4368cca4b54085af33da3fb1ae35f34aadcea9e7
[oota-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 an 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
208     into the object file corresponding to the LLVM module. They exist to
209     allow inlining and other optimizations to take place given knowledge
210     of the definition of the global, which is known to be somewhere
211     outside the module. Globals with ``available_externally`` linkage
212     are allowed to be discarded at will, and are otherwise the same as
213     ``linkonce_odr``. This linkage type is only allowed on definitions,
214     not declarations.
215 ``linkonce``
216     Globals with "``linkonce``" linkage are merged with other globals of
217     the same name when linkage occurs. This can be used to implement
218     some forms of inline functions, templates, or other code which must
219     be generated in each translation unit that uses it, but where the
220     body may be overridden with a more definitive definition later.
221     Unreferenced ``linkonce`` globals are allowed to be discarded. Note
222     that ``linkonce`` linkage does not actually allow the optimizer to
223     inline the body of this function into callers because it doesn't
224     know if this definition of the function is the definitive definition
225     within the program or whether it will be overridden by a stronger
226     definition. To enable inlining and other optimizations, use
227     "``linkonce_odr``" linkage.
228 ``weak``
229     "``weak``" linkage has the same merging semantics as ``linkonce``
230     linkage, except that unreferenced globals with ``weak`` linkage may
231     not be discarded. This is used for globals that are declared "weak"
232     in C source code.
233 ``common``
234     "``common``" linkage is most similar to "``weak``" linkage, but they
235     are used for tentative definitions in C, such as "``int X;``" at
236     global scope. Symbols with "``common``" linkage are merged in the
237     same way as ``weak symbols``, and they may not be deleted if
238     unreferenced. ``common`` symbols may not have an explicit section,
239     must have a zero initializer, and may not be marked
240     ':ref:`constant <globalvars>`'. Functions and aliases may not have
241     common linkage.
242
243 .. _linkage_appending:
244
245 ``appending``
246     "``appending``" linkage may only be applied to global variables of
247     pointer to array type. When two global variables with appending
248     linkage are linked together, the two global arrays are appended
249     together. This is the LLVM, typesafe, equivalent of having the
250     system linker append together "sections" with identical names when
251     .o files are linked.
252 ``extern_weak``
253     The semantics of this linkage follow the ELF object file model: the
254     symbol is weak until linked, if not linked, the symbol becomes null
255     instead of being an undefined reference.
256 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``
257     Some languages allow differing globals to be merged, such as two
258     functions with different semantics. Other languages, such as
259     ``C++``, ensure that only equivalent globals are ever merged (the
260     "one definition rule" --- "ODR"). Such languages can use the
261     ``linkonce_odr`` and ``weak_odr`` linkage types to indicate that the
262     global will only be merged with equivalent globals. These linkage
263     types are otherwise the same as their non-``odr`` versions.
264 ``external``
265     If none of the above identifiers are used, the global is externally
266     visible, meaning that it participates in linkage and can be used to
267     resolve external symbol references.
268
269 It is illegal for a function *declaration* to have any linkage type
270 other than ``external`` or ``extern_weak``.
271
272 .. _callingconv:
273
274 Calling Conventions
275 -------------------
276
277 LLVM :ref:`functions <functionstructure>`, :ref:`calls <i_call>` and
278 :ref:`invokes <i_invoke>` can all have an optional calling convention
279 specified for the call. The calling convention of any pair of dynamic
280 caller/callee must match, or the behavior of the program is undefined.
281 The following calling conventions are supported by LLVM, and more may be
282 added in the future:
283
284 "``ccc``" - The C calling convention
285     This calling convention (the default if no other calling convention
286     is specified) matches the target C calling conventions. This calling
287     convention supports varargs function calls and tolerates some
288     mismatch in the declared prototype and implemented declaration of
289     the function (as does normal C).
290 "``fastcc``" - The fast calling convention
291     This calling convention attempts to make calls as fast as possible
292     (e.g. by passing things in registers). This calling convention
293     allows the target to use whatever tricks it wants to produce fast
294     code for the target, without having to conform to an externally
295     specified ABI (Application Binary Interface). `Tail calls can only
296     be optimized when this, the GHC or the HiPE convention is
297     used. <CodeGenerator.html#id80>`_ This calling convention does not
298     support varargs and requires the prototype of all callees to exactly
299     match the prototype of the function definition.
300 "``coldcc``" - The cold calling convention
301     This calling convention attempts to make code in the caller as
302     efficient as possible under the assumption that the call is not
303     commonly executed. As such, these calls often preserve all registers
304     so that the call does not break any live ranges in the caller side.
305     This calling convention does not support varargs and requires the
306     prototype of all callees to exactly match the prototype of the
307     function definition. Furthermore the inliner doesn't consider such function
308     calls for inlining.
309 "``cc 10``" - GHC convention
310     This calling convention has been implemented specifically for use by
311     the `Glasgow Haskell Compiler (GHC) <http://www.haskell.org/ghc>`_.
312     It passes everything in registers, going to extremes to achieve this
313     by disabling callee save registers. This calling convention should
314     not be used lightly but only for specific situations such as an
315     alternative to the *register pinning* performance technique often
316     used when implementing functional programming languages. At the
317     moment only X86 supports this convention and it has the following
318     limitations:
319
320     -  On *X86-32* only supports up to 4 bit type parameters. No
321        floating point types are supported.
322     -  On *X86-64* only supports up to 10 bit type parameters and 6
323        floating point parameters.
324
325     This calling convention supports `tail call
326     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires both the
327     caller and callee are using it.
328 "``cc 11``" - The HiPE calling convention
329     This calling convention has been implemented specifically for use by
330     the `High-Performance Erlang
331     (HiPE) <http://www.it.uu.se/research/group/hipe/>`_ compiler, *the*
332     native code compiler of the `Ericsson's Open Source Erlang/OTP
333     system <http://www.erlang.org/download.shtml>`_. It uses more
334     registers for argument passing than the ordinary C calling
335     convention and defines no callee-saved registers. The calling
336     convention properly supports `tail call
337     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires that both the
338     caller and the callee use it. It uses a *register pinning*
339     mechanism, similar to GHC's convention, for keeping frequently
340     accessed runtime components pinned to specific hardware registers.
341     At the moment only X86 supports this convention (both 32 and 64
342     bit).
343 "``webkit_jscc``" - WebKit's JavaScript calling convention
344     This calling convention has been implemented for `WebKit FTL JIT
345     <https://trac.webkit.org/wiki/FTLJIT>`_. It passes arguments on the
346     stack right to left (as cdecl does), and returns a value in the
347     platform's customary return register.
348 "``anyregcc``" - Dynamic calling convention for code patching
349     This is a special convention that supports patching an arbitrary code
350     sequence in place of a call site. This convention forces the call
351     arguments into registers but allows them to be dynamically
352     allocated. This can currently only be used with calls to
353     llvm.experimental.patchpoint because only this intrinsic records
354     the location of its arguments in a side table. See :doc:`StackMaps`.
355 "``preserve_mostcc``" - The `PreserveMost` calling convention
356     This calling convention attempts to make the code in the caller as
357     unintrusive as possible. This convention behaves identically to the `C`
358     calling convention on how arguments and return values are passed, but it
359     uses a different set of caller/callee-saved registers. This alleviates the
360     burden of saving and recovering a large register set before and after the
361     call in the caller. If the arguments are passed in callee-saved registers,
362     then they will be preserved by the callee across the call. This doesn't
363     apply for values returned in callee-saved registers.
364
365     - On X86-64 the callee preserves all general purpose registers, except for
366       R11. R11 can be used as a scratch register. Floating-point registers
367       (XMMs/YMMs) are not preserved and need to be saved by the caller.
368
369     The idea behind this convention is to support calls to runtime functions
370     that have a hot path and a cold path. The hot path is usually a small piece
371     of code that doesn't use many registers. The cold path might need to call out to
372     another function and therefore only needs to preserve the caller-saved
373     registers, which haven't already been saved by the caller. The
374     `PreserveMost` calling convention is very similar to the `cold` calling
375     convention in terms of caller/callee-saved registers, but they are used for
376     different types of function calls. `coldcc` is for function calls that are
377     rarely executed, whereas `preserve_mostcc` function calls are intended to be
378     on the hot path and definitely executed a lot. Furthermore `preserve_mostcc`
379     doesn't prevent the inliner from inlining the function call.
380
381     This calling convention will be used by a future version of the ObjectiveC
382     runtime and should therefore still be considered experimental at this time.
383     Although this convention was created to optimize certain runtime calls to
384     the ObjectiveC runtime, it is not limited to this runtime and might be used
385     by other runtimes in the future too. The current implementation only
386     supports X86-64, but the intention is to support more architectures in the
387     future.
388 "``preserve_allcc``" - The `PreserveAll` calling convention
389     This calling convention attempts to make the code in the caller even less
390     intrusive than the `PreserveMost` calling convention. This calling
391     convention also behaves identical to the `C` calling convention on how
392     arguments and return values are passed, but it uses a different set of
393     caller/callee-saved registers. This removes the burden of saving and
394     recovering a large register set before and after the call in the caller. If
395     the arguments are passed in callee-saved registers, then they will be
396     preserved by the callee across the call. This doesn't apply for values
397     returned in callee-saved registers.
398
399     - On X86-64 the callee preserves all general purpose registers, except for
400       R11. R11 can be used as a scratch register. Furthermore it also preserves
401       all floating-point registers (XMMs/YMMs).
402
403     The idea behind this convention is to support calls to runtime functions
404     that don't need to call out to any other functions.
405
406     This calling convention, like the `PreserveMost` calling convention, will be
407     used by a future version of the ObjectiveC runtime and should be considered
408     experimental at this time.
409 "``cc <n>``" - Numbered convention
410     Any calling convention may be specified by number, allowing
411     target-specific calling conventions to be used. Target specific
412     calling conventions start at 64.
413
414 More calling conventions can be added/defined on an as-needed basis, to
415 support Pascal conventions or any other well-known target-independent
416 convention.
417
418 .. _visibilitystyles:
419
420 Visibility Styles
421 -----------------
422
423 All Global Variables and Functions have one of the following visibility
424 styles:
425
426 "``default``" - Default style
427     On targets that use the ELF object file format, default visibility
428     means that the declaration is visible to other modules and, in
429     shared libraries, means that the declared entity may be overridden.
430     On Darwin, default visibility means that the declaration is visible
431     to other modules. Default visibility corresponds to "external
432     linkage" in the language.
433 "``hidden``" - Hidden style
434     Two declarations of an object with hidden visibility refer to the
435     same object if they are in the same shared object. Usually, hidden
436     visibility indicates that the symbol will not be placed into the
437     dynamic symbol table, so no other module (executable or shared
438     library) can reference it directly.
439 "``protected``" - Protected style
440     On ELF, protected visibility indicates that the symbol will be
441     placed in the dynamic symbol table, but that references within the
442     defining module will bind to the local symbol. That is, the symbol
443     cannot be overridden by another module.
444
445 A symbol with ``internal`` or ``private`` linkage must have ``default``
446 visibility.
447
448 .. _dllstorageclass:
449
450 DLL Storage Classes
451 -------------------
452
453 All Global Variables, Functions and Aliases can have one of the following
454 DLL storage class:
455
456 ``dllimport``
457     "``dllimport``" causes the compiler to reference a function or variable via
458     a global pointer to a pointer that is set up by the DLL exporting the
459     symbol. On Microsoft Windows targets, the pointer name is formed by
460     combining ``__imp_`` and the function or variable name.
461 ``dllexport``
462     "``dllexport``" causes the compiler to provide a global pointer to a pointer
463     in a DLL, so that it can be referenced with the ``dllimport`` attribute. On
464     Microsoft Windows targets, the pointer name is formed by combining
465     ``__imp_`` and the function or variable name. Since this storage class
466     exists for defining a dll interface, the compiler, assembler and linker know
467     it is externally referenced and must refrain from deleting the symbol.
468
469 .. _tls_model:
470
471 Thread Local Storage Models
472 ---------------------------
473
474 A variable may be defined as ``thread_local``, which means that it will
475 not be shared by threads (each thread will have a separated copy of the
476 variable). Not all targets support thread-local variables. Optionally, a
477 TLS model may be specified:
478
479 ``localdynamic``
480     For variables that are only used within the current shared library.
481 ``initialexec``
482     For variables in modules that will not be loaded dynamically.
483 ``localexec``
484     For variables defined in the executable and only used within it.
485
486 If no explicit model is given, the "general dynamic" model is used.
487
488 The models correspond to the ELF TLS models; see `ELF Handling For
489 Thread-Local Storage <http://people.redhat.com/drepper/tls.pdf>`_ for
490 more information on under which circumstances the different models may
491 be used. The target may choose a different TLS model if the specified
492 model is not supported, or if a better choice of model can be made.
493
494 A model can also be specified in an alias, but then it only governs how
495 the alias is accessed. It will not have any effect in the aliasee.
496
497 For platforms without linker support of ELF TLS model, the -femulated-tls
498 flag can be used to generate GCC compatible emulated TLS code.
499
500 .. _namedtypes:
501
502 Structure Types
503 ---------------
504
505 LLVM IR allows you to specify both "identified" and "literal" :ref:`structure
506 types <t_struct>`. Literal types are uniqued structurally, but identified types
507 are never uniqued. An :ref:`opaque structural type <t_opaque>` can also be used
508 to forward declare a type that is not yet available.
509
510 An example of an identified structure specification is:
511
512 .. code-block:: llvm
513
514     %mytype = type { %mytype*, i32 }
515
516 Prior to the LLVM 3.0 release, identified types were structurally uniqued. Only
517 literal types are uniqued in recent versions of LLVM.
518
519 .. _globalvars:
520
521 Global Variables
522 ----------------
523
524 Global variables define regions of memory allocated at compilation time
525 instead of run-time.
526
527 Global variable definitions must be initialized.
528
529 Global variables in other translation units can also be declared, in which
530 case they don't have an initializer.
531
532 Either global variable definitions or declarations may have an explicit section
533 to be placed in and may have an optional explicit alignment specified.
534
535 A variable may be defined as a global ``constant``, which indicates that
536 the contents of the variable will **never** be modified (enabling better
537 optimization, allowing the global data to be placed in the read-only
538 section of an executable, etc). Note that variables that need runtime
539 initialization cannot be marked ``constant`` as there is a store to the
540 variable.
541
542 LLVM explicitly allows *declarations* of global variables to be marked
543 constant, even if the final definition of the global is not. This
544 capability can be used to enable slightly better optimization of the
545 program, but requires the language definition to guarantee that
546 optimizations based on the 'constantness' are valid for the translation
547 units that do not include the definition.
548
549 As SSA values, global variables define pointer values that are in scope
550 (i.e. they dominate) all basic blocks in the program. Global variables
551 always define a pointer to their "content" type because they describe a
552 region of memory, and all memory objects in LLVM are accessed through
553 pointers.
554
555 Global variables can be marked with ``unnamed_addr`` which indicates
556 that the address is not significant, only the content. Constants marked
557 like this can be merged with other constants if they have the same
558 initializer. Note that a constant with significant address *can* be
559 merged with a ``unnamed_addr`` constant, the result being a constant
560 whose address is significant.
561
562 A global variable may be declared to reside in a target-specific
563 numbered address space. For targets that support them, address spaces
564 may affect how optimizations are performed and/or what target
565 instructions are used to access the variable. The default address space
566 is zero. The address space qualifier must precede any other attributes.
567
568 LLVM allows an explicit section to be specified for globals. If the
569 target supports it, it will emit globals to the section specified.
570 Additionally, the global can placed in a comdat if the target has the necessary
571 support.
572
573 By default, global initializers are optimized by assuming that global
574 variables defined within the module are not modified from their
575 initial values before the start of the global initializer. This is
576 true even for variables potentially accessible from outside the
577 module, including those with external linkage or appearing in
578 ``@llvm.used`` or dllexported variables. This assumption may be suppressed
579 by marking the variable with ``externally_initialized``.
580
581 An explicit alignment may be specified for a global, which must be a
582 power of 2. If not present, or if the alignment is set to zero, the
583 alignment of the global is set by the target to whatever it feels
584 convenient. If an explicit alignment is specified, the global is forced
585 to have exactly that alignment. Targets and optimizers are not allowed
586 to over-align the global if the global has an assigned section. In this
587 case, the extra alignment could be observable: for example, code could
588 assume that the globals are densely packed in their section and try to
589 iterate over them as an array, alignment padding would break this
590 iteration. The maximum alignment is ``1 << 29``.
591
592 Globals can also have a :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`.
593
594 Variables and aliases can have a
595 :ref:`Thread Local Storage Model <tls_model>`.
596
597 Syntax::
598
599     [@<GlobalVarName> =] [Linkage] [Visibility] [DLLStorageClass] [ThreadLocal]
600                          [unnamed_addr] [AddrSpace] [ExternallyInitialized]
601                          <global | constant> <Type> [<InitializerConstant>]
602                          [, section "name"] [, comdat [($name)]]
603                          [, align <Alignment>]
604
605 For example, the following defines a global in a numbered address space
606 with an initializer, section, and alignment:
607
608 .. code-block:: llvm
609
610     @G = addrspace(5) constant float 1.0, section "foo", align 4
611
612 The following example just declares a global variable
613
614 .. code-block:: llvm
615
616    @G = external global i32
617
618 The following example defines a thread-local global with the
619 ``initialexec`` TLS model:
620
621 .. code-block:: llvm
622
623     @G = thread_local(initialexec) global i32 0, align 4
624
625 .. _functionstructure:
626
627 Functions
628 ---------
629
630 LLVM function definitions consist of the "``define``" keyword, an
631 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
632 style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`,
633 an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
634 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
635 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
636 name, a (possibly empty) argument list (each with optional :ref:`parameter
637 attributes <paramattrs>`), optional :ref:`function attributes <fnattrs>`,
638 an optional section, an optional alignment,
639 an optional :ref:`comdat <langref_comdats>`,
640 an optional :ref:`garbage collector name <gc>`, an optional :ref:`prefix <prefixdata>`,
641 an optional :ref:`prologue <prologuedata>`,
642 an optional :ref:`personality <personalityfn>`,
643 an opening curly brace, a list of basic blocks, and a closing curly brace.
644
645 LLVM function declarations consist of the "``declare``" keyword, an
646 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
647 style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`,
648 an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
649 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
650 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
651 name, a possibly empty list of arguments, an optional alignment, an optional
652 :ref:`garbage collector name <gc>`, an optional :ref:`prefix <prefixdata>`,
653 and an optional :ref:`prologue <prologuedata>`.
654
655 A function definition contains a list of basic blocks, forming the CFG (Control
656 Flow Graph) for the function. Each basic block may optionally start with a label
657 (giving the basic block a symbol table entry), contains a list of instructions,
658 and ends with a :ref:`terminator <terminators>` instruction (such as a branch or
659 function return). If an explicit label is not provided, a block is assigned an
660 implicit numbered label, using the next value from the same counter as used for
661 unnamed temporaries (:ref:`see above<identifiers>`). For example, if a function
662 entry block does not have an explicit label, it will be assigned label "%0",
663 then the first unnamed temporary in that block will be "%1", etc.
664
665 The first basic block in a function is special in two ways: it is
666 immediately executed on entrance to the function, and it is not allowed
667 to have predecessor basic blocks (i.e. there can not be any branches to
668 the entry block of a function). Because the block can have no
669 predecessors, it also cannot have any :ref:`PHI nodes <i_phi>`.
670
671 LLVM allows an explicit section to be specified for functions. If the
672 target supports it, it will emit functions to the section specified.
673 Additionally, the function can be placed in a COMDAT.
674
675 An explicit alignment may be specified for a function. If not present,
676 or if the alignment is set to zero, the alignment of the function is set
677 by the target to whatever it feels convenient. If an explicit alignment
678 is specified, the function is forced to have at least that much
679 alignment. All alignments must be a power of 2.
680
681 If the ``unnamed_addr`` attribute is given, the address is known to not
682 be significant and two identical functions can be merged.
683
684 Syntax::
685
686     define [linkage] [visibility] [DLLStorageClass]
687            [cconv] [ret attrs]
688            <ResultType> @<FunctionName> ([argument list])
689            [unnamed_addr] [fn Attrs] [section "name"] [comdat [($name)]]
690            [align N] [gc] [prefix Constant] [prologue Constant]
691            [personality Constant] { ... }
692
693 The argument list is a comma separated sequence of arguments where each
694 argument is of the following form:
695
696 Syntax::
697
698    <type> [parameter Attrs] [name]
699
700
701 .. _langref_aliases:
702
703 Aliases
704 -------
705
706 Aliases, unlike function or variables, don't create any new data. They
707 are just a new symbol and metadata for an existing position.
708
709 Aliases have a name and an aliasee that is either a global value or a
710 constant expression.
711
712 Aliases may have an optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional
713 :ref:`visibility style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class
714 <dllstorageclass>` and an optional :ref:`tls model <tls_model>`.
715
716 Syntax::
717
718     @<Name> = [Linkage] [Visibility] [DLLStorageClass] [ThreadLocal] [unnamed_addr] alias <AliaseeTy>, <AliaseeTy>* @<Aliasee>
719
720 The linkage must be one of ``private``, ``internal``, ``linkonce``, ``weak``,
721 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``, ``external``. Note that some system linkers
722 might not correctly handle dropping a weak symbol that is aliased.
723
724 Aliases that are not ``unnamed_addr`` are guaranteed to have the same address as
725 the aliasee expression. ``unnamed_addr`` ones are only guaranteed to point
726 to the same content.
727
728 Since aliases are only a second name, some restrictions apply, of which
729 some can only be checked when producing an object file:
730
731 * The expression defining the aliasee must be computable at assembly
732   time. Since it is just a name, no relocations can be used.
733
734 * No alias in the expression can be weak as the possibility of the
735   intermediate alias being overridden cannot be represented in an
736   object file.
737
738 * No global value in the expression can be a declaration, since that
739   would require a relocation, which is not possible.
740
741 .. _langref_comdats:
742
743 Comdats
744 -------
745
746 Comdat IR provides access to COFF and ELF object file COMDAT functionality.
747
748 Comdats have a name which represents the COMDAT key. All global objects that
749 specify this key will only end up in the final object file if the linker chooses
750 that key over some other key. Aliases are placed in the same COMDAT that their
751 aliasee computes to, if any.
752
753 Comdats have a selection kind to provide input on how the linker should
754 choose between keys in two different object files.
755
756 Syntax::
757
758     $<Name> = comdat SelectionKind
759
760 The selection kind must be one of the following:
761
762 ``any``
763     The linker may choose any COMDAT key, the choice is arbitrary.
764 ``exactmatch``
765     The linker may choose any COMDAT key but the sections must contain the
766     same data.
767 ``largest``
768     The linker will choose the section containing the largest COMDAT key.
769 ``noduplicates``
770     The linker requires that only section with this COMDAT key exist.
771 ``samesize``
772     The linker may choose any COMDAT key but the sections must contain the
773     same amount of data.
774
775 Note that the Mach-O platform doesn't support COMDATs and ELF only supports
776 ``any`` as a selection kind.
777
778 Here is an example of a COMDAT group where a function will only be selected if
779 the COMDAT key's section is the largest:
780
781 .. code-block:: llvm
782
783    $foo = comdat largest
784    @foo = global i32 2, comdat($foo)
785
786    define void @bar() comdat($foo) {
787      ret void
788    }
789
790 As a syntactic sugar the ``$name`` can be omitted if the name is the same as
791 the global name:
792
793 .. code-block:: llvm
794
795   $foo = comdat any
796   @foo = global i32 2, comdat
797
798
799 In a COFF object file, this will create a COMDAT section with selection kind
800 ``IMAGE_COMDAT_SELECT_LARGEST`` containing the contents of the ``@foo`` symbol
801 and another COMDAT section with selection kind
802 ``IMAGE_COMDAT_SELECT_ASSOCIATIVE`` which is associated with the first COMDAT
803 section and contains the contents of the ``@bar`` symbol.
804
805 There are some restrictions on the properties of the global object.
806 It, or an alias to it, must have the same name as the COMDAT group when
807 targeting COFF.
808 The contents and size of this object may be used during link-time to determine
809 which COMDAT groups get selected depending on the selection kind.
810 Because the name of the object must match the name of the COMDAT group, the
811 linkage of the global object must not be local; local symbols can get renamed
812 if a collision occurs in the symbol table.
813
814 The combined use of COMDATS and section attributes may yield surprising results.
815 For example:
816
817 .. code-block:: llvm
818
819    $foo = comdat any
820    $bar = comdat any
821    @g1 = global i32 42, section "sec", comdat($foo)
822    @g2 = global i32 42, section "sec", comdat($bar)
823
824 From the object file perspective, this requires the creation of two sections
825 with the same name. This is necessary because both globals belong to different
826 COMDAT groups and COMDATs, at the object file level, are represented by
827 sections.
828
829 Note that certain IR constructs like global variables and functions may
830 create COMDATs in the object file in addition to any which are specified using
831 COMDAT IR. This arises when the code generator is configured to emit globals
832 in individual sections (e.g. when `-data-sections` or `-function-sections`
833 is supplied to `llc`).
834
835 .. _namedmetadatastructure:
836
837 Named Metadata
838 --------------
839
840 Named metadata is a collection of metadata. :ref:`Metadata
841 nodes <metadata>` (but not metadata strings) are the only valid
842 operands for a named metadata.
843
844 #. Named metadata are represented as a string of characters with the
845    metadata prefix. The rules for metadata names are the same as for
846    identifiers, but quoted names are not allowed. ``"\xx"`` type escapes
847    are still valid, which allows any character to be part of a name.
848
849 Syntax::
850
851     ; Some unnamed metadata nodes, which are referenced by the named metadata.
852     !0 = !{!"zero"}
853     !1 = !{!"one"}
854     !2 = !{!"two"}
855     ; A named metadata.
856     !name = !{!0, !1, !2}
857
858 .. _paramattrs:
859
860 Parameter Attributes
861 --------------------
862
863 The return type and each parameter of a function type may have a set of
864 *parameter attributes* associated with them. Parameter attributes are
865 used to communicate additional information about the result or
866 parameters of a function. Parameter attributes are considered to be part
867 of the function, not of the function type, so functions with different
868 parameter attributes can have the same function type.
869
870 Parameter attributes are simple keywords that follow the type specified.
871 If multiple parameter attributes are needed, they are space separated.
872 For example:
873
874 .. code-block:: llvm
875
876     declare i32 @printf(i8* noalias nocapture, ...)
877     declare i32 @atoi(i8 zeroext)
878     declare signext i8 @returns_signed_char()
879
880 Note that any attributes for the function result (``nounwind``,
881 ``readonly``) come immediately after the argument list.
882
883 Currently, only the following parameter attributes are defined:
884
885 ``zeroext``
886     This indicates to the code generator that the parameter or return
887     value should be zero-extended to the extent required by the target's
888     ABI (which is usually 32-bits, but is 8-bits for a i1 on x86-64) by
889     the caller (for a parameter) or the callee (for a return value).
890 ``signext``
891     This indicates to the code generator that the parameter or return
892     value should be sign-extended to the extent required by the target's
893     ABI (which is usually 32-bits) by the caller (for a parameter) or
894     the callee (for a return value).
895 ``inreg``
896     This indicates that this parameter or return value should be treated
897     in a special target-dependent fashion while emitting code for
898     a function call or return (usually, by putting it in a register as
899     opposed to memory, though some targets use it to distinguish between
900     two different kinds of registers). Use of this attribute is
901     target-specific.
902 ``byval``
903     This indicates that the pointer parameter should really be passed by
904     value to the function. The attribute implies that a hidden copy of
905     the pointee is made between the caller and the callee, so the callee
906     is unable to modify the value in the caller. This attribute is only
907     valid on LLVM pointer arguments. It is generally used to pass
908     structs and arrays by value, but is also valid on pointers to
909     scalars. The copy is considered to belong to the caller not the
910     callee (for example, ``readonly`` functions should not write to
911     ``byval`` parameters). This is not a valid attribute for return
912     values.
913
914     The byval attribute also supports specifying an alignment with the
915     align attribute. It indicates the alignment of the stack slot to
916     form and the known alignment of the pointer specified to the call
917     site. If the alignment is not specified, then the code generator
918     makes a target-specific assumption.
919
920 .. _attr_inalloca:
921
922 ``inalloca``
923
924     The ``inalloca`` argument attribute allows the caller to take the
925     address of outgoing stack arguments. An ``inalloca`` argument must
926     be a pointer to stack memory produced by an ``alloca`` instruction.
927     The alloca, or argument allocation, must also be tagged with the
928     inalloca keyword. Only the last argument may have the ``inalloca``
929     attribute, and that argument is guaranteed to be passed in memory.
930
931     An argument allocation may be used by a call at most once because
932     the call may deallocate it. The ``inalloca`` attribute cannot be
933     used in conjunction with other attributes that affect argument
934     storage, like ``inreg``, ``nest``, ``sret``, or ``byval``. The
935     ``inalloca`` attribute also disables LLVM's implicit lowering of
936     large aggregate return values, which means that frontend authors
937     must lower them with ``sret`` pointers.
938
939     When the call site is reached, the argument allocation must have
940     been the most recent stack allocation that is still live, or the
941     results are undefined. It is possible to allocate additional stack
942     space after an argument allocation and before its call site, but it
943     must be cleared off with :ref:`llvm.stackrestore
944     <int_stackrestore>`.
945
946     See :doc:`InAlloca` for more information on how to use this
947     attribute.
948
949 ``sret``
950     This indicates that the pointer parameter specifies the address of a
951     structure that is the return value of the function in the source
952     program. This pointer must be guaranteed by the caller to be valid:
953     loads and stores to the structure may be assumed by the callee
954     not to trap and to be properly aligned. This may only be applied to
955     the first parameter. This is not a valid attribute for return
956     values.
957
958 ``align <n>``
959     This indicates that the pointer value may be assumed by the optimizer to
960     have the specified alignment.
961
962     Note that this attribute has additional semantics when combined with the
963     ``byval`` attribute.
964
965 .. _noalias:
966
967 ``noalias``
968     This indicates that objects accessed via pointer values
969     :ref:`based <pointeraliasing>` on the argument or return value are not also
970     accessed, during the execution of the function, via pointer values not
971     *based* on the argument or return value. The attribute on a return value
972     also has additional semantics described below. The caller shares the
973     responsibility with the callee for ensuring that these requirements are met.
974     For further details, please see the discussion of the NoAlias response in
975     :ref:`alias analysis <Must, May, or No>`.
976
977     Note that this definition of ``noalias`` is intentionally similar
978     to the definition of ``restrict`` in C99 for function arguments.
979
980     For function return values, C99's ``restrict`` is not meaningful,
981     while LLVM's ``noalias`` is. Furthermore, the semantics of the ``noalias``
982     attribute on return values are stronger than the semantics of the attribute
983     when used on function arguments. On function return values, the ``noalias``
984     attribute indicates that the function acts like a system memory allocation
985     function, returning a pointer to allocated storage disjoint from the
986     storage for any other object accessible to the caller.
987
988 ``nocapture``
989     This indicates that the callee does not make any copies of the
990     pointer that outlive the callee itself. This is not a valid
991     attribute for return values.
992
993 .. _nest:
994
995 ``nest``
996     This indicates that the pointer parameter can be excised using the
997     :ref:`trampoline intrinsics <int_trampoline>`. This is not a valid
998     attribute for return values and can only be applied to one parameter.
999
1000 ``returned``
1001     This indicates that the function always returns the argument as its return
1002     value. This is an optimization hint to the code generator when generating
1003     the caller, allowing tail call optimization and omission of register saves
1004     and restores in some cases; it is not checked or enforced when generating
1005     the callee. The parameter and the function return type must be valid
1006     operands for the :ref:`bitcast instruction <i_bitcast>`. This is not a
1007     valid attribute for return values and can only be applied to one parameter.
1008
1009 ``nonnull``
1010     This indicates that the parameter or return pointer is not null. This
1011     attribute may only be applied to pointer typed parameters. This is not
1012     checked or enforced by LLVM, the caller must ensure that the pointer
1013     passed in is non-null, or the callee must ensure that the returned pointer
1014     is non-null.
1015
1016 ``dereferenceable(<n>)``
1017     This indicates that the parameter or return pointer is dereferenceable. This
1018     attribute may only be applied to pointer typed parameters. A pointer that
1019     is dereferenceable can be loaded from speculatively without a risk of
1020     trapping. The number of bytes known to be dereferenceable must be provided
1021     in parentheses. It is legal for the number of bytes to be less than the
1022     size of the pointee type. The ``nonnull`` attribute does not imply
1023     dereferenceability (consider a pointer to one element past the end of an
1024     array), however ``dereferenceable(<n>)`` does imply ``nonnull`` in
1025     ``addrspace(0)`` (which is the default address space).
1026
1027 ``dereferenceable_or_null(<n>)``
1028     This indicates that the parameter or return value isn't both
1029     non-null and non-dereferenceable (up to ``<n>`` bytes) at the same
1030     time. All non-null pointers tagged with
1031     ``dereferenceable_or_null(<n>)`` are ``dereferenceable(<n>)``.
1032     For address space 0 ``dereferenceable_or_null(<n>)`` implies that
1033     a pointer is exactly one of ``dereferenceable(<n>)`` or ``null``,
1034     and in other address spaces ``dereferenceable_or_null(<n>)``
1035     implies that a pointer is at least one of ``dereferenceable(<n>)``
1036     or ``null`` (i.e. it may be both ``null`` and
1037     ``dereferenceable(<n>)``). This attribute may only be applied to
1038     pointer typed parameters.
1039
1040 .. _gc:
1041
1042 Garbage Collector Strategy Names
1043 --------------------------------
1044
1045 Each function may specify a garbage collector strategy name, which is simply a
1046 string:
1047
1048 .. code-block:: llvm
1049
1050     define void @f() gc "name" { ... }
1051
1052 The supported values of *name* includes those :ref:`built in to LLVM
1053 <builtin-gc-strategies>` and any provided by loaded plugins. Specifying a GC
1054 strategy will cause the compiler to alter its output in order to support the
1055 named garbage collection algorithm. Note that LLVM itself does not contain a
1056 garbage collector, this functionality is restricted to generating machine code
1057 which can interoperate with a collector provided externally.
1058
1059 .. _prefixdata:
1060
1061 Prefix Data
1062 -----------
1063
1064 Prefix data is data associated with a function which the code
1065 generator will emit immediately before the function's entrypoint.
1066 The purpose of this feature is to allow frontends to associate
1067 language-specific runtime metadata with specific functions and make it
1068 available through the function pointer while still allowing the
1069 function pointer to be called.
1070
1071 To access the data for a given function, a program may bitcast the
1072 function pointer to a pointer to the constant's type and dereference
1073 index -1. This implies that the IR symbol points just past the end of
1074 the prefix data. For instance, take the example of a function annotated
1075 with a single ``i32``,
1076
1077 .. code-block:: llvm
1078
1079     define void @f() prefix i32 123 { ... }
1080
1081 The prefix data can be referenced as,
1082
1083 .. code-block:: llvm
1084
1085     %0 = bitcast void* () @f to i32*
1086     %a = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i32 -1
1087     %b = load i32, i32* %a
1088
1089 Prefix data is laid out as if it were an initializer for a global variable
1090 of the prefix data's type. The function will be placed such that the
1091 beginning of the prefix data is aligned. This means that if the size
1092 of the prefix data is not a multiple of the alignment size, the
1093 function's entrypoint will not be aligned. If alignment of the
1094 function's entrypoint is desired, padding must be added to the prefix
1095 data.
1096
1097 A function may have prefix data but no body. This has similar semantics
1098 to the ``available_externally`` linkage in that the data may be used by the
1099 optimizers but will not be emitted in the object file.
1100
1101 .. _prologuedata:
1102
1103 Prologue Data
1104 -------------
1105
1106 The ``prologue`` attribute allows arbitrary code (encoded as bytes) to
1107 be inserted prior to the function body. This can be used for enabling
1108 function hot-patching and instrumentation.
1109
1110 To maintain the semantics of ordinary function calls, the prologue data must
1111 have a particular format. Specifically, it must begin with a sequence of
1112 bytes which decode to a sequence of machine instructions, valid for the
1113 module's target, which transfer control to the point immediately succeeding
1114 the prologue data, without performing any other visible action. This allows
1115 the inliner and other passes to reason about the semantics of the function
1116 definition without needing to reason about the prologue data. Obviously this
1117 makes the format of the prologue data highly target dependent.
1118
1119 A trivial example of valid prologue data for the x86 architecture is ``i8 144``,
1120 which encodes the ``nop`` instruction:
1121
1122 .. code-block:: llvm
1123
1124     define void @f() prologue i8 144 { ... }
1125
1126 Generally prologue data can be formed by encoding a relative branch instruction
1127 which skips the metadata, as in this example of valid prologue data for the
1128 x86_64 architecture, where the first two bytes encode ``jmp .+10``:
1129
1130 .. code-block:: llvm
1131
1132     %0 = type <{ i8, i8, i8* }>
1133
1134     define void @f() prologue %0 <{ i8 235, i8 8, i8* @md}> { ... }
1135
1136 A function may have prologue data but no body. This has similar semantics
1137 to the ``available_externally`` linkage in that the data may be used by the
1138 optimizers but will not be emitted in the object file.
1139
1140 .. _personalityfn:
1141
1142 Personality Function
1143 --------------------
1144
1145 The ``personality`` attribute permits functions to specify what function
1146 to use for exception handling.
1147
1148 .. _attrgrp:
1149
1150 Attribute Groups
1151 ----------------
1152
1153 Attribute groups are groups of attributes that are referenced by objects within
1154 the IR. They are important for keeping ``.ll`` files readable, because a lot of
1155 functions will use the same set of attributes. In the degenerative case of a
1156 ``.ll`` file that corresponds to a single ``.c`` file, the single attribute
1157 group will capture the important command line flags used to build that file.
1158
1159 An attribute group is a module-level object. To use an attribute group, an
1160 object references the attribute group's ID (e.g. ``#37``). An object may refer
1161 to more than one attribute group. In that situation, the attributes from the
1162 different groups are merged.
1163
1164 Here is an example of attribute groups for a function that should always be
1165 inlined, has a stack alignment of 4, and which shouldn't use SSE instructions:
1166
1167 .. code-block:: llvm
1168
1169    ; Target-independent attributes:
1170    attributes #0 = { alwaysinline alignstack=4 }
1171
1172    ; Target-dependent attributes:
1173    attributes #1 = { "no-sse" }
1174
1175    ; Function @f has attributes: alwaysinline, alignstack=4, and "no-sse".
1176    define void @f() #0 #1 { ... }
1177
1178 .. _fnattrs:
1179
1180 Function Attributes
1181 -------------------
1182
1183 Function attributes are set to communicate additional information about
1184 a function. Function attributes are considered to be part of the
1185 function, not of the function type, so functions with different function
1186 attributes can have the same function type.
1187
1188 Function attributes are simple keywords that follow the type specified.
1189 If multiple attributes are needed, they are space separated. For
1190 example:
1191
1192 .. code-block:: llvm
1193
1194     define void @f() noinline { ... }
1195     define void @f() alwaysinline { ... }
1196     define void @f() alwaysinline optsize { ... }
1197     define void @f() optsize { ... }
1198
1199 ``alignstack(<n>)``
1200     This attribute indicates that, when emitting the prologue and
1201     epilogue, the backend should forcibly align the stack pointer.
1202     Specify the desired alignment, which must be a power of two, in
1203     parentheses.
1204 ``alwaysinline``
1205     This attribute indicates that the inliner should attempt to inline
1206     this function into callers whenever possible, ignoring any active
1207     inlining size threshold for this caller.
1208 ``builtin``
1209     This indicates that the callee function at a call site should be
1210     recognized as a built-in function, even though the function's declaration
1211     uses the ``nobuiltin`` attribute. This is only valid at call sites for
1212     direct calls to functions that are declared with the ``nobuiltin``
1213     attribute.
1214 ``cold``
1215     This attribute indicates that this function is rarely called. When
1216     computing edge weights, basic blocks post-dominated by a cold
1217     function call are also considered to be cold; and, thus, given low
1218     weight.
1219 ``convergent``
1220     This attribute indicates that the callee is dependent on a convergent
1221     thread execution pattern under certain parallel execution models.
1222     Transformations that are execution model agnostic may not make the execution
1223     of a convergent operation control dependent on any additional values.
1224 ``inlinehint``
1225     This attribute indicates that the source code contained a hint that
1226     inlining this function is desirable (such as the "inline" keyword in
1227     C/C++). It is just a hint; it imposes no requirements on the
1228     inliner.
1229 ``jumptable``
1230     This attribute indicates that the function should be added to a
1231     jump-instruction table at code-generation time, and that all address-taken
1232     references to this function should be replaced with a reference to the
1233     appropriate jump-instruction-table function pointer. Note that this creates
1234     a new pointer for the original function, which means that code that depends
1235     on function-pointer identity can break. So, any function annotated with
1236     ``jumptable`` must also be ``unnamed_addr``.
1237 ``minsize``
1238     This attribute suggests that optimization passes and code generator
1239     passes make choices that keep the code size of this function as small
1240     as possible and perform optimizations that may sacrifice runtime
1241     performance in order to minimize the size of the generated code.
1242 ``naked``
1243     This attribute disables prologue / epilogue emission for the
1244     function. This can have very system-specific consequences.
1245 ``nobuiltin``
1246     This indicates that the callee function at a call site is not recognized as
1247     a built-in function. LLVM will retain the original call and not replace it
1248     with equivalent code based on the semantics of the built-in function, unless
1249     the call site uses the ``builtin`` attribute. This is valid at call sites
1250     and on function declarations and definitions.
1251 ``noduplicate``
1252     This attribute indicates that calls to the function cannot be
1253     duplicated. A call to a ``noduplicate`` function may be moved
1254     within its parent function, but may not be duplicated within
1255     its parent function.
1256
1257     A function containing a ``noduplicate`` call may still
1258     be an inlining candidate, provided that the call is not
1259     duplicated by inlining. That implies that the function has
1260     internal linkage and only has one call site, so the original
1261     call is dead after inlining.
1262 ``noimplicitfloat``
1263     This attributes disables implicit floating point instructions.
1264 ``noinline``
1265     This attribute indicates that the inliner should never inline this
1266     function in any situation. This attribute may not be used together
1267     with the ``alwaysinline`` attribute.
1268 ``nonlazybind``
1269     This attribute suppresses lazy symbol binding for the function. This
1270     may make calls to the function faster, at the cost of extra program
1271     startup time if the function is not called during program startup.
1272 ``noredzone``
1273     This attribute indicates that the code generator should not use a
1274     red zone, even if the target-specific ABI normally permits it.
1275 ``noreturn``
1276     This function attribute indicates that the function never returns
1277     normally. This produces undefined behavior at runtime if the
1278     function ever does dynamically return.
1279 ``nounwind``
1280     This function attribute indicates that the function never raises an
1281     exception. If the function does raise an exception, its runtime
1282     behavior is undefined. However, functions marked nounwind may still
1283     trap or generate asynchronous exceptions. Exception handling schemes
1284     that are recognized by LLVM to handle asynchronous exceptions, such
1285     as SEH, will still provide their implementation defined semantics.
1286 ``optnone``
1287     This function attribute indicates that the function is not optimized
1288     by any optimization or code generator passes with the
1289     exception of interprocedural optimization passes.
1290     This attribute cannot be used together with the ``alwaysinline``
1291     attribute; this attribute is also incompatible
1292     with the ``minsize`` attribute and the ``optsize`` attribute.
1293
1294     This attribute requires the ``noinline`` attribute to be specified on
1295     the function as well, so the function is never inlined into any caller.
1296     Only functions with the ``alwaysinline`` attribute are valid
1297     candidates for inlining into the body of this function.
1298 ``optsize``
1299     This attribute suggests that optimization passes and code generator
1300     passes make choices that keep the code size of this function low,
1301     and otherwise do optimizations specifically to reduce code size as
1302     long as they do not significantly impact runtime performance.
1303 ``readnone``
1304     On a function, this attribute indicates that the function computes its
1305     result (or decides to unwind an exception) based strictly on its arguments,
1306     without dereferencing any pointer arguments or otherwise accessing
1307     any mutable state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1308     caller functions. It does not write through any pointer arguments
1309     (including ``byval`` arguments) and never changes any state visible
1310     to callers. This means that it cannot unwind exceptions by calling
1311     the ``C++`` exception throwing methods.
1312
1313     On an argument, this attribute indicates that the function does not
1314     dereference that pointer argument, even though it may read or write the
1315     memory that the pointer points to if accessed through other pointers.
1316 ``readonly``
1317     On a function, this attribute indicates that the function does not write
1318     through any pointer arguments (including ``byval`` arguments) or otherwise
1319     modify any state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1320     caller functions. It may dereference pointer arguments and read
1321     state that may be set in the caller. A readonly function always
1322     returns the same value (or unwinds an exception identically) when
1323     called with the same set of arguments and global state. It cannot
1324     unwind an exception by calling the ``C++`` exception throwing
1325     methods.
1326
1327     On an argument, this attribute indicates that the function does not write
1328     through this pointer argument, even though it may write to the memory that
1329     the pointer points to.
1330 ``argmemonly``
1331     This attribute indicates that the only memory accesses inside function are
1332     loads and stores from objects pointed to by its pointer-typed arguments,
1333     with arbitrary offsets. Or in other words, all memory operations in the
1334     function can refer to memory only using pointers based on its function
1335     arguments.
1336     Note that ``argmemonly`` can be used together with ``readonly`` attribute
1337     in order to specify that function reads only from its arguments.
1338 ``returns_twice``
1339     This attribute indicates that this function can return twice. The C
1340     ``setjmp`` is an example of such a function. The compiler disables
1341     some optimizations (like tail calls) in the caller of these
1342     functions.
1343 ``safestack``
1344     This attribute indicates that
1345     `SafeStack <http://clang.llvm.org/docs/SafeStack.html>`_
1346     protection is enabled for this function.
1347
1348     If a function that has a ``safestack`` attribute is inlined into a
1349     function that doesn't have a ``safestack`` attribute or which has an
1350     ``ssp``, ``sspstrong`` or ``sspreq`` attribute, then the resulting
1351     function will have a ``safestack`` attribute.
1352 ``sanitize_address``
1353     This attribute indicates that AddressSanitizer checks
1354     (dynamic address safety analysis) are enabled for this function.
1355 ``sanitize_memory``
1356     This attribute indicates that MemorySanitizer checks (dynamic detection
1357     of accesses to uninitialized memory) are enabled for this function.
1358 ``sanitize_thread``
1359     This attribute indicates that ThreadSanitizer checks
1360     (dynamic thread safety analysis) are enabled for this function.
1361 ``ssp``
1362     This attribute indicates that the function should emit a stack
1363     smashing protector. It is in the form of a "canary" --- a random value
1364     placed on the stack before the local variables that's checked upon
1365     return from the function to see if it has been overwritten. A
1366     heuristic is used to determine if a function needs stack protectors
1367     or not. The heuristic used will enable protectors for functions with:
1368
1369     - Character arrays larger than ``ssp-buffer-size`` (default 8).
1370     - Aggregates containing character arrays larger than ``ssp-buffer-size``.
1371     - Calls to alloca() with variable sizes or constant sizes greater than
1372       ``ssp-buffer-size``.
1373
1374     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1375     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1376
1377     If a function that has an ``ssp`` attribute is inlined into a
1378     function that doesn't have an ``ssp`` attribute, then the resulting
1379     function will have an ``ssp`` attribute.
1380 ``sspreq``
1381     This attribute indicates that the function should *always* emit a
1382     stack smashing protector. This overrides the ``ssp`` function
1383     attribute.
1384
1385     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1386     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1387     The specific layout rules are:
1388
1389     #. Large arrays and structures containing large arrays
1390        (``>= ssp-buffer-size``) are closest to the stack protector.
1391     #. Small arrays and structures containing small arrays
1392        (``< ssp-buffer-size``) are 2nd closest to the protector.
1393     #. Variables that have had their address taken are 3rd closest to the
1394        protector.
1395
1396     If a function that has an ``sspreq`` attribute is inlined into a
1397     function that doesn't have an ``sspreq`` attribute or which has an
1398     ``ssp`` or ``sspstrong`` attribute, then the resulting function will have
1399     an ``sspreq`` attribute.
1400 ``sspstrong``
1401     This attribute indicates that the function should emit a stack smashing
1402     protector. This attribute causes a strong heuristic to be used when
1403     determining if a function needs stack protectors. The strong heuristic
1404     will enable protectors for functions with:
1405
1406     - Arrays of any size and type
1407     - Aggregates containing an array of any size and type.
1408     - Calls to alloca().
1409     - Local variables that have had their address taken.
1410
1411     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1412     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1413     The specific layout rules are:
1414
1415     #. Large arrays and structures containing large arrays
1416        (``>= ssp-buffer-size``) are closest to the stack protector.
1417     #. Small arrays and structures containing small arrays
1418        (``< ssp-buffer-size``) are 2nd closest to the protector.
1419     #. Variables that have had their address taken are 3rd closest to the
1420        protector.
1421
1422     This overrides the ``ssp`` function attribute.
1423
1424     If a function that has an ``sspstrong`` attribute is inlined into a
1425     function that doesn't have an ``sspstrong`` attribute, then the
1426     resulting function will have an ``sspstrong`` attribute.
1427 ``"thunk"``
1428     This attribute indicates that the function will delegate to some other
1429     function with a tail call. The prototype of a thunk should not be used for
1430     optimization purposes. The caller is expected to cast the thunk prototype to
1431     match the thunk target prototype.
1432 ``uwtable``
1433     This attribute indicates that the ABI being targeted requires that
1434     an unwind table entry be produced for this function even if we can
1435     show that no exceptions passes by it. This is normally the case for
1436     the ELF x86-64 abi, but it can be disabled for some compilation
1437     units.
1438
1439
1440 .. _opbundles:
1441
1442 Operand Bundles
1443 ---------------
1444
1445 Note: operand bundles are a work in progress, and they should be
1446 considered experimental at this time.
1447
1448 Operand bundles are tagged sets of SSA values that can be associated
1449 with certain LLVM instructions (currently only ``call`` s and
1450 ``invoke`` s).  In a way they are like metadata, but dropping them is
1451 incorrect and will change program semantics.
1452
1453 Syntax::
1454
1455     operand bundle set ::= '[' operand bundle ']'
1456     operand bundle ::= tag '(' [ bundle operand ] (, bundle operand )* ')'
1457     bundle operand ::= SSA value
1458     tag ::= string constant
1459
1460 Operand bundles are **not** part of a function's signature, and a
1461 given function may be called from multiple places with different kinds
1462 of operand bundles.  This reflects the fact that the operand bundles
1463 are conceptually a part of the ``call`` (or ``invoke``), not the
1464 callee being dispatched to.
1465
1466 Operand bundles are a generic mechanism intended to support
1467 runtime-introspection-like functionality for managed languages.  While
1468 the exact semantics of an operand bundle depend on the bundle tag,
1469 there are certain limitations to how much the presence of an operand
1470 bundle can influence the semantics of a program.  These restrictions
1471 are described as the semantics of an "unknown" operand bundle.  As
1472 long as the behavior of an operand bundle is describable within these
1473 restrictions, LLVM does not need to have special knowledge of the
1474 operand bundle to not miscompile programs containing it.
1475
1476 - The bundle operands for an unknown operand bundle escape in unknown
1477   ways before control is transferred to the callee or invokee.
1478 - Calls and invokes with operand bundles have unknown read / write
1479   effect on the heap on entry and exit (even if the call target is
1480   ``readnone`` or ``readonly``).
1481 - An operand bundle at a call site cannot change the implementation
1482   of the called function.  Inter-procedural optimizations work as
1483   usual as long as they take into account the first two properties.
1484
1485 .. _moduleasm:
1486
1487 Module-Level Inline Assembly
1488 ----------------------------
1489
1490 Modules may contain "module-level inline asm" blocks, which corresponds
1491 to the GCC "file scope inline asm" blocks. These blocks are internally
1492 concatenated by LLVM and treated as a single unit, but may be separated
1493 in the ``.ll`` file if desired. The syntax is very simple:
1494
1495 .. code-block:: llvm
1496
1497     module asm "inline asm code goes here"
1498     module asm "more can go here"
1499
1500 The strings can contain any character by escaping non-printable
1501 characters. The escape sequence used is simply "\\xx" where "xx" is the
1502 two digit hex code for the number.
1503
1504 Note that the assembly string *must* be parseable by LLVM's integrated assembler
1505 (unless it is disabled), even when emitting a ``.s`` file.
1506
1507 .. _langref_datalayout:
1508
1509 Data Layout
1510 -----------
1511
1512 A module may specify a target specific data layout string that specifies
1513 how data is to be laid out in memory. The syntax for the data layout is
1514 simply:
1515
1516 .. code-block:: llvm
1517
1518     target datalayout = "layout specification"
1519
1520 The *layout specification* consists of a list of specifications
1521 separated by the minus sign character ('-'). Each specification starts
1522 with a letter and may include other information after the letter to
1523 define some aspect of the data layout. The specifications accepted are
1524 as follows:
1525
1526 ``E``
1527     Specifies that the target lays out data in big-endian form. That is,
1528     the bits with the most significance have the lowest address
1529     location.
1530 ``e``
1531     Specifies that the target lays out data in little-endian form. That
1532     is, the bits with the least significance have the lowest address
1533     location.
1534 ``S<size>``
1535     Specifies the natural alignment of the stack in bits. Alignment
1536     promotion of stack variables is limited to the natural stack
1537     alignment to avoid dynamic stack realignment. The stack alignment
1538     must be a multiple of 8-bits. If omitted, the natural stack
1539     alignment defaults to "unspecified", which does not prevent any
1540     alignment promotions.
1541 ``p[n]:<size>:<abi>:<pref>``
1542     This specifies the *size* of a pointer and its ``<abi>`` and
1543     ``<pref>``\erred alignments for address space ``n``. All sizes are in
1544     bits. The address space, ``n``, is optional, and if not specified,
1545     denotes the default address space 0. The value of ``n`` must be
1546     in the range [1,2^23).
1547 ``i<size>:<abi>:<pref>``
1548     This specifies the alignment for an integer type of a given bit
1549     ``<size>``. The value of ``<size>`` must be in the range [1,2^23).
1550 ``v<size>:<abi>:<pref>``
1551     This specifies the alignment for a vector type of a given bit
1552     ``<size>``.
1553 ``f<size>:<abi>:<pref>``
1554     This specifies the alignment for a floating point type of a given bit
1555     ``<size>``. Only values of ``<size>`` that are supported by the target
1556     will work. 32 (float) and 64 (double) are supported on all targets; 80
1557     or 128 (different flavors of long double) are also supported on some
1558     targets.
1559 ``a:<abi>:<pref>``
1560     This specifies the alignment for an object of aggregate type.
1561 ``m:<mangling>``
1562     If present, specifies that llvm names are mangled in the output. The
1563     options are
1564
1565     * ``e``: ELF mangling: Private symbols get a ``.L`` prefix.
1566     * ``m``: Mips mangling: Private symbols get a ``$`` prefix.
1567     * ``o``: Mach-O mangling: Private symbols get ``L`` prefix. Other
1568       symbols get a ``_`` prefix.
1569     * ``w``: Windows COFF prefix:  Similar to Mach-O, but stdcall and fastcall
1570       functions also get a suffix based on the frame size.
1571 ``n<size1>:<size2>:<size3>...``
1572     This specifies a set of native integer widths for the target CPU in
1573     bits. For example, it might contain ``n32`` for 32-bit PowerPC,
1574     ``n32:64`` for PowerPC 64, or ``n8:16:32:64`` for X86-64. Elements of
1575     this set are considered to support most general arithmetic operations
1576     efficiently.
1577
1578 On every specification that takes a ``<abi>:<pref>``, specifying the
1579 ``<pref>`` alignment is optional. If omitted, the preceding ``:``
1580 should be omitted too and ``<pref>`` will be equal to ``<abi>``.
1581
1582 When constructing the data layout for a given target, LLVM starts with a
1583 default set of specifications which are then (possibly) overridden by
1584 the specifications in the ``datalayout`` keyword. The default
1585 specifications are given in this list:
1586
1587 -  ``E`` - big endian
1588 -  ``p:64:64:64`` - 64-bit pointers with 64-bit alignment.
1589 -  ``p[n]:64:64:64`` - Other address spaces are assumed to be the
1590    same as the default address space.
1591 -  ``S0`` - natural stack alignment is unspecified
1592 -  ``i1:8:8`` - i1 is 8-bit (byte) aligned
1593 -  ``i8:8:8`` - i8 is 8-bit (byte) aligned
1594 -  ``i16:16:16`` - i16 is 16-bit aligned
1595 -  ``i32:32:32`` - i32 is 32-bit aligned
1596 -  ``i64:32:64`` - i64 has ABI alignment of 32-bits but preferred
1597    alignment of 64-bits
1598 -  ``f16:16:16`` - half is 16-bit aligned
1599 -  ``f32:32:32`` - float is 32-bit aligned
1600 -  ``f64:64:64`` - double is 64-bit aligned
1601 -  ``f128:128:128`` - quad is 128-bit aligned
1602 -  ``v64:64:64`` - 64-bit vector is 64-bit aligned
1603 -  ``v128:128:128`` - 128-bit vector is 128-bit aligned
1604 -  ``a:0:64`` - aggregates are 64-bit aligned
1605
1606 When LLVM is determining the alignment for a given type, it uses the
1607 following rules:
1608
1609 #. If the type sought is an exact match for one of the specifications,
1610    that specification is used.
1611 #. If no match is found, and the type sought is an integer type, then
1612    the smallest integer type that is larger than the bitwidth of the
1613    sought type is used. If none of the specifications are larger than
1614    the bitwidth then the largest integer type is used. For example,
1615    given the default specifications above, the i7 type will use the
1616    alignment of i8 (next largest) while both i65 and i256 will use the
1617    alignment of i64 (largest specified).
1618 #. If no match is found, and the type sought is a vector type, then the
1619    largest vector type that is smaller than the sought vector type will
1620    be used as a fall back. This happens because <128 x double> can be
1621    implemented in terms of 64 <2 x double>, for example.
1622
1623 The function of the data layout string may not be what you expect.
1624 Notably, this is not a specification from the frontend of what alignment
1625 the code generator should use.
1626
1627 Instead, if specified, the target data layout is required to match what
1628 the ultimate *code generator* expects. This string is used by the
1629 mid-level optimizers to improve code, and this only works if it matches
1630 what the ultimate code generator uses. There is no way to generate IR
1631 that does not embed this target-specific detail into the IR. If you
1632 don't specify the string, the default specifications will be used to
1633 generate a Data Layout and the optimization phases will operate
1634 accordingly and introduce target specificity into the IR with respect to
1635 these default specifications.
1636
1637 .. _langref_triple:
1638
1639 Target Triple
1640 -------------
1641
1642 A module may specify a target triple string that describes the target
1643 host. The syntax for the target triple is simply:
1644
1645 .. code-block:: llvm
1646
1647     target triple = "x86_64-apple-macosx10.7.0"
1648
1649 The *target triple* string consists of a series of identifiers delimited
1650 by the minus sign character ('-'). The canonical forms are:
1651
1652 ::
1653
1654     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM
1655     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM-ENVIRONMENT
1656
1657 This information is passed along to the backend so that it generates
1658 code for the proper architecture. It's possible to override this on the
1659 command line with the ``-mtriple`` command line option.
1660
1661 .. _pointeraliasing:
1662
1663 Pointer Aliasing Rules
1664 ----------------------
1665
1666 Any memory access must be done through a pointer value associated with
1667 an address range of the memory access, otherwise the behavior is
1668 undefined. Pointer values are associated with address ranges according
1669 to the following rules:
1670
1671 -  A pointer value is associated with the addresses associated with any
1672    value it is *based* on.
1673 -  An address of a global variable is associated with the address range
1674    of the variable's storage.
1675 -  The result value of an allocation instruction is associated with the
1676    address range of the allocated storage.
1677 -  A null pointer in the default address-space is associated with no
1678    address.
1679 -  An integer constant other than zero or a pointer value returned from
1680    a function not defined within LLVM may be associated with address
1681    ranges allocated through mechanisms other than those provided by
1682    LLVM. Such ranges shall not overlap with any ranges of addresses
1683    allocated by mechanisms provided by LLVM.
1684
1685 A pointer value is *based* on another pointer value according to the
1686 following rules:
1687
1688 -  A pointer value formed from a ``getelementptr`` operation is *based*
1689    on the first value operand of the ``getelementptr``.
1690 -  The result value of a ``bitcast`` is *based* on the operand of the
1691    ``bitcast``.
1692 -  A pointer value formed by an ``inttoptr`` is *based* on all pointer
1693    values that contribute (directly or indirectly) to the computation of
1694    the pointer's value.
1695 -  The "*based* on" relationship is transitive.
1696
1697 Note that this definition of *"based"* is intentionally similar to the
1698 definition of *"based"* in C99, though it is slightly weaker.
1699
1700 LLVM IR does not associate types with memory. The result type of a
1701 ``load`` merely indicates the size and alignment of the memory from
1702 which to load, as well as the interpretation of the value. The first
1703 operand type of a ``store`` similarly only indicates the size and
1704 alignment of the store.
1705
1706 Consequently, type-based alias analysis, aka TBAA, aka
1707 ``-fstrict-aliasing``, is not applicable to general unadorned LLVM IR.
1708 :ref:`Metadata <metadata>` may be used to encode additional information
1709 which specialized optimization passes may use to implement type-based
1710 alias analysis.
1711
1712 .. _volatile:
1713
1714 Volatile Memory Accesses
1715 ------------------------
1716
1717 Certain memory accesses, such as :ref:`load <i_load>`'s,
1718 :ref:`store <i_store>`'s, and :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>`'s may be
1719 marked ``volatile``. The optimizers must not change the number of
1720 volatile operations or change their order of execution relative to other
1721 volatile operations. The optimizers *may* change the order of volatile
1722 operations relative to non-volatile operations. This is not Java's
1723 "volatile" and has no cross-thread synchronization behavior.
1724
1725 IR-level volatile loads and stores cannot safely be optimized into
1726 llvm.memcpy or llvm.memmove intrinsics even when those intrinsics are
1727 flagged volatile. Likewise, the backend should never split or merge
1728 target-legal volatile load/store instructions.
1729
1730 .. admonition:: Rationale
1731
1732  Platforms may rely on volatile loads and stores of natively supported
1733  data width to be executed as single instruction. For example, in C
1734  this holds for an l-value of volatile primitive type with native
1735  hardware support, but not necessarily for aggregate types. The
1736  frontend upholds these expectations, which are intentionally
1737  unspecified in the IR. The rules above ensure that IR transformations
1738  do not violate the frontend's contract with the language.
1739
1740 .. _memmodel:
1741
1742 Memory Model for Concurrent Operations
1743 --------------------------------------
1744
1745 The LLVM IR does not define any way to start parallel threads of
1746 execution or to register signal handlers. Nonetheless, there are
1747 platform-specific ways to create them, and we define LLVM IR's behavior
1748 in their presence. This model is inspired by the C++0x memory model.
1749
1750 For a more informal introduction to this model, see the :doc:`Atomics`.
1751
1752 We define a *happens-before* partial order as the least partial order
1753 that
1754
1755 -  Is a superset of single-thread program order, and
1756 -  When a *synchronizes-with* ``b``, includes an edge from ``a`` to
1757    ``b``. *Synchronizes-with* pairs are introduced by platform-specific
1758    techniques, like pthread locks, thread creation, thread joining,
1759    etc., and by atomic instructions. (See also :ref:`Atomic Memory Ordering
1760    Constraints <ordering>`).
1761
1762 Note that program order does not introduce *happens-before* edges
1763 between a thread and signals executing inside that thread.
1764
1765 Every (defined) read operation (load instructions, memcpy, atomic
1766 loads/read-modify-writes, etc.) R reads a series of bytes written by
1767 (defined) write operations (store instructions, atomic
1768 stores/read-modify-writes, memcpy, etc.). For the purposes of this
1769 section, initialized globals are considered to have a write of the
1770 initializer which is atomic and happens before any other read or write
1771 of the memory in question. For each byte of a read R, R\ :sub:`byte`
1772 may see any write to the same byte, except:
1773
1774 -  If write\ :sub:`1`  happens before write\ :sub:`2`, and
1775    write\ :sub:`2` happens before R\ :sub:`byte`, then
1776    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`1`.
1777 -  If R\ :sub:`byte` happens before write\ :sub:`3`, then
1778    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`3`.
1779
1780 Given that definition, R\ :sub:`byte` is defined as follows:
1781
1782 -  If R is volatile, the result is target-dependent. (Volatile is
1783    supposed to give guarantees which can support ``sig_atomic_t`` in
1784    C/C++, and may be used for accesses to addresses that do not behave
1785    like normal memory. It does not generally provide cross-thread
1786    synchronization.)
1787 -  Otherwise, if there is no write to the same byte that happens before
1788    R\ :sub:`byte`, R\ :sub:`byte` returns ``undef`` for that byte.
1789 -  Otherwise, if R\ :sub:`byte` may see exactly one write,
1790    R\ :sub:`byte` returns the value written by that write.
1791 -  Otherwise, if R is atomic, and all the writes R\ :sub:`byte` may
1792    see are atomic, it chooses one of the values written. See the :ref:`Atomic
1793    Memory Ordering Constraints <ordering>` section for additional
1794    constraints on how the choice is made.
1795 -  Otherwise R\ :sub:`byte` returns ``undef``.
1796
1797 R returns the value composed of the series of bytes it read. This
1798 implies that some bytes within the value may be ``undef`` **without**
1799 the entire value being ``undef``. Note that this only defines the
1800 semantics of the operation; it doesn't mean that targets will emit more
1801 than one instruction to read the series of bytes.
1802
1803 Note that in cases where none of the atomic intrinsics are used, this
1804 model places only one restriction on IR transformations on top of what
1805 is required for single-threaded execution: introducing a store to a byte
1806 which might not otherwise be stored is not allowed in general.
1807 (Specifically, in the case where another thread might write to and read
1808 from an address, introducing a store can change a load that may see
1809 exactly one write into a load that may see multiple writes.)
1810
1811 .. _ordering:
1812
1813 Atomic Memory Ordering Constraints
1814 ----------------------------------
1815
1816 Atomic instructions (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>`,
1817 :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`, :ref:`fence <i_fence>`,
1818 :ref:`atomic load <i_load>`, and :ref:`atomic store <i_store>`) take
1819 ordering parameters that determine which other atomic instructions on
1820 the same address they *synchronize with*. These semantics are borrowed
1821 from Java and C++0x, but are somewhat more colloquial. If these
1822 descriptions aren't precise enough, check those specs (see spec
1823 references in the :doc:`atomics guide <Atomics>`).
1824 :ref:`fence <i_fence>` instructions treat these orderings somewhat
1825 differently since they don't take an address. See that instruction's
1826 documentation for details.
1827
1828 For a simpler introduction to the ordering constraints, see the
1829 :doc:`Atomics`.
1830
1831 ``unordered``
1832     The set of values that can be read is governed by the happens-before
1833     partial order. A value cannot be read unless some operation wrote
1834     it. This is intended to provide a guarantee strong enough to model
1835     Java's non-volatile shared variables. This ordering cannot be
1836     specified for read-modify-write operations; it is not strong enough
1837     to make them atomic in any interesting way.
1838 ``monotonic``
1839     In addition to the guarantees of ``unordered``, there is a single
1840     total order for modifications by ``monotonic`` operations on each
1841     address. All modification orders must be compatible with the
1842     happens-before order. There is no guarantee that the modification
1843     orders can be combined to a global total order for the whole program
1844     (and this often will not be possible). The read in an atomic
1845     read-modify-write operation (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>` and
1846     :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`) reads the value in the modification
1847     order immediately before the value it writes. If one atomic read
1848     happens before another atomic read of the same address, the later
1849     read must see the same value or a later value in the address's
1850     modification order. This disallows reordering of ``monotonic`` (or
1851     stronger) operations on the same address. If an address is written
1852     ``monotonic``-ally by one thread, and other threads ``monotonic``-ally
1853     read that address repeatedly, the other threads must eventually see
1854     the write. This corresponds to the C++0x/C1x
1855     ``memory_order_relaxed``.
1856 ``acquire``
1857     In addition to the guarantees of ``monotonic``, a
1858     *synchronizes-with* edge may be formed with a ``release`` operation.
1859     This is intended to model C++'s ``memory_order_acquire``.
1860 ``release``
1861     In addition to the guarantees of ``monotonic``, if this operation
1862     writes a value which is subsequently read by an ``acquire``
1863     operation, it *synchronizes-with* that operation. (This isn't a
1864     complete description; see the C++0x definition of a release
1865     sequence.) This corresponds to the C++0x/C1x
1866     ``memory_order_release``.
1867 ``acq_rel`` (acquire+release)
1868     Acts as both an ``acquire`` and ``release`` operation on its
1869     address. This corresponds to the C++0x/C1x ``memory_order_acq_rel``.
1870 ``seq_cst`` (sequentially consistent)
1871     In addition to the guarantees of ``acq_rel`` (``acquire`` for an
1872     operation that only reads, ``release`` for an operation that only
1873     writes), there is a global total order on all
1874     sequentially-consistent operations on all addresses, which is
1875     consistent with the *happens-before* partial order and with the
1876     modification orders of all the affected addresses. Each
1877     sequentially-consistent read sees the last preceding write to the
1878     same address in this global order. This corresponds to the C++0x/C1x
1879     ``memory_order_seq_cst`` and Java volatile.
1880
1881 .. _singlethread:
1882
1883 If an atomic operation is marked ``singlethread``, it only *synchronizes
1884 with* or participates in modification and seq\_cst total orderings with
1885 other operations running in the same thread (for example, in signal
1886 handlers).
1887
1888 .. _fastmath:
1889
1890 Fast-Math Flags
1891 ---------------
1892
1893 LLVM IR floating-point binary ops (:ref:`fadd <i_fadd>`,
1894 :ref:`fsub <i_fsub>`, :ref:`fmul <i_fmul>`, :ref:`fdiv <i_fdiv>`,
1895 :ref:`frem <i_frem>`, :ref:`fcmp <i_fcmp>`) have the following flags that can
1896 be set to enable otherwise unsafe floating point operations
1897
1898 ``nnan``
1899    No NaNs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1900    NaN. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1901    NaNs, but the value of the result is undefined.
1902
1903 ``ninf``
1904    No Infs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1905    +/-Inf. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1906    +/-Inf, but the value of the result is undefined.
1907
1908 ``nsz``
1909    No Signed Zeros - Allow optimizations to treat the sign of a zero
1910    argument or result as insignificant.
1911
1912 ``arcp``
1913    Allow Reciprocal - Allow optimizations to use the reciprocal of an
1914    argument rather than perform division.
1915
1916 ``fast``
1917    Fast - Allow algebraically equivalent transformations that may
1918    dramatically change results in floating point (e.g. reassociate). This
1919    flag implies all the others.
1920
1921 .. _uselistorder:
1922
1923 Use-list Order Directives
1924 -------------------------
1925
1926 Use-list directives encode the in-memory order of each use-list, allowing the
1927 order to be recreated. ``<order-indexes>`` is a comma-separated list of
1928 indexes that are assigned to the referenced value's uses. The referenced
1929 value's use-list is immediately sorted by these indexes.
1930
1931 Use-list directives may appear at function scope or global scope. They are not
1932 instructions, and have no effect on the semantics of the IR. When they're at
1933 function scope, they must appear after the terminator of the final basic block.
1934
1935 If basic blocks have their address taken via ``blockaddress()`` expressions,
1936 ``uselistorder_bb`` can be used to reorder their use-lists from outside their
1937 function's scope.
1938
1939 :Syntax:
1940
1941 ::
1942
1943     uselistorder <ty> <value>, { <order-indexes> }
1944     uselistorder_bb @function, %block { <order-indexes> }
1945
1946 :Examples:
1947
1948 ::
1949
1950     define void @foo(i32 %arg1, i32 %arg2) {
1951     entry:
1952       ; ... instructions ...
1953     bb:
1954       ; ... instructions ...
1955
1956       ; At function scope.
1957       uselistorder i32 %arg1, { 1, 0, 2 }
1958       uselistorder label %bb, { 1, 0 }
1959     }
1960
1961     ; At global scope.
1962     uselistorder i32* @global, { 1, 2, 0 }
1963     uselistorder i32 7, { 1, 0 }
1964     uselistorder i32 (i32) @bar, { 1, 0 }
1965     uselistorder_bb @foo, %bb, { 5, 1, 3, 2, 0, 4 }
1966
1967 .. _typesystem:
1968
1969 Type System
1970 ===========
1971
1972 The LLVM type system is one of the most important features of the
1973 intermediate representation. Being typed enables a number of
1974 optimizations to be performed on the intermediate representation
1975 directly, without having to do extra analyses on the side before the
1976 transformation. A strong type system makes it easier to read the
1977 generated code and enables novel analyses and transformations that are
1978 not feasible to perform on normal three address code representations.
1979
1980 .. _t_void:
1981
1982 Void Type
1983 ---------
1984
1985 :Overview:
1986
1987
1988 The void type does not represent any value and has no size.
1989
1990 :Syntax:
1991
1992
1993 ::
1994
1995       void
1996
1997
1998 .. _t_function:
1999
2000 Function Type
2001 -------------
2002
2003 :Overview:
2004
2005
2006 The function type can be thought of as a function signature. It consists of a
2007 return type and a list of formal parameter types. The return type of a function
2008 type is a void type or first class type --- except for :ref:`label <t_label>`
2009 and :ref:`metadata <t_metadata>` types.
2010
2011 :Syntax:
2012
2013 ::
2014
2015       <returntype> (<parameter list>)
2016
2017 ...where '``<parameter list>``' is a comma-separated list of type
2018 specifiers. Optionally, the parameter list may include a type ``...``, which
2019 indicates that the function takes a variable number of arguments. Variable
2020 argument functions can access their arguments with the :ref:`variable argument
2021 handling intrinsic <int_varargs>` functions. '``<returntype>``' is any type
2022 except :ref:`label <t_label>` and :ref:`metadata <t_metadata>`.
2023
2024 :Examples:
2025
2026 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2027 | ``i32 (i32)``                   | function taking an ``i32``, returning an ``i32``                                                                                                                    |
2028 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2029 | ``float (i16, i32 *) *``        | :ref:`Pointer <t_pointer>` to a function that takes an ``i16`` and a :ref:`pointer <t_pointer>` to ``i32``, returning ``float``.                                    |
2030 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2031 | ``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. |
2032 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2033 | ``{i32, i32} (i32)``            | A function taking an ``i32``, returning a :ref:`structure <t_struct>` containing two ``i32`` values                                                                 |
2034 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2035
2036 .. _t_firstclass:
2037
2038 First Class Types
2039 -----------------
2040
2041 The :ref:`first class <t_firstclass>` types are perhaps the most important.
2042 Values of these types are the only ones which can be produced by
2043 instructions.
2044
2045 .. _t_single_value:
2046
2047 Single Value Types
2048 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2049
2050 These are the types that are valid in registers from CodeGen's perspective.
2051
2052 .. _t_integer:
2053
2054 Integer Type
2055 """"""""""""
2056
2057 :Overview:
2058
2059 The integer type is a very simple type that simply specifies an
2060 arbitrary bit width for the integer type desired. Any bit width from 1
2061 bit to 2\ :sup:`23`\ -1 (about 8 million) can be specified.
2062
2063 :Syntax:
2064
2065 ::
2066
2067       iN
2068
2069 The number of bits the integer will occupy is specified by the ``N``
2070 value.
2071
2072 Examples:
2073 *********
2074
2075 +----------------+------------------------------------------------+
2076 | ``i1``         | a single-bit integer.                          |
2077 +----------------+------------------------------------------------+
2078 | ``i32``        | a 32-bit integer.                              |
2079 +----------------+------------------------------------------------+
2080 | ``i1942652``   | a really big integer of over 1 million bits.   |
2081 +----------------+------------------------------------------------+
2082
2083 .. _t_floating:
2084
2085 Floating Point Types
2086 """"""""""""""""""""
2087
2088 .. list-table::
2089    :header-rows: 1
2090
2091    * - Type
2092      - Description
2093
2094    * - ``half``
2095      - 16-bit floating point value
2096
2097    * - ``float``
2098      - 32-bit floating point value
2099
2100    * - ``double``
2101      - 64-bit floating point value
2102
2103    * - ``fp128``
2104      - 128-bit floating point value (112-bit mantissa)
2105
2106    * - ``x86_fp80``
2107      -  80-bit floating point value (X87)
2108
2109    * - ``ppc_fp128``
2110      - 128-bit floating point value (two 64-bits)
2111
2112 X86_mmx Type
2113 """"""""""""
2114
2115 :Overview:
2116
2117 The x86_mmx type represents a value held in an MMX register on an x86
2118 machine. The operations allowed on it are quite limited: parameters and
2119 return values, load and store, and bitcast. User-specified MMX
2120 instructions are represented as intrinsic or asm calls with arguments
2121 and/or results of this type. There are no arrays, vectors or constants
2122 of this type.
2123
2124 :Syntax:
2125
2126 ::
2127
2128       x86_mmx
2129
2130
2131 .. _t_pointer:
2132
2133 Pointer Type
2134 """"""""""""
2135
2136 :Overview:
2137
2138 The pointer type is used to specify memory locations. Pointers are
2139 commonly used to reference objects in memory.
2140
2141 Pointer types may have an optional address space attribute defining the
2142 numbered address space where the pointed-to object resides. The default
2143 address space is number zero. The semantics of non-zero address spaces
2144 are target-specific.
2145
2146 Note that LLVM does not permit pointers to void (``void*``) nor does it
2147 permit pointers to labels (``label*``). Use ``i8*`` instead.
2148
2149 :Syntax:
2150
2151 ::
2152
2153       <type> *
2154
2155 :Examples:
2156
2157 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2158 | ``[4 x i32]*``          | A :ref:`pointer <t_pointer>` to :ref:`array <t_array>` of four ``i32`` values.                               |
2159 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2160 | ``i32 (i32*) *``        | A :ref:`pointer <t_pointer>` to a :ref:`function <t_function>` that takes an ``i32*``, returning an ``i32``. |
2161 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2162 | ``i32 addrspace(5)*``   | A :ref:`pointer <t_pointer>` to an ``i32`` value that resides in address space #5.                           |
2163 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2164
2165 .. _t_vector:
2166
2167 Vector Type
2168 """""""""""
2169
2170 :Overview:
2171
2172 A vector type is a simple derived type that represents a vector of
2173 elements. Vector types are used when multiple primitive data are
2174 operated in parallel using a single instruction (SIMD). A vector type
2175 requires a size (number of elements) and an underlying primitive data
2176 type. Vector types are considered :ref:`first class <t_firstclass>`.
2177
2178 :Syntax:
2179
2180 ::
2181
2182       < <# elements> x <elementtype> >
2183
2184 The number of elements is a constant integer value larger than 0;
2185 elementtype may be any integer, floating point or pointer type. Vectors
2186 of size zero are not allowed.
2187
2188 :Examples:
2189
2190 +-------------------+--------------------------------------------------+
2191 | ``<4 x i32>``     | Vector of 4 32-bit integer values.               |
2192 +-------------------+--------------------------------------------------+
2193 | ``<8 x float>``   | Vector of 8 32-bit floating-point values.        |
2194 +-------------------+--------------------------------------------------+
2195 | ``<2 x i64>``     | Vector of 2 64-bit integer values.               |
2196 +-------------------+--------------------------------------------------+
2197 | ``<4 x i64*>``    | Vector of 4 pointers to 64-bit integer values.   |
2198 +-------------------+--------------------------------------------------+
2199
2200 .. _t_label:
2201
2202 Label Type
2203 ^^^^^^^^^^
2204
2205 :Overview:
2206
2207 The label type represents code labels.
2208
2209 :Syntax:
2210
2211 ::
2212
2213       label
2214
2215 .. _t_token:
2216
2217 Token Type
2218 ^^^^^^^^^^
2219
2220 :Overview:
2221
2222 The token type is used when a value is associated with an instruction
2223 but all uses of the value must not attempt to introspect or obscure it.
2224 As such, it is not appropriate to have a :ref:`phi <i_phi>` or
2225 :ref:`select <i_select>` of type token.
2226
2227 :Syntax:
2228
2229 ::
2230
2231       token
2232
2233
2234
2235 .. _t_metadata:
2236
2237 Metadata Type
2238 ^^^^^^^^^^^^^
2239
2240 :Overview:
2241
2242 The metadata type represents embedded metadata. No derived types may be
2243 created from metadata except for :ref:`function <t_function>` arguments.
2244
2245 :Syntax:
2246
2247 ::
2248
2249       metadata
2250
2251 .. _t_aggregate:
2252
2253 Aggregate Types
2254 ^^^^^^^^^^^^^^^
2255
2256 Aggregate Types are a subset of derived types that can contain multiple
2257 member types. :ref:`Arrays <t_array>` and :ref:`structs <t_struct>` are
2258 aggregate types. :ref:`Vectors <t_vector>` are not considered to be
2259 aggregate types.
2260
2261 .. _t_array:
2262
2263 Array Type
2264 """"""""""
2265
2266 :Overview:
2267
2268 The array type is a very simple derived type that arranges elements
2269 sequentially in memory. The array type requires a size (number of
2270 elements) and an underlying data type.
2271
2272 :Syntax:
2273
2274 ::
2275
2276       [<# elements> x <elementtype>]
2277
2278 The number of elements is a constant integer value; ``elementtype`` may
2279 be any type with a size.
2280
2281 :Examples:
2282
2283 +------------------+--------------------------------------+
2284 | ``[40 x i32]``   | Array of 40 32-bit integer values.   |
2285 +------------------+--------------------------------------+
2286 | ``[41 x i32]``   | Array of 41 32-bit integer values.   |
2287 +------------------+--------------------------------------+
2288 | ``[4 x i8]``     | Array of 4 8-bit integer values.     |
2289 +------------------+--------------------------------------+
2290
2291 Here are some examples of multidimensional arrays:
2292
2293 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2294 | ``[3 x [4 x i32]]``         | 3x4 array of 32-bit integer values.                      |
2295 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2296 | ``[12 x [10 x float]]``     | 12x10 array of single precision floating point values.   |
2297 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2298 | ``[2 x [3 x [4 x i16]]]``   | 2x3x4 array of 16-bit integer values.                    |
2299 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2300
2301 There is no restriction on indexing beyond the end of the array implied
2302 by a static type (though there are restrictions on indexing beyond the
2303 bounds of an allocated object in some cases). This means that
2304 single-dimension 'variable sized array' addressing can be implemented in
2305 LLVM with a zero length array type. An implementation of 'pascal style
2306 arrays' in LLVM could use the type "``{ i32, [0 x float]}``", for
2307 example.
2308
2309 .. _t_struct:
2310
2311 Structure Type
2312 """"""""""""""
2313
2314 :Overview:
2315
2316 The structure type is used to represent a collection of data members
2317 together in memory. The elements of a structure may be any type that has
2318 a size.
2319
2320 Structures in memory are accessed using '``load``' and '``store``' by
2321 getting a pointer to a field with the '``getelementptr``' instruction.
2322 Structures in registers are accessed using the '``extractvalue``' and
2323 '``insertvalue``' instructions.
2324
2325 Structures may optionally be "packed" structures, which indicate that
2326 the alignment of the struct is one byte, and that there is no padding
2327 between the elements. In non-packed structs, padding between field types
2328 is inserted as defined by the DataLayout string in the module, which is
2329 required to match what the underlying code generator expects.
2330
2331 Structures can either be "literal" or "identified". A literal structure
2332 is defined inline with other types (e.g. ``{i32, i32}*``) whereas
2333 identified types are always defined at the top level with a name.
2334 Literal types are uniqued by their contents and can never be recursive
2335 or opaque since there is no way to write one. Identified types can be
2336 recursive, can be opaqued, and are never uniqued.
2337
2338 :Syntax:
2339
2340 ::
2341
2342       %T1 = type { <type list> }     ; Identified normal struct type
2343       %T2 = type <{ <type list> }>   ; Identified packed struct type
2344
2345 :Examples:
2346
2347 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2348 | ``{ i32, i32, i32 }``        | A triple of three ``i32`` values                                                                                                                                                      |
2349 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2350 | ``{ 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``.  |
2351 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2352 | ``<{ i8, i32 }>``            | A packed struct known to be 5 bytes in size.                                                                                                                                          |
2353 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2354
2355 .. _t_opaque:
2356
2357 Opaque Structure Types
2358 """"""""""""""""""""""
2359
2360 :Overview:
2361
2362 Opaque structure types are used to represent named structure types that
2363 do not have a body specified. This corresponds (for example) to the C
2364 notion of a forward declared structure.
2365
2366 :Syntax:
2367
2368 ::
2369
2370       %X = type opaque
2371       %52 = type opaque
2372
2373 :Examples:
2374
2375 +--------------+-------------------+
2376 | ``opaque``   | An opaque type.   |
2377 +--------------+-------------------+
2378
2379 .. _constants:
2380
2381 Constants
2382 =========
2383
2384 LLVM has several different basic types of constants. This section
2385 describes them all and their syntax.
2386
2387 Simple Constants
2388 ----------------
2389
2390 **Boolean constants**
2391     The two strings '``true``' and '``false``' are both valid constants
2392     of the ``i1`` type.
2393 **Integer constants**
2394     Standard integers (such as '4') are constants of the
2395     :ref:`integer <t_integer>` type. Negative numbers may be used with
2396     integer types.
2397 **Floating point constants**
2398     Floating point constants use standard decimal notation (e.g.
2399     123.421), exponential notation (e.g. 1.23421e+2), or a more precise
2400     hexadecimal notation (see below). The assembler requires the exact
2401     decimal value of a floating-point constant. For example, the
2402     assembler accepts 1.25 but rejects 1.3 because 1.3 is a repeating
2403     decimal in binary. Floating point constants must have a :ref:`floating
2404     point <t_floating>` type.
2405 **Null pointer constants**
2406     The identifier '``null``' is recognized as a null pointer constant
2407     and must be of :ref:`pointer type <t_pointer>`.
2408
2409 The one non-intuitive notation for constants is the hexadecimal form of
2410 floating point constants. For example, the form
2411 '``double    0x432ff973cafa8000``' is equivalent to (but harder to read
2412 than) '``double 4.5e+15``'. The only time hexadecimal floating point
2413 constants are required (and the only time that they are generated by the
2414 disassembler) is when a floating point constant must be emitted but it
2415 cannot be represented as a decimal floating point number in a reasonable
2416 number of digits. For example, NaN's, infinities, and other special
2417 values are represented in their IEEE hexadecimal format so that assembly
2418 and disassembly do not cause any bits to change in the constants.
2419
2420 When using the hexadecimal form, constants of types half, float, and
2421 double are represented using the 16-digit form shown above (which
2422 matches the IEEE754 representation for double); half and float values
2423 must, however, be exactly representable as IEEE 754 half and single
2424 precision, respectively. Hexadecimal format is always used for long
2425 double, and there are three forms of long double. The 80-bit format used
2426 by x86 is represented as ``0xK`` followed by 20 hexadecimal digits. The
2427 128-bit format used by PowerPC (two adjacent doubles) is represented by
2428 ``0xM`` followed by 32 hexadecimal digits. The IEEE 128-bit format is
2429 represented by ``0xL`` followed by 32 hexadecimal digits. Long doubles
2430 will only work if they match the long double format on your target.
2431 The IEEE 16-bit format (half precision) is represented by ``0xH``
2432 followed by 4 hexadecimal digits. All hexadecimal formats are big-endian
2433 (sign bit at the left).
2434
2435 There are no constants of type x86_mmx.
2436
2437 .. _complexconstants:
2438
2439 Complex Constants
2440 -----------------
2441
2442 Complex constants are a (potentially recursive) combination of simple
2443 constants and smaller complex constants.
2444
2445 **Structure constants**
2446     Structure constants are represented with notation similar to
2447     structure type definitions (a comma separated list of elements,
2448     surrounded by braces (``{}``)). For example:
2449     "``{ i32 4, float 17.0, i32* @G }``", where "``@G``" is declared as
2450     "``@G = external global i32``". Structure constants must have
2451     :ref:`structure type <t_struct>`, and the number and types of elements
2452     must match those specified by the type.
2453 **Array constants**
2454     Array constants are represented with notation similar to array type
2455     definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2456     square brackets (``[]``)). For example:
2457     "``[ i32 42, i32 11, i32 74 ]``". Array constants must have
2458     :ref:`array type <t_array>`, and the number and types of elements must
2459     match those specified by the type. As a special case, character array
2460     constants may also be represented as a double-quoted string using the ``c``
2461     prefix. For example: "``c"Hello World\0A\00"``".
2462 **Vector constants**
2463     Vector constants are represented with notation similar to vector
2464     type definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2465     less-than/greater-than's (``<>``)). For example:
2466     "``< i32 42, i32 11, i32 74, i32 100 >``". Vector constants
2467     must have :ref:`vector type <t_vector>`, and the number and types of
2468     elements must match those specified by the type.
2469 **Zero initialization**
2470     The string '``zeroinitializer``' can be used to zero initialize a
2471     value to zero of *any* type, including scalar and
2472     :ref:`aggregate <t_aggregate>` types. This is often used to avoid
2473     having to print large zero initializers (e.g. for large arrays) and
2474     is always exactly equivalent to using explicit zero initializers.
2475 **Metadata node**
2476     A metadata node is a constant tuple without types. For example:
2477     "``!{!0, !{!2, !0}, !"test"}``". Metadata can reference constant values,
2478     for example: "``!{!0, i32 0, i8* @global, i64 (i64)* @function, !"str"}``".
2479     Unlike other typed constants that are meant to be interpreted as part of
2480     the instruction stream, metadata is a place to attach additional
2481     information such as debug info.
2482
2483 Global Variable and Function Addresses
2484 --------------------------------------
2485
2486 The addresses of :ref:`global variables <globalvars>` and
2487 :ref:`functions <functionstructure>` are always implicitly valid
2488 (link-time) constants. These constants are explicitly referenced when
2489 the :ref:`identifier for the global <identifiers>` is used and always have
2490 :ref:`pointer <t_pointer>` type. For example, the following is a legal LLVM
2491 file:
2492
2493 .. code-block:: llvm
2494
2495     @X = global i32 17
2496     @Y = global i32 42
2497     @Z = global [2 x i32*] [ i32* @X, i32* @Y ]
2498
2499 .. _undefvalues:
2500
2501 Undefined Values
2502 ----------------
2503
2504 The string '``undef``' can be used anywhere a constant is expected, and
2505 indicates that the user of the value may receive an unspecified
2506 bit-pattern. Undefined values may be of any type (other than '``label``'
2507 or '``void``') and be used anywhere a constant is permitted.
2508
2509 Undefined values are useful because they indicate to the compiler that
2510 the program is well defined no matter what value is used. This gives the
2511 compiler more freedom to optimize. Here are some examples of
2512 (potentially surprising) transformations that are valid (in pseudo IR):
2513
2514 .. code-block:: llvm
2515
2516       %A = add %X, undef
2517       %B = sub %X, undef
2518       %C = xor %X, undef
2519     Safe:
2520       %A = undef
2521       %B = undef
2522       %C = undef
2523
2524 This is safe because all of the output bits are affected by the undef
2525 bits. Any output bit can have a zero or one depending on the input bits.
2526
2527 .. code-block:: llvm
2528
2529       %A = or %X, undef
2530       %B = and %X, undef
2531     Safe:
2532       %A = -1
2533       %B = 0
2534     Unsafe:
2535       %A = undef
2536       %B = undef
2537
2538 These logical operations have bits that are not always affected by the
2539 input. For example, if ``%X`` has a zero bit, then the output of the
2540 '``and``' operation will always be a zero for that bit, no matter what
2541 the corresponding bit from the '``undef``' is. As such, it is unsafe to
2542 optimize or assume that the result of the '``and``' is '``undef``'.
2543 However, it is safe to assume that all bits of the '``undef``' could be
2544 0, and optimize the '``and``' to 0. Likewise, it is safe to assume that
2545 all the bits of the '``undef``' operand to the '``or``' could be set,
2546 allowing the '``or``' to be folded to -1.
2547
2548 .. code-block:: llvm
2549
2550       %A = select undef, %X, %Y
2551       %B = select undef, 42, %Y
2552       %C = select %X, %Y, undef
2553     Safe:
2554       %A = %X     (or %Y)
2555       %B = 42     (or %Y)
2556       %C = %Y
2557     Unsafe:
2558       %A = undef
2559       %B = undef
2560       %C = undef
2561
2562 This set of examples shows that undefined '``select``' (and conditional
2563 branch) conditions can go *either way*, but they have to come from one
2564 of the two operands. In the ``%A`` example, if ``%X`` and ``%Y`` were
2565 both known to have a clear low bit, then ``%A`` would have to have a
2566 cleared low bit. However, in the ``%C`` example, the optimizer is
2567 allowed to assume that the '``undef``' operand could be the same as
2568 ``%Y``, allowing the whole '``select``' to be eliminated.
2569
2570 .. code-block:: llvm
2571
2572       %A = xor undef, undef
2573
2574       %B = undef
2575       %C = xor %B, %B
2576
2577       %D = undef
2578       %E = icmp slt %D, 4
2579       %F = icmp gte %D, 4
2580
2581     Safe:
2582       %A = undef
2583       %B = undef
2584       %C = undef
2585       %D = undef
2586       %E = undef
2587       %F = undef
2588
2589 This example points out that two '``undef``' operands are not
2590 necessarily the same. This can be surprising to people (and also matches
2591 C semantics) where they assume that "``X^X``" is always zero, even if
2592 ``X`` is undefined. This isn't true for a number of reasons, but the
2593 short answer is that an '``undef``' "variable" can arbitrarily change
2594 its value over its "live range". This is true because the variable
2595 doesn't actually *have a live range*. Instead, the value is logically
2596 read from arbitrary registers that happen to be around when needed, so
2597 the value is not necessarily consistent over time. In fact, ``%A`` and
2598 ``%C`` need to have the same semantics or the core LLVM "replace all
2599 uses with" concept would not hold.
2600
2601 .. code-block:: llvm
2602
2603       %A = fdiv undef, %X
2604       %B = fdiv %X, undef
2605     Safe:
2606       %A = undef
2607     b: unreachable
2608
2609 These examples show the crucial difference between an *undefined value*
2610 and *undefined behavior*. An undefined value (like '``undef``') is
2611 allowed to have an arbitrary bit-pattern. This means that the ``%A``
2612 operation can be constant folded to '``undef``', because the '``undef``'
2613 could be an SNaN, and ``fdiv`` is not (currently) defined on SNaN's.
2614 However, in the second example, we can make a more aggressive
2615 assumption: because the ``undef`` is allowed to be an arbitrary value,
2616 we are allowed to assume that it could be zero. Since a divide by zero
2617 has *undefined behavior*, we are allowed to assume that the operation
2618 does not execute at all. This allows us to delete the divide and all
2619 code after it. Because the undefined operation "can't happen", the
2620 optimizer can assume that it occurs in dead code.
2621
2622 .. code-block:: llvm
2623
2624     a:  store undef -> %X
2625     b:  store %X -> undef
2626     Safe:
2627     a: <deleted>
2628     b: unreachable
2629
2630 These examples reiterate the ``fdiv`` example: a store *of* an undefined
2631 value can be assumed to not have any effect; we can assume that the
2632 value is overwritten with bits that happen to match what was already
2633 there. However, a store *to* an undefined location could clobber
2634 arbitrary memory, therefore, it has undefined behavior.
2635
2636 .. _poisonvalues:
2637
2638 Poison Values
2639 -------------
2640
2641 Poison values are similar to :ref:`undef values <undefvalues>`, however
2642 they also represent the fact that an instruction or constant expression
2643 that cannot evoke side effects has nevertheless detected a condition
2644 that results in undefined behavior.
2645
2646 There is currently no way of representing a poison value in the IR; they
2647 only exist when produced by operations such as :ref:`add <i_add>` with
2648 the ``nsw`` flag.
2649
2650 Poison value behavior is defined in terms of value *dependence*:
2651
2652 -  Values other than :ref:`phi <i_phi>` nodes depend on their operands.
2653 -  :ref:`Phi <i_phi>` nodes depend on the operand corresponding to
2654    their dynamic predecessor basic block.
2655 -  Function arguments depend on the corresponding actual argument values
2656    in the dynamic callers of their functions.
2657 -  :ref:`Call <i_call>` instructions depend on the :ref:`ret <i_ret>`
2658    instructions that dynamically transfer control back to them.
2659 -  :ref:`Invoke <i_invoke>` instructions depend on the
2660    :ref:`ret <i_ret>`, :ref:`resume <i_resume>`, or exception-throwing
2661    call instructions that dynamically transfer control back to them.
2662 -  Non-volatile loads and stores depend on the most recent stores to all
2663    of the referenced memory addresses, following the order in the IR
2664    (including loads and stores implied by intrinsics such as
2665    :ref:`@llvm.memcpy <int_memcpy>`.)
2666 -  An instruction with externally visible side effects depends on the
2667    most recent preceding instruction with externally visible side
2668    effects, following the order in the IR. (This includes :ref:`volatile
2669    operations <volatile>`.)
2670 -  An instruction *control-depends* on a :ref:`terminator
2671    instruction <terminators>` if the terminator instruction has
2672    multiple successors and the instruction is always executed when
2673    control transfers to one of the successors, and may not be executed
2674    when control is transferred to another.
2675 -  Additionally, an instruction also *control-depends* on a terminator
2676    instruction if the set of instructions it otherwise depends on would
2677    be different if the terminator had transferred control to a different
2678    successor.
2679 -  Dependence is transitive.
2680
2681 Poison values have the same behavior as :ref:`undef values <undefvalues>`,
2682 with the additional effect that any instruction that has a *dependence*
2683 on a poison value has undefined behavior.
2684
2685 Here are some examples:
2686
2687 .. code-block:: llvm
2688
2689     entry:
2690       %poison = sub nuw i32 0, 1           ; Results in a poison value.
2691       %still_poison = and i32 %poison, 0   ; 0, but also poison.
2692       %poison_yet_again = getelementptr i32, i32* @h, i32 %still_poison
2693       store i32 0, i32* %poison_yet_again  ; memory at @h[0] is poisoned
2694
2695       store i32 %poison, i32* @g           ; Poison value stored to memory.
2696       %poison2 = load i32, i32* @g         ; Poison value loaded back from memory.
2697
2698       store volatile i32 %poison, i32* @g  ; External observation; undefined behavior.
2699
2700       %narrowaddr = bitcast i32* @g to i16*
2701       %wideaddr = bitcast i32* @g to i64*
2702       %poison3 = load i16, i16* %narrowaddr ; Returns a poison value.
2703       %poison4 = load i64, i64* %wideaddr  ; Returns a poison value.
2704
2705       %cmp = icmp slt i32 %poison, 0       ; Returns a poison value.
2706       br i1 %cmp, label %true, label %end  ; Branch to either destination.
2707
2708     true:
2709       store volatile i32 0, i32* @g        ; This is control-dependent on %cmp, so
2710                                            ; it has undefined behavior.
2711       br label %end
2712
2713     end:
2714       %p = phi i32 [ 0, %entry ], [ 1, %true ]
2715                                            ; Both edges into this PHI are
2716                                            ; control-dependent on %cmp, so this
2717                                            ; always results in a poison value.
2718
2719       store volatile i32 0, i32* @g        ; This would depend on the store in %true
2720                                            ; if %cmp is true, or the store in %entry
2721                                            ; otherwise, so this is undefined behavior.
2722
2723       br i1 %cmp, label %second_true, label %second_end
2724                                            ; The same branch again, but this time the
2725                                            ; true block doesn't have side effects.
2726
2727     second_true:
2728       ; No side effects!
2729       ret void
2730
2731     second_end:
2732       store volatile i32 0, i32* @g        ; This time, the instruction always depends
2733                                            ; on the store in %end. Also, it is
2734                                            ; control-equivalent to %end, so this is
2735                                            ; well-defined (ignoring earlier undefined
2736                                            ; behavior in this example).
2737
2738 .. _blockaddress:
2739
2740 Addresses of Basic Blocks
2741 -------------------------
2742
2743 ``blockaddress(@function, %block)``
2744
2745 The '``blockaddress``' constant computes the address of the specified
2746 basic block in the specified function, and always has an ``i8*`` type.
2747 Taking the address of the entry block is illegal.
2748
2749 This value only has defined behavior when used as an operand to the
2750 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`' instruction, or for comparisons
2751 against null. Pointer equality tests between labels addresses results in
2752 undefined behavior --- though, again, comparison against null is ok, and
2753 no label is equal to the null pointer. This may be passed around as an
2754 opaque pointer sized value as long as the bits are not inspected. This
2755 allows ``ptrtoint`` and arithmetic to be performed on these values so
2756 long as the original value is reconstituted before the ``indirectbr``
2757 instruction.
2758
2759 Finally, some targets may provide defined semantics when using the value
2760 as the operand to an inline assembly, but that is target specific.
2761
2762 .. _constantexprs:
2763
2764 Constant Expressions
2765 --------------------
2766
2767 Constant expressions are used to allow expressions involving other
2768 constants to be used as constants. Constant expressions may be of any
2769 :ref:`first class <t_firstclass>` type and may involve any LLVM operation
2770 that does not have side effects (e.g. load and call are not supported).
2771 The following is the syntax for constant expressions:
2772
2773 ``trunc (CST to TYPE)``
2774     Truncate a constant to another type. The bit size of CST must be
2775     larger than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2776 ``zext (CST to TYPE)``
2777     Zero extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2778     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2779 ``sext (CST to TYPE)``
2780     Sign extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2781     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2782 ``fptrunc (CST to TYPE)``
2783     Truncate a floating point constant to another floating point type.
2784     The size of CST must be larger than the size of TYPE. Both types
2785     must be floating point.
2786 ``fpext (CST to TYPE)``
2787     Floating point extend a constant to another type. The size of CST
2788     must be smaller or equal to the size of TYPE. Both types must be
2789     floating point.
2790 ``fptoui (CST to TYPE)``
2791     Convert a floating point constant to the corresponding unsigned
2792     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2793     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2794     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2795     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2796 ``fptosi (CST to TYPE)``
2797     Convert a floating point constant to the corresponding signed
2798     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2799     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2800     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2801     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2802 ``uitofp (CST to TYPE)``
2803     Convert an unsigned integer constant to the corresponding floating
2804     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2805     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2806     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2807     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2808 ``sitofp (CST to TYPE)``
2809     Convert a signed integer constant to the corresponding floating
2810     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2811     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2812     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2813     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2814 ``ptrtoint (CST to TYPE)``
2815     Convert a pointer typed constant to the corresponding integer
2816     constant. ``TYPE`` must be an integer type. ``CST`` must be of
2817     pointer type. The ``CST`` value is zero extended, truncated, or
2818     unchanged to make it fit in ``TYPE``.
2819 ``inttoptr (CST to TYPE)``
2820     Convert an integer constant to a pointer constant. TYPE must be a
2821     pointer type. CST must be of integer type. The CST value is zero
2822     extended, truncated, or unchanged to make it fit in a pointer size.
2823     This one is *really* dangerous!
2824 ``bitcast (CST to TYPE)``
2825     Convert a constant, CST, to another TYPE. The constraints of the
2826     operands are the same as those for the :ref:`bitcast
2827     instruction <i_bitcast>`.
2828 ``addrspacecast (CST to TYPE)``
2829     Convert a constant pointer or constant vector of pointer, CST, to another
2830     TYPE in a different address space. The constraints of the operands are the
2831     same as those for the :ref:`addrspacecast instruction <i_addrspacecast>`.
2832 ``getelementptr (TY, CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``, ``getelementptr inbounds (TY, CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``
2833     Perform the :ref:`getelementptr operation <i_getelementptr>` on
2834     constants. As with the :ref:`getelementptr <i_getelementptr>`
2835     instruction, the index list may have zero or more indexes, which are
2836     required to make sense for the type of "pointer to TY".
2837 ``select (COND, VAL1, VAL2)``
2838     Perform the :ref:`select operation <i_select>` on constants.
2839 ``icmp COND (VAL1, VAL2)``
2840     Performs the :ref:`icmp operation <i_icmp>` on constants.
2841 ``fcmp COND (VAL1, VAL2)``
2842     Performs the :ref:`fcmp operation <i_fcmp>` on constants.
2843 ``extractelement (VAL, IDX)``
2844     Perform the :ref:`extractelement operation <i_extractelement>` on
2845     constants.
2846 ``insertelement (VAL, ELT, IDX)``
2847     Perform the :ref:`insertelement operation <i_insertelement>` on
2848     constants.
2849 ``shufflevector (VEC1, VEC2, IDXMASK)``
2850     Perform the :ref:`shufflevector operation <i_shufflevector>` on
2851     constants.
2852 ``extractvalue (VAL, IDX0, IDX1, ...)``
2853     Perform the :ref:`extractvalue operation <i_extractvalue>` on
2854     constants. The index list is interpreted in a similar manner as
2855     indices in a ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At
2856     least one index value must be specified.
2857 ``insertvalue (VAL, ELT, IDX0, IDX1, ...)``
2858     Perform the :ref:`insertvalue operation <i_insertvalue>` on constants.
2859     The index list is interpreted in a similar manner as indices in a
2860     ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At least one index
2861     value must be specified.
2862 ``OPCODE (LHS, RHS)``
2863     Perform the specified operation of the LHS and RHS constants. OPCODE
2864     may be any of the :ref:`binary <binaryops>` or :ref:`bitwise
2865     binary <bitwiseops>` operations. The constraints on operands are
2866     the same as those for the corresponding instruction (e.g. no bitwise
2867     operations on floating point values are allowed).
2868
2869 Other Values
2870 ============
2871
2872 .. _inlineasmexprs:
2873
2874 Inline Assembler Expressions
2875 ----------------------------
2876
2877 LLVM supports inline assembler expressions (as opposed to :ref:`Module-Level
2878 Inline Assembly <moduleasm>`) through the use of a special value. This value
2879 represents the inline assembler as a template string (containing the
2880 instructions to emit), a list of operand constraints (stored as a string), a
2881 flag that indicates whether or not the inline asm expression has side effects,
2882 and a flag indicating whether the function containing the asm needs to align its
2883 stack conservatively.
2884
2885 The template string supports argument substitution of the operands using "``$``"
2886 followed by a number, to indicate substitution of the given register/memory
2887 location, as specified by the constraint string. "``${NUM:MODIFIER}``" may also
2888 be used, where ``MODIFIER`` is a target-specific annotation for how to print the
2889 operand (See :ref:`inline-asm-modifiers`).
2890
2891 A literal "``$``" may be included by using "``$$``" in the template. To include
2892 other special characters into the output, the usual "``\XX``" escapes may be
2893 used, just as in other strings. Note that after template substitution, the
2894 resulting assembly string is parsed by LLVM's integrated assembler unless it is
2895 disabled -- even when emitting a ``.s`` file -- and thus must contain assembly
2896 syntax known to LLVM.
2897
2898 LLVM's support for inline asm is modeled closely on the requirements of Clang's
2899 GCC-compatible inline-asm support. Thus, the feature-set and the constraint and
2900 modifier codes listed here are similar or identical to those in GCC's inline asm
2901 support. However, to be clear, the syntax of the template and constraint strings
2902 described here is *not* the same as the syntax accepted by GCC and Clang, and,
2903 while most constraint letters are passed through as-is by Clang, some get
2904 translated to other codes when converting from the C source to the LLVM
2905 assembly.
2906
2907 An example inline assembler expression is:
2908
2909 .. code-block:: llvm
2910
2911     i32 (i32) asm "bswap $0", "=r,r"
2912
2913 Inline assembler expressions may **only** be used as the callee operand
2914 of a :ref:`call <i_call>` or an :ref:`invoke <i_invoke>` instruction.
2915 Thus, typically we have:
2916
2917 .. code-block:: llvm
2918
2919     %X = call i32 asm "bswap $0", "=r,r"(i32 %Y)
2920
2921 Inline asms with side effects not visible in the constraint list must be
2922 marked as having side effects. This is done through the use of the
2923 '``sideeffect``' keyword, like so:
2924
2925 .. code-block:: llvm
2926
2927     call void asm sideeffect "eieio", ""()
2928
2929 In some cases inline asms will contain code that will not work unless
2930 the stack is aligned in some way, such as calls or SSE instructions on
2931 x86, yet will not contain code that does that alignment within the asm.
2932 The compiler should make conservative assumptions about what the asm
2933 might contain and should generate its usual stack alignment code in the
2934 prologue if the '``alignstack``' keyword is present:
2935
2936 .. code-block:: llvm
2937
2938     call void asm alignstack "eieio", ""()
2939
2940 Inline asms also support using non-standard assembly dialects. The
2941 assumed dialect is ATT. When the '``inteldialect``' keyword is present,
2942 the inline asm is using the Intel dialect. Currently, ATT and Intel are
2943 the only supported dialects. An example is:
2944
2945 .. code-block:: llvm
2946
2947     call void asm inteldialect "eieio", ""()
2948
2949 If multiple keywords appear the '``sideeffect``' keyword must come
2950 first, the '``alignstack``' keyword second and the '``inteldialect``'
2951 keyword last.
2952
2953 Inline Asm Constraint String
2954 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2955
2956 The constraint list is a comma-separated string, each element containing one or
2957 more constraint codes.
2958
2959 For each element in the constraint list an appropriate register or memory
2960 operand will be chosen, and it will be made available to assembly template
2961 string expansion as ``$0`` for the first constraint in the list, ``$1`` for the
2962 second, etc.
2963
2964 There are three different types of constraints, which are distinguished by a
2965 prefix symbol in front of the constraint code: Output, Input, and Clobber. The
2966 constraints must always be given in that order: outputs first, then inputs, then
2967 clobbers. They cannot be intermingled.
2968
2969 There are also three different categories of constraint codes:
2970
2971 - Register constraint. This is either a register class, or a fixed physical
2972   register. This kind of constraint will allocate a register, and if necessary,
2973   bitcast the argument or result to the appropriate type.
2974 - Memory constraint. This kind of constraint is for use with an instruction
2975   taking a memory operand. Different constraints allow for different addressing
2976   modes used by the target.
2977 - Immediate value constraint. This kind of constraint is for an integer or other
2978   immediate value which can be rendered directly into an instruction. The
2979   various target-specific constraints allow the selection of a value in the
2980   proper range for the instruction you wish to use it with.
2981
2982 Output constraints
2983 """"""""""""""""""
2984
2985 Output constraints are specified by an "``=``" prefix (e.g. "``=r``"). This
2986 indicates that the assembly will write to this operand, and the operand will
2987 then be made available as a return value of the ``asm`` expression. Output
2988 constraints do not consume an argument from the call instruction. (Except, see
2989 below about indirect outputs).
2990
2991 Normally, it is expected that no output locations are written to by the assembly
2992 expression until *all* of the inputs have been read. As such, LLVM may assign
2993 the same register to an output and an input. If this is not safe (e.g. if the
2994 assembly contains two instructions, where the first writes to one output, and
2995 the second reads an input and writes to a second output), then the "``&``"
2996 modifier must be used (e.g. "``=&r``") to specify that the output is an
2997 "early-clobber" output. Marking an ouput as "early-clobber" ensures that LLVM
2998 will not use the same register for any inputs (other than an input tied to this
2999 output).
3000
3001 Input constraints
3002 """""""""""""""""
3003
3004 Input constraints do not have a prefix -- just the constraint codes. Each input
3005 constraint will consume one argument from the call instruction. It is not
3006 permitted for the asm to write to any input register or memory location (unless
3007 that input is tied to an output). Note also that multiple inputs may all be
3008 assigned to the same register, if LLVM can determine that they necessarily all
3009 contain the same value.
3010
3011 Instead of providing a Constraint Code, input constraints may also "tie"
3012 themselves to an output constraint, by providing an integer as the constraint
3013 string. Tied inputs still consume an argument from the call instruction, and
3014 take up a position in the asm template numbering as is usual -- they will simply
3015 be constrained to always use the same register as the output they've been tied
3016 to. For example, a constraint string of "``=r,0``" says to assign a register for
3017 output, and use that register as an input as well (it being the 0'th
3018 constraint).
3019
3020 It is permitted to tie an input to an "early-clobber" output. In that case, no
3021 *other* input may share the same register as the input tied to the early-clobber
3022 (even when the other input has the same value).
3023
3024 You may only tie an input to an output which has a register constraint, not a
3025 memory constraint. Only a single input may be tied to an output.
3026
3027 There is also an "interesting" feature which deserves a bit of explanation: if a
3028 register class constraint allocates a register which is too small for the value
3029 type operand provided as input, the input value will be split into multiple
3030 registers, and all of them passed to the inline asm.
3031
3032 However, this feature is often not as useful as you might think.
3033
3034 Firstly, the registers are *not* guaranteed to be consecutive. So, on those
3035 architectures that have instructions which operate on multiple consecutive
3036 instructions, this is not an appropriate way to support them. (e.g. the 32-bit
3037 SparcV8 has a 64-bit load, which instruction takes a single 32-bit register. The
3038 hardware then loads into both the named register, and the next register. This
3039 feature of inline asm would not be useful to support that.)
3040
3041 A few of the targets provide a template string modifier allowing explicit access
3042 to the second register of a two-register operand (e.g. MIPS ``L``, ``M``, and
3043 ``D``). On such an architecture, you can actually access the second allocated
3044 register (yet, still, not any subsequent ones). But, in that case, you're still
3045 probably better off simply splitting the value into two separate operands, for
3046 clarity. (e.g. see the description of the ``A`` constraint on X86, which,
3047 despite existing only for use with this feature, is not really a good idea to
3048 use)
3049
3050 Indirect inputs and outputs
3051 """""""""""""""""""""""""""
3052
3053 Indirect output or input constraints can be specified by the "``*``" modifier
3054 (which goes after the "``=``" in case of an output). This indicates that the asm
3055 will write to or read from the contents of an *address* provided as an input
3056 argument. (Note that in this way, indirect outputs act more like an *input* than
3057 an output: just like an input, they consume an argument of the call expression,
3058 rather than producing a return value. An indirect output constraint is an
3059 "output" only in that the asm is expected to write to the contents of the input
3060 memory location, instead of just read from it).
3061
3062 This is most typically used for memory constraint, e.g. "``=*m``", to pass the
3063 address of a variable as a value.
3064
3065 It is also possible to use an indirect *register* constraint, but only on output
3066 (e.g. "``=*r``"). This will cause LLVM to allocate a register for an output
3067 value normally, and then, separately emit a store to the address provided as
3068 input, after the provided inline asm. (It's not clear what value this
3069 functionality provides, compared to writing the store explicitly after the asm
3070 statement, and it can only produce worse code, since it bypasses many
3071 optimization passes. I would recommend not using it.)
3072
3073
3074 Clobber constraints
3075 """""""""""""""""""
3076
3077 A clobber constraint is indicated by a "``~``" prefix. A clobber does not
3078 consume an input operand, nor generate an output. Clobbers cannot use any of the
3079 general constraint code letters -- they may use only explicit register
3080 constraints, e.g. "``~{eax}``". The one exception is that a clobber string of
3081 "``~{memory}``" indicates that the assembly writes to arbitrary undeclared
3082 memory locations -- not only the memory pointed to by a declared indirect
3083 output.
3084
3085
3086 Constraint Codes
3087 """"""""""""""""
3088 After a potential prefix comes constraint code, or codes.
3089
3090 A Constraint Code is either a single letter (e.g. "``r``"), a "``^``" character
3091 followed by two letters (e.g. "``^wc``"), or "``{``" register-name "``}``"
3092 (e.g. "``{eax}``").
3093
3094 The one and two letter constraint codes are typically chosen to be the same as
3095 GCC's constraint codes.
3096
3097 A single constraint may include one or more than constraint code in it, leaving
3098 it up to LLVM to choose which one to use. This is included mainly for
3099 compatibility with the translation of GCC inline asm coming from clang.
3100
3101 There are two ways to specify alternatives, and either or both may be used in an
3102 inline asm constraint list:
3103
3104 1) Append the codes to each other, making a constraint code set. E.g. "``im``"
3105    or "``{eax}m``". This means "choose any of the options in the set". The
3106    choice of constraint is made independently for each constraint in the
3107    constraint list.
3108
3109 2) Use "``|``" between constraint code sets, creating alternatives. Every
3110    constraint in the constraint list must have the same number of alternative
3111    sets. With this syntax, the same alternative in *all* of the items in the
3112    constraint list will be chosen together.
3113
3114 Putting those together, you might have a two operand constraint string like
3115 ``"rm|r,ri|rm"``. This indicates that if operand 0 is ``r`` or ``m``, then
3116 operand 1 may be one of ``r`` or ``i``. If operand 0 is ``r``, then operand 1
3117 may be one of ``r`` or ``m``. But, operand 0 and 1 cannot both be of type m.
3118
3119 However, the use of either of the alternatives features is *NOT* recommended, as
3120 LLVM is not able to make an intelligent choice about which one to use. (At the
3121 point it currently needs to choose, not enough information is available to do so
3122 in a smart way.) Thus, it simply tries to make a choice that's most likely to
3123 compile, not one that will be optimal performance. (e.g., given "``rm``", it'll
3124 always choose to use memory, not registers). And, if given multiple registers,
3125 or multiple register classes, it will simply choose the first one. (In fact, it
3126 doesn't currently even ensure explicitly specified physical registers are
3127 unique, so specifying multiple physical registers as alternatives, like
3128 ``{r11}{r12},{r11}{r12}``, will assign r11 to both operands, not at all what was
3129 intended.)
3130
3131 Supported Constraint Code List
3132 """"""""""""""""""""""""""""""
3133
3134 The constraint codes are, in general, expected to behave the same way they do in
3135 GCC. LLVM's support is often implemented on an 'as-needed' basis, to support C
3136 inline asm code which was supported by GCC. A mismatch in behavior between LLVM
3137 and GCC likely indicates a bug in LLVM.
3138
3139 Some constraint codes are typically supported by all targets:
3140
3141 - ``r``: A register in the target's general purpose register class.
3142 - ``m``: A memory address operand. It is target-specific what addressing modes
3143   are supported, typical examples are register, or register + register offset,
3144   or register + immediate offset (of some target-specific size).
3145 - ``i``: An integer constant (of target-specific width). Allows either a simple
3146   immediate, or a relocatable value.
3147 - ``n``: An integer constant -- *not* including relocatable values.
3148 - ``s``: An integer constant, but allowing *only* relocatable values.
3149 - ``X``: Allows an operand of any kind, no constraint whatsoever. Typically
3150   useful to pass a label for an asm branch or call.
3151
3152   .. FIXME: but that surely isn't actually okay to jump out of an asm
3153      block without telling llvm about the control transfer???)
3154
3155 - ``{register-name}``: Requires exactly the named physical register.
3156
3157 Other constraints are target-specific:
3158
3159 AArch64:
3160
3161 - ``z``: An immediate integer 0. Outputs ``WZR`` or ``XZR``, as appropriate.
3162 - ``I``: An immediate integer valid for an ``ADD`` or ``SUB`` instruction,
3163   i.e. 0 to 4095 with optional shift by 12.
3164 - ``J``: An immediate integer that, when negated, is valid for an ``ADD`` or
3165   ``SUB`` instruction, i.e. -1 to -4095 with optional left shift by 12.
3166 - ``K``: An immediate integer that is valid for the 'bitmask immediate 32' of a
3167   logical instruction like ``AND``, ``EOR``, or ``ORR`` with a 32-bit register.
3168 - ``L``: An immediate integer that is valid for the 'bitmask immediate 64' of a
3169   logical instruction like ``AND``, ``EOR``, or ``ORR`` with a 64-bit register.
3170 - ``M``: An immediate integer for use with the ``MOV`` assembly alias on a
3171   32-bit register. This is a superset of ``K``: in addition to the bitmask
3172   immediate, also allows immediate integers which can be loaded with a single
3173   ``MOVZ`` or ``MOVL`` instruction.
3174 - ``N``: An immediate integer for use with the ``MOV`` assembly alias on a
3175   64-bit register. This is a superset of ``L``.
3176 - ``Q``: Memory address operand must be in a single register (no
3177   offsets). (However, LLVM currently does this for the ``m`` constraint as
3178   well.)
3179 - ``r``: A 32 or 64-bit integer register (W* or X*).
3180 - ``w``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register.
3181 - ``x``: A lower 128-bit floating-point/SIMD register (``V0`` to ``V15``).
3182
3183 AMDGPU:
3184
3185 - ``r``: A 32 or 64-bit integer register.
3186 - ``[0-9]v``: The 32-bit VGPR register, number 0-9.
3187 - ``[0-9]s``: The 32-bit SGPR register, number 0-9.
3188
3189
3190 All ARM modes:
3191
3192 - ``Q``, ``Um``, ``Un``, ``Uq``, ``Us``, ``Ut``, ``Uv``, ``Uy``: Memory address
3193   operand. Treated the same as operand ``m``, at the moment.
3194
3195 ARM and ARM's Thumb2 mode:
3196
3197 - ``j``: An immediate integer between 0 and 65535 (valid for ``MOVW``)
3198 - ``I``: An immediate integer valid for a data-processing instruction.
3199 - ``J``: An immediate integer between -4095 and 4095.
3200 - ``K``: An immediate integer whose bitwise inverse is valid for a
3201   data-processing instruction. (Can be used with template modifier "``B``" to
3202   print the inverted value).
3203 - ``L``: An immediate integer whose negation is valid for a data-processing
3204   instruction. (Can be used with template modifier "``n``" to print the negated
3205   value).
3206 - ``M``: A power of two or a integer between 0 and 32.
3207 - ``N``: Invalid immediate constraint.
3208 - ``O``: Invalid immediate constraint.
3209 - ``r``: A general-purpose 32-bit integer register (``r0-r15``).
3210 - ``l``: In Thumb2 mode, low 32-bit GPR registers (``r0-r7``). In ARM mode, same
3211   as ``r``.
3212 - ``h``: In Thumb2 mode, a high 32-bit GPR register (``r8-r15``). In ARM mode,
3213   invalid.
3214 - ``w``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register: ``s0-s31``,
3215   ``d0-d31``, or ``q0-q15``.
3216 - ``x``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register: ``s0-s15``,
3217   ``d0-d7``, or ``q0-q3``.
3218 - ``t``: A floating-point/SIMD register, only supports 32-bit values:
3219   ``s0-s31``.
3220
3221 ARM's Thumb1 mode:
3222
3223 - ``I``: An immediate integer between 0 and 255.
3224 - ``J``: An immediate integer between -255 and -1.
3225 - ``K``: An immediate integer between 0 and 255, with optional left-shift by
3226   some amount.
3227 - ``L``: An immediate integer between -7 and 7.
3228 - ``M``: An immediate integer which is a multiple of 4 between 0 and 1020.
3229 - ``N``: An immediate integer between 0 and 31.
3230 - ``O``: An immediate integer which is a multiple of 4 between -508 and 508.
3231 - ``r``: A low 32-bit GPR register (``r0-r7``).
3232 - ``l``: A low 32-bit GPR register (``r0-r7``).
3233 - ``h``: A high GPR register (``r0-r7``).
3234 - ``w``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register: ``s0-s31``,
3235   ``d0-d31``, or ``q0-q15``.
3236 - ``x``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register: ``s0-s15``,
3237   ``d0-d7``, or ``q0-q3``.
3238 - ``t``: A floating-point/SIMD register, only supports 32-bit values:
3239   ``s0-s31``.
3240
3241
3242 Hexagon:
3243
3244 - ``o``, ``v``: A memory address operand, treated the same as constraint ``m``,
3245   at the moment.
3246 - ``r``: A 32 or 64-bit register.
3247
3248 MSP430:
3249
3250 - ``r``: An 8 or 16-bit register.
3251
3252 MIPS:
3253
3254 - ``I``: An immediate signed 16-bit integer.
3255 - ``J``: An immediate integer zero.
3256 - ``K``: An immediate unsigned 16-bit integer.
3257 - ``L``: An immediate 32-bit integer, where the lower 16 bits are 0.
3258 - ``N``: An immediate integer between -65535 and -1.
3259 - ``O``: An immediate signed 15-bit integer.
3260 - ``P``: An immediate integer between 1 and 65535.
3261 - ``m``: A memory address operand. In MIPS-SE mode, allows a base address
3262   register plus 16-bit immediate offset. In MIPS mode, just a base register.
3263 - ``R``: A memory address operand. In MIPS-SE mode, allows a base address
3264   register plus a 9-bit signed offset. In MIPS mode, the same as constraint
3265   ``m``.
3266 - ``ZC``: A memory address operand, suitable for use in a ``pref``, ``ll``, or
3267   ``sc`` instruction on the given subtarget (details vary).
3268 - ``r``, ``d``,  ``y``: A 32 or 64-bit GPR register.
3269 - ``f``: A 32 or 64-bit FPU register (``F0-F31``), or a 128-bit MSA register
3270   (``W0-W31``). In the case of MSA registers, it is recommended to use the ``w``
3271   argument modifier for compatibility with GCC.
3272 - ``c``: A 32-bit or 64-bit GPR register suitable for indirect jump (always
3273   ``25``).
3274 - ``l``: The ``lo`` register, 32 or 64-bit.
3275 - ``x``: Invalid.
3276
3277 NVPTX:
3278
3279 - ``b``: A 1-bit integer register.
3280 - ``c`` or ``h``: A 16-bit integer register.
3281 - ``r``: A 32-bit integer register.
3282 - ``l`` or ``N``: A 64-bit integer register.
3283 - ``f``: A 32-bit float register.
3284 - ``d``: A 64-bit float register.
3285
3286
3287 PowerPC:
3288
3289 - ``I``: An immediate signed 16-bit integer.
3290 - ``J``: An immediate unsigned 16-bit integer, shifted left 16 bits.
3291 - ``K``: An immediate unsigned 16-bit integer.
3292 - ``L``: An immediate signed 16-bit integer, shifted left 16 bits.
3293 - ``M``: An immediate integer greater than 31.
3294 - ``N``: An immediate integer that is an exact power of 2.
3295 - ``O``: The immediate integer constant 0.
3296 - ``P``: An immediate integer constant whose negation is a signed 16-bit
3297   constant.
3298 - ``es``, ``o``, ``Q``, ``Z``, ``Zy``: A memory address operand, currently
3299   treated the same as ``m``.
3300 - ``r``: A 32 or 64-bit integer register.
3301 - ``b``: A 32 or 64-bit integer register, excluding ``R0`` (that is:
3302   ``R1-R31``).
3303 - ``f``: A 32 or 64-bit float register (``F0-F31``), or when QPX is enabled, a
3304   128 or 256-bit QPX register (``Q0-Q31``; aliases the ``F`` registers).
3305 - ``v``: For ``4 x f32`` or ``4 x f64`` types, when QPX is enabled, a
3306   128 or 256-bit QPX register (``Q0-Q31``), otherwise a 128-bit
3307   altivec vector register (``V0-V31``).
3308
3309   .. FIXME: is this a bug that v accepts QPX registers? I think this
3310      is supposed to only use the altivec vector registers?
3311
3312 - ``y``: Condition register (``CR0-CR7``).
3313 - ``wc``: An individual CR bit in a CR register.
3314 - ``wa``, ``wd``, ``wf``: Any 128-bit VSX vector register, from the full VSX
3315   register set (overlapping both the floating-point and vector register files).
3316 - ``ws``: A 32 or 64-bit floating point register, from the full VSX register
3317   set.
3318
3319 Sparc:
3320
3321 - ``I``: An immediate 13-bit signed integer.
3322 - ``r``: A 32-bit integer register.
3323
3324 SystemZ:
3325
3326 - ``I``: An immediate unsigned 8-bit integer.
3327 - ``J``: An immediate unsigned 12-bit integer.
3328 - ``K``: An immediate signed 16-bit integer.
3329 - ``L``: An immediate signed 20-bit integer.
3330 - ``M``: An immediate integer 0x7fffffff.
3331 - ``Q``, ``R``, ``S``, ``T``: A memory address operand, treated the same as
3332   ``m``, at the moment.
3333 - ``r`` or ``d``: A 32, 64, or 128-bit integer register.
3334 - ``a``: A 32, 64, or 128-bit integer address register (excludes R0, which in an
3335   address context evaluates as zero).
3336 - ``h``: A 32-bit value in the high part of a 64bit data register
3337   (LLVM-specific)
3338 - ``f``: A 32, 64, or 128-bit floating point register.
3339
3340 X86:
3341
3342 - ``I``: An immediate integer between 0 and 31.
3343 - ``J``: An immediate integer between 0 and 64.
3344 - ``K``: An immediate signed 8-bit integer.
3345 - ``L``: An immediate integer, 0xff or 0xffff or (in 64-bit mode only)
3346   0xffffffff.
3347 - ``M``: An immediate integer between 0 and 3.
3348 - ``N``: An immediate unsigned 8-bit integer.
3349 - ``O``: An immediate integer between 0 and 127.
3350 - ``e``: An immediate 32-bit signed integer.
3351 - ``Z``: An immediate 32-bit unsigned integer.
3352 - ``o``, ``v``: Treated the same as ``m``, at the moment.
3353 - ``q``: An 8, 16, 32, or 64-bit register which can be accessed as an 8-bit
3354   ``l`` integer register. On X86-32, this is the ``a``, ``b``, ``c``, and ``d``
3355   registers, and on X86-64, it is all of the integer registers.
3356 - ``Q``: An 8, 16, 32, or 64-bit register which can be accessed as an 8-bit
3357   ``h`` integer register. This is the ``a``, ``b``, ``c``, and ``d`` registers.
3358 - ``r`` or ``l``: An 8, 16, 32, or 64-bit integer register.
3359 - ``R``: An 8, 16, 32, or 64-bit "legacy" integer register -- one which has
3360   existed since i386, and can be accessed without the REX prefix.
3361 - ``f``: A 32, 64, or 80-bit '387 FPU stack pseudo-register.
3362 - ``y``: A 64-bit MMX register, if MMX is enabled.
3363 - ``x``: If SSE is enabled: a 32 or 64-bit scalar operand, or 128-bit vector
3364   operand in a SSE register. If AVX is also enabled, can also be a 256-bit
3365   vector operand in an AVX register. If AVX-512 is also enabled, can also be a
3366   512-bit vector operand in an AVX512 register, Otherwise, an error.
3367 - ``Y``: The same as ``x``, if *SSE2* is enabled, otherwise an error.
3368 - ``A``: Special case: allocates EAX first, then EDX, for a single operand (in
3369   32-bit mode, a 64-bit integer operand will get split into two registers). It
3370   is not recommended to use this constraint, as in 64-bit mode, the 64-bit
3371   operand will get allocated only to RAX -- if two 32-bit operands are needed,
3372   you're better off splitting it yourself, before passing it to the asm
3373   statement.
3374
3375 XCore:
3376
3377 - ``r``: A 32-bit integer register.
3378
3379
3380 .. _inline-asm-modifiers:
3381
3382 Asm template argument modifiers
3383 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3384
3385 In the asm template string, modifiers can be used on the operand reference, like
3386 "``${0:n}``".
3387
3388 The modifiers are, in general, expected to behave the same way they do in
3389 GCC. LLVM's support is often implemented on an 'as-needed' basis, to support C
3390 inline asm code which was supported by GCC. A mismatch in behavior between LLVM
3391 and GCC likely indicates a bug in LLVM.
3392
3393 Target-independent:
3394
3395 - ``c``: Print an immediate integer constant unadorned, without
3396   the target-specific immediate punctuation (e.g. no ``$`` prefix).
3397 - ``n``: Negate and print immediate integer constant unadorned, without the
3398   target-specific immediate punctuation (e.g. no ``$`` prefix).
3399 - ``l``: Print as an unadorned label, without the target-specific label
3400   punctuation (e.g. no ``$`` prefix).
3401
3402 AArch64:
3403
3404 - ``w``: Print a GPR register with a ``w*`` name instead of ``x*`` name. E.g.,
3405   instead of ``x30``, print ``w30``.
3406 - ``x``: Print a GPR register with a ``x*`` name. (this is the default, anyhow).
3407 - ``b``, ``h``, ``s``, ``d``, ``q``: Print a floating-point/SIMD register with a
3408   ``b*``, ``h*``, ``s*``, ``d*``, or ``q*`` name, rather than the default of
3409   ``v*``.
3410
3411 AMDGPU:
3412
3413 - ``r``: No effect.
3414
3415 ARM:
3416
3417 - ``a``: Print an operand as an address (with ``[`` and ``]`` surrounding a
3418   register).
3419 - ``P``: No effect.
3420 - ``q``: No effect.
3421 - ``y``: Print a VFP single-precision register as an indexed double (e.g. print
3422   as ``d4[1]`` instead of ``s9``)
3423 - ``B``: Bitwise invert and print an immediate integer constant without ``#``
3424   prefix.
3425 - ``L``: Print the low 16-bits of an immediate integer constant.
3426 - ``M``: Print as a register set suitable for ldm/stm. Also prints *all*
3427   register operands subsequent to the specified one (!), so use carefully.
3428 - ``Q``: Print the low-order register of a register-pair, or the low-order
3429   register of a two-register operand.
3430 - ``R``: Print the high-order register of a register-pair, or the high-order
3431   register of a two-register operand.
3432 - ``H``: Print the second register of a register-pair. (On a big-endian system,
3433   ``H`` is equivalent to ``Q``, and on little-endian system, ``H`` is equivalent
3434   to ``R``.)
3435
3436   .. FIXME: H doesn't currently support printing the second register
3437      of a two-register operand.
3438
3439 - ``e``: Print the low doubleword register of a NEON quad register.
3440 - ``f``: Print the high doubleword register of a NEON quad register.
3441 - ``m``: Print the base register of a memory operand without the ``[`` and ``]``
3442   adornment.
3443
3444 Hexagon:
3445
3446 - ``L``: Print the second register of a two-register operand. Requires that it
3447   has been allocated consecutively to the first.
3448
3449   .. FIXME: why is it restricted to consecutive ones? And there's
3450      nothing that ensures that happens, is there?
3451
3452 - ``I``: Print the letter 'i' if the operand is an integer constant, otherwise
3453   nothing. Used to print 'addi' vs 'add' instructions.
3454
3455 MSP430:
3456
3457 No additional modifiers.
3458
3459 MIPS:
3460
3461 - ``X``: Print an immediate integer as hexadecimal
3462 - ``x``: Print the low 16 bits of an immediate integer as hexadecimal.
3463 - ``d``: Print an immediate integer as decimal.
3464 - ``m``: Subtract one and print an immediate integer as decimal.
3465 - ``z``: Print $0 if an immediate zero, otherwise print normally.
3466 - ``L``: Print the low-order register of a two-register operand, or prints the
3467   address of the low-order word of a double-word memory operand.
3468
3469   .. FIXME: L seems to be missing memory operand support.
3470
3471 - ``M``: Print the high-order register of a two-register operand, or prints the
3472   address of the high-order word of a double-word memory operand.
3473
3474   .. FIXME: M seems to be missing memory operand support.
3475
3476 - ``D``: Print the second register of a two-register operand, or prints the
3477   second word of a double-word memory operand. (On a big-endian system, ``D`` is
3478   equivalent to ``L``, and on little-endian system, ``D`` is equivalent to
3479   ``M``.)
3480 - ``w``: No effect. Provided for compatibility with GCC which requires this
3481   modifier in order to print MSA registers (``W0-W31``) with the ``f``
3482   constraint.
3483
3484 NVPTX:
3485
3486 - ``r``: No effect.
3487
3488 PowerPC:
3489
3490 - ``L``: Print the second register of a two-register operand. Requires that it
3491   has been allocated consecutively to the first.
3492
3493   .. FIXME: why is it restricted to consecutive ones? And there's
3494      nothing that ensures that happens, is there?
3495
3496 - ``I``: Print the letter 'i' if the operand is an integer constant, otherwise
3497   nothing. Used to print 'addi' vs 'add' instructions.
3498 - ``y``: For a memory operand, prints formatter for a two-register X-form
3499   instruction. (Currently always prints ``r0,OPERAND``).
3500 - ``U``: Prints 'u' if the memory operand is an update form, and nothing
3501   otherwise. (NOTE: LLVM does not support update form, so this will currently
3502   always print nothing)
3503 - ``X``: Prints 'x' if the memory operand is an indexed form. (NOTE: LLVM does
3504   not support indexed form, so this will currently always print nothing)
3505
3506 Sparc:
3507
3508 - ``r``: No effect.
3509
3510 SystemZ:
3511
3512 SystemZ implements only ``n``, and does *not* support any of the other
3513 target-independent modifiers.
3514
3515 X86:
3516
3517 - ``c``: Print an unadorned integer or symbol name. (The latter is
3518   target-specific behavior for this typically target-independent modifier).
3519 - ``A``: Print a register name with a '``*``' before it.
3520 - ``b``: Print an 8-bit register name (e.g. ``al``); do nothing on a memory
3521   operand.
3522 - ``h``: Print the upper 8-bit register name (e.g. ``ah``); do nothing on a
3523   memory operand.
3524 - ``w``: Print the 16-bit register name (e.g. ``ax``); do nothing on a memory
3525   operand.
3526 - ``k``: Print the 32-bit register name (e.g. ``eax``); do nothing on a memory
3527   operand.
3528 - ``q``: Print the 64-bit register name (e.g. ``rax``), if 64-bit registers are
3529   available, otherwise the 32-bit register name; do nothing on a memory operand.
3530 - ``n``: Negate and print an unadorned integer, or, for operands other than an
3531   immediate integer (e.g. a relocatable symbol expression), print a '-' before
3532   the operand. (The behavior for relocatable symbol expressions is a
3533   target-specific behavior for this typically target-independent modifier)
3534 - ``H``: Print a memory reference with additional offset +8.
3535 - ``P``: Print a memory reference or operand for use as the argument of a call
3536   instruction. (E.g. omit ``(rip)``, even though it's PC-relative.)
3537
3538 XCore:
3539
3540 No additional modifiers.
3541
3542
3543 Inline Asm Metadata
3544 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3545
3546 The call instructions that wrap inline asm nodes may have a
3547 "``!srcloc``" MDNode attached to it that contains a list of constant
3548 integers. If present, the code generator will use the integer as the
3549 location cookie value when report errors through the ``LLVMContext``
3550 error reporting mechanisms. This allows a front-end to correlate backend
3551 errors that occur with inline asm back to the source code that produced
3552 it. For example:
3553
3554 .. code-block:: llvm
3555
3556     call void asm sideeffect "something bad", ""(), !srcloc !42
3557     ...
3558     !42 = !{ i32 1234567 }
3559
3560 It is up to the front-end to make sense of the magic numbers it places
3561 in the IR. If the MDNode contains multiple constants, the code generator
3562 will use the one that corresponds to the line of the asm that the error
3563 occurs on.
3564
3565 .. _metadata:
3566
3567 Metadata
3568 ========
3569
3570 LLVM IR allows metadata to be attached to instructions in the program
3571 that can convey extra information about the code to the optimizers and
3572 code generator. One example application of metadata is source-level
3573 debug information. There are two metadata primitives: strings and nodes.
3574
3575 Metadata does not have a type, and is not a value. If referenced from a
3576 ``call`` instruction, it uses the ``metadata`` type.
3577
3578 All metadata are identified in syntax by a exclamation point ('``!``').
3579
3580 .. _metadata-string:
3581
3582 Metadata Nodes and Metadata Strings
3583 -----------------------------------
3584
3585 A metadata string is a string surrounded by double quotes. It can
3586 contain any character by escaping non-printable characters with
3587 "``\xx``" where "``xx``" is the two digit hex code. For example:
3588 "``!"test\00"``".
3589
3590 Metadata nodes are represented with notation similar to structure
3591 constants (a comma separated list of elements, surrounded by braces and
3592 preceded by an exclamation point). Metadata nodes can have any values as
3593 their operand. For example:
3594
3595 .. code-block:: llvm
3596
3597     !{ !"test\00", i32 10}
3598
3599 Metadata nodes that aren't uniqued use the ``distinct`` keyword. For example:
3600
3601 .. code-block:: llvm
3602
3603     !0 = distinct !{!"test\00", i32 10}
3604
3605 ``distinct`` nodes are useful when nodes shouldn't be merged based on their
3606 content. They can also occur when transformations cause uniquing collisions
3607 when metadata operands change.
3608
3609 A :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` is a collection of
3610 metadata nodes, which can be looked up in the module symbol table. For
3611 example:
3612
3613 .. code-block:: llvm
3614
3615     !foo = !{!4, !3}
3616
3617 Metadata can be used as function arguments. Here ``llvm.dbg.value``
3618 function is using two metadata arguments:
3619
3620 .. code-block:: llvm
3621
3622     call void @llvm.dbg.value(metadata !24, i64 0, metadata !25)
3623
3624 Metadata can be attached with an instruction. Here metadata ``!21`` is
3625 attached to the ``add`` instruction using the ``!dbg`` identifier:
3626
3627 .. code-block:: llvm
3628
3629     %indvar.next = add i64 %indvar, 1, !dbg !21
3630
3631 More information about specific metadata nodes recognized by the
3632 optimizers and code generator is found below.
3633
3634 .. _specialized-metadata:
3635
3636 Specialized Metadata Nodes
3637 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3638
3639 Specialized metadata nodes are custom data structures in metadata (as opposed
3640 to generic tuples). Their fields are labelled, and can be specified in any
3641 order.
3642
3643 These aren't inherently debug info centric, but currently all the specialized
3644 metadata nodes are related to debug info.
3645
3646 .. _DICompileUnit:
3647
3648 DICompileUnit
3649 """""""""""""
3650
3651 ``DICompileUnit`` nodes represent a compile unit. The ``enums:``,
3652 ``retainedTypes:``, ``subprograms:``, ``globals:`` and ``imports:`` fields are
3653 tuples containing the debug info to be emitted along with the compile unit,
3654 regardless of code optimizations (some nodes are only emitted if there are
3655 references to them from instructions).
3656
3657 .. code-block:: llvm
3658
3659     !0 = !DICompileUnit(language: DW_LANG_C99, file: !1, producer: "clang",
3660                         isOptimized: true, flags: "-O2", runtimeVersion: 2,
3661                         splitDebugFilename: "abc.debug", emissionKind: 1,
3662                         enums: !2, retainedTypes: !3, subprograms: !4,
3663                         globals: !5, imports: !6)
3664
3665 Compile unit descriptors provide the root scope for objects declared in a
3666 specific compilation unit. File descriptors are defined using this scope.
3667 These descriptors are collected by a named metadata ``!llvm.dbg.cu``. They
3668 keep track of subprograms, global variables, type information, and imported
3669 entities (declarations and namespaces).
3670
3671 .. _DIFile:
3672
3673 DIFile
3674 """"""
3675
3676 ``DIFile`` nodes represent files. The ``filename:`` can include slashes.
3677
3678 .. code-block:: llvm
3679
3680     !0 = !DIFile(filename: "path/to/file", directory: "/path/to/dir")
3681
3682 Files are sometimes used in ``scope:`` fields, and are the only valid target
3683 for ``file:`` fields.
3684
3685 .. _DIBasicType:
3686
3687 DIBasicType
3688 """""""""""
3689
3690 ``DIBasicType`` nodes represent primitive types, such as ``int``, ``bool`` and
3691 ``float``. ``tag:`` defaults to ``DW_TAG_base_type``.
3692
3693 .. code-block:: llvm
3694
3695     !0 = !DIBasicType(name: "unsigned char", size: 8, align: 8,
3696                       encoding: DW_ATE_unsigned_char)
3697     !1 = !DIBasicType(tag: DW_TAG_unspecified_type, name: "decltype(nullptr)")
3698
3699 The ``encoding:`` describes the details of the type. Usually it's one of the
3700 following:
3701
3702 .. code-block:: llvm
3703
3704   DW_ATE_address       = 1
3705   DW_ATE_boolean       = 2
3706   DW_ATE_float         = 4
3707   DW_ATE_signed        = 5
3708   DW_ATE_signed_char   = 6
3709   DW_ATE_unsigned      = 7
3710   DW_ATE_unsigned_char = 8
3711
3712 .. _DISubroutineType:
3713
3714 DISubroutineType
3715 """"""""""""""""
3716
3717 ``DISubroutineType`` nodes represent subroutine types. Their ``types:`` field
3718 refers to a tuple; the first operand is the return type, while the rest are the
3719 types of the formal arguments in order. If the first operand is ``null``, that
3720 represents a function with no return value (such as ``void foo() {}`` in C++).
3721
3722 .. code-block:: llvm
3723
3724     !0 = !BasicType(name: "int", size: 32, align: 32, DW_ATE_signed)
3725     !1 = !BasicType(name: "char", size: 8, align: 8, DW_ATE_signed_char)
3726     !2 = !DISubroutineType(types: !{null, !0, !1}) ; void (int, char)
3727
3728 .. _DIDerivedType:
3729
3730 DIDerivedType
3731 """""""""""""
3732
3733 ``DIDerivedType`` nodes represent types derived from other types, such as
3734 qualified types.
3735
3736 .. code-block:: llvm
3737
3738     !0 = !DIBasicType(name: "unsigned char", size: 8, align: 8,
3739                       encoding: DW_ATE_unsigned_char)
3740     !1 = !DIDerivedType(tag: DW_TAG_pointer_type, baseType: !0, size: 32,
3741                         align: 32)
3742
3743 The following ``tag:`` values are valid:
3744
3745 .. code-block:: llvm
3746
3747   DW_TAG_formal_parameter   = 5
3748   DW_TAG_member             = 13
3749   DW_TAG_pointer_type       = 15
3750   DW_TAG_reference_type     = 16
3751   DW_TAG_typedef            = 22
3752   DW_TAG_ptr_to_member_type = 31
3753   DW_TAG_const_type         = 38
3754   DW_TAG_volatile_type      = 53
3755   DW_TAG_restrict_type      = 55
3756
3757 ``DW_TAG_member`` is used to define a member of a :ref:`composite type
3758 <DICompositeType>` or :ref:`subprogram <DISubprogram>`. The type of the member
3759 is the ``baseType:``. The ``offset:`` is the member's bit offset.
3760 ``DW_TAG_formal_parameter`` is used to define a member which is a formal
3761 argument of a subprogram.
3762
3763 ``DW_TAG_typedef`` is used to provide a name for the ``baseType:``.
3764
3765 ``DW_TAG_pointer_type``, ``DW_TAG_reference_type``, ``DW_TAG_const_type``,
3766 ``DW_TAG_volatile_type`` and ``DW_TAG_restrict_type`` are used to qualify the
3767 ``baseType:``.
3768
3769 Note that the ``void *`` type is expressed as a type derived from NULL.
3770
3771 .. _DICompositeType:
3772
3773 DICompositeType
3774 """""""""""""""
3775
3776 ``DICompositeType`` nodes represent types composed of other types, like
3777 structures and unions. ``elements:`` points to a tuple of the composed types.
3778
3779 If the source language supports ODR, the ``identifier:`` field gives the unique
3780 identifier used for type merging between modules. When specified, other types
3781 can refer to composite types indirectly via a :ref:`metadata string
3782 <metadata-string>` that matches their identifier.
3783
3784 .. code-block:: llvm
3785
3786     !0 = !DIEnumerator(name: "SixKind", value: 7)
3787     !1 = !DIEnumerator(name: "SevenKind", value: 7)
3788     !2 = !DIEnumerator(name: "NegEightKind", value: -8)
3789     !3 = !DICompositeType(tag: DW_TAG_enumeration_type, name: "Enum", file: !12,
3790                           line: 2, size: 32, align: 32, identifier: "_M4Enum",
3791                           elements: !{!0, !1, !2})
3792
3793 The following ``tag:`` values are valid:
3794
3795 .. code-block:: llvm
3796
3797   DW_TAG_array_type       = 1
3798   DW_TAG_class_type       = 2
3799   DW_TAG_enumeration_type = 4
3800   DW_TAG_structure_type   = 19
3801   DW_TAG_union_type       = 23
3802   DW_TAG_subroutine_type  = 21
3803   DW_TAG_inheritance      = 28
3804
3805
3806 For ``DW_TAG_array_type``, the ``elements:`` should be :ref:`subrange
3807 descriptors <DISubrange>`, each representing the range of subscripts at that
3808 level of indexing. The ``DIFlagVector`` flag to ``flags:`` indicates that an
3809 array type is a native packed vector.
3810
3811 For ``DW_TAG_enumeration_type``, the ``elements:`` should be :ref:`enumerator
3812 descriptors <DIEnumerator>`, each representing the definition of an enumeration
3813 value for the set. All enumeration type descriptors are collected in the
3814 ``enums:`` field of the :ref:`compile unit <DICompileUnit>`.
3815
3816 For ``DW_TAG_structure_type``, ``DW_TAG_class_type``, and
3817 ``DW_TAG_union_type``, the ``elements:`` should be :ref:`derived types
3818 <DIDerivedType>` with ``tag: DW_TAG_member`` or ``tag: DW_TAG_inheritance``.
3819
3820 .. _DISubrange:
3821
3822 DISubrange
3823 """"""""""
3824
3825 ``DISubrange`` nodes are the elements for ``DW_TAG_array_type`` variants of
3826 :ref:`DICompositeType`. ``count: -1`` indicates an empty array.
3827
3828 .. code-block:: llvm
3829
3830     !0 = !DISubrange(count: 5, lowerBound: 0) ; array counting from 0
3831     !1 = !DISubrange(count: 5, lowerBound: 1) ; array counting from 1
3832     !2 = !DISubrange(count: -1) ; empty array.
3833
3834 .. _DIEnumerator:
3835
3836 DIEnumerator
3837 """"""""""""
3838
3839 ``DIEnumerator`` nodes are the elements for ``DW_TAG_enumeration_type``
3840 variants of :ref:`DICompositeType`.
3841
3842 .. code-block:: llvm
3843
3844     !0 = !DIEnumerator(name: "SixKind", value: 7)
3845     !1 = !DIEnumerator(name: "SevenKind", value: 7)
3846     !2 = !DIEnumerator(name: "NegEightKind", value: -8)
3847
3848 DITemplateTypeParameter
3849 """""""""""""""""""""""
3850
3851 ``DITemplateTypeParameter`` nodes represent type parameters to generic source
3852 language constructs. They are used (optionally) in :ref:`DICompositeType` and
3853 :ref:`DISubprogram` ``templateParams:`` fields.
3854
3855 .. code-block:: llvm
3856
3857     !0 = !DITemplateTypeParameter(name: "Ty", type: !1)
3858
3859 DITemplateValueParameter
3860 """"""""""""""""""""""""
3861
3862 ``DITemplateValueParameter`` nodes represent value parameters to generic source
3863 language constructs. ``tag:`` defaults to ``DW_TAG_template_value_parameter``,
3864 but if specified can also be set to ``DW_TAG_GNU_template_template_param`` or
3865 ``DW_TAG_GNU_template_param_pack``. They are used (optionally) in
3866 :ref:`DICompositeType` and :ref:`DISubprogram` ``templateParams:`` fields.
3867
3868 .. code-block:: llvm
3869
3870     !0 = !DITemplateValueParameter(name: "Ty", type: !1, value: i32 7)
3871
3872 DINamespace
3873 """""""""""
3874
3875 ``DINamespace`` nodes represent namespaces in the source language.
3876
3877 .. code-block:: llvm
3878
3879     !0 = !DINamespace(name: "myawesomeproject", scope: !1, file: !2, line: 7)
3880
3881 DIGlobalVariable
3882 """"""""""""""""
3883
3884 ``DIGlobalVariable`` nodes represent global variables in the source language.
3885
3886 .. code-block:: llvm
3887
3888     !0 = !DIGlobalVariable(name: "foo", linkageName: "foo", scope: !1,
3889                            file: !2, line: 7, type: !3, isLocal: true,
3890                            isDefinition: false, variable: i32* @foo,
3891                            declaration: !4)
3892
3893 All global variables should be referenced by the `globals:` field of a
3894 :ref:`compile unit <DICompileUnit>`.
3895
3896 .. _DISubprogram:
3897
3898 DISubprogram
3899 """"""""""""
3900
3901 ``DISubprogram`` nodes represent functions from the source language. The
3902 ``variables:`` field points at :ref:`variables <DILocalVariable>` that must be
3903 retained, even if their IR counterparts are optimized out of the IR. The
3904 ``type:`` field must point at an :ref:`DISubroutineType`.
3905
3906 .. code-block:: llvm
3907
3908     !0 = !DISubprogram(name: "foo", linkageName: "_Zfoov", scope: !1,
3909                        file: !2, line: 7, type: !3, isLocal: true,
3910                        isDefinition: false, scopeLine: 8, containingType: !4,
3911                        virtuality: DW_VIRTUALITY_pure_virtual, virtualIndex: 10,
3912                        flags: DIFlagPrototyped, isOptimized: true,
3913                        function: void ()* @_Z3foov,
3914                        templateParams: !5, declaration: !6, variables: !7)
3915
3916 .. _DILexicalBlock:
3917
3918 DILexicalBlock
3919 """"""""""""""
3920
3921 ``DILexicalBlock`` nodes describe nested blocks within a :ref:`subprogram
3922 <DISubprogram>`. The line number and column numbers are used to distinguish
3923 two lexical blocks at same depth. They are valid targets for ``scope:``
3924 fields.
3925
3926 .. code-block:: llvm
3927
3928     !0 = distinct !DILexicalBlock(scope: !1, file: !2, line: 7, column: 35)
3929
3930 Usually lexical blocks are ``distinct`` to prevent node merging based on
3931 operands.
3932
3933 .. _DILexicalBlockFile:
3934
3935 DILexicalBlockFile
3936 """"""""""""""""""
3937
3938 ``DILexicalBlockFile`` nodes are used to discriminate between sections of a
3939 :ref:`lexical block <DILexicalBlock>`. The ``file:`` field can be changed to
3940 indicate textual inclusion, or the ``discriminator:`` field can be used to
3941 discriminate between control flow within a single block in the source language.
3942
3943 .. code-block:: llvm
3944
3945     !0 = !DILexicalBlock(scope: !3, file: !4, line: 7, column: 35)
3946     !1 = !DILexicalBlockFile(scope: !0, file: !4, discriminator: 0)
3947     !2 = !DILexicalBlockFile(scope: !0, file: !4, discriminator: 1)
3948
3949 .. _DILocation:
3950
3951 DILocation
3952 """"""""""
3953
3954 ``DILocation`` nodes represent source debug locations. The ``scope:`` field is
3955 mandatory, and points at an :ref:`DILexicalBlockFile`, an
3956 :ref:`DILexicalBlock`, or an :ref:`DISubprogram`.
3957
3958 .. code-block:: llvm
3959
3960     !0 = !DILocation(line: 2900, column: 42, scope: !1, inlinedAt: !2)
3961
3962 .. _DILocalVariable:
3963
3964 DILocalVariable
3965 """""""""""""""
3966
3967 ``DILocalVariable`` nodes represent local variables in the source language. If
3968 the ``arg:`` field is set to non-zero, then this variable is a subprogram
3969 parameter, and it will be included in the ``variables:`` field of its
3970 :ref:`DISubprogram`.
3971
3972 .. code-block:: llvm
3973
3974     !0 = !DILocalVariable(name: "this", arg: 1, scope: !3, file: !2, line: 7,
3975                           type: !3, flags: DIFlagArtificial)
3976     !1 = !DILocalVariable(name: "x", arg: 2, scope: !4, file: !2, line: 7,
3977                           type: !3)
3978     !2 = !DILocalVariable(name: "y", scope: !5, file: !2, line: 7, type: !3)
3979
3980 DIExpression
3981 """"""""""""
3982
3983 ``DIExpression`` nodes represent DWARF expression sequences. They are used in
3984 :ref:`debug intrinsics<dbg_intrinsics>` (such as ``llvm.dbg.declare``) to
3985 describe how the referenced LLVM variable relates to the source language
3986 variable.
3987
3988 The current supported vocabulary is limited:
3989
3990 - ``DW_OP_deref`` dereferences the working expression.
3991 - ``DW_OP_plus, 93`` adds ``93`` to the working expression.
3992 - ``DW_OP_bit_piece, 16, 8`` specifies the offset and size (``16`` and ``8``
3993   here, respectively) of the variable piece from the working expression.
3994
3995 .. code-block:: llvm
3996
3997     !0 = !DIExpression(DW_OP_deref)
3998     !1 = !DIExpression(DW_OP_plus, 3)
3999     !2 = !DIExpression(DW_OP_bit_piece, 3, 7)
4000     !3 = !DIExpression(DW_OP_deref, DW_OP_plus, 3, DW_OP_bit_piece, 3, 7)
4001
4002 DIObjCProperty
4003 """"""""""""""
4004
4005 ``DIObjCProperty`` nodes represent Objective-C property nodes.
4006
4007 .. code-block:: llvm
4008
4009     !3 = !DIObjCProperty(name: "foo", file: !1, line: 7, setter: "setFoo",
4010                          getter: "getFoo", attributes: 7, type: !2)
4011
4012 DIImportedEntity
4013 """"""""""""""""
4014
4015 ``DIImportedEntity`` nodes represent entities (such as modules) imported into a
4016 compile unit.
4017
4018 .. code-block:: llvm
4019
4020    !2 = !DIImportedEntity(tag: DW_TAG_imported_module, name: "foo", scope: !0,
4021                           entity: !1, line: 7)
4022
4023 '``tbaa``' Metadata
4024 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4025
4026 In LLVM IR, memory does not have types, so LLVM's own type system is not
4027 suitable for doing TBAA. Instead, metadata is added to the IR to
4028 describe a type system of a higher level language. This can be used to
4029 implement typical C/C++ TBAA, but it can also be used to implement
4030 custom alias analysis behavior for other languages.
4031
4032 The current metadata format is very simple. TBAA metadata nodes have up
4033 to three fields, e.g.:
4034
4035 .. code-block:: llvm
4036
4037     !0 = !{ !"an example type tree" }
4038     !1 = !{ !"int", !0 }
4039     !2 = !{ !"float", !0 }
4040     !3 = !{ !"const float", !2, i64 1 }
4041
4042 The first field is an identity field. It can be any value, usually a
4043 metadata string, which uniquely identifies the type. The most important
4044 name in the tree is the name of the root node. Two trees with different
4045 root node names are entirely disjoint, even if they have leaves with
4046 common names.
4047
4048 The second field identifies the type's parent node in the tree, or is
4049 null or omitted for a root node. A type is considered to alias all of
4050 its descendants and all of its ancestors in the tree. Also, a type is
4051 considered to alias all types in other trees, so that bitcode produced
4052 from multiple front-ends is handled conservatively.
4053
4054 If the third field is present, it's an integer which if equal to 1
4055 indicates that the type is "constant" (meaning
4056 ``pointsToConstantMemory`` should return true; see `other useful
4057 AliasAnalysis methods <AliasAnalysis.html#OtherItfs>`_).
4058
4059 '``tbaa.struct``' Metadata
4060 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4061
4062 The :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>` is often used to implement
4063 aggregate assignment operations in C and similar languages, however it
4064 is defined to copy a contiguous region of memory, which is more than
4065 strictly necessary for aggregate types which contain holes due to
4066 padding. Also, it doesn't contain any TBAA information about the fields
4067 of the aggregate.
4068
4069 ``!tbaa.struct`` metadata can describe which memory subregions in a
4070 memcpy are padding and what the TBAA tags of the struct are.
4071
4072 The current metadata format is very simple. ``!tbaa.struct`` metadata
4073 nodes are a list of operands which are in conceptual groups of three.
4074 For each group of three, the first operand gives the byte offset of a
4075 field in bytes, the second gives its size in bytes, and the third gives
4076 its tbaa tag. e.g.:
4077
4078 .. code-block:: llvm
4079
4080     !4 = !{ i64 0, i64 4, !1, i64 8, i64 4, !2 }
4081
4082 This describes a struct with two fields. The first is at offset 0 bytes
4083 with size 4 bytes, and has tbaa tag !1. The second is at offset 8 bytes
4084 and has size 4 bytes and has tbaa tag !2.
4085
4086 Note that the fields need not be contiguous. In this example, there is a
4087 4 byte gap between the two fields. This gap represents padding which
4088 does not carry useful data and need not be preserved.
4089
4090 '``noalias``' and '``alias.scope``' Metadata
4091 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4092
4093 ``noalias`` and ``alias.scope`` metadata provide the ability to specify generic
4094 noalias memory-access sets. This means that some collection of memory access
4095 instructions (loads, stores, memory-accessing calls, etc.) that carry
4096 ``noalias`` metadata can specifically be specified not to alias with some other
4097 collection of memory access instructions that carry ``alias.scope`` metadata.
4098 Each type of metadata specifies a list of scopes where each scope has an id and
4099 a domain. When evaluating an aliasing query, if for some domain, the set
4100 of scopes with that domain in one instruction's ``alias.scope`` list is a
4101 subset of (or equal to) the set of scopes for that domain in another
4102 instruction's ``noalias`` list, then the two memory accesses are assumed not to
4103 alias.
4104
4105 The metadata identifying each domain is itself a list containing one or two
4106 entries. The first entry is the name of the domain. Note that if the name is a
4107 string then it can be combined across functions and translation units. A
4108 self-reference can be used to create globally unique domain names. A
4109 descriptive string may optionally be provided as a second list entry.
4110
4111 The metadata identifying each scope is also itself a list containing two or
4112 three entries. The first entry is the name of the scope. Note that if the name
4113 is a string then it can be combined across functions and translation units. A
4114 self-reference can be used to create globally unique scope names. A metadata
4115 reference to the scope's domain is the second entry. A descriptive string may
4116 optionally be provided as a third list entry.
4117
4118 For example,
4119
4120 .. code-block:: llvm
4121
4122     ; Two scope domains:
4123     !0 = !{!0}
4124     !1 = !{!1}
4125
4126     ; Some scopes in these domains:
4127     !2 = !{!2, !0}
4128     !3 = !{!3, !0}
4129     !4 = !{!4, !1}
4130
4131     ; Some scope lists:
4132     !5 = !{!4} ; A list containing only scope !4
4133     !6 = !{!4, !3, !2}
4134     !7 = !{!3}
4135
4136     ; These two instructions don't alias:
4137     %0 = load float, float* %c, align 4, !alias.scope !5
4138     store float %0, float* %arrayidx.i, align 4, !noalias !5
4139
4140     ; These two instructions also don't alias (for domain !1, the set of scopes
4141     ; in the !alias.scope equals that in the !noalias list):
4142     %2 = load float, float* %c, align 4, !alias.scope !5
4143     store float %2, float* %arrayidx.i2, align 4, !noalias !6
4144
4145     ; These two instructions may alias (for domain !0, the set of scopes in
4146     ; the !noalias list is not a superset of, or equal to, the scopes in the
4147     ; !alias.scope list):
4148     %2 = load float, float* %c, align 4, !alias.scope !6
4149     store float %0, float* %arrayidx.i, align 4, !noalias !7
4150
4151 '``fpmath``' Metadata
4152 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4153
4154 ``fpmath`` metadata may be attached to any instruction of floating point
4155 type. It can be used to express the maximum acceptable error in the
4156 result of that instruction, in ULPs, thus potentially allowing the
4157 compiler to use a more efficient but less accurate method of computing
4158 it. ULP is defined as follows:
4159
4160     If ``x`` is a real number that lies between two finite consecutive
4161     floating-point numbers ``a`` and ``b``, without being equal to one
4162     of them, then ``ulp(x) = |b - a|``, otherwise ``ulp(x)`` is the
4163     distance between the two non-equal finite floating-point numbers
4164     nearest ``x``. Moreover, ``ulp(NaN)`` is ``NaN``.
4165
4166 The metadata node shall consist of a single positive floating point
4167 number representing the maximum relative error, for example:
4168
4169 .. code-block:: llvm
4170
4171     !0 = !{ float 2.5 } ; maximum acceptable inaccuracy is 2.5 ULPs
4172
4173 .. _range-metadata:
4174
4175 '``range``' Metadata
4176 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4177
4178 ``range`` metadata may be attached only to ``load``, ``call`` and ``invoke`` of
4179 integer types. It expresses the possible ranges the loaded value or the value
4180 returned by the called function at this call site is in. The ranges are
4181 represented with a flattened list of integers. The loaded value or the value
4182 returned is known to be in the union of the ranges defined by each consecutive
4183 pair. Each pair has the following properties:
4184
4185 -  The type must match the type loaded by the instruction.
4186 -  The pair ``a,b`` represents the range ``[a,b)``.
4187 -  Both ``a`` and ``b`` are constants.
4188 -  The range is allowed to wrap.
4189 -  The range should not represent the full or empty set. That is,
4190    ``a!=b``.
4191
4192 In addition, the pairs must be in signed order of the lower bound and
4193 they must be non-contiguous.
4194
4195 Examples:
4196
4197 .. code-block:: llvm
4198
4199       %a = load i8, i8* %x, align 1, !range !0 ; Can only be 0 or 1
4200       %b = load i8, i8* %y, align 1, !range !1 ; Can only be 255 (-1), 0 or 1
4201       %c = call i8 @foo(),       !range !2 ; Can only be 0, 1, 3, 4 or 5
4202       %d = invoke i8 @bar() to label %cont
4203              unwind label %lpad, !range !3 ; Can only be -2, -1, 3, 4 or 5
4204     ...
4205     !0 = !{ i8 0, i8 2 }
4206     !1 = !{ i8 255, i8 2 }
4207     !2 = !{ i8 0, i8 2, i8 3, i8 6 }
4208     !3 = !{ i8 -2, i8 0, i8 3, i8 6 }
4209
4210 '``unpredictable``' Metadata
4211 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4212
4213 ``unpredictable`` metadata may be attached to any branch or switch
4214 instruction. It can be used to express the unpredictability of control
4215 flow. Similar to the llvm.expect intrinsic, it may be used to alter
4216 optimizations related to compare and branch instructions. The metadata
4217 is treated as a boolean value; if it exists, it signals that the branch
4218 or switch that it is attached to is completely unpredictable.
4219
4220 '``llvm.loop``'
4221 ^^^^^^^^^^^^^^^
4222
4223 It is sometimes useful to attach information to loop constructs. Currently,
4224 loop metadata is implemented as metadata attached to the branch instruction
4225 in the loop latch block. This type of metadata refer to a metadata node that is
4226 guaranteed to be separate for each loop. The loop identifier metadata is
4227 specified with the name ``llvm.loop``.
4228
4229 The loop identifier metadata is implemented using a metadata that refers to
4230 itself to avoid merging it with any other identifier metadata, e.g.,
4231 during module linkage or function inlining. That is, each loop should refer
4232 to their own identification metadata even if they reside in separate functions.
4233 The following example contains loop identifier metadata for two separate loop
4234 constructs:
4235
4236 .. code-block:: llvm
4237
4238     !0 = !{!0}
4239     !1 = !{!1}
4240
4241 The loop identifier metadata can be used to specify additional
4242 per-loop metadata. Any operands after the first operand can be treated
4243 as user-defined metadata. For example the ``llvm.loop.unroll.count``
4244 suggests an unroll factor to the loop unroller:
4245
4246 .. code-block:: llvm
4247
4248       br i1 %exitcond, label %._crit_edge, label %.lr.ph, !llvm.loop !0
4249     ...
4250     !0 = !{!0, !1}
4251     !1 = !{!"llvm.loop.unroll.count", i32 4}
4252
4253 '``llvm.loop.vectorize``' and '``llvm.loop.interleave``'
4254 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4255
4256 Metadata prefixed with ``llvm.loop.vectorize`` or ``llvm.loop.interleave`` are
4257 used to control per-loop vectorization and interleaving parameters such as
4258 vectorization width and interleave count. These metadata should be used in
4259 conjunction with ``llvm.loop`` loop identification metadata. The
4260 ``llvm.loop.vectorize`` and ``llvm.loop.interleave`` metadata are only
4261 optimization hints and the optimizer will only interleave and vectorize loops if
4262 it believes it is safe to do so. The ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata
4263 which contains information about loop-carried memory dependencies can be helpful
4264 in determining the safety of these transformations.
4265
4266 '``llvm.loop.interleave.count``' Metadata
4267 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4268
4269 This metadata suggests an interleave count to the loop interleaver.
4270 The first operand is the string ``llvm.loop.interleave.count`` and the
4271 second operand is an integer specifying the interleave count. For
4272 example:
4273
4274 .. code-block:: llvm
4275
4276    !0 = !{!"llvm.loop.interleave.count", i32 4}
4277
4278 Note that setting ``llvm.loop.interleave.count`` to 1 disables interleaving
4279 multiple iterations of the loop. If ``llvm.loop.interleave.count`` is set to 0
4280 then the interleave count will be determined automatically.
4281
4282 '``llvm.loop.vectorize.enable``' Metadata
4283 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4284
4285 This metadata selectively enables or disables vectorization for the loop. The
4286 first operand is the string ``llvm.loop.vectorize.enable`` and the second operand
4287 is a bit. If the bit operand value is 1 vectorization is enabled. A value of
4288 0 disables vectorization:
4289
4290 .. code-block:: llvm
4291
4292    !0 = !{!"llvm.loop.vectorize.enable", i1 0}
4293    !1 = !{!"llvm.loop.vectorize.enable", i1 1}
4294
4295 '``llvm.loop.vectorize.width``' Metadata
4296 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4297
4298 This metadata sets the target width of the vectorizer. The first
4299 operand is the string ``llvm.loop.vectorize.width`` and the second
4300 operand is an integer specifying the width. For example:
4301
4302 .. code-block:: llvm
4303
4304    !0 = !{!"llvm.loop.vectorize.width", i32 4}
4305
4306 Note that setting ``llvm.loop.vectorize.width`` to 1 disables
4307 vectorization of the loop. If ``llvm.loop.vectorize.width`` is set to
4308 0 or if the loop does not have this metadata the width will be
4309 determined automatically.
4310
4311 '``llvm.loop.unroll``'
4312 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4313
4314 Metadata prefixed with ``llvm.loop.unroll`` are loop unrolling
4315 optimization hints such as the unroll factor. ``llvm.loop.unroll``
4316 metadata should be used in conjunction with ``llvm.loop`` loop
4317 identification metadata. The ``llvm.loop.unroll`` metadata are only
4318 optimization hints and the unrolling will only be performed if the
4319 optimizer believes it is safe to do so.
4320
4321 '``llvm.loop.unroll.count``' Metadata
4322 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4323
4324 This metadata suggests an unroll factor to the loop unroller. The
4325 first operand is the string ``llvm.loop.unroll.count`` and the second
4326 operand is a positive integer specifying the unroll factor. For
4327 example:
4328
4329 .. code-block:: llvm
4330
4331    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.count", i32 4}
4332
4333 If the trip count of the loop is less than the unroll count the loop
4334 will be partially unrolled.
4335
4336 '``llvm.loop.unroll.disable``' Metadata
4337 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4338
4339 This metadata disables loop unrolling. The metadata has a single operand
4340 which is the string ``llvm.loop.unroll.disable``. For example:
4341
4342 .. code-block:: llvm
4343
4344    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.disable"}
4345
4346 '``llvm.loop.unroll.runtime.disable``' Metadata
4347 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4348
4349 This metadata disables runtime loop unrolling. The metadata has a single
4350 operand which is the string ``llvm.loop.unroll.runtime.disable``. For example:
4351
4352 .. code-block:: llvm
4353
4354    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.runtime.disable"}
4355
4356 '``llvm.loop.unroll.enable``' Metadata
4357 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4358
4359 This metadata suggests that the loop should be fully unrolled if the trip count
4360 is known at compile time and partially unrolled if the trip count is not known
4361 at compile time. The metadata has a single operand which is the string
4362 ``llvm.loop.unroll.enable``.  For example:
4363
4364 .. code-block:: llvm
4365
4366    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.enable"}
4367
4368 '``llvm.loop.unroll.full``' Metadata
4369 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4370
4371 This metadata suggests that the loop should be unrolled fully. The
4372 metadata has a single operand which is the string ``llvm.loop.unroll.full``.
4373 For example:
4374
4375 .. code-block:: llvm
4376
4377    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.full"}
4378
4379 '``llvm.mem``'
4380 ^^^^^^^^^^^^^^^
4381
4382 Metadata types used to annotate memory accesses with information helpful
4383 for optimizations are prefixed with ``llvm.mem``.
4384
4385 '``llvm.mem.parallel_loop_access``' Metadata
4386 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4387
4388 The ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata refers to a loop identifier,
4389 or metadata containing a list of loop identifiers for nested loops.
4390 The metadata is attached to memory accessing instructions and denotes that
4391 no loop carried memory dependence exist between it and other instructions denoted
4392 with the same loop identifier.
4393
4394 Precisely, given two instructions ``m1`` and ``m2`` that both have the
4395 ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata, with ``L1`` and ``L2`` being the
4396 set of loops associated with that metadata, respectively, then there is no loop
4397 carried dependence between ``m1`` and ``m2`` for loops in both ``L1`` and
4398 ``L2``.
4399
4400 As a special case, if all memory accessing instructions in a loop have
4401 ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata that refers to that loop, then the
4402 loop has no loop carried memory dependences and is considered to be a parallel
4403 loop.
4404
4405 Note that if not all memory access instructions have such metadata referring to
4406 the loop, then the loop is considered not being trivially parallel. Additional
4407 memory dependence analysis is required to make that determination. As a fail
4408 safe mechanism, this causes loops that were originally parallel to be considered
4409 sequential (if optimization passes that are unaware of the parallel semantics
4410 insert new memory instructions into the loop body).
4411
4412 Example of a loop that is considered parallel due to its correct use of
4413 both ``llvm.loop`` and ``llvm.mem.parallel_loop_access``
4414 metadata types that refer to the same loop identifier metadata.
4415
4416 .. code-block:: llvm
4417
4418    for.body:
4419      ...
4420      %val0 = load i32, i32* %arrayidx, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
4421      ...
4422      store i32 %val0, i32* %arrayidx1, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
4423      ...
4424      br i1 %exitcond, label %for.end, label %for.body, !llvm.loop !0
4425
4426    for.end:
4427    ...
4428    !0 = !{!0}
4429
4430 It is also possible to have nested parallel loops. In that case the
4431 memory accesses refer to a list of loop identifier metadata nodes instead of
4432 the loop identifier metadata node directly:
4433
4434 .. code-block:: llvm
4435
4436    outer.for.body:
4437      ...
4438      %val1 = load i32, i32* %arrayidx3, !llvm.mem.parallel_loop_access !2
4439      ...
4440      br label %inner.for.body
4441
4442    inner.for.body:
4443      ...
4444      %val0 = load i32, i32* %arrayidx1, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
4445      ...
4446      store i32 %val0, i32* %arrayidx2, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
4447      ...
4448      br i1 %exitcond, label %inner.for.end, label %inner.for.body, !llvm.loop !1
4449
4450    inner.for.end:
4451      ...
4452      store i32 %val1, i32* %arrayidx4, !llvm.mem.parallel_loop_access !2
4453      ...
4454      br i1 %exitcond, label %outer.for.end, label %outer.for.body, !llvm.loop !2
4455
4456    outer.for.end:                                          ; preds = %for.body
4457    ...
4458    !0 = !{!1, !2} ; a list of loop identifiers
4459    !1 = !{!1} ; an identifier for the inner loop
4460    !2 = !{!2} ; an identifier for the outer loop
4461
4462 '``llvm.bitsets``'
4463 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4464
4465 The ``llvm.bitsets`` global metadata is used to implement
4466 :doc:`bitsets <BitSets>`.
4467
4468 '``invariant.group``' Metadata
4469 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4470
4471 The ``invariant.group`` metadata may be attached to ``load``/``store`` instructions.
4472 The existence of the ``invariant.group`` metadata on the instruction tells 
4473 the optimizer that every ``load`` and ``store`` to the same pointer operand 
4474 within the same invariant group can be assumed to load or store the same  
4475 value (but see the ``llvm.invariant.group.barrier`` intrinsic which affects 
4476 when two pointers are considered the same).
4477
4478 Examples:
4479
4480 .. code-block:: llvm
4481
4482    @unknownPtr = external global i8
4483    ...
4484    %ptr = alloca i8
4485    store i8 42, i8* %ptr, !invariant.group !0
4486    call void @foo(i8* %ptr)
4487    
4488    %a = load i8, i8* %ptr, !invariant.group !0 ; Can assume that value under %ptr didn't change
4489    call void @foo(i8* %ptr)
4490    %b = load i8, i8* %ptr, !invariant.group !1 ; Can't assume anything, because group changed
4491   
4492    %newPtr = call i8* @getPointer(i8* %ptr) 
4493    %c = load i8, i8* %newPtr, !invariant.group !0 ; Can't assume anything, because we only have information about %ptr
4494    
4495    %unknownValue = load i8, i8* @unknownPtr
4496    store i8 %unknownValue, i8* %ptr, !invariant.group !0 ; Can assume that %unknownValue == 42
4497    
4498    call void @foo(i8* %ptr)
4499    %newPtr2 = call i8* @llvm.invariant.group.barrier(i8* %ptr)
4500    %d = load i8, i8* %newPtr2, !invariant.group !0  ; Can't step through invariant.group.barrier to get value of %ptr
4501    
4502    ...
4503    declare void @foo(i8*)
4504    declare i8* @getPointer(i8*)
4505    declare i8* @llvm.invariant.group.barrier(i8*)
4506    
4507    !0 = !{!"magic ptr"}
4508    !1 = !{!"other ptr"}
4509
4510
4511
4512 Module Flags Metadata
4513 =====================
4514
4515 Information about the module as a whole is difficult to convey to LLVM's
4516 subsystems. The LLVM IR isn't sufficient to transmit this information.
4517 The ``llvm.module.flags`` named metadata exists in order to facilitate
4518 this. These flags are in the form of key / value pairs --- much like a
4519 dictionary --- making it easy for any subsystem who cares about a flag to
4520 look it up.
4521
4522 The ``llvm.module.flags`` metadata contains a list of metadata triplets.
4523 Each triplet has the following form:
4524
4525 -  The first element is a *behavior* flag, which specifies the behavior
4526    when two (or more) modules are merged together, and it encounters two
4527    (or more) metadata with the same ID. The supported behaviors are
4528    described below.
4529 -  The second element is a metadata string that is a unique ID for the
4530    metadata. Each module may only have one flag entry for each unique ID (not
4531    including entries with the **Require** behavior).
4532 -  The third element is the value of the flag.
4533
4534 When two (or more) modules are merged together, the resulting
4535 ``llvm.module.flags`` metadata is the union of the modules' flags. That is, for
4536 each unique metadata ID string, there will be exactly one entry in the merged
4537 modules ``llvm.module.flags`` metadata table, and the value for that entry will
4538 be determined by the merge behavior flag, as described below. The only exception
4539 is that entries with the *Require* behavior are always preserved.
4540
4541 The following behaviors are supported:
4542
4543 .. list-table::
4544    :header-rows: 1
4545    :widths: 10 90
4546
4547    * - Value
4548      - Behavior
4549
4550    * - 1
4551      - **Error**
4552            Emits an error if two values disagree, otherwise the resulting value
4553            is that of the operands.
4554
4555    * - 2
4556      - **Warning**
4557            Emits a warning if two values disagree. The result value will be the
4558            operand for the flag from the first module being linked.
4559
4560    * - 3
4561      - **Require**
4562            Adds a requirement that another module flag be present and have a
4563            specified value after linking is performed. The value must be a
4564            metadata pair, where the first element of the pair is the ID of the
4565            module flag to be restricted, and the second element of the pair is
4566            the value the module flag should be restricted to. This behavior can
4567            be used to restrict the allowable results (via triggering of an
4568            error) of linking IDs with the **Override** behavior.
4569
4570    * - 4
4571      - **Override**
4572            Uses the specified value, regardless of the behavior or value of the
4573            other module. If both modules specify **Override**, but the values
4574            differ, an error will be emitted.
4575
4576    * - 5
4577      - **Append**
4578            Appends the two values, which are required to be metadata nodes.
4579
4580    * - 6
4581      - **AppendUnique**
4582            Appends the two values, which are required to be metadata
4583            nodes. However, duplicate entries in the second list are dropped
4584            during the append operation.
4585
4586 It is an error for a particular unique flag ID to have multiple behaviors,
4587 except in the case of **Require** (which adds restrictions on another metadata
4588 value) or **Override**.
4589
4590 An example of module flags:
4591
4592 .. code-block:: llvm
4593
4594     !0 = !{ i32 1, !"foo", i32 1 }
4595     !1 = !{ i32 4, !"bar", i32 37 }
4596     !2 = !{ i32 2, !"qux", i32 42 }
4597     !3 = !{ i32 3, !"qux",
4598       !{
4599         !"foo", i32 1
4600       }
4601     }
4602     !llvm.module.flags = !{ !0, !1, !2, !3 }
4603
4604 -  Metadata ``!0`` has the ID ``!"foo"`` and the value '1'. The behavior
4605    if two or more ``!"foo"`` flags are seen is to emit an error if their
4606    values are not equal.
4607
4608 -  Metadata ``!1`` has the ID ``!"bar"`` and the value '37'. The
4609    behavior if two or more ``!"bar"`` flags are seen is to use the value
4610    '37'.
4611
4612 -  Metadata ``!2`` has the ID ``!"qux"`` and the value '42'. The
4613    behavior if two or more ``!"qux"`` flags are seen is to emit a
4614    warning if their values are not equal.
4615
4616 -  Metadata ``!3`` has the ID ``!"qux"`` and the value:
4617
4618    ::
4619
4620        !{ !"foo", i32 1 }
4621
4622    The behavior is to emit an error if the ``llvm.module.flags`` does not
4623    contain a flag with the ID ``!"foo"`` that has the value '1' after linking is
4624    performed.
4625
4626 Objective-C Garbage Collection Module Flags Metadata
4627 ----------------------------------------------------
4628
4629 On the Mach-O platform, Objective-C stores metadata about garbage
4630 collection in a special section called "image info". The metadata
4631 consists of a version number and a bitmask specifying what types of
4632 garbage collection are supported (if any) by the file. If two or more
4633 modules are linked together their garbage collection metadata needs to
4634 be merged rather than appended together.
4635
4636 The Objective-C garbage collection module flags metadata consists of the
4637 following key-value pairs:
4638
4639 .. list-table::
4640    :header-rows: 1
4641    :widths: 30 70
4642
4643    * - Key
4644      - Value
4645
4646    * - ``Objective-C Version``
4647      - **[Required]** --- The Objective-C ABI version. Valid values are 1 and 2.
4648
4649    * - ``Objective-C Image Info Version``
4650      - **[Required]** --- The version of the image info section. Currently
4651        always 0.
4652
4653    * - ``Objective-C Image Info Section``
4654      - **[Required]** --- The section to place the metadata. Valid values are
4655        ``"__OBJC, __image_info, regular"`` for Objective-C ABI version 1, and
4656        ``"__DATA,__objc_imageinfo, regular, no_dead_strip"`` for
4657        Objective-C ABI version 2.
4658
4659    * - ``Objective-C Garbage Collection``
4660      - **[Required]** --- Specifies whether garbage collection is supported or
4661        not. Valid values are 0, for no garbage collection, and 2, for garbage
4662        collection supported.
4663
4664    * - ``Objective-C GC Only``
4665      - **[Optional]** --- Specifies that only garbage collection is supported.
4666        If present, its value must be 6. This flag requires that the
4667        ``Objective-C Garbage Collection`` flag have the value 2.
4668
4669 Some important flag interactions:
4670
4671 -  If a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 is
4672    merged with a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to
4673    2, then the resulting module has the
4674    ``Objective-C Garbage Collection`` flag set to 0.
4675 -  A module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 cannot be
4676    merged with a module with ``Objective-C GC Only`` set to 6.
4677
4678 Automatic Linker Flags Module Flags Metadata
4679 --------------------------------------------
4680
4681 Some targets support embedding flags to the linker inside individual object
4682 files. Typically this is used in conjunction with language extensions which
4683 allow source files to explicitly declare the libraries they depend on, and have
4684 these automatically be transmitted to the linker via object files.
4685
4686 These flags are encoded in the IR using metadata in the module flags section,
4687 using the ``Linker Options`` key. The merge behavior for this flag is required
4688 to be ``AppendUnique``, and the value for the key is expected to be a metadata
4689 node which should be a list of other metadata nodes, each of which should be a
4690 list of metadata strings defining linker options.
4691
4692 For example, the following metadata section specifies two separate sets of
4693 linker options, presumably to link against ``libz`` and the ``Cocoa``
4694 framework::
4695
4696     !0 = !{ i32 6, !"Linker Options",
4697        !{
4698           !{ !"-lz" },
4699           !{ !"-framework", !"Cocoa" } } }
4700     !llvm.module.flags = !{ !0 }
4701
4702 The metadata encoding as lists of lists of options, as opposed to a collapsed
4703 list of options, is chosen so that the IR encoding can use multiple option
4704 strings to specify e.g., a single library, while still having that specifier be
4705 preserved as an atomic element that can be recognized by a target specific
4706 assembly writer or object file emitter.
4707
4708 Each individual option is required to be either a valid option for the target's
4709 linker, or an option that is reserved by the target specific assembly writer or
4710 object file emitter. No other aspect of these options is defined by the IR.
4711
4712 C type width Module Flags Metadata
4713 ----------------------------------
4714
4715 The ARM backend emits a section into each generated object file describing the
4716 options that it was compiled with (in a compiler-independent way) to prevent
4717 linking incompatible objects, and to allow automatic library selection. Some
4718 of these options are not visible at the IR level, namely wchar_t width and enum
4719 width.
4720
4721 To pass this information to the backend, these options are encoded in module
4722 flags metadata, using the following key-value pairs:
4723
4724 .. list-table::
4725    :header-rows: 1
4726    :widths: 30 70
4727
4728    * - Key
4729      - Value
4730
4731    * - short_wchar
4732      - * 0 --- sizeof(wchar_t) == 4
4733        * 1 --- sizeof(wchar_t) == 2
4734
4735    * - short_enum
4736      - * 0 --- Enums are at least as large as an ``int``.
4737        * 1 --- Enums are stored in the smallest integer type which can
4738          represent all of its values.
4739
4740 For example, the following metadata section specifies that the module was
4741 compiled with a ``wchar_t`` width of 4 bytes, and the underlying type of an
4742 enum is the smallest type which can represent all of its values::
4743
4744     !llvm.module.flags = !{!0, !1}
4745     !0 = !{i32 1, !"short_wchar", i32 1}
4746     !1 = !{i32 1, !"short_enum", i32 0}
4747
4748 .. _intrinsicglobalvariables:
4749
4750 Intrinsic Global Variables
4751 ==========================
4752
4753 LLVM has a number of "magic" global variables that contain data that
4754 affect code generation or other IR semantics. These are documented here.
4755 All globals of this sort should have a section specified as
4756 "``llvm.metadata``". This section and all globals that start with
4757 "``llvm.``" are reserved for use by LLVM.
4758
4759 .. _gv_llvmused:
4760
4761 The '``llvm.used``' Global Variable
4762 -----------------------------------
4763
4764 The ``@llvm.used`` global is an array which has
4765 :ref:`appending linkage <linkage_appending>`. This array contains a list of
4766 pointers to named global variables, functions and aliases which may optionally
4767 have a pointer cast formed of bitcast or getelementptr. For example, a legal
4768 use of it is:
4769
4770 .. code-block:: llvm
4771
4772     @X = global i8 4
4773     @Y = global i32 123
4774
4775     @llvm.used = appending global [2 x i8*] [
4776        i8* @X,
4777        i8* bitcast (i32* @Y to i8*)
4778     ], section "llvm.metadata"
4779
4780 If a symbol appears in the ``@llvm.used`` list, then the compiler, assembler,
4781 and linker are required to treat the symbol as if there is a reference to the
4782 symbol that it cannot see (which is why they have to be named). For example, if
4783 a variable has internal linkage and no references other than that from the
4784 ``@llvm.used`` list, it cannot be deleted. This is commonly used to represent
4785 references from inline asms and other things the compiler cannot "see", and
4786 corresponds to "``attribute((used))``" in GNU C.
4787
4788 On some targets, the code generator must emit a directive to the
4789 assembler or object file to prevent the assembler and linker from
4790 molesting the symbol.
4791
4792 .. _gv_llvmcompilerused:
4793
4794 The '``llvm.compiler.used``' Global Variable
4795 --------------------------------------------
4796
4797 The ``@llvm.compiler.used`` directive is the same as the ``@llvm.used``
4798 directive, except that it only prevents the compiler from touching the
4799 symbol. On targets that support it, this allows an intelligent linker to
4800 optimize references to the symbol without being impeded as it would be
4801 by ``@llvm.used``.
4802
4803 This is a rare construct that should only be used in rare circumstances,
4804 and should not be exposed to source languages.
4805
4806 .. _gv_llvmglobalctors:
4807
4808 The '``llvm.global_ctors``' Global Variable
4809 -------------------------------------------
4810
4811 .. code-block:: llvm
4812
4813     %0 = type { i32, void ()*, i8* }
4814     @llvm.global_ctors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @ctor, i8* @data }]
4815
4816 The ``@llvm.global_ctors`` array contains a list of constructor
4817 functions, priorities, and an optional associated global or function.
4818 The functions referenced by this array will be called in ascending order
4819 of priority (i.e. lowest first) when the module is loaded. The order of
4820 functions with the same priority is not defined.
4821
4822 If the third field is present, non-null, and points to a global variable
4823 or function, the initializer function will only run if the associated
4824 data from the current module is not discarded.
4825
4826 .. _llvmglobaldtors:
4827
4828 The '``llvm.global_dtors``' Global Variable
4829 -------------------------------------------
4830
4831 .. code-block:: llvm
4832
4833     %0 = type { i32, void ()*, i8* }
4834     @llvm.global_dtors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @dtor, i8* @data }]
4835
4836 The ``@llvm.global_dtors`` array contains a list of destructor
4837 functions, priorities, and an optional associated global or function.
4838 The functions referenced by this array will be called in descending
4839 order of priority (i.e. highest first) when the module is unloaded. The
4840 order of functions with the same priority is not defined.
4841
4842 If the third field is present, non-null, and points to a global variable
4843 or function, the destructor function will only run if the associated
4844 data from the current module is not discarded.
4845
4846 Instruction Reference
4847 =====================
4848
4849 The LLVM instruction set consists of several different classifications
4850 of instructions: :ref:`terminator instructions <terminators>`, :ref:`binary
4851 instructions <binaryops>`, :ref:`bitwise binary
4852 instructions <bitwiseops>`, :ref:`memory instructions <memoryops>`, and
4853 :ref:`other instructions <otherops>`.
4854
4855 .. _terminators:
4856
4857 Terminator Instructions
4858 -----------------------
4859
4860 As mentioned :ref:`previously <functionstructure>`, every basic block in a
4861 program ends with a "Terminator" instruction, which indicates which
4862 block should be executed after the current block is finished. These
4863 terminator instructions typically yield a '``void``' value: they produce
4864 control flow, not values (the one exception being the
4865 ':ref:`invoke <i_invoke>`' instruction).
4866
4867 The terminator instructions are: ':ref:`ret <i_ret>`',
4868 ':ref:`br <i_br>`', ':ref:`switch <i_switch>`',
4869 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`', ':ref:`invoke <i_invoke>`',
4870 ':ref:`resume <i_resume>`', ':ref:`catchpad <i_catchpad>`',
4871 ':ref:`catchendpad <i_catchendpad>`',
4872 ':ref:`catchret <i_catchret>`',
4873 ':ref:`cleanupendpad <i_cleanupendpad>`',
4874 ':ref:`cleanupret <i_cleanupret>`',
4875 ':ref:`terminatepad <i_terminatepad>`',
4876 and ':ref:`unreachable <i_unreachable>`'.
4877
4878 .. _i_ret:
4879
4880 '``ret``' Instruction
4881 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4882
4883 Syntax:
4884 """""""
4885
4886 ::
4887
4888       ret <type> <value>       ; Return a value from a non-void function
4889       ret void                 ; Return from void function
4890
4891 Overview:
4892 """""""""
4893
4894 The '``ret``' instruction is used to return control flow (and optionally
4895 a value) from a function back to the caller.
4896
4897 There are two forms of the '``ret``' instruction: one that returns a
4898 value and then causes control flow, and one that just causes control
4899 flow to occur.
4900
4901 Arguments:
4902 """"""""""
4903
4904 The '``ret``' instruction optionally accepts a single argument, the
4905 return value. The type of the return value must be a ':ref:`first
4906 class <t_firstclass>`' type.
4907
4908 A function is not :ref:`well formed <wellformed>` if it it has a non-void
4909 return type and contains a '``ret``' instruction with no return value or
4910 a return value with a type that does not match its type, or if it has a
4911 void return type and contains a '``ret``' instruction with a return
4912 value.
4913
4914 Semantics:
4915 """"""""""
4916
4917 When the '``ret``' instruction is executed, control flow returns back to
4918 the calling function's context. If the caller is a
4919 ":ref:`call <i_call>`" instruction, execution continues at the
4920 instruction after the call. If the caller was an
4921 ":ref:`invoke <i_invoke>`" instruction, execution continues at the
4922 beginning of the "normal" destination block. If the instruction returns
4923 a value, that value shall set the call or invoke instruction's return
4924 value.
4925
4926 Example:
4927 """"""""
4928
4929 .. code-block:: llvm
4930
4931       ret i32 5                       ; Return an integer value of 5
4932       ret void                        ; Return from a void function
4933       ret { i32, i8 } { i32 4, i8 2 } ; Return a struct of values 4 and 2
4934
4935 .. _i_br:
4936
4937 '``br``' Instruction
4938 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4939
4940 Syntax:
4941 """""""
4942
4943 ::
4944
4945       br i1 <cond>, label <iftrue>, label <iffalse>
4946       br label <dest>          ; Unconditional branch
4947
4948 Overview:
4949 """""""""
4950
4951 The '``br``' instruction is used to cause control flow to transfer to a
4952 different basic block in the current function. There are two forms of
4953 this instruction, corresponding to a conditional branch and an
4954 unconditional branch.
4955
4956 Arguments:
4957 """"""""""
4958
4959 The conditional branch form of the '``br``' instruction takes a single
4960 '``i1``' value and two '``label``' values. The unconditional form of the
4961 '``br``' instruction takes a single '``label``' value as a target.
4962
4963 Semantics:
4964 """"""""""
4965
4966 Upon execution of a conditional '``br``' instruction, the '``i1``'
4967 argument is evaluated. If the value is ``true``, control flows to the
4968 '``iftrue``' ``label`` argument. If "cond" is ``false``, control flows
4969 to the '``iffalse``' ``label`` argument.
4970
4971 Example:
4972 """"""""
4973
4974 .. code-block:: llvm
4975
4976     Test:
4977       %cond = icmp eq i32 %a, %b
4978       br i1 %cond, label %IfEqual, label %IfUnequal
4979     IfEqual:
4980       ret i32 1
4981     IfUnequal:
4982       ret i32 0
4983
4984 .. _i_switch:
4985
4986 '``switch``' Instruction
4987 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4988
4989 Syntax:
4990 """""""
4991
4992 ::
4993
4994       switch <intty> <value>, label <defaultdest> [ <intty> <val>, label <dest> ... ]
4995
4996 Overview:
4997 """""""""
4998
4999 The '``switch``' instruction is used to transfer control flow to one of
5000 several different places. It is a generalization of the '``br``'
5001 instruction, allowing a branch to occur to one of many possible
5002 destinations.
5003
5004 Arguments:
5005 """"""""""
5006
5007 The '``switch``' instruction uses three parameters: an integer
5008 comparison value '``value``', a default '``label``' destination, and an
5009 array of pairs of comparison value constants and '``label``'s. The table
5010 is not allowed to contain duplicate constant entries.
5011
5012 Semantics:
5013 """"""""""
5014
5015 The ``switch`` instruction specifies a table of values and destinations.
5016 When the '``switch``' instruction is executed, this table is searched
5017 for the given value. If the value is found, control flow is transferred
5018 to the corresponding destination; otherwise, control flow is transferred
5019 to the default destination.
5020
5021 Implementation:
5022 """""""""""""""
5023
5024 Depending on properties of the target machine and the particular
5025 ``switch`` instruction, this instruction may be code generated in
5026 different ways. For example, it could be generated as a series of
5027 chained conditional branches or with a lookup table.
5028
5029 Example:
5030 """"""""
5031
5032 .. code-block:: llvm
5033
5034      ; Emulate a conditional br instruction
5035      %Val = zext i1 %value to i32
5036      switch i32 %Val, label %truedest [ i32 0, label %falsedest ]
5037
5038      ; Emulate an unconditional br instruction
5039      switch i32 0, label %dest [ ]
5040
5041      ; Implement a jump table:
5042      switch i32 %val, label %otherwise [ i32 0, label %onzero
5043                                          i32 1, label %onone
5044                                          i32 2, label %ontwo ]
5045
5046 .. _i_indirectbr:
5047
5048 '``indirectbr``' Instruction
5049 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5050
5051 Syntax:
5052 """""""
5053
5054 ::
5055
5056       indirectbr <somety>* <address>, [ label <dest1>, label <dest2>, ... ]
5057
5058 Overview:
5059 """""""""
5060
5061 The '``indirectbr``' instruction implements an indirect branch to a
5062 label within the current function, whose address is specified by
5063 "``address``". Address must be derived from a
5064 :ref:`blockaddress <blockaddress>` constant.
5065
5066 Arguments:
5067 """"""""""
5068
5069 The '``address``' argument is the address of the label to jump to. The
5070 rest of the arguments indicate the full set of possible destinations
5071 that the address may point to. Blocks are allowed to occur multiple
5072 times in the destination list, though this isn't particularly useful.
5073
5074 This destination list is required so that dataflow analysis has an
5075 accurate understanding of the CFG.
5076
5077 Semantics:
5078 """"""""""
5079
5080 Control transfers to the block specified in the address argument. All
5081 possible destination blocks must be listed in the label list, otherwise
5082 this instruction has undefined behavior. This implies that jumps to
5083 labels defined in other functions have undefined behavior as well.
5084
5085 Implementation:
5086 """""""""""""""
5087
5088 This is typically implemented with a jump through a register.
5089
5090 Example:
5091 """"""""
5092
5093 .. code-block:: llvm
5094
5095      indirectbr i8* %Addr, [ label %bb1, label %bb2, label %bb3 ]
5096
5097 .. _i_invoke:
5098
5099 '``invoke``' Instruction
5100 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5101
5102 Syntax:
5103 """""""
5104
5105 ::
5106
5107       <result> = invoke [cconv] [ret attrs] <ptr to function ty> <function ptr val>(<function args>) [fn attrs]
5108                     [operand bundles] to label <normal label> unwind label <exception label>
5109
5110 Overview:
5111 """""""""
5112
5113 The '``invoke``' instruction causes control to transfer to a specified
5114 function, with the possibility of control flow transfer to either the
5115 '``normal``' label or the '``exception``' label. If the callee function
5116 returns with the "``ret``" instruction, control flow will return to the
5117 "normal" label. If the callee (or any indirect callees) returns via the
5118 ":ref:`resume <i_resume>`" instruction or other exception handling
5119 mechanism, control is interrupted and continued at the dynamically
5120 nearest "exception" label.
5121
5122 The '``exception``' label is a `landing
5123 pad <ExceptionHandling.html#overview>`_ for the exception. As such,
5124 '``exception``' label is required to have the
5125 ":ref:`landingpad <i_landingpad>`" instruction, which contains the
5126 information about the behavior of the program after unwinding happens,
5127 as its first non-PHI instruction. The restrictions on the
5128 "``landingpad``" instruction's tightly couples it to the "``invoke``"
5129 instruction, so that the important information contained within the
5130 "``landingpad``" instruction can't be lost through normal code motion.
5131
5132 Arguments:
5133 """"""""""
5134
5135 This instruction requires several arguments:
5136
5137 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
5138    convention <callingconv>` the call should use. If none is
5139    specified, the call defaults to using C calling conventions.
5140 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
5141    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
5142    are valid here.
5143 #. '``ptr to function ty``': shall be the signature of the pointer to
5144    function value being invoked. In most cases, this is a direct
5145    function invocation, but indirect ``invoke``'s are just as possible,
5146    branching off an arbitrary pointer to function value.
5147 #. '``function ptr val``': An LLVM value containing a pointer to a
5148    function to be invoked.
5149 #. '``function args``': argument list whose types match the function
5150    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
5151    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
5152    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
5153    extra arguments can be specified.
5154 #. '``normal label``': the label reached when the called function
5155    executes a '``ret``' instruction.
5156 #. '``exception label``': the label reached when a callee returns via
5157    the :ref:`resume <i_resume>` instruction or other exception handling
5158    mechanism.
5159 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
5160    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
5161    attributes are valid here.
5162 #. The optional :ref:`operand bundles <opbundles>` list.
5163
5164 Semantics:
5165 """"""""""
5166
5167 This instruction is designed to operate as a standard '``call``'
5168 instruction in most regards. The primary difference is that it
5169 establishes an association with a label, which is used by the runtime
5170 library to unwind the stack.
5171
5172 This instruction is used in languages with destructors to ensure that
5173 proper cleanup is performed in the case of either a ``longjmp`` or a
5174 thrown exception. Additionally, this is important for implementation of
5175 '``catch``' clauses in high-level languages that support them.
5176
5177 For the purposes of the SSA form, the definition of the value returned
5178 by the '``invoke``' instruction is deemed to occur on the edge from the
5179 current block to the "normal" label. If the callee unwinds then no
5180 return value is available.
5181
5182 Example:
5183 """"""""
5184
5185 .. code-block:: llvm
5186
5187       %retval = invoke i32 @Test(i32 15) to label %Continue
5188                   unwind label %TestCleanup              ; i32:retval set
5189       %retval = invoke coldcc i32 %Testfnptr(i32 15) to label %Continue
5190                   unwind label %TestCleanup              ; i32:retval set
5191
5192 .. _i_resume:
5193
5194 '``resume``' Instruction
5195 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5196
5197 Syntax:
5198 """""""
5199
5200 ::
5201
5202       resume <type> <value>
5203
5204 Overview:
5205 """""""""
5206
5207 The '``resume``' instruction is a terminator instruction that has no
5208 successors.
5209
5210 Arguments:
5211 """"""""""
5212
5213 The '``resume``' instruction requires one argument, which must have the
5214 same type as the result of any '``landingpad``' instruction in the same
5215 function.
5216
5217 Semantics:
5218 """"""""""
5219
5220 The '``resume``' instruction resumes propagation of an existing
5221 (in-flight) exception whose unwinding was interrupted with a
5222 :ref:`landingpad <i_landingpad>` instruction.
5223
5224 Example:
5225 """"""""
5226
5227 .. code-block:: llvm
5228
5229       resume { i8*, i32 } %exn
5230
5231 .. _i_catchpad:
5232
5233 '``catchpad``' Instruction
5234 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5235
5236 Syntax:
5237 """""""
5238
5239 ::
5240
5241       <resultval> = catchpad [<args>*]
5242           to label <normal label> unwind label <exception label>
5243
5244 Overview:
5245 """""""""
5246
5247 The '``catchpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
5248 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
5249 is a catch block --- one where a personality routine attempts to transfer
5250 control to catch an exception.
5251 The ``args`` correspond to whatever information the personality
5252 routine requires to know if this is an appropriate place to catch the
5253 exception. Control is transfered to the ``exception`` label if the
5254 ``catchpad`` is not an appropriate handler for the in-flight exception.
5255 The ``normal`` label should contain the code found in the ``catch``
5256 portion of a ``try``/``catch`` sequence. The ``resultval`` has the type
5257 :ref:`token <t_token>` and is used to match the ``catchpad`` to
5258 corresponding :ref:`catchrets <i_catchret>`.
5259
5260 Arguments:
5261 """"""""""
5262
5263 The instruction takes a list of arbitrary values which are interpreted
5264 by the :ref:`personality function <personalityfn>`.
5265
5266 The ``catchpad`` must be provided a ``normal`` label to transfer control
5267 to if the ``catchpad`` matches the exception and an ``exception``
5268 label to transfer control to if it doesn't.
5269
5270 Semantics:
5271 """"""""""
5272
5273 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
5274 the exception is compared against the ``args``. If it doesn't match,
5275 then control is transfered to the ``exception`` basic block.
5276 As with calling conventions, how the personality function results are
5277 represented in LLVM IR is target specific.
5278
5279 The ``catchpad`` instruction has several restrictions:
5280
5281 -  A catch block is a basic block which is the unwind destination of
5282    an exceptional instruction.
5283 -  A catch block must have a '``catchpad``' instruction as its
5284    first non-PHI instruction.
5285 -  A catch block's ``exception`` edge must refer to a catch block or a
5286    catch-end block.
5287 -  There can be only one '``catchpad``' instruction within the
5288    catch block.
5289 -  A basic block that is not a catch block may not include a
5290    '``catchpad``' instruction.
5291 -  A catch block which has another catch block as a predecessor may not have
5292    any other predecessors.
5293 -  It is undefined behavior for control to transfer from a ``catchpad`` to a
5294    ``ret`` without first executing a ``catchret`` that consumes the
5295    ``catchpad`` or unwinding through its ``catchendpad``.
5296 -  It is undefined behavior for control to transfer from a ``catchpad`` to
5297    itself without first executing a ``catchret`` that consumes the
5298    ``catchpad`` or unwinding through its ``catchendpad``.
5299
5300 Example:
5301 """"""""
5302
5303 .. code-block:: llvm
5304
5305       ;; A catch block which can catch an integer.
5306       %tok = catchpad [i8** @_ZTIi]
5307         to label %int.handler unwind label %terminate
5308
5309 .. _i_catchendpad:
5310
5311 '``catchendpad``' Instruction
5312 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5313
5314 Syntax:
5315 """""""
5316
5317 ::
5318
5319       catchendpad unwind label <nextaction>
5320       catchendpad unwind to caller
5321
5322 Overview:
5323 """""""""
5324
5325 The '``catchendpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
5326 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to communicate to the
5327 :ref:`personality function <personalityfn>` which invokes are associated
5328 with a chain of :ref:`catchpad <i_catchpad>` instructions; propagating an
5329 exception out of a catch handler is represented by unwinding through its
5330 ``catchendpad``.  Unwinding to the outer scope when a chain of catch handlers
5331 do not handle an exception is also represented by unwinding through their
5332 ``catchendpad``.
5333
5334 The ``nextaction`` label indicates where control should transfer to if
5335 none of the ``catchpad`` instructions are suitable for catching the
5336 in-flight exception.
5337
5338 If a ``nextaction`` label is not present, the instruction unwinds out of
5339 its parent function. The
5340 :ref:`personality function <personalityfn>` will continue processing
5341 exception handling actions in the caller.
5342
5343 Arguments:
5344 """"""""""
5345
5346 The instruction optionally takes a label, ``nextaction``, indicating
5347 where control should transfer to if none of the preceding
5348 ``catchpad`` instructions are suitable for the in-flight exception.
5349
5350 Semantics:
5351 """"""""""
5352
5353 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown
5354 and none of the constituent ``catchpad`` instructions match, then
5355 control is transfered to ``nextaction`` if it is present. If it is not
5356 present, control is transfered to the caller.
5357
5358 The ``catchendpad`` instruction has several restrictions:
5359
5360 -  A catch-end block is a basic block which is the unwind destination of
5361    an exceptional instruction.
5362 -  A catch-end block must have a '``catchendpad``' instruction as its
5363    first non-PHI instruction.
5364 -  There can be only one '``catchendpad``' instruction within the
5365    catch-end block.
5366 -  A basic block that is not a catch-end block may not include a
5367    '``catchendpad``' instruction.
5368 -  Exactly one catch block may unwind to a ``catchendpad``.
5369 - It is undefined behavior to execute a ``catchendpad`` if none of the
5370   '``catchpad``'s chained to it have been executed.
5371 - It is undefined behavior to execute a ``catchendpad`` twice without an
5372   intervening execution of one or more of the '``catchpad``'s chained to it.
5373 - It is undefined behavior to execute a ``catchendpad`` if, after the most
5374   recent execution of the normal successor edge of any ``catchpad`` chained
5375   to it, some ``catchret`` consuming that ``catchpad`` has already been
5376   executed.
5377 - It is undefined behavior to execute a ``catchendpad`` if, after the most
5378   recent execution of the normal successor edge of any ``catchpad`` chained
5379   to it, any other ``catchpad`` or ``cleanuppad`` has been executed but has
5380   not had a corresponding
5381   ``catchret``/``cleanupret``/``catchendpad``/``cleanupendpad`` executed.
5382
5383 Example:
5384 """"""""
5385
5386 .. code-block:: llvm
5387
5388       catchendpad unwind label %terminate
5389       catchendpad unwind to caller
5390
5391 .. _i_catchret:
5392
5393 '``catchret``' Instruction
5394 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5395
5396 Syntax:
5397 """""""
5398
5399 ::
5400
5401       catchret <value> to label <normal>
5402
5403 Overview:
5404 """""""""
5405
5406 The '``catchret``' instruction is a terminator instruction that has a
5407 single successor.
5408
5409
5410 Arguments:
5411 """"""""""
5412
5413 The first argument to a '``catchret``' indicates which ``catchpad`` it
5414 exits.  It must be a :ref:`catchpad <i_catchpad>`.
5415 The second argument to a '``catchret``' specifies where control will
5416 transfer to next.
5417
5418 Semantics:
5419 """"""""""
5420
5421 The '``catchret``' instruction ends the existing (in-flight) exception
5422 whose unwinding was interrupted with a
5423 :ref:`catchpad <i_catchpad>` instruction.
5424 The :ref:`personality function <personalityfn>` gets a chance to execute
5425 arbitrary code to, for example, run a C++ destructor.
5426 Control then transfers to ``normal``.
5427 It may be passed an optional, personality specific, value.
5428
5429 It is undefined behavior to execute a ``catchret`` whose ``catchpad`` has
5430 not been executed.
5431
5432 It is undefined behavior to execute a ``catchret`` if, after the most recent
5433 execution of its ``catchpad``, some ``catchret`` or ``catchendpad`` linked
5434 to the same ``catchpad`` has already been executed.
5435
5436 It is undefined behavior to execute a ``catchret`` if, after the most recent
5437 execution of its ``catchpad``, any other ``catchpad`` or ``cleanuppad`` has
5438 been executed but has not had a corresponding
5439 ``catchret``/``cleanupret``/``catchendpad``/``cleanupendpad`` executed.
5440
5441 Example:
5442 """"""""
5443
5444 .. code-block:: llvm
5445
5446       catchret %catch label %continue
5447
5448 .. _i_cleanupendpad:
5449
5450 '``cleanupendpad``' Instruction
5451 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5452
5453 Syntax:
5454 """""""
5455
5456 ::
5457
5458       cleanupendpad <value> unwind label <nextaction>
5459       cleanupendpad <value> unwind to caller
5460
5461 Overview:
5462 """""""""
5463
5464 The '``cleanupendpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
5465 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to communicate to the
5466 :ref:`personality function <personalityfn>` which invokes are associated
5467 with a :ref:`cleanuppad <i_cleanuppad>` instructions; propagating an exception
5468 out of a cleanup is represented by unwinding through its ``cleanupendpad``.
5469
5470 The ``nextaction`` label indicates where control should unwind to next, in the
5471 event that a cleanup is exited by means of an(other) exception being raised.
5472
5473 If a ``nextaction`` label is not present, the instruction unwinds out of
5474 its parent function. The
5475 :ref:`personality function <personalityfn>` will continue processing
5476 exception handling actions in the caller.
5477
5478 Arguments:
5479 """"""""""
5480
5481 The '``cleanupendpad``' instruction requires one argument, which indicates
5482 which ``cleanuppad`` it exits, and must be a :ref:`cleanuppad <i_cleanuppad>`.
5483 It also has an optional successor, ``nextaction``, indicating where control
5484 should transfer to.
5485
5486 Semantics:
5487 """"""""""
5488
5489 When and exception propagates to a ``cleanupendpad``, control is transfered to
5490 ``nextaction`` if it is present. If it is not present, control is transfered to
5491 the caller.
5492
5493 The ``cleanupendpad`` instruction has several restrictions:
5494
5495 -  A cleanup-end block is a basic block which is the unwind destination of
5496    an exceptional instruction.
5497 -  A cleanup-end block must have a '``cleanupendpad``' instruction as its
5498    first non-PHI instruction.
5499 -  There can be only one '``cleanupendpad``' instruction within the
5500    cleanup-end block.
5501 -  A basic block that is not a cleanup-end block may not include a
5502    '``cleanupendpad``' instruction.
5503 - It is undefined behavior to execute a ``cleanupendpad`` whose ``cleanuppad``
5504   has not been executed.
5505 - It is undefined behavior to execute a ``cleanupendpad`` if, after the most
5506   recent execution of its ``cleanuppad``, some ``cleanupret`` or ``cleanupendpad``
5507   consuming the same ``cleanuppad`` has already been executed.
5508 - It is undefined behavior to execute a ``cleanupendpad`` if, after the most
5509   recent execution of its ``cleanuppad``, any other ``cleanuppad`` or
5510   ``catchpad`` has been executed but has not had a corresponding
5511   ``cleanupret``/``catchret``/``cleanupendpad``/``catchendpad`` executed.
5512
5513 Example:
5514 """"""""
5515
5516 .. code-block:: llvm
5517
5518       cleanupendpad %cleanup unwind label %terminate
5519       cleanupendpad %cleanup unwind to caller
5520
5521 .. _i_cleanupret:
5522
5523 '``cleanupret``' Instruction
5524 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5525
5526 Syntax:
5527 """""""
5528
5529 ::
5530
5531       cleanupret <value> unwind label <continue>
5532       cleanupret <value> unwind to caller
5533
5534 Overview:
5535 """""""""
5536
5537 The '``cleanupret``' instruction is a terminator instruction that has
5538 an optional successor.
5539
5540
5541 Arguments:
5542 """"""""""
5543
5544 The '``cleanupret``' instruction requires one argument, which indicates
5545 which ``cleanuppad`` it exits, and must be a :ref:`cleanuppad <i_cleanuppad>`.
5546 It also has an optional successor, ``continue``.
5547
5548 Semantics:
5549 """"""""""
5550
5551 The '``cleanupret``' instruction indicates to the
5552 :ref:`personality function <personalityfn>` that one
5553 :ref:`cleanuppad <i_cleanuppad>` it transferred control to has ended.
5554 It transfers control to ``continue`` or unwinds out of the function.
5555
5556 It is undefined behavior to execute a ``cleanupret`` whose ``cleanuppad`` has
5557 not been executed.
5558
5559 It is undefined behavior to execute a ``cleanupret`` if, after the most recent
5560 execution of its ``cleanuppad``, some ``cleanupret`` or ``cleanupendpad``
5561 consuming the same ``cleanuppad`` has already been executed.
5562
5563 It is undefined behavior to execute a ``cleanupret`` if, after the most recent
5564 execution of its ``cleanuppad``, any other ``cleanuppad`` or ``catchpad`` has
5565 been executed but has not had a corresponding
5566 ``cleanupret``/``catchret``/``cleanupendpad``/``catchendpad`` executed.
5567
5568 Example:
5569 """"""""
5570
5571 .. code-block:: llvm
5572
5573       cleanupret %cleanup unwind to caller
5574       cleanupret %cleanup unwind label %continue
5575
5576 .. _i_terminatepad:
5577
5578 '``terminatepad``' Instruction
5579 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5580
5581 Syntax:
5582 """""""
5583
5584 ::
5585
5586       terminatepad [<args>*] unwind label <exception label>
5587       terminatepad [<args>*] unwind to caller
5588
5589 Overview:
5590 """""""""
5591
5592 The '``terminatepad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
5593 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
5594 is a terminate block --- one where a personality routine may decide to
5595 terminate the program.
5596 The ``args`` correspond to whatever information the personality
5597 routine requires to know if this is an appropriate place to terminate the
5598 program. Control is transferred to the ``exception`` label if the
5599 personality routine decides not to terminate the program for the
5600 in-flight exception.
5601
5602 Arguments:
5603 """"""""""
5604
5605 The instruction takes a list of arbitrary values which are interpreted
5606 by the :ref:`personality function <personalityfn>`.
5607
5608 The ``terminatepad`` may be given an ``exception`` label to
5609 transfer control to if the in-flight exception matches the ``args``.
5610
5611 Semantics:
5612 """"""""""
5613
5614 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
5615 the exception is compared against the ``args``. If it matches,
5616 then control is transfered to the ``exception`` basic block. Otherwise,
5617 the program is terminated via personality-specific means. Typically,
5618 the first argument to ``terminatepad`` specifies what function the
5619 personality should defer to in order to terminate the program.
5620
5621 The ``terminatepad`` instruction has several restrictions:
5622
5623 -  A terminate block is a basic block which is the unwind destination of
5624    an exceptional instruction.
5625 -  A terminate block must have a '``terminatepad``' instruction as its
5626    first non-PHI instruction.
5627 -  There can be only one '``terminatepad``' instruction within the
5628    terminate block.
5629 -  A basic block that is not a terminate block may not include a
5630    '``terminatepad``' instruction.
5631
5632 Example:
5633 """"""""
5634
5635 .. code-block:: llvm
5636
5637       ;; A terminate block which only permits integers.
5638       terminatepad [i8** @_ZTIi] unwind label %continue
5639
5640 .. _i_unreachable:
5641
5642 '``unreachable``' Instruction
5643 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5644
5645 Syntax:
5646 """""""
5647
5648 ::
5649
5650       unreachable
5651
5652 Overview:
5653 """""""""
5654
5655 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics. This
5656 instruction is used to inform the optimizer that a particular portion of
5657 the code is not reachable. This can be used to indicate that the code
5658 after a no-return function cannot be reached, and other facts.
5659
5660 Semantics:
5661 """"""""""
5662
5663 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics.
5664
5665 .. _binaryops:
5666
5667 Binary Operations
5668 -----------------
5669
5670 Binary operators are used to do most of the computation in a program.
5671 They require two operands of the same type, execute an operation on
5672 them, and produce a single value. The operands might represent multiple
5673 data, as is the case with the :ref:`vector <t_vector>` data type. The
5674 result value has the same type as its operands.
5675
5676 There are several different binary operators:
5677
5678 .. _i_add:
5679
5680 '``add``' Instruction
5681 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5682
5683 Syntax:
5684 """""""
5685
5686 ::
5687
5688       <result> = add <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
5689       <result> = add nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5690       <result> = add nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5691       <result> = add nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
5692
5693 Overview:
5694 """""""""
5695
5696 The '``add``' instruction returns the sum of its two operands.
5697
5698 Arguments:
5699 """"""""""
5700
5701 The two arguments to the '``add``' instruction must be
5702 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5703 arguments must have identical types.
5704
5705 Semantics:
5706 """"""""""
5707
5708 The value produced is the integer sum of the two operands.
5709
5710 If the sum has unsigned overflow, the result returned is the
5711 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
5712 the result.
5713
5714 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
5715 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
5716
5717 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
5718 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
5719 result value of the ``add`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
5720 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
5721
5722 Example:
5723 """"""""
5724
5725 .. code-block:: llvm
5726
5727       <result> = add i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 + %var
5728
5729 .. _i_fadd:
5730
5731 '``fadd``' Instruction
5732 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5733
5734 Syntax:
5735 """""""
5736
5737 ::
5738
5739       <result> = fadd [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5740
5741 Overview:
5742 """""""""
5743
5744 The '``fadd``' instruction returns the sum of its two operands.
5745
5746 Arguments:
5747 """"""""""
5748
5749 The two arguments to the '``fadd``' instruction must be :ref:`floating
5750 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
5751 Both arguments must have identical types.
5752
5753 Semantics:
5754 """"""""""
5755
5756 The value produced is the floating point sum of the two operands. This
5757 instruction can also take any number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`,
5758 which are optimization hints to enable otherwise unsafe floating point
5759 optimizations:
5760
5761 Example:
5762 """"""""
5763
5764 .. code-block:: llvm
5765
5766       <result> = fadd float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 + %var
5767
5768 '``sub``' Instruction
5769 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5770
5771 Syntax:
5772 """""""
5773
5774 ::
5775
5776       <result> = sub <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
5777       <result> = sub nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5778       <result> = sub nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5779       <result> = sub nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
5780
5781 Overview:
5782 """""""""
5783
5784 The '``sub``' instruction returns the difference of its two operands.
5785
5786 Note that the '``sub``' instruction is used to represent the '``neg``'
5787 instruction present in most other intermediate representations.
5788
5789 Arguments:
5790 """"""""""
5791
5792 The two arguments to the '``sub``' instruction must be
5793 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5794 arguments must have identical types.
5795
5796 Semantics:
5797 """"""""""
5798
5799 The value produced is the integer difference of the two operands.
5800
5801 If the difference has unsigned overflow, the result returned is the
5802 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
5803 the result.
5804
5805 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
5806 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
5807
5808 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
5809 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
5810 result value of the ``sub`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
5811 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
5812
5813 Example:
5814 """"""""
5815
5816 .. code-block:: llvm
5817
5818       <result> = sub i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 - %var
5819       <result> = sub i32 0, %val          ; yields i32:result = -%var
5820
5821 .. _i_fsub:
5822
5823 '``fsub``' Instruction
5824 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5825
5826 Syntax:
5827 """""""
5828
5829 ::
5830
5831       <result> = fsub [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5832
5833 Overview:
5834 """""""""
5835
5836 The '``fsub``' instruction returns the difference of its two operands.
5837
5838 Note that the '``fsub``' instruction is used to represent the '``fneg``'
5839 instruction present in most other intermediate representations.
5840
5841 Arguments:
5842 """"""""""
5843
5844 The two arguments to the '``fsub``' instruction must be :ref:`floating
5845 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
5846 Both arguments must have identical types.
5847
5848 Semantics:
5849 """"""""""
5850
5851 The value produced is the floating point difference of the two operands.
5852 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
5853 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
5854 unsafe floating point optimizations:
5855
5856 Example:
5857 """"""""
5858
5859 .. code-block:: llvm
5860
5861       <result> = fsub float 4.0, %var           ; yields float:result = 4.0 - %var
5862       <result> = fsub float -0.0, %val          ; yields float:result = -%var
5863
5864 '``mul``' Instruction
5865 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5866
5867 Syntax:
5868 """""""
5869
5870 ::
5871
5872       <result> = mul <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
5873       <result> = mul nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5874       <result> = mul nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5875       <result> = mul nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
5876
5877 Overview:
5878 """""""""
5879
5880 The '``mul``' instruction returns the product of its two operands.
5881
5882 Arguments:
5883 """"""""""
5884
5885 The two arguments to the '``mul``' instruction must be
5886 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5887 arguments must have identical types.
5888
5889 Semantics:
5890 """"""""""
5891
5892 The value produced is the integer product of the two operands.
5893
5894 If the result of the multiplication has unsigned overflow, the result
5895 returned is the mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the
5896 bit width of the result.
5897
5898 Because LLVM integers use a two's complement representation, and the
5899 result is the same width as the operands, this instruction returns the
5900 correct result for both signed and unsigned integers. If a full product
5901 (e.g. ``i32`` * ``i32`` -> ``i64``) is needed, the operands should be
5902 sign-extended or zero-extended as appropriate to the width of the full
5903 product.
5904
5905 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
5906 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
5907 result value of the ``mul`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
5908 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
5909
5910 Example:
5911 """"""""
5912
5913 .. code-block:: llvm
5914
5915       <result> = mul i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 * %var
5916
5917 .. _i_fmul:
5918
5919 '``fmul``' Instruction
5920 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5921
5922 Syntax:
5923 """""""
5924
5925 ::
5926
5927       <result> = fmul [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5928
5929 Overview:
5930 """""""""
5931
5932 The '``fmul``' instruction returns the product of its two operands.
5933
5934 Arguments:
5935 """"""""""
5936
5937 The two arguments to the '``fmul``' instruction must be :ref:`floating
5938 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
5939 Both arguments must have identical types.
5940
5941 Semantics:
5942 """"""""""
5943
5944 The value produced is the floating point product of the two operands.
5945 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
5946 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
5947 unsafe floating point optimizations:
5948
5949 Example:
5950 """"""""
5951
5952 .. code-block:: llvm
5953
5954       <result> = fmul float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 * %var
5955
5956 '``udiv``' Instruction
5957 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5958
5959 Syntax:
5960 """""""
5961
5962 ::
5963
5964       <result> = udiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
5965       <result> = udiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5966
5967 Overview:
5968 """""""""
5969
5970 The '``udiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
5971
5972 Arguments:
5973 """"""""""
5974
5975 The two arguments to the '``udiv``' instruction must be
5976 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5977 arguments must have identical types.
5978
5979 Semantics:
5980 """"""""""
5981
5982 The value produced is the unsigned integer quotient of the two operands.
5983
5984 Note that unsigned integer division and signed integer division are
5985 distinct operations; for signed integer division, use '``sdiv``'.
5986
5987 Division by zero leads to undefined behavior.
5988
5989 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``udiv`` is
5990 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if %op1 is not a multiple of %op2 (as
5991 such, "((a udiv exact b) mul b) == a").
5992
5993 Example:
5994 """"""""
5995
5996 .. code-block:: llvm
5997
5998       <result> = udiv i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 / %var
5999
6000 '``sdiv``' Instruction
6001 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6002
6003 Syntax:
6004 """""""
6005
6006 ::
6007
6008       <result> = sdiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
6009       <result> = sdiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6010
6011 Overview:
6012 """""""""
6013
6014 The '``sdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
6015
6016 Arguments:
6017 """"""""""
6018
6019 The two arguments to the '``sdiv``' instruction must be
6020 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
6021 arguments must have identical types.
6022
6023 Semantics:
6024 """"""""""
6025
6026 The value produced is the signed integer quotient of the two operands
6027 rounded towards zero.
6028
6029 Note that signed integer division and unsigned integer division are
6030 distinct operations; for unsigned integer division, use '``udiv``'.
6031
6032 Division by zero leads to undefined behavior. Overflow also leads to
6033 undefined behavior; this is a rare case, but can occur, for example, by
6034 doing a 32-bit division of -2147483648 by -1.
6035
6036 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``sdiv`` is
6037 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the result would be rounded.
6038
6039 Example:
6040 """"""""
6041
6042 .. code-block:: llvm
6043
6044       <result> = sdiv i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 / %var
6045
6046 .. _i_fdiv:
6047
6048 '``fdiv``' Instruction
6049 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6050
6051 Syntax:
6052 """""""
6053
6054 ::
6055
6056       <result> = fdiv [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6057
6058 Overview:
6059 """""""""
6060
6061 The '``fdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
6062
6063 Arguments:
6064 """"""""""
6065
6066 The two arguments to the '``fdiv``' instruction must be :ref:`floating
6067 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
6068 Both arguments must have identical types.
6069
6070 Semantics:
6071 """"""""""
6072
6073 The value produced is the floating point quotient of the two operands.
6074 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
6075 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
6076 unsafe floating point optimizations:
6077
6078 Example:
6079 """"""""
6080
6081 .. code-block:: llvm
6082
6083       <result> = fdiv float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 / %var
6084
6085 '``urem``' Instruction
6086 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6087
6088 Syntax:
6089 """""""
6090
6091 ::
6092
6093       <result> = urem <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6094
6095 Overview:
6096 """""""""
6097
6098 The '``urem``' instruction returns the remainder from the unsigned
6099 division of its two arguments.
6100
6101 Arguments:
6102 """"""""""
6103
6104 The two arguments to the '``urem``' instruction must be
6105 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
6106 arguments must have identical types.
6107
6108 Semantics:
6109 """"""""""
6110
6111 This instruction returns the unsigned integer *remainder* of a division.
6112 This instruction always performs an unsigned division to get the
6113 remainder.
6114
6115 Note that unsigned integer remainder and signed integer remainder are
6116 distinct operations; for signed integer remainder, use '``srem``'.
6117
6118 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
6119
6120 Example:
6121 """"""""
6122
6123 .. code-block:: llvm
6124
6125       <result> = urem i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 % %var
6126
6127 '``srem``' Instruction
6128 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6129
6130 Syntax:
6131 """""""
6132
6133 ::
6134
6135       <result> = srem <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6136
6137 Overview:
6138 """""""""
6139
6140 The '``srem``' instruction returns the remainder from the signed
6141 division of its two operands. This instruction can also take
6142 :ref:`vector <t_vector>` versions of the values in which case the elements
6143 must be integers.
6144
6145 Arguments:
6146 """"""""""
6147
6148 The two arguments to the '``srem``' instruction must be
6149 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
6150 arguments must have identical types.
6151
6152 Semantics:
6153 """"""""""
6154
6155 This instruction returns the *remainder* of a division (where the result
6156 is either zero or has the same sign as the dividend, ``op1``), not the
6157 *modulo* operator (where the result is either zero or has the same sign
6158 as the divisor, ``op2``) of a value. For more information about the
6159 difference, see `The Math
6160 Forum <http://mathforum.org/dr.math/problems/anne.4.28.99.html>`_. For a
6161 table of how this is implemented in various languages, please see
6162 `Wikipedia: modulo
6163 operation <http://en.wikipedia.org/wiki/Modulo_operation>`_.
6164
6165 Note that signed integer remainder and unsigned integer remainder are
6166 distinct operations; for unsigned integer remainder, use '``urem``'.
6167
6168 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
6169 Overflow also leads to undefined behavior; this is a rare case, but can
6170 occur, for example, by taking the remainder of a 32-bit division of
6171 -2147483648 by -1. (The remainder doesn't actually overflow, but this
6172 rule lets srem be implemented using instructions that return both the
6173 result of the division and the remainder.)
6174
6175 Example:
6176 """"""""
6177
6178 .. code-block:: llvm
6179
6180       <result> = srem i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 % %var
6181
6182 .. _i_frem:
6183
6184 '``frem``' Instruction
6185 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6186
6187 Syntax:
6188 """""""
6189
6190 ::
6191
6192       <result> = frem [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6193
6194 Overview:
6195 """""""""
6196
6197 The '``frem``' instruction returns the remainder from the division of
6198 its two operands.
6199
6200 Arguments:
6201 """"""""""
6202
6203 The two arguments to the '``frem``' instruction must be :ref:`floating
6204 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
6205 Both arguments must have identical types.
6206
6207 Semantics:
6208 """"""""""
6209
6210 This instruction returns the *remainder* of a division. The remainder
6211 has the same sign as the dividend. This instruction can also take any
6212 number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints
6213 to enable otherwise unsafe floating point optimizations:
6214
6215 Example:
6216 """"""""
6217
6218 .. code-block:: llvm
6219
6220       <result> = frem float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 % %var
6221
6222 .. _bitwiseops:
6223
6224 Bitwise Binary Operations
6225 -------------------------
6226
6227 Bitwise binary operators are used to do various forms of bit-twiddling
6228 in a program. They are generally very efficient instructions and can
6229 commonly be strength reduced from other instructions. They require two
6230 operands of the same type, execute an operation on them, and produce a
6231 single value. The resulting value is the same type as its operands.
6232
6233 '``shl``' Instruction
6234 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6235
6236 Syntax:
6237 """""""
6238
6239 ::
6240
6241       <result> = shl <ty> <op1>, <op2>           ; yields ty:result
6242       <result> = shl nuw <ty> <op1>, <op2>       ; yields ty:result
6243       <result> = shl nsw <ty> <op1>, <op2>       ; yields ty:result
6244       <result> = shl nuw nsw <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6245
6246 Overview:
6247 """""""""
6248
6249 The '``shl``' instruction returns the first operand shifted to the left
6250 a specified number of bits.
6251
6252 Arguments:
6253 """"""""""
6254
6255 Both arguments to the '``shl``' instruction must be the same
6256 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
6257 '``op2``' is treated as an unsigned value.
6258
6259 Semantics:
6260 """"""""""
6261
6262 The value produced is ``op1`` \* 2\ :sup:`op2` mod 2\ :sup:`n`,
6263 where ``n`` is the width of the result. If ``op2`` is (statically or
6264 dynamically) equal to or larger than the number of bits in
6265 ``op1``, the result is undefined. If the arguments are vectors, each
6266 vector element of ``op1`` is shifted by the corresponding shift amount
6267 in ``op2``.
6268
6269 If the ``nuw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
6270 value <poisonvalues>` if it shifts out any non-zero bits. If the
6271 ``nsw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
6272 value <poisonvalues>` if it shifts out any bits that disagree with the
6273 resultant sign bit. As such, NUW/NSW have the same semantics as they
6274 would if the shift were expressed as a mul instruction with the same
6275 nsw/nuw bits in (mul %op1, (shl 1, %op2)).
6276
6277 Example:
6278 """"""""
6279
6280 .. code-block:: llvm
6281
6282       <result> = shl i32 4, %var   ; yields i32: 4 << %var
6283       <result> = shl i32 4, 2      ; yields i32: 16
6284       <result> = shl i32 1, 10     ; yields i32: 1024
6285       <result> = shl i32 1, 32     ; undefined
6286       <result> = shl <2 x i32> < i32 1, i32 1>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 2, i32 4>
6287
6288 '``lshr``' Instruction
6289 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6290
6291 Syntax:
6292 """""""
6293
6294 ::
6295
6296       <result> = lshr <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
6297       <result> = lshr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6298
6299 Overview:
6300 """""""""
6301
6302 The '``lshr``' instruction (logical shift right) returns the first
6303 operand shifted to the right a specified number of bits with zero fill.
6304
6305 Arguments:
6306 """"""""""
6307
6308 Both arguments to the '``lshr``' instruction must be the same
6309 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
6310 '``op2``' is treated as an unsigned value.
6311
6312 Semantics:
6313 """"""""""
6314
6315 This instruction always performs a logical shift right operation. The
6316 most significant bits of the result will be filled with zero bits after
6317 the shift. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
6318 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
6319 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
6320 corresponding shift amount in ``op2``.
6321
6322 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``lshr`` is
6323 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
6324 non-zero.
6325
6326 Example:
6327 """"""""
6328
6329 .. code-block:: llvm
6330
6331       <result> = lshr i32 4, 1   ; yields i32:result = 2
6332       <result> = lshr i32 4, 2   ; yields i32:result = 1
6333       <result> = lshr i8  4, 3   ; yields i8:result = 0
6334       <result> = lshr i8 -2, 1   ; yields i8:result = 0x7F
6335       <result> = lshr i32 1, 32  ; undefined
6336       <result> = lshr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 0x7FFFFFFF, i32 1>
6337
6338 '``ashr``' Instruction
6339 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6340
6341 Syntax:
6342 """""""
6343
6344 ::
6345
6346       <result> = ashr <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
6347       <result> = ashr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6348
6349 Overview:
6350 """""""""
6351
6352 The '``ashr``' instruction (arithmetic shift right) returns the first
6353 operand shifted to the right a specified number of bits with sign
6354 extension.
6355
6356 Arguments:
6357 """"""""""
6358
6359 Both arguments to the '``ashr``' instruction must be the same
6360 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
6361 '``op2``' is treated as an unsigned value.
6362
6363 Semantics:
6364 """"""""""
6365
6366 This instruction always performs an arithmetic shift right operation,
6367 The most significant bits of the result will be filled with the sign bit
6368 of ``op1``. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
6369 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
6370 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
6371 corresponding shift amount in ``op2``.
6372
6373 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``ashr`` is
6374 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
6375 non-zero.
6376
6377 Example:
6378 """"""""
6379
6380 .. code-block:: llvm
6381
6382       <result> = ashr i32 4, 1   ; yields i32:result = 2
6383       <result> = ashr i32 4, 2   ; yields i32:result = 1
6384       <result> = ashr i8  4, 3   ; yields i8:result = 0
6385       <result> = ashr i8 -2, 1   ; yields i8:result = -1
6386       <result> = ashr i32 1, 32  ; undefined
6387       <result> = ashr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 3>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 -1, i32 0>
6388
6389 '``and``' Instruction
6390 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6391
6392 Syntax:
6393 """""""
6394
6395 ::
6396
6397       <result> = and <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6398
6399 Overview:
6400 """""""""
6401
6402 The '``and``' instruction returns the bitwise logical and of its two
6403 operands.
6404
6405 Arguments:
6406 """"""""""
6407
6408 The two arguments to the '``and``' instruction must be
6409 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
6410 arguments must have identical types.
6411
6412 Semantics:
6413 """"""""""
6414
6415 The truth table used for the '``and``' instruction is:
6416
6417 +-----+-----+-----+
6418 | In0 | In1 | Out |
6419 +-----+-----+-----+
6420 |   0 |   0 |   0 |
6421 +-----+-----+-----+
6422 |   0 |   1 |   0 |
6423 +-----+-----+-----+
6424 |   1 |   0 |   0 |
6425 +-----+-----+-----+
6426 |   1 |   1 |   1 |
6427 +-----+-----+-----+
6428
6429 Example:
6430 """"""""
6431
6432 .. code-block:: llvm
6433
6434       <result> = and i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 & %var
6435       <result> = and i32 15, 40          ; yields i32:result = 8
6436       <result> = and i32 4, 8            ; yields i32:result = 0
6437
6438 '``or``' Instruction
6439 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6440
6441 Syntax:
6442 """""""
6443
6444 ::
6445
6446       <result> = or <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6447
6448 Overview:
6449 """""""""
6450
6451 The '``or``' instruction returns the bitwise logical inclusive or of its
6452 two operands.
6453
6454 Arguments:
6455 """"""""""
6456
6457 The two arguments to the '``or``' instruction must be
6458 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
6459 arguments must have identical types.
6460
6461 Semantics:
6462 """"""""""
6463
6464 The truth table used for the '``or``' instruction is:
6465
6466 +-----+-----+-----+
6467 | In0 | In1 | Out |
6468 +-----+-----+-----+
6469 |   0 |   0 |   0 |
6470 +-----+-----+-----+
6471 |   0 |   1 |   1 |
6472 +-----+-----+-----+
6473 |   1 |   0 |   1 |
6474 +-----+-----+-----+
6475 |   1 |   1 |   1 |
6476 +-----+-----+-----+
6477
6478 Example:
6479 """"""""
6480
6481 ::
6482
6483       <result> = or i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 | %var
6484       <result> = or i32 15, 40          ; yields i32:result = 47
6485       <result> = or i32 4, 8            ; yields i32:result = 12
6486
6487 '``xor``' Instruction
6488 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6489
6490 Syntax:
6491 """""""
6492
6493 ::
6494
6495       <result> = xor <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6496
6497 Overview:
6498 """""""""
6499
6500 The '``xor``' instruction returns the bitwise logical exclusive or of
6501 its two operands. The ``xor`` is used to implement the "one's
6502 complement" operation, which is the "~" operator in C.
6503
6504 Arguments:
6505 """"""""""
6506
6507 The two arguments to the '``xor``' instruction must be
6508 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
6509 arguments must have identical types.
6510
6511 Semantics:
6512 """"""""""
6513
6514 The truth table used for the '``xor``' instruction is:
6515
6516 +-----+-----+-----+
6517 | In0 | In1 | Out |
6518 +-----+-----+-----+
6519 |   0 |   0 |   0 |
6520 +-----+-----+-----+
6521 |   0 |   1 |   1 |
6522 +-----+-----+-----+
6523 |   1 |   0 |   1 |
6524 +-----+-----+-----+
6525 |   1 |   1 |   0 |
6526 +-----+-----+-----+
6527
6528 Example:
6529 """"""""
6530
6531 .. code-block:: llvm
6532
6533       <result> = xor i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 ^ %var
6534       <result> = xor i32 15, 40          ; yields i32:result = 39
6535       <result> = xor i32 4, 8            ; yields i32:result = 12
6536       <result> = xor i32 %V, -1          ; yields i32:result = ~%V
6537
6538 Vector Operations
6539 -----------------
6540
6541 LLVM supports several instructions to represent vector operations in a
6542 target-independent manner. These instructions cover the element-access
6543 and vector-specific operations needed to process vectors effectively.
6544 While LLVM does directly support these vector operations, many
6545 sophisticated algorithms will want to use target-specific intrinsics to
6546 take full advantage of a specific target.
6547
6548 .. _i_extractelement:
6549
6550 '``extractelement``' Instruction
6551 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6552
6553 Syntax:
6554 """""""
6555
6556 ::
6557
6558       <result> = extractelement <n x <ty>> <val>, <ty2> <idx>  ; yields <ty>
6559
6560 Overview:
6561 """""""""
6562
6563 The '``extractelement``' instruction extracts a single scalar element
6564 from a vector at a specified index.
6565
6566 Arguments:
6567 """"""""""
6568
6569 The first operand of an '``extractelement``' instruction is a value of
6570 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is an index indicating
6571 the position from which to extract the element. The index may be a
6572 variable of any integer type.
6573
6574 Semantics:
6575 """"""""""
6576
6577 The result is a scalar of the same type as the element type of ``val``.
6578 Its value is the value at position ``idx`` of ``val``. If ``idx``
6579 exceeds the length of ``val``, the results are undefined.
6580
6581 Example:
6582 """"""""
6583
6584 .. code-block:: llvm
6585
6586       <result> = extractelement <4 x i32> %vec, i32 0    ; yields i32
6587
6588 .. _i_insertelement:
6589
6590 '``insertelement``' Instruction
6591 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6592
6593 Syntax:
6594 """""""
6595
6596 ::
6597
6598       <result> = insertelement <n x <ty>> <val>, <ty> <elt>, <ty2> <idx>    ; yields <n x <ty>>
6599
6600 Overview:
6601 """""""""
6602
6603 The '``insertelement``' instruction inserts a scalar element into a
6604 vector at a specified index.
6605
6606 Arguments:
6607 """"""""""
6608
6609 The first operand of an '``insertelement``' instruction is a value of
6610 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is a scalar value whose
6611 type must equal the element type of the first operand. The third operand
6612 is an index indicating the position at which to insert the value. The
6613 index may be a variable of any integer type.
6614
6615 Semantics:
6616 """"""""""
6617
6618 The result is a vector of the same type as ``val``. Its element values
6619 are those of ``val`` except at position ``idx``, where it gets the value
6620 ``elt``. If ``idx`` exceeds the length of ``val``, the results are
6621 undefined.
6622
6623 Example:
6624 """"""""
6625
6626 .. code-block:: llvm
6627
6628       <result> = insertelement <4 x i32> %vec, i32 1, i32 0    ; yields <4 x i32>
6629
6630 .. _i_shufflevector:
6631
6632 '``shufflevector``' Instruction
6633 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6634
6635 Syntax:
6636 """""""
6637
6638 ::
6639
6640       <result> = shufflevector <n x <ty>> <v1>, <n x <ty>> <v2>, <m x i32> <mask>    ; yields <m x <ty>>
6641
6642 Overview:
6643 """""""""
6644
6645 The '``shufflevector``' instruction constructs a permutation of elements
6646 from two input vectors, returning a vector with the same element type as
6647 the input and length that is the same as the shuffle mask.
6648
6649 Arguments:
6650 """"""""""
6651
6652 The first two operands of a '``shufflevector``' instruction are vectors
6653 with the same type. The third argument is a shuffle mask whose element
6654 type is always 'i32'. The result of the instruction is a vector whose
6655 length is the same as the shuffle mask and whose element type is the
6656 same as the element type of the first two operands.
6657
6658 The shuffle mask operand is required to be a constant vector with either
6659 constant integer or undef values.
6660
6661 Semantics:
6662 """"""""""
6663
6664 The elements of the two input vectors are numbered from left to right
6665 across both of the vectors. The shuffle mask operand specifies, for each
6666 element of the result vector, which element of the two input vectors the
6667 result element gets. The element selector may be undef (meaning "don't
6668 care") and the second operand may be undef if performing a shuffle from
6669 only one vector.
6670
6671 Example:
6672 """"""""
6673
6674 .. code-block:: llvm
6675
6676       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
6677                               <4 x i32> <i32 0, i32 4, i32 1, i32 5>  ; yields <4 x i32>
6678       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> undef,
6679                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32> - Identity shuffle.
6680       <result> = shufflevector <8 x i32> %v1, <8 x i32> undef,
6681                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32>
6682       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
6683                               <8 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3, i32 4, i32 5, i32 6, i32 7 >  ; yields <8 x i32>
6684
6685 Aggregate Operations
6686 --------------------
6687
6688 LLVM supports several instructions for working with
6689 :ref:`aggregate <t_aggregate>` values.
6690
6691 .. _i_extractvalue:
6692
6693 '``extractvalue``' Instruction
6694 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6695
6696 Syntax:
6697 """""""
6698
6699 ::
6700
6701       <result> = extractvalue <aggregate type> <val>, <idx>{, <idx>}*
6702
6703 Overview:
6704 """""""""
6705
6706 The '``extractvalue``' instruction extracts the value of a member field
6707 from an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
6708
6709 Arguments:
6710 """"""""""
6711
6712 The first operand of an '``extractvalue``' instruction is a value of
6713 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The other operands are
6714 constant indices to specify which value to extract in a similar manner
6715 as indices in a '``getelementptr``' instruction.
6716
6717 The major differences to ``getelementptr`` indexing are:
6718
6719 -  Since the value being indexed is not a pointer, the first index is
6720    omitted and assumed to be zero.
6721 -  At least one index must be specified.
6722 -  Not only struct indices but also array indices must be in bounds.
6723
6724 Semantics:
6725 """"""""""
6726
6727 The result is the value at the position in the aggregate specified by
6728 the index operands.
6729
6730 Example:
6731 """"""""
6732
6733 .. code-block:: llvm
6734
6735       <result> = extractvalue {i32, float} %agg, 0    ; yields i32
6736
6737 .. _i_insertvalue:
6738
6739 '``insertvalue``' Instruction
6740 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6741
6742 Syntax:
6743 """""""
6744
6745 ::
6746
6747       <result> = insertvalue <aggregate type> <val>, <ty> <elt>, <idx>{, <idx>}*    ; yields <aggregate type>
6748
6749 Overview:
6750 """""""""
6751
6752 The '``insertvalue``' instruction inserts a value into a member field in
6753 an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
6754
6755 Arguments:
6756 """"""""""
6757
6758 The first operand of an '``insertvalue``' instruction is a value of
6759 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The second operand is
6760 a first-class value to insert. The following operands are constant
6761 indices indicating the position at which to insert the value in a
6762 similar manner as indices in a '``extractvalue``' instruction. The value
6763 to insert must have the same type as the value identified by the
6764 indices.
6765
6766 Semantics:
6767 """"""""""
6768
6769 The result is an aggregate of the same type as ``val``. Its value is
6770 that of ``val`` except that the value at the position specified by the
6771 indices is that of ``elt``.
6772
6773 Example:
6774 """"""""
6775
6776 .. code-block:: llvm
6777
6778       %agg1 = insertvalue {i32, float} undef, i32 1, 0              ; yields {i32 1, float undef}
6779       %agg2 = insertvalue {i32, float} %agg1, float %val, 1         ; yields {i32 1, float %val}
6780       %agg3 = insertvalue {i32, {float}} undef, float %val, 1, 0    ; yields {i32 undef, {float %val}}
6781
6782 .. _memoryops:
6783
6784 Memory Access and Addressing Operations
6785 ---------------------------------------
6786
6787 A key design point of an SSA-based representation is how it represents
6788 memory. In LLVM, no memory locations are in SSA form, which makes things
6789 very simple. This section describes how to read, write, and allocate
6790 memory in LLVM.
6791
6792 .. _i_alloca:
6793
6794 '``alloca``' Instruction
6795 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6796
6797 Syntax:
6798 """""""
6799
6800 ::
6801
6802       <result> = alloca [inalloca] <type> [, <ty> <NumElements>] [, align <alignment>]     ; yields type*:result
6803
6804 Overview:
6805 """""""""
6806
6807 The '``alloca``' instruction allocates memory on the stack frame of the
6808 currently executing function, to be automatically released when this
6809 function returns to its caller. The object is always allocated in the
6810 generic address space (address space zero).
6811
6812 Arguments:
6813 """"""""""
6814
6815 The '``alloca``' instruction allocates ``sizeof(<type>)*NumElements``
6816 bytes of memory on the runtime stack, returning a pointer of the
6817 appropriate type to the program. If "NumElements" is specified, it is
6818 the number of elements allocated, otherwise "NumElements" is defaulted
6819 to be one. If a constant alignment is specified, the value result of the
6820 allocation is guaranteed to be aligned to at least that boundary. The
6821 alignment may not be greater than ``1 << 29``. If not specified, or if
6822 zero, the target can choose to align the allocation on any convenient
6823 boundary compatible with the type.
6824
6825 '``type``' may be any sized type.
6826
6827 Semantics:
6828 """"""""""
6829
6830 Memory is allocated; a pointer is returned. The operation is undefined
6831 if there is insufficient stack space for the allocation. '``alloca``'d
6832 memory is automatically released when the function returns. The
6833 '``alloca``' instruction is commonly used to represent automatic
6834 variables that must have an address available. When the function returns
6835 (either with the ``ret`` or ``resume`` instructions), the memory is
6836 reclaimed. Allocating zero bytes is legal, but the result is undefined.
6837 The order in which memory is allocated (ie., which way the stack grows)
6838 is not specified.
6839
6840 Example:
6841 """"""""
6842
6843 .. code-block:: llvm
6844
6845       %ptr = alloca i32                             ; yields i32*:ptr
6846       %ptr = alloca i32, i32 4                      ; yields i32*:ptr
6847       %ptr = alloca i32, i32 4, align 1024          ; yields i32*:ptr
6848       %ptr = alloca i32, align 1024                 ; yields i32*:ptr
6849
6850 .. _i_load:
6851
6852 '``load``' Instruction
6853 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6854
6855 Syntax:
6856 """""""
6857
6858 ::
6859
6860       <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>]
6861       <result> = load atomic [volatile] <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment> [, !invariant.group !<index>]
6862       !<index> = !{ i32 1 }
6863       !<deref_bytes_node> = !{i64 <dereferenceable_bytes>}
6864       !<align_node> = !{ i64 <value_alignment> }
6865
6866 Overview:
6867 """""""""
6868
6869 The '``load``' instruction is used to read from memory.
6870
6871 Arguments:
6872 """"""""""
6873
6874 The argument to the ``load`` instruction specifies the memory address
6875 from which to load. The type specified must be a :ref:`first
6876 class <t_firstclass>` type. If the ``load`` is marked as ``volatile``,
6877 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
6878 execution of this ``load`` with other :ref:`volatile
6879 operations <volatile>`.
6880
6881 If the ``load`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
6882 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
6883 ``release`` and ``acq_rel`` orderings are not valid on ``load``
6884 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
6885 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
6886 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
6887 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
6888 ``align`` must be explicitly specified on atomic loads, and the load has
6889 undefined behavior if the alignment is not set to a value which is at
6890 least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not have
6891 any defined semantics for atomic loads.
6892
6893 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
6894 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
6895 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
6896 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
6897 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
6898 alignment results in undefined behavior. Underestimating the alignment
6899 may produce less efficient code. An alignment of 1 is always safe. The
6900 maximum possible alignment is ``1 << 29``.
6901
6902 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single
6903 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one
6904 ``i32`` entry of value 1. The existence of the ``!nontemporal``
6905 metadata on the instruction tells the optimizer and code generator
6906 that this load is not expected to be reused in the cache. The code
6907 generator may select special instructions to save cache bandwidth, such
6908 as the ``MOVNT`` instruction on x86.
6909
6910 The optional ``!invariant.load`` metadata must reference a single
6911 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
6912 entries. The existence of the ``!invariant.load`` metadata on the
6913 instruction tells the optimizer and code generator that the address
6914 operand to this load points to memory which can be assumed unchanged.
6915 Being invariant does not imply that a location is dereferenceable,
6916 but it does imply that once the location is known dereferenceable
6917 its value is henceforth unchanging.
6918
6919 The optional ``!invariant.group`` metadata must reference a single metadata name
6920  ``<index>`` corresponding to a metadata node. See ``invariant.group`` metadata.
6921
6922 The optional ``!nonnull`` metadata must reference a single
6923 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
6924 entries. The existence of the ``!nonnull`` metadata on the
6925 instruction tells the optimizer that the value loaded is known to
6926 never be null. This is analogous to the ``nonnull`` attribute
6927 on parameters and return values. This metadata can only be applied
6928 to loads of a pointer type.
6929
6930 The optional ``!dereferenceable`` metadata must reference a single metadata
6931 name ``<deref_bytes_node>`` corresponding to a metadata node with one ``i64``
6932 entry. The existence of the ``!dereferenceable`` metadata on the instruction
6933 tells the optimizer that the value loaded is known to be dereferenceable.
6934 The number of bytes known to be dereferenceable is specified by the integer
6935 value in the metadata node. This is analogous to the ''dereferenceable''
6936 attribute on parameters and return values. This metadata can only be applied
6937 to loads of a pointer type.
6938
6939 The optional ``!dereferenceable_or_null`` metadata must reference a single
6940 metadata name ``<deref_bytes_node>`` corresponding to a metadata node with one
6941 ``i64`` entry. The existence of the ``!dereferenceable_or_null`` metadata on the
6942 instruction tells the optimizer that the value loaded is known to be either
6943 dereferenceable or null.
6944 The number of bytes known to be dereferenceable is specified by the integer
6945 value in the metadata node. This is analogous to the ''dereferenceable_or_null''
6946 attribute on parameters and return values. This metadata can only be applied
6947 to loads of a pointer type.
6948
6949 The optional ``!align`` metadata must reference a single metadata name
6950 ``<align_node>`` corresponding to a metadata node with one ``i64`` entry.
6951 The existence of the ``!align`` metadata on the instruction tells the
6952 optimizer that the value loaded is known to be aligned to a boundary specified
6953 by the integer value in the metadata node. The alignment must be a power of 2.
6954 This is analogous to the ''align'' attribute on parameters and return values.
6955 This metadata can only be applied to loads of a pointer type.
6956
6957 Semantics:
6958 """"""""""
6959
6960 The location of memory pointed to is loaded. If the value being loaded
6961 is of scalar type then the number of bytes read does not exceed the
6962 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
6963 example, loading an ``i24`` reads at most three bytes. When loading a
6964 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
6965 of bytes, the result is undefined if the value was not originally
6966 written using a store of the same type.
6967
6968 Examples:
6969 """""""""
6970
6971 .. code-block:: llvm
6972
6973       %ptr = alloca i32                               ; yields i32*:ptr
6974       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields void
6975       %val = load i32, i32* %ptr                      ; yields i32:val = i32 3
6976
6977 .. _i_store:
6978
6979 '``store``' Instruction
6980 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6981
6982 Syntax:
6983 """""""
6984
6985 ::
6986
6987       store [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>][, !invariant.group !<index>]        ; yields void
6988       store atomic [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment> [, !invariant.group !<index>] ; yields void
6989
6990 Overview:
6991 """""""""
6992
6993 The '``store``' instruction is used to write to memory.
6994
6995 Arguments:
6996 """"""""""
6997
6998 There are two arguments to the ``store`` instruction: a value to store
6999 and an address at which to store it. The type of the ``<pointer>``
7000 operand must be a pointer to the :ref:`first class <t_firstclass>` type of
7001 the ``<value>`` operand. If the ``store`` is marked as ``volatile``,
7002 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
7003 execution of this ``store`` with other :ref:`volatile
7004 operations <volatile>`.
7005
7006 If the ``store`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
7007 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
7008 ``acquire`` and ``acq_rel`` orderings aren't valid on ``store``
7009 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
7010 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
7011 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
7012 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
7013 ``align`` must be explicitly specified on atomic stores, and the store
7014 has undefined behavior if the alignment is not set to a value which is
7015 at least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not
7016 have any defined semantics for atomic stores.
7017
7018 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
7019 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
7020 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
7021 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
7022 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
7023 alignment results in undefined behavior. Underestimating the
7024 alignment may produce less efficient code. An alignment of 1 is always
7025 safe. The maximum possible alignment is ``1 << 29``.
7026
7027 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single metadata
7028 name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one ``i32`` entry of
7029 value 1. The existence of the ``!nontemporal`` metadata on the instruction
7030 tells the optimizer and code generator that this load is not expected to
7031 be reused in the cache. The code generator may select special
7032 instructions to save cache bandwidth, such as the MOVNT instruction on
7033 x86.
7034
7035 The optional ``!invariant.group`` metadata must reference a 
7036 single metadata name ``<index>``. See ``invariant.group`` metadata.
7037
7038 Semantics:
7039 """"""""""
7040
7041 The contents of memory are updated to contain ``<value>`` at the
7042 location specified by the ``<pointer>`` operand. If ``<value>`` is
7043 of scalar type then the number of bytes written does not exceed the
7044 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
7045 example, storing an ``i24`` writes at most three bytes. When writing a
7046 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
7047 of bytes, it is unspecified what happens to the extra bits that do not
7048 belong to the type, but they will typically be overwritten.
7049
7050 Example:
7051 """"""""
7052
7053 .. code-block:: llvm
7054
7055       %ptr = alloca i32                               ; yields i32*:ptr
7056       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields void
7057       %val = load i32, i32* %ptr                      ; yields i32:val = i32 3
7058
7059 .. _i_fence:
7060
7061 '``fence``' Instruction
7062 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7063
7064 Syntax:
7065 """""""
7066
7067 ::
7068
7069       fence [singlethread] <ordering>                   ; yields void
7070
7071 Overview:
7072 """""""""
7073
7074 The '``fence``' instruction is used to introduce happens-before edges
7075 between operations.
7076
7077 Arguments:
7078 """"""""""
7079
7080 '``fence``' instructions take an :ref:`ordering <ordering>` argument which
7081 defines what *synchronizes-with* edges they add. They can only be given
7082 ``acquire``, ``release``, ``acq_rel``, and ``seq_cst`` orderings.
7083
7084 Semantics:
7085 """"""""""
7086
7087 A fence A which has (at least) ``release`` ordering semantics
7088 *synchronizes with* a fence B with (at least) ``acquire`` ordering
7089 semantics if and only if there exist atomic operations X and Y, both
7090 operating on some atomic object M, such that A is sequenced before X, X
7091 modifies M (either directly or through some side effect of a sequence
7092 headed by X), Y is sequenced before B, and Y observes M. This provides a
7093 *happens-before* dependency between A and B. Rather than an explicit
7094 ``fence``, one (but not both) of the atomic operations X or Y might
7095 provide a ``release`` or ``acquire`` (resp.) ordering constraint and
7096 still *synchronize-with* the explicit ``fence`` and establish the
7097 *happens-before* edge.
7098
7099 A ``fence`` which has ``seq_cst`` ordering, in addition to having both
7100 ``acquire`` and ``release`` semantics specified above, participates in
7101 the global program order of other ``seq_cst`` operations and/or fences.
7102
7103 The optional ":ref:`singlethread <singlethread>`" argument specifies
7104 that the fence only synchronizes with other fences in the same thread.
7105 (This is useful for interacting with signal handlers.)
7106
7107 Example:
7108 """"""""
7109
7110 .. code-block:: llvm
7111
7112       fence acquire                          ; yields void
7113       fence singlethread seq_cst             ; yields void
7114
7115 .. _i_cmpxchg:
7116
7117 '``cmpxchg``' Instruction
7118 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7119
7120 Syntax:
7121 """""""
7122
7123 ::
7124
7125       cmpxchg [weak] [volatile] <ty>* <pointer>, <ty> <cmp>, <ty> <new> [singlethread] <success ordering> <failure ordering> ; yields  { ty, i1 }
7126
7127 Overview:
7128 """""""""
7129
7130 The '``cmpxchg``' instruction is used to atomically modify memory. It
7131 loads a value in memory and compares it to a given value. If they are
7132 equal, it tries to store a new value into the memory.
7133
7134 Arguments:
7135 """"""""""
7136
7137 There are three arguments to the '``cmpxchg``' instruction: an address
7138 to operate on, a value to compare to the value currently be at that
7139 address, and a new value to place at that address if the compared values
7140 are equal. The type of '<cmp>' must be an integer type whose bit width
7141 is a power of two greater than or equal to eight and less than or equal
7142 to a target-specific size limit. '<cmp>' and '<new>' must have the same
7143 type, and the type of '<pointer>' must be a pointer to that type. If the
7144 ``cmpxchg`` is marked as ``volatile``, then the optimizer is not allowed
7145 to modify the number or order of execution of this ``cmpxchg`` with
7146 other :ref:`volatile operations <volatile>`.
7147
7148 The success and failure :ref:`ordering <ordering>` arguments specify how this
7149 ``cmpxchg`` synchronizes with other atomic operations. Both ordering parameters
7150 must be at least ``monotonic``, the ordering constraint on failure must be no
7151 stronger than that on success, and the failure ordering cannot be either
7152 ``release`` or ``acq_rel``.
7153
7154 The optional "``singlethread``" argument declares that the ``cmpxchg``
7155 is only atomic with respect to code (usually signal handlers) running in
7156 the same thread as the ``cmpxchg``. Otherwise the cmpxchg is atomic with
7157 respect to all other code in the system.
7158
7159 The pointer passed into cmpxchg must have alignment greater than or
7160 equal to the size in memory of the operand.
7161
7162 Semantics:
7163 """"""""""
7164
7165 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``' operand
7166 is read and compared to '``<cmp>``'; if the read value is the equal, the
7167 '``<new>``' is written. The original value at the location is returned, together
7168 with a flag indicating success (true) or failure (false).
7169
7170 If the cmpxchg operation is marked as ``weak`` then a spurious failure is
7171 permitted: the operation may not write ``<new>`` even if the comparison
7172 matched.
7173
7174 If the cmpxchg operation is strong (the default), the i1 value is 1 if and only
7175 if the value loaded equals ``cmp``.
7176
7177 A successful ``cmpxchg`` is a read-modify-write instruction for the purpose of
7178 identifying release sequences. A failed ``cmpxchg`` is equivalent to an atomic
7179 load with an ordering parameter determined the second ordering parameter.
7180
7181 Example:
7182 """"""""
7183
7184 .. code-block:: llvm
7185
7186     entry:
7187       %orig = atomic load i32, i32* %ptr unordered                ; yields i32
7188       br label %loop
7189
7190     loop:
7191       %cmp = phi i32 [ %orig, %entry ], [%old, %loop]
7192       %squared = mul i32 %cmp, %cmp
7193       %val_success = cmpxchg i32* %ptr, i32 %cmp, i32 %squared acq_rel monotonic ; yields  { i32, i1 }
7194       %value_loaded = extractvalue { i32, i1 } %val_success, 0
7195       %success = extractvalue { i32, i1 } %val_success, 1
7196       br i1 %success, label %done, label %loop
7197
7198     done:
7199       ...
7200
7201 .. _i_atomicrmw:
7202
7203 '``atomicrmw``' Instruction
7204 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7205
7206 Syntax:
7207 """""""
7208
7209 ::
7210
7211       atomicrmw [volatile] <operation> <ty>* <pointer>, <ty> <value> [singlethread] <ordering>                   ; yields ty
7212
7213 Overview:
7214 """""""""
7215
7216 The '``atomicrmw``' instruction is used to atomically modify memory.
7217
7218 Arguments:
7219 """"""""""
7220
7221 There are three arguments to the '``atomicrmw``' instruction: an
7222 operation to apply, an address whose value to modify, an argument to the
7223 operation. The operation must be one of the following keywords:
7224
7225 -  xchg
7226 -  add
7227 -  sub
7228 -  and
7229 -  nand
7230 -  or
7231 -  xor
7232 -  max
7233 -  min
7234 -  umax
7235 -  umin
7236
7237 The type of '<value>' must be an integer type whose bit width is a power
7238 of two greater than or equal to eight and less than or equal to a
7239 target-specific size limit. The type of the '``<pointer>``' operand must
7240 be a pointer to that type. If the ``atomicrmw`` is marked as
7241 ``volatile``, then the optimizer is not allowed to modify the number or
7242 order of execution of this ``atomicrmw`` with other :ref:`volatile
7243 operations <volatile>`.
7244
7245 Semantics:
7246 """"""""""
7247
7248 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
7249 operand are atomically read, modified, and written back. The original
7250 value at the location is returned. The modification is specified by the
7251 operation argument:
7252
7253 -  xchg: ``*ptr = val``
7254 -  add: ``*ptr = *ptr + val``
7255 -  sub: ``*ptr = *ptr - val``
7256 -  and: ``*ptr = *ptr & val``
7257 -  nand: ``*ptr = ~(*ptr & val)``
7258 -  or: ``*ptr = *ptr | val``
7259 -  xor: ``*ptr = *ptr ^ val``
7260 -  max: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
7261 -  min: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
7262 -  umax: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using an unsigned
7263    comparison)
7264 -  umin: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using an unsigned
7265    comparison)
7266
7267 Example:
7268 """"""""
7269
7270 .. code-block:: llvm
7271
7272       %old = atomicrmw add i32* %ptr, i32 1 acquire                        ; yields i32
7273
7274 .. _i_getelementptr:
7275
7276 '``getelementptr``' Instruction
7277 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7278
7279 Syntax:
7280 """""""
7281
7282 ::
7283
7284       <result> = getelementptr <ty>, <ty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
7285       <result> = getelementptr inbounds <ty>, <ty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
7286       <result> = getelementptr <ty>, <ptr vector> <ptrval>, <vector index type> <idx>
7287
7288 Overview:
7289 """""""""
7290
7291 The '``getelementptr``' instruction is used to get the address of a
7292 subelement of an :ref:`aggregate <t_aggregate>` data structure. It performs
7293 address calculation only and does not access memory. The instruction can also
7294 be used to calculate a vector of such addresses.
7295
7296 Arguments:
7297 """"""""""
7298
7299 The first argument is always a type used as the basis for the calculations.
7300 The second argument is always a pointer or a vector of pointers, and is the
7301 base address to start from. The remaining arguments are indices
7302 that indicate which of the elements of the aggregate object are indexed.
7303 The interpretation of each index is dependent on the type being indexed
7304 into. The first index always indexes the pointer value given as the
7305 first argument, the second index indexes a value of the type pointed to
7306 (not necessarily the value directly pointed to, since the first index
7307 can be non-zero), etc. The first type indexed into must be a pointer
7308 value, subsequent types can be arrays, vectors, and structs. Note that
7309 subsequent types being indexed into can never be pointers, since that
7310 would require loading the pointer before continuing calculation.
7311
7312 The type of each index argument depends on the type it is indexing into.
7313 When indexing into a (optionally packed) structure, only ``i32`` integer
7314 **constants** are allowed (when using a vector of indices they must all
7315 be the **same** ``i32`` integer constant). When indexing into an array,
7316 pointer or vector, integers of any width are allowed, and they are not
7317 required to be constant. These integers are treated as signed values
7318 where relevant.
7319
7320 For example, let's consider a C code fragment and how it gets compiled
7321 to LLVM:
7322
7323 .. code-block:: c
7324
7325     struct RT {
7326       char A;
7327       int B[10][20];
7328       char C;
7329     };
7330     struct ST {
7331       int X;
7332       double Y;
7333       struct RT Z;
7334     };
7335
7336     int *foo(struct ST *s) {
7337       return &s[1].Z.B[5][13];
7338     }
7339
7340 The LLVM code generated by Clang is:
7341
7342 .. code-block:: llvm
7343
7344     %struct.RT = type { i8, [10 x [20 x i32]], i8 }
7345     %struct.ST = type { i32, double, %struct.RT }
7346
7347     define i32* @foo(%struct.ST* %s) nounwind uwtable readnone optsize ssp {
7348     entry:
7349       %arrayidx = getelementptr inbounds %struct.ST, %struct.ST* %s, i64 1, i32 2, i32 1, i64 5, i64 13
7350       ret i32* %arrayidx
7351     }
7352
7353 Semantics:
7354 """"""""""
7355
7356 In the example above, the first index is indexing into the
7357 '``%struct.ST*``' type, which is a pointer, yielding a '``%struct.ST``'
7358 = '``{ i32, double, %struct.RT }``' type, a structure. The second index
7359 indexes into the third element of the structure, yielding a
7360 '``%struct.RT``' = '``{ i8 , [10 x [20 x i32]], i8 }``' type, another
7361 structure. The third index indexes into the second element of the
7362 structure, yielding a '``[10 x [20 x i32]]``' type, an array. The two
7363 dimensions of the array are subscripted into, yielding an '``i32``'
7364 type. The '``getelementptr``' instruction returns a pointer to this
7365 element, thus computing a value of '``i32*``' type.
7366
7367 Note that it is perfectly legal to index partially through a structure,
7368 returning a pointer to an inner element. Because of this, the LLVM code
7369 for the given testcase is equivalent to:
7370
7371 .. code-block:: llvm
7372
7373     define i32* @foo(%struct.ST* %s) {
7374       %t1 = getelementptr %struct.ST, %struct.ST* %s, i32 1                        ; yields %struct.ST*:%t1
7375       %t2 = getelementptr %struct.ST, %struct.ST* %t1, i32 0, i32 2                ; yields %struct.RT*:%t2
7376       %t3 = getelementptr %struct.RT, %struct.RT* %t2, i32 0, i32 1                ; yields [10 x [20 x i32]]*:%t3
7377       %t4 = getelementptr [10 x [20 x i32]], [10 x [20 x i32]]* %t3, i32 0, i32 5  ; yields [20 x i32]*:%t4
7378       %t5 = getelementptr [20 x i32], [20 x i32]* %t4, i32 0, i32 13               ; yields i32*:%t5
7379       ret i32* %t5
7380     }
7381
7382 If the ``inbounds`` keyword is present, the result value of the
7383 ``getelementptr`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the base
7384 pointer is not an *in bounds* address of an allocated object, or if any
7385 of the addresses that would be formed by successive addition of the
7386 offsets implied by the indices to the base address with infinitely
7387 precise signed arithmetic are not an *in bounds* address of that
7388 allocated object. The *in bounds* addresses for an allocated object are
7389 all the addresses that point into the object, plus the address one byte
7390 past the end. In cases where the base is a vector of pointers the
7391 ``inbounds`` keyword applies to each of the computations element-wise.
7392
7393 If the ``inbounds`` keyword is not present, the offsets are added to the
7394 base address with silently-wrapping two's complement arithmetic. If the
7395 offsets have a different width from the pointer, they are sign-extended
7396 or truncated to the width of the pointer. The result value of the
7397 ``getelementptr`` may be outside the object pointed to by the base
7398 pointer. The result value may not necessarily be used to access memory
7399 though, even if it happens to point into allocated storage. See the
7400 :ref:`Pointer Aliasing Rules <pointeraliasing>` section for more
7401 information.
7402
7403 The getelementptr instruction is often confusing. For some more insight
7404 into how it works, see :doc:`the getelementptr FAQ <GetElementPtr>`.
7405
7406 Example:
7407 """"""""
7408
7409 .. code-block:: llvm
7410
7411         ; yields [12 x i8]*:aptr
7412         %aptr = getelementptr {i32, [12 x i8]}, {i32, [12 x i8]}* %saptr, i64 0, i32 1
7413         ; yields i8*:vptr
7414         %vptr = getelementptr {i32, <2 x i8>}, {i32, <2 x i8>}* %svptr, i64 0, i32 1, i32 1
7415         ; yields i8*:eptr
7416         %eptr = getelementptr [12 x i8], [12 x i8]* %aptr, i64 0, i32 1
7417         ; yields i32*:iptr
7418         %iptr = getelementptr [10 x i32], [10 x i32]* @arr, i16 0, i16 0
7419
7420 Vector of pointers:
7421 """""""""""""""""""
7422
7423 The ``getelementptr`` returns a vector of pointers, instead of a single address,
7424 when one or more of its arguments is a vector. In such cases, all vector
7425 arguments should have the same number of elements, and every scalar argument
7426 will be effectively broadcast into a vector during address calculation.
7427
7428 .. code-block:: llvm
7429
7430      ; All arguments are vectors:
7431      ;   A[i] = ptrs[i] + offsets[i]*sizeof(i8)
7432      %A = getelementptr i8, <4 x i8*> %ptrs, <4 x i64> %offsets
7433
7434      ; Add the same scalar offset to each pointer of a vector:
7435      ;   A[i] = ptrs[i] + offset*sizeof(i8)
7436      %A = getelementptr i8, <4 x i8*> %ptrs, i64 %offset
7437
7438      ; Add distinct offsets to the same pointer:
7439      ;   A[i] = ptr + offsets[i]*sizeof(i8)
7440      %A = getelementptr i8, i8* %ptr, <4 x i64> %offsets
7441
7442      ; In all cases described above the type of the result is <4 x i8*>
7443
7444 The two following instructions are equivalent:
7445
7446 .. code-block:: llvm
7447
7448      getelementptr  %struct.ST, <4 x %struct.ST*> %s, <4 x i64> %ind1,
7449        <4 x i32> <i32 2, i32 2, i32 2, i32 2>,
7450        <4 x i32> <i32 1, i32 1, i32 1, i32 1>,
7451        <4 x i32> %ind4,
7452        <4 x i64> <i64 13, i64 13, i64 13, i64 13>
7453
7454      getelementptr  %struct.ST, <4 x %struct.ST*> %s, <4 x i64> %ind1,
7455        i32 2, i32 1, <4 x i32> %ind4, i64 13
7456
7457 Let's look at the C code, where the vector version of ``getelementptr``
7458 makes sense:
7459
7460 .. code-block:: c
7461
7462     // Let's assume that we vectorize the following loop:
7463     double *A, B; int *C;
7464     for (int i = 0; i < size; ++i) {
7465       A[i] = B[C[i]];
7466     }
7467
7468 .. code-block:: llvm
7469
7470     ; get pointers for 8 elements from array B
7471     %ptrs = getelementptr double, double* %B, <8 x i32> %C
7472     ; load 8 elements from array B into A
7473     %A = call <8 x double> @llvm.masked.gather.v8f64(<8 x double*> %ptrs,
7474          i32 8, <8 x i1> %mask, <8 x double> %passthru)
7475
7476 Conversion Operations
7477 ---------------------
7478
7479 The instructions in this category are the conversion instructions
7480 (casting) which all take a single operand and a type. They perform
7481 various bit conversions on the operand.
7482
7483 '``trunc .. to``' Instruction
7484 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7485
7486 Syntax:
7487 """""""
7488
7489 ::
7490
7491       <result> = trunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7492
7493 Overview:
7494 """""""""
7495
7496 The '``trunc``' instruction truncates its operand to the type ``ty2``.
7497
7498 Arguments:
7499 """"""""""
7500
7501 The '``trunc``' instruction takes a value to trunc, and a type to trunc
7502 it to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors
7503 of the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
7504 larger than the bit size of the destination type, ``ty2``. Equal sized
7505 types are not allowed.
7506
7507 Semantics:
7508 """"""""""
7509
7510 The '``trunc``' instruction truncates the high order bits in ``value``
7511 and converts the remaining bits to ``ty2``. Since the source size must
7512 be larger than the destination size, ``trunc`` cannot be a *no-op cast*.
7513 It will always truncate bits.
7514
7515 Example:
7516 """"""""
7517
7518 .. code-block:: llvm
7519
7520       %X = trunc i32 257 to i8                        ; yields i8:1
7521       %Y = trunc i32 123 to i1                        ; yields i1:true
7522       %Z = trunc i32 122 to i1                        ; yields i1:false
7523       %W = trunc <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i8> ; yields <i8 8, i8 7>
7524
7525 '``zext .. to``' Instruction
7526 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7527
7528 Syntax:
7529 """""""
7530
7531 ::
7532
7533       <result> = zext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7534
7535 Overview:
7536 """""""""
7537
7538 The '``zext``' instruction zero extends its operand to type ``ty2``.
7539
7540 Arguments:
7541 """"""""""
7542
7543 The '``zext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
7544 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
7545 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
7546 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
7547
7548 Semantics:
7549 """"""""""
7550
7551 The ``zext`` fills the high order bits of the ``value`` with zero bits
7552 until it reaches the size of the destination type, ``ty2``.
7553
7554 When zero extending from i1, the result will always be either 0 or 1.
7555
7556 Example:
7557 """"""""
7558
7559 .. code-block:: llvm
7560
7561       %X = zext i32 257 to i64              ; yields i64:257
7562       %Y = zext i1 true to i32              ; yields i32:1
7563       %Z = zext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
7564
7565 '``sext .. to``' Instruction
7566 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7567
7568 Syntax:
7569 """""""
7570
7571 ::
7572
7573       <result> = sext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7574
7575 Overview:
7576 """""""""
7577
7578 The '``sext``' sign extends ``value`` to the type ``ty2``.
7579
7580 Arguments:
7581 """"""""""
7582
7583 The '``sext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
7584 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
7585 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
7586 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
7587
7588 Semantics:
7589 """"""""""
7590
7591 The '``sext``' instruction performs a sign extension by copying the sign
7592 bit (highest order bit) of the ``value`` until it reaches the bit size
7593 of the type ``ty2``.
7594
7595 When sign extending from i1, the extension always results in -1 or 0.
7596
7597 Example:
7598 """"""""
7599
7600 .. code-block:: llvm
7601
7602       %X = sext i8  -1 to i16              ; yields i16   :65535
7603       %Y = sext i1 true to i32             ; yields i32:-1
7604       %Z = sext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
7605
7606 '``fptrunc .. to``' Instruction
7607 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7608
7609 Syntax:
7610 """""""
7611
7612 ::
7613
7614       <result> = fptrunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7615
7616 Overview:
7617 """""""""
7618
7619 The '``fptrunc``' instruction truncates ``value`` to type ``ty2``.
7620
7621 Arguments:
7622 """"""""""
7623
7624 The '``fptrunc``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
7625 value to cast and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it to.
7626 The size of ``value`` must be larger than the size of ``ty2``. This
7627 implies that ``fptrunc`` cannot be used to make a *no-op cast*.
7628
7629 Semantics:
7630 """"""""""
7631
7632 The '``fptrunc``' instruction casts a ``value`` from a larger
7633 :ref:`floating point <t_floating>` type to a smaller :ref:`floating
7634 point <t_floating>` type. If the value cannot fit (i.e. overflows) within the
7635 destination type, ``ty2``, then the results are undefined. If the cast produces
7636 an inexact result, how rounding is performed (e.g. truncation, also known as
7637 round to zero) is undefined.
7638
7639 Example:
7640 """"""""
7641
7642 .. code-block:: llvm
7643
7644       %X = fptrunc double 123.0 to float         ; yields float:123.0
7645       %Y = fptrunc double 1.0E+300 to float      ; yields undefined
7646
7647 '``fpext .. to``' Instruction
7648 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7649
7650 Syntax:
7651 """""""
7652
7653 ::
7654
7655       <result> = fpext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7656
7657 Overview:
7658 """""""""
7659
7660 The '``fpext``' extends a floating point ``value`` to a larger floating
7661 point value.
7662
7663 Arguments:
7664 """"""""""
7665
7666 The '``fpext``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
7667 ``value`` to cast, and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it
7668 to. The source type must be smaller than the destination type.
7669
7670 Semantics:
7671 """"""""""
7672
7673 The '``fpext``' instruction extends the ``value`` from a smaller
7674 :ref:`floating point <t_floating>` type to a larger :ref:`floating
7675 point <t_floating>` type. The ``fpext`` cannot be used to make a
7676 *no-op cast* because it always changes bits. Use ``bitcast`` to make a
7677 *no-op cast* for a floating point cast.
7678
7679 Example:
7680 """"""""
7681
7682 .. code-block:: llvm
7683
7684       %X = fpext float 3.125 to double         ; yields double:3.125000e+00
7685       %Y = fpext double %X to fp128            ; yields fp128:0xL00000000000000004000900000000000
7686
7687 '``fptoui .. to``' Instruction
7688 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7689
7690 Syntax:
7691 """""""
7692
7693 ::
7694
7695       <result> = fptoui <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7696
7697 Overview:
7698 """""""""
7699
7700 The '``fptoui``' converts a floating point ``value`` to its unsigned
7701 integer equivalent of type ``ty2``.
7702
7703 Arguments:
7704 """"""""""
7705
7706 The '``fptoui``' instruction takes a value to cast, which must be a
7707 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
7708 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
7709 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
7710 type with the same number of elements as ``ty``
7711
7712 Semantics:
7713 """"""""""
7714
7715 The '``fptoui``' instruction converts its :ref:`floating
7716 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
7717 unsigned integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
7718 are undefined.
7719
7720 Example:
7721 """"""""
7722
7723 .. code-block:: llvm
7724
7725       %X = fptoui double 123.0 to i32      ; yields i32:123
7726       %Y = fptoui float 1.0E+300 to i1     ; yields undefined:1
7727       %Z = fptoui float 1.04E+17 to i8     ; yields undefined:1
7728
7729 '``fptosi .. to``' Instruction
7730 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7731
7732 Syntax:
7733 """""""
7734
7735 ::
7736
7737       <result> = fptosi <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7738
7739 Overview:
7740 """""""""
7741
7742 The '``fptosi``' instruction converts :ref:`floating point <t_floating>`
7743 ``value`` to type ``ty2``.
7744
7745 Arguments:
7746 """"""""""
7747
7748 The '``fptosi``' instruction takes a value to cast, which must be a
7749 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
7750 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
7751 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
7752 type with the same number of elements as ``ty``
7753
7754 Semantics:
7755 """"""""""
7756
7757 The '``fptosi``' instruction converts its :ref:`floating
7758 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
7759 signed integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
7760 are undefined.
7761
7762 Example:
7763 """"""""
7764
7765 .. code-block:: llvm
7766
7767       %X = fptosi double -123.0 to i32      ; yields i32:-123
7768       %Y = fptosi float 1.0E-247 to i1      ; yields undefined:1
7769       %Z = fptosi float 1.04E+17 to i8      ; yields undefined:1
7770
7771 '``uitofp .. to``' Instruction
7772 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7773
7774 Syntax:
7775 """""""
7776
7777 ::
7778
7779       <result> = uitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7780
7781 Overview:
7782 """""""""
7783
7784 The '``uitofp``' instruction regards ``value`` as an unsigned integer
7785 and converts that value to the ``ty2`` type.
7786
7787 Arguments:
7788 """"""""""
7789
7790 The '``uitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
7791 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
7792 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
7793 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
7794 type with the same number of elements as ``ty``
7795
7796 Semantics:
7797 """"""""""
7798
7799 The '``uitofp``' instruction interprets its operand as an unsigned
7800 integer quantity and converts it to the corresponding floating point
7801 value. If the value cannot fit in the floating point value, the results
7802 are undefined.
7803
7804 Example:
7805 """"""""
7806
7807 .. code-block:: llvm
7808
7809       %X = uitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
7810       %Y = uitofp i8 -1 to double          ; yields double:255.0
7811
7812 '``sitofp .. to``' Instruction
7813 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7814
7815 Syntax:
7816 """""""
7817
7818 ::
7819
7820       <result> = sitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7821
7822 Overview:
7823 """""""""
7824
7825 The '``sitofp``' instruction regards ``value`` as a signed integer and
7826 converts that value to the ``ty2`` type.
7827
7828 Arguments:
7829 """"""""""
7830
7831 The '``sitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
7832 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
7833 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
7834 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
7835 type with the same number of elements as ``ty``
7836
7837 Semantics:
7838 """"""""""
7839
7840 The '``sitofp``' instruction interprets its operand as a signed integer
7841 quantity and converts it to the corresponding floating point value. If
7842 the value cannot fit in the floating point value, the results are
7843 undefined.
7844
7845 Example:
7846 """"""""
7847
7848 .. code-block:: llvm
7849
7850       %X = sitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
7851       %Y = sitofp i8 -1 to double          ; yields double:-1.0
7852
7853 .. _i_ptrtoint:
7854
7855 '``ptrtoint .. to``' Instruction
7856 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7857
7858 Syntax:
7859 """""""
7860
7861 ::
7862
7863       <result> = ptrtoint <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7864
7865 Overview:
7866 """""""""
7867
7868 The '``ptrtoint``' instruction converts the pointer or a vector of
7869 pointers ``value`` to the integer (or vector of integers) type ``ty2``.
7870
7871 Arguments:
7872 """"""""""
7873
7874 The '``ptrtoint``' instruction takes a ``value`` to cast, which must be
7875 a value of type :ref:`pointer <t_pointer>` or a vector of pointers, and a
7876 type to cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` or
7877 a vector of integers type.
7878
7879 Semantics:
7880 """"""""""
7881
7882 The '``ptrtoint``' instruction converts ``value`` to integer type
7883 ``ty2`` by interpreting the pointer value as an integer and either
7884 truncating or zero extending that value to the size of the integer type.
7885 If ``value`` is smaller than ``ty2`` then a zero extension is done. If
7886 ``value`` is larger than ``ty2`` then a truncation is done. If they are
7887 the same size, then nothing is done (*no-op cast*) other than a type
7888 change.
7889
7890 Example:
7891 """"""""
7892
7893 .. code-block:: llvm
7894
7895       %X = ptrtoint i32* %P to i8                         ; yields truncation on 32-bit architecture
7896       %Y = ptrtoint i32* %P to i64                        ; yields zero extension on 32-bit architecture
7897       %Z = ptrtoint <4 x i32*> %P to <4 x i64>; yields vector zero extension for a vector of addresses on 32-bit architecture
7898
7899 .. _i_inttoptr:
7900
7901 '``inttoptr .. to``' Instruction
7902 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7903
7904 Syntax:
7905 """""""
7906
7907 ::
7908
7909       <result> = inttoptr <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7910
7911 Overview:
7912 """""""""
7913
7914 The '``inttoptr``' instruction converts an integer ``value`` to a
7915 pointer type, ``ty2``.
7916
7917 Arguments:
7918 """"""""""
7919
7920 The '``inttoptr``' instruction takes an :ref:`integer <t_integer>` value to
7921 cast, and a type to cast it to, which must be a :ref:`pointer <t_pointer>`
7922 type.
7923
7924 Semantics:
7925 """"""""""
7926
7927 The '``inttoptr``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` by
7928 applying either a zero extension or a truncation depending on the size
7929 of the integer ``value``. If ``value`` is larger than the size of a
7930 pointer then a truncation is done. If ``value`` is smaller than the size
7931 of a pointer then a zero extension is done. If they are the same size,
7932 nothing is done (*no-op cast*).
7933
7934 Example:
7935 """"""""
7936
7937 .. code-block:: llvm
7938
7939       %X = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields zero extension on 64-bit architecture
7940       %Y = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields no-op on 32-bit architecture
7941       %Z = inttoptr i64 0 to i32*            ; yields truncation on 32-bit architecture
7942       %Z = inttoptr <4 x i32> %G to <4 x i8*>; yields truncation of vector G to four pointers
7943
7944 .. _i_bitcast:
7945
7946 '``bitcast .. to``' Instruction
7947 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7948
7949 Syntax:
7950 """""""
7951
7952 ::
7953
7954       <result> = bitcast <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7955
7956 Overview:
7957 """""""""
7958
7959 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` without
7960 changing any bits.
7961
7962 Arguments:
7963 """"""""""
7964
7965 The '``bitcast``' instruction takes a value to cast, which must be a
7966 non-aggregate first class value, and a type to cast it to, which must
7967 also be a non-aggregate :ref:`first class <t_firstclass>` type. The
7968 bit sizes of ``value`` and the destination type, ``ty2``, must be
7969 identical. If the source type is a pointer, the destination type must
7970 also be a pointer of the same size. This instruction supports bitwise
7971 conversion of vectors to integers and to vectors of other types (as
7972 long as they have the same size).
7973
7974 Semantics:
7975 """"""""""
7976
7977 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2``. It
7978 is always a *no-op cast* because no bits change with this
7979 conversion. The conversion is done as if the ``value`` had been stored
7980 to memory and read back as type ``ty2``. Pointer (or vector of
7981 pointers) types may only be converted to other pointer (or vector of
7982 pointers) types with the same address space through this instruction.
7983 To convert pointers to other types, use the :ref:`inttoptr <i_inttoptr>`
7984 or :ref:`ptrtoint <i_ptrtoint>` instructions first.
7985
7986 Example:
7987 """"""""
7988
7989 .. code-block:: llvm
7990
7991       %X = bitcast i8 255 to i8              ; yields i8 :-1
7992       %Y = bitcast i32* %x to sint*          ; yields sint*:%x
7993       %Z = bitcast <2 x int> %V to i64;        ; yields i64: %V
7994       %Z = bitcast <2 x i32*> %V to <2 x i64*> ; yields <2 x i64*>
7995
7996 .. _i_addrspacecast:
7997
7998 '``addrspacecast .. to``' Instruction
7999 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8000
8001 Syntax:
8002 """""""
8003
8004 ::
8005
8006       <result> = addrspacecast <pty> <ptrval> to <pty2>       ; yields pty2
8007
8008 Overview:
8009 """""""""
8010
8011 The '``addrspacecast``' instruction converts ``ptrval`` from ``pty`` in
8012 address space ``n`` to type ``pty2`` in address space ``m``.
8013
8014 Arguments:
8015 """"""""""
8016
8017 The '``addrspacecast``' instruction takes a pointer or vector of pointer value
8018 to cast and a pointer type to cast it to, which must have a different
8019 address space.
8020
8021 Semantics:
8022 """"""""""
8023
8024 The '``addrspacecast``' instruction converts the pointer value
8025 ``ptrval`` to type ``pty2``. It can be a *no-op cast* or a complex
8026 value modification, depending on the target and the address space
8027 pair. Pointer conversions within the same address space must be
8028 performed with the ``bitcast`` instruction. Note that if the address space
8029 conversion is legal then both result and operand refer to the same memory
8030 location.
8031
8032 Example:
8033 """"""""
8034
8035 .. code-block:: llvm
8036
8037       %X = addrspacecast i32* %x to i32 addrspace(1)*    ; yields i32 addrspace(1)*:%x
8038       %Y = addrspacecast i32 addrspace(1)* %y to i64 addrspace(2)*    ; yields i64 addrspace(2)*:%y
8039       %Z = addrspacecast <4 x i32*> %z to <4 x float addrspace(3)*>   ; yields <4 x float addrspace(3)*>:%z
8040
8041 .. _otherops:
8042
8043 Other Operations
8044 ----------------
8045
8046 The instructions in this category are the "miscellaneous" instructions,
8047 which defy better classification.
8048
8049 .. _i_icmp:
8050
8051 '``icmp``' Instruction
8052 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8053
8054 Syntax:
8055 """""""
8056
8057 ::
8058
8059       <result> = icmp <cond> <ty> <op1>, <op2>   ; yields i1 or <N x i1>:result
8060
8061 Overview:
8062 """""""""
8063
8064 The '``icmp``' instruction returns a boolean value or a vector of
8065 boolean values based on comparison of its two integer, integer vector,
8066 pointer, or pointer vector operands.
8067
8068 Arguments:
8069 """"""""""
8070
8071 The '``icmp``' instruction takes three operands. The first operand is
8072 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
8073 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
8074
8075 #. ``eq``: equal
8076 #. ``ne``: not equal
8077 #. ``ugt``: unsigned greater than
8078 #. ``uge``: unsigned greater or equal
8079 #. ``ult``: unsigned less than
8080 #. ``ule``: unsigned less or equal
8081 #. ``sgt``: signed greater than
8082 #. ``sge``: signed greater or equal
8083 #. ``slt``: signed less than
8084 #. ``sle``: signed less or equal
8085
8086 The remaining two arguments must be :ref:`integer <t_integer>` or
8087 :ref:`pointer <t_pointer>` or integer :ref:`vector <t_vector>` typed. They
8088 must also be identical types.
8089
8090 Semantics:
8091 """"""""""
8092
8093 The '``icmp``' compares ``op1`` and ``op2`` according to the condition
8094 code given as ``cond``. The comparison performed always yields either an
8095 :ref:`i1 <t_integer>` or vector of ``i1`` result, as follows:
8096
8097 #. ``eq``: yields ``true`` if the operands are equal, ``false``
8098    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
8099 #. ``ne``: yields ``true`` if the operands are unequal, ``false``
8100    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
8101 #. ``ugt``: interprets the operands as unsigned values and yields
8102    ``true`` if ``op1`` is greater than ``op2``.
8103 #. ``uge``: interprets the operands as unsigned values and yields
8104    ``true`` if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
8105 #. ``ult``: interprets the operands as unsigned values and yields
8106    ``true`` if ``op1`` is less than ``op2``.
8107 #. ``ule``: interprets the operands as unsigned values and yields
8108    ``true`` if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
8109 #. ``sgt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
8110    if ``op1`` is greater than ``op2``.
8111 #. ``sge``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
8112    if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
8113 #. ``slt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
8114    if ``op1`` is less than ``op2``.
8115 #. ``sle``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
8116    if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
8117
8118 If the operands are :ref:`pointer <t_pointer>` typed, the pointer values
8119 are compared as if they were integers.
8120
8121 If the operands are integer vectors, then they are compared element by
8122 element. The result is an ``i1`` vector with the same number of elements
8123 as the values being compared. Otherwise, the result is an ``i1``.
8124
8125 Example:
8126 """"""""
8127
8128 .. code-block:: llvm
8129
8130       <result> = icmp eq i32 4, 5          ; yields: result=false
8131       <result> = icmp ne float* %X, %X     ; yields: result=false
8132       <result> = icmp ult i16  4, 5        ; yields: result=true
8133       <result> = icmp sgt i16  4, 5        ; yields: result=false
8134       <result> = icmp ule i16 -4, 5        ; yields: result=false
8135       <result> = icmp sge i16  4, 5        ; yields: result=false
8136
8137 Note that the code generator does not yet support vector types with the
8138 ``icmp`` instruction.
8139
8140 .. _i_fcmp:
8141
8142 '``fcmp``' Instruction
8143 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8144
8145 Syntax:
8146 """""""
8147
8148 ::
8149
8150       <result> = fcmp [fast-math flags]* <cond> <ty> <op1>, <op2>     ; yields i1 or <N x i1>:result
8151
8152 Overview:
8153 """""""""
8154
8155 The '``fcmp``' instruction returns a boolean value or vector of boolean
8156 values based on comparison of its operands.
8157
8158 If the operands are floating point scalars, then the result type is a
8159 boolean (:ref:`i1 <t_integer>`).
8160
8161 If the operands are floating point vectors, then the result type is a
8162 vector of boolean with the same number of elements as the operands being
8163 compared.
8164
8165 Arguments:
8166 """"""""""
8167
8168 The '``fcmp``' instruction takes three operands. The first operand is
8169 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
8170 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
8171
8172 #. ``false``: no comparison, always returns false
8173 #. ``oeq``: ordered and equal
8174 #. ``ogt``: ordered and greater than
8175 #. ``oge``: ordered and greater than or equal
8176 #. ``olt``: ordered and less than
8177 #. ``ole``: ordered and less than or equal
8178 #. ``one``: ordered and not equal
8179 #. ``ord``: ordered (no nans)
8180 #. ``ueq``: unordered or equal
8181 #. ``ugt``: unordered or greater than
8182 #. ``uge``: unordered or greater than or equal
8183 #. ``ult``: unordered or less than
8184 #. ``ule``: unordered or less than or equal
8185 #. ``une``: unordered or not equal
8186 #. ``uno``: unordered (either nans)
8187 #. ``true``: no comparison, always returns true
8188
8189 *Ordered* means that neither operand is a QNAN while *unordered* means
8190 that either operand may be a QNAN.
8191
8192 Each of ``val1`` and ``val2`` arguments must be either a :ref:`floating
8193 point <t_floating>` type or a :ref:`vector <t_vector>` of floating point
8194 type. They must have identical types.
8195
8196 Semantics:
8197 """"""""""
8198
8199 The '``fcmp``' instruction compares ``op1`` and ``op2`` according to the
8200 condition code given as ``cond``. If the operands are vectors, then the
8201 vectors are compared element by element. Each comparison performed
8202 always yields an :ref:`i1 <t_integer>` result, as follows:
8203
8204 #. ``false``: always yields ``false``, regardless of operands.
8205 #. ``oeq``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
8206    is equal to ``op2``.
8207 #. ``ogt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
8208    is greater than ``op2``.
8209 #. ``oge``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
8210    is greater than or equal to ``op2``.
8211 #. ``olt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
8212    is less than ``op2``.
8213 #. ``ole``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
8214    is less than or equal to ``op2``.
8215 #. ``one``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
8216    is not equal to ``op2``.
8217 #. ``ord``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN.
8218 #. ``ueq``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
8219    equal to ``op2``.
8220 #. ``ugt``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
8221    greater than ``op2``.
8222 #. ``uge``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
8223    greater than or equal to ``op2``.
8224 #. ``ult``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
8225    less than ``op2``.
8226 #. ``ule``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
8227    less than or equal to ``op2``.
8228 #. ``une``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
8229    not equal to ``op2``.
8230 #. ``uno``: yields ``true`` if either operand is a QNAN.
8231 #. ``true``: always yields ``true``, regardless of operands.
8232
8233 The ``fcmp`` instruction can also optionally take any number of
8234 :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable
8235 otherwise unsafe floating point optimizations.
8236
8237 Any set of fast-math flags are legal on an ``fcmp`` instruction, but the
8238 only flags that have any effect on its semantics are those that allow
8239 assumptions to be made about the values of input arguments; namely
8240 ``nnan``, ``ninf``, and ``nsz``. See :ref:`fastmath` for more information.
8241
8242 Example:
8243 """"""""
8244
8245 .. code-block:: llvm
8246
8247       <result> = fcmp oeq float 4.0, 5.0    ; yields: result=false
8248       <result> = fcmp one float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
8249       <result> = fcmp olt float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
8250       <result> = fcmp ueq double 1.0, 2.0   ; yields: result=false
8251
8252 Note that the code generator does not yet support vector types with the
8253 ``fcmp`` instruction.
8254
8255 .. _i_phi:
8256
8257 '``phi``' Instruction
8258 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8259
8260 Syntax:
8261 """""""
8262
8263 ::
8264
8265       <result> = phi <ty> [ <val0>, <label0>], ...
8266
8267 Overview:
8268 """""""""
8269
8270 The '``phi``' instruction is used to implement the Ï† node in the SSA
8271 graph representing the function.
8272
8273 Arguments:
8274 """"""""""
8275
8276 The type of the incoming values is specified with the first type field.
8277 After this, the '``phi``' instruction takes a list of pairs as
8278 arguments, with one pair for each predecessor basic block of the current
8279 block. Only values of :ref:`first class <t_firstclass>` type may be used as
8280 the value arguments to the PHI node. Only labels may be used as the
8281 label arguments.
8282
8283 There must be no non-phi instructions between the start of a basic block
8284 and the PHI instructions: i.e. PHI instructions must be first in a basic
8285 block.
8286
8287 For the purposes of the SSA form, the use of each incoming value is
8288 deemed to occur on the edge from the corresponding predecessor block to
8289 the current block (but after any definition of an '``invoke``'
8290 instruction's return value on the same edge).
8291
8292 Semantics:
8293 """"""""""
8294
8295 At runtime, the '``phi``' instruction logically takes on the value
8296 specified by the pair corresponding to the predecessor basic block that
8297 executed just prior to the current block.
8298
8299 Example:
8300 """"""""
8301
8302 .. code-block:: llvm
8303
8304     Loop:       ; Infinite loop that counts from 0 on up...
8305       %indvar = phi i32 [ 0, %LoopHeader ], [ %nextindvar, %Loop ]
8306       %nextindvar = add i32 %indvar, 1
8307       br label %Loop
8308
8309 .. _i_select:
8310
8311 '``select``' Instruction
8312 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8313
8314 Syntax:
8315 """""""
8316
8317 ::
8318
8319       <result> = select selty <cond>, <ty> <val1>, <ty> <val2>             ; yields ty
8320
8321       selty is either i1 or {<N x i1>}
8322
8323 Overview:
8324 """""""""
8325
8326 The '``select``' instruction is used to choose one value based on a
8327 condition, without IR-level branching.
8328
8329 Arguments:
8330 """"""""""
8331
8332 The '``select``' instruction requires an 'i1' value or a vector of 'i1'
8333 values indicating the condition, and two values of the same :ref:`first
8334 class <t_firstclass>` type.
8335
8336 Semantics:
8337 """"""""""
8338
8339 If the condition is an i1 and it evaluates to 1, the instruction returns
8340 the first value argument; otherwise, it returns the second value
8341 argument.
8342
8343 If the condition is a vector of i1, then the value arguments must be
8344 vectors of the same size, and the selection is done element by element.
8345
8346 If the condition is an i1 and the value arguments are vectors of the
8347 same size, then an entire vector is selected.
8348
8349 Example:
8350 """"""""
8351
8352 .. code-block:: llvm
8353
8354       %X = select i1 true, i8 17, i8 42          ; yields i8:17
8355
8356 .. _i_call:
8357
8358 '``call``' Instruction
8359 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8360
8361 Syntax:
8362 """""""
8363
8364 ::
8365
8366       <result> = [tail | musttail] call [cconv] [ret attrs] <ty> [<fnty>*] <fnptrval>(<function args>) [fn attrs]
8367                    [ operand bundles ]
8368
8369 Overview:
8370 """""""""
8371
8372 The '``call``' instruction represents a simple function call.
8373
8374 Arguments:
8375 """"""""""
8376
8377 This instruction requires several arguments:
8378
8379 #. The optional ``tail`` and ``musttail`` markers indicate that the optimizers
8380    should perform tail call optimization. The ``tail`` marker is a hint that
8381    `can be ignored <CodeGenerator.html#sibcallopt>`_. The ``musttail`` marker
8382    means that the call must be tail call optimized in order for the program to
8383    be correct. The ``musttail`` marker provides these guarantees:
8384
8385    #. The call will not cause unbounded stack growth if it is part of a
8386       recursive cycle in the call graph.
8387    #. Arguments with the :ref:`inalloca <attr_inalloca>` attribute are
8388       forwarded in place.
8389
8390    Both markers imply that the callee does not access allocas or varargs from
8391    the caller. Calls marked ``musttail`` must obey the following additional
8392    rules:
8393
8394    - The call must immediately precede a :ref:`ret <i_ret>` instruction,
8395      or a pointer bitcast followed by a ret instruction.
8396    - The ret instruction must return the (possibly bitcasted) value
8397      produced by the call or void.
8398    - The caller and callee prototypes must match. Pointer types of
8399      parameters or return types may differ in pointee type, but not
8400      in address space.
8401    - The calling conventions of the caller and callee must match.
8402    - All ABI-impacting function attributes, such as sret, byval, inreg,
8403      returned, and inalloca, must match.
8404    - The callee must be varargs iff the caller is varargs. Bitcasting a
8405      non-varargs function to the appropriate varargs type is legal so
8406      long as the non-varargs prefixes obey the other rules.
8407
8408    Tail call optimization for calls marked ``tail`` is guaranteed to occur if
8409    the following conditions are met:
8410
8411    -  Caller and callee both have the calling convention ``fastcc``.
8412    -  The call is in tail position (ret immediately follows call and ret
8413       uses value of call or is void).
8414    -  Option ``-tailcallopt`` is enabled, or
8415       ``llvm::GuaranteedTailCallOpt`` is ``true``.
8416    -  `Platform-specific constraints are
8417       met. <CodeGenerator.html#tailcallopt>`_
8418
8419 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
8420    convention <callingconv>` the call should use. If none is
8421    specified, the call defaults to using C calling conventions. The
8422    calling convention of the call must match the calling convention of
8423    the target function, or else the behavior is undefined.
8424 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
8425    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
8426    are valid here.
8427 #. '``ty``': the type of the call instruction itself which is also the
8428    type of the return value. Functions that return no value are marked
8429    ``void``.
8430 #. '``fnty``': shall be the signature of the pointer to function value
8431    being invoked. The argument types must match the types implied by
8432    this signature. This type can be omitted if the function is not
8433    varargs and if the function type does not return a pointer to a
8434    function.
8435 #. '``fnptrval``': An LLVM value containing a pointer to a function to
8436    be invoked. In most cases, this is a direct function invocation, but
8437    indirect ``call``'s are just as possible, calling an arbitrary pointer
8438    to function value.
8439 #. '``function args``': argument list whose types match the function
8440    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
8441    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
8442    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
8443    extra arguments can be specified.
8444 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
8445    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
8446    attributes are valid here.
8447 #. The optional :ref:`operand bundles <opbundles>` list.
8448
8449 Semantics:
8450 """"""""""
8451
8452 The '``call``' instruction is used to cause control flow to transfer to
8453 a specified function, with its incoming arguments bound to the specified
8454 values. Upon a '``ret``' instruction in the called function, control
8455 flow continues with the instruction after the function call, and the
8456 return value of the function is bound to the result argument.
8457
8458 Example:
8459 """"""""
8460
8461 .. code-block:: llvm
8462
8463       %retval = call i32 @test(i32 %argc)
8464       call i32 (i8*, ...)* @printf(i8* %msg, i32 12, i8 42)        ; yields i32
8465       %X = tail call i32 @foo()                                    ; yields i32
8466       %Y = tail call fastcc i32 @foo()  ; yields i32
8467       call void %foo(i8 97 signext)
8468
8469       %struct.A = type { i32, i8 }
8470       %r = call %struct.A @foo()                        ; yields { i32, i8 }
8471       %gr = extractvalue %struct.A %r, 0                ; yields i32
8472       %gr1 = extractvalue %struct.A %r, 1               ; yields i8
8473       %Z = call void @foo() noreturn                    ; indicates that %foo never returns normally
8474       %ZZ = call zeroext i32 @bar()                     ; Return value is %zero extended
8475
8476 llvm treats calls to some functions with names and arguments that match
8477 the standard C99 library as being the C99 library functions, and may
8478 perform optimizations or generate code for them under that assumption.
8479 This is something we'd like to change in the future to provide better
8480 support for freestanding environments and non-C-based languages.
8481
8482 .. _i_va_arg:
8483
8484 '``va_arg``' Instruction
8485 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8486
8487 Syntax:
8488 """""""
8489
8490 ::
8491
8492       <resultval> = va_arg <va_list*> <arglist>, <argty>
8493
8494 Overview:
8495 """""""""
8496
8497 The '``va_arg``' instruction is used to access arguments passed through
8498 the "variable argument" area of a function call. It is used to implement
8499 the ``va_arg`` macro in C.
8500
8501 Arguments:
8502 """"""""""
8503
8504 This instruction takes a ``va_list*`` value and the type of the
8505 argument. It returns a value of the specified argument type and
8506 increments the ``va_list`` to point to the next argument. The actual
8507 type of ``va_list`` is target specific.
8508
8509 Semantics:
8510 """"""""""
8511
8512 The '``va_arg``' instruction loads an argument of the specified type
8513 from the specified ``va_list`` and causes the ``va_list`` to point to
8514 the next argument. For more information, see the variable argument
8515 handling :ref:`Intrinsic Functions <int_varargs>`.
8516
8517 It is legal for this instruction to be called in a function which does
8518 not take a variable number of arguments, for example, the ``vfprintf``
8519 function.
8520
8521 ``va_arg`` is an LLVM instruction instead of an :ref:`intrinsic
8522 function <intrinsics>` because it takes a type as an argument.
8523
8524 Example:
8525 """"""""
8526
8527 See the :ref:`variable argument processing <int_varargs>` section.
8528
8529 Note that the code generator does not yet fully support va\_arg on many
8530 targets. Also, it does not currently support va\_arg with aggregate
8531 types on any target.
8532
8533 .. _i_landingpad:
8534
8535 '``landingpad``' Instruction
8536 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8537
8538 Syntax:
8539 """""""
8540
8541 ::
8542
8543       <resultval> = landingpad <resultty> <clause>+
8544       <resultval> = landingpad <resultty> cleanup <clause>*
8545
8546       <clause> := catch <type> <value>
8547       <clause> := filter <array constant type> <array constant>
8548
8549 Overview:
8550 """""""""
8551
8552 The '``landingpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
8553 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
8554 is a landing pad --- one where the exception lands, and corresponds to the
8555 code found in the ``catch`` portion of a ``try``/``catch`` sequence. It
8556 defines values supplied by the :ref:`personality function <personalityfn>` upon
8557 re-entry to the function. The ``resultval`` has the type ``resultty``.
8558
8559 Arguments:
8560 """"""""""
8561
8562 The optional
8563 ``cleanup`` flag indicates that the landing pad block is a cleanup.
8564
8565 A ``clause`` begins with the clause type --- ``catch`` or ``filter`` --- and
8566 contains the global variable representing the "type" that may be caught
8567 or filtered respectively. Unlike the ``catch`` clause, the ``filter``
8568 clause takes an array constant as its argument. Use
8569 "``[0 x i8**] undef``" for a filter which cannot throw. The
8570 '``landingpad``' instruction must contain *at least* one ``clause`` or
8571 the ``cleanup`` flag.
8572
8573 Semantics:
8574 """"""""""
8575
8576 The '``landingpad``' instruction defines the values which are set by the
8577 :ref:`personality function <personalityfn>` upon re-entry to the function, and
8578 therefore the "result type" of the ``landingpad`` instruction. As with
8579 calling conventions, how the personality function results are
8580 represented in LLVM IR is target specific.
8581
8582 The clauses are applied in order from top to bottom. If two
8583 ``landingpad`` instructions are merged together through inlining, the
8584 clauses from the calling function are appended to the list of clauses.
8585 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
8586 the exception is compared against each ``clause`` in turn. If it doesn't
8587 match any of the clauses, and the ``cleanup`` flag is not set, then
8588 unwinding continues further up the call stack.
8589
8590 The ``landingpad`` instruction has several restrictions:
8591
8592 -  A landing pad block is a basic block which is the unwind destination
8593    of an '``invoke``' instruction.
8594 -  A landing pad block must have a '``landingpad``' instruction as its
8595    first non-PHI instruction.
8596 -  There can be only one '``landingpad``' instruction within the landing
8597    pad block.
8598 -  A basic block that is not a landing pad block may not include a
8599    '``landingpad``' instruction.
8600
8601 Example:
8602 """"""""
8603
8604 .. code-block:: llvm
8605
8606       ;; A landing pad which can catch an integer.
8607       %res = landingpad { i8*, i32 }
8608                catch i8** @_ZTIi
8609       ;; A landing pad that is a cleanup.
8610       %res = landingpad { i8*, i32 }
8611                cleanup
8612       ;; A landing pad which can catch an integer and can only throw a double.
8613       %res = landingpad { i8*, i32 }
8614                catch i8** @_ZTIi
8615                filter [1 x i8**] [@_ZTId]
8616
8617 .. _i_cleanuppad:
8618
8619 '``cleanuppad``' Instruction
8620 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8621
8622 Syntax:
8623 """""""
8624
8625 ::
8626
8627       <resultval> = cleanuppad [<args>*]
8628
8629 Overview:
8630 """""""""
8631
8632 The '``cleanuppad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
8633 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
8634 is a cleanup block --- one where a personality routine attempts to
8635 transfer control to run cleanup actions.
8636 The ``args`` correspond to whatever additional
8637 information the :ref:`personality function <personalityfn>` requires to
8638 execute the cleanup.
8639 The ``resultval`` has the type :ref:`token <t_token>` and is used to
8640 match the ``cleanuppad`` to corresponding :ref:`cleanuprets <i_cleanupret>`
8641 and :ref:`cleanupendpads <i_cleanupendpad>`.
8642
8643 Arguments:
8644 """"""""""
8645
8646 The instruction takes a list of arbitrary values which are interpreted
8647 by the :ref:`personality function <personalityfn>`.
8648
8649 Semantics:
8650 """"""""""
8651
8652 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
8653 the :ref:`personality function <personalityfn>` transfers control to the
8654 ``cleanuppad`` with the aid of the personality-specific arguments.
8655 As with calling conventions, how the personality function results are
8656 represented in LLVM IR is target specific.
8657
8658 The ``cleanuppad`` instruction has several restrictions:
8659
8660 -  A cleanup block is a basic block which is the unwind destination of
8661    an exceptional instruction.
8662 -  A cleanup block must have a '``cleanuppad``' instruction as its
8663    first non-PHI instruction.
8664 -  There can be only one '``cleanuppad``' instruction within the
8665    cleanup block.
8666 -  A basic block that is not a cleanup block may not include a
8667    '``cleanuppad``' instruction.
8668 -  All '``cleanupret``'s and '``cleanupendpad``'s which consume a ``cleanuppad``
8669    must have the same exceptional successor.
8670 -  It is undefined behavior for control to transfer from a ``cleanuppad`` to a
8671    ``ret`` without first executing a ``cleanupret`` or ``cleanupendpad`` that
8672    consumes the ``cleanuppad``.
8673 -  It is undefined behavior for control to transfer from a ``cleanuppad`` to
8674    itself without first executing a ``cleanupret`` or ``cleanupendpad`` that
8675    consumes the ``cleanuppad``.
8676
8677 Example:
8678 """"""""
8679
8680 .. code-block:: llvm
8681
8682       %tok = cleanuppad []
8683
8684 .. _intrinsics:
8685
8686 Intrinsic Functions
8687 ===================
8688
8689 LLVM supports the notion of an "intrinsic function". These functions
8690 have well known names and semantics and are required to follow certain
8691 restrictions. Overall, these intrinsics represent an extension mechanism
8692 for the LLVM language that does not require changing all of the
8693 transformations in LLVM when adding to the language (or the bitcode
8694 reader/writer, the parser, etc...).
8695
8696 Intrinsic function names must all start with an "``llvm.``" prefix. This
8697 prefix is reserved in LLVM for intrinsic names; thus, function names may
8698 not begin with this prefix. Intrinsic functions must always be external
8699 functions: you cannot define the body of intrinsic functions. Intrinsic
8700 functions may only be used in call or invoke instructions: it is illegal
8701 to take the address of an intrinsic function. Additionally, because
8702 intrinsic functions are part of the LLVM language, it is required if any
8703 are added that they be documented here.
8704
8705 Some intrinsic functions can be overloaded, i.e., the intrinsic
8706 represents a family of functions that perform the same operation but on
8707 different data types. Because LLVM can represent over 8 million
8708 different integer types, overloading is used commonly to allow an
8709 intrinsic function to operate on any integer type. One or more of the
8710 argument types or the result type can be overloaded to accept any
8711 integer type. Argument types may also be defined as exactly matching a
8712 previous argument's type or the result type. This allows an intrinsic
8713 function which accepts multiple arguments, but needs all of them to be
8714 of the same type, to only be overloaded with respect to a single
8715 argument or the result.
8716
8717 Overloaded intrinsics will have the names of its overloaded argument
8718 types encoded into its function name, each preceded by a period. Only
8719 those types which are overloaded result in a name suffix. Arguments
8720 whose type is matched against another type do not. For example, the
8721 ``llvm.ctpop`` function can take an integer of any width and returns an
8722 integer of exactly the same integer width. This leads to a family of
8723 functions such as ``i8 @llvm.ctpop.i8(i8 %val)`` and
8724 ``i29 @llvm.ctpop.i29(i29 %val)``. Only one type, the return type, is
8725 overloaded, and only one type suffix is required. Because the argument's
8726 type is matched against the return type, it does not require its own
8727 name suffix.
8728
8729 To learn how to add an intrinsic function, please see the `Extending
8730 LLVM Guide <ExtendingLLVM.html>`_.
8731
8732 .. _int_varargs:
8733
8734 Variable Argument Handling Intrinsics
8735 -------------------------------------
8736
8737 Variable argument support is defined in LLVM with the
8738 :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and these three intrinsic
8739 functions. These functions are related to the similarly named macros
8740 defined in the ``<stdarg.h>`` header file.
8741
8742 All of these functions operate on arguments that use a target-specific
8743 value type "``va_list``". The LLVM assembly language reference manual
8744 does not define what this type is, so all transformations should be
8745 prepared to handle these functions regardless of the type used.
8746
8747 This example shows how the :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and the
8748 variable argument handling intrinsic functions are used.
8749
8750 .. code-block:: llvm
8751
8752     ; This struct is different for every platform. For most platforms,
8753     ; it is merely an i8*.
8754     %struct.va_list = type { i8* }
8755
8756     ; For Unix x86_64 platforms, va_list is the following struct:
8757     ; %struct.va_list = type { i32, i32, i8*, i8* }
8758
8759     define i32 @test(i32 %X, ...) {
8760       ; Initialize variable argument processing
8761       %ap = alloca %struct.va_list
8762       %ap2 = bitcast %struct.va_list* %ap to i8*
8763       call void @llvm.va_start(i8* %ap2)
8764
8765       ; Read a single integer argument
8766       %tmp = va_arg i8* %ap2, i32
8767
8768       ; Demonstrate usage of llvm.va_copy and llvm.va_end
8769       %aq = alloca i8*
8770       %aq2 = bitcast i8** %aq to i8*
8771       call void @llvm.va_copy(i8* %aq2, i8* %ap2)
8772       call void @llvm.va_end(i8* %aq2)
8773
8774       ; Stop processing of arguments.
8775       call void @llvm.va_end(i8* %ap2)
8776       ret i32 %tmp
8777     }
8778
8779     declare void @llvm.va_start(i8*)
8780     declare void @llvm.va_copy(i8*, i8*)
8781     declare void @llvm.va_end(i8*)
8782
8783 .. _int_va_start:
8784
8785 '``llvm.va_start``' Intrinsic
8786 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8787
8788 Syntax:
8789 """""""
8790
8791 ::
8792
8793       declare void @llvm.va_start(i8* <arglist>)
8794
8795 Overview:
8796 """""""""
8797
8798 The '``llvm.va_start``' intrinsic initializes ``*<arglist>`` for
8799 subsequent use by ``va_arg``.
8800
8801 Arguments:
8802 """"""""""
8803
8804 The argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
8805
8806 Semantics:
8807 """"""""""
8808
8809 The '``llvm.va_start``' intrinsic works just like the ``va_start`` macro
8810 available in C. In a target-dependent way, it initializes the
8811 ``va_list`` element to which the argument points, so that the next call
8812 to ``va_arg`` will produce the first variable argument passed to the
8813 function. Unlike the C ``va_start`` macro, this intrinsic does not need
8814 to know the last argument of the function as the compiler can figure
8815 that out.
8816
8817 '``llvm.va_end``' Intrinsic
8818 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8819
8820 Syntax:
8821 """""""
8822
8823 ::
8824
8825       declare void @llvm.va_end(i8* <arglist>)
8826
8827 Overview:
8828 """""""""
8829
8830 The '``llvm.va_end``' intrinsic destroys ``*<arglist>``, which has been
8831 initialized previously with ``llvm.va_start`` or ``llvm.va_copy``.
8832
8833 Arguments:
8834 """"""""""
8835
8836 The argument is a pointer to a ``va_list`` to destroy.
8837
8838 Semantics:
8839 """"""""""
8840
8841 The '``llvm.va_end``' intrinsic works just like the ``va_end`` macro
8842 available in C. In a target-dependent way, it destroys the ``va_list``
8843 element to which the argument points. Calls to
8844 :ref:`llvm.va_start <int_va_start>` and
8845 :ref:`llvm.va_copy <int_va_copy>` must be matched exactly with calls to
8846 ``llvm.va_end``.
8847
8848 .. _int_va_copy:
8849
8850 '``llvm.va_copy``' Intrinsic
8851 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8852
8853 Syntax:
8854 """""""
8855
8856 ::
8857
8858       declare void @llvm.va_copy(i8* <destarglist>, i8* <srcarglist>)
8859
8860 Overview:
8861 """""""""
8862
8863 The '``llvm.va_copy``' intrinsic copies the current argument position
8864 from the source argument list to the destination argument list.
8865
8866 Arguments:
8867 """"""""""
8868
8869 The first argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
8870 The second argument is a pointer to a ``va_list`` element to copy from.
8871
8872 Semantics:
8873 """"""""""
8874
8875 The '``llvm.va_copy``' intrinsic works just like the ``va_copy`` macro
8876 available in C. In a target-dependent way, it copies the source
8877 ``va_list`` element into the destination ``va_list`` element. This
8878 intrinsic is necessary because the `` llvm.va_start`` intrinsic may be
8879 arbitrarily complex and require, for example, memory allocation.
8880
8881 Accurate Garbage Collection Intrinsics
8882 --------------------------------------
8883
8884 LLVM's support for `Accurate Garbage Collection <GarbageCollection.html>`_
8885 (GC) requires the frontend to generate code containing appropriate intrinsic
8886 calls and select an appropriate GC strategy which knows how to lower these
8887 intrinsics in a manner which is appropriate for the target collector.
8888
8889 These intrinsics allow identification of :ref:`GC roots on the
8890 stack <int_gcroot>`, as well as garbage collector implementations that
8891 require :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers.
8892 Frontends for type-safe garbage collected languages should generate
8893 these intrinsics to make use of the LLVM garbage collectors. For more
8894 details, see `Garbage Collection with LLVM <GarbageCollection.html>`_.
8895
8896 Experimental Statepoint Intrinsics
8897 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8898
8899 LLVM provides an second experimental set of intrinsics for describing garbage
8900 collection safepoints in compiled code. These intrinsics are an alternative
8901 to the ``llvm.gcroot`` intrinsics, but are compatible with the ones for
8902 :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers. The
8903 differences in approach are covered in the `Garbage Collection with LLVM
8904 <GarbageCollection.html>`_ documentation. The intrinsics themselves are
8905 described in :doc:`Statepoints`.
8906
8907 .. _int_gcroot:
8908
8909 '``llvm.gcroot``' Intrinsic
8910 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8911
8912 Syntax:
8913 """""""
8914
8915 ::
8916
8917       declare void @llvm.gcroot(i8** %ptrloc, i8* %metadata)
8918
8919 Overview:
8920 """""""""
8921
8922 The '``llvm.gcroot``' intrinsic declares the existence of a GC root to
8923 the code generator, and allows some metadata to be associated with it.
8924
8925 Arguments:
8926 """"""""""
8927
8928 The first argument specifies the address of a stack object that contains
8929 the root pointer. The second pointer (which must be either a constant or
8930 a global value address) contains the meta-data to be associated with the
8931 root.
8932
8933 Semantics:
8934 """"""""""
8935
8936 At runtime, a call to this intrinsic stores a null pointer into the
8937 "ptrloc" location. At compile-time, the code generator generates
8938 information to allow the runtime to find the pointer at GC safe points.
8939 The '``llvm.gcroot``' intrinsic may only be used in a function which
8940 :ref:`specifies a GC algorithm <gc>`.
8941
8942 .. _int_gcread:
8943
8944 '``llvm.gcread``' Intrinsic
8945 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8946
8947 Syntax:
8948 """""""
8949
8950 ::
8951
8952       declare i8* @llvm.gcread(i8* %ObjPtr, i8** %Ptr)
8953
8954 Overview:
8955 """""""""
8956
8957 The '``llvm.gcread``' intrinsic identifies reads of references from heap
8958 locations, allowing garbage collector implementations that require read
8959 barriers.
8960
8961 Arguments:
8962 """"""""""
8963
8964 The second argument is the address to read from, which should be an
8965 address allocated from the garbage collector. The first object is a
8966 pointer to the start of the referenced object, if needed by the language
8967 runtime (otherwise null).
8968
8969 Semantics:
8970 """"""""""
8971
8972 The '``llvm.gcread``' intrinsic has the same semantics as a load
8973 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
8974 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcread``'
8975 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
8976 algorithm <gc>`.
8977
8978 .. _int_gcwrite:
8979
8980 '``llvm.gcwrite``' Intrinsic
8981 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8982
8983 Syntax:
8984 """""""
8985
8986 ::
8987
8988       declare void @llvm.gcwrite(i8* %P1, i8* %Obj, i8** %P2)
8989
8990 Overview:
8991 """""""""
8992
8993 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic identifies writes of references to heap
8994 locations, allowing garbage collector implementations that require write
8995 barriers (such as generational or reference counting collectors).
8996
8997 Arguments:
8998 """"""""""
8999
9000 The first argument is the reference to store, the second is the start of
9001 the object to store it to, and the third is the address of the field of
9002 Obj to store to. If the runtime does not require a pointer to the
9003 object, Obj may be null.
9004
9005 Semantics:
9006 """"""""""
9007
9008 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic has the same semantics as a store
9009 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
9010 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcwrite``'
9011 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
9012 algorithm <gc>`.
9013
9014 Code Generator Intrinsics
9015 -------------------------
9016
9017 These intrinsics are provided by LLVM to expose special features that
9018 may only be implemented with code generator support.
9019
9020 '``llvm.returnaddress``' Intrinsic
9021 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9022
9023 Syntax:
9024 """""""
9025
9026 ::
9027
9028       declare i8  *@llvm.returnaddress(i32 <level>)
9029
9030 Overview:
9031 """""""""
9032
9033 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic attempts to compute a
9034 target-specific value indicating the return address of the current
9035 function or one of its callers.
9036
9037 Arguments:
9038 """"""""""
9039
9040 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
9041 address for. Zero indicates the calling function, one indicates its
9042 caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
9043 value.
9044
9045 Semantics:
9046 """"""""""
9047
9048 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic either returns a pointer
9049 indicating the return address of the specified call frame, or zero if it
9050 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
9051 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
9052 used for debugging purposes.
9053
9054 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
9055 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
9056 of the obvious source-language caller.
9057
9058 '``llvm.frameaddress``' Intrinsic
9059 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9060
9061 Syntax:
9062 """""""
9063
9064 ::
9065
9066       declare i8* @llvm.frameaddress(i32 <level>)
9067
9068 Overview:
9069 """""""""
9070
9071 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic attempts to return the
9072 target-specific frame pointer value for the specified stack frame.
9073
9074 Arguments:
9075 """"""""""
9076
9077 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
9078 frame pointer for. Zero indicates the calling function, one indicates
9079 its caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
9080 value.
9081
9082 Semantics:
9083 """"""""""
9084
9085 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic either returns a pointer
9086 indicating the frame address of the specified call frame, or zero if it
9087 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
9088 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
9089 used for debugging purposes.
9090
9091 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
9092 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
9093 of the obvious source-language caller.
9094
9095 '``llvm.localescape``' and '``llvm.localrecover``' Intrinsics
9096 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9097
9098 Syntax:
9099 """""""
9100
9101 ::
9102
9103       declare void @llvm.localescape(...)
9104       declare i8* @llvm.localrecover(i8* %func, i8* %fp, i32 %idx)
9105
9106 Overview:
9107 """""""""
9108
9109 The '``llvm.localescape``' intrinsic escapes offsets of a collection of static
9110 allocas, and the '``llvm.localrecover``' intrinsic applies those offsets to a
9111 live frame pointer to recover the address of the allocation. The offset is
9112 computed during frame layout of the caller of ``llvm.localescape``.
9113
9114 Arguments:
9115 """"""""""
9116
9117 All arguments to '``llvm.localescape``' must be pointers to static allocas or
9118 casts of static allocas. Each function can only call '``llvm.localescape``'
9119 once, and it can only do so from the entry block.
9120
9121 The ``func`` argument to '``llvm.localrecover``' must be a constant
9122 bitcasted pointer to a function defined in the current module. The code
9123 generator cannot determine the frame allocation offset of functions defined in
9124 other modules.
9125
9126 The ``fp`` argument to '``llvm.localrecover``' must be a frame pointer of a
9127 call frame that is currently live. The return value of '``llvm.localaddress``'
9128 is one way to produce such a value, but various runtimes also expose a suitable
9129 pointer in platform-specific ways.
9130
9131 The ``idx`` argument to '``llvm.localrecover``' indicates which alloca passed to
9132 '``llvm.localescape``' to recover. It is zero-indexed.
9133
9134 Semantics:
9135 """"""""""
9136
9137 These intrinsics allow a group of functions to share access to a set of local
9138 stack allocations of a one parent function. The parent function may call the
9139 '``llvm.localescape``' intrinsic once from the function entry block, and the
9140 child functions can use '``llvm.localrecover``' to access the escaped allocas.
9141 The '``llvm.localescape``' intrinsic blocks inlining, as inlining changes where
9142 the escaped allocas are allocated, which would break attempts to use
9143 '``llvm.localrecover``'.
9144
9145 .. _int_read_register:
9146 .. _int_write_register:
9147
9148 '``llvm.read_register``' and '``llvm.write_register``' Intrinsics
9149 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9150
9151 Syntax:
9152 """""""
9153
9154 ::
9155
9156       declare i32 @llvm.read_register.i32(metadata)
9157       declare i64 @llvm.read_register.i64(metadata)
9158       declare void @llvm.write_register.i32(metadata, i32 @value)
9159       declare void @llvm.write_register.i64(metadata, i64 @value)
9160       !0 = !{!"sp\00"}
9161
9162 Overview:
9163 """""""""
9164
9165 The '``llvm.read_register``' and '``llvm.write_register``' intrinsics
9166 provides access to the named register. The register must be valid on
9167 the architecture being compiled to. The type needs to be compatible
9168 with the register being read.
9169
9170 Semantics:
9171 """"""""""
9172
9173 The '``llvm.read_register``' intrinsic returns the current value of the
9174 register, where possible. The '``llvm.write_register``' intrinsic sets
9175 the current value of the register, where possible.
9176
9177 This is useful to implement named register global variables that need
9178 to always be mapped to a specific register, as is common practice on
9179 bare-metal programs including OS kernels.
9180
9181 The compiler doesn't check for register availability or use of the used
9182 register in surrounding code, including inline assembly. Because of that,
9183 allocatable registers are not supported.
9184
9185 Warning: So far it only works with the stack pointer on selected
9186 architectures (ARM, AArch64, PowerPC and x86_64). Significant amount of
9187 work is needed to support other registers and even more so, allocatable
9188 registers.
9189
9190 .. _int_stacksave:
9191
9192 '``llvm.stacksave``' Intrinsic
9193 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9194
9195 Syntax:
9196 """""""
9197
9198 ::
9199
9200       declare i8* @llvm.stacksave()
9201
9202 Overview:
9203 """""""""
9204
9205 The '``llvm.stacksave``' intrinsic is used to remember the current state
9206 of the function stack, for use with
9207 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. This is useful for
9208 implementing language features like scoped automatic variable sized
9209 arrays in C99.
9210
9211 Semantics:
9212 """"""""""
9213
9214 This intrinsic returns a opaque pointer value that can be passed to
9215 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. When an
9216 ``llvm.stackrestore`` intrinsic is executed with a value saved from
9217 ``llvm.stacksave``, it effectively restores the state of the stack to
9218 the state it was in when the ``llvm.stacksave`` intrinsic executed. In
9219 practice, this pops any :ref:`alloca <i_alloca>` blocks from the stack that
9220 were allocated after the ``llvm.stacksave`` was executed.
9221
9222 .. _int_stackrestore:
9223
9224 '``llvm.stackrestore``' Intrinsic
9225 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9226
9227 Syntax:
9228 """""""
9229
9230 ::
9231
9232       declare void @llvm.stackrestore(i8* %ptr)
9233
9234 Overview:
9235 """""""""
9236
9237 The '``llvm.stackrestore``' intrinsic is used to restore the state of
9238 the function stack to the state it was in when the corresponding
9239 :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>` intrinsic executed. This is
9240 useful for implementing language features like scoped automatic variable
9241 sized arrays in C99.
9242
9243 Semantics:
9244 """"""""""
9245
9246 See the description for :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>`.
9247
9248 '``llvm.prefetch``' Intrinsic
9249 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9250
9251 Syntax:
9252 """""""
9253
9254 ::
9255
9256       declare void @llvm.prefetch(i8* <address>, i32 <rw>, i32 <locality>, i32 <cache type>)
9257
9258 Overview:
9259 """""""""
9260
9261 The '``llvm.prefetch``' intrinsic is a hint to the code generator to
9262 insert a prefetch instruction if supported; otherwise, it is a noop.
9263 Prefetches have no effect on the behavior of the program but can change
9264 its performance characteristics.
9265
9266 Arguments:
9267 """"""""""
9268
9269 ``address`` is the address to be prefetched, ``rw`` is the specifier
9270 determining if the fetch should be for a read (0) or write (1), and
9271 ``locality`` is a temporal locality specifier ranging from (0) - no
9272 locality, to (3) - extremely local keep in cache. The ``cache type``
9273 specifies whether the prefetch is performed on the data (1) or
9274 instruction (0) cache. The ``rw``, ``locality`` and ``cache type``
9275 arguments must be constant integers.
9276
9277 Semantics:
9278 """"""""""
9279
9280 This intrinsic does not modify the behavior of the program. In
9281 particular, prefetches cannot trap and do not produce a value. On
9282 targets that support this intrinsic, the prefetch can provide hints to
9283 the processor cache for better performance.
9284
9285 '``llvm.pcmarker``' Intrinsic
9286 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9287
9288 Syntax:
9289 """""""
9290
9291 ::
9292
9293       declare void @llvm.pcmarker(i32 <id>)
9294
9295 Overview:
9296 """""""""
9297
9298 The '``llvm.pcmarker``' intrinsic is a method to export a Program
9299 Counter (PC) in a region of code to simulators and other tools. The
9300 method is target specific, but it is expected that the marker will use
9301 exported symbols to transmit the PC of the marker. The marker makes no
9302 guarantees that it will remain with any specific instruction after
9303 optimizations. It is possible that the presence of a marker will inhibit
9304 optimizations. The intended use is to be inserted after optimizations to
9305 allow correlations of simulation runs.
9306
9307 Arguments:
9308 """"""""""
9309
9310 ``id`` is a numerical id identifying the marker.
9311
9312 Semantics:
9313 """"""""""
9314
9315 This intrinsic does not modify the behavior of the program. Backends
9316 that do not support this intrinsic may ignore it.
9317
9318 '``llvm.readcyclecounter``' Intrinsic
9319 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9320
9321 Syntax:
9322 """""""
9323
9324 ::
9325
9326       declare i64 @llvm.readcyclecounter()
9327
9328 Overview:
9329 """""""""
9330
9331 The '``llvm.readcyclecounter``' intrinsic provides access to the cycle
9332 counter register (or similar low latency, high accuracy clocks) on those
9333 targets that support it. On X86, it should map to RDTSC. On Alpha, it
9334 should map to RPCC. As the backing counters overflow quickly (on the
9335 order of 9 seconds on alpha), this should only be used for small
9336 timings.
9337
9338 Semantics:
9339 """"""""""
9340
9341 When directly supported, reading the cycle counter should not modify any
9342 memory. Implementations are allowed to either return a application
9343 specific value or a system wide value. On backends without support, this
9344 is lowered to a constant 0.
9345
9346 Note that runtime support may be conditional on the privilege-level code is
9347 running at and the host platform.
9348
9349 '``llvm.clear_cache``' Intrinsic
9350 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9351
9352 Syntax:
9353 """""""
9354
9355 ::
9356
9357       declare void @llvm.clear_cache(i8*, i8*)
9358
9359 Overview:
9360 """""""""
9361
9362 The '``llvm.clear_cache``' intrinsic ensures visibility of modifications
9363 in the specified range to the execution unit of the processor. On
9364 targets with non-unified instruction and data cache, the implementation
9365 flushes the instruction cache.
9366
9367 Semantics:
9368 """"""""""
9369
9370 On platforms with coherent instruction and data caches (e.g. x86), this
9371 intrinsic is a nop. On platforms with non-coherent instruction and data
9372 cache (e.g. ARM, MIPS), the intrinsic is lowered either to appropriate
9373 instructions or a system call, if cache flushing requires special
9374 privileges.
9375
9376 The default behavior is to emit a call to ``__clear_cache`` from the run
9377 time library.
9378
9379 This instrinsic does *not* empty the instruction pipeline. Modifications
9380 of the current function are outside the scope of the intrinsic.
9381
9382 '``llvm.instrprof_increment``' Intrinsic
9383 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9384
9385 Syntax:
9386 """""""
9387
9388 ::
9389
9390       declare void @llvm.instrprof_increment(i8* <name>, i64 <hash>,
9391                                              i32 <num-counters>, i32 <index>)
9392
9393 Overview:
9394 """""""""
9395
9396 The '``llvm.instrprof_increment``' intrinsic can be emitted by a
9397 frontend for use with instrumentation based profiling. These will be
9398 lowered by the ``-instrprof`` pass to generate execution counts of a
9399 program at runtime.
9400
9401 Arguments:
9402 """"""""""
9403
9404 The first argument is a pointer to a global variable containing the
9405 name of the entity being instrumented. This should generally be the
9406 (mangled) function name for a set of counters.
9407
9408 The second argument is a hash value that can be used by the consumer
9409 of the profile data to detect changes to the instrumented source, and
9410 the third is the number of counters associated with ``name``. It is an
9411 error if ``hash`` or ``num-counters`` differ between two instances of
9412 ``instrprof_increment`` that refer to the same name.
9413
9414 The last argument refers to which of the counters for ``name`` should
9415 be incremented. It should be a value between 0 and ``num-counters``.
9416
9417 Semantics:
9418 """"""""""
9419
9420 This intrinsic represents an increment of a profiling counter. It will
9421 cause the ``-instrprof`` pass to generate the appropriate data
9422 structures and the code to increment the appropriate value, in a
9423 format that can be written out by a compiler runtime and consumed via
9424 the ``llvm-profdata`` tool.
9425
9426 Standard C Library Intrinsics
9427 -----------------------------
9428
9429 LLVM provides intrinsics for a few important standard C library
9430 functions. These intrinsics allow source-language front-ends to pass
9431 information about the alignment of the pointer arguments to the code
9432 generator, providing opportunity for more efficient code generation.
9433
9434 .. _int_memcpy:
9435
9436 '``llvm.memcpy``' Intrinsic
9437 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9438
9439 Syntax:
9440 """""""
9441
9442 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.memcpy`` on any
9443 integer bit width and for different address spaces. Not all targets
9444 support all bit widths however.
9445
9446 ::
9447
9448       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
9449                                               i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
9450       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
9451                                               i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
9452
9453 Overview:
9454 """""""""
9455
9456 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
9457 source location to the destination location.
9458
9459 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memcpy.*``
9460 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
9461 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
9462
9463 Arguments:
9464 """"""""""
9465
9466 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
9467 pointer to the source. The third argument is an integer argument
9468 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
9469 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
9470 boolean indicating a volatile access.
9471
9472 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
9473 then the caller guarantees that both the source and destination pointers
9474 are aligned to that boundary.
9475
9476 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memcpy`` call is
9477 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
9478 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
9479
9480 Semantics:
9481 """"""""""
9482
9483 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
9484 source location to the destination location, which are not allowed to
9485 overlap. It copies "len" bytes of memory over. If the argument is known
9486 to be aligned to some boundary, this can be specified as the fourth
9487 argument, otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
9488
9489 '``llvm.memmove``' Intrinsic
9490 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9491
9492 Syntax:
9493 """""""
9494
9495 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memmove on any integer
9496 bit width and for different address space. Not all targets support all
9497 bit widths however.
9498
9499 ::
9500
9501       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
9502                                                i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
9503       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
9504                                                i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
9505
9506 Overview:
9507 """""""""
9508
9509 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics move a block of memory from the
9510 source location to the destination location. It is similar to the
9511 '``llvm.memcpy``' intrinsic but allows the two memory locations to
9512 overlap.
9513
9514 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memmove.*``
9515 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
9516 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
9517
9518 Arguments:
9519 """"""""""
9520
9521 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
9522 pointer to the source. The third argument is an integer argument
9523 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
9524 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
9525 boolean indicating a volatile access.
9526
9527 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
9528 then the caller guarantees that the source and destination pointers are
9529 aligned to that boundary.
9530
9531 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memmove`` call
9532 is a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is
9533 not very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
9534
9535 Semantics:
9536 """"""""""
9537
9538 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics copy a block of memory from the
9539 source location to the destination location, which may overlap. It
9540 copies "len" bytes of memory over. If the argument is known to be
9541 aligned to some boundary, this can be specified as the fourth argument,
9542 otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
9543
9544 '``llvm.memset.*``' Intrinsics
9545 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9546
9547 Syntax:
9548 """""""
9549
9550 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memset on any integer
9551 bit width and for different address spaces. However, not all targets
9552 support all bit widths.
9553
9554 ::
9555
9556       declare void @llvm.memset.p0i8.i32(i8* <dest>, i8 <val>,
9557                                          i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
9558       declare void @llvm.memset.p0i8.i64(i8* <dest>, i8 <val>,
9559                                          i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
9560
9561 Overview:
9562 """""""""
9563
9564 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill a block of memory with a
9565 particular byte value.
9566
9567 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memset``
9568 intrinsic does not return a value and takes extra alignment/volatile
9569 arguments. Also, the destination can be in an arbitrary address space.
9570
9571 Arguments:
9572 """"""""""
9573
9574 The first argument is a pointer to the destination to fill, the second
9575 is the byte value with which to fill it, the third argument is an
9576 integer argument specifying the number of bytes to fill, and the fourth
9577 argument is the known alignment of the destination location.
9578
9579 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
9580 then the caller guarantees that the destination pointer is aligned to
9581 that boundary.
9582
9583 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memset`` call is
9584 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
9585 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
9586
9587 Semantics:
9588 """"""""""
9589
9590 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill "len" bytes of memory starting
9591 at the destination location. If the argument is known to be aligned to
9592 some boundary, this can be specified as the fourth argument, otherwise
9593 it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
9594
9595 '``llvm.sqrt.*``' Intrinsic
9596 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9597
9598 Syntax:
9599 """""""
9600
9601 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sqrt`` on any
9602 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9603 all types however.
9604
9605 ::
9606
9607       declare float     @llvm.sqrt.f32(float %Val)
9608       declare double    @llvm.sqrt.f64(double %Val)
9609       declare x86_fp80  @llvm.sqrt.f80(x86_fp80 %Val)
9610       declare fp128     @llvm.sqrt.f128(fp128 %Val)
9611       declare ppc_fp128 @llvm.sqrt.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
9612
9613 Overview:
9614 """""""""
9615
9616 The '``llvm.sqrt``' intrinsics return the sqrt of the specified operand,
9617 returning the same value as the libm '``sqrt``' functions would. Unlike
9618 ``sqrt`` in libm, however, ``llvm.sqrt`` has undefined behavior for
9619 negative numbers other than -0.0 (which allows for better optimization,
9620 because there is no need to worry about errno being set).
9621 ``llvm.sqrt(-0.0)`` is defined to return -0.0 like IEEE sqrt.
9622
9623 Arguments:
9624 """"""""""
9625
9626 The argument and return value are floating point numbers of the same
9627 type.
9628
9629 Semantics:
9630 """"""""""
9631
9632 This function returns the sqrt of the specified operand if it is a
9633 nonnegative floating point number.
9634
9635 '``llvm.powi.*``' Intrinsic
9636 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9637
9638 Syntax:
9639 """""""
9640
9641 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.powi`` on any
9642 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9643 all types however.
9644
9645 ::
9646
9647       declare float     @llvm.powi.f32(float  %Val, i32 %power)
9648       declare double    @llvm.powi.f64(double %Val, i32 %power)
9649       declare x86_fp80  @llvm.powi.f80(x86_fp80  %Val, i32 %power)
9650       declare fp128     @llvm.powi.f128(fp128 %Val, i32 %power)
9651       declare ppc_fp128 @llvm.powi.ppcf128(ppc_fp128  %Val, i32 %power)
9652
9653 Overview:
9654 """""""""
9655
9656 The '``llvm.powi.*``' intrinsics return the first operand raised to the
9657 specified (positive or negative) power. The order of evaluation of
9658 multiplications is not defined. When a vector of floating point type is
9659 used, the second argument remains a scalar integer value.
9660
9661 Arguments:
9662 """"""""""
9663
9664 The second argument is an integer power, and the first is a value to
9665 raise to that power.
9666
9667 Semantics:
9668 """"""""""
9669
9670 This function returns the first value raised to the second power with an
9671 unspecified sequence of rounding operations.
9672
9673 '``llvm.sin.*``' Intrinsic
9674 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9675
9676 Syntax:
9677 """""""
9678
9679 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sin`` on any
9680 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9681 all types however.
9682
9683 ::
9684
9685       declare float     @llvm.sin.f32(float  %Val)
9686       declare double    @llvm.sin.f64(double %Val)
9687       declare x86_fp80  @llvm.sin.f80(x86_fp80  %Val)
9688       declare fp128     @llvm.sin.f128(fp128 %Val)
9689       declare ppc_fp128 @llvm.sin.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9690
9691 Overview:
9692 """""""""
9693
9694 The '``llvm.sin.*``' intrinsics return the sine of the operand.
9695
9696 Arguments:
9697 """"""""""
9698
9699 The argument and return value are floating point numbers of the same
9700 type.
9701
9702 Semantics:
9703 """"""""""
9704
9705 This function returns the sine of the specified operand, returning the
9706 same values as the libm ``sin`` functions would, and handles error
9707 conditions in the same way.
9708
9709 '``llvm.cos.*``' Intrinsic
9710 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9711
9712 Syntax:
9713 """""""
9714
9715 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cos`` on any
9716 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9717 all types however.
9718
9719 ::
9720
9721       declare float     @llvm.cos.f32(float  %Val)
9722       declare double    @llvm.cos.f64(double %Val)
9723       declare x86_fp80  @llvm.cos.f80(x86_fp80  %Val)
9724       declare fp128     @llvm.cos.f128(fp128 %Val)
9725       declare ppc_fp128 @llvm.cos.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9726
9727 Overview:
9728 """""""""
9729
9730 The '``llvm.cos.*``' intrinsics return the cosine of the operand.
9731
9732 Arguments:
9733 """"""""""
9734
9735 The argument and return value are floating point numbers of the same
9736 type.
9737
9738 Semantics:
9739 """"""""""
9740
9741 This function returns the cosine of the specified operand, returning the
9742 same values as the libm ``cos`` functions would, and handles error
9743 conditions in the same way.
9744
9745 '``llvm.pow.*``' Intrinsic
9746 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9747
9748 Syntax:
9749 """""""
9750
9751 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.pow`` on any
9752 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9753 all types however.
9754
9755 ::
9756
9757       declare float     @llvm.pow.f32(float  %Val, float %Power)
9758       declare double    @llvm.pow.f64(double %Val, double %Power)
9759       declare x86_fp80  @llvm.pow.f80(x86_fp80  %Val, x86_fp80 %Power)
9760       declare fp128     @llvm.pow.f128(fp128 %Val, fp128 %Power)
9761       declare ppc_fp128 @llvm.pow.ppcf128(ppc_fp128  %Val, ppc_fp128 Power)
9762
9763 Overview:
9764 """""""""
9765
9766 The '``llvm.pow.*``' intrinsics return the first operand raised to the
9767 specified (positive or negative) power.
9768
9769 Arguments:
9770 """"""""""
9771
9772 The second argument is a floating point power, and the first is a value
9773 to raise to that power.
9774
9775 Semantics:
9776 """"""""""
9777
9778 This function returns the first value raised to the second power,
9779 returning the same values as the libm ``pow`` functions would, and
9780 handles error conditions in the same way.
9781
9782 '``llvm.exp.*``' Intrinsic
9783 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9784
9785 Syntax:
9786 """""""
9787
9788 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp`` on any
9789 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9790 all types however.
9791
9792 ::
9793
9794       declare float     @llvm.exp.f32(float  %Val)
9795       declare double    @llvm.exp.f64(double %Val)
9796       declare x86_fp80  @llvm.exp.f80(x86_fp80  %Val)
9797       declare fp128     @llvm.exp.f128(fp128 %Val)
9798       declare ppc_fp128 @llvm.exp.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9799
9800 Overview:
9801 """""""""
9802
9803 The '``llvm.exp.*``' intrinsics perform the exp function.
9804
9805 Arguments:
9806 """"""""""
9807
9808 The argument and return value are floating point numbers of the same
9809 type.
9810
9811 Semantics:
9812 """"""""""
9813
9814 This function returns the same values as the libm ``exp`` functions
9815 would, and handles error conditions in the same way.
9816
9817 '``llvm.exp2.*``' Intrinsic
9818 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9819
9820 Syntax:
9821 """""""
9822
9823 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp2`` on any
9824 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9825 all types however.
9826
9827 ::
9828
9829       declare float     @llvm.exp2.f32(float  %Val)
9830       declare double    @llvm.exp2.f64(double %Val)
9831       declare x86_fp80  @llvm.exp2.f80(x86_fp80  %Val)
9832       declare fp128     @llvm.exp2.f128(fp128 %Val)
9833       declare ppc_fp128 @llvm.exp2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9834
9835 Overview:
9836 """""""""
9837
9838 The '``llvm.exp2.*``' intrinsics perform the exp2 function.
9839
9840 Arguments:
9841 """"""""""
9842
9843 The argument and return value are floating point numbers of the same
9844 type.
9845
9846 Semantics:
9847 """"""""""
9848
9849 This function returns the same values as the libm ``exp2`` functions
9850 would, and handles error conditions in the same way.
9851
9852 '``llvm.log.*``' Intrinsic
9853 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9854
9855 Syntax:
9856 """""""
9857
9858 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log`` on any
9859 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9860 all types however.
9861
9862 ::
9863
9864       declare float     @llvm.log.f32(float  %Val)
9865       declare double    @llvm.log.f64(double %Val)
9866       declare x86_fp80  @llvm.log.f80(x86_fp80  %Val)
9867       declare fp128     @llvm.log.f128(fp128 %Val)
9868       declare ppc_fp128 @llvm.log.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9869
9870 Overview:
9871 """""""""
9872
9873 The '``llvm.log.*``' intrinsics perform the log function.
9874
9875 Arguments:
9876 """"""""""
9877
9878 The argument and return value are floating point numbers of the same
9879 type.
9880
9881 Semantics:
9882 """"""""""
9883
9884 This function returns the same values as the libm ``log`` functions
9885 would, and handles error conditions in the same way.
9886
9887 '``llvm.log10.*``' Intrinsic
9888 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9889
9890 Syntax:
9891 """""""
9892
9893 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log10`` on any
9894 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9895 all types however.
9896
9897 ::
9898
9899       declare float     @llvm.log10.f32(float  %Val)
9900       declare double    @llvm.log10.f64(double %Val)
9901       declare x86_fp80  @llvm.log10.f80(x86_fp80  %Val)
9902       declare fp128     @llvm.log10.f128(fp128 %Val)
9903       declare ppc_fp128 @llvm.log10.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9904
9905 Overview:
9906 """""""""
9907
9908 The '``llvm.log10.*``' intrinsics perform the log10 function.
9909
9910 Arguments:
9911 """"""""""
9912
9913 The argument and return value are floating point numbers of the same
9914 type.
9915
9916 Semantics:
9917 """"""""""
9918
9919 This function returns the same values as the libm ``log10`` functions
9920 would, and handles error conditions in the same way.
9921
9922 '``llvm.log2.*``' Intrinsic
9923 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9924
9925 Syntax:
9926 """""""
9927
9928 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log2`` on any
9929 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9930 all types however.
9931
9932 ::
9933
9934       declare float     @llvm.log2.f32(float  %Val)
9935       declare double    @llvm.log2.f64(double %Val)
9936       declare x86_fp80  @llvm.log2.f80(x86_fp80  %Val)
9937       declare fp128     @llvm.log2.f128(fp128 %Val)
9938       declare ppc_fp128 @llvm.log2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9939
9940 Overview:
9941 """""""""
9942
9943 The '``llvm.log2.*``' intrinsics perform the log2 function.
9944
9945 Arguments:
9946 """"""""""
9947
9948 The argument and return value are floating point numbers of the same
9949 type.
9950
9951 Semantics:
9952 """"""""""
9953
9954 This function returns the same values as the libm ``log2`` functions
9955 would, and handles error conditions in the same way.
9956
9957 '``llvm.fma.*``' Intrinsic
9958 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9959
9960 Syntax:
9961 """""""
9962
9963 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fma`` on any
9964 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9965 all types however.
9966
9967 ::
9968
9969       declare float     @llvm.fma.f32(float  %a, float  %b, float  %c)
9970       declare double    @llvm.fma.f64(double %a, double %b, double %c)
9971       declare x86_fp80  @llvm.fma.f80(x86_fp80 %a, x86_fp80 %b, x86_fp80 %c)
9972       declare fp128     @llvm.fma.f128(fp128 %a, fp128 %b, fp128 %c)
9973       declare ppc_fp128 @llvm.fma.ppcf128(ppc_fp128 %a, ppc_fp128 %b, ppc_fp128 %c)
9974
9975 Overview:
9976 """""""""
9977
9978 The '``llvm.fma.*``' intrinsics perform the fused multiply-add
9979 operation.
9980
9981 Arguments:
9982 """"""""""
9983
9984 The argument and return value are floating point numbers of the same
9985 type.
9986
9987 Semantics:
9988 """"""""""
9989
9990 This function returns the same values as the libm ``fma`` functions
9991 would, and does not set errno.
9992
9993 '``llvm.fabs.*``' Intrinsic
9994 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9995
9996 Syntax:
9997 """""""
9998
9999 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fabs`` on any
10000 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10001 all types however.
10002
10003 ::
10004
10005       declare float     @llvm.fabs.f32(float  %Val)
10006       declare double    @llvm.fabs.f64(double %Val)
10007       declare x86_fp80  @llvm.fabs.f80(x86_fp80 %Val)
10008       declare fp128     @llvm.fabs.f128(fp128 %Val)
10009       declare ppc_fp128 @llvm.fabs.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
10010
10011 Overview:
10012 """""""""
10013
10014 The '``llvm.fabs.*``' intrinsics return the absolute value of the
10015 operand.
10016
10017 Arguments:
10018 """"""""""
10019
10020 The argument and return value are floating point numbers of the same
10021 type.
10022
10023 Semantics:
10024 """"""""""
10025
10026 This function returns the same values as the libm ``fabs`` functions
10027 would, and handles error conditions in the same way.
10028
10029 '``llvm.minnum.*``' Intrinsic
10030 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10031
10032 Syntax:
10033 """""""
10034
10035 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.minnum`` on any
10036 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10037 all types however.
10038
10039 ::
10040
10041       declare float     @llvm.minnum.f32(float %Val0, float %Val1)
10042       declare double    @llvm.minnum.f64(double %Val0, double %Val1)
10043       declare x86_fp80  @llvm.minnum.f80(x86_fp80 %Val0, x86_fp80 %Val1)
10044       declare fp128     @llvm.minnum.f128(fp128 %Val0, fp128 %Val1)
10045       declare ppc_fp128 @llvm.minnum.ppcf128(ppc_fp128 %Val0, ppc_fp128 %Val1)
10046
10047 Overview:
10048 """""""""
10049
10050 The '``llvm.minnum.*``' intrinsics return the minimum of the two
10051 arguments.
10052
10053
10054 Arguments:
10055 """"""""""
10056
10057 The arguments and return value are floating point numbers of the same
10058 type.
10059
10060 Semantics:
10061 """"""""""
10062
10063 Follows the IEEE-754 semantics for minNum, which also match for libm's
10064 fmin.
10065
10066 If either operand is a NaN, returns the other non-NaN operand. Returns
10067 NaN only if both operands are NaN. If the operands compare equal,
10068 returns a value that compares equal to both operands. This means that
10069 fmin(+/-0.0, +/-0.0) could return either -0.0 or 0.0.
10070
10071 '``llvm.maxnum.*``' Intrinsic
10072 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10073
10074 Syntax:
10075 """""""
10076
10077 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.maxnum`` on any
10078 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10079 all types however.
10080
10081 ::
10082
10083       declare float     @llvm.maxnum.f32(float  %Val0, float  %Val1l)
10084       declare double    @llvm.maxnum.f64(double %Val0, double %Val1)
10085       declare x86_fp80  @llvm.maxnum.f80(x86_fp80  %Val0, x86_fp80  %Val1)
10086       declare fp128     @llvm.maxnum.f128(fp128 %Val0, fp128 %Val1)
10087       declare ppc_fp128 @llvm.maxnum.ppcf128(ppc_fp128  %Val0, ppc_fp128  %Val1)
10088
10089 Overview:
10090 """""""""
10091
10092 The '``llvm.maxnum.*``' intrinsics return the maximum of the two
10093 arguments.
10094
10095
10096 Arguments:
10097 """"""""""
10098
10099 The arguments and return value are floating point numbers of the same
10100 type.
10101
10102 Semantics:
10103 """"""""""
10104 Follows the IEEE-754 semantics for maxNum, which also match for libm's
10105 fmax.
10106
10107 If either operand is a NaN, returns the other non-NaN operand. Returns
10108 NaN only if both operands are NaN. If the operands compare equal,
10109 returns a value that compares equal to both operands. This means that
10110 fmax(+/-0.0, +/-0.0) could return either -0.0 or 0.0.
10111
10112 '``llvm.copysign.*``' Intrinsic
10113 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10114
10115 Syntax:
10116 """""""
10117
10118 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.copysign`` on any
10119 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10120 all types however.
10121
10122 ::
10123
10124       declare float     @llvm.copysign.f32(float  %Mag, float  %Sgn)
10125       declare double    @llvm.copysign.f64(double %Mag, double %Sgn)
10126       declare x86_fp80  @llvm.copysign.f80(x86_fp80  %Mag, x86_fp80  %Sgn)
10127       declare fp128     @llvm.copysign.f128(fp128 %Mag, fp128 %Sgn)
10128       declare ppc_fp128 @llvm.copysign.ppcf128(ppc_fp128  %Mag, ppc_fp128  %Sgn)
10129
10130 Overview:
10131 """""""""
10132
10133 The '``llvm.copysign.*``' intrinsics return a value with the magnitude of the
10134 first operand and the sign of the second operand.
10135
10136 Arguments:
10137 """"""""""
10138
10139 The arguments and return value are floating point numbers of the same
10140 type.
10141
10142 Semantics:
10143 """"""""""
10144
10145 This function returns the same values as the libm ``copysign``
10146 functions would, and handles error conditions in the same way.
10147
10148 '``llvm.floor.*``' Intrinsic
10149 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10150
10151 Syntax:
10152 """""""
10153
10154 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.floor`` on any
10155 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10156 all types however.
10157
10158 ::
10159
10160       declare float     @llvm.floor.f32(float  %Val)
10161       declare double    @llvm.floor.f64(double %Val)
10162       declare x86_fp80  @llvm.floor.f80(x86_fp80  %Val)
10163       declare fp128     @llvm.floor.f128(fp128 %Val)
10164       declare ppc_fp128 @llvm.floor.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10165
10166 Overview:
10167 """""""""
10168
10169 The '``llvm.floor.*``' intrinsics return the floor of the operand.
10170
10171 Arguments:
10172 """"""""""
10173
10174 The argument and return value are floating point numbers of the same
10175 type.
10176
10177 Semantics:
10178 """"""""""
10179
10180 This function returns the same values as the libm ``floor`` functions
10181 would, and handles error conditions in the same way.
10182
10183 '``llvm.ceil.*``' Intrinsic
10184 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10185
10186 Syntax:
10187 """""""
10188
10189 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ceil`` on any
10190 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10191 all types however.
10192
10193 ::
10194
10195       declare float     @llvm.ceil.f32(float  %Val)
10196       declare double    @llvm.ceil.f64(double %Val)
10197       declare x86_fp80  @llvm.ceil.f80(x86_fp80  %Val)
10198       declare fp128     @llvm.ceil.f128(fp128 %Val)
10199       declare ppc_fp128 @llvm.ceil.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10200
10201 Overview:
10202 """""""""
10203
10204 The '``llvm.ceil.*``' intrinsics return the ceiling of the operand.
10205
10206 Arguments:
10207 """"""""""
10208
10209 The argument and return value are floating point numbers of the same
10210 type.
10211
10212 Semantics:
10213 """"""""""
10214
10215 This function returns the same values as the libm ``ceil`` functions
10216 would, and handles error conditions in the same way.
10217
10218 '``llvm.trunc.*``' Intrinsic
10219 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10220
10221 Syntax:
10222 """""""
10223
10224 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.trunc`` on any
10225 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10226 all types however.
10227
10228 ::
10229
10230       declare float     @llvm.trunc.f32(float  %Val)
10231       declare double    @llvm.trunc.f64(double %Val)
10232       declare x86_fp80  @llvm.trunc.f80(x86_fp80  %Val)
10233       declare fp128     @llvm.trunc.f128(fp128 %Val)
10234       declare ppc_fp128 @llvm.trunc.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10235
10236 Overview:
10237 """""""""
10238
10239 The '``llvm.trunc.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
10240 nearest integer not larger in magnitude than the operand.
10241
10242 Arguments:
10243 """"""""""
10244
10245 The argument and return value are floating point numbers of the same
10246 type.
10247
10248 Semantics:
10249 """"""""""
10250
10251 This function returns the same values as the libm ``trunc`` functions
10252 would, and handles error conditions in the same way.
10253
10254 '``llvm.rint.*``' Intrinsic
10255 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10256
10257 Syntax:
10258 """""""
10259
10260 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.rint`` on any
10261 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10262 all types however.
10263
10264 ::
10265
10266       declare float     @llvm.rint.f32(float  %Val)
10267       declare double    @llvm.rint.f64(double %Val)
10268       declare x86_fp80  @llvm.rint.f80(x86_fp80  %Val)
10269       declare fp128     @llvm.rint.f128(fp128 %Val)
10270       declare ppc_fp128 @llvm.rint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10271
10272 Overview:
10273 """""""""
10274
10275 The '``llvm.rint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
10276 nearest integer. It may raise an inexact floating-point exception if the
10277 operand isn't an integer.
10278
10279 Arguments:
10280 """"""""""
10281
10282 The argument and return value are floating point numbers of the same
10283 type.
10284
10285 Semantics:
10286 """"""""""
10287
10288 This function returns the same values as the libm ``rint`` functions
10289 would, and handles error conditions in the same way.
10290
10291 '``llvm.nearbyint.*``' Intrinsic
10292 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10293
10294 Syntax:
10295 """""""
10296
10297 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.nearbyint`` on any
10298 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10299 all types however.
10300
10301 ::
10302
10303       declare float     @llvm.nearbyint.f32(float  %Val)
10304       declare double    @llvm.nearbyint.f64(double %Val)
10305       declare x86_fp80  @llvm.nearbyint.f80(x86_fp80  %Val)
10306       declare fp128     @llvm.nearbyint.f128(fp128 %Val)
10307       declare ppc_fp128 @llvm.nearbyint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10308
10309 Overview:
10310 """""""""
10311
10312 The '``llvm.nearbyint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
10313 nearest integer.
10314
10315 Arguments:
10316 """"""""""
10317
10318 The argument and return value are floating point numbers of the same
10319 type.
10320
10321 Semantics:
10322 """"""""""
10323
10324 This function returns the same values as the libm ``nearbyint``
10325 functions would, and handles error conditions in the same way.
10326
10327 '``llvm.round.*``' Intrinsic
10328 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10329
10330 Syntax:
10331 """""""
10332
10333 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.round`` on any
10334 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10335 all types however.
10336
10337 ::
10338
10339       declare float     @llvm.round.f32(float  %Val)
10340       declare double    @llvm.round.f64(double %Val)
10341       declare x86_fp80  @llvm.round.f80(x86_fp80  %Val)
10342       declare fp128     @llvm.round.f128(fp128 %Val)
10343       declare ppc_fp128 @llvm.round.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10344
10345 Overview:
10346 """""""""
10347
10348 The '``llvm.round.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
10349 nearest integer.
10350
10351 Arguments:
10352 """"""""""
10353
10354 The argument and return value are floating point numbers of the same
10355 type.
10356
10357 Semantics:
10358 """"""""""
10359
10360 This function returns the same values as the libm ``round``
10361 functions would, and handles error conditions in the same way.
10362
10363 Bit Manipulation Intrinsics
10364 ---------------------------
10365
10366 LLVM provides intrinsics for a few important bit manipulation
10367 operations. These allow efficient code generation for some algorithms.
10368
10369 '``llvm.bswap.*``' Intrinsics
10370 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10371
10372 Syntax:
10373 """""""
10374
10375 This is an overloaded intrinsic function. You can use bswap on any
10376 integer type that is an even number of bytes (i.e. BitWidth % 16 == 0).
10377
10378 ::
10379
10380       declare i16 @llvm.bswap.i16(i16 <id>)
10381       declare i32 @llvm.bswap.i32(i32 <id>)
10382       declare i64 @llvm.bswap.i64(i64 <id>)
10383
10384 Overview:
10385 """""""""
10386
10387 The '``llvm.bswap``' family of intrinsics is used to byte swap integer
10388 values with an even number of bytes (positive multiple of 16 bits).
10389 These are useful for performing operations on data that is not in the
10390 target's native byte order.
10391
10392 Semantics:
10393 """"""""""
10394
10395 The ``llvm.bswap.i16`` intrinsic returns an i16 value that has the high
10396 and low byte of the input i16 swapped. Similarly, the ``llvm.bswap.i32``
10397 intrinsic returns an i32 value that has the four bytes of the input i32
10398 swapped, so that if the input bytes are numbered 0, 1, 2, 3 then the
10399 returned i32 will have its bytes in 3, 2, 1, 0 order. The
10400 ``llvm.bswap.i48``, ``llvm.bswap.i64`` and other intrinsics extend this
10401 concept to additional even-byte lengths (6 bytes, 8 bytes and more,
10402 respectively).
10403
10404 '``llvm.ctpop.*``' Intrinsic
10405 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10406
10407 Syntax:
10408 """""""
10409
10410 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.ctpop on any integer
10411 bit width, or on any vector with integer elements. Not all targets
10412 support all bit widths or vector types, however.
10413
10414 ::
10415
10416       declare i8 @llvm.ctpop.i8(i8  <src>)
10417       declare i16 @llvm.ctpop.i16(i16 <src>)
10418       declare i32 @llvm.ctpop.i32(i32 <src>)
10419       declare i64 @llvm.ctpop.i64(i64 <src>)
10420       declare i256 @llvm.ctpop.i256(i256 <src>)
10421       declare <2 x i32> @llvm.ctpop.v2i32(<2 x i32> <src>)
10422
10423 Overview:
10424 """""""""
10425
10426 The '``llvm.ctpop``' family of intrinsics counts the number of bits set
10427 in a value.
10428
10429 Arguments:
10430 """"""""""
10431
10432 The only argument is the value to be counted. The argument may be of any
10433 integer type, or a vector with integer elements. The return type must
10434 match the argument type.
10435
10436 Semantics:
10437 """"""""""
10438
10439 The '``llvm.ctpop``' intrinsic counts the 1's in a variable, or within
10440 each element of a vector.
10441
10442 '``llvm.ctlz.*``' Intrinsic
10443 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10444
10445 Syntax:
10446 """""""
10447
10448 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ctlz`` on any
10449 integer bit width, or any vector whose elements are integers. Not all
10450 targets support all bit widths or vector types, however.
10451
10452 ::
10453
10454       declare i8   @llvm.ctlz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
10455       declare i16  @llvm.ctlz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
10456       declare i32  @llvm.ctlz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
10457       declare i64  @llvm.ctlz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
10458       declare i256 @llvm.ctlz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
10459       declase <2 x i32> @llvm.ctlz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
10460
10461 Overview:
10462 """""""""
10463
10464 The '``llvm.ctlz``' family of intrinsic functions counts the number of
10465 leading zeros in a variable.
10466
10467 Arguments:
10468 """"""""""
10469
10470 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
10471 any integer type, or a vector with integer element type. The return
10472 type must match the first argument type.
10473
10474 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
10475 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
10476 defined result. Historically some architectures did not provide a
10477 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
10478 now predicated on avoiding zero-value inputs.
10479
10480 Semantics:
10481 """"""""""
10482
10483 The '``llvm.ctlz``' intrinsic counts the leading (most significant)
10484 zeros in a variable, or within each element of the vector. If
10485 ``src == 0`` then the result is the size in bits of the type of ``src``
10486 if ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
10487 ``llvm.ctlz(i32 2) = 30``.
10488
10489 '``llvm.cttz.*``' Intrinsic
10490 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10491
10492 Syntax:
10493 """""""
10494
10495 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cttz`` on any
10496 integer bit width, or any vector of integer elements. Not all targets
10497 support all bit widths or vector types, however.
10498
10499 ::
10500
10501       declare i8   @llvm.cttz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
10502       declare i16  @llvm.cttz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
10503       declare i32  @llvm.cttz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
10504       declare i64  @llvm.cttz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
10505       declare i256 @llvm.cttz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
10506       declase <2 x i32> @llvm.cttz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
10507
10508 Overview:
10509 """""""""
10510
10511 The '``llvm.cttz``' family of intrinsic functions counts the number of
10512 trailing zeros.
10513
10514 Arguments:
10515 """"""""""
10516
10517 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
10518 any integer type, or a vector with integer element type. The return
10519 type must match the first argument type.
10520
10521 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
10522 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
10523 defined result. Historically some architectures did not provide a
10524 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
10525 now predicated on avoiding zero-value inputs.
10526
10527 Semantics:
10528 """"""""""
10529
10530 The '``llvm.cttz``' intrinsic counts the trailing (least significant)
10531 zeros in a variable, or within each element of a vector. If ``src == 0``
10532 then the result is the size in bits of the type of ``src`` if
10533 ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
10534 ``llvm.cttz(2) = 1``.
10535
10536 .. _int_overflow:
10537
10538 Arithmetic with Overflow Intrinsics
10539 -----------------------------------
10540
10541 LLVM provides intrinsics for some arithmetic with overflow operations.
10542
10543 '``llvm.sadd.with.overflow.*``' Intrinsics
10544 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10545
10546 Syntax:
10547 """""""
10548
10549 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sadd.with.overflow``
10550 on any integer bit width.
10551
10552 ::
10553
10554       declare {i16, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
10555       declare {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10556       declare {i64, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
10557
10558 Overview:
10559 """""""""
10560
10561 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10562 a signed addition of the two arguments, and indicate whether an overflow
10563 occurred during the signed summation.
10564
10565 Arguments:
10566 """"""""""
10567
10568 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
10569 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
10570 bit width. The second element of the result structure must be of type
10571 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
10572 addition.
10573
10574 Semantics:
10575 """"""""""
10576
10577 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10578 a signed addition of the two variables. They return a structure --- the
10579 first element of which is the signed summation, and the second element
10580 of which is a bit specifying if the signed summation resulted in an
10581 overflow.
10582
10583 Examples:
10584 """""""""
10585
10586 .. code-block:: llvm
10587
10588       %res = call {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10589       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
10590       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
10591       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
10592
10593 '``llvm.uadd.with.overflow.*``' Intrinsics
10594 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10595
10596 Syntax:
10597 """""""
10598
10599 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.uadd.with.overflow``
10600 on any integer bit width.
10601
10602 ::
10603
10604       declare {i16, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
10605       declare {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10606       declare {i64, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
10607
10608 Overview:
10609 """""""""
10610
10611 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10612 an unsigned addition of the two arguments, and indicate whether a carry
10613 occurred during the unsigned summation.
10614
10615 Arguments:
10616 """"""""""
10617
10618 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
10619 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
10620 bit width. The second element of the result structure must be of type
10621 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
10622 addition.
10623
10624 Semantics:
10625 """"""""""
10626
10627 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10628 an unsigned addition of the two arguments. They return a structure --- the
10629 first element of which is the sum, and the second element of which is a
10630 bit specifying if the unsigned summation resulted in a carry.
10631
10632 Examples:
10633 """""""""
10634
10635 .. code-block:: llvm
10636
10637       %res = call {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10638       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
10639       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
10640       br i1 %obit, label %carry, label %normal
10641
10642 '``llvm.ssub.with.overflow.*``' Intrinsics
10643 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10644
10645 Syntax:
10646 """""""
10647
10648 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ssub.with.overflow``
10649 on any integer bit width.
10650
10651 ::
10652
10653       declare {i16, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
10654       declare {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10655       declare {i64, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
10656
10657 Overview:
10658 """""""""
10659
10660 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10661 a signed subtraction of the two arguments, and indicate whether an
10662 overflow occurred during the signed subtraction.
10663
10664 Arguments:
10665 """"""""""
10666
10667 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
10668 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
10669 bit width. The second element of the result structure must be of type
10670 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
10671 subtraction.
10672
10673 Semantics:
10674 """"""""""
10675
10676 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10677 a signed subtraction of the two arguments. They return a structure --- the
10678 first element of which is the subtraction, and the second element of
10679 which is a bit specifying if the signed subtraction resulted in an
10680 overflow.
10681
10682 Examples:
10683 """""""""
10684
10685 .. code-block:: llvm
10686
10687       %res = call {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10688       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
10689       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
10690       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
10691
10692 '``llvm.usub.with.overflow.*``' Intrinsics
10693 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10694
10695 Syntax:
10696 """""""
10697
10698 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.usub.with.overflow``
10699 on any integer bit width.
10700
10701 ::
10702
10703       declare {i16, i1} @llvm.usub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
10704       declare {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10705       declare {i64, i1} @llvm.usub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
10706
10707 Overview:
10708 """""""""
10709
10710 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10711 an unsigned subtraction of the two arguments, and indicate whether an
10712 overflow occurred during the unsigned subtraction.
10713
10714 Arguments:
10715 """"""""""
10716
10717 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
10718 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
10719 bit width. The second element of the result structure must be of type
10720 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
10721 subtraction.
10722
10723 Semantics:
10724 """"""""""
10725
10726 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10727 an unsigned subtraction of the two arguments. They return a structure ---
10728 the first element of which is the subtraction, and the second element of
10729 which is a bit specifying if the unsigned subtraction resulted in an
10730 overflow.
10731
10732 Examples:
10733 """""""""
10734
10735 .. code-block:: llvm
10736
10737       %res = call {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10738       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
10739       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
10740       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
10741
10742 '``llvm.smul.with.overflow.*``' Intrinsics
10743 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10744
10745 Syntax:
10746 """""""
10747
10748 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.smul.with.overflow``
10749 on any integer bit width.
10750
10751 ::
10752
10753       declare {i16, i1} @llvm.smul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
10754       declare {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10755       declare {i64, i1} @llvm.smul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
10756
10757 Overview:
10758 """""""""
10759
10760 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10761 a signed multiplication of the two arguments, and indicate whether an
10762 overflow occurred during the signed multiplication.
10763
10764 Arguments:
10765 """"""""""
10766
10767 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
10768 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
10769 bit width. The second element of the result structure must be of type
10770 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
10771 multiplication.
10772
10773 Semantics:
10774 """"""""""
10775
10776 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10777 a signed multiplication of the two arguments. They return a structure ---
10778 the first element of which is the multiplication, and the second element
10779 of which is a bit specifying if the signed multiplication resulted in an
10780 overflow.
10781
10782 Examples:
10783 """""""""
10784
10785 .. code-block:: llvm
10786
10787       %res = call {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10788       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
10789       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
10790       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
10791
10792 '``llvm.umul.with.overflow.*``' Intrinsics
10793 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10794
10795 Syntax:
10796 """""""
10797
10798 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.umul.with.overflow``
10799 on any integer bit width.
10800
10801 ::
10802
10803       declare {i16, i1} @llvm.umul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
10804       declare {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10805       declare {i64, i1} @llvm.umul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
10806
10807 Overview:
10808 """""""""
10809
10810 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10811 a unsigned multiplication of the two arguments, and indicate whether an
10812 overflow occurred during the unsigned multiplication.
10813
10814 Arguments:
10815 """"""""""
10816
10817 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
10818 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
10819 bit width. The second element of the result structure must be of type
10820 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
10821 multiplication.
10822
10823 Semantics:
10824 """"""""""
10825
10826 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10827 an unsigned multiplication of the two arguments. They return a structure ---
10828 the first element of which is the multiplication, and the second
10829 element of which is a bit specifying if the unsigned multiplication
10830 resulted in an overflow.
10831
10832 Examples:
10833 """""""""
10834
10835 .. code-block:: llvm
10836
10837       %res = call {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10838       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
10839       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
10840       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
10841
10842 Specialised Arithmetic Intrinsics
10843 ---------------------------------
10844
10845 '``llvm.canonicalize.*``' Intrinsic
10846 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10847
10848 Syntax:
10849 """""""
10850
10851 ::
10852
10853       declare float @llvm.canonicalize.f32(float %a)
10854       declare double @llvm.canonicalize.f64(double %b)
10855
10856 Overview:
10857 """""""""
10858
10859 The '``llvm.canonicalize.*``' intrinsic returns the platform specific canonical
10860 encoding of a floating point number. This canonicalization is useful for
10861 implementing certain numeric primitives such as frexp. The canonical encoding is
10862 defined by IEEE-754-2008 to be:
10863
10864 ::
10865
10866       2.1.8 canonical encoding: The preferred encoding of a floating-point
10867       representation in a format. Applied to declets, significands of finite
10868       numbers, infinities, and NaNs, especially in decimal formats.
10869
10870 This operation can also be considered equivalent to the IEEE-754-2008
10871 conversion of a floating-point value to the same format. NaNs are handled
10872 according to section 6.2.
10873
10874 Examples of non-canonical encodings:
10875
10876 - x87 pseudo denormals, pseudo NaNs, pseudo Infinity, Unnormals. These are
10877   converted to a canonical representation per hardware-specific protocol.
10878 - Many normal decimal floating point numbers have non-canonical alternative
10879   encodings.
10880 - Some machines, like GPUs or ARMv7 NEON, do not support subnormal values.
10881   These are treated as non-canonical encodings of zero and with be flushed to
10882   a zero of the same sign by this operation.
10883
10884 Note that per IEEE-754-2008 6.2, systems that support signaling NaNs with
10885 default exception handling must signal an invalid exception, and produce a
10886 quiet NaN result.
10887
10888 This function should always be implementable as multiplication by 1.0, provided
10889 that the compiler does not constant fold the operation. Likewise, division by
10890 1.0 and ``llvm.minnum(x, x)`` are possible implementations. Addition with
10891 -0.0 is also sufficient provided that the rounding mode is not -Infinity.
10892
10893 ``@llvm.canonicalize`` must preserve the equality relation. That is:
10894
10895 - ``(@llvm.canonicalize(x) == x)`` is equivalent to ``(x == x)``
10896 - ``(@llvm.canonicalize(x) == @llvm.canonicalize(y))`` is equivalent to
10897   to ``(x == y)``
10898
10899 Additionally, the sign of zero must be conserved:
10900 ``@llvm.canonicalize(-0.0) = -0.0`` and ``@llvm.canonicalize(+0.0) = +0.0``
10901
10902 The payload bits of a NaN must be conserved, with two exceptions.
10903 First, environments which use only a single canonical representation of NaN
10904 must perform said canonicalization. Second, SNaNs must be quieted per the
10905 usual methods.
10906
10907 The canonicalization operation may be optimized away if:
10908
10909 - The input is known to be canonical. For example, it was produced by a
10910   floating-point operation that is required by the standard to be canonical.
10911 - The result is consumed only by (or fused with) other floating-point
10912   operations. That is, the bits of the floating point value are not examined.
10913
10914 '``llvm.fmuladd.*``' Intrinsic
10915 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10916
10917 Syntax:
10918 """""""
10919
10920 ::
10921
10922       declare float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c)
10923       declare double @llvm.fmuladd.f64(double %a, double %b, double %c)
10924
10925 Overview:
10926 """""""""
10927
10928 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsic functions represent multiply-add
10929 expressions that can be fused if the code generator determines that (a) the
10930 target instruction set has support for a fused operation, and (b) that the
10931 fused operation is more efficient than the equivalent, separate pair of mul
10932 and add instructions.
10933
10934 Arguments:
10935 """"""""""
10936
10937 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsics each take three arguments: two
10938 multiplicands, a and b, and an addend c.
10939
10940 Semantics:
10941 """"""""""
10942
10943 The expression:
10944
10945 ::
10946
10947       %0 = call float @llvm.fmuladd.f32(%a, %b, %c)
10948
10949 is equivalent to the expression a \* b + c, except that rounding will
10950 not be performed between the multiplication and addition steps if the
10951 code generator fuses the operations. Fusion is not guaranteed, even if
10952 the target platform supports it. If a fused multiply-add is required the
10953 corresponding llvm.fma.\* intrinsic function should be used
10954 instead. This never sets errno, just as '``llvm.fma.*``'.
10955
10956 Examples:
10957 """""""""
10958
10959 .. code-block:: llvm
10960
10961       %r2 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c) ; yields float:r2 = (a * b) + c
10962
10963
10964 '``llvm.uabsdiff.*``' and '``llvm.sabsdiff.*``' Intrinsics
10965 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10966
10967 Syntax:
10968 """""""
10969 This is an overloaded intrinsic. The loaded data is a vector of any integer bit width.
10970
10971 .. code-block:: llvm
10972
10973       declare <4 x integer> @llvm.uabsdiff.v4i32(<4 x integer> %a, <4 x integer> %b)
10974
10975
10976 Overview:
10977 """""""""
10978
10979 The ``llvm.uabsdiff`` intrinsic returns a vector result of the absolute difference
10980 of the two operands, treating them both as unsigned integers. The intermediate
10981 calculations are computed using infinitely precise unsigned arithmetic. The final
10982 result will be truncated to the given type.
10983
10984 The ``llvm.sabsdiff`` intrinsic returns a vector result of the absolute difference of
10985 the two operands, treating them both as signed integers. If the result overflows, the
10986 behavior is undefined.
10987
10988 .. note::
10989
10990     These intrinsics are primarily used during the code generation stage of compilation.
10991     They are generated by compiler passes such as the Loop and SLP vectorizers. It is not
10992     recommended for users to create them manually.
10993
10994 Arguments:
10995 """"""""""
10996
10997 Both intrinsics take two integer of the same bitwidth.
10998
10999 Semantics:
11000 """"""""""
11001
11002 The expression::
11003
11004     call <4 x i32> @llvm.uabsdiff.v4i32(<4 x i32> %a, <4 x i32> %b)
11005
11006 is equivalent to::
11007
11008     %1 = zext <4 x i32> %a to <4 x i64>
11009     %2 = zext <4 x i32> %b to <4 x i64>
11010     %sub = sub <4 x i64> %1, %2
11011     %trunc = trunc <4 x i64> to <4 x i32>
11012
11013 and the expression::
11014
11015     call <4 x i32> @llvm.sabsdiff.v4i32(<4 x i32> %a, <4 x i32> %b)
11016
11017 is equivalent to::
11018
11019     %sub = sub nsw <4 x i32> %a, %b
11020     %ispos = icmp sge <4 x i32> %sub, zeroinitializer
11021     %neg = sub nsw <4 x i32> zeroinitializer, %sub
11022     %1 = select <4 x i1> %ispos, <4 x i32> %sub, <4 x i32> %neg
11023
11024
11025 Half Precision Floating Point Intrinsics
11026 ----------------------------------------
11027
11028 For most target platforms, half precision floating point is a
11029 storage-only format. This means that it is a dense encoding (in memory)
11030 but does not support computation in the format.
11031
11032 This means that code must first load the half-precision floating point
11033 value as an i16, then convert it to float with
11034 :ref:`llvm.convert.from.fp16 <int_convert_from_fp16>`. Computation can
11035 then be performed on the float value (including extending to double
11036 etc). To store the value back to memory, it is first converted to float
11037 if needed, then converted to i16 with
11038 :ref:`llvm.convert.to.fp16 <int_convert_to_fp16>`, then storing as an
11039 i16 value.
11040
11041 .. _int_convert_to_fp16:
11042
11043 '``llvm.convert.to.fp16``' Intrinsic
11044 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11045
11046 Syntax:
11047 """""""
11048
11049 ::
11050
11051       declare i16 @llvm.convert.to.fp16.f32(float %a)
11052       declare i16 @llvm.convert.to.fp16.f64(double %a)
11053
11054 Overview:
11055 """""""""
11056
11057 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion from a
11058 conventional floating point type to half precision floating point format.
11059
11060 Arguments:
11061 """"""""""
11062
11063 The intrinsic function contains single argument - the value to be
11064 converted.
11065
11066 Semantics:
11067 """"""""""
11068
11069 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion from a
11070 conventional floating point format to half precision floating point format. The
11071 return value is an ``i16`` which contains the converted number.
11072
11073 Examples:
11074 """""""""
11075
11076 .. code-block:: llvm
11077
11078       %res = call i16 @llvm.convert.to.fp16.f32(float %a)
11079       store i16 %res, i16* @x, align 2
11080
11081 .. _int_convert_from_fp16:
11082
11083 '``llvm.convert.from.fp16``' Intrinsic
11084 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11085
11086 Syntax:
11087 """""""
11088
11089 ::
11090
11091       declare float @llvm.convert.from.fp16.f32(i16 %a)
11092       declare double @llvm.convert.from.fp16.f64(i16 %a)
11093
11094 Overview:
11095 """""""""
11096
11097 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
11098 conversion from half precision floating point format to single precision
11099 floating point format.
11100
11101 Arguments:
11102 """"""""""
11103
11104 The intrinsic function contains single argument - the value to be
11105 converted.
11106
11107 Semantics:
11108 """"""""""
11109
11110 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
11111 conversion from half single precision floating point format to single
11112 precision floating point format. The input half-float value is
11113 represented by an ``i16`` value.
11114
11115 Examples:
11116 """""""""
11117
11118 .. code-block:: llvm
11119
11120       %a = load i16, i16* @x, align 2
11121       %res = call float @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
11122
11123 .. _dbg_intrinsics:
11124
11125 Debugger Intrinsics
11126 -------------------
11127
11128 The LLVM debugger intrinsics (which all start with ``llvm.dbg.``
11129 prefix), are described in the `LLVM Source Level
11130 Debugging <SourceLevelDebugging.html#format_common_intrinsics>`_
11131 document.
11132
11133 Exception Handling Intrinsics
11134 -----------------------------
11135
11136 The LLVM exception handling intrinsics (which all start with
11137 ``llvm.eh.`` prefix), are described in the `LLVM Exception
11138 Handling <ExceptionHandling.html#format_common_intrinsics>`_ document.
11139
11140 .. _int_trampoline:
11141
11142 Trampoline Intrinsics
11143 ---------------------
11144
11145 These intrinsics make it possible to excise one parameter, marked with
11146 the :ref:`nest <nest>` attribute, from a function. The result is a
11147 callable function pointer lacking the nest parameter - the caller does
11148 not need to provide a value for it. Instead, the value to use is stored
11149 in advance in a "trampoline", a block of memory usually allocated on the
11150 stack, which also contains code to splice the nest value into the
11151 argument list. This is used to implement the GCC nested function address
11152 extension.
11153
11154 For example, if the function is ``i32 f(i8* nest %c, i32 %x, i32 %y)``
11155 then the resulting function pointer has signature ``i32 (i32, i32)*``.
11156 It can be created as follows:
11157
11158 .. code-block:: llvm
11159
11160       %tramp = alloca [10 x i8], align 4 ; size and alignment only correct for X86
11161       %tramp1 = getelementptr [10 x i8], [10 x i8]* %tramp, i32 0, i32 0
11162       call i8* @llvm.init.trampoline(i8* %tramp1, i8* bitcast (i32 (i8*, i32, i32)* @f to i8*), i8* %nval)
11163       %p = call i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* %tramp1)
11164       %fp = bitcast i8* %p to i32 (i32, i32)*
11165
11166 The call ``%val = call i32 %fp(i32 %x, i32 %y)`` is then equivalent to
11167 ``%val = call i32 %f(i8* %nval, i32 %x, i32 %y)``.
11168
11169 .. _int_it:
11170
11171 '``llvm.init.trampoline``' Intrinsic
11172 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11173
11174 Syntax:
11175 """""""
11176
11177 ::
11178
11179       declare void @llvm.init.trampoline(i8* <tramp>, i8* <func>, i8* <nval>)
11180
11181 Overview:
11182 """""""""
11183
11184 This fills the memory pointed to by ``tramp`` with executable code,
11185 turning it into a trampoline.
11186
11187 Arguments:
11188 """"""""""
11189
11190 The ``llvm.init.trampoline`` intrinsic takes three arguments, all
11191 pointers. The ``tramp`` argument must point to a sufficiently large and
11192 sufficiently aligned block of memory; this memory is written to by the
11193 intrinsic. Note that the size and the alignment are target-specific -
11194 LLVM currently provides no portable way of determining them, so a
11195 front-end that generates this intrinsic needs to have some
11196 target-specific knowledge. The ``func`` argument must hold a function
11197 bitcast to an ``i8*``.
11198
11199 Semantics:
11200 """"""""""
11201
11202 The block of memory pointed to by ``tramp`` is filled with target
11203 dependent code, turning it into a function. Then ``tramp`` needs to be
11204 passed to :ref:`llvm.adjust.trampoline <int_at>` to get a pointer which can
11205 be :ref:`bitcast (to a new function) and called <int_trampoline>`. The new
11206 function's signature is the same as that of ``func`` with any arguments
11207 marked with the ``nest`` attribute removed. At most one such ``nest``
11208 argument is allowed, and it must be of pointer type. Calling the new
11209 function is equivalent to calling ``func`` with the same argument list,
11210 but with ``nval`` used for the missing ``nest`` argument. If, after
11211 calling ``llvm.init.trampoline``, the memory pointed to by ``tramp`` is
11212 modified, then the effect of any later call to the returned function
11213 pointer is undefined.
11214
11215 .. _int_at:
11216
11217 '``llvm.adjust.trampoline``' Intrinsic
11218 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11219
11220 Syntax:
11221 """""""
11222
11223 ::
11224
11225       declare i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* <tramp>)
11226
11227 Overview:
11228 """""""""
11229
11230 This performs any required machine-specific adjustment to the address of
11231 a trampoline (passed as ``tramp``).
11232
11233 Arguments:
11234 """"""""""
11235
11236 ``tramp`` must point to a block of memory which already has trampoline
11237 code filled in by a previous call to
11238 :ref:`llvm.init.trampoline <int_it>`.
11239
11240 Semantics:
11241 """"""""""
11242
11243 On some architectures the address of the code to be executed needs to be
11244 different than the address where the trampoline is actually stored. This
11245 intrinsic returns the executable address corresponding to ``tramp``
11246 after performing the required machine specific adjustments. The pointer
11247 returned can then be :ref:`bitcast and executed <int_trampoline>`.
11248
11249 .. _int_mload_mstore:
11250
11251 Masked Vector Load and Store Intrinsics
11252 ---------------------------------------
11253
11254 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.
11255
11256 .. _int_mload:
11257
11258 '``llvm.masked.load.*``' Intrinsics
11259 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11260
11261 Syntax:
11262 """""""
11263 This is an overloaded intrinsic. The loaded data is a vector of any integer or floating point data type.
11264
11265 ::
11266
11267       declare <16 x float> @llvm.masked.load.v16f32 (<16 x float>* <ptr>, i32 <alignment>, <16 x i1> <mask>, <16 x float> <passthru>)
11268       declare <2 x double> @llvm.masked.load.v2f64  (<2 x double>* <ptr>, i32 <alignment>, <2 x i1>  <mask>, <2 x double> <passthru>)
11269
11270 Overview:
11271 """""""""
11272
11273 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.
11274
11275
11276 Arguments:
11277 """"""""""
11278
11279 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.
11280
11281
11282 Semantics:
11283 """"""""""
11284
11285 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.
11286 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.
11287
11288
11289 ::
11290
11291        %res = call <16 x float> @llvm.masked.load.v16f32 (<16 x float>* %ptr, i32 4, <16 x i1>%mask, <16 x float> %passthru)
11292
11293        ;; The result of the two following instructions is identical aside from potential memory access exception
11294        %loadlal = load <16 x float>, <16 x float>* %ptr, align 4
11295        %res = select <16 x i1> %mask, <16 x float> %loadlal, <16 x float> %passthru
11296
11297 .. _int_mstore:
11298
11299 '``llvm.masked.store.*``' Intrinsics
11300 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11301
11302 Syntax:
11303 """""""
11304 This is an overloaded intrinsic. The data stored in memory is a vector of any integer or floating point data type.
11305
11306 ::
11307
11308        declare void @llvm.masked.store.v8i32 (<8 x i32>  <value>, <8 x i32> * <ptr>, i32 <alignment>,  <8 x i1>  <mask>)
11309        declare void @llvm.masked.store.v16f32(<16 x i32> <value>, <16 x i32>* <ptr>, i32 <alignment>,  <16 x i1> <mask>)
11310
11311 Overview:
11312 """""""""
11313
11314 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.
11315
11316 Arguments:
11317 """"""""""
11318
11319 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.
11320
11321
11322 Semantics:
11323 """"""""""
11324
11325 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.
11326 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.
11327
11328 ::
11329
11330        call void @llvm.masked.store.v16f32(<16 x float> %value, <16 x float>* %ptr, i32 4,  <16 x i1> %mask)
11331
11332        ;; The result of the following instructions is identical aside from potential data races and memory access exceptions
11333        %oldval = load <16 x float>, <16 x float>* %ptr, align 4
11334        %res = select <16 x i1> %mask, <16 x float> %value, <16 x float> %oldval
11335        store <16 x float> %res, <16 x float>* %ptr, align 4
11336
11337
11338 Masked Vector Gather and Scatter Intrinsics
11339 -------------------------------------------
11340
11341 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.
11342
11343 .. _int_mgather:
11344
11345 '``llvm.masked.gather.*``' Intrinsics
11346 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11347
11348 Syntax:
11349 """""""
11350 This is an overloaded intrinsic. The loaded data are multiple scalar values of any integer or floating point data type gathered together into one vector.
11351
11352 ::
11353
11354       declare <16 x float> @llvm.masked.gather.v16f32 (<16 x float*> <ptrs>, i32 <alignment>, <16 x i1> <mask>, <16 x float> <passthru>)
11355       declare <2 x double> @llvm.masked.gather.v2f64  (<2 x double*> <ptrs>, i32 <alignment>, <2 x i1>  <mask>, <2 x double> <passthru>)
11356
11357 Overview:
11358 """""""""
11359
11360 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.
11361
11362
11363 Arguments:
11364 """"""""""
11365
11366 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.
11367
11368
11369 Semantics:
11370 """"""""""
11371
11372 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.
11373 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.
11374
11375
11376 ::
11377
11378        %res = call <4 x double> @llvm.masked.gather.v4f64 (<4 x double*> %ptrs, i32 8, <4 x i1>%mask, <4 x double> <true, true, true, true>)
11379
11380        ;; The gather with all-true mask is equivalent to the following instruction sequence
11381        %ptr0 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 0
11382        %ptr1 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 1
11383        %ptr2 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 2
11384        %ptr3 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 3
11385
11386        %val0 = load double, double* %ptr0, align 8
11387        %val1 = load double, double* %ptr1, align 8
11388        %val2 = load double, double* %ptr2, align 8
11389        %val3 = load double, double* %ptr3, align 8
11390
11391        %vec0    = insertelement <4 x double>undef, %val0, 0
11392        %vec01   = insertelement <4 x double>%vec0, %val1, 1
11393        %vec012  = insertelement <4 x double>%vec01, %val2, 2
11394        %vec0123 = insertelement <4 x double>%vec012, %val3, 3
11395
11396 .. _int_mscatter:
11397
11398 '``llvm.masked.scatter.*``' Intrinsics
11399 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11400
11401 Syntax:
11402 """""""
11403 This is an overloaded intrinsic. The data stored in memory is a vector of any integer or floating point data type. Each vector element is stored in an arbitrary memory addresses. Scatter with overlapping addresses is guaranteed to be ordered from least-significant to most-significant element.
11404
11405 ::
11406
11407        declare void @llvm.masked.scatter.v8i32 (<8 x i32>  <value>, <8 x i32*>  <ptrs>, i32 <alignment>,  <8 x i1>  <mask>)
11408        declare void @llvm.masked.scatter.v16f32(<16 x i32> <value>, <16 x i32*> <ptrs>, i32 <alignment>,  <16 x i1> <mask>)
11409
11410 Overview:
11411 """""""""
11412
11413 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.
11414
11415 Arguments:
11416 """"""""""
11417
11418 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.
11419
11420
11421 Semantics:
11422 """"""""""
11423
11424 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.
11425
11426 ::
11427
11428        ;; This instruction unconditionaly stores data vector in multiple addresses
11429        call @llvm.masked.scatter.v8i32 (<8 x i32> %value, <8 x i32*> %ptrs, i32 4,  <8 x i1>  <true, true, .. true>)
11430
11431        ;; It is equivalent to a list of scalar stores
11432        %val0 = extractelement <8 x i32> %value, i32 0
11433        %val1 = extractelement <8 x i32> %value, i32 1
11434        ..
11435        %val7 = extractelement <8 x i32> %value, i32 7
11436        %ptr0 = extractelement <8 x i32*> %ptrs, i32 0
11437        %ptr1 = extractelement <8 x i32*> %ptrs, i32 1
11438        ..
11439        %ptr7 = extractelement <8 x i32*> %ptrs, i32 7
11440        ;; Note: the order of the following stores is important when they overlap:
11441        store i32 %val0, i32* %ptr0, align 4
11442        store i32 %val1, i32* %ptr1, align 4
11443        ..
11444        store i32 %val7, i32* %ptr7, align 4
11445
11446
11447 Memory Use Markers
11448 ------------------
11449
11450 This class of intrinsics provides information about the lifetime of
11451 memory objects and ranges where variables are immutable.
11452
11453 .. _int_lifestart:
11454
11455 '``llvm.lifetime.start``' Intrinsic
11456 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11457
11458 Syntax:
11459 """""""
11460
11461 ::
11462
11463       declare void @llvm.lifetime.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
11464
11465 Overview:
11466 """""""""
11467
11468 The '``llvm.lifetime.start``' intrinsic specifies the start of a memory
11469 object's lifetime.
11470
11471 Arguments:
11472 """"""""""
11473
11474 The first argument is a constant integer representing the size of the
11475 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
11476 to the object.
11477
11478 Semantics:
11479 """"""""""
11480
11481 This intrinsic indicates that before this point in the code, the value
11482 of the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known
11483 to never be used and has an undefined value. A load from the pointer
11484 that precedes this intrinsic can be replaced with ``'undef'``.
11485
11486 .. _int_lifeend:
11487
11488 '``llvm.lifetime.end``' Intrinsic
11489 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11490
11491 Syntax:
11492 """""""
11493
11494 ::
11495
11496       declare void @llvm.lifetime.end(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
11497
11498 Overview:
11499 """""""""
11500
11501 The '``llvm.lifetime.end``' intrinsic specifies the end of a memory
11502 object's lifetime.
11503
11504 Arguments:
11505 """"""""""
11506
11507 The first argument is a constant integer representing the size of the
11508 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
11509 to the object.
11510
11511 Semantics:
11512 """"""""""
11513
11514 This intrinsic indicates that after this point in the code, the value of
11515 the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known to
11516 never be used and has an undefined value. Any stores into the memory
11517 object following this intrinsic may be removed as dead.
11518
11519 '``llvm.invariant.start``' Intrinsic
11520 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11521
11522 Syntax:
11523 """""""
11524
11525 ::
11526
11527       declare {}* @llvm.invariant.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
11528
11529 Overview:
11530 """""""""
11531
11532 The '``llvm.invariant.start``' intrinsic specifies that the contents of
11533 a memory object will not change.
11534
11535 Arguments:
11536 """"""""""
11537
11538 The first argument is a constant integer representing the size of the
11539 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
11540 to the object.
11541
11542 Semantics:
11543 """"""""""
11544
11545 This intrinsic indicates that until an ``llvm.invariant.end`` that uses
11546 the return value, the referenced memory location is constant and
11547 unchanging.
11548
11549 '``llvm.invariant.end``' Intrinsic
11550 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11551
11552 Syntax:
11553 """""""
11554
11555 ::
11556
11557       declare void @llvm.invariant.end({}* <start>, i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
11558
11559 Overview:
11560 """""""""
11561
11562 The '``llvm.invariant.end``' intrinsic specifies that the contents of a
11563 memory object are mutable.
11564
11565 Arguments:
11566 """"""""""
11567
11568 The first argument is the matching ``llvm.invariant.start`` intrinsic.
11569 The second argument is a constant integer representing the size of the
11570 object, or -1 if it is variable sized and the third argument is a
11571 pointer to the object.
11572
11573 Semantics:
11574 """"""""""
11575
11576 This intrinsic indicates that the memory is mutable again.
11577
11578 '``llvm.invariant.group.barrier``' Intrinsic
11579 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11580
11581 Syntax:
11582 """""""
11583
11584 ::
11585
11586       declare i8* @llvm.invariant.group.barrier(i8* <ptr>)
11587
11588 Overview:
11589 """""""""
11590
11591 The '``llvm.invariant.group.barrier``' intrinsic can be used when an invariant 
11592 established by invariant.group metadata no longer holds, to obtain a new pointer
11593 value that does not carry the invariant information.
11594
11595
11596 Arguments:
11597 """"""""""
11598
11599 The ``llvm.invariant.group.barrier`` takes only one argument, which is
11600 the pointer to the memory for which the ``invariant.group`` no longer holds.
11601
11602 Semantics:
11603 """"""""""
11604
11605 Returns another pointer that aliases its argument but which is considered different 
11606 for the purposes of ``load``/``store`` ``invariant.group`` metadata.
11607
11608 General Intrinsics
11609 ------------------
11610
11611 This class of intrinsics is designed to be generic and has no specific
11612 purpose.
11613
11614 '``llvm.var.annotation``' Intrinsic
11615 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11616
11617 Syntax:
11618 """""""
11619
11620 ::
11621
11622       declare void @llvm.var.annotation(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11623
11624 Overview:
11625 """""""""
11626
11627 The '``llvm.var.annotation``' intrinsic.
11628
11629 Arguments:
11630 """"""""""
11631
11632 The first argument is a pointer to a value, the second is a pointer to a
11633 global string, the third is a pointer to a global string which is the
11634 source file name, and the last argument is the line number.
11635
11636 Semantics:
11637 """"""""""
11638
11639 This intrinsic allows annotation of local variables with arbitrary
11640 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want
11641 to look for these annotations. These have no other defined use; they are
11642 ignored by code generation and optimization.
11643
11644 '``llvm.ptr.annotation.*``' Intrinsic
11645 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11646
11647 Syntax:
11648 """""""
11649
11650 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.ptr.annotation``' on a
11651 pointer to an integer of any width. *NOTE* you must specify an address space for
11652 the pointer. The identifier for the default address space is the integer
11653 '``0``'.
11654
11655 ::
11656
11657       declare i8*   @llvm.ptr.annotation.p<address space>i8(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11658       declare i16*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i16(i16* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11659       declare i32*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i32(i32* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11660       declare i64*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i64(i64* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11661       declare i256* @llvm.ptr.annotation.p<address space>i256(i256* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11662
11663 Overview:
11664 """""""""
11665
11666 The '``llvm.ptr.annotation``' intrinsic.
11667
11668 Arguments:
11669 """"""""""
11670
11671 The first argument is a pointer to an integer value of arbitrary bitwidth
11672 (result of some expression), the second is a pointer to a global string, the
11673 third is a pointer to a global string which is the source file name, and the
11674 last argument is the line number. It returns the value of the first argument.
11675
11676 Semantics:
11677 """"""""""
11678
11679 This intrinsic allows annotation of a pointer to an integer with arbitrary
11680 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want to look
11681 for these annotations. These have no other defined use; they are ignored by code
11682 generation and optimization.
11683
11684 '``llvm.annotation.*``' Intrinsic
11685 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11686
11687 Syntax:
11688 """""""
11689
11690 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.annotation``' on
11691 any integer bit width.
11692
11693 ::
11694
11695       declare i8 @llvm.annotation.i8(i8 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11696       declare i16 @llvm.annotation.i16(i16 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11697       declare i32 @llvm.annotation.i32(i32 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11698       declare i64 @llvm.annotation.i64(i64 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11699       declare i256 @llvm.annotation.i256(i256 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11700
11701 Overview:
11702 """""""""
11703
11704 The '``llvm.annotation``' intrinsic.
11705
11706 Arguments:
11707 """"""""""
11708
11709 The first argument is an integer value (result of some expression), the
11710 second is a pointer to a global string, the third is a pointer to a
11711 global string which is the source file name, and the last argument is
11712 the line number. It returns the value of the first argument.
11713
11714 Semantics:
11715 """"""""""
11716
11717 This intrinsic allows annotations to be put on arbitrary expressions
11718 with arbitrary strings. This can be useful for special purpose
11719 optimizations that want to look for these annotations. These have no
11720 other defined use; they are ignored by code generation and optimization.
11721
11722 '``llvm.trap``' Intrinsic
11723 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11724
11725 Syntax:
11726 """""""
11727
11728 ::
11729
11730       declare void @llvm.trap() noreturn nounwind
11731
11732 Overview:
11733 """""""""
11734
11735 The '``llvm.trap``' intrinsic.
11736
11737 Arguments:
11738 """"""""""
11739
11740 None.
11741
11742 Semantics:
11743 """"""""""
11744
11745 This intrinsic is lowered to the target dependent trap instruction. If
11746 the target does not have a trap instruction, this intrinsic will be
11747 lowered to a call of the ``abort()`` function.
11748
11749 '``llvm.debugtrap``' Intrinsic
11750 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11751
11752 Syntax:
11753 """""""
11754
11755 ::
11756
11757       declare void @llvm.debugtrap() nounwind
11758
11759 Overview:
11760 """""""""
11761
11762 The '``llvm.debugtrap``' intrinsic.
11763
11764 Arguments:
11765 """"""""""
11766
11767 None.
11768
11769 Semantics:
11770 """"""""""
11771
11772 This intrinsic is lowered to code which is intended to cause an
11773 execution trap with the intention of requesting the attention of a
11774 debugger.
11775
11776 '``llvm.stackprotector``' Intrinsic
11777 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11778
11779 Syntax:
11780 """""""
11781
11782 ::
11783
11784       declare void @llvm.stackprotector(i8* <guard>, i8** <slot>)
11785
11786 Overview:
11787 """""""""
11788
11789 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic takes the ``guard`` and stores it
11790 onto the stack at ``slot``. The stack slot is adjusted to ensure that it
11791 is placed on the stack before local variables.
11792
11793 Arguments:
11794 """"""""""
11795
11796 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic requires two pointer arguments.
11797 The first argument is the value loaded from the stack guard
11798 ``@__stack_chk_guard``. The second variable is an ``alloca`` that has
11799 enough space to hold the value of the guard.
11800
11801 Semantics:
11802 """"""""""
11803
11804 This intrinsic causes the prologue/epilogue inserter to force the position of
11805 the ``AllocaInst`` stack slot to be before local variables on the stack. This is
11806 to ensure that if a local variable on the stack is overwritten, it will destroy
11807 the value of the guard. When the function exits, the guard on the stack is
11808 checked against the original guard by ``llvm.stackprotectorcheck``. If they are
11809 different, then ``llvm.stackprotectorcheck`` causes the program to abort by
11810 calling the ``__stack_chk_fail()`` function.
11811
11812 '``llvm.stackprotectorcheck``' Intrinsic
11813 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11814
11815 Syntax:
11816 """""""
11817
11818 ::
11819
11820       declare void @llvm.stackprotectorcheck(i8** <guard>)
11821
11822 Overview:
11823 """""""""
11824
11825 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic compares ``guard`` against an already
11826 created stack protector and if they are not equal calls the
11827 ``__stack_chk_fail()`` function.
11828
11829 Arguments:
11830 """"""""""
11831
11832 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic requires one pointer argument, the
11833 the variable ``@__stack_chk_guard``.
11834
11835 Semantics:
11836 """"""""""
11837
11838 This intrinsic is provided to perform the stack protector check by comparing
11839 ``guard`` with the stack slot created by ``llvm.stackprotector`` and if the
11840 values do not match call the ``__stack_chk_fail()`` function.
11841
11842 The reason to provide this as an IR level intrinsic instead of implementing it
11843 via other IR operations is that in order to perform this operation at the IR
11844 level without an intrinsic, one would need to create additional basic blocks to
11845 handle the success/failure cases. This makes it difficult to stop the stack
11846 protector check from disrupting sibling tail calls in Codegen. With this
11847 intrinsic, we are able to generate the stack protector basic blocks late in
11848 codegen after the tail call decision has occurred.
11849
11850 '``llvm.objectsize``' Intrinsic
11851 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11852
11853 Syntax:
11854 """""""
11855
11856 ::
11857
11858       declare i32 @llvm.objectsize.i32(i8* <object>, i1 <min>)
11859       declare i64 @llvm.objectsize.i64(i8* <object>, i1 <min>)
11860
11861 Overview:
11862 """""""""
11863
11864 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is designed to provide information to
11865 the optimizers to determine at compile time whether a) an operation
11866 (like memcpy) will overflow a buffer that corresponds to an object, or
11867 b) that a runtime check for overflow isn't necessary. An object in this
11868 context means an allocation of a specific class, structure, array, or
11869 other object.
11870
11871 Arguments:
11872 """"""""""
11873
11874 The ``llvm.objectsize`` intrinsic takes two arguments. The first
11875 argument is a pointer to or into the ``object``. The second argument is
11876 a boolean and determines whether ``llvm.objectsize`` returns 0 (if true)
11877 or -1 (if false) when the object size is unknown. The second argument
11878 only accepts constants.
11879
11880 Semantics:
11881 """"""""""
11882
11883 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is lowered to a constant representing
11884 the size of the object concerned. If the size cannot be determined at
11885 compile time, ``llvm.objectsize`` returns ``i32/i64 -1 or 0`` (depending
11886 on the ``min`` argument).
11887
11888 '``llvm.expect``' Intrinsic
11889 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11890
11891 Syntax:
11892 """""""
11893
11894 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.expect`` on any
11895 integer bit width.
11896
11897 ::
11898
11899       declare i1 @llvm.expect.i1(i1 <val>, i1 <expected_val>)
11900       declare i32 @llvm.expect.i32(i32 <val>, i32 <expected_val>)
11901       declare i64 @llvm.expect.i64(i64 <val>, i64 <expected_val>)
11902
11903 Overview:
11904 """""""""
11905
11906 The ``llvm.expect`` intrinsic provides information about expected (the
11907 most probable) value of ``val``, which can be used by optimizers.
11908
11909 Arguments:
11910 """"""""""
11911
11912 The ``llvm.expect`` intrinsic takes two arguments. The first argument is
11913 a value. The second argument is an expected value, this needs to be a
11914 constant value, variables are not allowed.
11915
11916 Semantics:
11917 """"""""""
11918
11919 This intrinsic is lowered to the ``val``.
11920
11921 .. _int_assume:
11922
11923 '``llvm.assume``' Intrinsic
11924 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11925
11926 Syntax:
11927 """""""
11928
11929 ::
11930
11931       declare void @llvm.assume(i1 %cond)
11932
11933 Overview:
11934 """""""""
11935
11936 The ``llvm.assume`` allows the optimizer to assume that the provided
11937 condition is true. This information can then be used in simplifying other parts
11938 of the code.
11939
11940 Arguments:
11941 """"""""""
11942
11943 The condition which the optimizer may assume is always true.
11944
11945 Semantics:
11946 """"""""""
11947
11948 The intrinsic allows the optimizer to assume that the provided condition is
11949 always true whenever the control flow reaches the intrinsic call. No code is
11950 generated for this intrinsic, and instructions that contribute only to the
11951 provided condition are not used for code generation. If the condition is
11952 violated during execution, the behavior is undefined.
11953
11954 Note that the optimizer might limit the transformations performed on values
11955 used by the ``llvm.assume`` intrinsic in order to preserve the instructions
11956 only used to form the intrinsic's input argument. This might prove undesirable
11957 if the extra information provided by the ``llvm.assume`` intrinsic does not cause
11958 sufficient overall improvement in code quality. For this reason,
11959 ``llvm.assume`` should not be used to document basic mathematical invariants
11960 that the optimizer can otherwise deduce or facts that are of little use to the
11961 optimizer.
11962
11963 .. _bitset.test:
11964
11965 '``llvm.bitset.test``' Intrinsic
11966 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11967
11968 Syntax:
11969 """""""
11970
11971 ::
11972
11973       declare i1 @llvm.bitset.test(i8* %ptr, metadata %bitset) nounwind readnone
11974
11975
11976 Arguments:
11977 """"""""""
11978
11979 The first argument is a pointer to be tested. The second argument is a
11980 metadata object representing an identifier for a :doc:`bitset <BitSets>`.
11981
11982 Overview:
11983 """""""""
11984
11985 The ``llvm.bitset.test`` intrinsic tests whether the given pointer is a
11986 member of the given bitset.
11987
11988 '``llvm.donothing``' Intrinsic
11989 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11990
11991 Syntax:
11992 """""""
11993
11994 ::
11995
11996       declare void @llvm.donothing() nounwind readnone
11997
11998 Overview:
11999 """""""""
12000
12001 The ``llvm.donothing`` intrinsic doesn't perform any operation. It's one of only
12002 two intrinsics (besides ``llvm.experimental.patchpoint``) that can be called
12003 with an invoke instruction.
12004
12005 Arguments:
12006 """"""""""
12007
12008 None.
12009
12010 Semantics:
12011 """"""""""
12012
12013 This intrinsic does nothing, and it's removed by optimizers and ignored
12014 by codegen.
12015
12016 Stack Map Intrinsics
12017 --------------------
12018
12019 LLVM provides experimental intrinsics to support runtime patching
12020 mechanisms commonly desired in dynamic language JITs. These intrinsics
12021 are described in :doc:`StackMaps`.