :ref:`ret <i_ret>`, :ref:`resume <i_resume>`, or exception-throwing
3135    call instructions that dynamically transfer control back to them.
3136 -  Non-volatile loads and stores depend on the most recent stores to all
3137    of the referenced memory addresses, following the order in the IR
3138    (including loads and stores implied by intrinsics such as
3139    :ref:`@llvm.memcpy <int_memcpy>`.)
3140 -  An instruction with externally visible side effects depends on the
3141    most recent preceding instruction with externally visible side
3142    effects, following the order in the IR. (This includes :ref:`volatile
3143    operations <volatile>`.)
3144 -  An instruction *control-depends* on a :ref:`terminator
3145    instruction <terminators>` if the terminator instruction has
3146    multiple successors and the instruction is always executed when
3147    control transfers to one of the successors, and may not be executed
3148    when control is transferred to another.
3149 -  Additionally, an instruction also *control-depends* on a terminator
3150    instruction if the set of instructions it otherwise depends on would
3151    be different if the terminator had transferred control to a different
3152    successor.
3153 -  Dependence is transitive.
3154
3155 Poison values have the same behavior as :ref:`undef values <undefvalues>`,
3156 with the additional effect that any instruction that has a *dependence*
3157 on a poison value has undefined behavior.
3158
3159 Here are some examples:
3160
3161 .. code-block:: llvm
3162
3163     entry:
3164       %poison = sub nuw i32 0, 1           ; Results in a poison value.
3165       %still_poison = and i32 %poison, 0   ; 0, but also poison.
3166       %poison_yet_again = getelementptr i32, i32* @h, i32 %still_poison
3167       store i32 0, i32* %poison_yet_again  ; memory at @h[0] is poisoned
3168
3169       store i32 %poison, i32* @g           ; Poison value stored to memory.
3170       %poison2 = load i32, i32* @g         ; Poison value loaded back from memory.
3171
3172       store volatile i32 %poison, i32* @g  ; External observation; undefined behavior.
3173
3174       %narrowaddr = bitcast i32* @g to i16*
3175       %wideaddr = bitcast i32* @g to i64*
3176       %poison3 = load i16, i16* %narrowaddr ; Returns a poison value.
3177       %poison4 = load i64, i64* %wideaddr  ; Returns a poison value.
3178
3179       %cmp = icmp slt i32 %poison, 0       ; Returns a poison value.
3180       br i1 %cmp, label %true, label %end  ; Branch to either destination.
3181
3182     true:
3183       store volatile i32 0, i32* @g        ; This is control-dependent on %cmp, so
3184                                            ; it has undefined behavior.
3185       br label %end
3186
3187     end:
3188       %p = phi i32 [ 0, %entry ], [ 1, %true ]
3189                                            ; Both edges into this PHI are
3190                                            ; control-dependent on %cmp, so this
3191                                            ; always results in a poison value.
3192
3193       store volatile i32 0, i32* @g        ; This would depend on the store in %true
3194                                            ; if %cmp is true, or the store in %entry
3195                                            ; otherwise, so this is undefined behavior.
3196
3197       br i1 %cmp, label %second_true, label %second_end
3198                                            ; The same branch again, but this time the
3199                                            ; true block doesn't have side effects.
3200
3201     second_true:
3202       ; No side effects!
3203       ret void
3204
3205     second_end:
3206       store volatile i32 0, i32* @g        ; This time, the instruction always depends
3207                                            ; on the store in %end. Also, it is
3208                                            ; control-equivalent to %end, so this is
3209                                            ; well-defined (ignoring earlier undefined
3210                                            ; behavior in this example).
3211
3212 .. _blockaddress:
3213
3214 Addresses of Basic Blocks
3215 -------------------------
3216
3217 ``blockaddress(@function, %block)``
3218
3219 The '``blockaddress``' constant computes the address of the specified
3220 basic block in the specified function, and always has an ``i8*`` type.
3221 Taking the address of the entry block is illegal.
3222
3223 This value only has defined behavior when used as an operand to the
3224 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`' instruction, or for comparisons
3225 against null. Pointer equality tests between labels addresses results in
3226 undefined behavior --- though, again, comparison against null is ok, and
3227 no label is equal to the null pointer. This may be passed around as an
3228 opaque pointer sized value as long as the bits are not inspected. This
3229 allows ``ptrtoint`` and arithmetic to be performed on these values so
3230 long as the original value is reconstituted before the ``indirectbr``
3231 instruction.
3232
3233 Finally, some targets may provide defined semantics when using the value
3234 as the operand to an inline assembly, but that is target specific.
3235
3236 .. _constantexprs:
3237
3238 Constant Expressions
3239 --------------------
3240
3241 Constant expressions are used to allow expressions involving other
3242 constants to be used as constants. Constant expressions may be of any
3243 :ref:`first class <t_firstclass>` type and may involve any LLVM operation
3244 that does not have side effects (e.g. load and call are not supported).
3245 The following is the syntax for constant expressions:
3246
3247 ``trunc (CST to TYPE)``
3248     Perform the :ref:`trunc operation <i_trunc>` on constants.
3249 ``zext (CST to TYPE)``
3250     Perform the :ref:`zext operation <i_zext>` on constants.
3251 ``sext (CST to TYPE)``
3252     Perform the :ref:`sext operation <i_sext>` on constants.
3253 ``fptrunc (CST to TYPE)``
3254     Truncate a floating point constant to another floating point type.
3255     The size of CST must be larger than the size of TYPE. Both types
3256     must be floating point.
3257 ``fpext (CST to TYPE)``
3258     Floating point extend a constant to another type. The size of CST
3259     must be smaller or equal to the size of TYPE. Both types must be
3260     floating point.
3261 ``fptoui (CST to TYPE)``
3262     Convert a floating point constant to the corresponding unsigned
3263     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
3264     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
3265     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
3266     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
3267 ``fptosi (CST to TYPE)``
3268     Convert a floating point constant to the corresponding signed
3269     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
3270     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
3271     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
3272     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
3273 ``uitofp (CST to TYPE)``
3274     Convert an unsigned integer constant to the corresponding floating
3275     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
3276     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
3277     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
3278     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
3279 ``sitofp (CST to TYPE)``
3280     Convert a signed integer constant to the corresponding floating
3281     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
3282     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
3283     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
3284     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
3285 ``ptrtoint (CST to TYPE)``
3286     Perform the :ref:`ptrtoint operation <i_ptrtoint>` on constants.
3287 ``inttoptr (CST to TYPE)``
3288     Perform the :ref:`inttoptr operation <i_inttoptr>` on constants.
3289     This one is *really* dangerous!
3290 ``bitcast (CST to TYPE)``
3291     Convert a constant, CST, to another TYPE.
3292     The constraints of the operands are the same as those for the
3293     :ref:`bitcast instruction <i_bitcast>`.
3294 ``addrspacecast (CST to TYPE)``
3295     Convert a constant pointer or constant vector of pointer, CST, to another
3296     TYPE in a different address space. The constraints of the operands are the
3297     same as those for the :ref:`addrspacecast instruction <i_addrspacecast>`.
3298 ``getelementptr (TY, CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``, ``getelementptr inbounds (TY, CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``
3299     Perform the :ref:`getelementptr operation <i_getelementptr>` on
3300     constants. As with the :ref:`getelementptr <i_getelementptr>`
3301     instruction, the index list may have one or more indexes, which are
3302     required to make sense for the type of "pointer to TY".
3303 ``select (COND, VAL1, VAL2)``
3304     Perform the :ref:`select operation <i_select>` on constants.
3305 ``icmp COND (VAL1, VAL2)``
3306     Perform the :ref:`icmp operation <i_icmp>` on constants.
3307 ``fcmp COND (VAL1, VAL2)``
3308     Perform the :ref:`fcmp operation <i_fcmp>` on constants.
3309 ``extractelement (VAL, IDX)``
3310     Perform the :ref:`extractelement operation <i_extractelement>` on
3311     constants.
3312 ``insertelement (VAL, ELT, IDX)``
3313     Perform the :ref:`insertelement operation <i_insertelement>` on
3314     constants.
3315 ``shufflevector (VEC1, VEC2, IDXMASK)``
3316     Perform the :ref:`shufflevector operation <i_shufflevector>` on
3317     constants.
3318 ``extractvalue (VAL, IDX0, IDX1, ...)``
3319     Perform the :ref:`extractvalue operation <i_extractvalue>` on
3320     constants. The index list is interpreted in a similar manner as
3321     indices in a ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At
3322     least one index value must be specified.
3323 ``insertvalue (VAL, ELT, IDX0, IDX1, ...)``
3324     Perform the :ref:`insertvalue operation <i_insertvalue>` on constants.
3325     The index list is interpreted in a similar manner as indices in a
3326     ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At least one index
3327     value must be specified.
3328 ``OPCODE (LHS, RHS)``
3329     Perform the specified operation of the LHS and RHS constants. OPCODE
3330     may be any of the :ref:`binary <binaryops>` or :ref:`bitwise
3331     binary <bitwiseops>` operations. The constraints on operands are
3332     the same as those for the corresponding instruction (e.g. no bitwise
3333     operations on floating point values are allowed).
3334
3335 Other Values
3336 ============
3337
3338 .. _inlineasmexprs:
3339
3340 Inline Assembler Expressions
3341 ----------------------------
3342
3343 LLVM supports inline assembler expressions (as opposed to :ref:`Module-Level
3344 Inline Assembly <moduleasm>`) through the use of a special value. This value
3345 represents the inline assembler as a template string (containing the
3346 instructions to emit), a list of operand constraints (stored as a string), a
3347 flag that indicates whether or not the inline asm expression has side effects,
3348 and a flag indicating whether the function containing the asm needs to align its
3349 stack conservatively.
3350
3351 The template string supports argument substitution of the operands using "``$``"
3352 followed by a number, to indicate substitution of the given register/memory
3353 location, as specified by the constraint string. "``${NUM:MODIFIER}``" may also
3354 be used, where ``MODIFIER`` is a target-specific annotation for how to print the
3355 operand (See :ref:`inline-asm-modifiers`).
3356
3357 A literal "``$``" may be included by using "``$$``" in the template. To include
3358 other special characters into the output, the usual "``\XX``" escapes may be
3359 used, just as in other strings. Note that after template substitution, the
3360 resulting assembly string is parsed by LLVM's integrated assembler unless it is
3361 disabled -- even when emitting a ``.s`` file -- and thus must contain assembly
3362 syntax known to LLVM.
3363
3364 LLVM also supports a few more substitions useful for writing inline assembly:
3365
3366 - ``${:uid}``: Expands to a decimal integer unique to this inline assembly blob.
3367   This substitution is useful when declaring a local label. Many standard
3368   compiler optimizations, such as inlining, may duplicate an inline asm blob.
3369   Adding a blob-unique identifier ensures that the two labels will not conflict
3370   during assembly. This is used to implement `GCC's %= special format
3371   string <https://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc/Extended-Asm.html>`_.
3372 - ``${:comment}``: Expands to the comment character of the current target's
3373   assembly dialect. This is usually ``#``, but many targets use other strings,
3374   such as ``;``, ``//``, or ``!``.
3375 - ``${:private}``: Expands to the assembler private label prefix. Labels with
3376   this prefix will not appear in the symbol table of the assembled object.
3377   Typically the prefix is ``L``, but targets may use other strings. ``.L`` is
3378   relatively popular.
3379
3380 LLVM's support for inline asm is modeled closely on the requirements of Clang's
3381 GCC-compatible inline-asm support. Thus, the feature-set and the constraint and
3382 modifier codes listed here are similar or identical to those in GCC's inline asm
3383 support. However, to be clear, the syntax of the template and constraint strings
3384 described here is *not* the same as the syntax accepted by GCC and Clang, and,
3385 while most constraint letters are passed through as-is by Clang, some get
3386 translated to other codes when converting from the C source to the LLVM
3387 assembly.
3388
3389 An example inline assembler expression is:
3390
3391 .. code-block:: llvm
3392
3393     i32 (i32) asm "bswap $0", "=r,r"
3394
3395 Inline assembler expressions may **only** be used as the callee operand
3396 of a :ref:`call <i_call>` or an :ref:`invoke <i_invoke>` instruction.
3397 Thus, typically we have:
3398
3399 .. code-block:: llvm
3400
3401     %X = call i32 asm "bswap $0", "=r,r"(i32 %Y)
3402
3403 Inline asms with side effects not visible in the constraint list must be
3404 marked as having side effects. This is done through the use of the
3405 '``sideeffect``' keyword, like so:
3406
3407 .. code-block:: llvm
3408
3409     call void asm sideeffect "eieio", ""()
3410
3411 In some cases inline asms will contain code that will not work unless
3412 the stack is aligned in some way, such as calls or SSE instructions on
3413 x86, yet will not contain code that does that alignment within the asm.
3414 The compiler should make conservative assumptions about what the asm
3415 might contain and should generate its usual stack alignment code in the
3416 prologue if the '``alignstack``' keyword is present:
3417
3418 .. code-block:: llvm
3419
3420     call void asm alignstack "eieio", ""()
3421
3422 Inline asms also support using non-standard assembly dialects. The
3423 assumed dialect is ATT. When the '``inteldialect``' keyword is present,
3424 the inline asm is using the Intel dialect. Currently, ATT and Intel are
3425 the only supported dialects. An example is:
3426
3427 .. code-block:: llvm
3428
3429     call void asm inteldialect "eieio", ""()
3430
3431 If multiple keywords appear the '``sideeffect``' keyword must come
3432 first, the '``alignstack``' keyword second and the '``inteldialect``'
3433 keyword last.
3434
3435 Inline Asm Constraint String
3436 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3437
3438 The constraint list is a comma-separated string, each element containing one or
3439 more constraint codes.
3440
3441 For each element in the constraint list an appropriate register or memory
3442 operand will be chosen, and it will be made available to assembly template
3443 string expansion as ``$0`` for the first constraint in the list, ``$1`` for the
3444 second, etc.
3445
3446 There are three different types of constraints, which are distinguished by a
3447 prefix symbol in front of the constraint code: Output, Input, and Clobber. The
3448 constraints must always be given in that order: outputs first, then inputs, then
3449 clobbers. They cannot be intermingled.
3450
3451 There are also three different categories of constraint codes:
3452
3453 - Register constraint. This is either a register class, or a fixed physical
3454   register. This kind of constraint will allocate a register, and if necessary,
3455   bitcast the argument or result to the appropriate type.
3456 - Memory constraint. This kind of constraint is for use with an instruction
3457   taking a memory operand. Different constraints allow for different addressing
3458   modes used by the target.
3459 - Immediate value constraint. This kind of constraint is for an integer or other
3460   immediate value which can be rendered directly into an instruction. The
3461   various target-specific constraints allow the selection of a value in the
3462   proper range for the instruction you wish to use it with.
3463
3464 Output constraints
3465 """"""""""""""""""
3466
3467 Output constraints are specified by an "``=``" prefix (e.g. "``=r``"). This
3468 indicates that the assembly will write to this operand, and the operand will
3469 then be made available as a return value of the ``asm`` expression. Output
3470 constraints do not consume an argument from the call instruction. (Except, see
3471 below about indirect outputs).
3472
3473 Normally, it is expected that no output locations are written to by the assembly
3474 expression until *all* of the inputs have been read. As such, LLVM may assign
3475 the same register to an output and an input. If this is not safe (e.g. if the
3476 assembly contains two instructions, where the first writes to one output, and
3477 the second reads an input and writes to a second output), then the "``&``"
3478 modifier must be used (e.g. "``=&r``") to specify that the output is an
3479 "early-clobber" output. Marking an output as "early-clobber" ensures that LLVM
3480 will not use the same register for any inputs (other than an input tied to this
3481 output).
3482
3483 Input constraints
3484 """""""""""""""""
3485
3486 Input constraints do not have a prefix -- just the constraint codes. Each input
3487 constraint will consume one argument from the call instruction. It is not
3488 permitted for the asm to write to any input register or memory location (unless
3489 that input is tied to an output). Note also that multiple inputs may all be
3490 assigned to the same register, if LLVM can determine that they necessarily all
3491 contain the same value.
3492
3493 Instead of providing a Constraint Code, input constraints may also "tie"
3494 themselves to an output constraint, by providing an integer as the constraint
3495 string. Tied inputs still consume an argument from the call instruction, and
3496 take up a position in the asm template numbering as is usual -- they will simply
3497 be constrained to always use the same register as the output they've been tied
3498 to. For example, a constraint string of "``=r,0``" says to assign a register for
3499 output, and use that register as an input as well (it being the 0'th
3500 constraint).
3501
3502 It is permitted to tie an input to an "early-clobber" output. In that case, no
3503 *other* input may share the same register as the input tied to the early-clobber
3504 (even when the other input has the same value).
3505
3506 You may only tie an input to an output which has a register constraint, not a
3507 memory constraint. Only a single input may be tied to an output.
3508
3509 There is also an "interesting" feature which deserves a bit of explanation: if a
3510 register class constraint allocates a register which is too small for the value
3511 type operand provided as input, the input value will be split into multiple
3512 registers, and all of them passed to the inline asm.
3513
3514 However, this feature is often not as useful as you might think.
3515
3516 Firstly, the registers are *not* guaranteed to be consecutive. So, on those
3517 architectures that have instructions which operate on multiple consecutive
3518 instructions, this is not an appropriate way to support them. (e.g. the 32-bit
3519 SparcV8 has a 64-bit load, which instruction takes a single 32-bit register. The
3520 hardware then loads into both the named register, and the next register. This
3521 feature of inline asm would not be useful to support that.)
3522
3523 A few of the targets provide a template string modifier allowing explicit access
3524 to the second register of a two-register operand (e.g. MIPS ``L``, ``M``, and
3525 ``D``). On such an architecture, you can actually access the second allocated
3526 register (yet, still, not any subsequent ones). But, in that case, you're still
3527 probably better off simply splitting the value into two separate operands, for
3528 clarity. (e.g. see the description of the ``A`` constraint on X86, which,
3529 despite existing only for use with this feature, is not really a good idea to
3530 use)
3531
3532 Indirect inputs and outputs
3533 """""""""""""""""""""""""""
3534
3535 Indirect output or input constraints can be specified by the "``*``" modifier
3536 (which goes after the "``=``" in case of an output). This indicates that the asm
3537 will write to or read from the contents of an *address* provided as an input
3538 argument. (Note that in this way, indirect outputs act more like an *input* than
3539 an output: just like an input, they consume an argument of the call expression,
3540 rather than producing a return value. An indirect output constraint is an
3541 "output" only in that the asm is expected to write to the contents of the input
3542 memory location, instead of just read from it).
3543
3544 This is most typically used for memory constraint, e.g. "``=*m``", to pass the
3545 address of a variable as a value.
3546
3547 It is also possible to use an indirect *register* constraint, but only on output
3548 (e.g. "``=*r``"). This will cause LLVM to allocate a register for an output
3549 value normally, and then, separately emit a store to the address provided as
3550 input, after the provided inline asm. (It's not clear what value this
3551 functionality provides, compared to writing the store explicitly after the asm
3552 statement, and it can only produce worse code, since it bypasses many
3553 optimization passes. I would recommend not using it.)
3554
3555
3556 Clobber constraints
3557 """""""""""""""""""
3558
3559 A clobber constraint is indicated by a "``~``" prefix. A clobber does not
3560 consume an input operand, nor generate an output. Clobbers cannot use any of the
3561 general constraint code letters -- they may use only explicit register
3562 constraints, e.g. "``~{eax}``". The one exception is that a clobber string of
3563 "``~{memory}``" indicates that the assembly writes to arbitrary undeclared
3564 memory locations -- not only the memory pointed to by a declared indirect
3565 output.
3566
3567 Note that clobbering named registers that are also present in output
3568 constraints is not legal.
3569
3570
3571 Constraint Codes
3572 """"""""""""""""
3573 After a potential prefix comes constraint code, or codes.
3574
3575 A Constraint Code is either a single letter (e.g. "``r``"), a "``^``" character
3576 followed by two letters (e.g. "``^wc``"), or "``{``" register-name "``}``"
3577 (e.g. "``{eax}``").
3578
3579 The one and two letter constraint codes are typically chosen to be the same as
3580 GCC's constraint codes.
3581
3582 A single constraint may include one or more than constraint code in it, leaving
3583 it up to LLVM to choose which one to use. This is included mainly for
3584 compatibility with the translation of GCC inline asm coming from clang.
3585
3586 There are two ways to specify alternatives, and either or both may be used in an
3587 inline asm constraint list:
3588
3589 1) Append the codes to each other, making a constraint code set. E.g. "``im``"
3590    or "``{eax}m``". This means "choose any of the options in the set". The
3591    choice of constraint is made independently for each constraint in the
3592    constraint list.
3593
3594 2) Use "``|``" between constraint code sets, creating alternatives. Every
3595    constraint in the constraint list must have the same number of alternative
3596    sets. With this syntax, the same alternative in *all* of the items in the
3597    constraint list will be chosen together.
3598
3599 Putting those together, you might have a two operand constraint string like
3600 ``"rm|r,ri|rm"``. This indicates that if operand 0 is ``r`` or ``m``, then
3601 operand 1 may be one of ``r`` or ``i``. If operand 0 is ``r``, then operand 1
3602 may be one of ``r`` or ``m``. But, operand 0 and 1 cannot both be of type m.
3603
3604 However, the use of either of the alternatives features is *NOT* recommended, as
3605 LLVM is not able to make an intelligent choice about which one to use. (At the
3606 point it currently needs to choose, not enough information is available to do so
3607 in a smart way.) Thus, it simply tries to make a choice that's most likely to
3608 compile, not one that will be optimal performance. (e.g., given "``rm``", it'll
3609 always choose to use memory, not registers). And, if given multiple registers,
3610 or multiple register classes, it will simply choose the first one. (In fact, it
3611 doesn't currently even ensure explicitly specified physical registers are
3612 unique, so specifying multiple physical registers as alternatives, like
3613 ``{r11}{r12},{r11}{r12}``, will assign r11 to both operands, not at all what was
3614 intended.)
3615
3616 Supported Constraint Code List
3617 """"""""""""""""""""""""""""""
3618
3619 The constraint codes are, in general, expected to behave the same way they do in
3620 GCC. LLVM's support is often implemented on an 'as-needed' basis, to support C
3621 inline asm code which was supported by GCC. A mismatch in behavior between LLVM
3622 and GCC likely indicates a bug in LLVM.
3623
3624 Some constraint codes are typically supported by all targets:
3625
3626 - ``r``: A register in the target's general purpose register class.
3627 - ``m``: A memory address operand. It is target-specific what addressing modes
3628   are supported, typical examples are register, or register + register offset,
3629   or register + immediate offset (of some target-specific size).
3630 - ``i``: An integer constant (of target-specific width). Allows either a simple
3631   immediate, or a relocatable value.
3632 - ``n``: An integer constant -- *not* including relocatable values.
3633 - ``s``: An integer constant, but allowing *only* relocatable values.
3634 - ``X``: Allows an operand of any kind, no constraint whatsoever. Typically
3635   useful to pass a label for an asm branch or call.
3636
3637   .. FIXME: but that surely isn't actually okay to jump out of an asm
3638      block without telling llvm about the control transfer???)
3639
3640 - ``{register-name}``: Requires exactly the named physical register.
3641
3642 Other constraints are target-specific:
3643
3644 AArch64:
3645
3646 - ``z``: An immediate integer 0. Outputs ``WZR`` or ``XZR``, as appropriate.
3647 - ``I``: An immediate integer valid for an ``ADD`` or ``SUB`` instruction,
3648   i.e. 0 to 4095 with optional shift by 12.
3649 - ``J``: An immediate integer that, when negated, is valid for an ``ADD`` or
3650   ``SUB`` instruction, i.e. -1 to -4095 with optional left shift by 12.
3651 - ``K``: An immediate integer that is valid for the 'bitmask immediate 32' of a
3652   logical instruction like ``AND``, ``EOR``, or ``ORR`` with a 32-bit register.
3653 - ``L``: An immediate integer that is valid for the 'bitmask immediate 64' of a
3654   logical instruction like ``AND``, ``EOR``, or ``ORR`` with a 64-bit register.
3655 - ``M``: An immediate integer for use with the ``MOV`` assembly alias on a
3656   32-bit register. This is a superset of ``K``: in addition to the bitmask
3657   immediate, also allows immediate integers which can be loaded with a single
3658   ``MOVZ`` or ``MOVL`` instruction.
3659 - ``N``: An immediate integer for use with the ``MOV`` assembly alias on a
3660   64-bit register. This is a superset of ``L``.
3661 - ``Q``: Memory address operand must be in a single register (no
3662   offsets). (However, LLVM currently does this for the ``m`` constraint as
3663   well.)
3664 - ``r``: A 32 or 64-bit integer register (W* or X*).
3665 - ``w``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register.
3666 - ``x``: A lower 128-bit floating-point/SIMD register (``V0`` to ``V15``).
3667
3668 AMDGPU:
3669
3670 - ``r``: A 32 or 64-bit integer register.
3671 - ``[0-9]v``: The 32-bit VGPR register, number 0-9.
3672 - ``[0-9]s``: The 32-bit SGPR register, number 0-9.
3673
3674
3675 All ARM modes:
3676
3677 - ``Q``, ``Um``, ``Un``, ``Uq``, ``Us``, ``Ut``, ``Uv``, ``Uy``: Memory address
3678   operand. Treated the same as operand ``m``, at the moment.
3679
3680 ARM and ARM's Thumb2 mode:
3681
3682 - ``j``: An immediate integer between 0 and 65535 (valid for ``MOVW``)
3683 - ``I``: An immediate integer valid for a data-processing instruction.
3684 - ``J``: An immediate integer between -4095 and 4095.
3685 - ``K``: An immediate integer whose bitwise inverse is valid for a
3686   data-processing instruction. (Can be used with template modifier "``B``" to
3687   print the inverted value).
3688 - ``L``: An immediate integer whose negation is valid for a data-processing
3689   instruction. (Can be used with template modifier "``n``" to print the negated
3690   value).
3691 - ``M``: A power of two or a integer between 0 and 32.
3692 - ``N``: Invalid immediate constraint.
3693 - ``O``: Invalid immediate constraint.
3694 - ``r``: A general-purpose 32-bit integer register (``r0-r15``).
3695 - ``l``: In Thumb2 mode, low 32-bit GPR registers (``r0-r7``). In ARM mode, same
3696   as ``r``.
3697 - ``h``: In Thumb2 mode, a high 32-bit GPR register (``r8-r15``). In ARM mode,
3698   invalid.
3699 - ``w``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register: ``s0-s31``,
3700   ``d0-d31``, or ``q0-q15``.
3701 - ``x``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register: ``s0-s15``,
3702   ``d0-d7``, or ``q0-q3``.
3703 - ``t``: A low floating-point/SIMD register: ``s0-s31``, ``d0-d16``, or
3704   ``q0-q8``.
3705
3706 ARM's Thumb1 mode:
3707
3708 - ``I``: An immediate integer between 0 and 255.
3709 - ``J``: An immediate integer between -255 and -1.
3710 - ``K``: An immediate integer between 0 and 255, with optional left-shift by
3711   some amount.
3712 - ``L``: An immediate integer between -7 and 7.
3713 - ``M``: An immediate integer which is a multiple of 4 between 0 and 1020.
3714 - ``N``: An immediate integer between 0 and 31.
3715 - ``O``: An immediate integer which is a multiple of 4 between -508 and 508.
3716 - ``r``: A low 32-bit GPR register (``r0-r7``).
3717 - ``l``: A low 32-bit GPR register (``r0-r7``).
3718 - ``h``: A high GPR register (``r0-r7``).
3719 - ``w``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register: ``s0-s31``,
3720   ``d0-d31``, or ``q0-q15``.
3721 - ``x``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register: ``s0-s15``,
3722   ``d0-d7``, or ``q0-q3``.
3723 - ``t``: A low floating-point/SIMD register: ``s0-s31``, ``d0-d16``, or
3724   ``q0-q8``.
3725
3726
3727 Hexagon:
3728
3729 - ``o``, ``v``: A memory address operand, treated the same as constraint ``m``,
3730   at the moment.
3731 - ``r``: A 32 or 64-bit register.
3732
3733 MSP430:
3734
3735 - ``r``: An 8 or 16-bit register.
3736
3737 MIPS:
3738
3739 - ``I``: An immediate signed 16-bit integer.
3740 - ``J``: An immediate integer zero.
3741 - ``K``: An immediate unsigned 16-bit integer.
3742 - ``L``: An immediate 32-bit integer, where the lower 16 bits are 0.
3743 - ``N``: An immediate integer between -65535 and -1.
3744 - ``O``: An immediate signed 15-bit integer.
3745 - ``P``: An immediate integer between 1 and 65535.
3746 - ``m``: A memory address operand. In MIPS-SE mode, allows a base address
3747   register plus 16-bit immediate offset. In MIPS mode, just a base register.
3748 - ``R``: A memory address operand. In MIPS-SE mode, allows a base address
3749   register plus a 9-bit signed offset. In MIPS mode, the same as constraint
3750   ``m``.
3751 - ``ZC``: A memory address operand, suitable for use in a ``pref``, ``ll``, or
3752   ``sc`` instruction on the given subtarget (details vary).
3753 - ``r``, ``d``,  ``y``: A 32 or 64-bit GPR register.
3754 - ``f``: A 32 or 64-bit FPU register (``F0-F31``), or a 128-bit MSA register
3755   (``W0-W31``). In the case of MSA registers, it is recommended to use the ``w``
3756   argument modifier for compatibility with GCC.
3757 - ``c``: A 32-bit or 64-bit GPR register suitable for indirect jump (always
3758   ``25``).
3759 - ``l``: The ``lo`` register, 32 or 64-bit.
3760 - ``x``: Invalid.
3761
3762 NVPTX:
3763
3764 - ``b``: A 1-bit integer register.
3765 - ``c`` or ``h``: A 16-bit integer register.
3766 - ``r``: A 32-bit integer register.
3767 - ``l`` or ``N``: A 64-bit integer register.
3768 - ``f``: A 32-bit float register.
3769 - ``d``: A 64-bit float register.
3770
3771
3772 PowerPC:
3773
3774 - ``I``: An immediate signed 16-bit integer.
3775 - ``J``: An immediate unsigned 16-bit integer, shifted left 16 bits.
3776 - ``K``: An immediate unsigned 16-bit integer.
3777 - ``L``: An immediate signed 16-bit integer, shifted left 16 bits.
3778 - ``M``: An immediate integer greater than 31.
3779 - ``N``: An immediate integer that is an exact power of 2.
3780 - ``O``: The immediate integer constant 0.
3781 - ``P``: An immediate integer constant whose negation is a signed 16-bit
3782   constant.
3783 - ``es``, ``o``, ``Q``, ``Z``, ``Zy``: A memory address operand, currently
3784   treated the same as ``m``.
3785 - ``r``: A 32 or 64-bit integer register.
3786 - ``b``: A 32 or 64-bit integer register, excluding ``R0`` (that is:
3787   ``R1-R31``).
3788 - ``f``: A 32 or 64-bit float register (``F0-F31``), or when QPX is enabled, a
3789   128 or 256-bit QPX register (``Q0-Q31``; aliases the ``F`` registers).
3790 - ``v``: For ``4 x f32`` or ``4 x f64`` types, when QPX is enabled, a
3791   128 or 256-bit QPX register (``Q0-Q31``), otherwise a 128-bit
3792   altivec vector register (``V0-V31``).
3793
3794   .. FIXME: is this a bug that v accepts QPX registers? I think this
3795      is supposed to only use the altivec vector registers?
3796
3797 - ``y``: Condition register (``CR0-CR7``).
3798 - ``wc``: An individual CR bit in a CR register.
3799 - ``wa``, ``wd``, ``wf``: Any 128-bit VSX vector register, from the full VSX
3800   register set (overlapping both the floating-point and vector register files).
3801 - ``ws``: A 32 or 64-bit floating point register, from the full VSX register
3802   set.
3803
3804 Sparc:
3805
3806 - ``I``: An immediate 13-bit signed integer.
3807 - ``r``: A 32-bit integer register.
3808 - ``f``: Any floating-point register on SparcV8, or a floating point
3809   register in the "low" half of the registers on SparcV9.
3810 - ``e``: Any floating point register. (Same as ``f`` on SparcV8.)
3811
3812 SystemZ:
3813
3814 - ``I``: An immediate unsigned 8-bit integer.
3815 - ``J``: An immediate unsigned 12-bit integer.
3816 - ``K``: An immediate signed 16-bit integer.
3817 - ``L``: An immediate signed 20-bit integer.
3818 - ``M``: An immediate integer 0x7fffffff.
3819 - ``Q``: A memory address operand with a base address and a 12-bit immediate
3820   unsigned displacement.
3821 - ``R``: A memory address operand with a base address, a 12-bit immediate
3822   unsigned displacement, and an index register.
3823 - ``S``: A memory address operand with a base address and a 20-bit immediate
3824   signed displacement.
3825 - ``T``: A memory address operand with a base address, a 20-bit immediate
3826   signed displacement, and an index register.
3827 - ``r`` or ``d``: A 32, 64, or 128-bit integer register.
3828 - ``a``: A 32, 64, or 128-bit integer address register (excludes R0, which in an
3829   address context evaluates as zero).
3830 - ``h``: A 32-bit value in the high part of a 64bit data register
3831   (LLVM-specific)
3832 - ``f``: A 32, 64, or 128-bit floating point register.
3833
3834 X86:
3835
3836 - ``I``: An immediate integer between 0 and 31.
3837 - ``J``: An immediate integer between 0 and 64.
3838 - ``K``: An immediate signed 8-bit integer.
3839 - ``L``: An immediate integer, 0xff or 0xffff or (in 64-bit mode only)
3840   0xffffffff.
3841 - ``M``: An immediate integer between 0 and 3.
3842 - ``N``: An immediate unsigned 8-bit integer.
3843 - ``O``: An immediate integer between 0 and 127.
3844 - ``e``: An immediate 32-bit signed integer.
3845 - ``Z``: An immediate 32-bit unsigned integer.
3846 - ``o``, ``v``: Treated the same as ``m``, at the moment.
3847 - ``q``: An 8, 16, 32, or 64-bit register which can be accessed as an 8-bit
3848   ``l`` integer register. On X86-32, this is the ``a``, ``b``, ``c``, and ``d``
3849   registers, and on X86-64, it is all of the integer registers.
3850 - ``Q``: An 8, 16, 32, or 64-bit register which can be accessed as an 8-bit
3851   ``h`` integer register. This is the ``a``, ``b``, ``c``, and ``d`` registers.
3852 - ``r`` or ``l``: An 8, 16, 32, or 64-bit integer register.
3853 - ``R``: An 8, 16, 32, or 64-bit "legacy" integer register -- one which has
3854   existed since i386, and can be accessed without the REX prefix.
3855 - ``f``: A 32, 64, or 80-bit '387 FPU stack pseudo-register.
3856 - ``y``: A 64-bit MMX register, if MMX is enabled.
3857 - ``x``: If SSE is enabled: a 32 or 64-bit scalar operand, or 128-bit vector
3858   operand in a SSE register. If AVX is also enabled, can also be a 256-bit
3859   vector operand in an AVX register. If AVX-512 is also enabled, can also be a
3860   512-bit vector operand in an AVX512 register, Otherwise, an error.
3861 - ``Y``: The same as ``x``, if *SSE2* is enabled, otherwise an error.
3862 - ``A``: Special case: allocates EAX first, then EDX, for a single operand (in
3863   32-bit mode, a 64-bit integer operand will get split into two registers). It
3864   is not recommended to use this constraint, as in 64-bit mode, the 64-bit
3865   operand will get allocated only to RAX -- if two 32-bit operands are needed,
3866   you're better off splitting it yourself, before passing it to the asm
3867   statement.
3868
3869 XCore:
3870
3871 - ``r``: A 32-bit integer register.
3872
3873
3874 .. _inline-asm-modifiers:
3875
3876 Asm template argument modifiers
3877 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3878
3879 In the asm template string, modifiers can be used on the operand reference, like
3880 "``${0:n}``".
3881
3882 The modifiers are, in general, expected to behave the same way they do in
3883 GCC. LLVM's support is often implemented on an 'as-needed' basis, to support C
3884 inline asm code which was supported by GCC. A mismatch in behavior between LLVM
3885 and GCC likely indicates a bug in LLVM.
3886
3887 Target-independent:
3888
3889 - ``c``: Print an immediate integer constant unadorned, without
3890   the target-specific immediate punctuation (e.g. no ``$`` prefix).
3891 - ``n``: Negate and print immediate integer constant unadorned, without the
3892   target-specific immediate punctuation (e.g. no ``$`` prefix).
3893 - ``l``: Print as an unadorned label, without the target-specific label
3894   punctuation (e.g. no ``$`` prefix).
3895
3896 AArch64:
3897
3898 - ``w``: Print a GPR register with a ``w*`` name instead of ``x*`` name. E.g.,
3899   instead of ``x30``, print ``w30``.
3900 - ``x``: Print a GPR register with a ``x*`` name. (this is the default, anyhow).
3901 - ``b``, ``h``, ``s``, ``d``, ``q``: Print a floating-point/SIMD register with a
3902   ``b*``, ``h*``, ``s*``, ``d*``, or ``q*`` name, rather than the default of
3903   ``v*``.
3904
3905 AMDGPU:
3906
3907 - ``r``: No effect.
3908
3909 ARM:
3910
3911 - ``a``: Print an operand as an address (with ``[`` and ``]`` surrounding a
3912   register).
3913 - ``P``: No effect.
3914 - ``q``: No effect.
3915 - ``y``: Print a VFP single-precision register as an indexed double (e.g. print
3916   as ``d4[1]`` instead of ``s9``)
3917 - ``B``: Bitwise invert and print an immediate integer constant without ``#``
3918   prefix.
3919 - ``L``: Print the low 16-bits of an immediate integer constant.
3920 - ``M``: Print as a register set suitable for ldm/stm. Also prints *all*
3921   register operands subsequent to the specified one (!), so use carefully.
3922 - ``Q``: Print the low-order register of a register-pair, or the low-order
3923   register of a two-register operand.
3924 - ``R``: Print the high-order register of a register-pair, or the high-order
3925   register of a two-register operand.
3926 - ``H``: Print the second register of a register-pair. (On a big-endian system,
3927   ``H`` is equivalent to ``Q``, and on little-endian system, ``H`` is equivalent
3928   to ``R``.)
3929
3930   .. FIXME: H doesn't currently support printing the second register
3931      of a two-register operand.
3932
3933 - ``e``: Print the low doubleword register of a NEON quad register.
3934 - ``f``: Print the high doubleword register of a NEON quad register.
3935 - ``m``: Print the base register of a memory operand without the ``[`` and ``]``
3936   adornment.
3937
3938 Hexagon:
3939
3940 - ``L``: Print the second register of a two-register operand. Requires that it
3941   has been allocated consecutively to the first.
3942
3943   .. FIXME: why is it restricted to consecutive ones? And there's
3944      nothing that ensures that happens, is there?
3945
3946 - ``I``: Print the letter 'i' if the operand is an integer constant, otherwise
3947   nothing. Used to print 'addi' vs 'add' instructions.
3948
3949 MSP430:
3950
3951 No additional modifiers.
3952
3953 MIPS:
3954
3955 - ``X``: Print an immediate integer as hexadecimal
3956 - ``x``: Print the low 16 bits of an immediate integer as hexadecimal.
3957 - ``d``: Print an immediate integer as decimal.
3958 - ``m``: Subtract one and print an immediate integer as decimal.
3959 - ``z``: Print $0 if an immediate zero, otherwise print normally.
3960 - ``L``: Print the low-order register of a two-register operand, or prints the
3961   address of the low-order word of a double-word memory operand.
3962
3963   .. FIXME: L seems to be missing memory operand support.
3964
3965 - ``M``: Print the high-order register of a two-register operand, or prints the
3966   address of the high-order word of a double-word memory operand.
3967
3968   .. FIXME: M seems to be missing memory operand support.
3969
3970 - ``D``: Print the second register of a two-register operand, or prints the
3971   second word of a double-word memory operand. (On a big-endian system, ``D`` is
3972   equivalent to ``L``, and on little-endian system, ``D`` is equivalent to
3973   ``M``.)
3974 - ``w``: No effect. Provided for compatibility with GCC which requires this
3975   modifier in order to print MSA registers (``W0-W31``) with the ``f``
3976   constraint.
3977
3978 NVPTX:
3979
3980 - ``r``: No effect.
3981
3982 PowerPC:
3983
3984 - ``L``: Print the second register of a two-register operand. Requires that it
3985   has been allocated consecutively to the first.
3986
3987   .. FIXME: why is it restricted to consecutive ones? And there's
3988      nothing that ensures that happens, is there?
3989
3990 - ``I``: Print the letter 'i' if the operand is an integer constant, otherwise
3991   nothing. Used to print 'addi' vs 'add' instructions.
3992 - ``y``: For a memory operand, prints formatter for a two-register X-form
3993   instruction. (Currently always prints ``r0,OPERAND``).
3994 - ``U``: Prints 'u' if the memory operand is an update form, and nothing
3995   otherwise. (NOTE: LLVM does not support update form, so this will currently
3996   always print nothing)
3997 - ``X``: Prints 'x' if the memory operand is an indexed form. (NOTE: LLVM does
3998   not support indexed form, so this will currently always print nothing)
3999
4000 Sparc:
4001
4002 - ``r``: No effect.
4003
4004 SystemZ:
4005
4006 SystemZ implements only ``n``, and does *not* support any of the other
4007 target-independent modifiers.
4008
4009 X86:
4010
4011 - ``c``: Print an unadorned integer or symbol name. (The latter is
4012   target-specific behavior for this typically target-independent modifier).
4013 - ``A``: Print a register name with a '``*``' before it.
4014 - ``b``: Print an 8-bit register name (e.g. ``al``); do nothing on a memory
4015   operand.
4016 - ``h``: Print the upper 8-bit register name (e.g. ``ah``); do nothing on a
4017   memory operand.
4018 - ``w``: Print the 16-bit register name (e.g. ``ax``); do nothing on a memory
4019   operand.
4020 - ``k``: Print the 32-bit register name (e.g. ``eax``); do nothing on a memory
4021   operand.
4022 - ``q``: Print the 64-bit register name (e.g. ``rax``), if 64-bit registers are
4023   available, otherwise the 32-bit register name; do nothing on a memory operand.
4024 - ``n``: Negate and print an unadorned integer, or, for operands other than an
4025   immediate integer (e.g. a relocatable symbol expression), print a '-' before
4026   the operand. (The behavior for relocatable symbol expressions is a
4027   target-specific behavior for this typically target-independent modifier)
4028 - ``H``: Print a memory reference with additional offset +8.
4029 - ``P``: Print a memory reference or operand for use as the argument of a call
4030   instruction. (E.g. omit ``(rip)``, even though it's PC-relative.)
4031
4032 XCore:
4033
4034 No additional modifiers.
4035
4036
4037 Inline Asm Metadata
4038 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4039
4040 The call instructions that wrap inline asm nodes may have a
4041 "``!srcloc``" MDNode attached to it that contains a list of constant
4042 integers. If present, the code generator will use the integer as the
4043 location cookie value when report errors through the ``LLVMContext``
4044 error reporting mechanisms. This allows a front-end to correlate backend
4045 errors that occur with inline asm back to the source code that produced
4046 it. For example:
4047
4048 .. code-block:: llvm
4049
4050     call void asm sideeffect "something bad", ""(), !srcloc !42
4051     ...
4052     !42 = !{ i32 1234567 }
4053
4054 It is up to the front-end to make sense of the magic numbers it places
4055 in the IR. If the MDNode contains multiple constants, the code generator
4056 will use the one that corresponds to the line of the asm that the error
4057 occurs on.
4058
4059 .. _metadata:
4060
4061 Metadata
4062 ========
4063
4064 LLVM IR allows metadata to be attached to instructions in the program
4065 that can convey extra information about the code to the optimizers and
4066 code generator. One example application of metadata is source-level
4067 debug information. There are two metadata primitives: strings and nodes.
4068
4069 Metadata does not have a type, and is not a value. If referenced from a
4070 ``call`` instruction, it uses the ``metadata`` type.
4071
4072 All metadata are identified in syntax by a exclamation point ('``!``').
4073
4074 .. _metadata-string:
4075
4076 Metadata Nodes and Metadata Strings
4077 -----------------------------------
4078
4079 A metadata string is a string surrounded by double quotes. It can
4080 contain any character by escaping non-printable characters with
4081 "``\xx``" where "``xx``" is the two digit hex code. For example:
4082 "``!"test\00"``".
4083
4084 Metadata nodes are represented with notation similar to structure
4085 constants (a comma separated list of elements, surrounded by braces and
4086 preceded by an exclamation point). Metadata nodes can have any values as
4087 their operand. For example:
4088
4089 .. code-block:: llvm
4090
4091     !{ !"test\00", i32 10}
4092
4093 Metadata nodes that aren't uniqued use the ``distinct`` keyword. For example:
4094
4095 .. code-block:: text
4096
4097     !0 = distinct !{!"test\00", i32 10}
4098
4099 ``distinct`` nodes are useful when nodes shouldn't be merged based on their
4100 content. They can also occur when transformations cause uniquing collisions
4101 when metadata operands change.
4102
4103 A :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` is a collection of
4104 metadata nodes, which can be looked up in the module symbol table. For
4105 example:
4106
4107 .. code-block:: llvm
4108
4109     !foo = !{!4, !3}
4110
4111 Metadata can be used as function arguments. Here the ``llvm.dbg.value``
4112 intrinsic is using three metadata arguments:
4113
4114 .. code-block:: llvm
4115
4116     call void @llvm.dbg.value(metadata !24, metadata !25, metadata !26)
4117
4118 Metadata can be attached to an instruction. Here metadata ``!21`` is attached
4119 to the ``add`` instruction using the ``!dbg`` identifier:
4120
4121 .. code-block:: llvm
4122
4123     %indvar.next = add i64 %indvar, 1, !dbg !21
4124
4125 Metadata can also be attached to a function or a global variable. Here metadata
4126 ``!22`` is attached to the ``f1`` and ``f2 functions, and the globals ``g1``
4127 and ``g2`` using the ``!dbg`` identifier:
4128
4129 .. code-block:: llvm
4130
4131     declare !dbg !22 void @f1()
4132     define void @f2() !dbg !22 {
4133       ret void
4134     }
4135
4136     @g1 = global i32 0, !dbg !22
4137     @g2 = external global i32, !dbg !22
4138
4139 A transformation is required to drop any metadata attachment that it does not
4140 know or know it can't preserve. Currently there is an exception for metadata
4141 attachment to globals for ``!type`` and ``!absolute_symbol`` which can't be
4142 unconditionally dropped unless the global is itself deleted.
4143
4144 Metadata attached to a module using named metadata may not be dropped, with
4145 the exception of debug metadata (named metadata with the name ``!llvm.dbg.*``).
4146
4147 More information about specific metadata nodes recognized by the
4148 optimizers and code generator is found below.
4149
4150 .. _specialized-metadata:
4151
4152 Specialized Metadata Nodes
4153 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4154
4155 Specialized metadata nodes are custom data structures in metadata (as opposed
4156 to generic tuples). Their fields are labelled, and can be specified in any
4157 order.
4158
4159 These aren't inherently debug info centric, but currently all the specialized
4160 metadata nodes are related to debug info.
4161
4162 .. _DICompileUnit:
4163
4164 DICompileUnit
4165 """""""""""""
4166
4167 ``DICompileUnit`` nodes represent a compile unit. The ``enums:``,
4168 ``retainedTypes:``, ``globals:``, ``imports:`` and ``macros:`` fields are tuples
4169 containing the debug info to be emitted along with the compile unit, regardless
4170 of code optimizations (some nodes are only emitted if there are references to
4171 them from instructions). The ``debugInfoForProfiling:`` field is a boolean
4172 indicating whether or not line-table discriminators are updated to provide
4173 more-accurate debug info for profiling results.
4174
4175 .. code-block:: text
4176
4177     !0 = !DICompileUnit(language: DW_LANG_C99, file: !1, producer: "clang",
4178                         isOptimized: true, flags: "-O2", runtimeVersion: 2,
4179                         splitDebugFilename: "abc.debug", emissionKind: FullDebug,
4180                         enums: !2, retainedTypes: !3, globals: !4, imports: !5,
4181                         macros: !6, dwoId: 0x0abcd)
4182
4183 Compile unit descriptors provide the root scope for objects declared in a
4184 specific compilation unit. File descriptors are defined using this scope.  These
4185 descriptors are collected by a named metadata node ``!llvm.dbg.cu``. They keep
4186 track of global variables, type information, and imported entities (declarations
4187 and namespaces).
4188
4189 .. _DIFile:
4190
4191 DIFile
4192 """"""
4193
4194 ``DIFile`` nodes represent files. The ``filename:`` can include slashes.
4195
4196 .. code-block:: none
4197
4198     !0 = !DIFile(filename: "path/to/file", directory: "/path/to/dir",
4199                  checksumkind: CSK_MD5,
4200                  checksum: "000102030405060708090a0b0c0d0e0f")
4201
4202 Files are sometimes used in ``scope:`` fields, and are the only valid target
4203 for ``file:`` fields.
4204 Valid values for ``checksumkind:`` field are: {CSK_None, CSK_MD5, CSK_SHA1}
4205
4206 .. _DIBasicType:
4207
4208 DIBasicType
4209 """""""""""
4210
4211 ``DIBasicType`` nodes represent primitive types, such as ``int``, ``bool`` and
4212 ``float``. ``tag:`` defaults to ``DW_TAG_base_type``.
4213
4214 .. code-block:: text
4215
4216     !0 = !DIBasicType(name: "unsigned char", size: 8, align: 8,
4217                       encoding: DW_ATE_unsigned_char)
4218     !1 = !DIBasicType(tag: DW_TAG_unspecified_type, name: "decltype(nullptr)")
4219
4220 The ``encoding:`` describes the details of the type. Usually it's one of the
4221 following:
4222
4223 .. code-block:: text
4224
4225   DW_ATE_address       = 1
4226   DW_ATE_boolean       = 2
4227   DW_ATE_float         = 4
4228   DW_ATE_signed        = 5
4229   DW_ATE_signed_char   = 6
4230   DW_ATE_unsigned      = 7
4231   DW_ATE_unsigned_char = 8
4232
4233 .. _DISubroutineType:
4234
4235 DISubroutineType
4236 """"""""""""""""
4237
4238 ``DISubroutineType`` nodes represent subroutine types. Their ``types:`` field
4239 refers to a tuple; the first operand is the return type, while the rest are the
4240 types of the formal arguments in order. If the first operand is ``null``, that
4241 represents a function with no return value (such as ``void foo() {}`` in C++).
4242
4243 .. code-block:: text
4244
4245     !0 = !BasicType(name: "int", size: 32, align: 32, DW_ATE_signed)
4246     !1 = !BasicType(name: "char", size: 8, align: 8, DW_ATE_signed_char)
4247     !2 = !DISubroutineType(types: !{null, !0, !1}) ; void (int, char)
4248
4249 .. _DIDerivedType:
4250
4251 DIDerivedType
4252 """""""""""""
4253
4254 ``DIDerivedType`` nodes represent types derived from other types, such as
4255 qualified types.
4256
4257 .. code-block:: text
4258
4259     !0 = !DIBasicType(name: "unsigned char", size: 8, align: 8,
4260                       encoding: DW_ATE_unsigned_char)
4261     !1 = !DIDerivedType(tag: DW_TAG_pointer_type, baseType: !0, size: 32,
4262                         align: 32)
4263
4264 The following ``tag:`` values are valid:
4265
4266 .. code-block:: text
4267
4268   DW_TAG_member             = 13
4269   DW_TAG_pointer_type       = 15
4270   DW_TAG_reference_type     = 16
4271   DW_TAG_typedef            = 22
4272   DW_TAG_inheritance        = 28
4273   DW_TAG_ptr_to_member_type = 31
4274   DW_TAG_const_type         = 38
4275   DW_TAG_friend             = 42
4276   DW_TAG_volatile_type      = 53
4277   DW_TAG_restrict_type      = 55
4278   DW_TAG_atomic_type        = 71
4279
4280 .. _DIDerivedTypeMember:
4281
4282 ``DW_TAG_member`` is used to define a member of a :ref:`composite type
4283 <DICompositeType>`. The type of the member is the ``baseType:``. The
4284 ``offset:`` is the member's bit offset.  If the composite type has an ODR
4285 ``identifier:`` and does not set ``flags: DIFwdDecl``, then the member is
4286 uniqued based only on its ``name:`` and ``scope:``.
4287
4288 ``DW_TAG_inheritance`` and ``DW_TAG_friend`` are used in the ``elements:``
4289 field of :ref:`composite types <DICompositeType>` to describe parents and
4290 friends.
4291
4292 ``DW_TAG_typedef`` is used to provide a name for the ``baseType:``.
4293
4294 ``DW_TAG_pointer_type``, ``DW_TAG_reference_type``, ``DW_TAG_const_type``,
4295 ``DW_TAG_volatile_type``, ``DW_TAG_restrict_type`` and ``DW_TAG_atomic_type``
4296 are used to qualify the ``baseType:``.
4297
4298 Note that the ``void *`` type is expressed as a type derived from NULL.
4299
4300 .. _DICompositeType:
4301
4302 DICompositeType
4303 """""""""""""""
4304
4305 ``DICompositeType`` nodes represent types composed of other types, like
4306 structures and unions. ``elements:`` points to a tuple of the composed types.
4307
4308 If the source language supports ODR, the ``identifier:`` field gives the unique
4309 identifier used for type merging between modules.  When specified,
4310 :ref:`subprogram declarations <DISubprogramDeclaration>` and :ref:`member
4311 derived types <DIDerivedTypeMember>` that reference the ODR-type in their
4312 ``scope:`` change uniquing rules.
4313
4314 For a given ``identifier:``, there should only be a single composite type that
4315 does not have  ``flags: DIFlagFwdDecl`` set.  LLVM tools that link modules
4316 together will unique such definitions at parse time via the ``identifier:``
4317 field, even if the nodes are ``distinct``.
4318
4319 .. code-block:: text
4320
4321     !0 = !DIEnumerator(name: "SixKind", value: 7)
4322     !1 = !DIEnumerator(name: "SevenKind", value: 7)
4323     !2 = !DIEnumerator(name: "NegEightKind", value: -8)
4324     !3 = !DICompositeType(tag: DW_TAG_enumeration_type, name: "Enum", file: !12,
4325                           line: 2, size: 32, align: 32, identifier: "_M4Enum",
4326                           elements: !{!0, !1, !2})
4327
4328 The following ``tag:`` values are valid:
4329
4330 .. code-block:: text
4331
4332   DW_TAG_array_type       = 1
4333   DW_TAG_class_type       = 2
4334   DW_TAG_enumeration_type = 4
4335   DW_TAG_structure_type   = 19
4336   DW_TAG_union_type       = 23
4337
4338 For ``DW_TAG_array_type``, the ``elements:`` should be :ref:`subrange
4339 descriptors <DISubrange>`, each representing the range of subscripts at that
4340 level of indexing. The ``DIFlagVector`` flag to ``flags:`` indicates that an
4341 array type is a native packed vector.
4342
4343 For ``DW_TAG_enumeration_type``, the ``elements:`` should be :ref:`enumerator
4344 descriptors <DIEnumerator>`, each representing the definition of an enumeration
4345 value for the set. All enumeration type descriptors are collected in the
4346 ``enums:`` field of the :ref:`compile unit <DICompileUnit>`.
4347
4348 For ``DW_TAG_structure_type``, ``DW_TAG_class_type``, and
4349 ``DW_TAG_union_type``, the ``elements:`` should be :ref:`derived types
4350 <DIDerivedType>` with ``tag: DW_TAG_member``, ``tag: DW_TAG_inheritance``, or
4351 ``tag: DW_TAG_friend``; or :ref:`subprograms <DISubprogram>` with
4352 ``isDefinition: false``.
4353
4354 .. _DISubrange:
4355
4356 DISubrange
4357 """"""""""
4358
4359 ``DISubrange`` nodes are the elements for ``DW_TAG_array_type`` variants of
4360 :ref:`DICompositeType`.
4361
4362 - ``count: -1`` indicates an empty array.
4363 - ``count: !9`` describes the count with a :ref:`DILocalVariable`.
4364 - ``count: !11`` describes the count with a :ref:`DIGlobalVariable`.
4365
4366 .. code-block:: llvm
4367
4368     !0 = !DISubrange(count: 5, lowerBound: 0) ; array counting from 0
4369     !1 = !DISubrange(count: 5, lowerBound: 1) ; array counting from 1
4370     !2 = !DISubrange(count: -1) ; empty array.
4371
4372     ; Scopes used in rest of example
4373     !6 = !DIFile(filename: "vla.c", directory: "/path/to/file")
4374     !7 = distinct !DICompileUnit(language: DW_LANG_C99, ...
4375     !8 = distinct !DISubprogram(name: "foo", scope: !7, file: !6, line: 5, ...
4376
4377     ; Use of local variable as count value
4378     !9 = !DIBasicType(name: "int", size: 32, encoding: DW_ATE_signed)
4379     !10 = !DILocalVariable(name: "count", scope: !8, file: !6, line: 42, type: !9)
4380     !11 = !DISubrange(count !10, lowerBound: 0)
4381
4382     ; Use of global variable as count value
4383     !12 = !DIGlobalVariable(name: "count", scope: !8, file: !6, line: 22, type: !9)
4384     !13 = !DISubrange(count !12, lowerBound: 0)
4385
4386 .. _DIEnumerator:
4387
4388 DIEnumerator
4389 """"""""""""
4390
4391 ``DIEnumerator`` nodes are the elements for ``DW_TAG_enumeration_type``
4392 variants of :ref:`DICompositeType`.
4393
4394 .. code-block:: llvm
4395
4396     !0 = !DIEnumerator(name: "SixKind", value: 7)
4397     !1 = !DIEnumerator(name: "SevenKind", value: 7)
4398     !2 = !DIEnumerator(name: "NegEightKind", value: -8)
4399
4400 DITemplateTypeParameter
4401 """""""""""""""""""""""
4402
4403 ``DITemplateTypeParameter`` nodes represent type parameters to generic source
4404 language constructs. They are used (optionally) in :ref:`DICompositeType` and
4405 :ref:`DISubprogram` ``templateParams:`` fields.
4406
4407 .. code-block:: llvm
4408
4409     !0 = !DITemplateTypeParameter(name: "Ty", type: !1)
4410
4411 DITemplateValueParameter
4412 """"""""""""""""""""""""
4413
4414 ``DITemplateValueParameter`` nodes represent value parameters to generic source
4415 language constructs. ``tag:`` defaults to ``DW_TAG_template_value_parameter``,
4416 but if specified can also be set to ``DW_TAG_GNU_template_template_param`` or
4417 ``DW_TAG_GNU_template_param_pack``. They are used (optionally) in
4418 :ref:`DICompositeType` and :ref:`DISubprogram` ``templateParams:`` fields.
4419
4420 .. code-block:: llvm
4421
4422     !0 = !DITemplateValueParameter(name: "Ty", type: !1, value: i32 7)
4423
4424 DINamespace
4425 """""""""""
4426
4427 ``DINamespace`` nodes represent namespaces in the source language.
4428
4429 .. code-block:: llvm
4430
4431     !0 = !DINamespace(name: "myawesomeproject", scope: !1, file: !2, line: 7)
4432
4433 .. _DIGlobalVariable:
4434
4435 DIGlobalVariable
4436 """"""""""""""""
4437
4438 ``DIGlobalVariable`` nodes represent global variables in the source language.
4439
4440 .. code-block:: llvm
4441
4442     !0 = !DIGlobalVariable(name: "foo", linkageName: "foo", scope: !1,
4443                            file: !2, line: 7, type: !3, isLocal: true,
4444                            isDefinition: false, variable: i32* @foo,
4445                            declaration: !4)
4446
4447 All global variables should be referenced by the `globals:` field of a
4448 :ref:`compile unit <DICompileUnit>`.
4449
4450 .. _DISubprogram:
4451
4452 DISubprogram
4453 """"""""""""
4454
4455 ``DISubprogram`` nodes represent functions from the source language. A
4456 ``DISubprogram`` may be attached to a function definition using ``!dbg``
4457 metadata. The ``variables:`` field points at :ref:`variables <DILocalVariable>`
4458 that must be retained, even if their IR counterparts are optimized out of
4459 the IR. The ``type:`` field must point at an :ref:`DISubroutineType`.
4460
4461 .. _DISubprogramDeclaration:
4462
4463 When ``isDefinition: false``, subprograms describe a declaration in the type
4464 tree as opposed to a definition of a function.  If the scope is a composite
4465 type with an ODR ``identifier:`` and that does not set ``flags: DIFwdDecl``,
4466 then the subprogram declaration is uniqued based only on its ``linkageName:``
4467 and ``scope:``.
4468
4469 .. code-block:: text
4470
4471     define void @_Z3foov() !dbg !0 {
4472       ...
4473     }
4474
4475     !0 = distinct !DISubprogram(name: "foo", linkageName: "_Zfoov", scope: !1,
4476                                 file: !2, line: 7, type: !3, isLocal: true,
4477                                 isDefinition: true, scopeLine: 8,
4478                                 containingType: !4,
4479                                 virtuality: DW_VIRTUALITY_pure_virtual,
4480                                 virtualIndex: 10, flags: DIFlagPrototyped,
4481                                 isOptimized: true, unit: !5, templateParams: !6,
4482                                 declaration: !7, variables: !8, thrownTypes: !9)
4483
4484 .. _DILexicalBlock:
4485
4486 DILexicalBlock
4487 """"""""""""""
4488
4489 ``DILexicalBlock`` nodes describe nested blocks within a :ref:`subprogram
4490 <DISubprogram>`. The line number and column numbers are used to distinguish
4491 two lexical blocks at same depth. They are valid targets for ``scope:``
4492 fields.
4493
4494 .. code-block:: text
4495
4496     !0 = distinct !DILexicalBlock(scope: !1, file: !2, line: 7, column: 35)
4497
4498 Usually lexical blocks are ``distinct`` to prevent node merging based on
4499 operands.
4500
4501 .. _DILexicalBlockFile:
4502
4503 DILexicalBlockFile
4504 """"""""""""""""""
4505
4506 ``DILexicalBlockFile`` nodes are used to discriminate between sections of a
4507 :ref:`lexical block <DILexicalBlock>`. The ``file:`` field can be changed to
4508 indicate textual inclusion, or the ``discriminator:`` field can be used to
4509 discriminate between control flow within a single block in the source language.
4510
4511 .. code-block:: llvm
4512
4513     !0 = !DILexicalBlock(scope: !3, file: !4, line: 7, column: 35)
4514     !1 = !DILexicalBlockFile(scope: !0, file: !4, discriminator: 0)
4515     !2 = !DILexicalBlockFile(scope: !0, file: !4, discriminator: 1)
4516
4517 .. _DILocation:
4518
4519 DILocation
4520 """"""""""
4521
4522 ``DILocation`` nodes represent source debug locations. The ``scope:`` field is
4523 mandatory, and points at an :ref:`DILexicalBlockFile`, an
4524 :ref:`DILexicalBlock`, or an :ref:`DISubprogram`.
4525
4526 .. code-block:: llvm
4527
4528     !0 = !DILocation(line: 2900, column: 42, scope: !1, inlinedAt: !2)
4529
4530 .. _DILocalVariable:
4531
4532 DILocalVariable
4533 """""""""""""""
4534
4535 ``DILocalVariable`` nodes represent local variables in the source language. If
4536 the ``arg:`` field is set to non-zero, then this variable is a subprogram
4537 parameter, and it will be included in the ``variables:`` field of its
4538 :ref:`DISubprogram`.
4539
4540 .. code-block:: text
4541
4542     !0 = !DILocalVariable(name: "this", arg: 1, scope: !3, file: !2, line: 7,
4543                           type: !3, flags: DIFlagArtificial)
4544     !1 = !DILocalVariable(name: "x", arg: 2, scope: !4, file: !2, line: 7,
4545                           type: !3)
4546     !2 = !DILocalVariable(name: "y", scope: !5, file: !2, line: 7, type: !3)
4547
4548 DIExpression
4549 """"""""""""
4550
4551 ``DIExpression`` nodes represent expressions that are inspired by the DWARF
4552 expression language. They are used in :ref:`debug intrinsics<dbg_intrinsics>`
4553 (such as ``llvm.dbg.declare`` and ``llvm.dbg.value``) to describe how the
4554 referenced LLVM variable relates to the source language variable.
4555
4556 The current supported vocabulary is limited:
4557
4558 - ``DW_OP_deref`` dereferences the top of the expression stack.
4559 - ``DW_OP_plus`` pops the last two entries from the expression stack, adds
4560   them together and appends the result to the expression stack.
4561 - ``DW_OP_minus`` pops the last two entries from the expression stack, subtracts
4562   the last entry from the second last entry and appends the result to the
4563   expression stack.
4564 - ``DW_OP_plus_uconst, 93`` adds ``93`` to the working expression.
4565 - ``DW_OP_LLVM_fragment, 16, 8`` specifies the offset and size (``16`` and ``8``
4566   here, respectively) of the variable fragment from the working expression. Note
4567   that contrary to DW_OP_bit_piece, the offset is describing the location
4568   within the described source variable.
4569 - ``DW_OP_swap`` swaps top two stack entries.
4570 - ``DW_OP_xderef`` provides extended dereference mechanism. The entry at the top
4571   of the stack is treated as an address. The second stack entry is treated as an
4572   address space identifier.
4573 - ``DW_OP_stack_value`` marks a constant value.
4574
4575 DWARF specifies three kinds of simple location descriptions: Register, memory,
4576 and implicit location descriptions. Register and memory location descriptions
4577 describe the *location* of a source variable (in the sense that a debugger might
4578 modify its value), whereas implicit locations describe merely the *value* of a
4579 source variable. DIExpressions also follow this model: A DIExpression that
4580 doesn't have a trailing ``DW_OP_stack_value`` will describe an *address* when
4581 combined with a concrete location.
4582
4583 .. code-block:: text
4584
4585     !0 = !DIExpression(DW_OP_deref)
4586     !1 = !DIExpression(DW_OP_plus_uconst, 3)
4587     !1 = !DIExpression(DW_OP_constu, 3, DW_OP_plus)
4588     !2 = !DIExpression(DW_OP_bit_piece, 3, 7)
4589     !3 = !DIExpression(DW_OP_deref, DW_OP_constu, 3, DW_OP_plus, DW_OP_LLVM_fragment, 3, 7)
4590     !4 = !DIExpression(DW_OP_constu, 2, DW_OP_swap, DW_OP_xderef)
4591     !5 = !DIExpression(DW_OP_constu, 42, DW_OP_stack_value)
4592
4593 DIObjCProperty
4594 """"""""""""""
4595
4596 ``DIObjCProperty`` nodes represent Objective-C property nodes.
4597
4598 .. code-block:: llvm
4599
4600     !3 = !DIObjCProperty(name: "foo", file: !1, line: 7, setter: "setFoo",
4601                          getter: "getFoo", attributes: 7, type: !2)
4602
4603 DIImportedEntity
4604 """"""""""""""""
4605
4606 ``DIImportedEntity`` nodes represent entities (such as modules) imported into a
4607 compile unit.
4608
4609 .. code-block:: text
4610
4611    !2 = !DIImportedEntity(tag: DW_TAG_imported_module, name: "foo", scope: !0,
4612                           entity: !1, line: 7)
4613
4614 DIMacro
4615 """""""
4616
4617 ``DIMacro`` nodes represent definition or undefinition of a macro identifiers.
4618 The ``name:`` field is the macro identifier, followed by macro parameters when
4619 defining a function-like macro, and the ``value`` field is the token-string
4620 used to expand the macro identifier.
4621
4622 .. code-block:: text
4623
4624    !2 = !DIMacro(macinfo: DW_MACINFO_define, line: 7, name: "foo(x)",
4625                  value: "((x) + 1)")
4626    !3 = !DIMacro(macinfo: DW_MACINFO_undef, line: 30, name: "foo")
4627
4628 DIMacroFile
4629 """""""""""
4630
4631 ``DIMacroFile`` nodes represent inclusion of source files.
4632 The ``nodes:`` field is a list of ``DIMacro`` and ``DIMacroFile`` nodes that
4633 appear in the included source file.
4634
4635 .. code-block:: text
4636
4637    !2 = !DIMacroFile(macinfo: DW_MACINFO_start_file, line: 7, file: !2,
4638                      nodes: !3)
4639
4640 '``tbaa``' Metadata
4641 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4642
4643 In LLVM IR, memory does not have types, so LLVM's own type system is not
4644 suitable for doing type based alias analysis (TBAA). Instead, metadata is
4645 added to the IR to describe a type system of a higher level language. This
4646 can be used to implement C/C++ strict type aliasing rules, but it can also
4647 be used to implement custom alias analysis behavior for other languages.
4648
4649 This description of LLVM's TBAA system is broken into two parts:
4650 :ref:`Semantics<tbaa_node_semantics>` talks about high level issues, and
4651 :ref:`Representation<tbaa_node_representation>` talks about the metadata
4652 encoding of various entities.
4653
4654 It is always possible to trace any TBAA node to a "root" TBAA node (details
4655 in the :ref:`Representation<tbaa_node_representation>` section).  TBAA
4656 nodes with different roots have an unknown aliasing relationship, and LLVM
4657 conservatively infers ``MayAlias`` between them.  The rules mentioned in
4658 this section only pertain to TBAA nodes living under the same root.
4659
4660 .. _tbaa_node_semantics:
4661
4662 Semantics
4663 """""""""
4664
4665 The TBAA metadata system, referred to as "struct path TBAA" (not to be
4666 confused with ``tbaa.struct``), consists of the following high level
4667 concepts: *Type Descriptors*, further subdivided into scalar type
4668 descriptors and struct type descriptors; and *Access Tags*.
4669
4670 **Type descriptors** describe the type system of the higher level language
4671 being compiled.  **Scalar type descriptors** describe types that do not
4672 contain other types.  Each scalar type has a parent type, which must also
4673 be a scalar type or the TBAA root.  Via this parent relation, scalar types
4674 within a TBAA root form a tree.  **Struct type descriptors** denote types
4675 that contain a sequence of other type descriptors, at known offsets.  These
4676 contained type descriptors can either be struct type descriptors themselves
4677 or scalar type descriptors.
4678
4679 **Access tags** are metadata nodes attached to load and store instructions.
4680 Access tags use type descriptors to describe the *location* being accessed
4681 in terms of the type system of the higher level language.  Access tags are
4682 tuples consisting of a base type, an access type and an offset.  The base
4683 type is a scalar type descriptor or a struct type descriptor, the access
4684 type is a scalar type descriptor, and the offset is a constant integer.
4685
4686 The access tag ``(BaseTy, AccessTy, Offset)`` can describe one of two
4687 things:
4688
4689  * If ``BaseTy`` is a struct type, the tag describes a memory access (load
4690    or store) of a value of type ``AccessTy`` contained in the struct type
4691    ``BaseTy`` at offset ``Offset``.
4692
4693  * If ``BaseTy`` is a scalar type, ``Offset`` must be 0 and ``BaseTy`` and
4694    ``AccessTy`` must be the same; and the access tag describes a scalar
4695    access with scalar type ``AccessTy``.
4696
4697 We first define an ``ImmediateParent`` relation on ``(BaseTy, Offset)``
4698 tuples this way:
4699
4700  * If ``BaseTy`` is a scalar type then ``ImmediateParent(BaseTy, 0)`` is
4701    ``(ParentTy, 0)`` where ``ParentTy`` is the parent of the scalar type as
4702    described in the TBAA metadata.  ``ImmediateParent(BaseTy, Offset)`` is
4703    undefined if ``Offset`` is non-zero.
4704
4705  * If ``BaseTy`` is a struct type then ``ImmediateParent(BaseTy, Offset)``
4706    is ``(NewTy, NewOffset)`` where ``NewTy`` is the type contained in
4707    ``BaseTy`` at offset ``Offset`` and ``NewOffset`` is ``Offset`` adjusted
4708    to be relative within that inner type.
4709
4710 A memory access with an access tag ``(BaseTy1, AccessTy1, Offset1)``
4711 aliases a memory access with an access tag ``(BaseTy2, AccessTy2,
4712 Offset2)`` if either ``(BaseTy1, Offset1)`` is reachable from ``(Base2,
4713 Offset2)`` via the ``Parent`` relation or vice versa.
4714
4715 As a concrete example, the type descriptor graph for the following program
4716
4717 .. code-block:: c
4718
4719     struct Inner {
4720       int i;    // offset 0
4721       float f;  // offset 4
4722     };
4723
4724     struct Outer {
4725       float f;  // offset 0
4726       double d; // offset 4
4727       struct Inner inner_a;  // offset 12
4728     };
4729
4730     void f(struct Outer* outer, struct Inner* inner, float* f, int* i, char* c) {
4731       outer->f = 0;            // tag0: (OuterStructTy, FloatScalarTy, 0)
4732       outer->inner_a.i = 0;    // tag1: (OuterStructTy, IntScalarTy, 12)
4733       outer->inner_a.f = 0.0;  // tag2: (OuterStructTy, IntScalarTy, 16)
4734       *f = 0.0;                // tag3: (FloatScalarTy, FloatScalarTy, 0)
4735     }
4736
4737 is (note that in C and C++, ``char`` can be used to access any arbitrary
4738 type):
4739
4740 .. code-block:: text
4741
4742     Root = "TBAA Root"
4743     CharScalarTy = ("char", Root, 0)
4744     FloatScalarTy = ("float", CharScalarTy, 0)
4745     DoubleScalarTy = ("double", CharScalarTy, 0)
4746     IntScalarTy = ("int", CharScalarTy, 0)
4747     InnerStructTy = {"Inner" (IntScalarTy, 0), (FloatScalarTy, 4)}
4748     OuterStructTy = {"Outer", (FloatScalarTy, 0), (DoubleScalarTy, 4),
4749                      (InnerStructTy, 12)}
4750
4751
4752 with (e.g.) ``ImmediateParent(OuterStructTy, 12)`` = ``(InnerStructTy,
4753 0)``, ``ImmediateParent(InnerStructTy, 0)`` = ``(IntScalarTy, 0)``, and
4754 ``ImmediateParent(IntScalarTy, 0)`` = ``(CharScalarTy, 0)``.
4755
4756 .. _tbaa_node_representation:
4757
4758 Representation
4759 """"""""""""""
4760
4761 The root node of a TBAA type hierarchy is an ``MDNode`` with 0 operands or
4762 with exactly one ``MDString`` operand.
4763
4764 Scalar type descriptors are represented as an ``MDNode`` s with two
4765 operands.  The first operand is an ``MDString`` denoting the name of the
4766 struct type.  LLVM does not assign meaning to the value of this operand, it
4767 only cares about it being an ``MDString``.  The second operand is an
4768 ``MDNode`` which points to the parent for said scalar type descriptor,
4769 which is either another scalar type descriptor or the TBAA root.  Scalar
4770 type descriptors can have an optional third argument, but that must be the
4771 constant integer zero.
4772
4773 Struct type descriptors are represented as ``MDNode`` s with an odd number
4774 of operands greater than 1.  The first operand is an ``MDString`` denoting
4775 the name of the struct type.  Like in scalar type descriptors the actual
4776 value of this name operand is irrelevant to LLVM.  After the name operand,
4777 the struct type descriptors have a sequence of alternating ``MDNode`` and
4778 ``ConstantInt`` operands.  With N starting from 1, the 2N - 1 th operand,
4779 an ``MDNode``, denotes a contained field, and the 2N th operand, a
4780 ``ConstantInt``, is the offset of the said contained field.  The offsets
4781 must be in non-decreasing order.
4782
4783 Access tags are represented as ``MDNode`` s with either 3 or 4 operands.
4784 The first operand is an ``MDNode`` pointing to the node representing the
4785 base type.  The second operand is an ``MDNode`` pointing to the node
4786 representing the access type.  The third operand is a ``ConstantInt`` that
4787 states the offset of the access.  If a fourth field is present, it must be
4788 a ``ConstantInt`` valued at 0 or 1.  If it is 1 then the access tag states
4789 that the location being accessed is "constant" (meaning
4790 ``pointsToConstantMemory`` should return true; see `other useful
4791 AliasAnalysis methods <AliasAnalysis.html#OtherItfs>`_).  The TBAA root of
4792 the access type and the base type of an access tag must be the same, and
4793 that is the TBAA root of the access tag.
4794
4795 '``tbaa.struct``' Metadata
4796 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4797
4798 The :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>` is often used to implement
4799 aggregate assignment operations in C and similar languages, however it
4800 is defined to copy a contiguous region of memory, which is more than
4801 strictly necessary for aggregate types which contain holes due to
4802 padding. Also, it doesn't contain any TBAA information about the fields
4803 of the aggregate.
4804
4805 ``!tbaa.struct`` metadata can describe which memory subregions in a
4806 memcpy are padding and what the TBAA tags of the struct are.
4807
4808 The current metadata format is very simple. ``!tbaa.struct`` metadata
4809 nodes are a list of operands which are in conceptual groups of three.
4810 For each group of three, the first operand gives the byte offset of a
4811 field in bytes, the second gives its size in bytes, and the third gives
4812 its tbaa tag. e.g.:
4813
4814 .. code-block:: llvm
4815
4816     !4 = !{ i64 0, i64 4, !1, i64 8, i64 4, !2 }
4817
4818 This describes a struct with two fields. The first is at offset 0 bytes
4819 with size 4 bytes, and has tbaa tag !1. The second is at offset 8 bytes
4820 and has size 4 bytes and has tbaa tag !2.
4821
4822 Note that the fields need not be contiguous. In this example, there is a
4823 4 byte gap between the two fields. This gap represents padding which
4824 does not carry useful data and need not be preserved.
4825
4826 '``noalias``' and '``alias.scope``' Metadata
4827 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4828
4829 ``noalias`` and ``alias.scope`` metadata provide the ability to specify generic
4830 noalias memory-access sets. This means that some collection of memory access
4831 instructions (loads, stores, memory-accessing calls, etc.) that carry
4832 ``noalias`` metadata can specifically be specified not to alias with some other
4833 collection of memory access instructions that carry ``alias.scope`` metadata.
4834 Each type of metadata specifies a list of scopes where each scope has an id and
4835 a domain.
4836
4837 When evaluating an aliasing query, if for some domain, the set
4838 of scopes with that domain in one instruction's ``alias.scope`` list is a
4839 subset of (or equal to) the set of scopes for that domain in another
4840 instruction's ``noalias`` list, then the two memory accesses are assumed not to
4841 alias.
4842
4843 Because scopes in one domain don't affect scopes in other domains, separate
4844 domains can be used to compose multiple independent noalias sets.  This is
4845 used for example during inlining.  As the noalias function parameters are
4846 turned into noalias scope metadata, a new domain is used every time the
4847 function is inlined.
4848
4849 The metadata identifying each domain is itself a list containing one or two
4850 entries. The first entry is the name of the domain. Note that if the name is a
4851 string then it can be combined across functions and translation units. A
4852 self-reference can be used to create globally unique domain names. A
4853 descriptive string may optionally be provided as a second list entry.
4854
4855 The metadata identifying each scope is also itself a list containing two or
4856 three entries. The first entry is the name of the scope. Note that if the name
4857 is a string then it can be combined across functions and translation units. A
4858 self-reference can be used to create globally unique scope names. A metadata
4859 reference to the scope's domain is the second entry. A descriptive string may
4860 optionally be provided as a third list entry.
4861
4862 For example,
4863
4864 .. code-block:: llvm
4865
4866     ; Two scope domains:
4867     !0 = !{!0}
4868     !1 = !{!1}
4869
4870     ; Some scopes in these domains:
4871     !2 = !{!2, !0}
4872     !3 = !{!3, !0}
4873     !4 = !{!4, !1}
4874
4875     ; Some scope lists:
4876     !5 = !{!4} ; A list containing only scope !4
4877     !6 = !{!4, !3, !2}
4878     !7 = !{!3}
4879
4880     ; These two instructions don't alias:
4881     %0 = load float, float* %c, align 4, !alias.scope !5
4882     store float %0, float* %arrayidx.i, align 4, !noalias !5
4883
4884     ; These two instructions also don't alias (for domain !1, the set of scopes
4885     ; in the !alias.scope equals that in the !noalias list):
4886     %2 = load float, float* %c, align 4, !alias.scope !5
4887     store float %2, float* %arrayidx.i2, align 4, !noalias !6
4888
4889     ; These two instructions may alias (for domain !0, the set of scopes in
4890     ; the !noalias list is not a superset of, or equal to, the scopes in the
4891     ; !alias.scope list):
4892     %2 = load float, float* %c, align 4, !alias.scope !6
4893     store float %0, float* %arrayidx.i, align 4, !noalias !7
4894
4895 '``fpmath``' Metadata
4896 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4897
4898 ``fpmath`` metadata may be attached to any instruction of floating point
4899 type. It can be used to express the maximum acceptable error in the
4900 result of that instruction, in ULPs, thus potentially allowing the
4901 compiler to use a more efficient but less accurate method of computing
4902 it. ULP is defined as follows:
4903
4904     If ``x`` is a real number that lies between two finite consecutive
4905     floating-point numbers ``a`` and ``b``, without being equal to one
4906     of them, then ``ulp(x) = |b - a|``, otherwise ``ulp(x)`` is the
4907     distance between the two non-equal finite floating-point numbers
4908     nearest ``x``. Moreover, ``ulp(NaN)`` is ``NaN``.
4909
4910 The metadata node shall consist of a single positive float type number
4911 representing the maximum relative error, for example:
4912
4913 .. code-block:: llvm
4914
4915     !0 = !{ float 2.5 } ; maximum acceptable inaccuracy is 2.5 ULPs
4916
4917 .. _range-metadata:
4918
4919 '``range``' Metadata
4920 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4921
4922 ``range`` metadata may be attached only to ``load``, ``call`` and ``invoke`` of
4923 integer types. It expresses the possible ranges the loaded value or the value
4924 returned by the called function at this call site is in. The ranges are
4925 represented with a flattened list of integers. The loaded value or the value
4926 returned is known to be in the union of the ranges defined by each consecutive
4927 pair. Each pair has the following properties:
4928
4929 -  The type must match the type loaded by the instruction.
4930 -  The pair ``a,b`` represents the range ``[a,b)``.
4931 -  Both ``a`` and ``b`` are constants.
4932 -  The range is allowed to wrap.
4933 -  The range should not represent the full or empty set. That is,
4934    ``a!=b``.
4935
4936 In addition, the pairs must be in signed order of the lower bound and
4937 they must be non-contiguous.
4938
4939 Examples:
4940
4941 .. code-block:: llvm
4942
4943       %a = load i8, i8* %x, align 1, !range !0 ; Can only be 0 or 1
4944       %b = load i8, i8* %y, align 1, !range !1 ; Can only be 255 (-1), 0 or 1
4945       %c = call i8 @foo(),       !range !2 ; Can only be 0, 1, 3, 4 or 5
4946       %d = invoke i8 @bar() to label %cont
4947              unwind label %lpad, !range !3 ; Can only be -2, -1, 3, 4 or 5
4948     ...
4949     !0 = !{ i8 0, i8 2 }
4950     !1 = !{ i8 255, i8 2 }
4951     !2 = !{ i8 0, i8 2, i8 3, i8 6 }
4952     !3 = !{ i8 -2, i8 0, i8 3, i8 6 }
4953
4954 '``absolute_symbol``' Metadata
4955 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4956
4957 ``absolute_symbol`` metadata may be attached to a global variable
4958 declaration. It marks the declaration as a reference to an absolute symbol,
4959 which causes the backend to use absolute relocations for the symbol even
4960 in position independent code, and expresses the possible ranges that the
4961 global variable's *address* (not its value) is in, in the same format as
4962 ``range`` metadata, with the extension that the pair ``all-ones,all-ones``
4963 may be used to represent the full set.
4964
4965 Example (assuming 64-bit pointers):
4966
4967 .. code-block:: llvm
4968
4969       @a = external global i8, !absolute_symbol !0 ; Absolute symbol in range [0,256)
4970       @b = external global i8, !absolute_symbol !1 ; Absolute symbol in range [0,2^64)
4971
4972     ...
4973     !0 = !{ i64 0, i64 256 }
4974     !1 = !{ i64 -1, i64 -1 }
4975
4976 '``callees``' Metadata
4977 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4978
4979 ``callees`` metadata may be attached to indirect call sites. If ``callees``
4980 metadata is attached to a call site, and any callee is not among the set of
4981 functions provided by the metadata, the behavior is undefined. The intent of
4982 this metadata is to facilitate optimizations such as indirect-call promotion.
4983 For example, in the code below, the call instruction may only target the
4984 ``add`` or ``sub`` functions:
4985
4986 .. code-block:: llvm
4987
4988     %result = call i64 %binop(i64 %x, i64 %y), !callees !0
4989
4990     ...
4991     !0 = !{i64 (i64, i64)* @add, i64 (i64, i64)* @sub}
4992
4993 '``unpredictable``' Metadata
4994 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4995
4996 ``unpredictable`` metadata may be attached to any branch or switch
4997 instruction. It can be used to express the unpredictability of control
4998 flow. Similar to the llvm.expect intrinsic, it may be used to alter
4999 optimizations related to compare and branch instructions. The metadata
5000 is treated as a boolean value; if it exists, it signals that the branch
5001 or switch that it is attached to is completely unpredictable.
5002
5003 '``llvm.loop``'
5004 ^^^^^^^^^^^^^^^
5005
5006 It is sometimes useful to attach information to loop constructs. Currently,
5007 loop metadata is implemented as metadata attached to the branch instruction
5008 in the loop latch block. This type of metadata refer to a metadata node that is
5009 guaranteed to be separate for each loop. The loop identifier metadata is
5010 specified with the name ``llvm.loop``.
5011
5012 The loop identifier metadata is implemented using a metadata that refers to
5013 itself to avoid merging it with any other identifier metadata, e.g.,
5014 during module linkage or function inlining. That is, each loop should refer
5015 to their own identification metadata even if they reside in separate functions.
5016 The following example contains loop identifier metadata for two separate loop
5017 constructs:
5018
5019 .. code-block:: llvm
5020
5021     !0 = !{!0}
5022     !1 = !{!1}
5023
5024 The loop identifier metadata can be used to specify additional
5025 per-loop metadata. Any operands after the first operand can be treated
5026 as user-defined metadata. For example the ``llvm.loop.unroll.count``
5027 suggests an unroll factor to the loop unroller:
5028
5029 .. code-block:: llvm
5030
5031       br i1 %exitcond, label %._crit_edge, label %.lr.ph, !llvm.loop !0
5032     ...
5033     !0 = !{!0, !1}
5034     !1 = !{!"llvm.loop.unroll.count", i32 4}
5035
5036 '``llvm.loop.vectorize``' and '``llvm.loop.interleave``'
5037 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5038
5039 Metadata prefixed with ``llvm.loop.vectorize`` or ``llvm.loop.interleave`` are
5040 used to control per-loop vectorization and interleaving parameters such as
5041 vectorization width and interleave count. These metadata should be used in
5042 conjunction with ``llvm.loop`` loop identification metadata. The
5043 ``llvm.loop.vectorize`` and ``llvm.loop.interleave`` metadata are only
5044 optimization hints and the optimizer will only interleave and vectorize loops if
5045 it believes it is safe to do so. The ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata
5046 which contains information about loop-carried memory dependencies can be helpful
5047 in determining the safety of these transformations.
5048
5049 '``llvm.loop.interleave.count``' Metadata
5050 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5051
5052 This metadata suggests an interleave count to the loop interleaver.
5053 The first operand is the string ``llvm.loop.interleave.count`` and the
5054 second operand is an integer specifying the interleave count. For
5055 example:
5056
5057 .. code-block:: llvm
5058
5059    !0 = !{!"llvm.loop.interleave.count", i32 4}
5060
5061 Note that setting ``llvm.loop.interleave.count`` to 1 disables interleaving
5062 multiple iterations of the loop. If ``llvm.loop.interleave.count`` is set to 0
5063 then the interleave count will be determined automatically.
5064
5065 '``llvm.loop.vectorize.enable``' Metadata
5066 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5067
5068 This metadata selectively enables or disables vectorization for the loop. The
5069 first operand is the string ``llvm.loop.vectorize.enable`` and the second operand
5070 is a bit. If the bit operand value is 1 vectorization is enabled. A value of
5071 0 disables vectorization:
5072
5073 .. code-block:: llvm
5074
5075    !0 = !{!"llvm.loop.vectorize.enable", i1 0}
5076    !1 = !{!"llvm.loop.vectorize.enable", i1 1}
5077
5078 '``llvm.loop.vectorize.width``' Metadata
5079 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5080
5081 This metadata sets the target width of the vectorizer. The first
5082 operand is the string ``llvm.loop.vectorize.width`` and the second
5083 operand is an integer specifying the width. For example:
5084
5085 .. code-block:: llvm
5086
5087    !0 = !{!"llvm.loop.vectorize.width", i32 4}
5088
5089 Note that setting ``llvm.loop.vectorize.width`` to 1 disables
5090 vectorization of the loop. If ``llvm.loop.vectorize.width`` is set to
5091 0 or if the loop does not have this metadata the width will be
5092 determined automatically.
5093
5094 '``llvm.loop.unroll``'
5095 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5096
5097 Metadata prefixed with ``llvm.loop.unroll`` are loop unrolling
5098 optimization hints such as the unroll factor. ``llvm.loop.unroll``
5099 metadata should be used in conjunction with ``llvm.loop`` loop
5100 identification metadata. The ``llvm.loop.unroll`` metadata are only
5101 optimization hints and the unrolling will only be performed if the
5102 optimizer believes it is safe to do so.
5103
5104 '``llvm.loop.unroll.count``' Metadata
5105 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5106
5107 This metadata suggests an unroll factor to the loop unroller. The
5108 first operand is the string ``llvm.loop.unroll.count`` and the second
5109 operand is a positive integer specifying the unroll factor. For
5110 example:
5111
5112 .. code-block:: llvm
5113
5114    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.count", i32 4}
5115
5116 If the trip count of the loop is less than the unroll count the loop
5117 will be partially unrolled.
5118
5119 '``llvm.loop.unroll.disable``' Metadata
5120 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5121
5122 This metadata disables loop unrolling. The metadata has a single operand
5123 which is the string ``llvm.loop.unroll.disable``. For example:
5124
5125 .. code-block:: llvm
5126
5127    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.disable"}
5128
5129 '``llvm.loop.unroll.runtime.disable``' Metadata
5130 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5131
5132 This metadata disables runtime loop unrolling. The metadata has a single
5133 operand which is the string ``llvm.loop.unroll.runtime.disable``. For example:
5134
5135 .. code-block:: llvm
5136
5137    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.runtime.disable"}
5138
5139 '``llvm.loop.unroll.enable``' Metadata
5140 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5141
5142 This metadata suggests that the loop should be fully unrolled if the trip count
5143 is known at compile time and partially unrolled if the trip count is not known
5144 at compile time. The metadata has a single operand which is the string
5145 ``llvm.loop.unroll.enable``.  For example:
5146
5147 .. code-block:: llvm
5148
5149    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.enable"}
5150
5151 '``llvm.loop.unroll.full``' Metadata
5152 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5153
5154 This metadata suggests that the loop should be unrolled fully. The
5155 metadata has a single operand which is the string ``llvm.loop.unroll.full``.
5156 For example:
5157
5158 .. code-block:: llvm
5159
5160    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.full"}
5161
5162 '``llvm.loop.licm_versioning.disable``' Metadata
5163 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5164
5165 This metadata indicates that the loop should not be versioned for the purpose
5166 of enabling loop-invariant code motion (LICM). The metadata has a single operand
5167 which is the string ``llvm.loop.licm_versioning.disable``. For example:
5168
5169 .. code-block:: llvm
5170
5171    !0 = !{!"llvm.loop.licm_versioning.disable"}
5172
5173 '``llvm.loop.distribute.enable``' Metadata
5174 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5175
5176 Loop distribution allows splitting a loop into multiple loops.  Currently,
5177 this is only performed if the entire loop cannot be vectorized due to unsafe
5178 memory dependencies.  The transformation will attempt to isolate the unsafe
5179 dependencies into their own loop.
5180
5181 This metadata can be used to selectively enable or disable distribution of the
5182 loop.  The first operand is the string ``llvm.loop.distribute.enable`` and the
5183 second operand is a bit. If the bit operand value is 1 distribution is
5184 enabled. A value of 0 disables distribution:
5185
5186 .. code-block:: llvm
5187
5188    !0 = !{!"llvm.loop.distribute.enable", i1 0}
5189    !1 = !{!"llvm.loop.distribute.enable", i1 1}
5190
5191 This metadata should be used in conjunction with ``llvm.loop`` loop
5192 identification metadata.
5193
5194 '``llvm.mem``'
5195 ^^^^^^^^^^^^^^^
5196
5197 Metadata types used to annotate memory accesses with information helpful
5198 for optimizations are prefixed with ``llvm.mem``.
5199
5200 '``llvm.mem.parallel_loop_access``' Metadata
5201 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5202
5203 The ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata refers to a loop identifier,
5204 or metadata containing a list of loop identifiers for nested loops.
5205 The metadata is attached to memory accessing instructions and denotes that
5206 no loop carried memory dependence exist between it and other instructions denoted
5207 with the same loop identifier. The metadata on memory reads also implies that
5208 if conversion (i.e. speculative execution within a loop iteration) is safe.
5209
5210 Precisely, given two instructions ``m1`` and ``m2`` that both have the
5211 ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata, with ``L1`` and ``L2`` being the
5212 set of loops associated with that metadata, respectively, then there is no loop
5213 carried dependence between ``m1`` and ``m2`` for loops in both ``L1`` and
5214 ``L2``.
5215
5216 As a special case, if all memory accessing instructions in a loop have
5217 ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata that refers to that loop, then the
5218 loop has no loop carried memory dependences and is considered to be a parallel
5219 loop.
5220
5221 Note that if not all memory access instructions have such metadata referring to
5222 the loop, then the loop is considered not being trivially parallel. Additional
5223 memory dependence analysis is required to make that determination. As a fail
5224 safe mechanism, this causes loops that were originally parallel to be considered
5225 sequential (if optimization passes that are unaware of the parallel semantics
5226 insert new memory instructions into the loop body).
5227
5228 Example of a loop that is considered parallel due to its correct use of
5229 both ``llvm.loop`` and ``llvm.mem.parallel_loop_access``
5230 metadata types that refer to the same loop identifier metadata.
5231
5232 .. code-block:: llvm
5233
5234    for.body:
5235      ...
5236      %val0 = load i32, i32* %arrayidx, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
5237      ...
5238      store i32 %val0, i32* %arrayidx1, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
5239      ...
5240      br i1 %exitcond, label %for.end, label %for.body, !llvm.loop !0
5241
5242    for.end:
5243    ...
5244    !0 = !{!0}
5245
5246 It is also possible to have nested parallel loops. In that case the
5247 memory accesses refer to a list of loop identifier metadata nodes instead of
5248 the loop identifier metadata node directly:
5249
5250 .. code-block:: llvm
5251
5252    outer.for.body:
5253      ...
5254      %val1 = load i32, i32* %arrayidx3, !llvm.mem.parallel_loop_access !2
5255      ...
5256      br label %inner.for.body
5257
5258    inner.for.body:
5259      ...
5260      %val0 = load i32, i32* %arrayidx1, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
5261      ...
5262      store i32 %val0, i32* %arrayidx2, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
5263      ...
5264      br i1 %exitcond, label %inner.for.end, label %inner.for.body, !llvm.loop !1
5265
5266    inner.for.end:
5267      ...
5268      store i32 %val1, i32* %arrayidx4, !llvm.mem.parallel_loop_access !2
5269      ...
5270      br i1 %exitcond, label %outer.for.end, label %outer.for.body, !llvm.loop !2
5271
5272    outer.for.end:                                          ; preds = %for.body
5273    ...
5274    !0 = !{!1, !2} ; a list of loop identifiers
5275    !1 = !{!1} ; an identifier for the inner loop
5276    !2 = !{!2} ; an identifier for the outer loop
5277
5278 '``irr_loop``' Metadata
5279 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5280
5281 ``irr_loop`` metadata may be attached to the terminator instruction of a basic
5282 block that's an irreducible loop header (note that an irreducible loop has more
5283 than once header basic blocks.) If ``irr_loop`` metadata is attached to the
5284 terminator instruction of a basic block that is not really an irreducible loop
5285 header, the behavior is undefined. The intent of this metadata is to improve the
5286 accuracy of the block frequency propagation. For example, in the code below, the
5287 block ``header0`` may have a loop header weight (relative to the other headers of
5288 the irreducible loop) of 100:
5289
5290 .. code-block:: llvm
5291
5292     header0:
5293     ...
5294     br i1 %cmp, label %t1, label %t2, !irr_loop !0
5295
5296     ...
5297     !0 = !{"loop_header_weight", i64 100}
5298
5299 Irreducible loop header weights are typically based on profile data.
5300
5301 '``invariant.group``' Metadata
5302 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5303
5304 The ``invariant.group`` metadata may be attached to ``load``/``store`` instructions.
5305 The existence of the ``invariant.group`` metadata on the instruction tells
5306 the optimizer that every ``load`` and ``store`` to the same pointer operand
5307 within the same invariant group can be assumed to load or store the same
5308 value (but see the ``llvm.invariant.group.barrier`` intrinsic which affects
5309 when two pointers are considered the same). Pointers returned by bitcast or
5310 getelementptr with only zero indices are considered the same.
5311
5312 Examples:
5313
5314 .. code-block:: llvm
5315
5316    @unknownPtr = external global i8
5317    ...
5318    %ptr = alloca i8
5319    store i8 42, i8* %ptr, !invariant.group !0
5320    call void @foo(i8* %ptr)
5321
5322    %a = load i8, i8* %ptr, !invariant.group !0 ; Can assume that value under %ptr didn't change
5323    call void @foo(i8* %ptr)
5324    %b = load i8, i8* %ptr, !invariant.group !1 ; Can't assume anything, because group changed
5325
5326    %newPtr = call i8* @getPointer(i8* %ptr)
5327    %c = load i8, i8* %newPtr, !invariant.group !0 ; Can't assume anything, because we only have information about %ptr
5328
5329    %unknownValue = load i8, i8* @unknownPtr
5330    store i8 %unknownValue, i8* %ptr, !invariant.group !0 ; Can assume that %unknownValue == 42
5331
5332    call void @foo(i8* %ptr)
5333    %newPtr2 = call i8* @llvm.invariant.group.barrier(i8* %ptr)
5334    %d = load i8, i8* %newPtr2, !invariant.group !0  ; Can't step through invariant.group.barrier to get value of %ptr
5335
5336    ...
5337    declare void @foo(i8*)
5338    declare i8* @getPointer(i8*)
5339    declare i8* @llvm.invariant.group.barrier(i8*)
5340
5341    !0 = !{!"magic ptr"}
5342    !1 = !{!"other ptr"}
5343
5344 The invariant.group metadata must be dropped when replacing one pointer by
5345 another based on aliasing information. This is because invariant.group is tied
5346 to the SSA value of the pointer operand.
5347
5348 .. code-block:: llvm
5349
5350   %v = load i8, i8* %x, !invariant.group !0
5351   ; if %x mustalias %y then we can replace the above instruction with
5352   %v = load i8, i8* %y
5353
5354
5355 '``type``' Metadata
5356 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5357
5358 See :doc:`TypeMetadata`.
5359
5360 '``associated``' Metadata
5361 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5362
5363 The ``associated`` metadata may be attached to a global object
5364 declaration with a single argument that references another global object.
5365
5366 This metadata prevents discarding of the global object in linker GC
5367 unless the referenced object is also discarded. The linker support for
5368 this feature is spotty. For best compatibility, globals carrying this
5369 metadata may also:
5370
5371 - Be in a comdat with the referenced global.
5372 - Be in @llvm.compiler.used.
5373 - Have an explicit section with a name which is a valid C identifier.
5374
5375 It does not have any effect on non-ELF targets.
5376
5377 Example:
5378
5379 .. code-block:: text
5380
5381     $a = comdat any
5382     @a = global i32 1, comdat $a
5383     @b = internal global i32 2, comdat $a, section "abc", !associated !0
5384     !0 = !{i32* @a}
5385
5386
5387 '``prof``' Metadata
5388 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5389
5390 The ``prof`` metadata is used to record profile data in the IR.
5391 The first operand of the metadata node indicates the profile metadata
5392 type. There are currently 3 types:
5393 :ref:`branch_weights<prof_node_branch_weights>`,
5394 :ref:`function_entry_count<prof_node_function_entry_count>`, and
5395 :ref:`VP<prof_node_VP>`.
5396
5397 .. _prof_node_branch_weights:
5398
5399 branch_weights
5400 """"""""""""""
5401
5402 Branch weight metadata attached to a branch, select, switch or call instruction
5403 represents the likeliness of the associated branch being taken.
5404 For more information, see :doc:`BranchWeightMetadata`.
5405
5406 .. _prof_node_function_entry_count:
5407
5408 function_entry_count
5409 """"""""""""""""""""
5410
5411 Function entry count metadata can be attached to function definitions
5412 to record the number of times the function is called. Used with BFI
5413 information, it is also used to derive the basic block profile count.
5414 For more information, see :doc:`BranchWeightMetadata`.
5415
5416 .. _prof_node_VP:
5417
5418 VP
5419 ""
5420
5421 VP (value profile) metadata can be attached to instructions that have
5422 value profile information. Currently this is indirect calls (where it
5423 records the hottest callees) and calls to memory intrinsics such as memcpy,
5424 memmove, and memset (where it records the hottest byte lengths).
5425
5426 Each VP metadata node contains "VP" string, then a uint32_t value for the value
5427 profiling kind, a uint64_t value for the total number of times the instruction
5428 is executed, followed by uint64_t value and execution count pairs.
5429 The value profiling kind is 0 for indirect call targets and 1 for memory
5430 operations. For indirect call targets, each profile value is a hash
5431 of the callee function name, and for memory operations each value is the
5432 byte length.
5433
5434 Note that the value counts do not need to add up to the total count
5435 listed in the third operand (in practice only the top hottest values
5436 are tracked and reported).
5437
5438 Indirect call example:
5439
5440 .. code-block:: llvm
5441
5442     call void %f(), !prof !1
5443     !1 = !{!"VP", i32 0, i64 1600, i64 7651369219802541373, i64 1030, i64 -4377547752858689819, i64 410}
5444
5445 Note that the VP type is 0 (the second operand), which indicates this is
5446 an indirect call value profile data. The third operand indicates that the
5447 indirect call executed 1600 times. The 4th and 6th operands give the
5448 hashes of the 2 hottest target functions' names (this is the same hash used
5449 to represent function names in the profile database), and the 5th and 7th
5450 operands give the execution count that each of the respective prior target
5451 functions was called.
5452
5453 Module Flags Metadata
5454 =====================
5455
5456 Information about the module as a whole is difficult to convey to LLVM's
5457 subsystems. The LLVM IR isn't sufficient to transmit this information.
5458 The ``llvm.module.flags`` named metadata exists in order to facilitate
5459 this. These flags are in the form of key / value pairs --- much like a
5460 dictionary --- making it easy for any subsystem who cares about a flag to
5461 look it up.
5462
5463 The ``llvm.module.flags`` metadata contains a list of metadata triplets.
5464 Each triplet has the following form:
5465
5466 -  The first element is a *behavior* flag, which specifies the behavior
5467    when two (or more) modules are merged together, and it encounters two
5468    (or more) metadata with the same ID. The supported behaviors are
5469    described below.
5470 -  The second element is a metadata string that is a unique ID for the
5471    metadata. Each module may only have one flag entry for each unique ID (not
5472    including entries with the **Require** behavior).
5473 -  The third element is the value of the flag.
5474
5475 When two (or more) modules are merged together, the resulting
5476 ``llvm.module.flags`` metadata is the union of the modules' flags. That is, for
5477 each unique metadata ID string, there will be exactly one entry in the merged
5478 modules ``llvm.module.flags`` metadata table, and the value for that entry will
5479 be determined by the merge behavior flag, as described below. The only exception
5480 is that entries with the *Require* behavior are always preserved.
5481
5482 The following behaviors are supported:
5483
5484 .. list-table::
5485    :header-rows: 1
5486    :widths: 10 90
5487
5488    * - Value
5489      - Behavior
5490
5491    * - 1
5492      - **Error**
5493            Emits an error if two values disagree, otherwise the resulting value
5494            is that of the operands.
5495
5496    * - 2
5497      - **Warning**
5498            Emits a warning if two values disagree. The result value will be the
5499            operand for the flag from the first module being linked.
5500
5501    * - 3
5502      - **Require**
5503            Adds a requirement that another module flag be present and have a
5504            specified value after linking is performed. The value must be a
5505            metadata pair, where the first element of the pair is the ID of the
5506            module flag to be restricted, and the second element of the pair is
5507            the value the module flag should be restricted to. This behavior can
5508            be used to restrict the allowable results (via triggering of an
5509            error) of linking IDs with the **Override** behavior.
5510
5511    * - 4
5512      - **Override**
5513            Uses the specified value, regardless of the behavior or value of the
5514            other module. If both modules specify **Override**, but the values
5515            differ, an error will be emitted.
5516
5517    * - 5
5518      - **Append**
5519            Appends the two values, which are required to be metadata nodes.
5520
5521    * - 6
5522      - **AppendUnique**
5523            Appends the two values, which are required to be metadata
5524            nodes. However, duplicate entries in the second list are dropped
5525            during the append operation.
5526
5527    * - 7
5528      - **Max**
5529            Takes the max of the two values, which are required to be integers.
5530
5531 It is an error for a particular unique flag ID to have multiple behaviors,
5532 except in the case of **Require** (which adds restrictions on another metadata
5533 value) or **Override**.
5534
5535 An example of module flags:
5536
5537 .. code-block:: llvm
5538
5539     !0 = !{ i32 1, !"foo", i32 1 }
5540     !1 = !{ i32 4, !"bar", i32 37 }
5541     !2 = !{ i32 2, !"qux", i32 42 }
5542     !3 = !{ i32 3, !"qux",
5543       !{
5544         !"foo", i32 1
5545       }
5546     }
5547     !llvm.module.flags = !{ !0, !1, !2, !3 }
5548
5549 -  Metadata ``!0`` has the ID ``!"foo"`` and the value '1'. The behavior
5550    if two or more ``!"foo"`` flags are seen is to emit an error if their
5551    values are not equal.
5552
5553 -  Metadata ``!1`` has the ID ``!"bar"`` and the value '37'. The
5554    behavior if two or more ``!"bar"`` flags are seen is to use the value
5555    '37'.
5556
5557 -  Metadata ``!2`` has the ID ``!"qux"`` and the value '42'. The
5558    behavior if two or more ``!"qux"`` flags are seen is to emit a
5559    warning if their values are not equal.
5560
5561 -  Metadata ``!3`` has the ID ``!"qux"`` and the value:
5562
5563    ::
5564
5565        !{ !"foo", i32 1 }
5566
5567    The behavior is to emit an error if the ``llvm.module.flags`` does not
5568    contain a flag with the ID ``!"foo"`` that has the value '1' after linking is
5569    performed.
5570
5571 Objective-C Garbage Collection Module Flags Metadata
5572 ----------------------------------------------------
5573
5574 On the Mach-O platform, Objective-C stores metadata about garbage
5575 collection in a special section called "image info". The metadata
5576 consists of a version number and a bitmask specifying what types of
5577 garbage collection are supported (if any) by the file. If two or more
5578 modules are linked together their garbage collection metadata needs to
5579 be merged rather than appended together.
5580
5581 The Objective-C garbage collection module flags metadata consists of the
5582 following key-value pairs:
5583
5584 .. list-table::
5585    :header-rows: 1
5586    :widths: 30 70
5587
5588    * - Key
5589      - Value
5590
5591    * - ``Objective-C Version``
5592      - **[Required]** --- The Objective-C ABI version. Valid values are 1 and 2.
5593
5594    * - ``Objective-C Image Info Version``
5595      - **[Required]** --- The version of the image info section. Currently
5596        always 0.
5597
5598    * - ``Objective-C Image Info Section``
5599      - **[Required]** --- The section to place the metadata. Valid values are
5600        ``"__OBJC, __image_info, regular"`` for Objective-C ABI version 1, and
5601        ``"__DATA,__objc_imageinfo, regular, no_dead_strip"`` for
5602        Objective-C ABI version 2.
5603
5604    * - ``Objective-C Garbage Collection``
5605      - **[Required]** --- Specifies whether garbage collection is supported or
5606        not. Valid values are 0, for no garbage collection, and 2, for garbage
5607        collection supported.
5608
5609    * - ``Objective-C GC Only``
5610      - **[Optional]** --- Specifies that only garbage collection is supported.
5611        If present, its value must be 6. This flag requires that the
5612        ``Objective-C Garbage Collection`` flag have the value 2.
5613
5614 Some important flag interactions:
5615
5616 -  If a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 is
5617    merged with a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to
5618    2, then the resulting module has the
5619    ``Objective-C Garbage Collection`` flag set to 0.
5620 -  A module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 cannot be
5621    merged with a module with ``Objective-C GC Only`` set to 6.
5622
5623 C type width Module Flags Metadata
5624 ----------------------------------
5625
5626 The ARM backend emits a section into each generated object file describing the
5627 options that it was compiled with (in a compiler-independent way) to prevent
5628 linking incompatible objects, and to allow automatic library selection. Some
5629 of these options are not visible at the IR level, namely wchar_t width and enum
5630 width.
5631
5632 To pass this information to the backend, these options are encoded in module
5633 flags metadata, using the following key-value pairs:
5634
5635 .. list-table::
5636    :header-rows: 1
5637    :widths: 30 70
5638
5639    * - Key
5640      - Value
5641
5642    * - short_wchar
5643      - * 0 --- sizeof(wchar_t) == 4
5644        * 1 --- sizeof(wchar_t) == 2
5645
5646    * - short_enum
5647      - * 0 --- Enums are at least as large as an ``int``.
5648        * 1 --- Enums are stored in the smallest integer type which can
5649          represent all of its values.
5650
5651 For example, the following metadata section specifies that the module was
5652 compiled with a ``wchar_t`` width of 4 bytes, and the underlying type of an
5653 enum is the smallest type which can represent all of its values::
5654
5655     !llvm.module.flags = !{!0, !1}
5656     !0 = !{i32 1, !"short_wchar", i32 1}
5657     !1 = !{i32 1, !"short_enum", i32 0}
5658
5659 Automatic Linker Flags Named Metadata
5660 =====================================
5661
5662 Some targets support embedding flags to the linker inside individual object
5663 files. Typically this is used in conjunction with language extensions which
5664 allow source files to explicitly declare the libraries they depend on, and have
5665 these automatically be transmitted to the linker via object files.
5666
5667 These flags are encoded in the IR using named metadata with the name
5668 ``!llvm.linker.options``. Each operand is expected to be a metadata node
5669 which should be a list of other metadata nodes, each of which should be a
5670 list of metadata strings defining linker options.
5671
5672 For example, the following metadata section specifies two separate sets of
5673 linker options, presumably to link against ``libz`` and the ``Cocoa``
5674 framework::
5675
5676     !0 = !{ !"-lz" },
5677     !1 = !{ !"-framework", !"Cocoa" } } }
5678     !llvm.linker.options = !{ !0, !1 }
5679
5680 The metadata encoding as lists of lists of options, as opposed to a collapsed
5681 list of options, is chosen so that the IR encoding can use multiple option
5682 strings to specify e.g., a single library, while still having that specifier be
5683 preserved as an atomic element that can be recognized by a target specific
5684 assembly writer or object file emitter.
5685
5686 Each individual option is required to be either a valid option for the target's
5687 linker, or an option that is reserved by the target specific assembly writer or
5688 object file emitter. No other aspect of these options is defined by the IR.
5689
5690 .. _intrinsicglobalvariables:
5691
5692 Intrinsic Global Variables
5693 ==========================
5694
5695 LLVM has a number of "magic" global variables that contain data that
5696 affect code generation or other IR semantics. These are documented here.
5697 All globals of this sort should have a section specified as
5698 "``llvm.metadata``". This section and all globals that start with
5699 "``llvm.``" are reserved for use by LLVM.
5700
5701 .. _gv_llvmused:
5702
5703 The '``llvm.used``' Global Variable
5704 -----------------------------------
5705
5706 The ``@llvm.used`` global is an array which has
5707 :ref:`appending linkage <linkage_appending>`. This array contains a list of
5708 pointers to named global variables, functions and aliases which may optionally
5709 have a pointer cast formed of bitcast or getelementptr. For example, a legal
5710 use of it is:
5711
5712 .. code-block:: llvm
5713
5714     @X = global i8 4
5715     @Y = global i32 123
5716
5717     @llvm.used = appending global [2 x i8*] [
5718        i8* @X,
5719        i8* bitcast (i32* @Y to i8*)
5720     ], section "llvm.metadata"
5721
5722 If a symbol appears in the ``@llvm.used`` list, then the compiler, assembler,
5723 and linker are required to treat the symbol as if there is a reference to the
5724 symbol that it cannot see (which is why they have to be named). For example, if
5725 a variable has internal linkage and no references other than that from the
5726 ``@llvm.used`` list, it cannot be deleted. This is commonly used to represent
5727 references from inline asms and other things the compiler cannot "see", and
5728 corresponds to "``attribute((used))``" in GNU C.
5729
5730 On some targets, the code generator must emit a directive to the
5731 assembler or object file to prevent the assembler and linker from
5732 molesting the symbol.
5733
5734 .. _gv_llvmcompilerused:
5735
5736 The '``llvm.compiler.used``' Global Variable
5737 --------------------------------------------
5738
5739 The ``@llvm.compiler.used`` directive is the same as the ``@llvm.used``
5740 directive, except that it only prevents the compiler from touching the
5741 symbol. On targets that support it, this allows an intelligent linker to
5742 optimize references to the symbol without being impeded as it would be
5743 by ``@llvm.used``.
5744
5745 This is a rare construct that should only be used in rare circumstances,
5746 and should not be exposed to source languages.
5747
5748 .. _gv_llvmglobalctors:
5749
5750 The '``llvm.global_ctors``' Global Variable
5751 -------------------------------------------
5752
5753 .. code-block:: llvm
5754
5755     %0 = type { i32, void ()*, i8* }
5756     @llvm.global_ctors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @ctor, i8* @data }]
5757
5758 The ``@llvm.global_ctors`` array contains a list of constructor
5759 functions, priorities, and an optional associated global or function.
5760 The functions referenced by this array will be called in ascending order
5761 of priority (i.e. lowest first) when the module is loaded. The order of
5762 functions with the same priority is not defined.
5763
5764 If the third field is present, non-null, and points to a global variable
5765 or function, the initializer function will only run if the associated
5766 data from the current module is not discarded.
5767
5768 .. _llvmglobaldtors:
5769
5770 The '``llvm.global_dtors``' Global Variable
5771 -------------------------------------------
5772
5773 .. code-block:: llvm
5774
5775     %0 = type { i32, void ()*, i8* }
5776     @llvm.global_dtors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @dtor, i8* @data }]
5777
5778 The ``@llvm.global_dtors`` array contains a list of destructor
5779 functions, priorities, and an optional associated global or function.
5780 The functions referenced by this array will be called in descending
5781 order of priority (i.e. highest first) when the module is unloaded. The
5782 order of functions with the same priority is not defined.
5783
5784 If the third field is present, non-null, and points to a global variable
5785 or function, the destructor function will only run if the associated
5786 data from the current module is not discarded.
5787
5788 Instruction Reference
5789 =====================
5790
5791 The LLVM instruction set consists of several different classifications
5792 of instructions: :ref:`terminator instructions <terminators>`, :ref:`binary
5793 instructions <binaryops>`, :ref:`bitwise binary
5794 instructions <bitwiseops>`, :ref:`memory instructions <memoryops>`, and
5795 :ref:`other instructions <otherops>`.
5796
5797 .. _terminators:
5798
5799 Terminator Instructions
5800 -----------------------
5801
5802 As mentioned :ref:`previously <functionstructure>`, every basic block in a
5803 program ends with a "Terminator" instruction, which indicates which
5804 block should be executed after the current block is finished. These
5805 terminator instructions typically yield a '``void``' value: they produce
5806 control flow, not values (the one exception being the
5807 ':ref:`invoke <i_invoke>`' instruction).
5808
5809 The terminator instructions are: ':ref:`ret <i_ret>`',
5810 ':ref:`br <i_br>`', ':ref:`switch <i_switch>`',
5811 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`', ':ref:`invoke <i_invoke>`',
5812 ':ref:`resume <i_resume>`', ':ref:`catchswitch <i_catchswitch>`',
5813 ':ref:`catchret <i_catchret>`',
5814 ':ref:`cleanupret <i_cleanupret>`',
5815 and ':ref:`unreachable <i_unreachable>`'.
5816
5817 .. _i_ret:
5818
5819 '``ret``' Instruction
5820 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5821
5822 Syntax:
5823 """""""
5824
5825 ::
5826
5827       ret <type> <value>       ; Return a value from a non-void function
5828       ret void                 ; Return from void function
5829
5830 Overview:
5831 """""""""
5832
5833 The '``ret``' instruction is used to return control flow (and optionally
5834 a value) from a function back to the caller.
5835
5836 There are two forms of the '``ret``' instruction: one that returns a
5837 value and then causes control flow, and one that just causes control
5838 flow to occur.
5839
5840 Arguments:
5841 """"""""""
5842
5843 The '``ret``' instruction optionally accepts a single argument, the
5844 return value. The type of the return value must be a ':ref:`first
5845 class <t_firstclass>`' type.
5846
5847 A function is not :ref:`well formed <wellformed>` if it it has a non-void
5848 return type and contains a '``ret``' instruction with no return value or
5849 a return value with a type that does not match its type, or if it has a
5850 void return type and contains a '``ret``' instruction with a return
5851 value.
5852
5853 Semantics:
5854 """"""""""
5855
5856 When the '``ret``' instruction is executed, control flow returns back to
5857 the calling function's context. If the caller is a
5858 ":ref:`call <i_call>`" instruction, execution continues at the
5859 instruction after the call. If the caller was an
5860 ":ref:`invoke <i_invoke>`" instruction, execution continues at the
5861 beginning of the "normal" destination block. If the instruction returns
5862 a value, that value shall set the call or invoke instruction's return
5863 value.
5864
5865 Example:
5866 """"""""
5867
5868 .. code-block:: llvm
5869
5870       ret i32 5                       ; Return an integer value of 5
5871       ret void                        ; Return from a void function
5872       ret { i32, i8 } { i32 4, i8 2 } ; Return a struct of values 4 and 2
5873
5874 .. _i_br:
5875
5876 '``br``' Instruction
5877 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5878
5879 Syntax:
5880 """""""
5881
5882 ::
5883
5884       br i1 <cond>, label <iftrue>, label <iffalse>
5885       br label <dest>          ; Unconditional branch
5886
5887 Overview:
5888 """""""""
5889
5890 The '``br``' instruction is used to cause control flow to transfer to a
5891 different basic block in the current function. There are two forms of
5892 this instruction, corresponding to a conditional branch and an
5893 unconditional branch.
5894
5895 Arguments:
5896 """"""""""
5897
5898 The conditional branch form of the '``br``' instruction takes a single
5899 '``i1``' value and two '``label``' values. The unconditional form of the
5900 '``br``' instruction takes a single '``label``' value as a target.
5901
5902 Semantics:
5903 """"""""""
5904
5905 Upon execution of a conditional '``br``' instruction, the '``i1``'
5906 argument is evaluated. If the value is ``true``, control flows to the
5907 '``iftrue``' ``label`` argument. If "cond" is ``false``, control flows
5908 to the '``iffalse``' ``label`` argument.
5909
5910 Example:
5911 """"""""
5912
5913 .. code-block:: llvm
5914
5915     Test:
5916       %cond = icmp eq i32 %a, %b
5917       br i1 %cond, label %IfEqual, label %IfUnequal
5918     IfEqual:
5919       ret i32 1
5920     IfUnequal:
5921       ret i32 0
5922
5923 .. _i_switch:
5924
5925 '``switch``' Instruction
5926 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5927
5928 Syntax:
5929 """""""
5930
5931 ::
5932
5933       switch <intty> <value>, label <defaultdest> [ <intty> <val>, label <dest> ... ]
5934
5935 Overview:
5936 """""""""
5937
5938 The '``switch``' instruction is used to transfer control flow to one of
5939 several different places. It is a generalization of the '``br``'
5940 instruction, allowing a branch to occur to one of many possible
5941 destinations.
5942
5943 Arguments:
5944 """"""""""
5945
5946 The '``switch``' instruction uses three parameters: an integer
5947 comparison value '``value``', a default '``label``' destination, and an
5948 array of pairs of comparison value constants and '``label``'s. The table
5949 is not allowed to contain duplicate constant entries.
5950
5951 Semantics:
5952 """"""""""
5953
5954 The ``switch`` instruction specifies a table of values and destinations.
5955 When the '``switch``' instruction is executed, this table is searched
5956 for the given value. If the value is found, control flow is transferred
5957 to the corresponding destination; otherwise, control flow is transferred
5958 to the default destination.
5959
5960 Implementation:
5961 """""""""""""""
5962
5963 Depending on properties of the target machine and the particular
5964 ``switch`` instruction, this instruction may be code generated in
5965 different ways. For example, it could be generated as a series of
5966 chained conditional branches or with a lookup table.
5967
5968 Example:
5969 """"""""
5970
5971 .. code-block:: llvm
5972
5973      ; Emulate a conditional br instruction
5974      %Val = zext i1 %value to i32
5975      switch i32 %Val, label %truedest [ i32 0, label %falsedest ]
5976
5977      ; Emulate an unconditional br instruction
5978      switch i32 0, label %dest [ ]
5979
5980      ; Implement a jump table:
5981      switch i32 %val, label %otherwise [ i32 0, label %onzero
5982                                          i32 1, label %onone
5983                                          i32 2, label %ontwo ]
5984
5985 .. _i_indirectbr:
5986
5987 '``indirectbr``' Instruction
5988 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5989
5990 Syntax:
5991 """""""
5992
5993 ::
5994
5995       indirectbr <somety>* <address>, [ label <dest1>, label <dest2>, ... ]
5996
5997 Overview:
5998 """""""""
5999
6000 The '``indirectbr``' instruction implements an indirect branch to a
6001 label within the current function, whose address is specified by
6002 "``address``". Address must be derived from a
6003 :ref:`blockaddress <blockaddress>` constant.
6004
6005 Arguments:
6006 """"""""""
6007
6008 The '``address``' argument is the address of the label to jump to. The
6009 rest of the arguments indicate the full set of possible destinations
6010 that the address may point to. Blocks are allowed to occur multiple
6011 times in the destination list, though this isn't particularly useful.
6012
6013 This destination list is required so that dataflow analysis has an
6014 accurate understanding of the CFG.
6015
6016 Semantics:
6017 """"""""""
6018
6019 Control transfers to the block specified in the address argument. All
6020 possible destination blocks must be listed in the label list, otherwise
6021 this instruction has undefined behavior. This implies that jumps to
6022 labels defined in other functions have undefined behavior as well.
6023
6024 Implementation:
6025 """""""""""""""
6026
6027 This is typically implemented with a jump through a register.
6028
6029 Example:
6030 """"""""
6031
6032 .. code-block:: llvm
6033
6034      indirectbr i8* %Addr, [ label %bb1, label %bb2, label %bb3 ]
6035
6036 .. _i_invoke:
6037
6038 '``invoke``' Instruction
6039 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6040
6041 Syntax:
6042 """""""
6043
6044 ::
6045
6046       <result> = invoke [cconv] [ret attrs] <ty>|<fnty> <fnptrval>(<function args>) [fn attrs]
6047                     [operand bundles] to label <normal label> unwind label <exception label>
6048
6049 Overview:
6050 """""""""
6051
6052 The '``invoke``' instruction causes control to transfer to a specified
6053 function, with the possibility of control flow transfer to either the
6054 '``normal``' label or the '``exception``' label. If the callee function
6055 returns with the "``ret``" instruction, control flow will return to the
6056 "normal" label. If the callee (or any indirect callees) returns via the
6057 ":ref:`resume <i_resume>`" instruction or other exception handling
6058 mechanism, control is interrupted and continued at the dynamically
6059 nearest "exception" label.
6060
6061 The '``exception``' label is a `landing
6062 pad <ExceptionHandling.html#overview>`_ for the exception. As such,
6063 '``exception``' label is required to have the
6064 ":ref:`landingpad <i_landingpad>`" instruction, which contains the
6065 information about the behavior of the program after unwinding happens,
6066 as its first non-PHI instruction. The restrictions on the
6067 "``landingpad``" instruction's tightly couples it to the "``invoke``"
6068 instruction, so that the important information contained within the
6069 "``landingpad``" instruction can't be lost through normal code motion.
6070
6071 Arguments:
6072 """"""""""
6073
6074 This instruction requires several arguments:
6075
6076 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
6077    convention <callingconv>` the call should use. If none is
6078    specified, the call defaults to using C calling conventions.
6079 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
6080    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
6081    are valid here.
6082 #. '``ty``': the type of the call instruction itself which is also the
6083    type of the return value. Functions that return no value are marked
6084    ``void``.
6085 #. '``fnty``': shall be the signature of the function being invoked. The
6086    argument types must match the types implied by this signature. This
6087    type can be omitted if the function is not varargs.
6088 #. '``fnptrval``': An LLVM value containing a pointer to a function to
6089    be invoked. In most cases, this is a direct function invocation, but
6090    indirect ``invoke``'s are just as possible, calling an arbitrary pointer
6091    to function value.
6092 #. '``function args``': argument list whose types match the function
6093    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
6094    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
6095    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
6096    extra arguments can be specified.
6097 #. '``normal label``': the label reached when the called function
6098    executes a '``ret``' instruction.
6099 #. '``exception label``': the label reached when a callee returns via
6100    the :ref:`resume <i_resume>` instruction or other exception handling
6101    mechanism.
6102 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list.
6103 #. The optional :ref:`operand bundles <opbundles>` list.
6104
6105 Semantics:
6106 """"""""""
6107
6108 This instruction is designed to operate as a standard '``call``'
6109 instruction in most regards. The primary difference is that it
6110 establishes an association with a label, which is used by the runtime
6111 library to unwind the stack.
6112
6113 This instruction is used in languages with destructors to ensure that
6114 proper cleanup is performed in the case of either a ``longjmp`` or a
6115 thrown exception. Additionally, this is important for implementation of
6116 '``catch``' clauses in high-level languages that support them.
6117
6118 For the purposes of the SSA form, the definition of the value returned
6119 by the '``invoke``' instruction is deemed to occur on the edge from the
6120 current block to the "normal" label. If the callee unwinds then no
6121 return value is available.
6122
6123 Example:
6124 """"""""
6125
6126 .. code-block:: llvm
6127
6128       %retval = invoke i32 @Test(i32 15) to label %Continue
6129                   unwind label %TestCleanup              ; i32:retval set
6130       %retval = invoke coldcc i32 %Testfnptr(i32 15) to label %Continue
6131                   unwind label %TestCleanup              ; i32:retval set
6132
6133 .. _i_resume:
6134
6135 '``resume``' Instruction
6136 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6137
6138 Syntax:
6139 """""""
6140
6141 ::
6142
6143       resume <type> <value>
6144
6145 Overview:
6146 """""""""
6147
6148 The '``resume``' instruction is a terminator instruction that has no
6149 successors.
6150
6151 Arguments:
6152 """"""""""
6153
6154 The '``resume``' instruction requires one argument, which must have the
6155 same type as the result of any '``landingpad``' instruction in the same
6156 function.
6157
6158 Semantics:
6159 """"""""""
6160
6161 The '``resume``' instruction resumes propagation of an existing
6162 (in-flight) exception whose unwinding was interrupted with a
6163 :ref:`landingpad <i_landingpad>` instruction.
6164
6165 Example:
6166 """"""""
6167
6168 .. code-block:: llvm
6169
6170       resume { i8*, i32 } %exn
6171
6172 .. _i_catchswitch:
6173
6174 '``catchswitch``' Instruction
6175 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6176
6177 Syntax:
6178 """""""
6179
6180 ::
6181
6182       <resultval> = catchswitch within <parent> [ label <handler1>, label <handler2>, ... ] unwind to caller
6183       <resultval> = catchswitch within <parent> [ label <handler1>, label <handler2>, ... ] unwind label <default>
6184
6185 Overview:
6186 """""""""
6187
6188 The '``catchswitch``' instruction is used by `LLVM's exception handling system
6189 <ExceptionHandling.html#overview>`_ to describe the set of possible catch handlers
6190 that may be executed by the :ref:`EH personality routine <personalityfn>`.
6191
6192 Arguments:
6193 """"""""""
6194
6195 The ``parent`` argument is the token of the funclet that contains the
6196 ``catchswitch`` instruction. If the ``catchswitch`` is not inside a funclet,
6197 this operand may be the token ``none``.
6198
6199 The ``default`` argument is the label of another basic block beginning with
6200 either a ``cleanuppad`` or ``catchswitch`` instruction.  This unwind destination
6201 must be a legal target with respect to the ``parent`` links, as described in
6202 the `exception handling documentation\ <ExceptionHandling.html#wineh-constraints>`_.
6203
6204 The ``handlers`` are a nonempty list of successor blocks that each begin with a
6205 :ref:`catchpad <i_catchpad>` instruction.
6206
6207 Semantics:
6208 """"""""""
6209
6210 Executing this instruction transfers control to one of the successors in
6211 ``handlers``, if appropriate, or continues to unwind via the unwind label if
6212 present.
6213
6214 The ``catchswitch`` is both a terminator and a "pad" instruction, meaning that
6215 it must be both the first non-phi instruction and last instruction in the basic
6216 block. Therefore, it must be the only non-phi instruction in the block.
6217
6218 Example:
6219 """"""""
6220
6221 .. code-block:: text
6222
6223     dispatch1:
6224       %cs1 = catchswitch within none [label %handler0, label %handler1] unwind to caller
6225     dispatch2:
6226       %cs2 = catchswitch within %parenthandler [label %handler0] unwind label %cleanup
6227
6228 .. _i_catchret:
6229
6230 '``catchret``' Instruction
6231 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6232
6233 Syntax:
6234 """""""
6235
6236 ::
6237
6238       catchret from <token> to label <normal>
6239
6240 Overview:
6241 """""""""
6242
6243 The '``catchret``' instruction is a terminator instruction that has a
6244 single successor.
6245
6246
6247 Arguments:
6248 """"""""""
6249
6250 The first argument to a '``catchret``' indicates which ``catchpad`` it
6251 exits.  It must be a :ref:`catchpad <i_catchpad>`.
6252 The second argument to a '``catchret``' specifies where control will
6253 transfer to next.
6254
6255 Semantics:
6256 """"""""""
6257
6258 The '``catchret``' instruction ends an existing (in-flight) exception whose
6259 unwinding was interrupted with a :ref:`catchpad <i_catchpad>` instruction.  The
6260 :ref:`personality function <personalityfn>` gets a chance to execute arbitrary
6261 code to, for example, destroy the active exception.  Control then transfers to
6262 ``normal``.
6263
6264 The ``token`` argument must be a token produced by a ``catchpad`` instruction.
6265 If the specified ``catchpad`` is not the most-recently-entered not-yet-exited
6266 funclet pad (as described in the `EH documentation\ <ExceptionHandling.html#wineh-constraints>`_),
6267 the ``catchret``'s behavior is undefined.
6268
6269 Example:
6270 """"""""
6271
6272 .. code-block:: text
6273
6274       catchret from %catch label %continue
6275
6276 .. _i_cleanupret:
6277
6278 '``cleanupret``' Instruction
6279 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6280
6281 Syntax:
6282 """""""
6283
6284 ::
6285
6286       cleanupret from <value> unwind label <continue>
6287       cleanupret from <value> unwind to caller
6288
6289 Overview:
6290 """""""""
6291
6292 The '``cleanupret``' instruction is a terminator instruction that has
6293 an optional successor.
6294
6295
6296 Arguments:
6297 """"""""""
6298
6299 The '``cleanupret``' instruction requires one argument, which indicates
6300 which ``cleanuppad`` it exits, and must be a :ref:`cleanuppad <i_cleanuppad>`.
6301 If the specified ``cleanuppad`` is not the most-recently-entered not-yet-exited
6302 funclet pad (as described in the `EH documentation\ <ExceptionHandling.html#wineh-constraints>`_),
6303 the ``cleanupret``'s behavior is undefined.
6304
6305 The '``cleanupret``' instruction also has an optional successor, ``continue``,
6306 which must be the label of another basic block beginning with either a
6307 ``cleanuppad`` or ``catchswitch`` instruction.  This unwind destination must
6308 be a legal target with respect to the ``parent`` links, as described in the
6309 `exception handling documentation\ <ExceptionHandling.html#wineh-constraints>`_.
6310
6311 Semantics:
6312 """"""""""
6313
6314 The '``cleanupret``' instruction indicates to the
6315 :ref:`personality function <personalityfn>` that one
6316 :ref:`cleanuppad <i_cleanuppad>` it transferred control to has ended.
6317 It transfers control to ``continue`` or unwinds out of the function.
6318
6319 Example:
6320 """"""""
6321
6322 .. code-block:: text
6323
6324       cleanupret from %cleanup unwind to caller
6325       cleanupret from %cleanup unwind label %continue
6326
6327 .. _i_unreachable:
6328
6329 '``unreachable``' Instruction
6330 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6331
6332 Syntax:
6333 """""""
6334
6335 ::
6336
6337       unreachable
6338
6339 Overview:
6340 """""""""
6341
6342 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics. This
6343 instruction is used to inform the optimizer that a particular portion of
6344 the code is not reachable. This can be used to indicate that the code
6345 after a no-return function cannot be reached, and other facts.
6346
6347 Semantics:
6348 """"""""""
6349
6350 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics.
6351
6352 .. _binaryops:
6353
6354 Binary Operations
6355 -----------------
6356
6357 Binary operators are used to do most of the computation in a program.
6358 They require two operands of the same type, execute an operation on
6359 them, and produce a single value. The operands might represent multiple
6360 data, as is the case with the :ref:`vector <t_vector>` data type. The
6361 result value has the same type as its operands.
6362
6363 There are several different binary operators:
6364
6365 .. _i_add:
6366
6367 '``add``' Instruction
6368 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6369
6370 Syntax:
6371 """""""
6372
6373 ::
6374
6375       <result> = add <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
6376       <result> = add nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
6377       <result> = add nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
6378       <result> = add nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
6379
6380 Overview:
6381 """""""""
6382
6383 The '``add``' instruction returns the sum of its two operands.
6384
6385 Arguments:
6386 """"""""""
6387
6388 The two arguments to the '``add``' instruction must be
6389 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
6390 arguments must have identical types.
6391
6392 Semantics:
6393 """"""""""
6394
6395 The value produced is the integer sum of the two operands.
6396
6397 If the sum has unsigned overflow, the result returned is the
6398 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
6399 the result.
6400
6401 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
6402 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
6403
6404 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
6405 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
6406 result value of the ``add`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
6407 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
6408
6409 Example:
6410 """"""""
6411
6412 .. code-block:: text
6413
6414       <result> = add i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 + %var
6415
6416 .. _i_fadd:
6417
6418 '``fadd``' Instruction
6419 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6420
6421 Syntax:
6422 """""""
6423
6424 ::
6425
6426       <result> = fadd [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6427
6428 Overview:
6429 """""""""
6430
6431 The '``fadd``' instruction returns the sum of its two operands.
6432
6433 Arguments:
6434 """"""""""
6435
6436 The two arguments to the '``fadd``' instruction must be :ref:`floating
6437 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
6438 Both arguments must have identical types.
6439
6440 Semantics:
6441 """"""""""
6442
6443 The value produced is the floating-point sum of the two operands.
6444 This instruction is assumed to execute in the default :ref:`floating-point
6445 environment <floatenv>`. 
6446 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
6447 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
6448 unsafe floating-point optimizations:
6449
6450 Example:
6451 """"""""
6452
6453 .. code-block:: text
6454
6455       <result> = fadd float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 + %var
6456
6457 '``sub``' Instruction
6458 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6459
6460 Syntax:
6461 """""""
6462
6463 ::
6464
6465       <result> = sub <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
6466       <result> = sub nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
6467       <result> = sub nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
6468       <result> = sub nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
6469
6470 Overview:
6471 """""""""
6472
6473 The '``sub``' instruction returns the difference of its two operands.
6474
6475 Note that the '``sub``' instruction is used to represent the '``neg``'
6476 instruction present in most other intermediate representations.
6477
6478 Arguments:
6479 """"""""""
6480
6481 The two arguments to the '``sub``' instruction must be
6482 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
6483 arguments must have identical types.
6484
6485 Semantics:
6486 """"""""""
6487
6488 The value produced is the integer difference of the two operands.
6489
6490 If the difference has unsigned overflow, the result returned is the
6491 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
6492 the result.
6493
6494 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
6495 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
6496
6497 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
6498 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
6499 result value of the ``sub`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
6500 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
6501
6502 Example:
6503 """"""""
6504
6505 .. code-block:: text
6506
6507       <result> = sub i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 - %var
6508       <result> = sub i32 0, %val          ; yields i32:result = -%var
6509
6510 .. _i_fsub:
6511
6512 '``fsub``' Instruction
6513 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6514
6515 Syntax:
6516 """""""
6517
6518 ::
6519
6520       <result> = fsub [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6521
6522 Overview:
6523 """""""""
6524
6525 The '``fsub``' instruction returns the difference of its two operands.
6526
6527 Note that the '``fsub``' instruction is used to represent the '``fneg``'
6528 instruction present in most other intermediate representations.
6529
6530 Arguments:
6531 """"""""""
6532
6533 The two arguments to the '``fsub``' instruction must be :ref:`floating
6534 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
6535 Both arguments must have identical types.
6536
6537 Semantics:
6538 """"""""""
6539
6540 The value produced is the floating-point difference of the two operands.
6541 This instruction is assumed to execute in the default :ref:`floating-point
6542 environment <floatenv>`. 
6543 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
6544 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
6545 unsafe floating-point optimizations:
6546
6547 Example:
6548 """"""""
6549
6550 .. code-block:: text
6551
6552       <result> = fsub float 4.0, %var           ; yields float:result = 4.0 - %var
6553       <result> = fsub float -0.0, %val          ; yields float:result = -%var
6554
6555 '``mul``' Instruction
6556 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6557
6558 Syntax:
6559 """""""
6560
6561 ::
6562
6563       <result> = mul <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
6564       <result> = mul nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
6565       <result> = mul nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
6566       <result> = mul nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
6567
6568 Overview:
6569 """""""""
6570
6571 The '``mul``' instruction returns the product of its two operands.
6572
6573 Arguments:
6574 """"""""""
6575
6576 The two arguments to the '``mul``' instruction must be
6577 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
6578 arguments must have identical types.
6579
6580 Semantics:
6581 """"""""""
6582
6583 The value produced is the integer product of the two operands.
6584
6585 If the result of the multiplication has unsigned overflow, the result
6586 returned is the mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the
6587 bit width of the result.
6588
6589 Because LLVM integers use a two's complement representation, and the
6590 result is the same width as the operands, this instruction returns the
6591 correct result for both signed and unsigned integers. If a full product
6592 (e.g. ``i32`` * ``i32`` -> ``i64``) is needed, the operands should be
6593 sign-extended or zero-extended as appropriate to the width of the full
6594 product.
6595
6596 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
6597 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
6598 result value of the ``mul`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
6599 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
6600
6601 Example:
6602 """"""""
6603
6604 .. code-block:: text
6605
6606       <result> = mul i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 * %var
6607
6608 .. _i_fmul:
6609
6610 '``fmul``' Instruction
6611 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6612
6613 Syntax:
6614 """""""
6615
6616 ::
6617
6618       <result> = fmul [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6619
6620 Overview:
6621 """""""""
6622
6623 The '``fmul``' instruction returns the product of its two operands.
6624
6625 Arguments:
6626 """"""""""
6627
6628 The two arguments to the '``fmul``' instruction must be :ref:`floating
6629 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
6630 Both arguments must have identical types.
6631
6632 Semantics:
6633 """"""""""
6634
6635 The value produced is the floating-point product of the two operands.
6636 This instruction is assumed to execute in the default :ref:`floating-point
6637 environment <floatenv>`. 
6638 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
6639 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
6640 unsafe floating-point optimizations:
6641
6642 Example:
6643 """"""""
6644
6645 .. code-block:: text
6646
6647       <result> = fmul float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 * %var
6648
6649 '``udiv``' Instruction
6650 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6651
6652 Syntax:
6653 """""""
6654
6655 ::
6656
6657       <result> = udiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
6658       <result> = udiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6659
6660 Overview:
6661 """""""""
6662
6663 The '``udiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
6664
6665 Arguments:
6666 """"""""""
6667
6668 The two arguments to the '``udiv``' instruction must be
6669 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
6670 arguments must have identical types.
6671
6672 Semantics:
6673 """"""""""
6674
6675 The value produced is the unsigned integer quotient of the two operands.
6676
6677 Note that unsigned integer division and signed integer division are
6678 distinct operations; for signed integer division, use '``sdiv``'.
6679
6680 Division by zero is undefined behavior. For vectors, if any element
6681 of the divisor is zero, the operation has undefined behavior.
6682
6683
6684 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``udiv`` is
6685 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if %op1 is not a multiple of %op2 (as
6686 such, "((a udiv exact b) mul b) == a").
6687
6688 Example:
6689 """"""""
6690
6691 .. code-block:: text
6692
6693       <result> = udiv i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 / %var
6694
6695 '``sdiv``' Instruction
6696 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6697
6698 Syntax:
6699 """""""
6700
6701 ::
6702
6703       <result> = sdiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
6704       <result> = sdiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6705
6706 Overview:
6707 """""""""
6708
6709 The '``sdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
6710
6711 Arguments:
6712 """"""""""
6713
6714 The two arguments to the '``sdiv``' instruction must be
6715 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
6716 arguments must have identical types.
6717
6718 Semantics:
6719 """"""""""
6720
6721 The value produced is the signed integer quotient of the two operands
6722 rounded towards zero.
6723
6724 Note that signed integer division and unsigned integer division are
6725 distinct operations; for unsigned integer division, use '``udiv``'.
6726
6727 Division by zero is undefined behavior. For vectors, if any element
6728 of the divisor is zero, the operation has undefined behavior.
6729 Overflow also leads to undefined behavior; this is a rare case, but can
6730 occur, for example, by doing a 32-bit division of -2147483648 by -1.
6731
6732 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``sdiv`` is
6733 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the result would be rounded.
6734
6735 Example:
6736 """"""""
6737
6738 .. code-block:: text
6739
6740       <result> = sdiv i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 / %var
6741
6742 .. _i_fdiv:
6743
6744 '``fdiv``' Instruction
6745 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6746
6747 Syntax:
6748 """""""
6749
6750 ::
6751
6752       <result> = fdiv [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6753
6754 Overview:
6755 """""""""
6756
6757 The '``fdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
6758
6759 Arguments:
6760 """"""""""
6761
6762 The two arguments to the '``fdiv``' instruction must be :ref:`floating
6763 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
6764 Both arguments must have identical types.
6765
6766 Semantics:
6767 """"""""""
6768
6769 The value produced is the floating-point quotient of the two operands.
6770 This instruction is assumed to execute in the default :ref:`floating-point
6771 environment <floatenv>`. 
6772 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
6773 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
6774 unsafe floating-point optimizations:
6775
6776 Example:
6777 """"""""
6778
6779 .. code-block:: text
6780
6781       <result> = fdiv float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 / %var
6782
6783 '``urem``' Instruction
6784 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6785
6786 Syntax:
6787 """""""
6788
6789 ::
6790
6791       <result> = urem <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6792
6793 Overview:
6794 """""""""
6795
6796 The '``urem``' instruction returns the remainder from the unsigned
6797 division of its two arguments.
6798
6799 Arguments:
6800 """"""""""
6801
6802 The two arguments to the '``urem``' instruction must be
6803 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
6804 arguments must have identical types.
6805
6806 Semantics:
6807 """"""""""
6808
6809 This instruction returns the unsigned integer *remainder* of a division.
6810 This instruction always performs an unsigned division to get the
6811 remainder.
6812
6813 Note that unsigned integer remainder and signed integer remainder are
6814 distinct operations; for signed integer remainder, use '``srem``'.
6815
6816 Taking the remainder of a division by zero is undefined behavior.
6817 For vectors, if any element of the divisor is zero, the operation has
6818 undefined behavior.
6819
6820 Example:
6821 """"""""
6822
6823 .. code-block:: text
6824
6825       <result> = urem i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 % %var
6826
6827 '``srem``' Instruction
6828 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6829
6830 Syntax:
6831 """""""
6832
6833 ::
6834
6835       <result> = srem <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6836
6837 Overview:
6838 """""""""
6839
6840 The '``srem``' instruction returns the remainder from the signed
6841 division of its two operands. This instruction can also take
6842 :ref:`vector <t_vector>` versions of the values in which case the elements
6843 must be integers.
6844
6845 Arguments:
6846 """"""""""
6847
6848 The two arguments to the '``srem``' instruction must be
6849 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
6850 arguments must have identical types.
6851
6852 Semantics:
6853 """"""""""
6854
6855 This instruction returns the *remainder* of a division (where the result
6856 is either zero or has the same sign as the dividend, ``op1``), not the
6857 *modulo* operator (where the result is either zero or has the same sign
6858 as the divisor, ``op2``) of a value. For more information about the
6859 difference, see `The Math
6860 Forum <http://mathforum.org/dr.math/problems/anne.4.28.99.html>`_. For a
6861 table of how this is implemented in various languages, please see
6862 `Wikipedia: modulo
6863 operation <http://en.wikipedia.org/wiki/Modulo_operation>`_.
6864
6865 Note that signed integer remainder and unsigned integer remainder are
6866 distinct operations; for unsigned integer remainder, use '``urem``'.
6867
6868 Taking the remainder of a division by zero is undefined behavior.
6869 For vectors, if any element of the divisor is zero, the operation has
6870 undefined behavior.
6871 Overflow also leads to undefined behavior; this is a rare case, but can
6872 occur, for example, by taking the remainder of a 32-bit division of
6873 -2147483648 by -1. (The remainder doesn't actually overflow, but this
6874 rule lets srem be implemented using instructions that return both the
6875 result of the division and the remainder.)
6876
6877 Example:
6878 """"""""
6879
6880 .. code-block:: text
6881
6882       <result> = srem i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 % %var
6883
6884 .. _i_frem:
6885
6886 '``frem``' Instruction
6887 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6888
6889 Syntax:
6890 """""""
6891
6892 ::
6893
6894       <result> = frem [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6895
6896 Overview:
6897 """""""""
6898
6899 The '``frem``' instruction returns the remainder from the division of
6900 its two operands.
6901
6902 Arguments:
6903 """"""""""
6904
6905 The two arguments to the '``frem``' instruction must be :ref:`floating
6906 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
6907 Both arguments must have identical types.
6908
6909 Semantics:
6910 """"""""""
6911
6912 The value produced is the floating-point remainder of the two operands.
6913 This is the same output as a libm '``fmod``' function, but without any
6914 possibility of setting ``errno``. The remainder has the same sign as the 
6915 dividend.
6916 This instruction is assumed to execute in the default :ref:`floating-point
6917 environment <floatenv>`. 
6918 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
6919 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
6920 unsafe floating-point optimizations:
6921
6922 Example:
6923 """"""""
6924
6925 .. code-block:: text
6926
6927       <result> = frem float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 % %var
6928
6929 .. _bitwiseops:
6930
6931 Bitwise Binary Operations
6932 -------------------------
6933
6934 Bitwise binary operators are used to do various forms of bit-twiddling
6935 in a program. They are generally very efficient instructions and can
6936 commonly be strength reduced from other instructions. They require two
6937 operands of the same type, execute an operation on them, and produce a
6938 single value. The resulting value is the same type as its operands.
6939
6940 '``shl``' Instruction
6941 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6942
6943 Syntax:
6944 """""""
6945
6946 ::
6947
6948       <result> = shl <ty> <op1>, <op2>           ; yields ty:result
6949       <result> = shl nuw <ty> <op1>, <op2>       ; yields ty:result
6950       <result> = shl nsw <ty> <op1>, <op2>       ; yields ty:result
6951       <result> = shl nuw nsw <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6952
6953 Overview:
6954 """""""""
6955
6956 The '``shl``' instruction returns the first operand shifted to the left
6957 a specified number of bits.
6958
6959 Arguments:
6960 """"""""""
6961
6962 Both arguments to the '``shl``' instruction must be the same
6963 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
6964 '``op2``' is treated as an unsigned value.
6965
6966 Semantics:
6967 """"""""""
6968
6969 The value produced is ``op1`` \* 2\ :sup:`op2` mod 2\ :sup:`n`,
6970 where ``n`` is the width of the result. If ``op2`` is (statically or
6971 dynamically) equal to or larger than the number of bits in
6972 ``op1``, this instruction returns a :ref:`poison value <poisonvalues>`.
6973 If the arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted
6974 by the corresponding shift amount in ``op2``.
6975
6976 If the ``nuw`` keyword is present, then the shift produces a poison
6977 value if it shifts out any non-zero bits.
6978 If the ``nsw`` keyword is present, then the shift produces a poison
6979 value it shifts out any bits that disagree with the resultant sign bit.
6980
6981 Example:
6982 """"""""
6983
6984 .. code-block:: text
6985
6986       <result> = shl i32 4, %var   ; yields i32: 4 << %var
6987       <result> = shl i32 4, 2      ; yields i32: 16
6988       <result> = shl i32 1, 10     ; yields i32: 1024
6989       <result> = shl i32 1, 32     ; undefined
6990       <result> = shl <2 x i32> < i32 1, i32 1>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 2, i32 4>
6991
6992 '``lshr``' Instruction
6993 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6994
6995 Syntax:
6996 """""""
6997
6998 ::
6999
7000       <result> = lshr <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
7001       <result> = lshr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
7002
7003 Overview:
7004 """""""""
7005
7006 The '``lshr``' instruction (logical shift right) returns the first
7007 operand shifted to the right a specified number of bits with zero fill.
7008
7009 Arguments:
7010 """"""""""
7011
7012 Both arguments to the '``lshr``' instruction must be the same
7013 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
7014 '``op2``' is treated as an unsigned value.
7015
7016 Semantics:
7017 """"""""""
7018
7019 This instruction always performs a logical shift right operation. The
7020 most significant bits of the result will be filled with zero bits after
7021 the shift. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
7022 than the number of bits in ``op1``, this instruction returns a :ref:`poison
7023 value <poisonvalues>`. If the arguments are vectors, each vector element
7024 of ``op1`` is shifted by the corresponding shift amount in ``op2``.
7025
7026 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``lshr`` is
7027 a poison value if any of the bits shifted out are non-zero.
7028
7029 Example:
7030 """"""""
7031
7032 .. code-block:: text
7033
7034       <result> = lshr i32 4, 1   ; yields i32:result = 2
7035       <result> = lshr i32 4, 2   ; yields i32:result = 1
7036       <result> = lshr i8  4, 3   ; yields i8:result = 0
7037       <result> = lshr i8 -2, 1   ; yields i8:result = 0x7F
7038       <result> = lshr i32 1, 32  ; undefined
7039       <result> = lshr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 0x7FFFFFFF, i32 1>
7040
7041 '``ashr``' Instruction
7042 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7043
7044 Syntax:
7045 """""""
7046
7047 ::
7048
7049       <result> = ashr <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
7050       <result> = ashr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
7051
7052 Overview:
7053 """""""""
7054
7055 The '``ashr``' instruction (arithmetic shift right) returns the first
7056 operand shifted to the right a specified number of bits with sign
7057 extension.
7058
7059 Arguments:
7060 """"""""""
7061
7062 Both arguments to the '``ashr``' instruction must be the same
7063 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
7064 '``op2``' is treated as an unsigned value.
7065
7066 Semantics:
7067 """"""""""
7068
7069 This instruction always performs an arithmetic shift right operation,
7070 The most significant bits of the result will be filled with the sign bit
7071 of ``op1``. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
7072 than the number of bits in ``op1``, this instruction returns a :ref:`poison
7073 value <poisonvalues>`. If the arguments are vectors, each vector element
7074 of ``op1`` is shifted by the corresponding shift amount in ``op2``.
7075
7076 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``ashr`` is
7077 a poison value if any of the bits shifted out are non-zero.
7078
7079 Example:
7080 """"""""
7081
7082 .. code-block:: text
7083
7084       <result> = ashr i32 4, 1   ; yields i32:result = 2
7085       <result> = ashr i32 4, 2   ; yields i32:result = 1
7086       <result> = ashr i8  4, 3   ; yields i8:result = 0
7087       <result> = ashr i8 -2, 1   ; yields i8:result = -1
7088       <result> = ashr i32 1, 32  ; undefined
7089       <result> = ashr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 3>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 -1, i32 0>
7090
7091 '``and``' Instruction
7092 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7093
7094 Syntax:
7095 """""""
7096
7097 ::
7098
7099       <result> = and <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
7100
7101 Overview:
7102 """""""""
7103
7104 The '``and``' instruction returns the bitwise logical and of its two
7105 operands.
7106
7107 Arguments:
7108 """"""""""
7109
7110 The two arguments to the '``and``' instruction must be
7111 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
7112 arguments must have identical types.
7113
7114 Semantics:
7115 """"""""""
7116
7117 The truth table used for the '``and``' instruction is:
7118
7119 +-----+-----+-----+
7120 | In0 | In1 | Out |
7121 +-----+-----+-----+
7122 |   0 |   0 |   0 |
7123 +-----+-----+-----+
7124 |   0 |   1 |   0 |
7125 +-----+-----+-----+
7126 |   1 |   0 |   0 |
7127 +-----+-----+-----+
7128 |   1 |   1 |   1 |
7129 +-----+-----+-----+
7130
7131 Example:
7132 """"""""
7133
7134 .. code-block:: text
7135
7136       <result> = and i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 & %var
7137       <result> = and i32 15, 40          ; yields i32:result = 8
7138       <result> = and i32 4, 8            ; yields i32:result = 0
7139
7140 '``or``' Instruction
7141 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7142
7143 Syntax:
7144 """""""
7145
7146 ::
7147
7148       <result> = or <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
7149
7150 Overview:
7151 """""""""
7152
7153 The '``or``' instruction returns the bitwise logical inclusive or of its
7154 two operands.
7155
7156 Arguments:
7157 """"""""""
7158
7159 The two arguments to the '``or``' instruction must be
7160 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
7161 arguments must have identical types.
7162
7163 Semantics:
7164 """"""""""
7165
7166 The truth table used for the '``or``' instruction is:
7167
7168 +-----+-----+-----+
7169 | In0 | In1 | Out |
7170 +-----+-----+-----+
7171 |   0 |   0 |   0 |
7172 +-----+-----+-----+
7173 |   0 |   1 |   1 |
7174 +-----+-----+-----+
7175 |   1 |   0 |   1 |
7176 +-----+-----+-----+
7177 |   1 |   1 |   1 |
7178 +-----+-----+-----+
7179
7180 Example:
7181 """"""""
7182
7183 ::
7184
7185       <result> = or i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 | %var
7186       <result> = or i32 15, 40          ; yields i32:result = 47
7187       <result> = or i32 4, 8            ; yields i32:result = 12
7188
7189 '``xor``' Instruction
7190 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7191
7192 Syntax:
7193 """""""
7194
7195 ::
7196
7197       <result> = xor <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
7198
7199 Overview:
7200 """""""""
7201
7202 The '``xor``' instruction returns the bitwise logical exclusive or of
7203 its two operands. The ``xor`` is used to implement the "one's
7204 complement" operation, which is the "~" operator in C.
7205
7206 Arguments:
7207 """"""""""
7208
7209 The two arguments to the '``xor``' instruction must be
7210 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
7211 arguments must have identical types.
7212
7213 Semantics:
7214 """"""""""
7215
7216 The truth table used for the '``xor``' instruction is:
7217
7218 +-----+-----+-----+
7219 | In0 | In1 | Out |
7220 +-----+-----+-----+
7221 |   0 |   0 |   0 |
7222 +-----+-----+-----+
7223 |   0 |   1 |   1 |
7224 +-----+-----+-----+
7225 |   1 |   0 |   1 |
7226 +-----+-----+-----+
7227 |   1 |   1 |   0 |
7228 +-----+-----+-----+
7229
7230 Example:
7231 """"""""
7232
7233 .. code-block:: text
7234
7235       <result> = xor i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 ^ %var
7236       <result> = xor i32 15, 40          ; yields i32:result = 39
7237       <result> = xor i32 4, 8            ; yields i32:result = 12
7238       <result> = xor i32 %V, -1          ; yields i32:result = ~%V
7239
7240 Vector Operations
7241 -----------------
7242
7243 LLVM supports several instructions to represent vector operations in a
7244 target-independent manner. These instructions cover the element-access
7245 and vector-specific operations needed to process vectors effectively.
7246 While LLVM does directly support these vector operations, many
7247 sophisticated algorithms will want to use target-specific intrinsics to
7248 take full advantage of a specific target.
7249
7250 .. _i_extractelement:
7251
7252 '``extractelement``' Instruction
7253 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7254
7255 Syntax:
7256 """""""
7257
7258 ::
7259
7260       <result> = extractelement <n x <ty>> <val>, <ty2> <idx>  ; yields <ty>
7261
7262 Overview:
7263 """""""""
7264
7265 The '``extractelement``' instruction extracts a single scalar element
7266 from a vector at a specified index.
7267
7268 Arguments:
7269 """"""""""
7270
7271 The first operand of an '``extractelement``' instruction is a value of
7272 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is an index indicating
7273 the position from which to extract the element. The index may be a
7274 variable of any integer type.
7275
7276 Semantics:
7277 """"""""""
7278
7279 The result is a scalar of the same type as the element type of ``val``.
7280 Its value is the value at position ``idx`` of ``val``. If ``idx``
7281 exceeds the length of ``val``, the results are undefined.
7282
7283 Example:
7284 """"""""
7285
7286 .. code-block:: text
7287
7288       <result> = extractelement <4 x i32> %vec, i32 0    ; yields i32
7289
7290 .. _i_insertelement:
7291
7292 '``insertelement``' Instruction
7293 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7294
7295 Syntax:
7296 """""""
7297
7298 ::
7299
7300       <result> = insertelement <n x <ty>> <val>, <ty> <elt>, <ty2> <idx>    ; yields <n x <ty>>
7301
7302 Overview:
7303 """""""""
7304
7305 The '``insertelement``' instruction inserts a scalar element into a
7306 vector at a specified index.
7307
7308 Arguments:
7309 """"""""""
7310
7311 The first operand of an '``insertelement``' instruction is a value of
7312 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is a scalar value whose
7313 type must equal the element type of the first operand. The third operand
7314 is an index indicating the position at which to insert the value. The
7315 index may be a variable of any integer type.
7316
7317 Semantics:
7318 """"""""""
7319
7320 The result is a vector of the same type as ``val``. Its element values
7321 are those of ``val`` except at position ``idx``, where it gets the value
7322 ``elt``. If ``idx`` exceeds the length of ``val``, the results are
7323 undefined.
7324
7325 Example:
7326 """"""""
7327
7328 .. code-block:: text
7329
7330       <result> = insertelement <4 x i32> %vec, i32 1, i32 0    ; yields <4 x i32>
7331
7332 .. _i_shufflevector:
7333
7334 '``shufflevector``' Instruction
7335 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7336
7337 Syntax:
7338 """""""
7339
7340 ::
7341
7342       <result> = shufflevector <n x <ty>> <v1>, <n x <ty>> <v2>, <m x i32> <mask>    ; yields <m x <ty>>
7343
7344 Overview:
7345 """""""""
7346
7347 The '``shufflevector``' instruction constructs a permutation of elements
7348 from two input vectors, returning a vector with the same element type as
7349 the input and length that is the same as the shuffle mask.
7350
7351 Arguments:
7352 """"""""""
7353
7354 The first two operands of a '``shufflevector``' instruction are vectors
7355 with the same type. The third argument is a shuffle mask whose element
7356 type is always 'i32'. The result of the instruction is a vector whose
7357 length is the same as the shuffle mask and whose element type is the
7358 same as the element type of the first two operands.
7359
7360 The shuffle mask operand is required to be a constant vector with either
7361 constant integer or undef values.
7362
7363 Semantics:
7364 """"""""""
7365
7366 The elements of the two input vectors are numbered from left to right
7367 across both of the vectors. The shuffle mask operand specifies, for each
7368 element of the result vector, which element of the two input vectors the
7369 result element gets. If the shuffle mask is undef, the result vector is
7370 undef. If any element of the mask operand is undef, that element of the
7371 result is undef. If the shuffle mask selects an undef element from one
7372 of the input vectors, the resulting element is undef.
7373
7374 Example:
7375 """"""""
7376
7377 .. code-block:: text
7378
7379       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
7380                               <4 x i32> <i32 0, i32 4, i32 1, i32 5>  ; yields <4 x i32>
7381       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> undef,
7382                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32> - Identity shuffle.
7383       <result> = shufflevector <8 x i32> %v1, <8 x i32> undef,
7384                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32>
7385       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
7386                               <8 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3, i32 4, i32 5, i32 6, i32 7 >  ; yields <8 x i32>
7387
7388 Aggregate Operations
7389 --------------------
7390
7391 LLVM supports several instructions for working with
7392 :ref:`aggregate <t_aggregate>` values.
7393
7394 .. _i_extractvalue:
7395
7396 '``extractvalue``' Instruction
7397 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7398
7399 Syntax:
7400 """""""
7401
7402 ::
7403
7404       <result> = extractvalue <aggregate type> <val>, <idx>{, <idx>}*
7405
7406 Overview:
7407 """""""""
7408
7409 The '``extractvalue``' instruction extracts the value of a member field
7410 from an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
7411
7412 Arguments:
7413 """"""""""
7414
7415 The first operand of an '``extractvalue``' instruction is a value of
7416 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The other operands are
7417 constant indices to specify which value to extract in a similar manner
7418 as indices in a '``getelementptr``' instruction.
7419
7420 The major differences to ``getelementptr`` indexing are:
7421
7422 -  Since the value being indexed is not a pointer, the first index is
7423    omitted and assumed to be zero.
7424 -  At least one index must be specified.
7425 -  Not only struct indices but also array indices must be in bounds.
7426
7427 Semantics:
7428 """"""""""
7429
7430 The result is the value at the position in the aggregate specified by
7431 the index operands.
7432
7433 Example:
7434 """"""""
7435
7436 .. code-block:: text
7437
7438       <result> = extractvalue {i32, float} %agg, 0    ; yields i32
7439
7440 .. _i_insertvalue:
7441
7442 '``insertvalue``' Instruction
7443 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7444
7445 Syntax:
7446 """""""
7447
7448 ::
7449
7450       <result> = insertvalue <aggregate type> <val>, <ty> <elt>, <idx>{, <idx>}*    ; yields <aggregate type>
7451
7452 Overview:
7453 """""""""
7454
7455 The '``insertvalue``' instruction inserts a value into a member field in
7456 an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
7457
7458 Arguments:
7459 """"""""""
7460
7461 The first operand of an '``insertvalue``' instruction is a value of
7462 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The second operand is
7463 a first-class value to insert. The following operands are constant
7464 indices indicating the position at which to insert the value in a
7465 similar manner as indices in a '``extractvalue``' instruction. The value
7466 to insert must have the same type as the value identified by the
7467 indices.
7468
7469 Semantics:
7470 """"""""""
7471
7472 The result is an aggregate of the same type as ``val``. Its value is
7473 that of ``val`` except that the value at the position specified by the
7474 indices is that of ``elt``.
7475
7476 Example:
7477 """"""""
7478
7479 .. code-block:: llvm
7480
7481       %agg1 = insertvalue {i32, float} undef, i32 1, 0              ; yields {i32 1, float undef}
7482       %agg2 = insertvalue {i32, float} %agg1, float %val, 1         ; yields {i32 1, float %val}
7483       %agg3 = insertvalue {i32, {float}} undef, float %val, 1, 0    ; yields {i32 undef, {float %val}}
7484
7485 .. _memoryops:
7486
7487 Memory Access and Addressing Operations
7488 ---------------------------------------
7489
7490 A key design point of an SSA-based representation is how it represents
7491 memory. In LLVM, no memory locations are in SSA form, which makes things
7492 very simple. This section describes how to read, write, and allocate
7493 memory in LLVM.
7494
7495 .. _i_alloca:
7496
7497 '``alloca``' Instruction
7498 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7499
7500 Syntax:
7501 """""""
7502
7503 ::
7504
7505       <result> = alloca [inalloca] <type> [, <ty> <NumElements>] [, align <alignment>] [, addrspace(<num>)]     ; yields type addrspace(num)*:result
7506
7507 Overview:
7508 """""""""
7509
7510 The '``alloca``' instruction allocates memory on the stack frame of the
7511 currently executing function, to be automatically released when this
7512 function returns to its caller. The object is always allocated in the
7513 address space for allocas indicated in the datalayout.
7514
7515 Arguments:
7516 """"""""""
7517
7518 The '``alloca``' instruction allocates ``sizeof(<type>)*NumElements``
7519 bytes of memory on the runtime stack, returning a pointer of the
7520 appropriate type to the program. If "NumElements" is specified, it is
7521 the number of elements allocated, otherwise "NumElements" is defaulted
7522 to be one. If a constant alignment is specified, the value result of the
7523 allocation is guaranteed to be aligned to at least that boundary. The
7524 alignment may not be greater than ``1 << 29``. If not specified, or if
7525 zero, the target can choose to align the allocation on any convenient
7526 boundary compatible with the type.
7527
7528 '``type``' may be any sized type.
7529
7530 Semantics:
7531 """"""""""
7532
7533 Memory is allocated; a pointer is returned. The operation is undefined
7534 if there is insufficient stack space for the allocation. '``alloca``'d
7535 memory is automatically released when the function returns. The
7536 '``alloca``' instruction is commonly used to represent automatic
7537 variables that must have an address available. When the function returns
7538 (either with the ``ret`` or ``resume`` instructions), the memory is
7539 reclaimed. Allocating zero bytes is legal, but the result is undefined.
7540 The order in which memory is allocated (ie., which way the stack grows)
7541 is not specified.
7542
7543 Example:
7544 """"""""
7545
7546 .. code-block:: llvm
7547
7548       %ptr = alloca i32                             ; yields i32*:ptr
7549       %ptr = alloca i32, i32 4                      ; yields i32*:ptr
7550       %ptr = alloca i32, i32 4, align 1024          ; yields i32*:ptr
7551       %ptr = alloca i32, align 1024                 ; yields i32*:ptr
7552
7553 .. _i_load:
7554
7555 '``load``' Instruction
7556 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7557
7558 Syntax:
7559 """""""
7560
7561 ::
7562
7563       <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>]
7564       <result> = load atomic [volatile] <ty>, <ty>* <pointer> [syncscope("<target-scope>")] <ordering>, align <alignment> [, !invariant.group !<index>]
7565       !<index> = !{ i32 1 }
7566       !<deref_bytes_node> = !{i64 <dereferenceable_bytes>}
7567       !<align_node> = !{ i64 <value_alignment> }
7568
7569 Overview:
7570 """""""""
7571
7572 The '``load``' instruction is used to read from memory.
7573
7574 Arguments:
7575 """"""""""
7576
7577 The argument to the ``load`` instruction specifies the memory address from which
7578 to load. The type specified must be a :ref:`first class <t_firstclass>` type of
7579 known size (i.e. not containing an :ref:`opaque structural type <t_opaque>`). If
7580 the ``load`` is marked as ``volatile``, then the optimizer is not allowed to
7581 modify the number or order of execution of this ``load`` with other
7582 :ref:`volatile operations <volatile>`.
7583
7584 If the ``load`` is marked as ``atomic``, it takes an extra :ref:`ordering
7585 <ordering>` and optional ``syncscope("<target-scope>")`` argument. The
7586 ``release`` and ``acq_rel`` orderings are not valid on ``load`` instructions.
7587 Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results when they may see
7588 multiple atomic stores. The type of the pointee must be an integer, pointer, or
7589 floating-point type whose bit width is a power of two greater than or equal to
7590 eight and less than or equal to a target-specific size limit.  ``align`` must be
7591 explicitly specified on atomic loads, and the load has undefined behavior if the
7592 alignment is not set to a value which is at least the size in bytes of the
7593 pointee. ``!nontemporal`` does not have any defined semantics for atomic loads.
7594
7595 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
7596 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
7597 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
7598 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
7599 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
7600 alignment results in undefined behavior. Underestimating the alignment
7601 may produce less efficient code. An alignment of 1 is always safe. The
7602 maximum possible alignment is ``1 << 29``. An alignment value higher
7603 than the size of the loaded type implies memory up to the alignment
7604 value bytes can be safely loaded without trapping in the default
7605 address space. Access of the high bytes can interfere with debugging
7606 tools, so should not be accessed if the function has the
7607 ``sanitize_thread`` or ``sanitize_address`` attributes.
7608
7609 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single
7610 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one
7611 ``i32`` entry of value 1. The existence of the ``!nontemporal``
7612 metadata on the instruction tells the optimizer and code generator
7613 that this load is not expected to be reused in the cache. The code
7614 generator may select special instructions to save cache bandwidth, such
7615 as the ``MOVNT`` instruction on x86.
7616
7617 The optional ``!invariant.load`` metadata must reference a single
7618 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
7619 entries. If a load instruction tagged with the ``!invariant.load``
7620 metadata is executed, the optimizer may assume the memory location
7621 referenced by the load contains the same value at all points in the
7622 program where the memory location is known to be dereferenceable.
7623
7624 The optional ``!invariant.group`` metadata must reference a single metadata name
7625  ``<index>`` corresponding to a metadata node. See ``invariant.group`` metadata.
7626
7627 The optional ``!nonnull`` metadata must reference a single
7628 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
7629 entries. The existence of the ``!nonnull`` metadata on the
7630 instruction tells the optimizer that the value loaded is known to
7631 never be null. This is analogous to the ``nonnull`` attribute
7632 on parameters and return values. This metadata can only be applied
7633 to loads of a pointer type.
7634
7635 The optional ``!dereferenceable`` metadata must reference a single metadata
7636 name ``<deref_bytes_node>`` corresponding to a metadata node with one ``i64``
7637 entry. The existence of the ``!dereferenceable`` metadata on the instruction
7638 tells the optimizer that the value loaded is known to be dereferenceable.
7639 The number of bytes known to be dereferenceable is specified by the integer
7640 value in the metadata node. This is analogous to the ''dereferenceable''
7641 attribute on parameters and return values. This metadata can only be applied
7642 to loads of a pointer type.
7643
7644 The optional ``!dereferenceable_or_null`` metadata must reference a single
7645 metadata name ``<deref_bytes_node>`` corresponding to a metadata node with one
7646 ``i64`` entry. The existence of the ``!dereferenceable_or_null`` metadata on the
7647 instruction tells the optimizer that the value loaded is known to be either
7648 dereferenceable or null.
7649 The number of bytes known to be dereferenceable is specified by the integer
7650 value in the metadata node. This is analogous to the ''dereferenceable_or_null''
7651 attribute on parameters and return values. This metadata can only be applied
7652 to loads of a pointer type.
7653
7654 The optional ``!align`` metadata must reference a single metadata name
7655 ``<align_node>`` corresponding to a metadata node with one ``i64`` entry.
7656 The existence of the ``!align`` metadata on the instruction tells the
7657 optimizer that the value loaded is known to be aligned to a boundary specified
7658 by the integer value in the metadata node. The alignment must be a power of 2.
7659 This is analogous to the ''align'' attribute on parameters and return values.
7660 This metadata can only be applied to loads of a pointer type.
7661
7662 Semantics:
7663 """"""""""
7664
7665 The location of memory pointed to is loaded. If the value being loaded
7666 is of scalar type then the number of bytes read does not exceed the
7667 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
7668 example, loading an ``i24`` reads at most three bytes. When loading a
7669 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
7670 of bytes, the result is undefined if the value was not originally
7671 written using a store of the same type.
7672
7673 Examples:
7674 """""""""
7675
7676 .. code-block:: llvm
7677
7678       %ptr = alloca i32                               ; yields i32*:ptr
7679       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields void
7680       %val = load i32, i32* %ptr                      ; yields i32:val = i32 3
7681
7682 .. _i_store:
7683
7684 '``store``' Instruction
7685 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7686
7687 Syntax:
7688 """""""
7689
7690 ::
7691
7692       store [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>][, !invariant.group !<index>]        ; yields void
7693       store atomic [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer> [syncscope("<target-scope>")] <ordering>, align <alignment> [, !invariant.group !<index>] ; yields void
7694
7695 Overview:
7696 """""""""
7697
7698 The '``store``' instruction is used to write to memory.
7699
7700 Arguments:
7701 """"""""""
7702
7703 There are two arguments to the ``store`` instruction: a value to store and an
7704 address at which to store it. The type of the ``<pointer>`` operand must be a
7705 pointer to the :ref:`first class <t_firstclass>` type of the ``<value>``
7706 operand. If the ``store`` is marked as ``volatile``, then the optimizer is not
7707 allowed to modify the number or order of execution of this ``store`` with other
7708 :ref:`volatile operations <volatile>`.  Only values of :ref:`first class
7709 <t_firstclass>` types of known size (i.e. not containing an :ref:`opaque
7710 structural type <t_opaque>`) can be stored.
7711
7712 If the ``store`` is marked as ``atomic``, it takes an extra :ref:`ordering
7713 <ordering>` and optional ``syncscope("<target-scope>")`` argument. The
7714 ``acquire`` and ``acq_rel`` orderings aren't valid on ``store`` instructions.
7715 Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results when they may see
7716 multiple atomic stores. The type of the pointee must be an integer, pointer, or
7717 floating-point type whose bit width is a power of two greater than or equal to
7718 eight and less than or equal to a target-specific size limit.  ``align`` must be
7719 explicitly specified on atomic stores, and the store has undefined behavior if
7720 the alignment is not set to a value which is at least the size in bytes of the
7721 pointee. ``!nontemporal`` does not have any defined semantics for atomic stores.
7722
7723 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
7724 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
7725 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
7726 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
7727 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
7728 alignment results in undefined behavior. Underestimating the
7729 alignment may produce less efficient code. An alignment of 1 is always
7730 safe. The maximum possible alignment is ``1 << 29``. An alignment
7731 value higher than the size of the stored type implies memory up to the
7732 alignment value bytes can be stored to without trapping in the default
7733 address space. Storing to the higher bytes however may result in data
7734 races if another thread can access the same address. Introducing a
7735 data race is not allowed. Storing to the extra bytes is not allowed
7736 even in situations where a data race is known to not exist if the
7737 function has the ``sanitize_address`` attribute.
7738
7739 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single metadata
7740 name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one ``i32`` entry of
7741 value 1. The existence of the ``!nontemporal`` metadata on the instruction
7742 tells the optimizer and code generator that this load is not expected to
7743 be reused in the cache. The code generator may select special
7744 instructions to save cache bandwidth, such as the ``MOVNT`` instruction on
7745 x86.
7746
7747 The optional ``!invariant.group`` metadata must reference a
7748 single metadata name ``<index>``. See ``invariant.group`` metadata.
7749
7750 Semantics:
7751 """"""""""
7752
7753 The contents of memory are updated to contain ``<value>`` at the
7754 location specified by the ``<pointer>`` operand. If ``<value>`` is
7755 of scalar type then the number of bytes written does not exceed the
7756 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
7757 example, storing an ``i24`` writes at most three bytes. When writing a
7758 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
7759 of bytes, it is unspecified what happens to the extra bits that do not
7760 belong to the type, but they will typically be overwritten.
7761
7762 Example:
7763 """"""""
7764
7765 .. code-block:: llvm
7766
7767       %ptr = alloca i32                               ; yields i32*:ptr
7768       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields void
7769       %val = load i32, i32* %ptr                      ; yields i32:val = i32 3
7770
7771 .. _i_fence:
7772
7773 '``fence``' Instruction
7774 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7775
7776 Syntax:
7777 """""""
7778
7779 ::
7780
7781       fence [syncscope("<target-scope>")] <ordering>  ; yields void
7782
7783 Overview:
7784 """""""""
7785
7786 The '``fence``' instruction is used to introduce happens-before edges
7787 between operations.
7788
7789 Arguments:
7790 """"""""""
7791
7792 '``fence``' instructions take an :ref:`ordering <ordering>` argument which
7793 defines what *synchronizes-with* edges they add. They can only be given
7794 ``acquire``, ``release``, ``acq_rel``, and ``seq_cst`` orderings.
7795
7796 Semantics:
7797 """"""""""
7798
7799 A fence A which has (at least) ``release`` ordering semantics
7800 *synchronizes with* a fence B with (at least) ``acquire`` ordering
7801 semantics if and only if there exist atomic operations X and Y, both
7802 operating on some atomic object M, such that A is sequenced before X, X
7803 modifies M (either directly or through some side effect of a sequence
7804 headed by X), Y is sequenced before B, and Y observes M. This provides a
7805 *happens-before* dependency between A and B. Rather than an explicit
7806 ``fence``, one (but not both) of the atomic operations X or Y might
7807 provide a ``release`` or ``acquire`` (resp.) ordering constraint and
7808 still *synchronize-with* the explicit ``fence`` and establish the
7809 *happens-before* edge.
7810
7811 A ``fence`` which has ``seq_cst`` ordering, in addition to having both
7812 ``acquire`` and ``release`` semantics specified above, participates in
7813 the global program order of other ``seq_cst`` operations and/or fences.
7814
7815 A ``fence`` instruction can also take an optional
7816 ":ref:`syncscope <syncscope>`" argument.
7817
7818 Example:
7819 """"""""
7820
7821 .. code-block:: text
7822
7823       fence acquire                                        ; yields void
7824       fence syncscope("singlethread") seq_cst              ; yields void
7825       fence syncscope("agent") seq_cst                     ; yields void
7826
7827 .. _i_cmpxchg:
7828
7829 '``cmpxchg``' Instruction
7830 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7831
7832 Syntax:
7833 """""""
7834
7835 ::
7836
7837       cmpxchg [weak] [volatile] <ty>* <pointer>, <ty> <cmp>, <ty> <new> [syncscope("<target-scope>")] <success ordering> <failure ordering> ; yields  { ty, i1 }
7838
7839 Overview:
7840 """""""""
7841
7842 The '``cmpxchg``' instruction is used to atomically modify memory. It
7843 loads a value in memory and compares it to a given value. If they are
7844 equal, it tries to store a new value into the memory.
7845
7846 Arguments:
7847 """"""""""
7848
7849 There are three arguments to the '``cmpxchg``' instruction: an address
7850 to operate on, a value to compare to the value currently be at that
7851 address, and a new value to place at that address if the compared values
7852 are equal. The type of '<cmp>' must be an integer or pointer type whose
7853 bit width is a power of two greater than or equal to eight and less
7854 than or equal to a target-specific size limit. '<cmp>' and '<new>' must
7855 have the same type, and the type of '<pointer>' must be a pointer to
7856 that type. If the ``cmpxchg`` is marked as ``volatile``, then the
7857 optimizer is not allowed to modify the number or order of execution of
7858 this ``cmpxchg`` with other :ref:`volatile operations <volatile>`.
7859
7860 The success and failure :ref:`ordering <ordering>` arguments specify how this
7861 ``cmpxchg`` synchronizes with other atomic operations. Both ordering parameters
7862 must be at least ``monotonic``, the ordering constraint on failure must be no
7863 stronger than that on success, and the failure ordering cannot be either
7864 ``release`` or ``acq_rel``.
7865
7866 A ``cmpxchg`` instruction can also take an optional
7867 ":ref:`syncscope <syncscope>`" argument.
7868
7869 The pointer passed into cmpxchg must have alignment greater than or
7870 equal to the size in memory of the operand.
7871
7872 Semantics:
7873 """"""""""
7874
7875 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``' operand
7876 is read and compared to '``<cmp>``'; if the values are equal, '``<new>``' is
7877 written to the location. The original value at the location is returned,
7878 together with a flag indicating success (true) or failure (false).
7879
7880 If the cmpxchg operation is marked as ``weak`` then a spurious failure is
7881 permitted: the operation may not write ``<new>`` even if the comparison
7882 matched.
7883
7884 If the cmpxchg operation is strong (the default), the i1 value is 1 if and only
7885 if the value loaded equals ``cmp``.
7886
7887 A successful ``cmpxchg`` is a read-modify-write instruction for the purpose of
7888 identifying release sequences. A failed ``cmpxchg`` is equivalent to an atomic
7889 load with an ordering parameter determined the second ordering parameter.
7890
7891 Example:
7892 """"""""
7893
7894 .. code-block:: llvm
7895
7896     entry:
7897       %orig = load atomic i32, i32* %ptr unordered, align 4                      ; yields i32
7898       br label %loop
7899
7900     loop:
7901       %cmp = phi i32 [ %orig, %entry ], [%value_loaded, %loop]
7902       %squared = mul i32 %cmp, %cmp
7903       %val_success = cmpxchg i32* %ptr, i32 %cmp, i32 %squared acq_rel monotonic ; yields  { i32, i1 }
7904       %value_loaded = extractvalue { i32, i1 } %val_success, 0
7905       %success = extractvalue { i32, i1 } %val_success, 1
7906       br i1 %success, label %done, label %loop
7907
7908     done:
7909       ...
7910
7911 .. _i_atomicrmw:
7912
7913 '``atomicrmw``' Instruction
7914 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7915
7916 Syntax:
7917 """""""
7918
7919 ::
7920
7921       atomicrmw [volatile] <operation> <ty>* <pointer>, <ty> <value> [syncscope("<target-scope>")] <ordering>                   ; yields ty
7922
7923 Overview:
7924 """""""""
7925
7926 The '``atomicrmw``' instruction is used to atomically modify memory.
7927
7928 Arguments:
7929 """"""""""
7930
7931 There are three arguments to the '``atomicrmw``' instruction: an
7932 operation to apply, an address whose value to modify, an argument to the
7933 operation. The operation must be one of the following keywords:
7934
7935 -  xchg
7936 -  add
7937 -  sub
7938 -  and
7939 -  nand
7940 -  or
7941 -  xor
7942 -  max
7943 -  min
7944 -  umax
7945 -  umin
7946
7947 The type of '<value>' must be an integer type whose bit width is a power
7948 of two greater than or equal to eight and less than or equal to a
7949 target-specific size limit. The type of the '``<pointer>``' operand must
7950 be a pointer to that type. If the ``atomicrmw`` is marked as
7951 ``volatile``, then the optimizer is not allowed to modify the number or
7952 order of execution of this ``atomicrmw`` with other :ref:`volatile
7953 operations <volatile>`.
7954
7955 A ``atomicrmw`` instruction can also take an optional
7956 ":ref:`syncscope <syncscope>`" argument.
7957
7958 Semantics:
7959 """"""""""
7960
7961 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
7962 operand are atomically read, modified, and written back. The original
7963 value at the location is returned. The modification is specified by the
7964 operation argument:
7965
7966 -  xchg: ``*ptr = val``
7967 -  add: ``*ptr = *ptr + val``
7968 -  sub: ``*ptr = *ptr - val``
7969 -  and: ``*ptr = *ptr & val``
7970 -  nand: ``*ptr = ~(*ptr & val)``
7971 -  or: ``*ptr = *ptr | val``
7972 -  xor: ``*ptr = *ptr ^ val``
7973 -  max: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
7974 -  min: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
7975 -  umax: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using an unsigned
7976    comparison)
7977 -  umin: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using an unsigned
7978    comparison)
7979
7980 Example:
7981 """"""""
7982
7983 .. code-block:: llvm
7984
7985       %old = atomicrmw add i32* %ptr, i32 1 acquire                        ; yields i32
7986
7987 .. _i_getelementptr:
7988
7989 '``getelementptr``' Instruction
7990 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7991
7992 Syntax:
7993 """""""
7994
7995 ::
7996
7997       <result> = getelementptr <ty>, <ty>* <ptrval>{, [inrange] <ty> <idx>}*
7998       <result> = getelementptr inbounds <ty>, <ty>* <ptrval>{, [inrange] <ty> <idx>}*
7999       <result> = getelementptr <ty>, <ptr vector> <ptrval>, [inrange] <vector index type> <idx>
8000
8001 Overview:
8002 """""""""
8003
8004 The '``getelementptr``' instruction is used to get the address of a
8005 subelement of an :ref:`aggregate <t_aggregate>` data structure. It performs
8006 address calculation only and does not access memory. The instruction can also
8007 be used to calculate a vector of such addresses.
8008
8009 Arguments:
8010 """"""""""
8011
8012 The first argument is always a type used as the basis for the calculations.
8013 The second argument is always a pointer or a vector of pointers, and is the
8014 base address to start from. The remaining arguments are indices
8015 that indicate which of the elements of the aggregate object are indexed.
8016 The interpretation of each index is dependent on the type being indexed
8017 into. The first index always indexes the pointer value given as the
8018 second argument, the second index indexes a value of the type pointed to
8019 (not necessarily the value directly pointed to, since the first index
8020 can be non-zero), etc. The first type indexed into must be a pointer
8021 value, subsequent types can be arrays, vectors, and structs. Note that
8022 subsequent types being indexed into can never be pointers, since that
8023 would require loading the pointer before continuing calculation.
8024
8025 The type of each index argument depends on the type it is indexing into.
8026 When indexing into a (optionally packed) structure, only ``i32`` integer
8027 **constants** are allowed (when using a vector of indices they must all
8028 be the **same** ``i32`` integer constant). When indexing into an array,
8029 pointer or vector, integers of any width are allowed, and they are not
8030 required to be constant. These integers are treated as signed values
8031 where relevant.
8032
8033 For example, let's consider a C code fragment and how it gets compiled
8034 to LLVM:
8035
8036 .. code-block:: c
8037
8038     struct RT {
8039       char A;
8040       int B[10][20];
8041       char C;
8042     };
8043     struct ST {
8044       int X;
8045       double Y;
8046       struct RT Z;
8047     };
8048
8049     int *foo(struct ST *s) {
8050       return &s[1].Z.B[5][13];
8051     }
8052
8053 The LLVM code generated by Clang is:
8054
8055 .. code-block:: llvm
8056
8057     %struct.RT = type { i8, [10 x [20 x i32]], i8 }
8058     %struct.ST = type { i32, double, %struct.RT }
8059
8060     define i32* @foo(%struct.ST* %s) nounwind uwtable readnone optsize ssp {
8061     entry:
8062       %arrayidx = getelementptr inbounds %struct.ST, %struct.ST* %s, i64 1, i32 2, i32 1, i64 5, i64 13
8063       ret i32* %arrayidx
8064     }
8065
8066 Semantics:
8067 """"""""""
8068
8069 In the example above, the first index is indexing into the
8070 '``%struct.ST*``' type, which is a pointer, yielding a '``%struct.ST``'
8071 = '``{ i32, double, %struct.RT }``' type, a structure. The second index
8072 indexes into the third element of the structure, yielding a
8073 '``%struct.RT``' = '``{ i8 , [10 x [20 x i32]], i8 }``' type, another
8074 structure. The third index indexes into the second element of the
8075 structure, yielding a '``[10 x [20 x i32]]``' type, an array. The two
8076 dimensions of the array are subscripted into, yielding an '``i32``'
8077 type. The '``getelementptr``' instruction returns a pointer to this
8078 element, thus computing a value of '``i32*``' type.
8079
8080 Note that it is perfectly legal to index partially through a structure,
8081 returning a pointer to an inner element. Because of this, the LLVM code
8082 for the given testcase is equivalent to:
8083
8084 .. code-block:: llvm
8085
8086     define i32* @foo(%struct.ST* %s) {
8087       %t1 = getelementptr %struct.ST, %struct.ST* %s, i32 1                        ; yields %struct.ST*:%t1
8088       %t2 = getelementptr %struct.ST, %struct.ST* %t1, i32 0, i32 2                ; yields %struct.RT*:%t2
8089       %t3 = getelementptr %struct.RT, %struct.RT* %t2, i32 0, i32 1                ; yields [10 x [20 x i32]]*:%t3
8090       %t4 = getelementptr [10 x [20 x i32]], [10 x [20 x i32]]* %t3, i32 0, i32 5  ; yields [20 x i32]*:%t4
8091       %t5 = getelementptr [20 x i32], [20 x i32]* %t4, i32 0, i32 13               ; yields i32*:%t5
8092       ret i32* %t5
8093     }
8094
8095 If the ``inbounds`` keyword is present, the result value of the
8096 ``getelementptr`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the base
8097 pointer is not an *in bounds* address of an allocated object, or if any
8098 of the addresses that would be formed by successive addition of the
8099 offsets implied by the indices to the base address with infinitely
8100 precise signed arithmetic are not an *in bounds* address of that
8101 allocated object. The *in bounds* addresses for an allocated object are
8102 all the addresses that point into the object, plus the address one byte
8103 past the end. The only *in bounds* address for a null pointer in the
8104 default address-space is the null pointer itself. In cases where the
8105 base is a vector of pointers the ``inbounds`` keyword applies to each
8106 of the computations element-wise.
8107
8108 If the ``inbounds`` keyword is not present, the offsets are added to the
8109 base address with silently-wrapping two's complement arithmetic. If the
8110 offsets have a different width from the pointer, they are sign-extended
8111 or truncated to the width of the pointer. The result value of the
8112 ``getelementptr`` may be outside the object pointed to by the base
8113 pointer. The result value may not necessarily be used to access memory
8114 though, even if it happens to point into allocated storage. See the
8115 :ref:`Pointer Aliasing Rules <pointeraliasing>` section for more
8116 information.
8117
8118 If the ``inrange`` keyword is present before any index, loading from or
8119 storing to any pointer derived from the ``getelementptr`` has undefined
8120 behavior if the load or store would access memory outside of the bounds of
8121 the element selected by the index marked as ``inrange``. The result of a
8122 pointer comparison or ``ptrtoint`` (including ``ptrtoint``-like operations
8123 involving memory) involving a pointer derived from a ``getelementptr`` with
8124 the ``inrange`` keyword is undefined, with the exception of comparisons
8125 in the case where both operands are in the range of the element selected
8126 by the ``inrange`` keyword, inclusive of the address one past the end of
8127 that element. Note that the ``inrange`` keyword is currently only allowed
8128 in constant ``getelementptr`` expressions.
8129
8130 The getelementptr instruction is often confusing. For some more insight
8131 into how it works, see :doc:`the getelementptr FAQ <GetElementPtr>`.
8132
8133 Example:
8134 """"""""
8135
8136 .. code-block:: llvm
8137
8138         ; yields [12 x i8]*:aptr
8139         %aptr = getelementptr {i32, [12 x i8]}, {i32, [12 x i8]}* %saptr, i64 0, i32 1
8140         ; yields i8*:vptr
8141         %vptr = getelementptr {i32, <2 x i8>}, {i32, <2 x i8>}* %svptr, i64 0, i32 1, i32 1
8142         ; yields i8*:eptr
8143         %eptr = getelementptr [12 x i8], [12 x i8]* %aptr, i64 0, i32 1
8144         ; yields i32*:iptr
8145         %iptr = getelementptr [10 x i32], [10 x i32]* @arr, i16 0, i16 0
8146
8147 Vector of pointers:
8148 """""""""""""""""""
8149
8150 The ``getelementptr`` returns a vector of pointers, instead of a single address,
8151 when one or more of its arguments is a vector. In such cases, all vector
8152 arguments should have the same number of elements, and every scalar argument
8153 will be effectively broadcast into a vector during address calculation.
8154
8155 .. code-block:: llvm
8156
8157      ; All arguments are vectors:
8158      ;   A[i] = ptrs[i] + offsets[i]*sizeof(i8)
8159      %A = getelementptr i8, <4 x i8*> %ptrs, <4 x i64> %offsets
8160
8161      ; Add the same scalar offset to each pointer of a vector:
8162      ;   A[i] = ptrs[i] + offset*sizeof(i8)
8163      %A = getelementptr i8, <4 x i8*> %ptrs, i64 %offset
8164
8165      ; Add distinct offsets to the same pointer:
8166      ;   A[i] = ptr + offsets[i]*sizeof(i8)
8167      %A = getelementptr i8, i8* %ptr, <4 x i64> %offsets
8168
8169      ; In all cases described above the type of the result is <4 x i8*>
8170
8171 The two following instructions are equivalent:
8172
8173 .. code-block:: llvm
8174
8175      getelementptr  %struct.ST, <4 x %struct.ST*> %s, <4 x i64> %ind1,
8176        <4 x i32> <i32 2, i32 2, i32 2, i32 2>,
8177        <4 x i32> <i32 1, i32 1, i32 1, i32 1>,
8178        <4 x i32> %ind4,
8179        <4 x i64> <i64 13, i64 13, i64 13, i64 13>
8180
8181      getelementptr  %struct.ST, <4 x %struct.ST*> %s, <4 x i64> %ind1,
8182        i32 2, i32 1, <4 x i32> %ind4, i64 13
8183
8184 Let's look at the C code, where the vector version of ``getelementptr``
8185 makes sense:
8186
8187 .. code-block:: c
8188
8189     // Let's assume that we vectorize the following loop:
8190     double *A, *B; int *C;
8191     for (int i = 0; i < size; ++i) {
8192       A[i] = B[C[i]];
8193     }
8194
8195 .. code-block:: llvm
8196
8197     ; get pointers for 8 elements from array B
8198     %ptrs = getelementptr double, double* %B, <8 x i32> %C
8199     ; load 8 elements from array B into A
8200     %A = call <8 x double> @llvm.masked.gather.v8f64.v8p0f64(<8 x double*> %ptrs,
8201          i32 8, <8 x i1> %mask, <8 x double> %passthru)
8202
8203 Conversion Operations
8204 ---------------------
8205
8206 The instructions in this category are the conversion instructions
8207 (casting) which all take a single operand and a type. They perform
8208 various bit conversions on the operand.
8209
8210 .. _i_trunc:
8211
8212 '``trunc .. to``' Instruction
8213 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8214
8215 Syntax:
8216 """""""
8217
8218 ::
8219
8220       <result> = trunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
8221
8222 Overview:
8223 """""""""
8224
8225 The '``trunc``' instruction truncates its operand to the type ``ty2``.
8226
8227 Arguments:
8228 """"""""""
8229
8230 The '``trunc``' instruction takes a value to trunc, and a type to trunc
8231 it to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors
8232 of the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
8233 larger than the bit size of the destination type, ``ty2``. Equal sized
8234 types are not allowed.
8235
8236 Semantics:
8237 """"""""""
8238
8239 The '``trunc``' instruction truncates the high order bits in ``value``
8240 and converts the remaining bits to ``ty2``. Since the source size must
8241 be larger than the destination size, ``trunc`` cannot be a *no-op cast*.
8242 It will always truncate bits.
8243
8244 Example:
8245 """"""""
8246
8247 .. code-block:: llvm
8248
8249       %X = trunc i32 257 to i8                        ; yields i8:1
8250       %Y = trunc i32 123 to i1                        ; yields i1:true
8251       %Z = trunc i32 122 to i1                        ; yields i1:false
8252       %W = trunc <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i8> ; yields <i8 8, i8 7>
8253
8254 .. _i_zext:
8255
8256 '``zext .. to``' Instruction
8257 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8258
8259 Syntax:
8260 """""""
8261
8262 ::
8263
8264       <result> = zext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
8265
8266 Overview:
8267 """""""""
8268
8269 The '``zext``' instruction zero extends its operand to type ``ty2``.
8270
8271 Arguments:
8272 """"""""""
8273
8274 The '``zext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
8275 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
8276 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
8277 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
8278
8279 Semantics:
8280 """"""""""
8281
8282 The ``zext`` fills the high order bits of the ``value`` with zero bits
8283 until it reaches the size of the destination type, ``ty2``.
8284
8285 When zero extending from i1, the result will always be either 0 or 1.
8286
8287 Example:
8288 """"""""
8289
8290 .. code-block:: llvm
8291
8292       %X = zext i32 257 to i64              ; yields i64:257
8293       %Y = zext i1 true to i32              ; yields i32:1
8294       %Z = zext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
8295
8296 .. _i_sext:
8297
8298 '``sext .. to``' Instruction
8299 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8300
8301 Syntax:
8302 """""""
8303
8304 ::
8305
8306       <result> = sext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
8307
8308 Overview:
8309 """""""""
8310
8311 The '``sext``' sign extends ``value`` to the type ``ty2``.
8312
8313 Arguments:
8314 """"""""""
8315
8316 The '``sext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
8317 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
8318 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
8319 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
8320
8321 Semantics:
8322 """"""""""
8323
8324 The '``sext``' instruction performs a sign extension by copying the sign
8325 bit (highest order bit) of the ``value`` until it reaches the bit size
8326 of the type ``ty2``.
8327
8328 When sign extending from i1, the extension always results in -1 or 0.
8329
8330 Example:
8331 """"""""
8332
8333 .. code-block:: llvm
8334
8335       %X = sext i8  -1 to i16              ; yields i16   :65535
8336       %Y = sext i1 true to i32             ; yields i32:-1
8337       %Z = sext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
8338
8339 '``fptrunc .. to``' Instruction
8340 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8341
8342 Syntax:
8343 """""""
8344
8345 ::
8346
8347       <result> = fptrunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
8348
8349 Overview:
8350 """""""""
8351
8352 The '``fptrunc``' instruction truncates ``value`` to type ``ty2``.
8353
8354 Arguments:
8355 """"""""""
8356
8357 The '``fptrunc``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
8358 value to cast and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it to.
8359 The size of ``value`` must be larger than the size of ``ty2``. This
8360 implies that ``fptrunc`` cannot be used to make a *no-op cast*.
8361
8362 Semantics:
8363 """"""""""
8364
8365 The '``fptrunc``' instruction casts a ``value`` from a larger
8366 :ref:`floating point <t_floating>` type to a smaller :ref:`floating
8367 point <t_floating>` type. If the value cannot fit (i.e. overflows) within the
8368 destination type, ``ty2``, then the results are undefined. If the cast produces
8369 an inexact result, how rounding is performed (e.g. truncation, also known as
8370 round to zero) is undefined.
8371
8372 Example:
8373 """"""""
8374
8375 .. code-block:: llvm
8376
8377       %X = fptrunc double 123.0 to float         ; yields float:123.0
8378       %Y = fptrunc double 1.0E+300 to float      ; yields undefined
8379
8380 '``fpext .. to``' Instruction
8381 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8382
8383 Syntax:
8384 """""""
8385
8386 ::
8387
8388       <result> = fpext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
8389
8390 Overview:
8391 """""""""
8392
8393 The '``fpext``' extends a floating point ``value`` to a larger floating
8394 point value.
8395
8396 Arguments:
8397 """"""""""
8398
8399 The '``fpext``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
8400 ``value`` to cast, and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it
8401 to. The source type must be smaller than the destination type.
8402
8403 Semantics:
8404 """"""""""
8405
8406 The '``fpext``' instruction extends the ``value`` from a smaller
8407 :ref:`floating point <t_floating>` type to a larger :ref:`floating
8408 point <t_floating>` type. The ``fpext`` cannot be used to make a
8409 *no-op cast* because it always changes bits. Use ``bitcast`` to make a
8410 *no-op cast* for a floating point cast.
8411
8412 Example:
8413 """"""""
8414
8415 .. code-block:: llvm
8416
8417       %X = fpext float 3.125 to double         ; yields double:3.125000e+00
8418       %Y = fpext double %X to fp128            ; yields fp128:0xL00000000000000004000900000000000
8419
8420 '``fptoui .. to``' Instruction
8421 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8422
8423 Syntax:
8424 """""""
8425
8426 ::
8427
8428       <result> = fptoui <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
8429
8430 Overview:
8431 """""""""
8432
8433 The '``fptoui``' converts a floating point ``value`` to its unsigned
8434 integer equivalent of type ``ty2``.
8435
8436 Arguments:
8437 """"""""""
8438
8439 The '``fptoui``' instruction takes a value to cast, which must be a
8440 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
8441 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
8442 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
8443 type with the same number of elements as ``ty``
8444
8445 Semantics:
8446 """"""""""
8447
8448 The '``fptoui``' instruction converts its :ref:`floating
8449 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
8450 unsigned integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
8451 are undefined.
8452
8453 Example:
8454 """"""""
8455
8456 .. code-block:: llvm
8457
8458       %X = fptoui double 123.0 to i32      ; yields i32:123
8459       %Y = fptoui float 1.0E+300 to i1     ; yields undefined:1
8460       %Z = fptoui float 1.04E+17 to i8     ; yields undefined:1
8461
8462 '``fptosi .. to``' Instruction
8463 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8464
8465 Syntax:
8466 """""""
8467
8468 ::
8469
8470       <result> = fptosi <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
8471
8472 Overview:
8473 """""""""
8474
8475 The '``fptosi``' instruction converts :ref:`floating point <t_floating>`
8476 ``value`` to type ``ty2``.
8477
8478 Arguments:
8479 """"""""""
8480
8481 The '``fptosi``' instruction takes a value to cast, which must be a
8482 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
8483 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
8484 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
8485 type with the same number of elements as ``ty``
8486
8487 Semantics:
8488 """"""""""
8489
8490 The '``fptosi``' instruction converts its :ref:`floating
8491 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
8492 signed integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
8493 are undefined.
8494
8495 Example:
8496 """"""""
8497
8498 .. code-block:: llvm
8499
8500       %X = fptosi double -123.0 to i32      ; yields i32:-123
8501       %Y = fptosi float 1.0E-247 to i1      ; yields undefined:1
8502       %Z = fptosi float 1.04E+17 to i8      ; yields undefined:1
8503
8504 '``uitofp .. to``' Instruction
8505 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8506
8507 Syntax:
8508 """""""
8509
8510 ::
8511
8512       <result> = uitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
8513
8514 Overview:
8515 """""""""
8516
8517 The '``uitofp``' instruction regards ``value`` as an unsigned integer
8518 and converts that value to the ``ty2`` type.
8519
8520 Arguments:
8521 """"""""""
8522
8523 The '``uitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
8524 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
8525 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
8526 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
8527 type with the same number of elements as ``ty``
8528
8529 Semantics:
8530 """"""""""
8531
8532 The '``uitofp``' instruction interprets its operand as an unsigned
8533 integer quantity and converts it to the corresponding floating point
8534 value. If the value cannot fit in the floating point value, the results
8535 are undefined.
8536
8537 Example:
8538 """"""""
8539
8540 .. code-block:: llvm
8541
8542       %X = uitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
8543       %Y = uitofp i8 -1 to double          ; yields double:255.0
8544
8545 '``sitofp .. to``' Instruction
8546 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8547
8548 Syntax:
8549 """""""
8550
8551 ::
8552
8553       <result> = sitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
8554
8555 Overview:
8556 """""""""
8557
8558 The '``sitofp``' instruction regards ``value`` as a signed integer and
8559 converts that value to the ``ty2`` type.
8560
8561 Arguments:
8562 """"""""""
8563
8564 The '``sitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
8565 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
8566 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
8567 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
8568 type with the same number of elements as ``ty``
8569
8570 Semantics:
8571 """"""""""
8572
8573 The '``sitofp``' instruction interprets its operand as a signed integer
8574 quantity and converts it to the corresponding floating point value. If
8575 the value cannot fit in the floating point value, the results are
8576 undefined.
8577
8578 Example:
8579 """"""""
8580
8581 .. code-block:: llvm
8582
8583       %X = sitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
8584       %Y = sitofp i8 -1 to double          ; yields double:-1.0
8585
8586 .. _i_ptrtoint:
8587
8588 '``ptrtoint .. to``' Instruction
8589 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8590
8591 Syntax:
8592 """""""
8593
8594 ::
8595
8596       <result> = ptrtoint <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
8597
8598 Overview:
8599 """""""""
8600
8601 The '``ptrtoint``' instruction converts the pointer or a vector of
8602 pointers ``value`` to the integer (or vector of integers) type ``ty2``.
8603
8604 Arguments:
8605 """"""""""
8606
8607 The '``ptrtoint``' instruction takes a ``value`` to cast, which must be
8608 a value of type :ref:`pointer <t_pointer>` or a vector of pointers, and a
8609 type to cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` or
8610 a vector of integers type.
8611
8612 Semantics:
8613 """"""""""
8614
8615 The '``ptrtoint``' instruction converts ``value`` to integer type
8616 ``ty2`` by interpreting the pointer value as an integer and either
8617 truncating or zero extending that value to the size of the integer type.
8618 If ``value`` is smaller than ``ty2`` then a zero extension is done. If
8619 ``value`` is larger than ``ty2`` then a truncation is done. If they are
8620 the same size, then nothing is done (*no-op cast*) other than a type
8621 change.
8622
8623 Example:
8624 """"""""
8625
8626 .. code-block:: llvm
8627
8628       %X = ptrtoint i32* %P to i8                         ; yields truncation on 32-bit architecture
8629       %Y = ptrtoint i32* %P to i64                        ; yields zero extension on 32-bit architecture
8630       %Z = ptrtoint <4 x i32*> %P to <4 x i64>; yields vector zero extension for a vector of addresses on 32-bit architecture
8631
8632 .. _i_inttoptr:
8633
8634 '``inttoptr .. to``' Instruction
8635 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8636
8637 Syntax:
8638 """""""
8639
8640 ::
8641
8642       <result> = inttoptr <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
8643
8644 Overview:
8645 """""""""
8646
8647 The '``inttoptr``' instruction converts an integer ``value`` to a
8648 pointer type, ``ty2``.
8649
8650 Arguments:
8651 """"""""""
8652
8653 The '``inttoptr``' instruction takes an :ref:`integer <t_integer>` value to
8654 cast, and a type to cast it to, which must be a :ref:`pointer <t_pointer>`
8655 type.
8656
8657 Semantics:
8658 """"""""""
8659
8660 The '``inttoptr``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` by
8661 applying either a zero extension or a truncation depending on the size
8662 of the integer ``value``. If ``value`` is larger than the size of a
8663 pointer then a truncation is done. If ``value`` is smaller than the size
8664 of a pointer then a zero extension is done. If they are the same size,
8665 nothing is done (*no-op cast*).
8666
8667 Example:
8668 """"""""
8669
8670 .. code-block:: llvm
8671
8672       %X = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields zero extension on 64-bit architecture
8673       %Y = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields no-op on 32-bit architecture
8674       %Z = inttoptr i64 0 to i32*            ; yields truncation on 32-bit architecture
8675       %Z = inttoptr <4 x i32> %G to <4 x i8*>; yields truncation of vector G to four pointers
8676
8677 .. _i_bitcast:
8678
8679 '``bitcast .. to``' Instruction
8680 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8681
8682 Syntax:
8683 """""""
8684
8685 ::
8686
8687       <result> = bitcast <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
8688
8689 Overview:
8690 """""""""
8691
8692 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` without
8693 changing any bits.
8694
8695 Arguments:
8696 """"""""""
8697
8698 The '``bitcast``' instruction takes a value to cast, which must be a
8699 non-aggregate first class value, and a type to cast it to, which must
8700 also be a non-aggregate :ref:`first class <t_firstclass>` type. The
8701 bit sizes of ``value`` and the destination type, ``ty2``, must be
8702 identical. If the source type is a pointer, the destination type must
8703 also be a pointer of the same size. This instruction supports bitwise
8704 conversion of vectors to integers and to vectors of other types (as
8705 long as they have the same size).
8706
8707 Semantics:
8708 """"""""""
8709
8710 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2``. It
8711 is always a *no-op cast* because no bits change with this
8712 conversion. The conversion is done as if the ``value`` had been stored
8713 to memory and read back as type ``ty2``. Pointer (or vector of
8714 pointers) types may only be converted to other pointer (or vector of
8715 pointers) types with the same address space through this instruction.
8716 To convert pointers to other types, use the :ref:`inttoptr <i_inttoptr>`
8717 or :ref:`ptrtoint <i_ptrtoint>` instructions first.
8718
8719 Example:
8720 """"""""
8721
8722 .. code-block:: text
8723
8724       %X = bitcast i8 255 to i8              ; yields i8 :-1
8725       %Y = bitcast i32* %x to sint*          ; yields sint*:%x
8726       %Z = bitcast <2 x int> %V to i64;        ; yields i64: %V
8727       %Z = bitcast <2 x i32*> %V to <2 x i64*> ; yields <2 x i64*>
8728
8729 .. _i_addrspacecast:
8730
8731 '``addrspacecast .. to``' Instruction
8732 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8733
8734 Syntax:
8735 """""""
8736
8737 ::
8738
8739       <result> = addrspacecast <pty> <ptrval> to <pty2>       ; yields pty2
8740
8741 Overview:
8742 """""""""
8743
8744 The '``addrspacecast``' instruction converts ``ptrval`` from ``pty`` in
8745 address space ``n`` to type ``pty2`` in address space ``m``.
8746
8747 Arguments:
8748 """"""""""
8749
8750 The '``addrspacecast``' instruction takes a pointer or vector of pointer value
8751 to cast and a pointer type to cast it to, which must have a different
8752 address space.
8753
8754 Semantics:
8755 """"""""""
8756
8757 The '``addrspacecast``' instruction converts the pointer value
8758 ``ptrval`` to type ``pty2``. It can be a *no-op cast* or a complex
8759 value modification, depending on the target and the address space
8760 pair. Pointer conversions within the same address space must be
8761 performed with the ``bitcast`` instruction. Note that if the address space
8762 conversion is legal then both result and operand refer to the same memory
8763 location.
8764
8765 Example:
8766 """"""""
8767
8768 .. code-block:: llvm
8769
8770       %X = addrspacecast i32* %x to i32 addrspace(1)*    ; yields i32 addrspace(1)*:%x
8771       %Y = addrspacecast i32 addrspace(1)* %y to i64 addrspace(2)*    ; yields i64 addrspace(2)*:%y
8772       %Z = addrspacecast <4 x i32*> %z to <4 x float addrspace(3)*>   ; yields <4 x float addrspace(3)*>:%z
8773
8774 .. _otherops:
8775
8776 Other Operations
8777 ----------------
8778
8779 The instructions in this category are the "miscellaneous" instructions,
8780 which defy better classification.
8781
8782 .. _i_icmp:
8783
8784 '``icmp``' Instruction
8785 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8786
8787 Syntax:
8788 """""""
8789
8790 ::
8791
8792       <result> = icmp <cond> <ty> <op1>, <op2>   ; yields i1 or <N x i1>:result
8793
8794 Overview:
8795 """""""""
8796
8797 The '``icmp``' instruction returns a boolean value or a vector of
8798 boolean values based on comparison of its two integer, integer vector,
8799 pointer, or pointer vector operands.
8800
8801 Arguments:
8802 """"""""""
8803
8804 The '``icmp``' instruction takes three operands. The first operand is
8805 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
8806 not a value, just a keyword. The possible condition codes are:
8807
8808 #. ``eq``: equal
8809 #. ``ne``: not equal
8810 #. ``ugt``: unsigned greater than
8811 #. ``uge``: unsigned greater or equal
8812 #. ``ult``: unsigned less than
8813 #. ``ule``: unsigned less or equal
8814 #. ``sgt``: signed greater than
8815 #. ``sge``: signed greater or equal
8816 #. ``slt``: signed less than
8817 #. ``sle``: signed less or equal
8818
8819 The remaining two arguments must be :ref:`integer <t_integer>` or
8820 :ref:`pointer <t_pointer>` or integer :ref:`vector <t_vector>` typed. They
8821 must also be identical types.
8822
8823 Semantics:
8824 """"""""""
8825
8826 The '``icmp``' compares ``op1`` and ``op2`` according to the condition
8827 code given as ``cond``. The comparison performed always yields either an
8828 :ref:`i1 <t_integer>` or vector of ``i1`` result, as follows:
8829
8830 #. ``eq``: yields ``true`` if the operands are equal, ``false``
8831    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
8832 #. ``ne``: yields ``true`` if the operands are unequal, ``false``
8833    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
8834 #. ``ugt``: interprets the operands as unsigned values and yields
8835    ``true`` if ``op1`` is greater than ``op2``.
8836 #. ``uge``: interprets the operands as unsigned values and yields
8837    ``true`` if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
8838 #. ``ult``: interprets the operands as unsigned values and yields
8839    ``true`` if ``op1`` is less than ``op2``.
8840 #. ``ule``: interprets the operands as unsigned values and yields
8841    ``true`` if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
8842 #. ``sgt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
8843    if ``op1`` is greater than ``op2``.
8844 #. ``sge``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
8845    if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
8846 #. ``slt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
8847    if ``op1`` is less than ``op2``.
8848 #. ``sle``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
8849    if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
8850
8851 If the operands are :ref:`pointer <t_pointer>` typed, the pointer values
8852 are compared as if they were integers.
8853
8854 If the operands are integer vectors, then they are compared element by
8855 element. The result is an ``i1`` vector with the same number of elements
8856 as the values being compared. Otherwise, the result is an ``i1``.
8857
8858 Example:
8859 """"""""
8860
8861 .. code-block:: text
8862
8863       <result> = icmp eq i32 4, 5          ; yields: result=false
8864       <result> = icmp ne float* %X, %X     ; yields: result=false
8865       <result> = icmp ult i16  4, 5        ; yields: result=true
8866       <result> = icmp sgt i16  4, 5        ; yields: result=false
8867       <result> = icmp ule i16 -4, 5        ; yields: result=false
8868       <result> = icmp sge i16  4, 5        ; yields: result=false
8869
8870 .. _i_fcmp:
8871
8872 '``fcmp``' Instruction
8873 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8874
8875 Syntax:
8876 """""""
8877
8878 ::
8879
8880       <result> = fcmp [fast-math flags]* <cond> <ty> <op1>, <op2>     ; yields i1 or <N x i1>:result
8881
8882 Overview:
8883 """""""""
8884
8885 The '``fcmp``' instruction returns a boolean value or vector of boolean
8886 values based on comparison of its operands.
8887
8888 If the operands are floating point scalars, then the result type is a
8889 boolean (:ref:`i1 <t_integer>`).
8890
8891 If the operands are floating point vectors, then the result type is a
8892 vector of boolean with the same number of elements as the operands being
8893 compared.
8894
8895 Arguments:
8896 """"""""""
8897
8898 The '``fcmp``' instruction takes three operands. The first operand is
8899 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
8900 not a value, just a keyword. The possible condition codes are:
8901
8902 #. ``false``: no comparison, always returns false
8903 #. ``oeq``: ordered and equal
8904 #. ``ogt``: ordered and greater than
8905 #. ``oge``: ordered and greater than or equal
8906 #. ``olt``: ordered and less than
8907 #. ``ole``: ordered and less than or equal
8908 #. ``one``: ordered and not equal
8909 #. ``ord``: ordered (no nans)
8910 #. ``ueq``: unordered or equal
8911 #. ``ugt``: unordered or greater than
8912 #. ``uge``: unordered or greater than or equal
8913 #. ``ult``: unordered or less than
8914 #. ``ule``: unordered or less than or equal
8915 #. ``une``: unordered or not equal
8916 #. ``uno``: unordered (either nans)
8917 #. ``true``: no comparison, always returns true
8918
8919 *Ordered* means that neither operand is a QNAN while *unordered* means
8920 that either operand may be a QNAN.
8921
8922 Each of ``val1`` and ``val2`` arguments must be either a :ref:`floating
8923 point <t_floating>` type or a :ref:`vector <t_vector>` of floating point
8924 type. They must have identical types.
8925
8926 Semantics:
8927 """"""""""
8928
8929 The '``fcmp``' instruction compares ``op1`` and ``op2`` according to the
8930 condition code given as ``cond``. If the operands are vectors, then the
8931 vectors are compared element by element. Each comparison performed
8932 always yields an :ref:`i1 <t_integer>` result, as follows:
8933
8934 #. ``false``: always yields ``false``, regardless of operands.
8935 #. ``oeq``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
8936    is equal to ``op2``.
8937 #. ``ogt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
8938    is greater than ``op2``.
8939 #. ``oge``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
8940    is greater than or equal to ``op2``.
8941 #. ``olt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
8942    is less than ``op2``.
8943 #. ``ole``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
8944    is less than or equal to ``op2``.
8945 #. ``one``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
8946    is not equal to ``op2``.
8947 #. ``ord``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN.
8948 #. ``ueq``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
8949    equal to ``op2``.
8950 #. ``ugt``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
8951    greater than ``op2``.
8952 #. ``uge``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
8953    greater than or equal to ``op2``.
8954 #. ``ult``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
8955    less than ``op2``.
8956 #. ``ule``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
8957    less than or equal to ``op2``.
8958 #. ``une``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
8959    not equal to ``op2``.
8960 #. ``uno``: yields ``true`` if either operand is a QNAN.
8961 #. ``true``: always yields ``true``, regardless of operands.
8962
8963 The ``fcmp`` instruction can also optionally take any number of
8964 :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable
8965 otherwise unsafe floating point optimizations.
8966
8967 Any set of fast-math flags are legal on an ``fcmp`` instruction, but the
8968 only flags that have any effect on its semantics are those that allow
8969 assumptions to be made about the values of input arguments; namely
8970 ``nnan``, ``ninf``, and ``nsz``. See :ref:`fastmath` for more information.
8971
8972 Example:
8973 """"""""
8974
8975 .. code-block:: text
8976
8977       <result> = fcmp oeq float 4.0, 5.0    ; yields: result=false
8978       <result> = fcmp one float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
8979       <result> = fcmp olt float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
8980       <result> = fcmp ueq double 1.0, 2.0   ; yields: result=false
8981
8982 .. _i_phi:
8983
8984 '``phi``' Instruction
8985 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8986
8987 Syntax:
8988 """""""
8989
8990 ::
8991
8992       <result> = phi <ty> [ <val0>, <label0>], ...
8993
8994 Overview:
8995 """""""""
8996
8997 The '``phi``' instruction is used to implement the Ï† node in the SSA
8998 graph representing the function.
8999
9000 Arguments:
9001 """"""""""
9002
9003 The type of the incoming values is specified with the first type field.
9004 After this, the '``phi``' instruction takes a list of pairs as
9005 arguments, with one pair for each predecessor basic block of the current
9006 block. Only values of :ref:`first class <t_firstclass>` type may be used as
9007 the value arguments to the PHI node. Only labels may be used as the
9008 label arguments.
9009
9010 There must be no non-phi instructions between the start of a basic block
9011 and the PHI instructions: i.e. PHI instructions must be first in a basic
9012 block.
9013
9014 For the purposes of the SSA form, the use of each incoming value is
9015 deemed to occur on the edge from the corresponding predecessor block to
9016 the current block (but after any definition of an '``invoke``'
9017 instruction's return value on the same edge).
9018
9019 Semantics:
9020 """"""""""
9021
9022 At runtime, the '``phi``' instruction logically takes on the value
9023 specified by the pair corresponding to the predecessor basic block that
9024 executed just prior to the current block.
9025
9026 Example:
9027 """"""""
9028
9029 .. code-block:: llvm
9030
9031     Loop:       ; Infinite loop that counts from 0 on up...
9032       %indvar = phi i32 [ 0, %LoopHeader ], [ %nextindvar, %Loop ]
9033       %nextindvar = add i32 %indvar, 1
9034       br label %Loop
9035
9036 .. _i_select:
9037
9038 '``select``' Instruction
9039 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9040
9041 Syntax:
9042 """""""
9043
9044 ::
9045
9046       <result> = select selty <cond>, <ty> <val1>, <ty> <val2>             ; yields ty
9047
9048       selty is either i1 or {<N x i1>}
9049
9050 Overview:
9051 """""""""
9052
9053 The '``select``' instruction is used to choose one value based on a
9054 condition, without IR-level branching.
9055
9056 Arguments:
9057 """"""""""
9058
9059 The '``select``' instruction requires an 'i1' value or a vector of 'i1'
9060 values indicating the condition, and two values of the same :ref:`first
9061 class <t_firstclass>` type.
9062
9063 Semantics:
9064 """"""""""
9065
9066 If the condition is an i1 and it evaluates to 1, the instruction returns
9067 the first value argument; otherwise, it returns the second value
9068 argument.
9069
9070 If the condition is a vector of i1, then the value arguments must be
9071 vectors of the same size, and the selection is done element by element.
9072
9073 If the condition is an i1 and the value arguments are vectors of the
9074 same size, then an entire vector is selected.
9075
9076 Example:
9077 """"""""
9078
9079 .. code-block:: llvm
9080
9081       %X = select i1 true, i8 17, i8 42          ; yields i8:17
9082
9083 .. _i_call:
9084
9085 '``call``' Instruction
9086 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9087
9088 Syntax:
9089 """""""
9090
9091 ::
9092
9093       <result> = [tail | musttail | notail ] call [fast-math flags] [cconv] [ret attrs] <ty>|<fnty> <fnptrval>(<function args>) [fn attrs]
9094                    [ operand bundles ]
9095
9096 Overview:
9097 """""""""
9098
9099 The '``call``' instruction represents a simple function call.
9100
9101 Arguments:
9102 """"""""""
9103
9104 This instruction requires several arguments:
9105
9106 #. The optional ``tail`` and ``musttail`` markers indicate that the optimizers
9107    should perform tail call optimization. The ``tail`` marker is a hint that
9108    `can be ignored <CodeGenerator.html#sibcallopt>`_. The ``musttail`` marker
9109    means that the call must be tail call optimized in order for the program to
9110    be correct. The ``musttail`` marker provides these guarantees:
9111
9112    #. The call will not cause unbounded stack growth if it is part of a
9113       recursive cycle in the call graph.
9114    #. Arguments with the :ref:`inalloca <attr_inalloca>` attribute are
9115       forwarded in place.
9116
9117    Both markers imply that the callee does not access allocas from the caller.
9118    The ``tail`` marker additionally implies that the callee does not access
9119    varargs from the caller, while ``musttail`` implies that varargs from the
9120    caller are passed to the callee. Calls marked ``musttail`` must obey the
9121    following additional  rules:
9122
9123    - The call must immediately precede a :ref:`ret <i_ret>` instruction,
9124      or a pointer bitcast followed by a ret instruction.
9125    - The ret instruction must return the (possibly bitcasted) value
9126      produced by the call or void.
9127    - The caller and callee prototypes must match. Pointer types of
9128      parameters or return types may differ in pointee type, but not
9129      in address space.
9130    - The calling conventions of the caller and callee must match.
9131    - All ABI-impacting function attributes, such as sret, byval, inreg,
9132      returned, and inalloca, must match.
9133    - The callee must be varargs iff the caller is varargs. Bitcasting a
9134      non-varargs function to the appropriate varargs type is legal so
9135      long as the non-varargs prefixes obey the other rules.
9136
9137    Tail call optimization for calls marked ``tail`` is guaranteed to occur if
9138    the following conditions are met:
9139
9140    -  Caller and callee both have the calling convention ``fastcc``.
9141    -  The call is in tail position (ret immediately follows call and ret
9142       uses value of call or is void).
9143    -  Option ``-tailcallopt`` is enabled, or
9144       ``llvm::GuaranteedTailCallOpt`` is ``true``.
9145    -  `Platform-specific constraints are
9146       met. <CodeGenerator.html#tailcallopt>`_
9147
9148 #. The optional ``notail`` marker indicates that the optimizers should not add
9149    ``tail`` or ``musttail`` markers to the call. It is used to prevent tail
9150    call optimization from being performed on the call.
9151
9152 #. The optional ``fast-math flags`` marker indicates that the call has one or more
9153    :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable
9154    otherwise unsafe floating-point optimizations. Fast-math flags are only valid
9155    for calls that return a floating-point scalar or vector type.
9156
9157 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
9158    convention <callingconv>` the call should use. If none is
9159    specified, the call defaults to using C calling conventions. The
9160    calling convention of the call must match the calling convention of
9161    the target function, or else the behavior is undefined.
9162 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
9163    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
9164    are valid here.
9165 #. '``ty``': the type of the call instruction itself which is also the
9166    type of the return value. Functions that return no value are marked
9167    ``void``.
9168 #. '``fnty``': shall be the signature of the function being called. The
9169    argument types must match the types implied by this signature. This
9170    type can be omitted if the function is not varargs.
9171 #. '``fnptrval``': An LLVM value containing a pointer to a function to
9172    be called. In most cases, this is a direct function call, but
9173    indirect ``call``'s are just as possible, calling an arbitrary pointer
9174    to function value.
9175 #. '``function args``': argument list whose types match the function
9176    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
9177    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
9178    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
9179    extra arguments can be specified.
9180 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list.
9181 #. The optional :ref:`operand bundles <opbundles>` list.
9182
9183 Semantics:
9184 """"""""""
9185
9186 The '``call``' instruction is used to cause control flow to transfer to
9187 a specified function, with its incoming arguments bound to the specified
9188 values. Upon a '``ret``' instruction in the called function, control
9189 flow continues with the instruction after the function call, and the
9190 return value of the function is bound to the result argument.
9191
9192 Example:
9193 """"""""
9194
9195 .. code-block:: llvm
9196
9197       %retval = call i32 @test(i32 %argc)
9198       call i32 (i8*, ...)* @printf(i8* %msg, i32 12, i8 42)        ; yields i32
9199       %X = tail call i32 @foo()                                    ; yields i32
9200       %Y = tail call fastcc i32 @foo()  ; yields i32
9201       call void %foo(i8 97 signext)
9202
9203       %struct.A = type { i32, i8 }
9204       %r = call %struct.A @foo()                        ; yields { i32, i8 }
9205       %gr = extractvalue %struct.A %r, 0                ; yields i32
9206       %gr1 = extractvalue %struct.A %r, 1               ; yields i8
9207       %Z = call void @foo() noreturn                    ; indicates that %foo never returns normally
9208       %ZZ = call zeroext i32 @bar()                     ; Return value is %zero extended
9209
9210 llvm treats calls to some functions with names and arguments that match
9211 the standard C99 library as being the C99 library functions, and may
9212 perform optimizations or generate code for them under that assumption.
9213 This is something we'd like to change in the future to provide better
9214 support for freestanding environments and non-C-based languages.
9215
9216 .. _i_va_arg:
9217
9218 '``va_arg``' Instruction
9219 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9220
9221 Syntax:
9222 """""""
9223
9224 ::
9225
9226       <resultval> = va_arg <va_list*> <arglist>, <argty>
9227
9228 Overview:
9229 """""""""
9230
9231 The '``va_arg``' instruction is used to access arguments passed through
9232 the "variable argument" area of a function call. It is used to implement
9233 the ``va_arg`` macro in C.
9234
9235 Arguments:
9236 """"""""""
9237
9238 This instruction takes a ``va_list*`` value and the type of the
9239 argument. It returns a value of the specified argument type and
9240 increments the ``va_list`` to point to the next argument. The actual
9241 type of ``va_list`` is target specific.
9242
9243 Semantics:
9244 """"""""""
9245
9246 The '``va_arg``' instruction loads an argument of the specified type
9247 from the specified ``va_list`` and causes the ``va_list`` to point to
9248 the next argument. For more information, see the variable argument
9249 handling :ref:`Intrinsic Functions <int_varargs>`.
9250
9251 It is legal for this instruction to be called in a function which does
9252 not take a variable number of arguments, for example, the ``vfprintf``
9253 function.
9254
9255 ``va_arg`` is an LLVM instruction instead of an :ref:`intrinsic
9256 function <intrinsics>` because it takes a type as an argument.
9257
9258 Example:
9259 """"""""
9260
9261 See the :ref:`variable argument processing <int_varargs>` section.
9262
9263 Note that the code generator does not yet fully support va\_arg on many
9264 targets. Also, it does not currently support va\_arg with aggregate
9265 types on any target.
9266
9267 .. _i_landingpad:
9268
9269 '``landingpad``' Instruction
9270 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9271
9272 Syntax:
9273 """""""
9274
9275 ::
9276
9277       <resultval> = landingpad <resultty> <clause>+
9278       <resultval> = landingpad <resultty> cleanup <clause>*
9279
9280       <clause> := catch <type> <value>
9281       <clause> := filter <array constant type> <array constant>
9282
9283 Overview:
9284 """""""""
9285
9286 The '``landingpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
9287 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
9288 is a landing pad --- one where the exception lands, and corresponds to the
9289 code found in the ``catch`` portion of a ``try``/``catch`` sequence. It
9290 defines values supplied by the :ref:`personality function <personalityfn>` upon
9291 re-entry to the function. The ``resultval`` has the type ``resultty``.
9292
9293 Arguments:
9294 """"""""""
9295
9296 The optional
9297 ``cleanup`` flag indicates that the landing pad block is a cleanup.
9298
9299 A ``clause`` begins with the clause type --- ``catch`` or ``filter`` --- and
9300 contains the global variable representing the "type" that may be caught
9301 or filtered respectively. Unlike the ``catch`` clause, the ``filter``
9302 clause takes an array constant as its argument. Use
9303 "``[0 x i8**] undef``" for a filter which cannot throw. The
9304 '``landingpad``' instruction must contain *at least* one ``clause`` or
9305 the ``cleanup`` flag.
9306
9307 Semantics:
9308 """"""""""
9309
9310 The '``landingpad``' instruction defines the values which are set by the
9311 :ref:`personality function <personalityfn>` upon re-entry to the function, and
9312 therefore the "result type" of the ``landingpad`` instruction. As with
9313 calling conventions, how the personality function results are
9314 represented in LLVM IR is target specific.
9315
9316 The clauses are applied in order from top to bottom. If two
9317 ``landingpad`` instructions are merged together through inlining, the
9318 clauses from the calling function are appended to the list of clauses.
9319 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
9320 the exception is compared against each ``clause`` in turn. If it doesn't
9321 match any of the clauses, and the ``cleanup`` flag is not set, then
9322 unwinding continues further up the call stack.
9323
9324 The ``landingpad`` instruction has several restrictions:
9325
9326 -  A landing pad block is a basic block which is the unwind destination
9327    of an '``invoke``' instruction.
9328 -  A landing pad block must have a '``landingpad``' instruction as its
9329    first non-PHI instruction.
9330 -  There can be only one '``landingpad``' instruction within the landing
9331    pad block.
9332 -  A basic block that is not a landing pad block may not include a
9333    '``landingpad``' instruction.
9334
9335 Example:
9336 """"""""
9337
9338 .. code-block:: llvm
9339
9340       ;; A landing pad which can catch an integer.
9341       %res = landingpad { i8*, i32 }
9342                catch i8** @_ZTIi
9343       ;; A landing pad that is a cleanup.
9344       %res = landingpad { i8*, i32 }
9345                cleanup
9346       ;; A landing pad which can catch an integer and can only throw a double.
9347       %res = landingpad { i8*, i32 }
9348                catch i8** @_ZTIi
9349                filter [1 x i8**] [@_ZTId]
9350
9351 .. _i_catchpad:
9352
9353 '``catchpad``' Instruction
9354 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9355
9356 Syntax:
9357 """""""
9358
9359 ::
9360
9361       <resultval> = catchpad within <catchswitch> [<args>*]
9362
9363 Overview:
9364 """""""""
9365
9366 The '``catchpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
9367 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
9368 begins a catch handler --- one where a personality routine attempts to transfer
9369 control to catch an exception.
9370
9371 Arguments:
9372 """"""""""
9373
9374 The ``catchswitch`` operand must always be a token produced by a
9375 :ref:`catchswitch <i_catchswitch>` instruction in a predecessor block. This
9376 ensures that each ``catchpad`` has exactly one predecessor block, and it always
9377 terminates in a ``catchswitch``.
9378
9379 The ``args`` correspond to whatever information the personality routine
9380 requires to know if this is an appropriate handler for the exception. Control
9381 will transfer to the ``catchpad`` if this is the first appropriate handler for
9382 the exception.
9383
9384 The ``resultval`` has the type :ref:`token <t_token>` and is used to match the
9385 ``catchpad`` to corresponding :ref:`catchrets <i_catchret>` and other nested EH
9386 pads.
9387
9388 Semantics:
9389 """"""""""
9390
9391 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown, the
9392 exception is compared against the ``args``. If it doesn't match, control will
9393 not reach the ``catchpad`` instruction.  The representation of ``args`` is
9394 entirely target and personality function-specific.
9395
9396 Like the :ref:`landingpad <i_landingpad>` instruction, the ``catchpad``
9397 instruction must be the first non-phi of its parent basic block.
9398
9399 The meaning of the tokens produced and consumed by ``catchpad`` and other "pad"
9400 instructions is described in the
9401 `Windows exception handling documentation\ <ExceptionHandling.html#wineh>`_.
9402
9403 When a ``catchpad`` has been "entered" but not yet "exited" (as
9404 described in the `EH documentation\ <ExceptionHandling.html#wineh-constraints>`_),
9405 it is undefined behavior to execute a :ref:`call <i_call>` or :ref:`invoke <i_invoke>`
9406 that does not carry an appropriate :ref:`"funclet" bundle <ob_funclet>`.
9407
9408 Example:
9409 """"""""
9410
9411 .. code-block:: text
9412
9413     dispatch:
9414       %cs = catchswitch within none [label %handler0] unwind to caller
9415       ;; A catch block which can catch an integer.
9416     handler0:
9417       %tok = catchpad within %cs [i8** @_ZTIi]
9418
9419 .. _i_cleanuppad:
9420
9421 '``cleanuppad``' Instruction
9422 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9423
9424 Syntax:
9425 """""""
9426
9427 ::
9428
9429       <resultval> = cleanuppad within <parent> [<args>*]
9430
9431 Overview:
9432 """""""""
9433
9434 The '``cleanuppad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
9435 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
9436 is a cleanup block --- one where a personality routine attempts to
9437 transfer control to run cleanup actions.
9438 The ``args`` correspond to whatever additional
9439 information the :ref:`personality function <personalityfn>` requires to
9440 execute the cleanup.
9441 The ``resultval`` has the type :ref:`token <t_token>` and is used to
9442 match the ``cleanuppad`` to corresponding :ref:`cleanuprets <i_cleanupret>`.
9443 The ``parent`` argument is the token of the funclet that contains the
9444 ``cleanuppad`` instruction. If the ``cleanuppad`` is not inside a funclet,
9445 this operand may be the token ``none``.
9446
9447 Arguments:
9448 """"""""""
9449
9450 The instruction takes a list of arbitrary values which are interpreted
9451 by the :ref:`personality function <personalityfn>`.
9452
9453 Semantics:
9454 """"""""""
9455
9456 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
9457 the :ref:`personality function <personalityfn>` transfers control to the
9458 ``cleanuppad`` with the aid of the personality-specific arguments.
9459 As with calling conventions, how the personality function results are
9460 represented in LLVM IR is target specific.
9461
9462 The ``cleanuppad`` instruction has several restrictions:
9463
9464 -  A cleanup block is a basic block which is the unwind destination of
9465    an exceptional instruction.
9466 -  A cleanup block must have a '``cleanuppad``' instruction as its
9467    first non-PHI instruction.
9468 -  There can be only one '``cleanuppad``' instruction within the
9469    cleanup block.
9470 -  A basic block that is not a cleanup block may not include a
9471    '``cleanuppad``' instruction.
9472
9473 When a ``cleanuppad`` has been "entered" but not yet "exited" (as
9474 described in the `EH documentation\ <ExceptionHandling.html#wineh-constraints>`_),
9475 it is undefined behavior to execute a :ref:`call <i_call>` or :ref:`invoke <i_invoke>`
9476 that does not carry an appropriate :ref:`"funclet" bundle <ob_funclet>`.
9477
9478 Example:
9479 """"""""
9480
9481 .. code-block:: text
9482
9483       %tok = cleanuppad within %cs []
9484
9485 .. _intrinsics:
9486
9487 Intrinsic Functions
9488 ===================
9489
9490 LLVM supports the notion of an "intrinsic function". These functions
9491 have well known names and semantics and are required to follow certain
9492 restrictions. Overall, these intrinsics represent an extension mechanism
9493 for the LLVM language that does not require changing all of the
9494 transformations in LLVM when adding to the language (or the bitcode
9495 reader/writer, the parser, etc...).
9496
9497 Intrinsic function names must all start with an "``llvm.``" prefix. This
9498 prefix is reserved in LLVM for intrinsic names; thus, function names may
9499 not begin with this prefix. Intrinsic functions must always be external
9500 functions: you cannot define the body of intrinsic functions. Intrinsic
9501 functions may only be used in call or invoke instructions: it is illegal
9502 to take the address of an intrinsic function. Additionally, because
9503 intrinsic functions are part of the LLVM language, it is required if any
9504 are added that they be documented here.
9505
9506 Some intrinsic functions can be overloaded, i.e., the intrinsic
9507 represents a family of functions that perform the same operation but on
9508 different data types. Because LLVM can represent over 8 million
9509 different integer types, overloading is used commonly to allow an
9510 intrinsic function to operate on any integer type. One or more of the
9511 argument types or the result type can be overloaded to accept any
9512 integer type. Argument types may also be defined as exactly matching a
9513 previous argument's type or the result type. This allows an intrinsic
9514 function which accepts multiple arguments, but needs all of them to be
9515 of the same type, to only be overloaded with respect to a single
9516 argument or the result.
9517
9518 Overloaded intrinsics will have the names of its overloaded argument
9519 types encoded into its function name, each preceded by a period. Only
9520 those types which are overloaded result in a name suffix. Arguments
9521 whose type is matched against another type do not. For example, the
9522 ``llvm.ctpop`` function can take an integer of any width and returns an
9523 integer of exactly the same integer width. This leads to a family of
9524 functions such as ``i8 @llvm.ctpop.i8(i8 %val)`` and
9525 ``i29 @llvm.ctpop.i29(i29 %val)``. Only one type, the return type, is
9526 overloaded, and only one type suffix is required. Because the argument's
9527 type is matched against the return type, it does not require its own
9528 name suffix.
9529
9530 To learn how to add an intrinsic function, please see the `Extending
9531 LLVM Guide <ExtendingLLVM.html>`_.
9532
9533 .. _int_varargs:
9534
9535 Variable Argument Handling Intrinsics
9536 -------------------------------------
9537
9538 Variable argument support is defined in LLVM with the
9539 :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and these three intrinsic
9540 functions. These functions are related to the similarly named macros
9541 defined in the ``<stdarg.h>`` header file.
9542
9543 All of these functions operate on arguments that use a target-specific
9544 value type "``va_list``". The LLVM assembly language reference manual
9545 does not define what this type is, so all transformations should be
9546 prepared to handle these functions regardless of the type used.
9547
9548 This example shows how the :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and the
9549 variable argument handling intrinsic functions are used.
9550
9551 .. code-block:: llvm
9552
9553     ; This struct is different for every platform. For most platforms,
9554     ; it is merely an i8*.
9555     %struct.va_list = type { i8* }
9556
9557     ; For Unix x86_64 platforms, va_list is the following struct:
9558     ; %struct.va_list = type { i32, i32, i8*, i8* }
9559
9560     define i32 @test(i32 %X, ...) {
9561       ; Initialize variable argument processing
9562       %ap = alloca %struct.va_list
9563       %ap2 = bitcast %struct.va_list* %ap to i8*
9564       call void @llvm.va_start(i8* %ap2)
9565
9566       ; Read a single integer argument
9567       %tmp = va_arg i8* %ap2, i32
9568
9569       ; Demonstrate usage of llvm.va_copy and llvm.va_end
9570       %aq = alloca i8*
9571       %aq2 = bitcast i8** %aq to i8*
9572       call void @llvm.va_copy(i8* %aq2, i8* %ap2)
9573       call void @llvm.va_end(i8* %aq2)
9574
9575       ; Stop processing of arguments.
9576       call void @llvm.va_end(i8* %ap2)
9577       ret i32 %tmp
9578     }
9579
9580     declare void @llvm.va_start(i8*)
9581     declare void @llvm.va_copy(i8*, i8*)
9582     declare void @llvm.va_end(i8*)
9583
9584 .. _int_va_start:
9585
9586 '``llvm.va_start``' Intrinsic
9587 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9588
9589 Syntax:
9590 """""""
9591
9592 ::
9593
9594       declare void @llvm.va_start(i8* <arglist>)
9595
9596 Overview:
9597 """""""""
9598
9599 The '``llvm.va_start``' intrinsic initializes ``*<arglist>`` for
9600 subsequent use by ``va_arg``.
9601
9602 Arguments:
9603 """"""""""
9604
9605 The argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
9606
9607 Semantics:
9608 """"""""""
9609
9610 The '``llvm.va_start``' intrinsic works just like the ``va_start`` macro
9611 available in C. In a target-dependent way, it initializes the
9612 ``va_list`` element to which the argument points, so that the next call
9613 to ``va_arg`` will produce the first variable argument passed to the
9614 function. Unlike the C ``va_start`` macro, this intrinsic does not need
9615 to know the last argument of the function as the compiler can figure
9616 that out.
9617
9618 '``llvm.va_end``' Intrinsic
9619 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9620
9621 Syntax:
9622 """""""
9623
9624 ::
9625
9626       declare void @llvm.va_end(i8* <arglist>)
9627
9628 Overview:
9629 """""""""
9630
9631 The '``llvm.va_end``' intrinsic destroys ``*<arglist>``, which has been
9632 initialized previously with ``llvm.va_start`` or ``llvm.va_copy``.
9633
9634 Arguments:
9635 """"""""""
9636
9637 The argument is a pointer to a ``va_list`` to destroy.
9638
9639 Semantics:
9640 """"""""""
9641
9642 The '``llvm.va_end``' intrinsic works just like the ``va_end`` macro
9643 available in C. In a target-dependent way, it destroys the ``va_list``
9644 element to which the argument points. Calls to
9645 :ref:`llvm.va_start <int_va_start>` and
9646 :ref:`llvm.va_copy <int_va_copy>` must be matched exactly with calls to
9647 ``llvm.va_end``.
9648
9649 .. _int_va_copy:
9650
9651 '``llvm.va_copy``' Intrinsic
9652 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9653
9654 Syntax:
9655 """""""
9656
9657 ::
9658
9659       declare void @llvm.va_copy(i8* <destarglist>, i8* <srcarglist>)
9660
9661 Overview:
9662 """""""""
9663
9664 The '``llvm.va_copy``' intrinsic copies the current argument position
9665 from the source argument list to the destination argument list.
9666
9667 Arguments:
9668 """"""""""
9669
9670 The first argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
9671 The second argument is a pointer to a ``va_list`` element to copy from.
9672
9673 Semantics:
9674 """"""""""
9675
9676 The '``llvm.va_copy``' intrinsic works just like the ``va_copy`` macro
9677 available in C. In a target-dependent way, it copies the source
9678 ``va_list`` element into the destination ``va_list`` element. This
9679 intrinsic is necessary because the `` llvm.va_start`` intrinsic may be
9680 arbitrarily complex and require, for example, memory allocation.
9681
9682 Accurate Garbage Collection Intrinsics
9683 --------------------------------------
9684
9685 LLVM's support for `Accurate Garbage Collection <GarbageCollection.html>`_
9686 (GC) requires the frontend to generate code containing appropriate intrinsic
9687 calls and select an appropriate GC strategy which knows how to lower these
9688 intrinsics in a manner which is appropriate for the target collector.
9689
9690 These intrinsics allow identification of :ref:`GC roots on the
9691 stack <int_gcroot>`, as well as garbage collector implementations that
9692 require :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers.
9693 Frontends for type-safe garbage collected languages should generate
9694 these intrinsics to make use of the LLVM garbage collectors. For more
9695 details, see `Garbage Collection with LLVM <GarbageCollection.html>`_.
9696
9697 Experimental Statepoint Intrinsics
9698 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9699
9700 LLVM provides an second experimental set of intrinsics for describing garbage
9701 collection safepoints in compiled code. These intrinsics are an alternative
9702 to the ``llvm.gcroot`` intrinsics, but are compatible with the ones for
9703 :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers. The
9704 differences in approach are covered in the `Garbage Collection with LLVM
9705 <GarbageCollection.html>`_ documentation. The intrinsics themselves are
9706 described in :doc:`Statepoints`.
9707
9708 .. _int_gcroot:
9709
9710 '``llvm.gcroot``' Intrinsic
9711 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9712
9713 Syntax:
9714 """""""
9715
9716 ::
9717
9718       declare void @llvm.gcroot(i8** %ptrloc, i8* %metadata)
9719
9720 Overview:
9721 """""""""
9722
9723 The '``llvm.gcroot``' intrinsic declares the existence of a GC root to
9724 the code generator, and allows some metadata to be associated with it.
9725
9726 Arguments:
9727 """"""""""
9728
9729 The first argument specifies the address of a stack object that contains
9730 the root pointer. The second pointer (which must be either a constant or
9731 a global value address) contains the meta-data to be associated with the
9732 root.
9733
9734 Semantics:
9735 """"""""""
9736
9737 At runtime, a call to this intrinsic stores a null pointer into the
9738 "ptrloc" location. At compile-time, the code generator generates
9739 information to allow the runtime to find the pointer at GC safe points.
9740 The '``llvm.gcroot``' intrinsic may only be used in a function which
9741 :ref:`specifies a GC algorithm <gc>`.
9742
9743 .. _int_gcread:
9744
9745 '``llvm.gcread``' Intrinsic
9746 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9747
9748 Syntax:
9749 """""""
9750
9751 ::
9752
9753       declare i8* @llvm.gcread(i8* %ObjPtr, i8** %Ptr)
9754
9755 Overview:
9756 """""""""
9757
9758 The '``llvm.gcread``' intrinsic identifies reads of references from heap
9759 locations, allowing garbage collector implementations that require read
9760 barriers.
9761
9762 Arguments:
9763 """"""""""
9764
9765 The second argument is the address to read from, which should be an
9766 address allocated from the garbage collector. The first object is a
9767 pointer to the start of the referenced object, if needed by the language
9768 runtime (otherwise null).
9769
9770 Semantics:
9771 """"""""""
9772
9773 The '``llvm.gcread``' intrinsic has the same semantics as a load
9774 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
9775 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcread``'
9776 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
9777 algorithm <gc>`.
9778
9779 .. _int_gcwrite:
9780
9781 '``llvm.gcwrite``' Intrinsic
9782 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9783
9784 Syntax:
9785 """""""
9786
9787 ::
9788
9789       declare void @llvm.gcwrite(i8* %P1, i8* %Obj, i8** %P2)
9790
9791 Overview:
9792 """""""""
9793
9794 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic identifies writes of references to heap
9795 locations, allowing garbage collector implementations that require write
9796 barriers (such as generational or reference counting collectors).
9797
9798 Arguments:
9799 """"""""""
9800
9801 The first argument is the reference to store, the second is the start of
9802 the object to store it to, and the third is the address of the field of
9803 Obj to store to. If the runtime does not require a pointer to the
9804 object, Obj may be null.
9805
9806 Semantics:
9807 """"""""""
9808
9809 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic has the same semantics as a store
9810 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
9811 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcwrite``'
9812 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
9813 algorithm <gc>`.
9814
9815 Code Generator Intrinsics
9816 -------------------------
9817
9818 These intrinsics are provided by LLVM to expose special features that
9819 may only be implemented with code generator support.
9820
9821 '``llvm.returnaddress``' Intrinsic
9822 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9823
9824 Syntax:
9825 """""""
9826
9827 ::
9828
9829       declare i8* @llvm.returnaddress(i32 <level>)
9830
9831 Overview:
9832 """""""""
9833
9834 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic attempts to compute a
9835 target-specific value indicating the return address of the current
9836 function or one of its callers.
9837
9838 Arguments:
9839 """"""""""
9840
9841 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
9842 address for. Zero indicates the calling function, one indicates its
9843 caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
9844 value.
9845
9846 Semantics:
9847 """"""""""
9848
9849 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic either returns a pointer
9850 indicating the return address of the specified call frame, or zero if it
9851 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
9852 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
9853 used for debugging purposes.
9854
9855 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
9856 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
9857 of the obvious source-language caller.
9858
9859 '``llvm.addressofreturnaddress``' Intrinsic
9860 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9861
9862 Syntax:
9863 """""""
9864
9865 ::
9866
9867       declare i8* @llvm.addressofreturnaddress()
9868
9869 Overview:
9870 """""""""
9871
9872 The '``llvm.addressofreturnaddress``' intrinsic returns a target-specific
9873 pointer to the place in the stack frame where the return address of the
9874 current function is stored.
9875
9876 Semantics:
9877 """"""""""
9878
9879 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
9880 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
9881 of the obvious source-language caller.
9882
9883 This intrinsic is only implemented for x86.
9884
9885 '``llvm.frameaddress``' Intrinsic
9886 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9887
9888 Syntax:
9889 """""""
9890
9891 ::
9892
9893       declare i8* @llvm.frameaddress(i32 <level>)
9894
9895 Overview:
9896 """""""""
9897
9898 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic attempts to return the
9899 target-specific frame pointer value for the specified stack frame.
9900
9901 Arguments:
9902 """"""""""
9903
9904 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
9905 frame pointer for. Zero indicates the calling function, one indicates
9906 its caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
9907 value.
9908
9909 Semantics:
9910 """"""""""
9911
9912 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic either returns a pointer
9913 indicating the frame address of the specified call frame, or zero if it
9914 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
9915 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
9916 used for debugging purposes.
9917
9918 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
9919 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
9920 of the obvious source-language caller.
9921
9922 '``llvm.localescape``' and '``llvm.localrecover``' Intrinsics
9923 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9924
9925 Syntax:
9926 """""""
9927
9928 ::
9929
9930       declare void @llvm.localescape(...)
9931       declare i8* @llvm.localrecover(i8* %func, i8* %fp, i32 %idx)
9932
9933 Overview:
9934 """""""""
9935
9936 The '``llvm.localescape``' intrinsic escapes offsets of a collection of static
9937 allocas, and the '``llvm.localrecover``' intrinsic applies those offsets to a
9938 live frame pointer to recover the address of the allocation. The offset is
9939 computed during frame layout of the caller of ``llvm.localescape``.
9940
9941 Arguments:
9942 """"""""""
9943
9944 All arguments to '``llvm.localescape``' must be pointers to static allocas or
9945 casts of static allocas. Each function can only call '``llvm.localescape``'
9946 once, and it can only do so from the entry block.
9947
9948 The ``func`` argument to '``llvm.localrecover``' must be a constant
9949 bitcasted pointer to a function defined in the current module. The code
9950 generator cannot determine the frame allocation offset of functions defined in
9951 other modules.
9952
9953 The ``fp`` argument to '``llvm.localrecover``' must be a frame pointer of a
9954 call frame that is currently live. The return value of '``llvm.localaddress``'
9955 is one way to produce such a value, but various runtimes also expose a suitable
9956 pointer in platform-specific ways.
9957
9958 The ``idx`` argument to '``llvm.localrecover``' indicates which alloca passed to
9959 '``llvm.localescape``' to recover. It is zero-indexed.
9960
9961 Semantics:
9962 """"""""""
9963
9964 These intrinsics allow a group of functions to share access to a set of local
9965 stack allocations of a one parent function. The parent function may call the
9966 '``llvm.localescape``' intrinsic once from the function entry block, and the
9967 child functions can use '``llvm.localrecover``' to access the escaped allocas.
9968 The '``llvm.localescape``' intrinsic blocks inlining, as inlining changes where
9969 the escaped allocas are allocated, which would break attempts to use
9970 '``llvm.localrecover``'.
9971
9972 .. _int_read_register:
9973 .. _int_write_register:
9974
9975 '``llvm.read_register``' and '``llvm.write_register``' Intrinsics
9976 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9977
9978 Syntax:
9979 """""""
9980
9981 ::
9982
9983       declare i32 @llvm.read_register.i32(metadata)
9984       declare i64 @llvm.read_register.i64(metadata)
9985       declare void @llvm.write_register.i32(metadata, i32 @value)
9986       declare void @llvm.write_register.i64(metadata, i64 @value)
9987       !0 = !{!"sp\00"}
9988
9989 Overview:
9990 """""""""
9991
9992 The '``llvm.read_register``' and '``llvm.write_register``' intrinsics
9993 provides access to the named register. The register must be valid on
9994 the architecture being compiled to. The type needs to be compatible
9995 with the register being read.
9996
9997 Semantics:
9998 """"""""""
9999
10000 The '``llvm.read_register``' intrinsic returns the current value of the
10001 register, where possible. The '``llvm.write_register``' intrinsic sets
10002 the current value of the register, where possible.
10003
10004 This is useful to implement named register global variables that need
10005 to always be mapped to a specific register, as is common practice on
10006 bare-metal programs including OS kernels.
10007
10008 The compiler doesn't check for register availability or use of the used
10009 register in surrounding code, including inline assembly. Because of that,
10010 allocatable registers are not supported.
10011
10012 Warning: So far it only works with the stack pointer on selected
10013 architectures (ARM, AArch64, PowerPC and x86_64). Significant amount of
10014 work is needed to support other registers and even more so, allocatable
10015 registers.
10016
10017 .. _int_stacksave:
10018
10019 '``llvm.stacksave``' Intrinsic
10020 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10021
10022 Syntax:
10023 """""""
10024
10025 ::
10026
10027       declare i8* @llvm.stacksave()
10028
10029 Overview:
10030 """""""""
10031
10032 The '``llvm.stacksave``' intrinsic is used to remember the current state
10033 of the function stack, for use with
10034 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. This is useful for
10035 implementing language features like scoped automatic variable sized
10036 arrays in C99.
10037
10038 Semantics:
10039 """"""""""
10040
10041 This intrinsic returns a opaque pointer value that can be passed to
10042 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. When an
10043 ``llvm.stackrestore`` intrinsic is executed with a value saved from
10044 ``llvm.stacksave``, it effectively restores the state of the stack to
10045 the state it was in when the ``llvm.stacksave`` intrinsic executed. In
10046 practice, this pops any :ref:`alloca <i_alloca>` blocks from the stack that
10047 were allocated after the ``llvm.stacksave`` was executed.
10048
10049 .. _int_stackrestore:
10050
10051 '``llvm.stackrestore``' Intrinsic
10052 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10053
10054 Syntax:
10055 """""""
10056
10057 ::
10058
10059       declare void @llvm.stackrestore(i8* %ptr)
10060
10061 Overview:
10062 """""""""
10063
10064 The '``llvm.stackrestore``' intrinsic is used to restore the state of
10065 the function stack to the state it was in when the corresponding
10066 :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>` intrinsic executed. This is
10067 useful for implementing language features like scoped automatic variable
10068 sized arrays in C99.
10069
10070 Semantics:
10071 """"""""""
10072
10073 See the description for :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>`.
10074
10075 .. _int_get_dynamic_area_offset:
10076
10077 '``llvm.get.dynamic.area.offset``' Intrinsic
10078 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10079
10080 Syntax:
10081 """""""
10082
10083 ::
10084
10085       declare i32 @llvm.get.dynamic.area.offset.i32()
10086       declare i64 @llvm.get.dynamic.area.offset.i64()
10087
10088 Overview:
10089 """""""""
10090
10091       The '``llvm.get.dynamic.area.offset.*``' intrinsic family is used to
10092       get the offset from native stack pointer to the address of the most
10093       recent dynamic alloca on the caller's stack. These intrinsics are
10094       intendend for use in combination with
10095       :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>` to get a
10096       pointer to the most recent dynamic alloca. This is useful, for example,
10097       for AddressSanitizer's stack unpoisoning routines.
10098
10099 Semantics:
10100 """"""""""
10101
10102       These intrinsics return a non-negative integer value that can be used to
10103       get the address of the most recent dynamic alloca, allocated by :ref:`alloca <i_alloca>`
10104       on the caller's stack. In particular, for targets where stack grows downwards,
10105       adding this offset to the native stack pointer would get the address of the most
10106       recent dynamic alloca. For targets where stack grows upwards, the situation is a bit more
10107       complicated, because subtracting this value from stack pointer would get the address
10108       one past the end of the most recent dynamic alloca.
10109
10110       Although for most targets `llvm.get.dynamic.area.offset <int_get_dynamic_area_offset>`
10111       returns just a zero, for others, such as PowerPC and PowerPC64, it returns a
10112       compile-time-known constant value.
10113
10114       The return value type of :ref:`llvm.get.dynamic.area.offset <int_get_dynamic_area_offset>`
10115       must match the target's default address space's (address space 0) pointer type.
10116
10117 '``llvm.prefetch``' Intrinsic
10118 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10119
10120 Syntax:
10121 """""""
10122
10123 ::
10124
10125       declare void @llvm.prefetch(i8* <address>, i32 <rw>, i32 <locality>, i32 <cache type>)
10126
10127 Overview:
10128 """""""""
10129
10130 The '``llvm.prefetch``' intrinsic is a hint to the code generator to
10131 insert a prefetch instruction if supported; otherwise, it is a noop.
10132 Prefetches have no effect on the behavior of the program but can change
10133 its performance characteristics.
10134
10135 Arguments:
10136 """"""""""
10137
10138 ``address`` is the address to be prefetched, ``rw`` is the specifier
10139 determining if the fetch should be for a read (0) or write (1), and
10140 ``locality`` is a temporal locality specifier ranging from (0) - no
10141 locality, to (3) - extremely local keep in cache. The ``cache type``
10142 specifies whether the prefetch is performed on the data (1) or
10143 instruction (0) cache. The ``rw``, ``locality`` and ``cache type``
10144 arguments must be constant integers.
10145
10146 Semantics:
10147 """"""""""
10148
10149 This intrinsic does not modify the behavior of the program. In
10150 particular, prefetches cannot trap and do not produce a value. On
10151 targets that support this intrinsic, the prefetch can provide hints to
10152 the processor cache for better performance.
10153
10154 '``llvm.pcmarker``' Intrinsic
10155 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10156
10157 Syntax:
10158 """""""
10159
10160 ::
10161
10162       declare void @llvm.pcmarker(i32 <id>)
10163
10164 Overview:
10165 """""""""
10166
10167 The '``llvm.pcmarker``' intrinsic is a method to export a Program
10168 Counter (PC) in a region of code to simulators and other tools. The
10169 method is target specific, but it is expected that the marker will use
10170 exported symbols to transmit the PC of the marker. The marker makes no
10171 guarantees that it will remain with any specific instruction after
10172 optimizations. It is possible that the presence of a marker will inhibit
10173 optimizations. The intended use is to be inserted after optimizations to
10174 allow correlations of simulation runs.
10175
10176 Arguments:
10177 """"""""""
10178
10179 ``id`` is a numerical id identifying the marker.
10180
10181 Semantics:
10182 """"""""""
10183
10184 This intrinsic does not modify the behavior of the program. Backends
10185 that do not support this intrinsic may ignore it.
10186
10187 '``llvm.readcyclecounter``' Intrinsic
10188 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10189
10190 Syntax:
10191 """""""
10192
10193 ::
10194
10195       declare i64 @llvm.readcyclecounter()
10196
10197 Overview:
10198 """""""""
10199
10200 The '``llvm.readcyclecounter``' intrinsic provides access to the cycle
10201 counter register (or similar low latency, high accuracy clocks) on those
10202 targets that support it. On X86, it should map to RDTSC. On Alpha, it
10203 should map to RPCC. As the backing counters overflow quickly (on the
10204 order of 9 seconds on alpha), this should only be used for small
10205 timings.
10206
10207 Semantics:
10208 """"""""""
10209
10210 When directly supported, reading the cycle counter should not modify any
10211 memory. Implementations are allowed to either return a application
10212 specific value or a system wide value. On backends without support, this
10213 is lowered to a constant 0.
10214
10215 Note that runtime support may be conditional on the privilege-level code is
10216 running at and the host platform.
10217
10218 '``llvm.clear_cache``' Intrinsic
10219 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10220
10221 Syntax:
10222 """""""
10223
10224 ::
10225
10226       declare void @llvm.clear_cache(i8*, i8*)
10227
10228 Overview:
10229 """""""""
10230
10231 The '``llvm.clear_cache``' intrinsic ensures visibility of modifications
10232 in the specified range to the execution unit of the processor. On
10233 targets with non-unified instruction and data cache, the implementation
10234 flushes the instruction cache.
10235
10236 Semantics:
10237 """"""""""
10238
10239 On platforms with coherent instruction and data caches (e.g. x86), this
10240 intrinsic is a nop. On platforms with non-coherent instruction and data
10241 cache (e.g. ARM, MIPS), the intrinsic is lowered either to appropriate
10242 instructions or a system call, if cache flushing requires special
10243 privileges.
10244
10245 The default behavior is to emit a call to ``__clear_cache`` from the run
10246 time library.
10247
10248 This instrinsic does *not* empty the instruction pipeline. Modifications
10249 of the current function are outside the scope of the intrinsic.
10250
10251 '``llvm.instrprof.increment``' Intrinsic
10252 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10253
10254 Syntax:
10255 """""""
10256
10257 ::
10258
10259       declare void @llvm.instrprof.increment(i8* <name>, i64 <hash>,
10260                                              i32 <num-counters>, i32 <index>)
10261
10262 Overview:
10263 """""""""
10264
10265 The '``llvm.instrprof.increment``' intrinsic can be emitted by a
10266 frontend for use with instrumentation based profiling. These will be
10267 lowered by the ``-instrprof`` pass to generate execution counts of a
10268 program at runtime.
10269
10270 Arguments:
10271 """"""""""
10272
10273 The first argument is a pointer to a global variable containing the
10274 name of the entity being instrumented. This should generally be the
10275 (mangled) function name for a set of counters.
10276
10277 The second argument is a hash value that can be used by the consumer
10278 of the profile data to detect changes to the instrumented source, and
10279 the third is the number of counters associated with ``name``. It is an
10280 error if ``hash`` or ``num-counters`` differ between two instances of
10281 ``instrprof.increment`` that refer to the same name.
10282
10283 The last argument refers to which of the counters for ``name`` should
10284 be incremented. It should be a value between 0 and ``num-counters``.
10285
10286 Semantics:
10287 """"""""""
10288
10289 This intrinsic represents an increment of a profiling counter. It will
10290 cause the ``-instrprof`` pass to generate the appropriate data
10291 structures and the code to increment the appropriate value, in a
10292 format that can be written out by a compiler runtime and consumed via
10293 the ``llvm-profdata`` tool.
10294
10295 '``llvm.instrprof.increment.step``' Intrinsic
10296 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10297
10298 Syntax:
10299 """""""
10300
10301 ::
10302
10303       declare void @llvm.instrprof.increment.step(i8* <name>, i64 <hash>,
10304                                                   i32 <num-counters>,
10305                                                   i32 <index>, i64 <step>)
10306
10307 Overview:
10308 """""""""
10309
10310 The '``llvm.instrprof.increment.step``' intrinsic is an extension to
10311 the '``llvm.instrprof.increment``' intrinsic with an additional fifth
10312 argument to specify the step of the increment.
10313
10314 Arguments:
10315 """"""""""
10316 The first four arguments are the same as '``llvm.instrprof.increment``'
10317 intrinsic.
10318
10319 The last argument specifies the value of the increment of the counter variable.
10320
10321 Semantics:
10322 """"""""""
10323 See description of '``llvm.instrprof.increment``' instrinsic.
10324
10325
10326 '``llvm.instrprof.value.profile``' Intrinsic
10327 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10328
10329 Syntax:
10330 """""""
10331
10332 ::
10333
10334       declare void @llvm.instrprof.value.profile(i8* <name>, i64 <hash>,
10335                                                  i64 <value>, i32 <value_kind>,
10336                                                  i32 <index>)
10337
10338 Overview:
10339 """""""""
10340
10341 The '``llvm.instrprof.value.profile``' intrinsic can be emitted by a
10342 frontend for use with instrumentation based profiling. This will be
10343 lowered by the ``-instrprof`` pass to find out the target values,
10344 instrumented expressions take in a program at runtime.
10345
10346 Arguments:
10347 """"""""""
10348
10349 The first argument is a pointer to a global variable containing the
10350 name of the entity being instrumented. ``name`` should generally be the
10351 (mangled) function name for a set of counters.
10352
10353 The second argument is a hash value that can be used by the consumer
10354 of the profile data to detect changes to the instrumented source. It
10355 is an error if ``hash`` differs between two instances of
10356 ``llvm.instrprof.*`` that refer to the same name.
10357
10358 The third argument is the value of the expression being profiled. The profiled
10359 expression's value should be representable as an unsigned 64-bit value. The
10360 fourth argument represents the kind of value profiling that is being done. The
10361 supported value profiling kinds are enumerated through the
10362 ``InstrProfValueKind`` type declared in the
10363 ``<include/llvm/ProfileData/InstrProf.h>`` header file. The last argument is the
10364 index of the instrumented expression within ``name``. It should be >= 0.
10365
10366 Semantics:
10367 """"""""""
10368
10369 This intrinsic represents the point where a call to a runtime routine
10370 should be inserted for value profiling of target expressions. ``-instrprof``
10371 pass will generate the appropriate data structures and replace the
10372 ``llvm.instrprof.value.profile`` intrinsic with the call to the profile
10373 runtime library with proper arguments.
10374
10375 '``llvm.thread.pointer``' Intrinsic
10376 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10377
10378 Syntax:
10379 """""""
10380
10381 ::
10382
10383       declare i8* @llvm.thread.pointer()
10384
10385 Overview:
10386 """""""""
10387
10388 The '``llvm.thread.pointer``' intrinsic returns the value of the thread
10389 pointer.
10390
10391 Semantics:
10392 """"""""""
10393
10394 The '``llvm.thread.pointer``' intrinsic returns a pointer to the TLS area
10395 for the current thread.  The exact semantics of this value are target
10396 specific: it may point to the start of TLS area, to the end, or somewhere
10397 in the middle.  Depending on the target, this intrinsic may read a register,
10398 call a helper function, read from an alternate memory space, or perform
10399 other operations necessary to locate the TLS area.  Not all targets support
10400 this intrinsic.
10401
10402 Standard C Library Intrinsics
10403 -----------------------------
10404
10405 LLVM provides intrinsics for a few important standard C library
10406 functions. These intrinsics allow source-language front-ends to pass
10407 information about the alignment of the pointer arguments to the code
10408 generator, providing opportunity for more efficient code generation.
10409
10410 .. _int_memcpy:
10411
10412 '``llvm.memcpy``' Intrinsic
10413 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10414
10415 Syntax:
10416 """""""
10417
10418 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.memcpy`` on any
10419 integer bit width and for different address spaces. Not all targets
10420 support all bit widths however.
10421
10422 ::
10423
10424       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
10425                                               i32 <len>, i1 <isvolatile>)
10426       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
10427                                               i64 <len>, i1 <isvolatile>)
10428
10429 Overview:
10430 """""""""
10431
10432 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
10433 source location to the destination location.
10434
10435 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memcpy.*``
10436 intrinsics do not return a value, takes extra isvolatile
10437 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
10438
10439 Arguments:
10440 """"""""""
10441
10442 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
10443 pointer to the source. The third argument is an integer argument
10444 specifying the number of bytes to copy, and the fourth is a
10445 boolean indicating a volatile access.
10446
10447 The :ref:`align <attr_align>` parameter attribute can be provided
10448 for the first and second arguments.
10449
10450 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memcpy`` call is
10451 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
10452 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
10453
10454 Semantics:
10455 """"""""""
10456
10457 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
10458 source location to the destination location, which are not allowed to
10459 overlap. It copies "len" bytes of memory over. If the argument is known
10460 to be aligned to some boundary, this can be specified as the fourth
10461 argument, otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
10462
10463 .. _int_memmove:
10464
10465 '``llvm.memmove``' Intrinsic
10466 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10467
10468 Syntax:
10469 """""""
10470
10471 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memmove on any integer
10472 bit width and for different address space. Not all targets support all
10473 bit widths however.
10474
10475 ::
10476
10477       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
10478                                                i32 <len>, i1 <isvolatile>)
10479       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
10480                                                i64 <len>, i1 <isvolatile>)
10481
10482 Overview:
10483 """""""""
10484
10485 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics move a block of memory from the
10486 source location to the destination location. It is similar to the
10487 '``llvm.memcpy``' intrinsic but allows the two memory locations to
10488 overlap.
10489
10490 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memmove.*``
10491 intrinsics do not return a value, takes an extra isvolatile
10492 argument and the pointers can be in specified address spaces.
10493
10494 Arguments:
10495 """"""""""
10496
10497 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
10498 pointer to the source. The third argument is an integer argument
10499 specifying the number of bytes to copy, and the fourth is a
10500 boolean indicating a volatile access.
10501
10502 The :ref:`align <attr_align>` parameter attribute can be provided
10503 for the first and second arguments.
10504
10505 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memmove`` call
10506 is a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is
10507 not very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
10508
10509 Semantics:
10510 """"""""""
10511
10512 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics copy a block of memory from the
10513 source location to the destination location, which may overlap. It
10514 copies "len" bytes of memory over. If the argument is known to be
10515 aligned to some boundary, this can be specified as the fourth argument,
10516 otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
10517
10518 .. _int_memset:
10519
10520 '``llvm.memset.*``' Intrinsics
10521 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10522
10523 Syntax:
10524 """""""
10525
10526 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memset on any integer
10527 bit width and for different address spaces. However, not all targets
10528 support all bit widths.
10529
10530 ::
10531
10532       declare void @llvm.memset.p0i8.i32(i8* <dest>, i8 <val>,
10533                                          i32 <len>, i1 <isvolatile>)
10534       declare void @llvm.memset.p0i8.i64(i8* <dest>, i8 <val>,
10535                                          i64 <len>, i1 <isvolatile>)
10536
10537 Overview:
10538 """""""""
10539
10540 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill a block of memory with a
10541 particular byte value.
10542
10543 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memset``
10544 intrinsic does not return a value and takes an extra volatile
10545 argument. Also, the destination can be in an arbitrary address space.
10546
10547 Arguments:
10548 """"""""""
10549
10550 The first argument is a pointer to the destination to fill, the second
10551 is the byte value with which to fill it, the third argument is an
10552 integer argument specifying the number of bytes to fill, and the fourth
10553 is a boolean indicating a volatile access.
10554
10555 The :ref:`align <attr_align>` parameter attribute can be provided
10556 for the first arguments.
10557
10558 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memset`` call is
10559 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
10560 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
10561
10562 Semantics:
10563 """"""""""
10564
10565 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill "len" bytes of memory starting
10566 at the destination location.
10567
10568 '``llvm.sqrt.*``' Intrinsic
10569 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10570
10571 Syntax:
10572 """""""
10573
10574 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sqrt`` on any
10575 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
10576 all types however.
10577
10578 ::
10579
10580       declare float     @llvm.sqrt.f32(float %Val)
10581       declare double    @llvm.sqrt.f64(double %Val)
10582       declare x86_fp80  @llvm.sqrt.f80(x86_fp80 %Val)
10583       declare fp128     @llvm.sqrt.f128(fp128 %Val)
10584       declare ppc_fp128 @llvm.sqrt.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
10585
10586 Overview:
10587 """""""""
10588
10589 The '``llvm.sqrt``' intrinsics return the square root of the specified value.
10590
10591 Arguments:
10592 """"""""""
10593
10594 The argument and return value are floating-point numbers of the same type.
10595
10596 Semantics:
10597 """"""""""
10598
10599 Return the same value as a corresponding libm '``sqrt``' function but without
10600 trapping or setting ``errno``. For types specified by IEEE-754, the result
10601 matches a conforming libm implementation.
10602
10603 When specified with the fast-math-flag 'afn', the result may be approximated
10604 using a less accurate calculation.
10605
10606 '``llvm.powi.*``' Intrinsic
10607 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10608
10609 Syntax:
10610 """""""
10611
10612 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.powi`` on any
10613 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10614 all types however.
10615
10616 ::
10617
10618       declare float     @llvm.powi.f32(float  %Val, i32 %power)
10619       declare double    @llvm.powi.f64(double %Val, i32 %power)
10620       declare x86_fp80  @llvm.powi.f80(x86_fp80  %Val, i32 %power)
10621       declare fp128     @llvm.powi.f128(fp128 %Val, i32 %power)
10622       declare ppc_fp128 @llvm.powi.ppcf128(ppc_fp128  %Val, i32 %power)
10623
10624 Overview:
10625 """""""""
10626
10627 The '``llvm.powi.*``' intrinsics return the first operand raised to the
10628 specified (positive or negative) power. The order of evaluation of
10629 multiplications is not defined. When a vector of floating point type is
10630 used, the second argument remains a scalar integer value.
10631
10632 Arguments:
10633 """"""""""
10634
10635 The second argument is an integer power, and the first is a value to
10636 raise to that power.
10637
10638 Semantics:
10639 """"""""""
10640
10641 This function returns the first value raised to the second power with an
10642 unspecified sequence of rounding operations.
10643
10644 '``llvm.sin.*``' Intrinsic
10645 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10646
10647 Syntax:
10648 """""""
10649
10650 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sin`` on any
10651 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
10652 all types however.
10653
10654 ::
10655
10656       declare float     @llvm.sin.f32(float  %Val)
10657       declare double    @llvm.sin.f64(double %Val)
10658       declare x86_fp80  @llvm.sin.f80(x86_fp80  %Val)
10659       declare fp128     @llvm.sin.f128(fp128 %Val)
10660       declare ppc_fp128 @llvm.sin.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10661
10662 Overview:
10663 """""""""
10664
10665 The '``llvm.sin.*``' intrinsics return the sine of the operand.
10666
10667 Arguments:
10668 """"""""""
10669
10670 The argument and return value are floating-point numbers of the same type.
10671
10672 Semantics:
10673 """"""""""
10674
10675 Return the same value as a corresponding libm '``sin``' function but without
10676 trapping or setting ``errno``.
10677
10678 When specified with the fast-math-flag 'afn', the result may be approximated
10679 using a less accurate calculation.
10680
10681 '``llvm.cos.*``' Intrinsic
10682 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10683
10684 Syntax:
10685 """""""
10686
10687 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cos`` on any
10688 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
10689 all types however.
10690
10691 ::
10692
10693       declare float     @llvm.cos.f32(float  %Val)
10694       declare double    @llvm.cos.f64(double %Val)
10695       declare x86_fp80  @llvm.cos.f80(x86_fp80  %Val)
10696       declare fp128     @llvm.cos.f128(fp128 %Val)
10697       declare ppc_fp128 @llvm.cos.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10698
10699 Overview:
10700 """""""""
10701
10702 The '``llvm.cos.*``' intrinsics return the cosine of the operand.
10703
10704 Arguments:
10705 """"""""""
10706
10707 The argument and return value are floating-point numbers of the same type.
10708
10709 Semantics:
10710 """"""""""
10711
10712 Return the same value as a corresponding libm '``cos``' function but without
10713 trapping or setting ``errno``.
10714
10715 When specified with the fast-math-flag 'afn', the result may be approximated
10716 using a less accurate calculation.
10717
10718 '``llvm.pow.*``' Intrinsic
10719 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10720
10721 Syntax:
10722 """""""
10723
10724 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.pow`` on any
10725 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
10726 all types however.
10727
10728 ::
10729
10730       declare float     @llvm.pow.f32(float  %Val, float %Power)
10731       declare double    @llvm.pow.f64(double %Val, double %Power)
10732       declare x86_fp80  @llvm.pow.f80(x86_fp80  %Val, x86_fp80 %Power)
10733       declare fp128     @llvm.pow.f128(fp128 %Val, fp128 %Power)
10734       declare ppc_fp128 @llvm.pow.ppcf128(ppc_fp128  %Val, ppc_fp128 Power)
10735
10736 Overview:
10737 """""""""
10738
10739 The '``llvm.pow.*``' intrinsics return the first operand raised to the
10740 specified (positive or negative) power.
10741
10742 Arguments:
10743 """"""""""
10744
10745 The arguments and return value are floating-point numbers of the same type.
10746
10747 Semantics:
10748 """"""""""
10749
10750 Return the same value as a corresponding libm '``pow``' function but without
10751 trapping or setting ``errno``.
10752
10753 When specified with the fast-math-flag 'afn', the result may be approximated
10754 using a less accurate calculation.
10755
10756 '``llvm.exp.*``' Intrinsic
10757 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10758
10759 Syntax:
10760 """""""
10761
10762 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp`` on any
10763 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
10764 all types however.
10765
10766 ::
10767
10768       declare float     @llvm.exp.f32(float  %Val)
10769       declare double    @llvm.exp.f64(double %Val)
10770       declare x86_fp80  @llvm.exp.f80(x86_fp80  %Val)
10771       declare fp128     @llvm.exp.f128(fp128 %Val)
10772       declare ppc_fp128 @llvm.exp.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10773
10774 Overview:
10775 """""""""
10776
10777 The '``llvm.exp.*``' intrinsics compute the base-e exponential of the specified
10778 value.
10779
10780 Arguments:
10781 """"""""""
10782
10783 The argument and return value are floating-point numbers of the same type.
10784
10785 Semantics:
10786 """"""""""
10787
10788 Return the same value as a corresponding libm '``exp``' function but without
10789 trapping or setting ``errno``.
10790
10791 When specified with the fast-math-flag 'afn', the result may be approximated
10792 using a less accurate calculation.
10793
10794 '``llvm.exp2.*``' Intrinsic
10795 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10796
10797 Syntax:
10798 """""""
10799
10800 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp2`` on any
10801 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
10802 all types however.
10803
10804 ::
10805
10806       declare float     @llvm.exp2.f32(float  %Val)
10807       declare double    @llvm.exp2.f64(double %Val)
10808       declare x86_fp80  @llvm.exp2.f80(x86_fp80  %Val)
10809       declare fp128     @llvm.exp2.f128(fp128 %Val)
10810       declare ppc_fp128 @llvm.exp2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10811
10812 Overview:
10813 """""""""
10814
10815 The '``llvm.exp2.*``' intrinsics compute the base-2 exponential of the
10816 specified value.
10817
10818 Arguments:
10819 """"""""""
10820
10821 The argument and return value are floating-point numbers of the same type.
10822
10823 Semantics:
10824 """"""""""
10825
10826 Return the same value as a corresponding libm '``exp2``' function but without
10827 trapping or setting ``errno``.
10828
10829 When specified with the fast-math-flag 'afn', the result may be approximated
10830 using a less accurate calculation.
10831
10832 '``llvm.log.*``' Intrinsic
10833 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10834
10835 Syntax:
10836 """""""
10837
10838 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log`` on any
10839 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
10840 all types however.
10841
10842 ::
10843
10844       declare float     @llvm.log.f32(float  %Val)
10845       declare double    @llvm.log.f64(double %Val)
10846       declare x86_fp80  @llvm.log.f80(x86_fp80  %Val)
10847       declare fp128     @llvm.log.f128(fp128 %Val)
10848       declare ppc_fp128 @llvm.log.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10849
10850 Overview:
10851 """""""""
10852
10853 The '``llvm.log.*``' intrinsics compute the base-e logarithm of the specified
10854 value.
10855
10856 Arguments:
10857 """"""""""
10858
10859 The argument and return value are floating-point numbers of the same type.
10860
10861 Semantics:
10862 """"""""""
10863
10864 Return the same value as a corresponding libm '``log``' function but without
10865 trapping or setting ``errno``.
10866
10867 When specified with the fast-math-flag 'afn', the result may be approximated
10868 using a less accurate calculation.
10869
10870 '``llvm.log10.*``' Intrinsic
10871 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10872
10873 Syntax:
10874 """""""
10875
10876 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log10`` on any
10877 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
10878 all types however.
10879
10880 ::
10881
10882       declare float     @llvm.log10.f32(float  %Val)
10883       declare double    @llvm.log10.f64(double %Val)
10884       declare x86_fp80  @llvm.log10.f80(x86_fp80  %Val)
10885       declare fp128     @llvm.log10.f128(fp128 %Val)
10886       declare ppc_fp128 @llvm.log10.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10887
10888 Overview:
10889 """""""""
10890
10891 The '``llvm.log10.*``' intrinsics compute the base-10 logarithm of the
10892 specified value.
10893
10894 Arguments:
10895 """"""""""
10896
10897 The argument and return value are floating-point numbers of the same type.
10898
10899 Semantics:
10900 """"""""""
10901
10902 Return the same value as a corresponding libm '``log10``' function but without
10903 trapping or setting ``errno``.
10904
10905 When specified with the fast-math-flag 'afn', the result may be approximated
10906 using a less accurate calculation.
10907
10908 '``llvm.log2.*``' Intrinsic
10909 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10910
10911 Syntax:
10912 """""""
10913
10914 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log2`` on any
10915 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
10916 all types however.
10917
10918 ::
10919
10920       declare float     @llvm.log2.f32(float  %Val)
10921       declare double    @llvm.log2.f64(double %Val)
10922       declare x86_fp80  @llvm.log2.f80(x86_fp80  %Val)
10923       declare fp128     @llvm.log2.f128(fp128 %Val)
10924       declare ppc_fp128 @llvm.log2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10925
10926 Overview:
10927 """""""""
10928
10929 The '``llvm.log2.*``' intrinsics compute the base-2 logarithm of the specified
10930 value.
10931
10932 Arguments:
10933 """"""""""
10934
10935 The argument and return value are floating-point numbers of the same type.
10936
10937 Semantics:
10938 """"""""""
10939
10940 Return the same value as a corresponding libm '``log2``' function but without
10941 trapping or setting ``errno``.
10942
10943 When specified with the fast-math-flag 'afn', the result may be approximated
10944 using a less accurate calculation.
10945
10946 '``llvm.fma.*``' Intrinsic
10947 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10948
10949 Syntax:
10950 """""""
10951
10952 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fma`` on any
10953 floating-point or vector of floating-point type. Not all targets support
10954 all types however.
10955
10956 ::
10957
10958       declare float     @llvm.fma.f32(float  %a, float  %b, float  %c)
10959       declare double    @llvm.fma.f64(double %a, double %b, double %c)
10960       declare x86_fp80  @llvm.fma.f80(x86_fp80 %a, x86_fp80 %b, x86_fp80 %c)
10961       declare fp128     @llvm.fma.f128(fp128 %a, fp128 %b, fp128 %c)
10962       declare ppc_fp128 @llvm.fma.ppcf128(ppc_fp128 %a, ppc_fp128 %b, ppc_fp128 %c)
10963
10964 Overview:
10965 """""""""
10966
10967 The '``llvm.fma.*``' intrinsics perform the fused multiply-add operation.
10968
10969 Arguments:
10970 """"""""""
10971
10972 The arguments and return value are floating-point numbers of the same type.
10973
10974 Semantics:
10975 """"""""""
10976
10977 Return the same value as a corresponding libm '``fma``' function but without
10978 trapping or setting ``errno``.
10979
10980 When specified with the fast-math-flag 'afn', the result may be approximated
10981 using a less accurate calculation.
10982
10983 '``llvm.fabs.*``' Intrinsic
10984 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10985
10986 Syntax:
10987 """""""
10988
10989 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fabs`` on any
10990 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10991 all types however.
10992
10993 ::
10994
10995       declare float     @llvm.fabs.f32(float  %Val)
10996       declare double    @llvm.fabs.f64(double %Val)
10997       declare x86_fp80  @llvm.fabs.f80(x86_fp80 %Val)
10998       declare fp128     @llvm.fabs.f128(fp128 %Val)
10999       declare ppc_fp128 @llvm.fabs.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
11000
11001 Overview:
11002 """""""""
11003
11004 The '``llvm.fabs.*``' intrinsics return the absolute value of the
11005 operand.
11006
11007 Arguments:
11008 """"""""""
11009
11010 The argument and return value are floating point numbers of the same
11011 type.
11012
11013 Semantics:
11014 """"""""""
11015
11016 This function returns the same values as the libm ``fabs`` functions
11017 would, and handles error conditions in the same way.
11018
11019 '``llvm.minnum.*``' Intrinsic
11020 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11021
11022 Syntax:
11023 """""""
11024
11025 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.minnum`` on any
11026 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
11027 all types however.
11028
11029 ::
11030
11031       declare float     @llvm.minnum.f32(float %Val0, float %Val1)
11032       declare double    @llvm.minnum.f64(double %Val0, double %Val1)
11033       declare x86_fp80  @llvm.minnum.f80(x86_fp80 %Val0, x86_fp80 %Val1)
11034       declare fp128     @llvm.minnum.f128(fp128 %Val0, fp128 %Val1)
11035       declare ppc_fp128 @llvm.minnum.ppcf128(ppc_fp128 %Val0, ppc_fp128 %Val1)
11036
11037 Overview:
11038 """""""""
11039
11040 The '``llvm.minnum.*``' intrinsics return the minimum of the two
11041 arguments.
11042
11043
11044 Arguments:
11045 """"""""""
11046
11047 The arguments and return value are floating point numbers of the same
11048 type.
11049
11050 Semantics:
11051 """"""""""
11052
11053 Follows the IEEE-754 semantics for minNum, which also match for libm's
11054 fmin.
11055
11056 If either operand is a NaN, returns the other non-NaN operand. Returns
11057 NaN only if both operands are NaN. If the operands compare equal,
11058 returns a value that compares equal to both operands. This means that
11059 fmin(+/-0.0, +/-0.0) could return either -0.0 or 0.0.
11060
11061 '``llvm.maxnum.*``' Intrinsic
11062 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11063
11064 Syntax:
11065 """""""
11066
11067 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.maxnum`` on any
11068 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
11069 all types however.
11070
11071 ::
11072
11073       declare float     @llvm.maxnum.f32(float  %Val0, float  %Val1l)
11074       declare double    @llvm.maxnum.f64(double %Val0, double %Val1)
11075       declare x86_fp80  @llvm.maxnum.f80(x86_fp80  %Val0, x86_fp80  %Val1)
11076       declare fp128     @llvm.maxnum.f128(fp128 %Val0, fp128 %Val1)
11077       declare ppc_fp128 @llvm.maxnum.ppcf128(ppc_fp128  %Val0, ppc_fp128  %Val1)
11078
11079 Overview:
11080 """""""""
11081
11082 The '``llvm.maxnum.*``' intrinsics return the maximum of the two
11083 arguments.
11084
11085
11086 Arguments:
11087 """"""""""
11088
11089 The arguments and return value are floating point numbers of the same
11090 type.
11091
11092 Semantics:
11093 """"""""""
11094 Follows the IEEE-754 semantics for maxNum, which also match for libm's
11095 fmax.
11096
11097 If either operand is a NaN, returns the other non-NaN operand. Returns
11098 NaN only if both operands are NaN. If the operands compare equal,
11099 returns a value that compares equal to both operands. This means that
11100 fmax(+/-0.0, +/-0.0) could return either -0.0 or 0.0.
11101
11102 '``llvm.copysign.*``' Intrinsic
11103 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11104
11105 Syntax:
11106 """""""
11107
11108 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.copysign`` on any
11109 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
11110 all types however.
11111
11112 ::
11113
11114       declare float     @llvm.copysign.f32(float  %Mag, float  %Sgn)
11115       declare double    @llvm.copysign.f64(double %Mag, double %Sgn)
11116       declare x86_fp80  @llvm.copysign.f80(x86_fp80  %Mag, x86_fp80  %Sgn)
11117       declare fp128     @llvm.copysign.f128(fp128 %Mag, fp128 %Sgn)
11118       declare ppc_fp128 @llvm.copysign.ppcf128(ppc_fp128  %Mag, ppc_fp128  %Sgn)
11119
11120 Overview:
11121 """""""""
11122
11123 The '``llvm.copysign.*``' intrinsics return a value with the magnitude of the
11124 first operand and the sign of the second operand.
11125
11126 Arguments:
11127 """"""""""
11128
11129 The arguments and return value are floating point numbers of the same
11130 type.
11131
11132 Semantics:
11133 """"""""""
11134
11135 This function returns the same values as the libm ``copysign``
11136 functions would, and handles error conditions in the same way.
11137
11138 '``llvm.floor.*``' Intrinsic
11139 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11140
11141 Syntax:
11142 """""""
11143
11144 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.floor`` on any
11145 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
11146 all types however.
11147
11148 ::
11149
11150       declare float     @llvm.floor.f32(float  %Val)
11151       declare double    @llvm.floor.f64(double %Val)
11152       declare x86_fp80  @llvm.floor.f80(x86_fp80  %Val)
11153       declare fp128     @llvm.floor.f128(fp128 %Val)
11154       declare ppc_fp128 @llvm.floor.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
11155
11156 Overview:
11157 """""""""
11158
11159 The '``llvm.floor.*``' intrinsics return the floor of the operand.
11160
11161 Arguments:
11162 """"""""""
11163
11164 The argument and return value are floating point numbers of the same
11165 type.
11166
11167 Semantics:
11168 """"""""""
11169
11170 This function returns the same values as the libm ``floor`` functions
11171 would, and handles error conditions in the same way.
11172
11173 '``llvm.ceil.*``' Intrinsic
11174 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11175
11176 Syntax:
11177 """""""
11178
11179 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ceil`` on any
11180 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
11181 all types however.
11182
11183 ::
11184
11185       declare float     @llvm.ceil.f32(float  %Val)
11186       declare double    @llvm.ceil.f64(double %Val)
11187       declare x86_fp80  @llvm.ceil.f80(x86_fp80  %Val)
11188       declare fp128     @llvm.ceil.f128(fp128 %Val)
11189       declare ppc_fp128 @llvm.ceil.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
11190
11191 Overview:
11192 """""""""
11193
11194 The '``llvm.ceil.*``' intrinsics return the ceiling of the operand.
11195
11196 Arguments:
11197 """"""""""
11198
11199 The argument and return value are floating point numbers of the same
11200 type.
11201
11202 Semantics:
11203 """"""""""
11204
11205 This function returns the same values as the libm ``ceil`` functions
11206 would, and handles error conditions in the same way.
11207
11208 '``llvm.trunc.*``' Intrinsic
11209 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11210
11211 Syntax:
11212 """""""
11213
11214 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.trunc`` on any
11215 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
11216 all types however.
11217
11218 ::
11219
11220       declare float     @llvm.trunc.f32(float  %Val)
11221       declare double    @llvm.trunc.f64(double %Val)
11222       declare x86_fp80  @llvm.trunc.f80(x86_fp80  %Val)
11223       declare fp128     @llvm.trunc.f128(fp128 %Val)
11224       declare ppc_fp128 @llvm.trunc.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
11225
11226 Overview:
11227 """""""""
11228
11229 The '``llvm.trunc.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
11230 nearest integer not larger in magnitude than the operand.
11231
11232 Arguments:
11233 """"""""""
11234
11235 The argument and return value are floating point numbers of the same
11236 type.
11237
11238 Semantics:
11239 """"""""""
11240
11241 This function returns the same values as the libm ``trunc`` functions
11242 would, and handles error conditions in the same way.
11243
11244 '``llvm.rint.*``' Intrinsic
11245 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11246
11247 Syntax:
11248 """""""
11249
11250 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.rint`` on any
11251 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
11252 all types however.
11253
11254 ::
11255
11256       declare float     @llvm.rint.f32(float  %Val)
11257       declare double    @llvm.rint.f64(double %Val)
11258       declare x86_fp80  @llvm.rint.f80(x86_fp80  %Val)
11259       declare fp128     @llvm.rint.f128(fp128 %Val)
11260       declare ppc_fp128 @llvm.rint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
11261
11262 Overview:
11263 """""""""
11264
11265 The '``llvm.rint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
11266 nearest integer. It may raise an inexact floating-point exception if the
11267 operand isn't an integer.
11268
11269 Arguments:
11270 """"""""""
11271
11272 The argument and return value are floating point numbers of the same
11273 type.
11274
11275 Semantics:
11276 """"""""""
11277
11278 This function returns the same values as the libm ``rint`` functions
11279 would, and handles error conditions in the same way.
11280
11281 '``llvm.nearbyint.*``' Intrinsic
11282 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11283
11284 Syntax:
11285 """""""
11286
11287 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.nearbyint`` on any
11288 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
11289 all types however.
11290
11291 ::
11292
11293       declare float     @llvm.nearbyint.f32(float  %Val)
11294       declare double    @llvm.nearbyint.f64(double %Val)
11295       declare x86_fp80  @llvm.nearbyint.f80(x86_fp80  %Val)
11296       declare fp128     @llvm.nearbyint.f128(fp128 %Val)
11297       declare ppc_fp128 @llvm.nearbyint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
11298
11299 Overview:
11300 """""""""
11301
11302 The '``llvm.nearbyint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
11303 nearest integer.
11304
11305 Arguments:
11306 """"""""""
11307
11308 The argument and return value are floating point numbers of the same
11309 type.
11310
11311 Semantics:
11312 """"""""""
11313
11314 This function returns the same values as the libm ``nearbyint``
11315 functions would, and handles error conditions in the same way.
11316
11317 '``llvm.round.*``' Intrinsic
11318 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11319
11320 Syntax:
11321 """""""
11322
11323 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.round`` on any
11324 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
11325 all types however.
11326
11327 ::
11328
11329       declare float     @llvm.round.f32(float  %Val)
11330       declare double    @llvm.round.f64(double %Val)
11331       declare x86_fp80  @llvm.round.f80(x86_fp80  %Val)
11332       declare fp128     @llvm.round.f128(fp128 %Val)
11333       declare ppc_fp128 @llvm.round.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
11334
11335 Overview:
11336 """""""""
11337
11338 The '``llvm.round.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
11339 nearest integer.
11340
11341 Arguments:
11342 """"""""""
11343
11344 The argument and return value are floating point numbers of the same
11345 type.
11346
11347 Semantics:
11348 """"""""""
11349
11350 This function returns the same values as the libm ``round``
11351 functions would, and handles error conditions in the same way.
11352
11353 Bit Manipulation Intrinsics
11354 ---------------------------
11355
11356 LLVM provides intrinsics for a few important bit manipulation
11357 operations. These allow efficient code generation for some algorithms.
11358
11359 '``llvm.bitreverse.*``' Intrinsics
11360 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11361
11362 Syntax:
11363 """""""
11364
11365 This is an overloaded intrinsic function. You can use bitreverse on any
11366 integer type.
11367
11368 ::
11369
11370       declare i16 @llvm.bitreverse.i16(i16 <id>)
11371       declare i32 @llvm.bitreverse.i32(i32 <id>)
11372       declare i64 @llvm.bitreverse.i64(i64 <id>)
11373
11374 Overview:
11375 """""""""
11376
11377 The '``llvm.bitreverse``' family of intrinsics is used to reverse the
11378 bitpattern of an integer value; for example ``0b10110110`` becomes
11379 ``0b01101101``.
11380
11381 Semantics:
11382 """"""""""
11383
11384 The ``llvm.bitreverse.iN`` intrinsic returns an iN value that has bit
11385 ``M`` in the input moved to bit ``N-M`` in the output.
11386
11387 '``llvm.bswap.*``' Intrinsics
11388 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11389
11390 Syntax:
11391 """""""
11392
11393 This is an overloaded intrinsic function. You can use bswap on any
11394 integer type that is an even number of bytes (i.e. BitWidth % 16 == 0).
11395
11396 ::
11397
11398       declare i16 @llvm.bswap.i16(i16 <id>)
11399       declare i32 @llvm.bswap.i32(i32 <id>)
11400       declare i64 @llvm.bswap.i64(i64 <id>)
11401
11402 Overview:
11403 """""""""
11404
11405 The '``llvm.bswap``' family of intrinsics is used to byte swap integer
11406 values with an even number of bytes (positive multiple of 16 bits).
11407 These are useful for performing operations on data that is not in the
11408 target's native byte order.
11409
11410 Semantics:
11411 """"""""""
11412
11413 The ``llvm.bswap.i16`` intrinsic returns an i16 value that has the high
11414 and low byte of the input i16 swapped. Similarly, the ``llvm.bswap.i32``
11415 intrinsic returns an i32 value that has the four bytes of the input i32
11416 swapped, so that if the input bytes are numbered 0, 1, 2, 3 then the
11417 returned i32 will have its bytes in 3, 2, 1, 0 order. The
11418 ``llvm.bswap.i48``, ``llvm.bswap.i64`` and other intrinsics extend this
11419 concept to additional even-byte lengths (6 bytes, 8 bytes and more,
11420 respectively).
11421
11422 '``llvm.ctpop.*``' Intrinsic
11423 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11424
11425 Syntax:
11426 """""""
11427
11428 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.ctpop on any integer
11429 bit width, or on any vector with integer elements. Not all targets
11430 support all bit widths or vector types, however.
11431
11432 ::
11433
11434       declare i8 @llvm.ctpop.i8(i8  <src>)
11435       declare i16 @llvm.ctpop.i16(i16 <src>)
11436       declare i32 @llvm.ctpop.i32(i32 <src>)
11437       declare i64 @llvm.ctpop.i64(i64 <src>)
11438       declare i256 @llvm.ctpop.i256(i256 <src>)
11439       declare <2 x i32> @llvm.ctpop.v2i32(<2 x i32> <src>)
11440
11441 Overview:
11442 """""""""
11443
11444 The '``llvm.ctpop``' family of intrinsics counts the number of bits set
11445 in a value.
11446
11447 Arguments:
11448 """"""""""
11449
11450 The only argument is the value to be counted. The argument may be of any
11451 integer type, or a vector with integer elements. The return type must
11452 match the argument type.
11453
11454 Semantics:
11455 """"""""""
11456
11457 The '``llvm.ctpop``' intrinsic counts the 1's in a variable, or within
11458 each element of a vector.
11459
11460 '``llvm.ctlz.*``' Intrinsic
11461 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11462
11463 Syntax:
11464 """""""
11465
11466 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ctlz`` on any
11467 integer bit width, or any vector whose elements are integers. Not all
11468 targets support all bit widths or vector types, however.
11469
11470 ::
11471
11472       declare i8   @llvm.ctlz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
11473       declare i16  @llvm.ctlz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
11474       declare i32  @llvm.ctlz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
11475       declare i64  @llvm.ctlz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
11476       declare i256 @llvm.ctlz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
11477       declare <2 x i32> @llvm.ctlz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
11478
11479 Overview:
11480 """""""""
11481
11482 The '``llvm.ctlz``' family of intrinsic functions counts the number of
11483 leading zeros in a variable.
11484
11485 Arguments:
11486 """"""""""
11487
11488 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
11489 any integer type, or a vector with integer element type. The return
11490 type must match the first argument type.
11491
11492 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
11493 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
11494 defined result. Historically some architectures did not provide a
11495 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
11496 now predicated on avoiding zero-value inputs.
11497
11498 Semantics:
11499 """"""""""
11500
11501 The '``llvm.ctlz``' intrinsic counts the leading (most significant)
11502 zeros in a variable, or within each element of the vector. If
11503 ``src == 0`` then the result is the size in bits of the type of ``src``
11504 if ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
11505 ``llvm.ctlz(i32 2) = 30``.
11506
11507 '``llvm.cttz.*``' Intrinsic
11508 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11509
11510 Syntax:
11511 """""""
11512
11513 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cttz`` on any
11514 integer bit width, or any vector of integer elements. Not all targets
11515 support all bit widths or vector types, however.
11516
11517 ::
11518
11519       declare i8   @llvm.cttz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
11520       declare i16  @llvm.cttz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
11521       declare i32  @llvm.cttz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
11522       declare i64  @llvm.cttz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
11523       declare i256 @llvm.cttz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
11524       declare <2 x i32> @llvm.cttz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
11525
11526 Overview:
11527 """""""""
11528
11529 The '``llvm.cttz``' family of intrinsic functions counts the number of
11530 trailing zeros.
11531
11532 Arguments:
11533 """"""""""
11534
11535 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
11536 any integer type, or a vector with integer element type. The return
11537 type must match the first argument type.
11538
11539 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
11540 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
11541 defined result. Historically some architectures did not provide a
11542 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
11543 now predicated on avoiding zero-value inputs.
11544
11545 Semantics:
11546 """"""""""
11547
11548 The '``llvm.cttz``' intrinsic counts the trailing (least significant)
11549 zeros in a variable, or within each element of a vector. If ``src == 0``
11550 then the result is the size in bits of the type of ``src`` if
11551 ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
11552 ``llvm.cttz(2) = 1``.
11553
11554 .. _int_overflow:
11555
11556 Arithmetic with Overflow Intrinsics
11557 -----------------------------------
11558
11559 LLVM provides intrinsics for fast arithmetic overflow checking.
11560
11561 Each of these intrinsics returns a two-element struct. The first
11562 element of this struct contains the result of the corresponding
11563 arithmetic operation modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
11564 the result. Therefore, for example, the first element of the struct
11565 returned by ``llvm.sadd.with.overflow.i32`` is always the same as the
11566 result of a 32-bit ``add`` instruction with the same operands, where
11567 the ``add`` is *not* modified by an ``nsw`` or ``nuw`` flag.
11568
11569 The second element of the result is an ``i1`` that is 1 if the
11570 arithmetic operation overflowed and 0 otherwise. An operation
11571 overflows if, for any values of its operands ``A`` and ``B`` and for
11572 any ``N`` larger than the operands' width, ``ext(A op B) to iN`` is
11573 not equal to ``(ext(A) to iN) op (ext(B) to iN)`` where ``ext`` is
11574 ``sext`` for signed overflow and ``zext`` for unsigned overflow, and
11575 ``op`` is the underlying arithmetic operation.
11576
11577 The behavior of these intrinsics is well-defined for all argument
11578 values.
11579
11580 '``llvm.sadd.with.overflow.*``' Intrinsics
11581 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11582
11583 Syntax:
11584 """""""
11585
11586 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sadd.with.overflow``
11587 on any integer bit width.
11588
11589 ::
11590
11591       declare {i16, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
11592       declare {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
11593       declare {i64, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
11594
11595 Overview:
11596 """""""""
11597
11598 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
11599 a signed addition of the two arguments, and indicate whether an overflow
11600 occurred during the signed summation.
11601
11602 Arguments:
11603 """"""""""
11604
11605 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
11606 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
11607 bit width. The second element of the result structure must be of type
11608 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
11609 addition.
11610
11611 Semantics:
11612 """"""""""
11613
11614 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
11615 a signed addition of the two variables. They return a structure --- the
11616 first element of which is the signed summation, and the second element
11617 of which is a bit specifying if the signed summation resulted in an
11618 overflow.
11619
11620 Examples:
11621 """""""""
11622
11623 .. code-block:: llvm
11624
11625       %res = call {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
11626       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
11627       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
11628       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
11629
11630 '``llvm.uadd.with.overflow.*``' Intrinsics
11631 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11632
11633 Syntax:
11634 """""""
11635
11636 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.uadd.with.overflow``
11637 on any integer bit width.
11638
11639 ::
11640
11641       declare {i16, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
11642       declare {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
11643       declare {i64, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
11644
11645 Overview:
11646 """""""""
11647
11648 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
11649 an unsigned addition of the two arguments, and indicate whether a carry
11650 occurred during the unsigned summation.
11651
11652 Arguments:
11653 """"""""""
11654
11655 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
11656 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
11657 bit width. The second element of the result structure must be of type
11658 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
11659 addition.
11660
11661 Semantics:
11662 """"""""""
11663
11664 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
11665 an unsigned addition of the two arguments. They return a structure --- the
11666 first element of which is the sum, and the second element of which is a
11667 bit specifying if the unsigned summation resulted in a carry.
11668
11669 Examples:
11670 """""""""
11671
11672 .. code-block:: llvm
11673
11674       %res = call {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
11675       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
11676       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
11677       br i1 %obit, label %carry, label %normal
11678
11679 '``llvm.ssub.with.overflow.*``' Intrinsics
11680 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11681
11682 Syntax:
11683 """""""
11684
11685 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ssub.with.overflow``
11686 on any integer bit width.
11687
11688 ::
11689
11690       declare {i16, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
11691       declare {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
11692       declare {i64, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
11693
11694 Overview:
11695 """""""""
11696
11697 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
11698 a signed subtraction of the two arguments, and indicate whether an
11699 overflow occurred during the signed subtraction.
11700
11701 Arguments:
11702 """"""""""
11703
11704 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
11705 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
11706 bit width. The second element of the result structure must be of type
11707 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
11708 subtraction.
11709
11710 Semantics:
11711 """"""""""
11712
11713 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
11714 a signed subtraction of the two arguments. They return a structure --- the
11715 first element of which is the subtraction, and the second element of
11716 which is a bit specifying if the signed subtraction resulted in an
11717 overflow.
11718
11719 Examples:
11720 """""""""
11721
11722 .. code-block:: llvm
11723
11724       %res = call {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
11725       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
11726       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
11727       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
11728
11729 '``llvm.usub.with.overflow.*``' Intrinsics
11730 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11731
11732 Syntax:
11733 """""""
11734
11735 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.usub.with.overflow``
11736 on any integer bit width.
11737
11738 ::
11739
11740       declare {i16, i1} @llvm.usub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
11741       declare {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
11742       declare {i64, i1} @llvm.usub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
11743
11744 Overview:
11745 """""""""
11746
11747 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
11748 an unsigned subtraction of the two arguments, and indicate whether an
11749 overflow occurred during the unsigned subtraction.
11750
11751 Arguments:
11752 """"""""""
11753
11754 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
11755 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
11756 bit width. The second element of the result structure must be of type
11757 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
11758 subtraction.
11759
11760 Semantics:
11761 """"""""""
11762
11763 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
11764 an unsigned subtraction of the two arguments. They return a structure ---
11765 the first element of which is the subtraction, and the second element of
11766 which is a bit specifying if the unsigned subtraction resulted in an
11767 overflow.
11768
11769 Examples:
11770 """""""""
11771
11772 .. code-block:: llvm
11773
11774       %res = call {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
11775       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
11776       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
11777       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
11778
11779 '``llvm.smul.with.overflow.*``' Intrinsics
11780 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11781
11782 Syntax:
11783 """""""
11784
11785 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.smul.with.overflow``
11786 on any integer bit width.
11787
11788 ::
11789
11790       declare {i16, i1} @llvm.smul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
11791       declare {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
11792       declare {i64, i1} @llvm.smul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
11793
11794 Overview:
11795 """""""""
11796
11797 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
11798 a signed multiplication of the two arguments, and indicate whether an
11799 overflow occurred during the signed multiplication.
11800
11801 Arguments:
11802 """"""""""
11803
11804 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
11805 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
11806 bit width. The second element of the result structure must be of type
11807 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
11808 multiplication.
11809
11810 Semantics:
11811 """"""""""
11812
11813 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
11814 a signed multiplication of the two arguments. They return a structure ---
11815 the first element of which is the multiplication, and the second element
11816 of which is a bit specifying if the signed multiplication resulted in an
11817 overflow.
11818
11819 Examples:
11820 """""""""
11821
11822 .. code-block:: llvm
11823
11824       %res = call {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
11825       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
11826       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
11827       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
11828
11829 '``llvm.umul.with.overflow.*``' Intrinsics
11830 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11831
11832 Syntax:
11833 """""""
11834
11835 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.umul.with.overflow``
11836 on any integer bit width.
11837
11838 ::
11839
11840       declare {i16, i1} @llvm.umul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
11841       declare {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
11842       declare {i64, i1} @llvm.umul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
11843
11844 Overview:
11845 """""""""
11846
11847 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
11848 a unsigned multiplication of the two arguments, and indicate whether an
11849 overflow occurred during the unsigned multiplication.
11850
11851 Arguments:
11852 """"""""""
11853
11854 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
11855 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
11856 bit width. The second element of the result structure must be of type
11857 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
11858 multiplication.
11859
11860 Semantics:
11861 """"""""""
11862
11863 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
11864 an unsigned multiplication of the two arguments. They return a structure ---
11865 the first element of which is the multiplication, and the second
11866 element of which is a bit specifying if the unsigned multiplication
11867 resulted in an overflow.
11868
11869 Examples:
11870 """""""""
11871
11872 .. code-block:: llvm
11873
11874       %res = call {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
11875       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
11876       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
11877       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
11878
11879 Specialised Arithmetic Intrinsics
11880 ---------------------------------
11881
11882 '``llvm.canonicalize.*``' Intrinsic
11883 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11884
11885 Syntax:
11886 """""""
11887
11888 ::
11889
11890       declare float @llvm.canonicalize.f32(float %a)
11891       declare double @llvm.canonicalize.f64(double %b)
11892
11893 Overview:
11894 """""""""
11895
11896 The '``llvm.canonicalize.*``' intrinsic returns the platform specific canonical
11897 encoding of a floating point number. This canonicalization is useful for
11898 implementing certain numeric primitives such as frexp. The canonical encoding is
11899 defined by IEEE-754-2008 to be:
11900
11901 ::
11902
11903       2.1.8 canonical encoding: The preferred encoding of a floating-point
11904       representation in a format. Applied to declets, significands of finite
11905       numbers, infinities, and NaNs, especially in decimal formats.
11906
11907 This operation can also be considered equivalent to the IEEE-754-2008
11908 conversion of a floating-point value to the same format. NaNs are handled
11909 according to section 6.2.
11910
11911 Examples of non-canonical encodings:
11912
11913 - x87 pseudo denormals, pseudo NaNs, pseudo Infinity, Unnormals. These are
11914   converted to a canonical representation per hardware-specific protocol.
11915 - Many normal decimal floating point numbers have non-canonical alternative
11916   encodings.
11917 - Some machines, like GPUs or ARMv7 NEON, do not support subnormal values.
11918   These are treated as non-canonical encodings of zero and will be flushed to
11919   a zero of the same sign by this operation.
11920
11921 Note that per IEEE-754-2008 6.2, systems that support signaling NaNs with
11922 default exception handling must signal an invalid exception, and produce a
11923 quiet NaN result.
11924
11925 This function should always be implementable as multiplication by 1.0, provided
11926 that the compiler does not constant fold the operation. Likewise, division by
11927 1.0 and ``llvm.minnum(x, x)`` are possible implementations. Addition with
11928 -0.0 is also sufficient provided that the rounding mode is not -Infinity.
11929
11930 ``@llvm.canonicalize`` must preserve the equality relation. That is:
11931
11932 - ``(@llvm.canonicalize(x) == x)`` is equivalent to ``(x == x)``
11933 - ``(@llvm.canonicalize(x) == @llvm.canonicalize(y))`` is equivalent to
11934   to ``(x == y)``
11935
11936 Additionally, the sign of zero must be conserved:
11937 ``@llvm.canonicalize(-0.0) = -0.0`` and ``@llvm.canonicalize(+0.0) = +0.0``
11938
11939 The payload bits of a NaN must be conserved, with two exceptions.
11940 First, environments which use only a single canonical representation of NaN
11941 must perform said canonicalization. Second, SNaNs must be quieted per the
11942 usual methods.
11943
11944 The canonicalization operation may be optimized away if:
11945
11946 - The input is known to be canonical. For example, it was produced by a
11947   floating-point operation that is required by the standard to be canonical.
11948 - The result is consumed only by (or fused with) other floating-point
11949   operations. That is, the bits of the floating point value are not examined.
11950
11951 '``llvm.fmuladd.*``' Intrinsic
11952 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11953
11954 Syntax:
11955 """""""
11956
11957 ::
11958
11959       declare float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c)
11960       declare double @llvm.fmuladd.f64(double %a, double %b, double %c)
11961
11962 Overview:
11963 """""""""
11964
11965 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsic functions represent multiply-add
11966 expressions that can be fused if the code generator determines that (a) the
11967 target instruction set has support for a fused operation, and (b) that the
11968 fused operation is more efficient than the equivalent, separate pair of mul
11969 and add instructions.
11970
11971 Arguments:
11972 """"""""""
11973
11974 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsics each take three arguments: two
11975 multiplicands, a and b, and an addend c.
11976
11977 Semantics:
11978 """"""""""
11979
11980 The expression:
11981
11982 ::
11983
11984       %0 = call float @llvm.fmuladd.f32(%a, %b, %c)
11985
11986 is equivalent to the expression a \* b + c, except that rounding will
11987 not be performed between the multiplication and addition steps if the
11988 code generator fuses the operations. Fusion is not guaranteed, even if
11989 the target platform supports it. If a fused multiply-add is required the
11990 corresponding llvm.fma.\* intrinsic function should be used
11991 instead. This never sets errno, just as '``llvm.fma.*``'.
11992
11993 Examples:
11994 """""""""
11995
11996 .. code-block:: llvm
11997
11998       %r2 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c) ; yields float:r2 = (a * b) + c
11999
12000
12001 Experimental Vector Reduction Intrinsics
12002 ----------------------------------------
12003
12004 Horizontal reductions of vectors can be expressed using the following
12005 intrinsics. Each one takes a vector operand as an input and applies its
12006 respective operation across all elements of the vector, returning a single
12007 scalar result of the same element type.
12008
12009
12010 '``llvm.experimental.vector.reduce.add.*``' Intrinsic
12011 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12012
12013 Syntax:
12014 """""""
12015
12016 ::
12017
12018       declare i32 @llvm.experimental.vector.reduce.add.i32.v4i32(<4 x i32> %a)
12019       declare i64 @llvm.experimental.vector.reduce.add.i64.v2i64(<2 x i64> %a)
12020
12021 Overview:
12022 """""""""
12023
12024 The '``llvm.experimental.vector.reduce.add.*``' intrinsics do an integer ``ADD``
12025 reduction of a vector, returning the result as a scalar. The return type matches
12026 the element-type of the vector input.
12027
12028 Arguments:
12029 """"""""""
12030 The argument to this intrinsic must be a vector of integer values.
12031
12032 '``llvm.experimental.vector.reduce.fadd.*``' Intrinsic
12033 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12034
12035 Syntax:
12036 """""""
12037
12038 ::
12039
12040       declare float @llvm.experimental.vector.reduce.fadd.f32.v4f32(float %acc, <4 x float> %a)
12041       declare double @llvm.experimental.vector.reduce.fadd.f64.v2f64(double %acc, <2 x double> %a)
12042
12043 Overview:
12044 """""""""
12045
12046 The '``llvm.experimental.vector.reduce.fadd.*``' intrinsics do a floating point
12047 ``ADD`` reduction of a vector, returning the result as a scalar. The return type
12048 matches the element-type of the vector input.
12049
12050 If the intrinsic call has fast-math flags, then the reduction will not preserve
12051 the associativity of an equivalent scalarized counterpart. If it does not have
12052 fast-math flags, then the reduction will be *ordered*, implying that the
12053 operation respects the associativity of a scalarized reduction.
12054
12055
12056 Arguments:
12057 """"""""""
12058 The first argument to this intrinsic is a scalar accumulator value, which is
12059 only used when there are no fast-math flags attached. This argument may be undef
12060 when fast-math flags are used.
12061
12062 The second argument must be a vector of floating point values.
12063
12064 Examples:
12065 """""""""
12066
12067 .. code-block:: llvm
12068
12069       %fast = call fast float @llvm.experimental.vector.reduce.fadd.f32.v4f32(float undef, <4 x float> %input) ; fast reduction
12070       %ord = call float @llvm.experimental.vector.reduce.fadd.f32.v4f32(float %acc, <4 x float> %input) ; ordered reduction
12071
12072
12073 '``llvm.experimental.vector.reduce.mul.*``' Intrinsic
12074 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12075
12076 Syntax:
12077 """""""
12078
12079 ::
12080
12081       declare i32 @llvm.experimental.vector.reduce.mul.i32.v4i32(<4 x i32> %a)
12082       declare i64 @llvm.experimental.vector.reduce.mul.i64.v2i64(<2 x i64> %a)
12083
12084 Overview:
12085 """""""""
12086
12087 The '``llvm.experimental.vector.reduce.mul.*``' intrinsics do an integer ``MUL``
12088 reduction of a vector, returning the result as a scalar. The return type matches
12089 the element-type of the vector input.
12090
12091 Arguments:
12092 """"""""""
12093 The argument to this intrinsic must be a vector of integer values.
12094
12095 '``llvm.experimental.vector.reduce.fmul.*``' Intrinsic
12096 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12097
12098 Syntax:
12099 """""""
12100
12101 ::
12102
12103       declare float @llvm.experimental.vector.reduce.fmul.f32.v4f32(float %acc, <4 x float> %a)
12104       declare double @llvm.experimental.vector.reduce.fmul.f64.v2f64(double %acc, <2 x double> %a)
12105
12106 Overview:
12107 """""""""
12108
12109 The '``llvm.experimental.vector.reduce.fmul.*``' intrinsics do a floating point
12110 ``MUL`` reduction of a vector, returning the result as a scalar. The return type
12111 matches the element-type of the vector input.
12112
12113 If the intrinsic call has fast-math flags, then the reduction will not preserve
12114 the associativity of an equivalent scalarized counterpart. If it does not have
12115 fast-math flags, then the reduction will be *ordered*, implying that the
12116 operation respects the associativity of a scalarized reduction.
12117
12118
12119 Arguments:
12120 """"""""""
12121 The first argument to this intrinsic is a scalar accumulator value, which is
12122 only used when there are no fast-math flags attached. This argument may be undef
12123 when fast-math flags are used.
12124
12125 The second argument must be a vector of floating point values.
12126
12127 Examples:
12128 """""""""
12129
12130 .. code-block:: llvm
12131
12132       %fast = call fast float @llvm.experimental.vector.reduce.fmul.f32.v4f32(float undef, <4 x float> %input) ; fast reduction
12133       %ord = call float @llvm.experimental.vector.reduce.fmul.f32.v4f32(float %acc, <4 x float> %input) ; ordered reduction
12134
12135 '``llvm.experimental.vector.reduce.and.*``' Intrinsic
12136 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12137
12138 Syntax:
12139 """""""
12140
12141 ::
12142
12143       declare i32 @llvm.experimental.vector.reduce.and.i32.v4i32(<4 x i32> %a)
12144
12145 Overview:
12146 """""""""
12147
12148 The '``llvm.experimental.vector.reduce.and.*``' intrinsics do a bitwise ``AND``
12149 reduction of a vector, returning the result as a scalar. The return type matches
12150 the element-type of the vector input.
12151
12152 Arguments:
12153 """"""""""
12154 The argument to this intrinsic must be a vector of integer values.
12155
12156 '``llvm.experimental.vector.reduce.or.*``' Intrinsic
12157 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12158
12159 Syntax:
12160 """""""
12161
12162 ::
12163
12164       declare i32 @llvm.experimental.vector.reduce.or.i32.v4i32(<4 x i32> %a)
12165
12166 Overview:
12167 """""""""
12168
12169 The '``llvm.experimental.vector.reduce.or.*``' intrinsics do a bitwise ``OR`` reduction
12170 of a vector, returning the result as a scalar. The return type matches the
12171 element-type of the vector input.
12172
12173 Arguments:
12174 """"""""""
12175 The argument to this intrinsic must be a vector of integer values.
12176
12177 '``llvm.experimental.vector.reduce.xor.*``' Intrinsic
12178 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12179
12180 Syntax:
12181 """""""
12182
12183 ::
12184
12185       declare i32 @llvm.experimental.vector.reduce.xor.i32.v4i32(<4 x i32> %a)
12186
12187 Overview:
12188 """""""""
12189
12190 The '``llvm.experimental.vector.reduce.xor.*``' intrinsics do a bitwise ``XOR``
12191 reduction of a vector, returning the result as a scalar. The return type matches
12192 the element-type of the vector input.
12193
12194 Arguments:
12195 """"""""""
12196 The argument to this intrinsic must be a vector of integer values.
12197
12198 '``llvm.experimental.vector.reduce.smax.*``' Intrinsic
12199 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12200
12201 Syntax:
12202 """""""
12203
12204 ::
12205
12206       declare i32 @llvm.experimental.vector.reduce.smax.i32.v4i32(<4 x i32> %a)
12207
12208 Overview:
12209 """""""""
12210
12211 The '``llvm.experimental.vector.reduce.smax.*``' intrinsics do a signed integer
12212 ``MAX`` reduction of a vector, returning the result as a scalar. The return type
12213 matches the element-type of the vector input.
12214
12215 Arguments:
12216 """"""""""
12217 The argument to this intrinsic must be a vector of integer values.
12218
12219 '``llvm.experimental.vector.reduce.smin.*``' Intrinsic
12220 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12221
12222 Syntax:
12223 """""""
12224
12225 ::
12226
12227       declare i32 @llvm.experimental.vector.reduce.smin.i32.v4i32(<4 x i32> %a)
12228
12229 Overview:
12230 """""""""
12231
12232 The '``llvm.experimental.vector.reduce.smin.*``' intrinsics do a signed integer
12233 ``MIN`` reduction of a vector, returning the result as a scalar. The return type
12234 matches the element-type of the vector input.
12235
12236 Arguments:
12237 """"""""""
12238 The argument to this intrinsic must be a vector of integer values.
12239
12240 '``llvm.experimental.vector.reduce.umax.*``' Intrinsic
12241 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12242
12243 Syntax:
12244 """""""
12245
12246 ::
12247
12248       declare i32 @llvm.experimental.vector.reduce.umax.i32.v4i32(<4 x i32> %a)
12249
12250 Overview:
12251 """""""""
12252
12253 The '``llvm.experimental.vector.reduce.umax.*``' intrinsics do an unsigned
12254 integer ``MAX`` reduction of a vector, returning the result as a scalar. The
12255 return type matches the element-type of the vector input.
12256
12257 Arguments:
12258 """"""""""
12259 The argument to this intrinsic must be a vector of integer values.
12260
12261 '``llvm.experimental.vector.reduce.umin.*``' Intrinsic
12262 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12263
12264 Syntax:
12265 """""""
12266
12267 ::
12268
12269       declare i32 @llvm.experimental.vector.reduce.umin.i32.v4i32(<4 x i32> %a)
12270
12271 Overview:
12272 """""""""
12273
12274 The '``llvm.experimental.vector.reduce.umin.*``' intrinsics do an unsigned
12275 integer ``MIN`` reduction of a vector, returning the result as a scalar. The
12276 return type matches the element-type of the vector input.
12277
12278 Arguments:
12279 """"""""""
12280 The argument to this intrinsic must be a vector of integer values.
12281
12282 '``llvm.experimental.vector.reduce.fmax.*``' Intrinsic
12283 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12284
12285 Syntax:
12286 """""""
12287
12288 ::
12289
12290       declare float @llvm.experimental.vector.reduce.fmax.f32.v4f32(<4 x float> %a)
12291       declare double @llvm.experimental.vector.reduce.fmax.f64.v2f64(<2 x double> %a)
12292
12293 Overview:
12294 """""""""
12295
12296 The '``llvm.experimental.vector.reduce.fmax.*``' intrinsics do a floating point
12297 ``MAX`` reduction of a vector, returning the result as a scalar. The return type
12298 matches the element-type of the vector input.
12299
12300 If the intrinsic call has the ``nnan`` fast-math flag then the operation can
12301 assume that NaNs are not present in the input vector.
12302
12303 Arguments:
12304 """"""""""
12305 The argument to this intrinsic must be a vector of floating point values.
12306
12307 '``llvm.experimental.vector.reduce.fmin.*``' Intrinsic
12308 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12309
12310 Syntax:
12311 """""""
12312
12313 ::
12314
12315       declare float @llvm.experimental.vector.reduce.fmin.f32.v4f32(<4 x float> %a)
12316       declare double @llvm.experimental.vector.reduce.fmin.f64.v2f64(<2 x double> %a)
12317
12318 Overview:
12319 """""""""
12320
12321 The '``llvm.experimental.vector.reduce.fmin.*``' intrinsics do a floating point
12322 ``MIN`` reduction of a vector, returning the result as a scalar. The return type
12323 matches the element-type of the vector input.
12324
12325 If the intrinsic call has the ``nnan`` fast-math flag then the operation can
12326 assume that NaNs are not present in the input vector.
12327
12328 Arguments:
12329 """"""""""
12330 The argument to this intrinsic must be a vector of floating point values.
12331
12332 Half Precision Floating Point Intrinsics
12333 ----------------------------------------
12334
12335 For most target platforms, half precision floating point is a
12336 storage-only format. This means that it is a dense encoding (in memory)
12337 but does not support computation in the format.
12338
12339 This means that code must first load the half-precision floating point
12340 value as an i16, then convert it to float with
12341 :ref:`llvm.convert.from.fp16 <int_convert_from_fp16>`. Computation can
12342 then be performed on the float value (including extending to double
12343 etc). To store the value back to memory, it is first converted to float
12344 if needed, then converted to i16 with
12345 :ref:`llvm.convert.to.fp16 <int_convert_to_fp16>`, then storing as an
12346 i16 value.
12347
12348 .. _int_convert_to_fp16:
12349
12350 '``llvm.convert.to.fp16``' Intrinsic
12351 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12352
12353 Syntax:
12354 """""""
12355
12356 ::
12357
12358       declare i16 @llvm.convert.to.fp16.f32(float %a)
12359       declare i16 @llvm.convert.to.fp16.f64(double %a)
12360
12361 Overview:
12362 """""""""
12363
12364 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion from a
12365 conventional floating point type to half precision floating point format.
12366
12367 Arguments:
12368 """"""""""
12369
12370 The intrinsic function contains single argument - the value to be
12371 converted.
12372
12373 Semantics:
12374 """"""""""
12375
12376 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion from a
12377 conventional floating point format to half precision floating point format. The
12378 return value is an ``i16`` which contains the converted number.
12379
12380 Examples:
12381 """""""""
12382
12383 .. code-block:: llvm
12384
12385       %res = call i16 @llvm.convert.to.fp16.f32(float %a)
12386       store i16 %res, i16* @x, align 2
12387
12388 .. _int_convert_from_fp16:
12389
12390 '``llvm.convert.from.fp16``' Intrinsic
12391 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12392
12393 Syntax:
12394 """""""
12395
12396 ::
12397
12398       declare float @llvm.convert.from.fp16.f32(i16 %a)
12399       declare double @llvm.convert.from.fp16.f64(i16 %a)
12400
12401 Overview:
12402 """""""""
12403
12404 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
12405 conversion from half precision floating point format to single precision
12406 floating point format.
12407
12408 Arguments:
12409 """"""""""
12410
12411 The intrinsic function contains single argument - the value to be
12412 converted.
12413
12414 Semantics:
12415 """"""""""
12416
12417 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
12418 conversion from half single precision floating point format to single
12419 precision floating point format. The input half-float value is
12420 represented by an ``i16`` value.
12421
12422 Examples:
12423 """""""""
12424
12425 .. code-block:: llvm
12426
12427       %a = load i16, i16* @x, align 2
12428       %res = call float @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
12429
12430 .. _dbg_intrinsics:
12431
12432 Debugger Intrinsics
12433 -------------------
12434
12435 The LLVM debugger intrinsics (which all start with ``llvm.dbg.``
12436 prefix), are described in the `LLVM Source Level
12437 Debugging <SourceLevelDebugging.html#format-common-intrinsics>`_
12438 document.
12439
12440 Exception Handling Intrinsics
12441 -----------------------------
12442
12443 The LLVM exception handling intrinsics (which all start with
12444 ``llvm.eh.`` prefix), are described in the `LLVM Exception
12445 Handling <ExceptionHandling.html#format-common-intrinsics>`_ document.
12446
12447 .. _int_trampoline:
12448
12449 Trampoline Intrinsics
12450 ---------------------
12451
12452 These intrinsics make it possible to excise one parameter, marked with
12453 the :ref:`nest <nest>` attribute, from a function. The result is a
12454 callable function pointer lacking the nest parameter - the caller does
12455 not need to provide a value for it. Instead, the value to use is stored
12456 in advance in a "trampoline", a block of memory usually allocated on the
12457 stack, which also contains code to splice the nest value into the
12458 argument list. This is used to implement the GCC nested function address
12459 extension.
12460
12461 For example, if the function is ``i32 f(i8* nest %c, i32 %x, i32 %y)``
12462 then the resulting function pointer has signature ``i32 (i32, i32)*``.
12463 It can be created as follows:
12464
12465 .. code-block:: llvm
12466
12467       %tramp = alloca [10 x i8], align 4 ; size and alignment only correct for X86
12468       %tramp1 = getelementptr [10 x i8], [10 x i8]* %tramp, i32 0, i32 0
12469       call i8* @llvm.init.trampoline(i8* %tramp1, i8* bitcast (i32 (i8*, i32, i32)* @f to i8*), i8* %nval)
12470       %p = call i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* %tramp1)
12471       %fp = bitcast i8* %p to i32 (i32, i32)*
12472
12473 The call ``%val = call i32 %fp(i32 %x, i32 %y)`` is then equivalent to
12474 ``%val = call i32 %f(i8* %nval, i32 %x, i32 %y)``.
12475
12476 .. _int_it:
12477
12478 '``llvm.init.trampoline``' Intrinsic
12479 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12480
12481 Syntax:
12482 """""""
12483
12484 ::
12485
12486       declare void @llvm.init.trampoline(i8* <tramp>, i8* <func>, i8* <nval>)
12487
12488 Overview:
12489 """""""""
12490
12491 This fills the memory pointed to by ``tramp`` with executable code,
12492 turning it into a trampoline.
12493
12494 Arguments:
12495 """"""""""
12496
12497 The ``llvm.init.trampoline`` intrinsic takes three arguments, all
12498 pointers. The ``tramp`` argument must point to a sufficiently large and
12499 sufficiently aligned block of memory; this memory is written to by the
12500 intrinsic. Note that the size and the alignment are target-specific -
12501 LLVM currently provides no portable way of determining them, so a
12502 front-end that generates this intrinsic needs to have some
12503 target-specific knowledge. The ``func`` argument must hold a function
12504 bitcast to an ``i8*``.
12505
12506 Semantics:
12507 """"""""""
12508
12509 The block of memory pointed to by ``tramp`` is filled with target
12510 dependent code, turning it into a function. Then ``tramp`` needs to be
12511 passed to :ref:`llvm.adjust.trampoline <int_at>` to get a pointer which can
12512 be :ref:`bitcast (to a new function) and called <int_trampoline>`. The new
12513 function's signature is the same as that of ``func`` with any arguments
12514 marked with the ``nest`` attribute removed. At most one such ``nest``
12515 argument is allowed, and it must be of pointer type. Calling the new
12516 function is equivalent to calling ``func`` with the same argument list,
12517 but with ``nval`` used for the missing ``nest`` argument. If, after
12518 calling ``llvm.init.trampoline``, the memory pointed to by ``tramp`` is
12519 modified, then the effect of any later call to the returned function
12520 pointer is undefined.
12521
12522 .. _int_at:
12523
12524 '``llvm.adjust.trampoline``' Intrinsic
12525 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12526
12527 Syntax:
12528 """""""
12529
12530 ::
12531
12532       declare i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* <tramp>)
12533
12534 Overview:
12535 """""""""
12536
12537 This performs any required machine-specific adjustment to the address of
12538 a trampoline (passed as ``tramp``).
12539
12540 Arguments:
12541 """"""""""
12542
12543 ``tramp`` must point to a block of memory which already has trampoline
12544 code filled in by a previous call to
12545 :ref:`llvm.init.trampoline <int_it>`.
12546
12547 Semantics:
12548 """"""""""
12549
12550 On some architectures the address of the code to be executed needs to be
12551 different than the address where the trampoline is actually stored. This
12552 intrinsic returns the executable address corresponding to ``tramp``
12553 after performing the required machine specific adjustments. The pointer
12554 returned can then be :ref:`bitcast and executed <int_trampoline>`.
12555
12556 .. _int_mload_mstore:
12557
12558 Masked Vector Load and Store Intrinsics
12559 ---------------------------------------
12560
12561 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.
12562
12563 .. _int_mload:
12564
12565 '``llvm.masked.load.*``' Intrinsics
12566 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12567
12568 Syntax:
12569 """""""
12570 This is an overloaded intrinsic. The loaded data is a vector of any integer, floating point or pointer data type.
12571
12572 ::
12573
12574       declare <16 x float>  @llvm.masked.load.v16f32.p0v16f32 (<16 x float>* <ptr>, i32 <alignment>, <16 x i1> <mask>, <16 x float> <passthru>)
12575       declare <2 x double>  @llvm.masked.load.v2f64.p0v2f64  (<2 x double>* <ptr>, i32 <alignment>, <2 x i1>  <mask>, <2 x double> <passthru>)
12576       ;; The data is a vector of pointers to double
12577       declare <8 x double*> @llvm.masked.load.v8p0f64.p0v8p0f64    (<8 x double*>* <ptr>, i32 <alignment>, <8 x i1> <mask>, <8 x double*> <passthru>)
12578       ;; The data is a vector of function pointers
12579       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>)
12580
12581 Overview:
12582 """""""""
12583
12584 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.
12585
12586
12587 Arguments:
12588 """"""""""
12589
12590 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.
12591
12592
12593 Semantics:
12594 """"""""""
12595
12596 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.
12597 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.
12598
12599
12600 ::
12601
12602        %res = call <16 x float> @llvm.masked.load.v16f32.p0v16f32 (<16 x float>* %ptr, i32 4, <16 x i1>%mask, <16 x float> %passthru)
12603
12604        ;; The result of the two following instructions is identical aside from potential memory access exception
12605        %loadlal = load <16 x float>, <16 x float>* %ptr, align 4
12606        %res = select <16 x i1> %mask, <16 x float> %loadlal, <16 x float> %passthru
12607
12608 .. _int_mstore:
12609
12610 '``llvm.masked.store.*``' Intrinsics
12611 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12612
12613 Syntax:
12614 """""""
12615 This is an overloaded intrinsic. The data stored in memory is a vector of any integer, floating point or pointer data type.
12616
12617 ::
12618
12619        declare void @llvm.masked.store.v8i32.p0v8i32  (<8  x i32>   <value>, <8  x i32>*   <ptr>, i32 <alignment>,  <8  x i1> <mask>)
12620        declare void @llvm.masked.store.v16f32.p0v16f32 (<16 x float> <value>, <16 x float>* <ptr>, i32 <alignment>,  <16 x i1> <mask>)
12621        ;; The data is a vector of pointers to double
12622        declare void @llvm.masked.store.v8p0f64.p0v8p0f64    (<8 x double*> <value>, <8 x double*>* <ptr>, i32 <alignment>, <8 x i1> <mask>)
12623        ;; The data is a vector of function pointers
12624        declare void @llvm.masked.store.v4p0f_i32f.p0v4p0f_i32f (<4 x i32 ()*> <value>, <4 x i32 ()*>* <ptr>, i32 <alignment>, <4 x i1> <mask>)
12625
12626 Overview:
12627 """""""""
12628
12629 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.
12630
12631 Arguments:
12632 """"""""""
12633
12634 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.
12635
12636
12637 Semantics:
12638 """"""""""
12639
12640 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.
12641 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.
12642
12643 ::
12644
12645        call void @llvm.masked.store.v16f32.p0v16f32(<16 x float> %value, <16 x float>* %ptr, i32 4,  <16 x i1> %mask)
12646
12647        ;; The result of the following instructions is identical aside from potential data races and memory access exceptions
12648        %oldval = load <16 x float>, <16 x float>* %ptr, align 4
12649        %res = select <16 x i1> %mask, <16 x float> %value, <16 x float> %oldval
12650        store <16 x float> %res, <16 x float>* %ptr, align 4
12651
12652
12653 Masked Vector Gather and Scatter Intrinsics
12654 -------------------------------------------
12655
12656 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.
12657
12658 .. _int_mgather:
12659
12660 '``llvm.masked.gather.*``' Intrinsics
12661 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12662
12663 Syntax:
12664 """""""
12665 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.
12666
12667 ::
12668
12669       declare <16 x float> @llvm.masked.gather.v16f32.v16p0f32   (<16 x float*> <ptrs>, i32 <alignment>, <16 x i1> <mask>, <16 x float> <passthru>)
12670       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>)
12671       declare <8 x float*> @llvm.masked.gather.v8p0f32.v8p0p0f32 (<8 x float**> <ptrs>, i32 <alignment>, <8 x i1>  <mask>, <8 x float*> <passthru>)
12672
12673 Overview:
12674 """""""""
12675
12676 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.
12677
12678
12679 Arguments:
12680 """"""""""
12681
12682 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.
12683
12684
12685 Semantics:
12686 """"""""""
12687
12688 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.
12689 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.
12690
12691
12692 ::
12693
12694        %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)
12695
12696        ;; The gather with all-true mask is equivalent to the following instruction sequence
12697        %ptr0 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 0
12698        %ptr1 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 1
12699        %ptr2 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 2
12700        %ptr3 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 3
12701
12702        %val0 = load double, double* %ptr0, align 8
12703        %val1 = load double, double* %ptr1, align 8
12704        %val2 = load double, double* %ptr2, align 8
12705        %val3 = load double, double* %ptr3, align 8
12706
12707        %vec0    = insertelement <4 x double>undef, %val0, 0
12708        %vec01   = insertelement <4 x double>%vec0, %val1, 1
12709        %vec012  = insertelement <4 x double>%vec01, %val2, 2
12710        %vec0123 = insertelement <4 x double>%vec012, %val3, 3
12711
12712 .. _int_mscatter:
12713
12714 '``llvm.masked.scatter.*``' Intrinsics
12715 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12716
12717 Syntax:
12718 """""""
12719 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.
12720
12721 ::
12722
12723        declare void @llvm.masked.scatter.v8i32.v8p0i32     (<8 x i32>     <value>, <8 x i32*>     <ptrs>, i32 <alignment>, <8 x i1>  <mask>)
12724        declare void @llvm.masked.scatter.v16f32.v16p1f32   (<16 x float>  <value>, <16 x float addrspace(1)*>  <ptrs>, i32 <alignment>, <16 x i1> <mask>)
12725        declare void @llvm.masked.scatter.v4p0f64.v4p0p0f64 (<4 x double*> <value>, <4 x double**> <ptrs>, i32 <alignment>, <4 x i1>  <mask>)
12726
12727 Overview:
12728 """""""""
12729
12730 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.
12731
12732 Arguments:
12733 """"""""""
12734
12735 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.
12736
12737
12738 Semantics:
12739 """"""""""
12740
12741 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.
12742
12743 ::
12744
12745        ;; This instruction unconditionally stores data vector in multiple addresses
12746        call @llvm.masked.scatter.v8i32.v8p0i32 (<8 x i32> %value, <8 x i32*> %ptrs, i32 4,  <8 x i1>  <true, true, .. true>)
12747
12748        ;; It is equivalent to a list of scalar stores
12749        %val0 = extractelement <8 x i32> %value, i32 0
12750        %val1 = extractelement <8 x i32> %value, i32 1
12751        ..
12752        %val7 = extractelement <8 x i32> %value, i32 7
12753        %ptr0 = extractelement <8 x i32*> %ptrs, i32 0
12754        %ptr1 = extractelement <8 x i32*> %ptrs, i32 1
12755        ..
12756        %ptr7 = extractelement <8 x i32*> %ptrs, i32 7
12757        ;; Note: the order of the following stores is important when they overlap:
12758        store i32 %val0, i32* %ptr0, align 4
12759        store i32 %val1, i32* %ptr1, align 4
12760        ..
12761        store i32 %val7, i32* %ptr7, align 4
12762
12763
12764 Memory Use Markers
12765 ------------------
12766
12767 This class of intrinsics provides information about the lifetime of
12768 memory objects and ranges where variables are immutable.
12769
12770 .. _int_lifestart:
12771
12772 '``llvm.lifetime.start``' Intrinsic
12773 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12774
12775 Syntax:
12776 """""""
12777
12778 ::
12779
12780       declare void @llvm.lifetime.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
12781
12782 Overview:
12783 """""""""
12784
12785 The '``llvm.lifetime.start``' intrinsic specifies the start of a memory
12786 object's lifetime.
12787
12788 Arguments:
12789 """"""""""
12790
12791 The first argument is a constant integer representing the size of the
12792 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
12793 to the object.
12794
12795 Semantics:
12796 """"""""""
12797
12798 This intrinsic indicates that before this point in the code, the value
12799 of the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known
12800 to never be used and has an undefined value. A load from the pointer
12801 that precedes this intrinsic can be replaced with ``'undef'``.
12802
12803 .. _int_lifeend:
12804
12805 '``llvm.lifetime.end``' Intrinsic
12806 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12807
12808 Syntax:
12809 """""""
12810
12811 ::
12812
12813       declare void @llvm.lifetime.end(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
12814
12815 Overview:
12816 """""""""
12817
12818 The '``llvm.lifetime.end``' intrinsic specifies the end of a memory
12819 object's lifetime.
12820
12821 Arguments:
12822 """"""""""
12823
12824 The first argument is a constant integer representing the size of the
12825 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
12826 to the object.
12827
12828 Semantics:
12829 """"""""""
12830
12831 This intrinsic indicates that after this point in the code, the value of
12832 the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known to
12833 never be used and has an undefined value. Any stores into the memory
12834 object following this intrinsic may be removed as dead.
12835
12836 '``llvm.invariant.start``' Intrinsic
12837 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12838
12839 Syntax:
12840 """""""
12841 This is an overloaded intrinsic. The memory object can belong to any address space.
12842
12843 ::
12844
12845       declare {}* @llvm.invariant.start.p0i8(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
12846
12847 Overview:
12848 """""""""
12849
12850 The '``llvm.invariant.start``' intrinsic specifies that the contents of
12851 a memory object will not change.
12852
12853 Arguments:
12854 """"""""""
12855
12856 The first argument is a constant integer representing the size of the
12857 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
12858 to the object.
12859
12860 Semantics:
12861 """"""""""
12862
12863 This intrinsic indicates that until an ``llvm.invariant.end`` that uses
12864 the return value, the referenced memory location is constant and
12865 unchanging.
12866
12867 '``llvm.invariant.end``' Intrinsic
12868 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12869
12870 Syntax:
12871 """""""
12872 This is an overloaded intrinsic. The memory object can belong to any address space.
12873
12874 ::
12875
12876       declare void @llvm.invariant.end.p0i8({}* <start>, i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
12877
12878 Overview:
12879 """""""""
12880
12881 The '``llvm.invariant.end``' intrinsic specifies that the contents of a
12882 memory object are mutable.
12883
12884 Arguments:
12885 """"""""""
12886
12887 The first argument is the matching ``llvm.invariant.start`` intrinsic.
12888 The second argument is a constant integer representing the size of the
12889 object, or -1 if it is variable sized and the third argument is a
12890 pointer to the object.
12891
12892 Semantics:
12893 """"""""""
12894
12895 This intrinsic indicates that the memory is mutable again.
12896
12897 '``llvm.invariant.group.barrier``' Intrinsic
12898 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12899
12900 Syntax:
12901 """""""
12902 This is an overloaded intrinsic. The memory object can belong to any address
12903 space. The returned pointer must belong to the same address space as the
12904 argument.
12905
12906 ::
12907
12908       declare i8* @llvm.invariant.group.barrier.p0i8(i8* <ptr>)
12909
12910 Overview:
12911 """""""""
12912
12913 The '``llvm.invariant.group.barrier``' intrinsic can be used when an invariant
12914 established by invariant.group metadata no longer holds, to obtain a new pointer
12915 value that does not carry the invariant information.
12916
12917
12918 Arguments:
12919 """"""""""
12920
12921 The ``llvm.invariant.group.barrier`` takes only one argument, which is
12922 the pointer to the memory for which the ``invariant.group`` no longer holds.
12923
12924 Semantics:
12925 """"""""""
12926
12927 Returns another pointer that aliases its argument but which is considered different
12928 for the purposes of ``load``/``store`` ``invariant.group`` metadata.
12929
12930 .. _constrainedfp:
12931
12932 Constrained Floating Point Intrinsics
12933 -------------------------------------
12934
12935 These intrinsics are used to provide special handling of floating point
12936 operations when specific rounding mode or floating point exception behavior is
12937 required.  By default, LLVM optimization passes assume that the rounding mode is
12938 round-to-nearest and that floating point exceptions will not be monitored.
12939 Constrained FP intrinsics are used to support non-default rounding modes and
12940 accurately preserve exception behavior without compromising LLVM's ability to
12941 optimize FP code when the default behavior is used.
12942
12943 Each of these intrinsics corresponds to a normal floating point operation.  The
12944 first two arguments and the return value are the same as the corresponding FP
12945 operation.
12946
12947 The third argument is a metadata argument specifying the rounding mode to be
12948 assumed. This argument must be one of the following strings:
12949
12950 ::
12951
12952       "round.dynamic"
12953       "round.tonearest"
12954       "round.downward"
12955       "round.upward"
12956       "round.towardzero"
12957
12958 If this argument is "round.dynamic" optimization passes must assume that the
12959 rounding mode is unknown and may change at runtime.  No transformations that
12960 depend on rounding mode may be performed in this case.
12961
12962 The other possible values for the rounding mode argument correspond to the
12963 similarly named IEEE rounding modes.  If the argument is any of these values
12964 optimization passes may perform transformations as long as they are consistent
12965 with the specified rounding mode.
12966
12967 For example, 'x-0'->'x' is not a valid transformation if the rounding mode is
12968 "round.downward" or "round.dynamic" because if the value of 'x' is +0 then
12969 'x-0' should evaluate to '-0' when rounding downward.  However, this
12970 transformation is legal for all other rounding modes.
12971
12972 For values other than "round.dynamic" optimization passes may assume that the
12973 actual runtime rounding mode (as defined in a target-specific manner) matches
12974 the specified rounding mode, but this is not guaranteed.  Using a specific
12975 non-dynamic rounding mode which does not match the actual rounding mode at
12976 runtime results in undefined behavior.
12977
12978 The fourth argument to the constrained floating point intrinsics specifies the
12979 required exception behavior.  This argument must be one of the following
12980 strings:
12981
12982 ::
12983
12984       "fpexcept.ignore"
12985       "fpexcept.maytrap"
12986       "fpexcept.strict"
12987
12988 If this argument is "fpexcept.ignore" optimization passes may assume that the
12989 exception status flags will not be read and that floating point exceptions will
12990 be masked.  This allows transformations to be performed that may change the
12991 exception semantics of the original code.  For example, FP operations may be
12992 speculatively executed in this case whereas they must not be for either of the
12993 other possible values of this argument.
12994
12995 If the exception behavior argument is "fpexcept.maytrap" optimization passes
12996 must avoid transformations that may raise exceptions that would not have been
12997 raised by the original code (such as speculatively executing FP operations), but
12998 passes are not required to preserve all exceptions that are implied by the
12999 original code.  For example, exceptions may be potentially hidden by constant
13000 folding.
13001
13002 If the exception behavior argument is "fpexcept.strict" all transformations must
13003 strictly preserve the floating point exception semantics of the original code.
13004 Any FP exception that would have been raised by the original code must be raised
13005 by the transformed code, and the transformed code must not raise any FP
13006 exceptions that would not have been raised by the original code.  This is the
13007 exception behavior argument that will be used if the code being compiled reads
13008 the FP exception status flags, but this mode can also be used with code that
13009 unmasks FP exceptions.
13010
13011 The number and order of floating point exceptions is NOT guaranteed.  For
13012 example, a series of FP operations that each may raise exceptions may be
13013 vectorized into a single instruction that raises each unique exception a single
13014 time.
13015
13016
13017 '``llvm.experimental.constrained.fadd``' Intrinsic
13018 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13019
13020 Syntax:
13021 """""""
13022
13023 ::
13024
13025       declare <type>
13026       @llvm.experimental.constrained.fadd(<type> <op1>, <type> <op2>,
13027                                           metadata <rounding mode>,
13028                                           metadata <exception behavior>)
13029
13030 Overview:
13031 """""""""
13032
13033 The '``llvm.experimental.constrained.fadd``' intrinsic returns the sum of its
13034 two operands.
13035
13036
13037 Arguments:
13038 """"""""""
13039
13040 The first two arguments to the '``llvm.experimental.constrained.fadd``'
13041 intrinsic must be :ref:`floating point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>`
13042 of floating point values. Both arguments must have identical types.
13043
13044 The third and fourth arguments specify the rounding mode and exception
13045 behavior as described above.
13046
13047 Semantics:
13048 """"""""""
13049
13050 The value produced is the floating point sum of the two value operands and has
13051 the same type as the operands.
13052
13053
13054 '``llvm.experimental.constrained.fsub``' Intrinsic
13055 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13056
13057 Syntax:
13058 """""""
13059
13060 ::
13061
13062       declare <type>
13063       @llvm.experimental.constrained.fsub(<type> <op1>, <type> <op2>,
13064                                           metadata <rounding mode>,
13065                                           metadata <exception behavior>)
13066
13067 Overview:
13068 """""""""
13069
13070 The '``llvm.experimental.constrained.fsub``' intrinsic returns the difference
13071 of its two operands.
13072
13073
13074 Arguments:
13075 """"""""""
13076
13077 The first two arguments to the '``llvm.experimental.constrained.fsub``'
13078 intrinsic must be :ref:`floating point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>`
13079 of floating point values. Both arguments must have identical types.
13080
13081 The third and fourth arguments specify the rounding mode and exception
13082 behavior as described above.
13083
13084 Semantics:
13085 """"""""""
13086
13087 The value produced is the floating point difference of the two value operands
13088 and has the same type as the operands.
13089
13090
13091 '``llvm.experimental.constrained.fmul``' Intrinsic
13092 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13093
13094 Syntax:
13095 """""""
13096
13097 ::
13098
13099       declare <type>
13100       @llvm.experimental.constrained.fmul(<type> <op1>, <type> <op2>,
13101                                           metadata <rounding mode>,
13102                                           metadata <exception behavior>)
13103
13104 Overview:
13105 """""""""
13106
13107 The '``llvm.experimental.constrained.fmul``' intrinsic returns the product of
13108 its two operands.
13109
13110
13111 Arguments:
13112 """"""""""
13113
13114 The first two arguments to the '``llvm.experimental.constrained.fmul``'
13115 intrinsic must be :ref:`floating point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>`
13116 of floating point values. Both arguments must have identical types.
13117
13118 The third and fourth arguments specify the rounding mode and exception
13119 behavior as described above.
13120
13121 Semantics:
13122 """"""""""
13123
13124 The value produced is the floating point product of the two value operands and
13125 has the same type as the operands.
13126
13127
13128 '``llvm.experimental.constrained.fdiv``' Intrinsic
13129 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13130
13131 Syntax:
13132 """""""
13133
13134 ::
13135
13136       declare <type>
13137       @llvm.experimental.constrained.fdiv(<type> <op1>, <type> <op2>,
13138                                           metadata <rounding mode>,
13139                                           metadata <exception behavior>)
13140
13141 Overview:
13142 """""""""
13143
13144 The '``llvm.experimental.constrained.fdiv``' intrinsic returns the quotient of
13145 its two operands.
13146
13147
13148 Arguments:
13149 """"""""""
13150
13151 The first two arguments to the '``llvm.experimental.constrained.fdiv``'
13152 intrinsic must be :ref:`floating point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>`
13153 of floating point values. Both arguments must have identical types.
13154
13155 The third and fourth arguments specify the rounding mode and exception
13156 behavior as described above.
13157
13158 Semantics:
13159 """"""""""
13160
13161 The value produced is the floating point quotient of the two value operands and
13162 has the same type as the operands.
13163
13164
13165 '``llvm.experimental.constrained.frem``' Intrinsic
13166 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13167
13168 Syntax:
13169 """""""
13170
13171 ::
13172
13173       declare <type>
13174       @llvm.experimental.constrained.frem(<type> <op1>, <type> <op2>,
13175                                           metadata <rounding mode>,
13176                                           metadata <exception behavior>)
13177
13178 Overview:
13179 """""""""
13180
13181 The '``llvm.experimental.constrained.frem``' intrinsic returns the remainder
13182 from the division of its two operands.
13183
13184
13185 Arguments:
13186 """"""""""
13187
13188 The first two arguments to the '``llvm.experimental.constrained.frem``'
13189 intrinsic must be :ref:`floating point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>`
13190 of floating point values. Both arguments must have identical types.
13191
13192 The third and fourth arguments specify the rounding mode and exception
13193 behavior as described above.  The rounding mode argument has no effect, since
13194 the result of frem is never rounded, but the argument is included for
13195 consistency with the other constrained floating point intrinsics.
13196
13197 Semantics:
13198 """"""""""
13199
13200 The value produced is the floating point remainder from the division of the two
13201 value operands and has the same type as the operands.  The remainder has the
13202 same sign as the dividend.
13203
13204 '``llvm.experimental.constrained.fma``' Intrinsic
13205 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13206
13207 Syntax:
13208 """""""
13209
13210 ::
13211
13212       declare <type>
13213       @llvm.experimental.constrained.fma(<type> <op1>, <type> <op2>, <type> <op3>,
13214                                           metadata <rounding mode>,
13215                                           metadata <exception behavior>)
13216
13217 Overview:
13218 """""""""
13219
13220 The '``llvm.experimental.constrained.fma``' intrinsic returns the result of a
13221 fused-multiply-add operation on its operands.
13222
13223 Arguments:
13224 """"""""""
13225
13226 The first three arguments to the '``llvm.experimental.constrained.fma``'
13227 intrinsic must be :ref:`floating point <t_floating>` or :ref:`vector
13228 <t_vector>` of floating point values. All arguments must have identical types.
13229
13230 The fourth and fifth arguments specify the rounding mode and exception behavior
13231 as described above.
13232
13233 Semantics:
13234 """"""""""
13235
13236 The result produced is the product of the first two operands added to the third
13237 operand computed with infinite precision, and then rounded to the target
13238 precision.
13239
13240 Constrained libm-equivalent Intrinsics
13241 --------------------------------------
13242
13243 In addition to the basic floating point operations for which constrained
13244 intrinsics are described above, there are constrained versions of various
13245 operations which provide equivalent behavior to a corresponding libm function.
13246 These intrinsics allow the precise behavior of these operations with respect to
13247 rounding mode and exception behavior to be controlled.
13248
13249 As with the basic constrained floating point intrinsics, the rounding mode
13250 and exception behavior arguments only control the behavior of the optimizer.
13251 They do not change the runtime floating point environment.
13252
13253
13254 '``llvm.experimental.constrained.sqrt``' Intrinsic
13255 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13256
13257 Syntax:
13258 """""""
13259
13260 ::
13261
13262       declare <type>
13263       @llvm.experimental.constrained.sqrt(<type> <op1>,
13264                                           metadata <rounding mode>,
13265                                           metadata <exception behavior>)
13266
13267 Overview:
13268 """""""""
13269
13270 The '``llvm.experimental.constrained.sqrt``' intrinsic returns the square root
13271 of the specified value, returning the same value as the libm '``sqrt``'
13272 functions would, but without setting ``errno``.
13273
13274 Arguments:
13275 """"""""""
13276
13277 The first argument and the return type are floating point numbers of the same
13278 type.
13279
13280 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
13281 behavior as described above.
13282
13283 Semantics:
13284 """"""""""
13285
13286 This function returns the nonnegative square root of the specified value.
13287 If the value is less than negative zero, a floating point exception occurs
13288 and the return value is architecture specific.
13289
13290
13291 '``llvm.experimental.constrained.pow``' Intrinsic
13292 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13293
13294 Syntax:
13295 """""""
13296
13297 ::
13298
13299       declare <type>
13300       @llvm.experimental.constrained.pow(<type> <op1>, <type> <op2>,
13301                                          metadata <rounding mode>,
13302                                          metadata <exception behavior>)
13303
13304 Overview:
13305 """""""""
13306
13307 The '``llvm.experimental.constrained.pow``' intrinsic returns the first operand
13308 raised to the (positive or negative) power specified by the second operand.
13309
13310 Arguments:
13311 """"""""""
13312
13313 The first two arguments and the return value are floating point numbers of the
13314 same type.  The second argument specifies the power to which the first argument
13315 should be raised.
13316
13317 The third and fourth arguments specify the rounding mode and exception
13318 behavior as described above.
13319
13320 Semantics:
13321 """"""""""
13322
13323 This function returns the first value raised to the second power,
13324 returning the same values as the libm ``pow`` functions would, and
13325 handles error conditions in the same way.
13326
13327
13328 '``llvm.experimental.constrained.powi``' Intrinsic
13329 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13330
13331 Syntax:
13332 """""""
13333
13334 ::
13335
13336       declare <type>
13337       @llvm.experimental.constrained.powi(<type> <op1>, i32 <op2>,
13338                                           metadata <rounding mode>,
13339                                           metadata <exception behavior>)
13340
13341 Overview:
13342 """""""""
13343
13344 The '``llvm.experimental.constrained.powi``' intrinsic returns the first operand
13345 raised to the (positive or negative) power specified by the second operand. The
13346 order of evaluation of multiplications is not defined. When a vector of floating
13347 point type is used, the second argument remains a scalar integer value.
13348
13349
13350 Arguments:
13351 """"""""""
13352
13353 The first argument and the return value are floating point numbers of the same
13354 type.  The second argument is a 32-bit signed integer specifying the power to
13355 which the first argument should be raised.
13356
13357 The third and fourth arguments specify the rounding mode and exception
13358 behavior as described above.
13359
13360 Semantics:
13361 """"""""""
13362
13363 This function returns the first value raised to the second power with an
13364 unspecified sequence of rounding operations.
13365
13366
13367 '``llvm.experimental.constrained.sin``' Intrinsic
13368 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13369
13370 Syntax:
13371 """""""
13372
13373 ::
13374
13375       declare <type>
13376       @llvm.experimental.constrained.sin(<type> <op1>,
13377                                          metadata <rounding mode>,
13378                                          metadata <exception behavior>)
13379
13380 Overview:
13381 """""""""
13382
13383 The '``llvm.experimental.constrained.sin``' intrinsic returns the sine of the
13384 first operand.
13385
13386 Arguments:
13387 """"""""""
13388
13389 The first argument and the return type are floating point numbers of the same
13390 type.
13391
13392 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
13393 behavior as described above.
13394
13395 Semantics:
13396 """"""""""
13397
13398 This function returns the sine of the specified operand, returning the
13399 same values as the libm ``sin`` functions would, and handles error
13400 conditions in the same way.
13401
13402
13403 '``llvm.experimental.constrained.cos``' Intrinsic
13404 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13405
13406 Syntax:
13407 """""""
13408
13409 ::
13410
13411       declare <type>
13412       @llvm.experimental.constrained.cos(<type> <op1>,
13413                                          metadata <rounding mode>,
13414                                          metadata <exception behavior>)
13415
13416 Overview:
13417 """""""""
13418
13419 The '``llvm.experimental.constrained.cos``' intrinsic returns the cosine of the
13420 first operand.
13421
13422 Arguments:
13423 """"""""""
13424
13425 The first argument and the return type are floating point numbers of the same
13426 type.
13427
13428 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
13429 behavior as described above.
13430
13431 Semantics:
13432 """"""""""
13433
13434 This function returns the cosine of the specified operand, returning the
13435 same values as the libm ``cos`` functions would, and handles error
13436 conditions in the same way.
13437
13438
13439 '``llvm.experimental.constrained.exp``' Intrinsic
13440 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13441
13442 Syntax:
13443 """""""
13444
13445 ::
13446
13447       declare <type>
13448       @llvm.experimental.constrained.exp(<type> <op1>,
13449                                          metadata <rounding mode>,
13450                                          metadata <exception behavior>)
13451
13452 Overview:
13453 """""""""
13454
13455 The '``llvm.experimental.constrained.exp``' intrinsic computes the base-e
13456 exponential of the specified value.
13457
13458 Arguments:
13459 """"""""""
13460
13461 The first argument and the return value are floating point numbers of the same
13462 type.
13463
13464 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
13465 behavior as described above.
13466
13467 Semantics:
13468 """"""""""
13469
13470 This function returns the same values as the libm ``exp`` functions
13471 would, and handles error conditions in the same way.
13472
13473
13474 '``llvm.experimental.constrained.exp2``' Intrinsic
13475 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13476
13477 Syntax:
13478 """""""
13479
13480 ::
13481
13482       declare <type>
13483       @llvm.experimental.constrained.exp2(<type> <op1>,
13484                                           metadata <rounding mode>,
13485                                           metadata <exception behavior>)
13486
13487 Overview:
13488 """""""""
13489
13490 The '``llvm.experimental.constrained.exp2``' intrinsic computes the base-2
13491 exponential of the specified value.
13492
13493
13494 Arguments:
13495 """"""""""
13496
13497 The first argument and the return value are floating point numbers of the same
13498 type.
13499
13500 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
13501 behavior as described above.
13502
13503 Semantics:
13504 """"""""""
13505
13506 This function returns the same values as the libm ``exp2`` functions
13507 would, and handles error conditions in the same way.
13508
13509
13510 '``llvm.experimental.constrained.log``' Intrinsic
13511 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13512
13513 Syntax:
13514 """""""
13515
13516 ::
13517
13518       declare <type>
13519       @llvm.experimental.constrained.log(<type> <op1>,
13520                                          metadata <rounding mode>,
13521                                          metadata <exception behavior>)
13522
13523 Overview:
13524 """""""""
13525
13526 The '``llvm.experimental.constrained.log``' intrinsic computes the base-e
13527 logarithm of the specified value.
13528
13529 Arguments:
13530 """"""""""
13531
13532 The first argument and the return value are floating point numbers of the same
13533 type.
13534
13535 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
13536 behavior as described above.
13537
13538
13539 Semantics:
13540 """"""""""
13541
13542 This function returns the same values as the libm ``log`` functions
13543 would, and handles error conditions in the same way.
13544
13545
13546 '``llvm.experimental.constrained.log10``' Intrinsic
13547 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13548
13549 Syntax:
13550 """""""
13551
13552 ::
13553
13554       declare <type>
13555       @llvm.experimental.constrained.log10(<type> <op1>,
13556                                            metadata <rounding mode>,
13557                                            metadata <exception behavior>)
13558
13559 Overview:
13560 """""""""
13561
13562 The '``llvm.experimental.constrained.log10``' intrinsic computes the base-10
13563 logarithm of the specified value.
13564
13565 Arguments:
13566 """"""""""
13567
13568 The first argument and the return value are floating point numbers of the same
13569 type.
13570
13571 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
13572 behavior as described above.
13573
13574 Semantics:
13575 """"""""""
13576
13577 This function returns the same values as the libm ``log10`` functions
13578 would, and handles error conditions in the same way.
13579
13580
13581 '``llvm.experimental.constrained.log2``' Intrinsic
13582 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13583
13584 Syntax:
13585 """""""
13586
13587 ::
13588
13589       declare <type>
13590       @llvm.experimental.constrained.log2(<type> <op1>,
13591                                           metadata <rounding mode>,
13592                                           metadata <exception behavior>)
13593
13594 Overview:
13595 """""""""
13596
13597 The '``llvm.experimental.constrained.log2``' intrinsic computes the base-2
13598 logarithm of the specified value.
13599
13600 Arguments:
13601 """"""""""
13602
13603 The first argument and the return value are floating point numbers of the same
13604 type.
13605
13606 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
13607 behavior as described above.
13608
13609 Semantics:
13610 """"""""""
13611
13612 This function returns the same values as the libm ``log2`` functions
13613 would, and handles error conditions in the same way.
13614
13615
13616 '``llvm.experimental.constrained.rint``' Intrinsic
13617 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13618
13619 Syntax:
13620 """""""
13621
13622 ::
13623
13624       declare <type>
13625       @llvm.experimental.constrained.rint(<type> <op1>,
13626                                           metadata <rounding mode>,
13627                                           metadata <exception behavior>)
13628
13629 Overview:
13630 """""""""
13631
13632 The '``llvm.experimental.constrained.rint``' intrinsic returns the first
13633 operand rounded to the nearest integer. It may raise an inexact floating point
13634 exception if the operand is not an integer.
13635
13636 Arguments:
13637 """"""""""
13638
13639 The first argument and the return value are floating point numbers of the same
13640 type.
13641
13642 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
13643 behavior as described above.
13644
13645 Semantics:
13646 """"""""""
13647
13648 This function returns the same values as the libm ``rint`` functions
13649 would, and handles error conditions in the same way.  The rounding mode is
13650 described, not determined, by the rounding mode argument.  The actual rounding
13651 mode is determined by the runtime floating point environment.  The rounding
13652 mode argument is only intended as information to the compiler.
13653
13654
13655 '``llvm.experimental.constrained.nearbyint``' Intrinsic
13656 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13657
13658 Syntax:
13659 """""""
13660
13661 ::
13662
13663       declare <type>
13664       @llvm.experimental.constrained.nearbyint(<type> <op1>,
13665                                                metadata <rounding mode>,
13666                                                metadata <exception behavior>)
13667
13668 Overview:
13669 """""""""
13670
13671 The '``llvm.experimental.constrained.nearbyint``' intrinsic returns the first
13672 operand rounded to the nearest integer. It will not raise an inexact floating
13673 point exception if the operand is not an integer.
13674
13675
13676 Arguments:
13677 """"""""""
13678
13679 The first argument and the return value are floating point numbers of the same
13680 type.
13681
13682 The second and third arguments specify the rounding mode and exception
13683 behavior as described above.
13684
13685 Semantics:
13686 """"""""""
13687
13688 This function returns the same values as the libm ``nearbyint`` functions
13689 would, and handles error conditions in the same way.  The rounding mode is
13690 described, not determined, by the rounding mode argument.  The actual rounding
13691 mode is determined by the runtime floating point environment.  The rounding
13692 mode argument is only intended as information to the compiler.
13693
13694
13695 General Intrinsics
13696 ------------------
13697
13698 This class of intrinsics is designed to be generic and has no specific
13699 purpose.
13700
13701 '``llvm.var.annotation``' Intrinsic
13702 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13703
13704 Syntax:
13705 """""""
13706
13707 ::
13708
13709       declare void @llvm.var.annotation(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
13710
13711 Overview:
13712 """""""""
13713
13714 The '``llvm.var.annotation``' intrinsic.
13715
13716 Arguments:
13717 """"""""""
13718
13719 The first argument is a pointer to a value, the second is a pointer to a
13720 global string, the third is a pointer to a global string which is the
13721 source file name, and the last argument is the line number.
13722
13723 Semantics:
13724 """"""""""
13725
13726 This intrinsic allows annotation of local variables with arbitrary
13727 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want
13728 to look for these annotations. These have no other defined use; they are
13729 ignored by code generation and optimization.
13730
13731 '``llvm.ptr.annotation.*``' Intrinsic
13732 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13733
13734 Syntax:
13735 """""""
13736
13737 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.ptr.annotation``' on a
13738 pointer to an integer of any width. *NOTE* you must specify an address space for
13739 the pointer. The identifier for the default address space is the integer
13740 '``0``'.
13741
13742 ::
13743
13744       declare i8*   @llvm.ptr.annotation.p<address space>i8(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
13745       declare i16*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i16(i16* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
13746       declare i32*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i32(i32* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
13747       declare i64*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i64(i64* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
13748       declare i256* @llvm.ptr.annotation.p<address space>i256(i256* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
13749
13750 Overview:
13751 """""""""
13752
13753 The '``llvm.ptr.annotation``' intrinsic.
13754
13755 Arguments:
13756 """"""""""
13757
13758 The first argument is a pointer to an integer value of arbitrary bitwidth
13759 (result of some expression), the second is a pointer to a global string, the
13760 third is a pointer to a global string which is the source file name, and the
13761 last argument is the line number. It returns the value of the first argument.
13762
13763 Semantics:
13764 """"""""""
13765
13766 This intrinsic allows annotation of a pointer to an integer with arbitrary
13767 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want to look
13768 for these annotations. These have no other defined use; they are ignored by code
13769 generation and optimization.
13770
13771 '``llvm.annotation.*``' Intrinsic
13772 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13773
13774 Syntax:
13775 """""""
13776
13777 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.annotation``' on
13778 any integer bit width.
13779
13780 ::
13781
13782       declare i8 @llvm.annotation.i8(i8 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
13783       declare i16 @llvm.annotation.i16(i16 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
13784       declare i32 @llvm.annotation.i32(i32 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
13785       declare i64 @llvm.annotation.i64(i64 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
13786       declare i256 @llvm.annotation.i256(i256 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
13787
13788 Overview:
13789 """""""""
13790
13791 The '``llvm.annotation``' intrinsic.
13792
13793 Arguments:
13794 """"""""""
13795
13796 The first argument is an integer value (result of some expression), the
13797 second is a pointer to a global string, the third is a pointer to a
13798 global string which is the source file name, and the last argument is
13799 the line number. It returns the value of the first argument.
13800
13801 Semantics:
13802 """"""""""
13803
13804 This intrinsic allows annotations to be put on arbitrary expressions
13805 with arbitrary strings. This can be useful for special purpose
13806 optimizations that want to look for these annotations. These have no
13807 other defined use; they are ignored by code generation and optimization.
13808
13809 '``llvm.codeview.annotation``' Intrinsic
13810 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13811
13812 Syntax:
13813 """""""
13814
13815 This annotation emits a label at its program point and an associated
13816 ``S_ANNOTATION`` codeview record with some additional string metadata. This is
13817 used to implement MSVC's ``__annotation`` intrinsic. It is marked
13818 ``noduplicate``, so calls to this intrinsic prevent inlining and should be
13819 considered expensive.
13820
13821 ::
13822
13823       declare void @llvm.codeview.annotation(metadata)
13824
13825 Arguments:
13826 """"""""""
13827
13828 The argument should be an MDTuple containing any number of MDStrings.
13829
13830 '``llvm.trap``' Intrinsic
13831 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13832
13833 Syntax:
13834 """""""
13835
13836 ::
13837
13838       declare void @llvm.trap() noreturn nounwind
13839
13840 Overview:
13841 """""""""
13842
13843 The '``llvm.trap``' intrinsic.
13844
13845 Arguments:
13846 """"""""""
13847
13848 None.
13849
13850 Semantics:
13851 """"""""""
13852
13853 This intrinsic is lowered to the target dependent trap instruction. If
13854 the target does not have a trap instruction, this intrinsic will be
13855 lowered to a call of the ``abort()`` function.
13856
13857 '``llvm.debugtrap``' Intrinsic
13858 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13859
13860 Syntax:
13861 """""""
13862
13863 ::
13864
13865       declare void @llvm.debugtrap() nounwind
13866
13867 Overview:
13868 """""""""
13869
13870 The '``llvm.debugtrap``' intrinsic.
13871
13872 Arguments:
13873 """"""""""
13874
13875 None.
13876
13877 Semantics:
13878 """"""""""
13879
13880 This intrinsic is lowered to code which is intended to cause an
13881 execution trap with the intention of requesting the attention of a
13882 debugger.
13883
13884 '``llvm.stackprotector``' Intrinsic
13885 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13886
13887 Syntax:
13888 """""""
13889
13890 ::
13891
13892       declare void @llvm.stackprotector(i8* <guard>, i8** <slot>)
13893
13894 Overview:
13895 """""""""
13896
13897 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic takes the ``guard`` and stores it
13898 onto the stack at ``slot``. The stack slot is adjusted to ensure that it
13899 is placed on the stack before local variables.
13900
13901 Arguments:
13902 """"""""""
13903
13904 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic requires two pointer arguments.
13905 The first argument is the value loaded from the stack guard
13906 ``@__stack_chk_guard``. The second variable is an ``alloca`` that has
13907 enough space to hold the value of the guard.
13908
13909 Semantics:
13910 """"""""""
13911
13912 This intrinsic causes the prologue/epilogue inserter to force the position of
13913 the ``AllocaInst`` stack slot to be before local variables on the stack. This is
13914 to ensure that if a local variable on the stack is overwritten, it will destroy
13915 the value of the guard. When the function exits, the guard on the stack is
13916 checked against the original guard by ``llvm.stackprotectorcheck``. If they are
13917 different, then ``llvm.stackprotectorcheck`` causes the program to abort by
13918 calling the ``__stack_chk_fail()`` function.
13919
13920 '``llvm.stackguard``' Intrinsic
13921 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13922
13923 Syntax:
13924 """""""
13925
13926 ::
13927
13928       declare i8* @llvm.stackguard()
13929
13930 Overview:
13931 """""""""
13932
13933 The ``llvm.stackguard`` intrinsic returns the system stack guard value.
13934
13935 It should not be generated by frontends, since it is only for internal usage.
13936 The reason why we create this intrinsic is that we still support IR form Stack
13937 Protector in FastISel.
13938
13939 Arguments:
13940 """"""""""
13941
13942 None.
13943
13944 Semantics:
13945 """"""""""
13946
13947 On some platforms, the value returned by this intrinsic remains unchanged
13948 between loads in the same thread. On other platforms, it returns the same
13949 global variable value, if any, e.g. ``@__stack_chk_guard``.
13950
13951 Currently some platforms have IR-level customized stack guard loading (e.g.
13952 X86 Linux) that is not handled by ``llvm.stackguard()``, while they should be
13953 in the future.
13954
13955 '``llvm.objectsize``' Intrinsic
13956 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
13957
13958 Syntax:
13959 """""""
13960
13961 ::
13962
13963       declare i32 @llvm.objectsize.i32(i8* <object>, i1 <min>, i1 <nullunknown>)
13964       declare i64 @llvm.objectsize.i64(i8* <object>, i1 <min>, i1 <nullunknown>)
13965
13966 Overview:
13967 """""""""
13968
13969 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is designed to provide information to
13970 the optimizers to determine at compile time whether a) an operation
13971 (like memcpy) will overflow a buffer that corresponds to an object, or
13972 b) that a runtime check for overflow isn't necessary. An object in this
13973 context means an allocation of a specific class, structure, array, or
13974 other object.
13975
13976 Arguments:
13977 """"""""""
13978
13979 The ``llvm.objectsize`` intrinsic takes three arguments. The first argument is
13980 a pointer to or into the ``object``. The second argument determines whether
13981 ``llvm.objectsize`` returns 0 (if true) or -1 (if false) when the object size
13982 is unknown. The third argument controls how ``llvm.objectsize`` acts when
13983 ``null`` is used as its pointer argument. If it's true and the pointer is in
13984 address space 0, ``null`` is treated as an opaque value with an unknown number
13985 of bytes. Otherwise, ``llvm.objectsize`` reports 0 bytes available when given
13986 ``null``.
13987
13988 The second and third arguments only accept constants.
13989
13990 Semantics:
13991 """"""""""
13992
13993 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is lowered to a constant representing
13994 the size of the object concerned. If the size cannot be determined at
13995 compile time, ``llvm.objectsize`` returns ``i32/i64 -1 or 0`` (depending
13996 on the ``min`` argument).
13997
13998 '``llvm.expect``' Intrinsic
13999 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14000
14001 Syntax:
14002 """""""
14003
14004 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.expect`` on any
14005 integer bit width.
14006
14007 ::
14008
14009       declare i1 @llvm.expect.i1(i1 <val>, i1 <expected_val>)
14010       declare i32 @llvm.expect.i32(i32 <val>, i32 <expected_val>)
14011       declare i64 @llvm.expect.i64(i64 <val>, i64 <expected_val>)
14012
14013 Overview:
14014 """""""""
14015
14016 The ``llvm.expect`` intrinsic provides information about expected (the
14017 most probable) value of ``val``, which can be used by optimizers.
14018
14019 Arguments:
14020 """"""""""
14021
14022 The ``llvm.expect`` intrinsic takes two arguments. The first argument is
14023 a value. The second argument is an expected value, this needs to be a
14024 constant value, variables are not allowed.
14025
14026 Semantics:
14027 """"""""""
14028
14029 This intrinsic is lowered to the ``val``.
14030
14031 .. _int_assume:
14032
14033 '``llvm.assume``' Intrinsic
14034 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14035
14036 Syntax:
14037 """""""
14038
14039 ::
14040
14041       declare void @llvm.assume(i1 %cond)
14042
14043 Overview:
14044 """""""""
14045
14046 The ``llvm.assume`` allows the optimizer to assume that the provided
14047 condition is true. This information can then be used in simplifying other parts
14048 of the code.
14049
14050 Arguments:
14051 """"""""""
14052
14053 The condition which the optimizer may assume is always true.
14054
14055 Semantics:
14056 """"""""""
14057
14058 The intrinsic allows the optimizer to assume that the provided condition is
14059 always true whenever the control flow reaches the intrinsic call. No code is
14060 generated for this intrinsic, and instructions that contribute only to the
14061 provided condition are not used for code generation. If the condition is
14062 violated during execution, the behavior is undefined.
14063
14064 Note that the optimizer might limit the transformations performed on values
14065 used by the ``llvm.assume`` intrinsic in order to preserve the instructions
14066 only used to form the intrinsic's input argument. This might prove undesirable
14067 if the extra information provided by the ``llvm.assume`` intrinsic does not cause
14068 sufficient overall improvement in code quality. For this reason,
14069 ``llvm.assume`` should not be used to document basic mathematical invariants
14070 that the optimizer can otherwise deduce or facts that are of little use to the
14071 optimizer.
14072
14073 .. _int_ssa_copy:
14074
14075 '``llvm.ssa_copy``' Intrinsic
14076 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14077
14078 Syntax:
14079 """""""
14080
14081 ::
14082
14083       declare type @llvm.ssa_copy(type %operand) returned(1) readnone
14084
14085 Arguments:
14086 """"""""""
14087
14088 The first argument is an operand which is used as the returned value.
14089
14090 Overview:
14091 """"""""""
14092
14093 The ``llvm.ssa_copy`` intrinsic can be used to attach information to
14094 operations by copying them and giving them new names.  For example,
14095 the PredicateInfo utility uses it to build Extended SSA form, and
14096 attach various forms of information to operands that dominate specific
14097 uses.  It is not meant for general use, only for building temporary
14098 renaming forms that require value splits at certain points.
14099
14100 .. _type.test:
14101
14102 '``llvm.type.test``' Intrinsic
14103 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14104
14105 Syntax:
14106 """""""
14107
14108 ::
14109
14110       declare i1 @llvm.type.test(i8* %ptr, metadata %type) nounwind readnone
14111
14112
14113 Arguments:
14114 """"""""""
14115
14116 The first argument is a pointer to be tested. The second argument is a
14117 metadata object representing a :doc:`type identifier <TypeMetadata>`.
14118
14119 Overview:
14120 """""""""
14121
14122 The ``llvm.type.test`` intrinsic tests whether the given pointer is associated
14123 with the given type identifier.
14124
14125 '``llvm.type.checked.load``' Intrinsic
14126 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14127
14128 Syntax:
14129 """""""
14130
14131 ::
14132
14133       declare {i8*, i1} @llvm.type.checked.load(i8* %ptr, i32 %offset, metadata %type) argmemonly nounwind readonly
14134
14135
14136 Arguments:
14137 """"""""""
14138
14139 The first argument is a pointer from which to load a function pointer. The
14140 second argument is the byte offset from which to load the function pointer. The
14141 third argument is a metadata object representing a :doc:`type identifier
14142 <TypeMetadata>`.
14143
14144 Overview:
14145 """""""""
14146
14147 The ``llvm.type.checked.load`` intrinsic safely loads a function pointer from a
14148 virtual table pointer using type metadata. This intrinsic is used to implement
14149 control flow integrity in conjunction with virtual call optimization. The
14150 virtual call optimization pass will optimize away ``llvm.type.checked.load``
14151 intrinsics associated with devirtualized calls, thereby removing the type
14152 check in cases where it is not needed to enforce the control flow integrity
14153 constraint.
14154
14155 If the given pointer is associated with a type metadata identifier, this
14156 function returns true as the second element of its return value. (Note that
14157 the function may also return true if the given pointer is not associated
14158 with a type metadata identifier.) If the function's return value's second
14159 element is true, the following rules apply to the first element:
14160
14161 - If the given pointer is associated with the given type metadata identifier,
14162   it is the function pointer loaded from the given byte offset from the given
14163   pointer.
14164
14165 - If the given pointer is not associated with the given type metadata
14166   identifier, it is one of the following (the choice of which is unspecified):
14167
14168   1. The function pointer that would have been loaded from an arbitrarily chosen
14169      (through an unspecified mechanism) pointer associated with the type
14170      metadata.
14171
14172   2. If the function has a non-void return type, a pointer to a function that
14173      returns an unspecified value without causing side effects.
14174
14175 If the function's return value's second element is false, the value of the
14176 first element is undefined.
14177
14178
14179 '``llvm.donothing``' Intrinsic
14180 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14181
14182 Syntax:
14183 """""""
14184
14185 ::
14186
14187       declare void @llvm.donothing() nounwind readnone
14188
14189 Overview:
14190 """""""""
14191
14192 The ``llvm.donothing`` intrinsic doesn't perform any operation. It's one of only
14193 three intrinsics (besides ``llvm.experimental.patchpoint`` and
14194 ``llvm.experimental.gc.statepoint``) that can be called with an invoke
14195 instruction.
14196
14197 Arguments:
14198 """"""""""
14199
14200 None.
14201
14202 Semantics:
14203 """"""""""
14204
14205 This intrinsic does nothing, and it's removed by optimizers and ignored
14206 by codegen.
14207
14208 '``llvm.experimental.deoptimize``' Intrinsic
14209 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14210
14211 Syntax:
14212 """""""
14213
14214 ::
14215
14216       declare type @llvm.experimental.deoptimize(...) [ "deopt"(...) ]
14217
14218 Overview:
14219 """""""""
14220
14221 This intrinsic, together with :ref:`deoptimization operand bundles
14222 <deopt_opbundles>`, allow frontends to express transfer of control and
14223 frame-local state from the currently executing (typically more specialized,
14224 hence faster) version of a function into another (typically more generic, hence
14225 slower) version.
14226
14227 In languages with a fully integrated managed runtime like Java and JavaScript
14228 this intrinsic can be used to implement "uncommon trap" or "side exit" like
14229 functionality.  In unmanaged languages like C and C++, this intrinsic can be
14230 used to represent the slow paths of specialized functions.
14231
14232
14233 Arguments:
14234 """"""""""
14235
14236 The intrinsic takes an arbitrary number of arguments, whose meaning is
14237 decided by the :ref:`lowering strategy<deoptimize_lowering>`.
14238
14239 Semantics:
14240 """"""""""
14241
14242 The ``@llvm.experimental.deoptimize`` intrinsic executes an attached
14243 deoptimization continuation (denoted using a :ref:`deoptimization
14244 operand bundle <deopt_opbundles>`) and returns the value returned by
14245 the deoptimization continuation.  Defining the semantic properties of
14246 the continuation itself is out of scope of the language reference --
14247 as far as LLVM is concerned, the deoptimization continuation can
14248 invoke arbitrary side effects, including reading from and writing to
14249 the entire heap.
14250
14251 Deoptimization continuations expressed using ``"deopt"`` operand bundles always
14252 continue execution to the end of the physical frame containing them, so all
14253 calls to ``@llvm.experimental.deoptimize`` must be in "tail position":
14254
14255    - ``@llvm.experimental.deoptimize`` cannot be invoked.
14256    - The call must immediately precede a :ref:`ret <i_ret>` instruction.
14257    - The ``ret`` instruction must return the value produced by the
14258      ``@llvm.experimental.deoptimize`` call if there is one, or void.
14259
14260 Note that the above restrictions imply that the return type for a call to
14261 ``@llvm.experimental.deoptimize`` will match the return type of its immediate
14262 caller.
14263
14264 The inliner composes the ``"deopt"`` continuations of the caller into the
14265 ``"deopt"`` continuations present in the inlinee, and also updates calls to this
14266 intrinsic to return directly from the frame of the function it inlined into.
14267
14268 All declarations of ``@llvm.experimental.deoptimize`` must share the
14269 same calling convention.
14270
14271 .. _deoptimize_lowering:
14272
14273 Lowering:
14274 """""""""
14275
14276 Calls to ``@llvm.experimental.deoptimize`` are lowered to calls to the
14277 symbol ``__llvm_deoptimize`` (it is the frontend's responsibility to
14278 ensure that this symbol is defined).  The call arguments to
14279 ``@llvm.experimental.deoptimize`` are lowered as if they were formal
14280 arguments of the specified types, and not as varargs.
14281
14282
14283 '``llvm.experimental.guard``' Intrinsic
14284 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14285
14286 Syntax:
14287 """""""
14288
14289 ::
14290
14291       declare void @llvm.experimental.guard(i1, ...) [ "deopt"(...) ]
14292
14293 Overview:
14294 """""""""
14295
14296 This intrinsic, together with :ref:`deoptimization operand bundles
14297 <deopt_opbundles>`, allows frontends to express guards or checks on
14298 optimistic assumptions made during compilation.  The semantics of
14299 ``@llvm.experimental.guard`` is defined in terms of
14300 ``@llvm.experimental.deoptimize`` -- its body is defined to be
14301 equivalent to:
14302
14303 .. code-block:: text
14304
14305   define void @llvm.experimental.guard(i1 %pred, <args...>) {
14306     %realPred = and i1 %pred, undef
14307     br i1 %realPred, label %continue, label %leave [, !make.implicit !{}]
14308
14309   leave:
14310     call void @llvm.experimental.deoptimize(<args...>) [ "deopt"() ]
14311     ret void
14312
14313   continue:
14314     ret void
14315   }
14316
14317
14318 with the optional ``[, !make.implicit !{}]`` present if and only if it
14319 is present on the call site.  For more details on ``!make.implicit``,
14320 see :doc:`FaultMaps`.
14321
14322 In words, ``@llvm.experimental.guard`` executes the attached
14323 ``"deopt"`` continuation if (but **not** only if) its first argument
14324 is ``false``.  Since the optimizer is allowed to replace the ``undef``
14325 with an arbitrary value, it can optimize guard to fail "spuriously",
14326 i.e. without the original condition being false (hence the "not only
14327 if"); and this allows for "check widening" type optimizations.
14328
14329 ``@llvm.experimental.guard`` cannot be invoked.
14330
14331
14332 '``llvm.load.relative``' Intrinsic
14333 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14334
14335 Syntax:
14336 """""""
14337
14338 ::
14339
14340       declare i8* @llvm.load.relative.iN(i8* %ptr, iN %offset) argmemonly nounwind readonly
14341
14342 Overview:
14343 """""""""
14344
14345 This intrinsic loads a 32-bit value from the address ``%ptr + %offset``,
14346 adds ``%ptr`` to that value and returns it. The constant folder specifically
14347 recognizes the form of this intrinsic and the constant initializers it may
14348 load from; if a loaded constant initializer is known to have the form
14349 ``i32 trunc(x - %ptr)``, the intrinsic call is folded to ``x``.
14350
14351 LLVM provides that the calculation of such a constant initializer will
14352 not overflow at link time under the medium code model if ``x`` is an
14353 ``unnamed_addr`` function. However, it does not provide this guarantee for
14354 a constant initializer folded into a function body. This intrinsic can be
14355 used to avoid the possibility of overflows when loading from such a constant.
14356
14357 '``llvm.sideeffect``' Intrinsic
14358 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14359
14360 Syntax:
14361 """""""
14362
14363 ::
14364
14365       declare void @llvm.sideeffect() inaccessiblememonly nounwind
14366
14367 Overview:
14368 """""""""
14369
14370 The ``llvm.sideeffect`` intrinsic doesn't perform any operation. Optimizers
14371 treat it as having side effects, so it can be inserted into a loop to
14372 indicate that the loop shouldn't be assumed to terminate (which could
14373 potentially lead to the loop being optimized away entirely), even if it's
14374 an infinite loop with no other side effects.
14375
14376 Arguments:
14377 """"""""""
14378
14379 None.
14380
14381 Semantics:
14382 """"""""""
14383
14384 This intrinsic actually does nothing, but optimizers must assume that it
14385 has externally observable side effects.
14386
14387 Stack Map Intrinsics
14388 --------------------
14389
14390 LLVM provides experimental intrinsics to support runtime patching
14391 mechanisms commonly desired in dynamic language JITs. These intrinsics
14392 are described in :doc:`StackMaps`.
14393
14394 Element Wise Atomic Memory Intrinsics
14395 -------------------------------------
14396
14397 These intrinsics are similar to the standard library memory intrinsics except
14398 that they perform memory transfer as a sequence of atomic memory accesses.
14399
14400 .. _int_memcpy_element_unordered_atomic:
14401
14402 '``llvm.memcpy.element.unordered.atomic``' Intrinsic
14403 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14404
14405 Syntax:
14406 """""""
14407
14408 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.memcpy.element.unordered.atomic`` on
14409 any integer bit width and for different address spaces. Not all targets
14410 support all bit widths however.
14411
14412 ::
14413
14414       declare void @llvm.memcpy.element.unordered.atomic.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>,
14415                                                                        i8* <src>,
14416                                                                        i32 <len>,
14417                                                                        i32 <element_size>)
14418       declare void @llvm.memcpy.element.unordered.atomic.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>,
14419                                                                        i8* <src>,
14420                                                                        i64 <len>,
14421                                                                        i32 <element_size>)
14422
14423 Overview:
14424 """""""""
14425
14426 The '``llvm.memcpy.element.unordered.atomic.*``' intrinsic is a specialization of the
14427 '``llvm.memcpy.*``' intrinsic. It differs in that the ``dest`` and ``src`` are treated
14428 as arrays with elements that are exactly ``element_size`` bytes, and the copy between
14429 buffers uses a sequence of :ref:`unordered atomic <ordering>` load/store operations
14430 that are a positive integer multiple of the ``element_size`` in size.
14431
14432 Arguments:
14433 """"""""""
14434
14435 The first three arguments are the same as they are in the :ref:`@llvm.memcpy <int_memcpy>`
14436 intrinsic, with the added constraint that ``len`` is required to be a positive integer
14437 multiple of the ``element_size``. If ``len`` is not a positive integer multiple of
14438 ``element_size``, then the behaviour of the intrinsic is undefined.
14439
14440 ``element_size`` must be a compile-time constant positive power of two no greater than
14441 target-specific atomic access size limit.
14442
14443 For each of the input pointers ``align`` parameter attribute must be specified. It
14444 must be a power of two no less than the ``element_size``. Caller guarantees that
14445 both the source and destination pointers are aligned to that boundary.
14446
14447 Semantics:
14448 """"""""""
14449
14450 The '``llvm.memcpy.element.unordered.atomic.*``' intrinsic copies ``len`` bytes of
14451 memory from the source location to the destination location. These locations are not
14452 allowed to overlap. The memory copy is performed as a sequence of load/store operations
14453 where each access is guaranteed to be a multiple of ``element_size`` bytes wide and
14454 aligned at an ``element_size`` boundary.
14455
14456 The order of the copy is unspecified. The same value may be read from the source
14457 buffer many times, but only one write is issued to the destination buffer per
14458 element. It is well defined to have concurrent reads and writes to both source and
14459 destination provided those reads and writes are unordered atomic when specified.
14460
14461 This intrinsic does not provide any additional ordering guarantees over those
14462 provided by a set of unordered loads from the source location and stores to the
14463 destination.
14464
14465 Lowering:
14466 """""""""
14467
14468 In the most general case call to the '``llvm.memcpy.element.unordered.atomic.*``' is
14469 lowered to a call to the symbol ``__llvm_memcpy_element_unordered_atomic_*``. Where '*'
14470 is replaced with an actual element size.
14471
14472 Optimizer is allowed to inline memory copy when it's profitable to do so.
14473
14474 '``llvm.memmove.element.unordered.atomic``' Intrinsic
14475 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14476
14477 Syntax:
14478 """""""
14479
14480 This is an overloaded intrinsic. You can use
14481 ``llvm.memmove.element.unordered.atomic`` on any integer bit width and for
14482 different address spaces. Not all targets support all bit widths however.
14483
14484 ::
14485
14486       declare void @llvm.memmove.element.unordered.atomic.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>,
14487                                                                         i8* <src>,
14488                                                                         i32 <len>,
14489                                                                         i32 <element_size>)
14490       declare void @llvm.memmove.element.unordered.atomic.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>,
14491                                                                         i8* <src>,
14492                                                                         i64 <len>,
14493                                                                         i32 <element_size>)
14494
14495 Overview:
14496 """""""""
14497
14498 The '``llvm.memmove.element.unordered.atomic.*``' intrinsic is a specialization
14499 of the '``llvm.memmove.*``' intrinsic. It differs in that the ``dest`` and
14500 ``src`` are treated as arrays with elements that are exactly ``element_size``
14501 bytes, and the copy between buffers uses a sequence of
14502 :ref:`unordered atomic <ordering>` load/store operations that are a positive
14503 integer multiple of the ``element_size`` in size.
14504
14505 Arguments:
14506 """"""""""
14507
14508 The first three arguments are the same as they are in the
14509 :ref:`@llvm.memmove <int_memmove>` intrinsic, with the added constraint that
14510 ``len`` is required to be a positive integer multiple of the ``element_size``.
14511 If ``len`` is not a positive integer multiple of ``element_size``, then the
14512 behaviour of the intrinsic is undefined.
14513
14514 ``element_size`` must be a compile-time constant positive power of two no
14515 greater than a target-specific atomic access size limit.
14516
14517 For each of the input pointers the ``align`` parameter attribute must be
14518 specified. It must be a power of two no less than the ``element_size``. Caller
14519 guarantees that both the source and destination pointers are aligned to that
14520 boundary.
14521
14522 Semantics:
14523 """"""""""
14524
14525 The '``llvm.memmove.element.unordered.atomic.*``' intrinsic copies ``len`` bytes
14526 of memory from the source location to the destination location. These locations
14527 are allowed to overlap. The memory copy is performed as a sequence of load/store
14528 operations where each access is guaranteed to be a multiple of ``element_size``
14529 bytes wide and aligned at an ``element_size`` boundary.
14530
14531 The order of the copy is unspecified. The same value may be read from the source
14532 buffer many times, but only one write is issued to the destination buffer per
14533 element. It is well defined to have concurrent reads and writes to both source
14534 and destination provided those reads and writes are unordered atomic when
14535 specified.
14536
14537 This intrinsic does not provide any additional ordering guarantees over those
14538 provided by a set of unordered loads from the source location and stores to the
14539 destination.
14540
14541 Lowering:
14542 """""""""
14543
14544 In the most general case call to the
14545 '``llvm.memmove.element.unordered.atomic.*``' is lowered to a call to the symbol
14546 ``__llvm_memmove_element_unordered_atomic_*``. Where '*' is replaced with an
14547 actual element size.
14548
14549 The optimizer is allowed to inline the memory copy when it's profitable to do so.
14550
14551 .. _int_memset_element_unordered_atomic:
14552
14553 '``llvm.memset.element.unordered.atomic``' Intrinsic
14554 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
14555
14556 Syntax:
14557 """""""
14558
14559 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.memset.element.unordered.atomic`` on
14560 any integer bit width and for different address spaces. Not all targets
14561 support all bit widths however.
14562
14563 ::
14564
14565       declare void @llvm.memset.element.unordered.atomic.p0i8.i32(i8* <dest>,
14566                                                                   i8 <value>,
14567                                                                   i32 <len>,
14568                                                                   i32 <element_size>)
14569       declare void @llvm.memset.element.unordered.atomic.p0i8.i64(i8* <dest>,
14570                                                                   i8 <value>,
14571                                                                   i64 <len>,
14572                                                                   i32 <element_size>)
14573
14574 Overview:
14575 """""""""
14576
14577 The '``llvm.memset.element.unordered.atomic.*``' intrinsic is a specialization of the
14578 '``llvm.memset.*``' intrinsic. It differs in that the ``dest`` is treated as an array
14579 with elements that are exactly ``element_size`` bytes, and the assignment to that array
14580 uses uses a sequence of :ref:`unordered atomic <ordering>` store operations
14581 that are a positive integer multiple of the ``element_size`` in size.
14582
14583 Arguments:
14584 """"""""""
14585
14586 The first three arguments are the same as they are in the :ref:`@llvm.memset <int_memset>`
14587 intrinsic, with the added constraint that ``len`` is required to be a positive integer
14588 multiple of the ``element_size``. If ``len`` is not a positive integer multiple of
14589 ``element_size``, then the behaviour of the intrinsic is undefined.
14590
14591 ``element_size`` must be a compile-time constant positive power of two no greater than
14592 target-specific atomic access size limit.
14593
14594 The ``dest`` input pointer must have the ``align`` parameter attribute specified. It
14595 must be a power of two no less than the ``element_size``. Caller guarantees that
14596 the destination pointer is aligned to that boundary.
14597
14598 Semantics:
14599 """"""""""
14600
14601 The '``llvm.memset.element.unordered.atomic.*``' intrinsic sets the ``len`` bytes of
14602 memory starting at the destination location to the given ``value``. The memory is
14603 set with a sequence of store operations where each access is guaranteed to be a
14604 multiple of ``element_size`` bytes wide and aligned at an ``element_size`` boundary.
14605
14606 The order of the assignment is unspecified. Only one write is issued to the
14607 destination buffer per element. It is well defined to have concurrent reads and
14608 writes to the destination provided those reads and writes are unordered atomic
14609 when specified.
14610
14611 This intrinsic does not provide any additional ordering guarantees over those
14612 provided by a set of unordered stores to the destination.
14613
14614 Lowering:
14615 """""""""
14616
14617 In the most general case call to the '``llvm.memset.element.unordered.atomic.*``' is
14618 lowered to a call to the symbol ``__llvm_memset_element_unordered_atomic_*``. Where '*'
14619 is replaced with an actual element size.
14620
14621 The optimizer is allowed to inline the memory assignment when it's profitable to do so.