[opt] Fix sanitizer complaints about r254774
[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 "``cxx_fast_tlscc``" - The `CXX_FAST_TLS` calling convention for access functions
410     This calling convention aims to minimize overhead in the caller by
411     preserving as many registers as possible. This calling convention behaves
412     identical to the `C` calling convention on how arguments and return values
413     are passed, but it uses a different set of caller/callee-saved registers.
414     Given that C-style TLS on Darwin has its own special CSRs, we can't use the
415     existing `PreserveMost`.
416
417     - On X86-64 the callee preserves all general purpose registers, except for
418       RDI and RAX.
419 "``cc <n>``" - Numbered convention
420     Any calling convention may be specified by number, allowing
421     target-specific calling conventions to be used. Target specific
422     calling conventions start at 64.
423
424 More calling conventions can be added/defined on an as-needed basis, to
425 support Pascal conventions or any other well-known target-independent
426 convention.
427
428 .. _visibilitystyles:
429
430 Visibility Styles
431 -----------------
432
433 All Global Variables and Functions have one of the following visibility
434 styles:
435
436 "``default``" - Default style
437     On targets that use the ELF object file format, default visibility
438     means that the declaration is visible to other modules and, in
439     shared libraries, means that the declared entity may be overridden.
440     On Darwin, default visibility means that the declaration is visible
441     to other modules. Default visibility corresponds to "external
442     linkage" in the language.
443 "``hidden``" - Hidden style
444     Two declarations of an object with hidden visibility refer to the
445     same object if they are in the same shared object. Usually, hidden
446     visibility indicates that the symbol will not be placed into the
447     dynamic symbol table, so no other module (executable or shared
448     library) can reference it directly.
449 "``protected``" - Protected style
450     On ELF, protected visibility indicates that the symbol will be
451     placed in the dynamic symbol table, but that references within the
452     defining module will bind to the local symbol. That is, the symbol
453     cannot be overridden by another module.
454
455 A symbol with ``internal`` or ``private`` linkage must have ``default``
456 visibility.
457
458 .. _dllstorageclass:
459
460 DLL Storage Classes
461 -------------------
462
463 All Global Variables, Functions and Aliases can have one of the following
464 DLL storage class:
465
466 ``dllimport``
467     "``dllimport``" causes the compiler to reference a function or variable via
468     a global pointer to a pointer that is set up by the DLL exporting the
469     symbol. On Microsoft Windows targets, the pointer name is formed by
470     combining ``__imp_`` and the function or variable name.
471 ``dllexport``
472     "``dllexport``" causes the compiler to provide a global pointer to a pointer
473     in a DLL, so that it can be referenced with the ``dllimport`` attribute. On
474     Microsoft Windows targets, the pointer name is formed by combining
475     ``__imp_`` and the function or variable name. Since this storage class
476     exists for defining a dll interface, the compiler, assembler and linker know
477     it is externally referenced and must refrain from deleting the symbol.
478
479 .. _tls_model:
480
481 Thread Local Storage Models
482 ---------------------------
483
484 A variable may be defined as ``thread_local``, which means that it will
485 not be shared by threads (each thread will have a separated copy of the
486 variable). Not all targets support thread-local variables. Optionally, a
487 TLS model may be specified:
488
489 ``localdynamic``
490     For variables that are only used within the current shared library.
491 ``initialexec``
492     For variables in modules that will not be loaded dynamically.
493 ``localexec``
494     For variables defined in the executable and only used within it.
495
496 If no explicit model is given, the "general dynamic" model is used.
497
498 The models correspond to the ELF TLS models; see `ELF Handling For
499 Thread-Local Storage <http://people.redhat.com/drepper/tls.pdf>`_ for
500 more information on under which circumstances the different models may
501 be used. The target may choose a different TLS model if the specified
502 model is not supported, or if a better choice of model can be made.
503
504 A model can also be specified in an alias, but then it only governs how
505 the alias is accessed. It will not have any effect in the aliasee.
506
507 For platforms without linker support of ELF TLS model, the -femulated-tls
508 flag can be used to generate GCC compatible emulated TLS code.
509
510 .. _namedtypes:
511
512 Structure Types
513 ---------------
514
515 LLVM IR allows you to specify both "identified" and "literal" :ref:`structure
516 types <t_struct>`. Literal types are uniqued structurally, but identified types
517 are never uniqued. An :ref:`opaque structural type <t_opaque>` can also be used
518 to forward declare a type that is not yet available.
519
520 An example of an identified structure specification is:
521
522 .. code-block:: llvm
523
524     %mytype = type { %mytype*, i32 }
525
526 Prior to the LLVM 3.0 release, identified types were structurally uniqued. Only
527 literal types are uniqued in recent versions of LLVM.
528
529 .. _globalvars:
530
531 Global Variables
532 ----------------
533
534 Global variables define regions of memory allocated at compilation time
535 instead of run-time.
536
537 Global variable definitions must be initialized.
538
539 Global variables in other translation units can also be declared, in which
540 case they don't have an initializer.
541
542 Either global variable definitions or declarations may have an explicit section
543 to be placed in and may have an optional explicit alignment specified.
544
545 A variable may be defined as a global ``constant``, which indicates that
546 the contents of the variable will **never** be modified (enabling better
547 optimization, allowing the global data to be placed in the read-only
548 section of an executable, etc). Note that variables that need runtime
549 initialization cannot be marked ``constant`` as there is a store to the
550 variable.
551
552 LLVM explicitly allows *declarations* of global variables to be marked
553 constant, even if the final definition of the global is not. This
554 capability can be used to enable slightly better optimization of the
555 program, but requires the language definition to guarantee that
556 optimizations based on the 'constantness' are valid for the translation
557 units that do not include the definition.
558
559 As SSA values, global variables define pointer values that are in scope
560 (i.e. they dominate) all basic blocks in the program. Global variables
561 always define a pointer to their "content" type because they describe a
562 region of memory, and all memory objects in LLVM are accessed through
563 pointers.
564
565 Global variables can be marked with ``unnamed_addr`` which indicates
566 that the address is not significant, only the content. Constants marked
567 like this can be merged with other constants if they have the same
568 initializer. Note that a constant with significant address *can* be
569 merged with a ``unnamed_addr`` constant, the result being a constant
570 whose address is significant.
571
572 A global variable may be declared to reside in a target-specific
573 numbered address space. For targets that support them, address spaces
574 may affect how optimizations are performed and/or what target
575 instructions are used to access the variable. The default address space
576 is zero. The address space qualifier must precede any other attributes.
577
578 LLVM allows an explicit section to be specified for globals. If the
579 target supports it, it will emit globals to the section specified.
580 Additionally, the global can placed in a comdat if the target has the necessary
581 support.
582
583 By default, global initializers are optimized by assuming that global
584 variables defined within the module are not modified from their
585 initial values before the start of the global initializer. This is
586 true even for variables potentially accessible from outside the
587 module, including those with external linkage or appearing in
588 ``@llvm.used`` or dllexported variables. This assumption may be suppressed
589 by marking the variable with ``externally_initialized``.
590
591 An explicit alignment may be specified for a global, which must be a
592 power of 2. If not present, or if the alignment is set to zero, the
593 alignment of the global is set by the target to whatever it feels
594 convenient. If an explicit alignment is specified, the global is forced
595 to have exactly that alignment. Targets and optimizers are not allowed
596 to over-align the global if the global has an assigned section. In this
597 case, the extra alignment could be observable: for example, code could
598 assume that the globals are densely packed in their section and try to
599 iterate over them as an array, alignment padding would break this
600 iteration. The maximum alignment is ``1 << 29``.
601
602 Globals can also have a :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`.
603
604 Variables and aliases can have a
605 :ref:`Thread Local Storage Model <tls_model>`.
606
607 Syntax::
608
609     [@<GlobalVarName> =] [Linkage] [Visibility] [DLLStorageClass] [ThreadLocal]
610                          [unnamed_addr] [AddrSpace] [ExternallyInitialized]
611                          <global | constant> <Type> [<InitializerConstant>]
612                          [, section "name"] [, comdat [($name)]]
613                          [, align <Alignment>]
614
615 For example, the following defines a global in a numbered address space
616 with an initializer, section, and alignment:
617
618 .. code-block:: llvm
619
620     @G = addrspace(5) constant float 1.0, section "foo", align 4
621
622 The following example just declares a global variable
623
624 .. code-block:: llvm
625
626    @G = external global i32
627
628 The following example defines a thread-local global with the
629 ``initialexec`` TLS model:
630
631 .. code-block:: llvm
632
633     @G = thread_local(initialexec) global i32 0, align 4
634
635 .. _functionstructure:
636
637 Functions
638 ---------
639
640 LLVM function definitions consist of the "``define``" keyword, an
641 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
642 style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`,
643 an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
644 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
645 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
646 name, a (possibly empty) argument list (each with optional :ref:`parameter
647 attributes <paramattrs>`), optional :ref:`function attributes <fnattrs>`,
648 an optional section, an optional alignment,
649 an optional :ref:`comdat <langref_comdats>`,
650 an optional :ref:`garbage collector name <gc>`, an optional :ref:`prefix <prefixdata>`,
651 an optional :ref:`prologue <prologuedata>`,
652 an optional :ref:`personality <personalityfn>`,
653 an optional list of attached :ref:`metadata <metadata>`,
654 an opening curly brace, a list of basic blocks, and a closing curly brace.
655
656 LLVM function declarations consist of the "``declare``" keyword, an
657 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
658 style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`,
659 an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
660 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
661 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
662 name, a possibly empty list of arguments, an optional alignment, an optional
663 :ref:`garbage collector name <gc>`, an optional :ref:`prefix <prefixdata>`,
664 and an optional :ref:`prologue <prologuedata>`.
665
666 A function definition contains a list of basic blocks, forming the CFG (Control
667 Flow Graph) for the function. Each basic block may optionally start with a label
668 (giving the basic block a symbol table entry), contains a list of instructions,
669 and ends with a :ref:`terminator <terminators>` instruction (such as a branch or
670 function return). If an explicit label is not provided, a block is assigned an
671 implicit numbered label, using the next value from the same counter as used for
672 unnamed temporaries (:ref:`see above<identifiers>`). For example, if a function
673 entry block does not have an explicit label, it will be assigned label "%0",
674 then the first unnamed temporary in that block will be "%1", etc.
675
676 The first basic block in a function is special in two ways: it is
677 immediately executed on entrance to the function, and it is not allowed
678 to have predecessor basic blocks (i.e. there can not be any branches to
679 the entry block of a function). Because the block can have no
680 predecessors, it also cannot have any :ref:`PHI nodes <i_phi>`.
681
682 LLVM allows an explicit section to be specified for functions. If the
683 target supports it, it will emit functions to the section specified.
684 Additionally, the function can be placed in a COMDAT.
685
686 An explicit alignment may be specified for a function. If not present,
687 or if the alignment is set to zero, the alignment of the function is set
688 by the target to whatever it feels convenient. If an explicit alignment
689 is specified, the function is forced to have at least that much
690 alignment. All alignments must be a power of 2.
691
692 If the ``unnamed_addr`` attribute is given, the address is known to not
693 be significant and two identical functions can be merged.
694
695 Syntax::
696
697     define [linkage] [visibility] [DLLStorageClass]
698            [cconv] [ret attrs]
699            <ResultType> @<FunctionName> ([argument list])
700            [unnamed_addr] [fn Attrs] [section "name"] [comdat [($name)]]
701            [align N] [gc] [prefix Constant] [prologue Constant]
702            [personality Constant] (!name !N)* { ... }
703
704 The argument list is a comma separated sequence of arguments where each
705 argument is of the following form:
706
707 Syntax::
708
709    <type> [parameter Attrs] [name]
710
711
712 .. _langref_aliases:
713
714 Aliases
715 -------
716
717 Aliases, unlike function or variables, don't create any new data. They
718 are just a new symbol and metadata for an existing position.
719
720 Aliases have a name and an aliasee that is either a global value or a
721 constant expression.
722
723 Aliases may have an optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional
724 :ref:`visibility style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class
725 <dllstorageclass>` and an optional :ref:`tls model <tls_model>`.
726
727 Syntax::
728
729     @<Name> = [Linkage] [Visibility] [DLLStorageClass] [ThreadLocal] [unnamed_addr] alias <AliaseeTy>, <AliaseeTy>* @<Aliasee>
730
731 The linkage must be one of ``private``, ``internal``, ``linkonce``, ``weak``,
732 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``, ``external``. Note that some system linkers
733 might not correctly handle dropping a weak symbol that is aliased.
734
735 Aliases that are not ``unnamed_addr`` are guaranteed to have the same address as
736 the aliasee expression. ``unnamed_addr`` ones are only guaranteed to point
737 to the same content.
738
739 Since aliases are only a second name, some restrictions apply, of which
740 some can only be checked when producing an object file:
741
742 * The expression defining the aliasee must be computable at assembly
743   time. Since it is just a name, no relocations can be used.
744
745 * No alias in the expression can be weak as the possibility of the
746   intermediate alias being overridden cannot be represented in an
747   object file.
748
749 * No global value in the expression can be a declaration, since that
750   would require a relocation, which is not possible.
751
752 .. _langref_comdats:
753
754 Comdats
755 -------
756
757 Comdat IR provides access to COFF and ELF object file COMDAT functionality.
758
759 Comdats have a name which represents the COMDAT key. All global objects that
760 specify this key will only end up in the final object file if the linker chooses
761 that key over some other key. Aliases are placed in the same COMDAT that their
762 aliasee computes to, if any.
763
764 Comdats have a selection kind to provide input on how the linker should
765 choose between keys in two different object files.
766
767 Syntax::
768
769     $<Name> = comdat SelectionKind
770
771 The selection kind must be one of the following:
772
773 ``any``
774     The linker may choose any COMDAT key, the choice is arbitrary.
775 ``exactmatch``
776     The linker may choose any COMDAT key but the sections must contain the
777     same data.
778 ``largest``
779     The linker will choose the section containing the largest COMDAT key.
780 ``noduplicates``
781     The linker requires that only section with this COMDAT key exist.
782 ``samesize``
783     The linker may choose any COMDAT key but the sections must contain the
784     same amount of data.
785
786 Note that the Mach-O platform doesn't support COMDATs and ELF only supports
787 ``any`` as a selection kind.
788
789 Here is an example of a COMDAT group where a function will only be selected if
790 the COMDAT key's section is the largest:
791
792 .. code-block:: llvm
793
794    $foo = comdat largest
795    @foo = global i32 2, comdat($foo)
796
797    define void @bar() comdat($foo) {
798      ret void
799    }
800
801 As a syntactic sugar the ``$name`` can be omitted if the name is the same as
802 the global name:
803
804 .. code-block:: llvm
805
806   $foo = comdat any
807   @foo = global i32 2, comdat
808
809
810 In a COFF object file, this will create a COMDAT section with selection kind
811 ``IMAGE_COMDAT_SELECT_LARGEST`` containing the contents of the ``@foo`` symbol
812 and another COMDAT section with selection kind
813 ``IMAGE_COMDAT_SELECT_ASSOCIATIVE`` which is associated with the first COMDAT
814 section and contains the contents of the ``@bar`` symbol.
815
816 There are some restrictions on the properties of the global object.
817 It, or an alias to it, must have the same name as the COMDAT group when
818 targeting COFF.
819 The contents and size of this object may be used during link-time to determine
820 which COMDAT groups get selected depending on the selection kind.
821 Because the name of the object must match the name of the COMDAT group, the
822 linkage of the global object must not be local; local symbols can get renamed
823 if a collision occurs in the symbol table.
824
825 The combined use of COMDATS and section attributes may yield surprising results.
826 For example:
827
828 .. code-block:: llvm
829
830    $foo = comdat any
831    $bar = comdat any
832    @g1 = global i32 42, section "sec", comdat($foo)
833    @g2 = global i32 42, section "sec", comdat($bar)
834
835 From the object file perspective, this requires the creation of two sections
836 with the same name. This is necessary because both globals belong to different
837 COMDAT groups and COMDATs, at the object file level, are represented by
838 sections.
839
840 Note that certain IR constructs like global variables and functions may
841 create COMDATs in the object file in addition to any which are specified using
842 COMDAT IR. This arises when the code generator is configured to emit globals
843 in individual sections (e.g. when `-data-sections` or `-function-sections`
844 is supplied to `llc`).
845
846 .. _namedmetadatastructure:
847
848 Named Metadata
849 --------------
850
851 Named metadata is a collection of metadata. :ref:`Metadata
852 nodes <metadata>` (but not metadata strings) are the only valid
853 operands for a named metadata.
854
855 #. Named metadata are represented as a string of characters with the
856    metadata prefix. The rules for metadata names are the same as for
857    identifiers, but quoted names are not allowed. ``"\xx"`` type escapes
858    are still valid, which allows any character to be part of a name.
859
860 Syntax::
861
862     ; Some unnamed metadata nodes, which are referenced by the named metadata.
863     !0 = !{!"zero"}
864     !1 = !{!"one"}
865     !2 = !{!"two"}
866     ; A named metadata.
867     !name = !{!0, !1, !2}
868
869 .. _paramattrs:
870
871 Parameter Attributes
872 --------------------
873
874 The return type and each parameter of a function type may have a set of
875 *parameter attributes* associated with them. Parameter attributes are
876 used to communicate additional information about the result or
877 parameters of a function. Parameter attributes are considered to be part
878 of the function, not of the function type, so functions with different
879 parameter attributes can have the same function type.
880
881 Parameter attributes are simple keywords that follow the type specified.
882 If multiple parameter attributes are needed, they are space separated.
883 For example:
884
885 .. code-block:: llvm
886
887     declare i32 @printf(i8* noalias nocapture, ...)
888     declare i32 @atoi(i8 zeroext)
889     declare signext i8 @returns_signed_char()
890
891 Note that any attributes for the function result (``nounwind``,
892 ``readonly``) come immediately after the argument list.
893
894 Currently, only the following parameter attributes are defined:
895
896 ``zeroext``
897     This indicates to the code generator that the parameter or return
898     value should be zero-extended to the extent required by the target's
899     ABI (which is usually 32-bits, but is 8-bits for a i1 on x86-64) by
900     the caller (for a parameter) or the callee (for a return value).
901 ``signext``
902     This indicates to the code generator that the parameter or return
903     value should be sign-extended to the extent required by the target's
904     ABI (which is usually 32-bits) by the caller (for a parameter) or
905     the callee (for a return value).
906 ``inreg``
907     This indicates that this parameter or return value should be treated
908     in a special target-dependent fashion while emitting code for
909     a function call or return (usually, by putting it in a register as
910     opposed to memory, though some targets use it to distinguish between
911     two different kinds of registers). Use of this attribute is
912     target-specific.
913 ``byval``
914     This indicates that the pointer parameter should really be passed by
915     value to the function. The attribute implies that a hidden copy of
916     the pointee is made between the caller and the callee, so the callee
917     is unable to modify the value in the caller. This attribute is only
918     valid on LLVM pointer arguments. It is generally used to pass
919     structs and arrays by value, but is also valid on pointers to
920     scalars. The copy is considered to belong to the caller not the
921     callee (for example, ``readonly`` functions should not write to
922     ``byval`` parameters). This is not a valid attribute for return
923     values.
924
925     The byval attribute also supports specifying an alignment with the
926     align attribute. It indicates the alignment of the stack slot to
927     form and the known alignment of the pointer specified to the call
928     site. If the alignment is not specified, then the code generator
929     makes a target-specific assumption.
930
931 .. _attr_inalloca:
932
933 ``inalloca``
934
935     The ``inalloca`` argument attribute allows the caller to take the
936     address of outgoing stack arguments. An ``inalloca`` argument must
937     be a pointer to stack memory produced by an ``alloca`` instruction.
938     The alloca, or argument allocation, must also be tagged with the
939     inalloca keyword. Only the last argument may have the ``inalloca``
940     attribute, and that argument is guaranteed to be passed in memory.
941
942     An argument allocation may be used by a call at most once because
943     the call may deallocate it. The ``inalloca`` attribute cannot be
944     used in conjunction with other attributes that affect argument
945     storage, like ``inreg``, ``nest``, ``sret``, or ``byval``. The
946     ``inalloca`` attribute also disables LLVM's implicit lowering of
947     large aggregate return values, which means that frontend authors
948     must lower them with ``sret`` pointers.
949
950     When the call site is reached, the argument allocation must have
951     been the most recent stack allocation that is still live, or the
952     results are undefined. It is possible to allocate additional stack
953     space after an argument allocation and before its call site, but it
954     must be cleared off with :ref:`llvm.stackrestore
955     <int_stackrestore>`.
956
957     See :doc:`InAlloca` for more information on how to use this
958     attribute.
959
960 ``sret``
961     This indicates that the pointer parameter specifies the address of a
962     structure that is the return value of the function in the source
963     program. This pointer must be guaranteed by the caller to be valid:
964     loads and stores to the structure may be assumed by the callee
965     not to trap and to be properly aligned. This may only be applied to
966     the first parameter. This is not a valid attribute for return
967     values.
968
969 ``align <n>``
970     This indicates that the pointer value may be assumed by the optimizer to
971     have the specified alignment.
972
973     Note that this attribute has additional semantics when combined with the
974     ``byval`` attribute.
975
976 .. _noalias:
977
978 ``noalias``
979     This indicates that objects accessed via pointer values
980     :ref:`based <pointeraliasing>` on the argument or return value are not also
981     accessed, during the execution of the function, via pointer values not
982     *based* on the argument or return value. The attribute on a return value
983     also has additional semantics described below. The caller shares the
984     responsibility with the callee for ensuring that these requirements are met.
985     For further details, please see the discussion of the NoAlias response in
986     :ref:`alias analysis <Must, May, or No>`.
987
988     Note that this definition of ``noalias`` is intentionally similar
989     to the definition of ``restrict`` in C99 for function arguments.
990
991     For function return values, C99's ``restrict`` is not meaningful,
992     while LLVM's ``noalias`` is. Furthermore, the semantics of the ``noalias``
993     attribute on return values are stronger than the semantics of the attribute
994     when used on function arguments. On function return values, the ``noalias``
995     attribute indicates that the function acts like a system memory allocation
996     function, returning a pointer to allocated storage disjoint from the
997     storage for any other object accessible to the caller.
998
999 ``nocapture``
1000     This indicates that the callee does not make any copies of the
1001     pointer that outlive the callee itself. This is not a valid
1002     attribute for return values.
1003
1004 .. _nest:
1005
1006 ``nest``
1007     This indicates that the pointer parameter can be excised using the
1008     :ref:`trampoline intrinsics <int_trampoline>`. This is not a valid
1009     attribute for return values and can only be applied to one parameter.
1010
1011 ``returned``
1012     This indicates that the function always returns the argument as its return
1013     value. This is an optimization hint to the code generator when generating
1014     the caller, allowing tail call optimization and omission of register saves
1015     and restores in some cases; it is not checked or enforced when generating
1016     the callee. The parameter and the function return type must be valid
1017     operands for the :ref:`bitcast instruction <i_bitcast>`. This is not a
1018     valid attribute for return values and can only be applied to one parameter.
1019
1020 ``nonnull``
1021     This indicates that the parameter or return pointer is not null. This
1022     attribute may only be applied to pointer typed parameters. This is not
1023     checked or enforced by LLVM, the caller must ensure that the pointer
1024     passed in is non-null, or the callee must ensure that the returned pointer
1025     is non-null.
1026
1027 ``dereferenceable(<n>)``
1028     This indicates that the parameter or return pointer is dereferenceable. This
1029     attribute may only be applied to pointer typed parameters. A pointer that
1030     is dereferenceable can be loaded from speculatively without a risk of
1031     trapping. The number of bytes known to be dereferenceable must be provided
1032     in parentheses. It is legal for the number of bytes to be less than the
1033     size of the pointee type. The ``nonnull`` attribute does not imply
1034     dereferenceability (consider a pointer to one element past the end of an
1035     array), however ``dereferenceable(<n>)`` does imply ``nonnull`` in
1036     ``addrspace(0)`` (which is the default address space).
1037
1038 ``dereferenceable_or_null(<n>)``
1039     This indicates that the parameter or return value isn't both
1040     non-null and non-dereferenceable (up to ``<n>`` bytes) at the same
1041     time. All non-null pointers tagged with
1042     ``dereferenceable_or_null(<n>)`` are ``dereferenceable(<n>)``.
1043     For address space 0 ``dereferenceable_or_null(<n>)`` implies that
1044     a pointer is exactly one of ``dereferenceable(<n>)`` or ``null``,
1045     and in other address spaces ``dereferenceable_or_null(<n>)``
1046     implies that a pointer is at least one of ``dereferenceable(<n>)``
1047     or ``null`` (i.e. it may be both ``null`` and
1048     ``dereferenceable(<n>)``). This attribute may only be applied to
1049     pointer typed parameters.
1050
1051 .. _gc:
1052
1053 Garbage Collector Strategy Names
1054 --------------------------------
1055
1056 Each function may specify a garbage collector strategy name, which is simply a
1057 string:
1058
1059 .. code-block:: llvm
1060
1061     define void @f() gc "name" { ... }
1062
1063 The supported values of *name* includes those :ref:`built in to LLVM
1064 <builtin-gc-strategies>` and any provided by loaded plugins. Specifying a GC
1065 strategy will cause the compiler to alter its output in order to support the
1066 named garbage collection algorithm. Note that LLVM itself does not contain a
1067 garbage collector, this functionality is restricted to generating machine code
1068 which can interoperate with a collector provided externally.
1069
1070 .. _prefixdata:
1071
1072 Prefix Data
1073 -----------
1074
1075 Prefix data is data associated with a function which the code
1076 generator will emit immediately before the function's entrypoint.
1077 The purpose of this feature is to allow frontends to associate
1078 language-specific runtime metadata with specific functions and make it
1079 available through the function pointer while still allowing the
1080 function pointer to be called.
1081
1082 To access the data for a given function, a program may bitcast the
1083 function pointer to a pointer to the constant's type and dereference
1084 index -1. This implies that the IR symbol points just past the end of
1085 the prefix data. For instance, take the example of a function annotated
1086 with a single ``i32``,
1087
1088 .. code-block:: llvm
1089
1090     define void @f() prefix i32 123 { ... }
1091
1092 The prefix data can be referenced as,
1093
1094 .. code-block:: llvm
1095
1096     %0 = bitcast void* () @f to i32*
1097     %a = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i32 -1
1098     %b = load i32, i32* %a
1099
1100 Prefix data is laid out as if it were an initializer for a global variable
1101 of the prefix data's type. The function will be placed such that the
1102 beginning of the prefix data is aligned. This means that if the size
1103 of the prefix data is not a multiple of the alignment size, the
1104 function's entrypoint will not be aligned. If alignment of the
1105 function's entrypoint is desired, padding must be added to the prefix
1106 data.
1107
1108 A function may have prefix data but no body. This has similar semantics
1109 to the ``available_externally`` linkage in that the data may be used by the
1110 optimizers but will not be emitted in the object file.
1111
1112 .. _prologuedata:
1113
1114 Prologue Data
1115 -------------
1116
1117 The ``prologue`` attribute allows arbitrary code (encoded as bytes) to
1118 be inserted prior to the function body. This can be used for enabling
1119 function hot-patching and instrumentation.
1120
1121 To maintain the semantics of ordinary function calls, the prologue data must
1122 have a particular format. Specifically, it must begin with a sequence of
1123 bytes which decode to a sequence of machine instructions, valid for the
1124 module's target, which transfer control to the point immediately succeeding
1125 the prologue data, without performing any other visible action. This allows
1126 the inliner and other passes to reason about the semantics of the function
1127 definition without needing to reason about the prologue data. Obviously this
1128 makes the format of the prologue data highly target dependent.
1129
1130 A trivial example of valid prologue data for the x86 architecture is ``i8 144``,
1131 which encodes the ``nop`` instruction:
1132
1133 .. code-block:: llvm
1134
1135     define void @f() prologue i8 144 { ... }
1136
1137 Generally prologue data can be formed by encoding a relative branch instruction
1138 which skips the metadata, as in this example of valid prologue data for the
1139 x86_64 architecture, where the first two bytes encode ``jmp .+10``:
1140
1141 .. code-block:: llvm
1142
1143     %0 = type <{ i8, i8, i8* }>
1144
1145     define void @f() prologue %0 <{ i8 235, i8 8, i8* @md}> { ... }
1146
1147 A function may have prologue data but no body. This has similar semantics
1148 to the ``available_externally`` linkage in that the data may be used by the
1149 optimizers but will not be emitted in the object file.
1150
1151 .. _personalityfn:
1152
1153 Personality Function
1154 --------------------
1155
1156 The ``personality`` attribute permits functions to specify what function
1157 to use for exception handling.
1158
1159 .. _attrgrp:
1160
1161 Attribute Groups
1162 ----------------
1163
1164 Attribute groups are groups of attributes that are referenced by objects within
1165 the IR. They are important for keeping ``.ll`` files readable, because a lot of
1166 functions will use the same set of attributes. In the degenerative case of a
1167 ``.ll`` file that corresponds to a single ``.c`` file, the single attribute
1168 group will capture the important command line flags used to build that file.
1169
1170 An attribute group is a module-level object. To use an attribute group, an
1171 object references the attribute group's ID (e.g. ``#37``). An object may refer
1172 to more than one attribute group. In that situation, the attributes from the
1173 different groups are merged.
1174
1175 Here is an example of attribute groups for a function that should always be
1176 inlined, has a stack alignment of 4, and which shouldn't use SSE instructions:
1177
1178 .. code-block:: llvm
1179
1180    ; Target-independent attributes:
1181    attributes #0 = { alwaysinline alignstack=4 }
1182
1183    ; Target-dependent attributes:
1184    attributes #1 = { "no-sse" }
1185
1186    ; Function @f has attributes: alwaysinline, alignstack=4, and "no-sse".
1187    define void @f() #0 #1 { ... }
1188
1189 .. _fnattrs:
1190
1191 Function Attributes
1192 -------------------
1193
1194 Function attributes are set to communicate additional information about
1195 a function. Function attributes are considered to be part of the
1196 function, not of the function type, so functions with different function
1197 attributes can have the same function type.
1198
1199 Function attributes are simple keywords that follow the type specified.
1200 If multiple attributes are needed, they are space separated. For
1201 example:
1202
1203 .. code-block:: llvm
1204
1205     define void @f() noinline { ... }
1206     define void @f() alwaysinline { ... }
1207     define void @f() alwaysinline optsize { ... }
1208     define void @f() optsize { ... }
1209
1210 ``alignstack(<n>)``
1211     This attribute indicates that, when emitting the prologue and
1212     epilogue, the backend should forcibly align the stack pointer.
1213     Specify the desired alignment, which must be a power of two, in
1214     parentheses.
1215 ``alwaysinline``
1216     This attribute indicates that the inliner should attempt to inline
1217     this function into callers whenever possible, ignoring any active
1218     inlining size threshold for this caller.
1219 ``builtin``
1220     This indicates that the callee function at a call site should be
1221     recognized as a built-in function, even though the function's declaration
1222     uses the ``nobuiltin`` attribute. This is only valid at call sites for
1223     direct calls to functions that are declared with the ``nobuiltin``
1224     attribute.
1225 ``cold``
1226     This attribute indicates that this function is rarely called. When
1227     computing edge weights, basic blocks post-dominated by a cold
1228     function call are also considered to be cold; and, thus, given low
1229     weight.
1230 ``convergent``
1231     This attribute indicates that the callee is dependent on a convergent
1232     thread execution pattern under certain parallel execution models.
1233     Transformations that are execution model agnostic may not make the execution
1234     of a convergent operation control dependent on any additional values.
1235 ``inlinehint``
1236     This attribute indicates that the source code contained a hint that
1237     inlining this function is desirable (such as the "inline" keyword in
1238     C/C++). It is just a hint; it imposes no requirements on the
1239     inliner.
1240 ``jumptable``
1241     This attribute indicates that the function should be added to a
1242     jump-instruction table at code-generation time, and that all address-taken
1243     references to this function should be replaced with a reference to the
1244     appropriate jump-instruction-table function pointer. Note that this creates
1245     a new pointer for the original function, which means that code that depends
1246     on function-pointer identity can break. So, any function annotated with
1247     ``jumptable`` must also be ``unnamed_addr``.
1248 ``minsize``
1249     This attribute suggests that optimization passes and code generator
1250     passes make choices that keep the code size of this function as small
1251     as possible and perform optimizations that may sacrifice runtime
1252     performance in order to minimize the size of the generated code.
1253 ``naked``
1254     This attribute disables prologue / epilogue emission for the
1255     function. This can have very system-specific consequences.
1256 ``nobuiltin``
1257     This indicates that the callee function at a call site is not recognized as
1258     a built-in function. LLVM will retain the original call and not replace it
1259     with equivalent code based on the semantics of the built-in function, unless
1260     the call site uses the ``builtin`` attribute. This is valid at call sites
1261     and on function declarations and definitions.
1262 ``noduplicate``
1263     This attribute indicates that calls to the function cannot be
1264     duplicated. A call to a ``noduplicate`` function may be moved
1265     within its parent function, but may not be duplicated within
1266     its parent function.
1267
1268     A function containing a ``noduplicate`` call may still
1269     be an inlining candidate, provided that the call is not
1270     duplicated by inlining. That implies that the function has
1271     internal linkage and only has one call site, so the original
1272     call is dead after inlining.
1273 ``noimplicitfloat``
1274     This attributes disables implicit floating point instructions.
1275 ``noinline``
1276     This attribute indicates that the inliner should never inline this
1277     function in any situation. This attribute may not be used together
1278     with the ``alwaysinline`` attribute.
1279 ``nonlazybind``
1280     This attribute suppresses lazy symbol binding for the function. This
1281     may make calls to the function faster, at the cost of extra program
1282     startup time if the function is not called during program startup.
1283 ``noredzone``
1284     This attribute indicates that the code generator should not use a
1285     red zone, even if the target-specific ABI normally permits it.
1286 ``noreturn``
1287     This function attribute indicates that the function never returns
1288     normally. This produces undefined behavior at runtime if the
1289     function ever does dynamically return.
1290 ``norecurse``
1291     This function attribute indicates that the function does not call itself
1292     either directly or indirectly down any possible call path. This produces
1293     undefined behavior at runtime if the function ever does recurse.
1294 ``nounwind``
1295     This function attribute indicates that the function never raises an
1296     exception. If the function does raise an exception, its runtime
1297     behavior is undefined. However, functions marked nounwind may still
1298     trap or generate asynchronous exceptions. Exception handling schemes
1299     that are recognized by LLVM to handle asynchronous exceptions, such
1300     as SEH, will still provide their implementation defined semantics.
1301 ``optnone``
1302     This function attribute indicates that most optimization passes will skip
1303     this function, with the exception of interprocedural optimization passes.
1304     Code generation defaults to the "fast" instruction selector.
1305     This attribute cannot be used together with the ``alwaysinline``
1306     attribute; this attribute is also incompatible
1307     with the ``minsize`` attribute and the ``optsize`` attribute.
1308
1309     This attribute requires the ``noinline`` attribute to be specified on
1310     the function as well, so the function is never inlined into any caller.
1311     Only functions with the ``alwaysinline`` attribute are valid
1312     candidates for inlining into the body of this function.
1313 ``optsize``
1314     This attribute suggests that optimization passes and code generator
1315     passes make choices that keep the code size of this function low,
1316     and otherwise do optimizations specifically to reduce code size as
1317     long as they do not significantly impact runtime performance.
1318 ``readnone``
1319     On a function, this attribute indicates that the function computes its
1320     result (or decides to unwind an exception) based strictly on its arguments,
1321     without dereferencing any pointer arguments or otherwise accessing
1322     any mutable state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1323     caller functions. It does not write through any pointer arguments
1324     (including ``byval`` arguments) and never changes any state visible
1325     to callers. This means that it cannot unwind exceptions by calling
1326     the ``C++`` exception throwing methods.
1327
1328     On an argument, this attribute indicates that the function does not
1329     dereference that pointer argument, even though it may read or write the
1330     memory that the pointer points to if accessed through other pointers.
1331 ``readonly``
1332     On a function, this attribute indicates that the function does not write
1333     through any pointer arguments (including ``byval`` arguments) or otherwise
1334     modify any state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1335     caller functions. It may dereference pointer arguments and read
1336     state that may be set in the caller. A readonly function always
1337     returns the same value (or unwinds an exception identically) when
1338     called with the same set of arguments and global state. It cannot
1339     unwind an exception by calling the ``C++`` exception throwing
1340     methods.
1341
1342     On an argument, this attribute indicates that the function does not write
1343     through this pointer argument, even though it may write to the memory that
1344     the pointer points to.
1345 ``argmemonly``
1346     This attribute indicates that the only memory accesses inside function are
1347     loads and stores from objects pointed to by its pointer-typed arguments,
1348     with arbitrary offsets. Or in other words, all memory operations in the
1349     function can refer to memory only using pointers based on its function
1350     arguments.
1351     Note that ``argmemonly`` can be used together with ``readonly`` attribute
1352     in order to specify that function reads only from its arguments.
1353 ``returns_twice``
1354     This attribute indicates that this function can return twice. The C
1355     ``setjmp`` is an example of such a function. The compiler disables
1356     some optimizations (like tail calls) in the caller of these
1357     functions.
1358 ``safestack``
1359     This attribute indicates that
1360     `SafeStack <http://clang.llvm.org/docs/SafeStack.html>`_
1361     protection is enabled for this function.
1362
1363     If a function that has a ``safestack`` attribute is inlined into a
1364     function that doesn't have a ``safestack`` attribute or which has an
1365     ``ssp``, ``sspstrong`` or ``sspreq`` attribute, then the resulting
1366     function will have a ``safestack`` attribute.
1367 ``sanitize_address``
1368     This attribute indicates that AddressSanitizer checks
1369     (dynamic address safety analysis) are enabled for this function.
1370 ``sanitize_memory``
1371     This attribute indicates that MemorySanitizer checks (dynamic detection
1372     of accesses to uninitialized memory) are enabled for this function.
1373 ``sanitize_thread``
1374     This attribute indicates that ThreadSanitizer checks
1375     (dynamic thread safety analysis) are enabled for this function.
1376 ``ssp``
1377     This attribute indicates that the function should emit a stack
1378     smashing protector. It is in the form of a "canary" --- a random value
1379     placed on the stack before the local variables that's checked upon
1380     return from the function to see if it has been overwritten. A
1381     heuristic is used to determine if a function needs stack protectors
1382     or not. The heuristic used will enable protectors for functions with:
1383
1384     - Character arrays larger than ``ssp-buffer-size`` (default 8).
1385     - Aggregates containing character arrays larger than ``ssp-buffer-size``.
1386     - Calls to alloca() with variable sizes or constant sizes greater than
1387       ``ssp-buffer-size``.
1388
1389     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1390     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1391
1392     If a function that has an ``ssp`` attribute is inlined into a
1393     function that doesn't have an ``ssp`` attribute, then the resulting
1394     function will have an ``ssp`` attribute.
1395 ``sspreq``
1396     This attribute indicates that the function should *always* emit a
1397     stack smashing protector. This overrides the ``ssp`` function
1398     attribute.
1399
1400     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1401     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1402     The specific layout rules are:
1403
1404     #. Large arrays and structures containing large arrays
1405        (``>= ssp-buffer-size``) are closest to the stack protector.
1406     #. Small arrays and structures containing small arrays
1407        (``< ssp-buffer-size``) are 2nd closest to the protector.
1408     #. Variables that have had their address taken are 3rd closest to the
1409        protector.
1410
1411     If a function that has an ``sspreq`` attribute is inlined into a
1412     function that doesn't have an ``sspreq`` attribute or which has an
1413     ``ssp`` or ``sspstrong`` attribute, then the resulting function will have
1414     an ``sspreq`` attribute.
1415 ``sspstrong``
1416     This attribute indicates that the function should emit a stack smashing
1417     protector. This attribute causes a strong heuristic to be used when
1418     determining if a function needs stack protectors. The strong heuristic
1419     will enable protectors for functions with:
1420
1421     - Arrays of any size and type
1422     - Aggregates containing an array of any size and type.
1423     - Calls to alloca().
1424     - Local variables that have had their address taken.
1425
1426     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1427     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1428     The specific layout rules are:
1429
1430     #. Large arrays and structures containing large arrays
1431        (``>= ssp-buffer-size``) are closest to the stack protector.
1432     #. Small arrays and structures containing small arrays
1433        (``< ssp-buffer-size``) are 2nd closest to the protector.
1434     #. Variables that have had their address taken are 3rd closest to the
1435        protector.
1436
1437     This overrides the ``ssp`` function attribute.
1438
1439     If a function that has an ``sspstrong`` attribute is inlined into a
1440     function that doesn't have an ``sspstrong`` attribute, then the
1441     resulting function will have an ``sspstrong`` attribute.
1442 ``"thunk"``
1443     This attribute indicates that the function will delegate to some other
1444     function with a tail call. The prototype of a thunk should not be used for
1445     optimization purposes. The caller is expected to cast the thunk prototype to
1446     match the thunk target prototype.
1447 ``uwtable``
1448     This attribute indicates that the ABI being targeted requires that
1449     an unwind table entry be produced for this function even if we can
1450     show that no exceptions passes by it. This is normally the case for
1451     the ELF x86-64 abi, but it can be disabled for some compilation
1452     units.
1453
1454
1455 .. _opbundles:
1456
1457 Operand Bundles
1458 ---------------
1459
1460 Note: operand bundles are a work in progress, and they should be
1461 considered experimental at this time.
1462
1463 Operand bundles are tagged sets of SSA values that can be associated
1464 with certain LLVM instructions (currently only ``call`` s and
1465 ``invoke`` s).  In a way they are like metadata, but dropping them is
1466 incorrect and will change program semantics.
1467
1468 Syntax::
1469
1470     operand bundle set ::= '[' operand bundle (, operand bundle )* ']'
1471     operand bundle ::= tag '(' [ bundle operand ] (, bundle operand )* ')'
1472     bundle operand ::= SSA value
1473     tag ::= string constant
1474
1475 Operand bundles are **not** part of a function's signature, and a
1476 given function may be called from multiple places with different kinds
1477 of operand bundles.  This reflects the fact that the operand bundles
1478 are conceptually a part of the ``call`` (or ``invoke``), not the
1479 callee being dispatched to.
1480
1481 Operand bundles are a generic mechanism intended to support
1482 runtime-introspection-like functionality for managed languages.  While
1483 the exact semantics of an operand bundle depend on the bundle tag,
1484 there are certain limitations to how much the presence of an operand
1485 bundle can influence the semantics of a program.  These restrictions
1486 are described as the semantics of an "unknown" operand bundle.  As
1487 long as the behavior of an operand bundle is describable within these
1488 restrictions, LLVM does not need to have special knowledge of the
1489 operand bundle to not miscompile programs containing it.
1490
1491 - The bundle operands for an unknown operand bundle escape in unknown
1492   ways before control is transferred to the callee or invokee.
1493 - Calls and invokes with operand bundles have unknown read / write
1494   effect on the heap on entry and exit (even if the call target is
1495   ``readnone`` or ``readonly``), unless they're overriden with
1496   callsite specific attributes.
1497 - An operand bundle at a call site cannot change the implementation
1498   of the called function.  Inter-procedural optimizations work as
1499   usual as long as they take into account the first two properties.
1500
1501 More specific types of operand bundles are described below.
1502
1503 Deoptimization Operand Bundles
1504 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1505
1506 Deoptimization operand bundles are characterized by the ``"deopt"``
1507 operand bundle tag.  These operand bundles represent an alternate
1508 "safe" continuation for the call site they're attached to, and can be
1509 used by a suitable runtime to deoptimize the compiled frame at the
1510 specified call site.  There can be at most one ``"deopt"`` operand
1511 bundle attached to a call site.  Exact details of deoptimization is
1512 out of scope for the language reference, but it usually involves
1513 rewriting a compiled frame into a set of interpreted frames.
1514
1515 From the compiler's perspective, deoptimization operand bundles make
1516 the call sites they're attached to at least ``readonly``.  They read
1517 through all of their pointer typed operands (even if they're not
1518 otherwise escaped) and the entire visible heap.  Deoptimization
1519 operand bundles do not capture their operands except during
1520 deoptimization, in which case control will not be returned to the
1521 compiled frame.
1522
1523 The inliner knows how to inline through calls that have deoptimization
1524 operand bundles.  Just like inlining through a normal call site
1525 involves composing the normal and exceptional continuations, inlining
1526 through a call site with a deoptimization operand bundle needs to
1527 appropriately compose the "safe" deoptimization continuation.  The
1528 inliner does this by prepending the parent's deoptimization
1529 continuation to every deoptimization continuation in the inlined body.
1530 E.g. inlining ``@f`` into ``@g`` in the following example
1531
1532 .. code-block:: llvm
1533
1534     define void @f() {
1535       call void @x()  ;; no deopt state
1536       call void @y() [ "deopt"(i32 10) ]
1537       call void @y() [ "deopt"(i32 10), "unknown"(i8* null) ]
1538       ret void
1539     }
1540
1541     define void @g() {
1542       call void @f() [ "deopt"(i32 20) ]
1543       ret void
1544     }
1545
1546 will result in
1547
1548 .. code-block:: llvm
1549
1550     define void @g() {
1551       call void @x()  ;; still no deopt state
1552       call void @y() [ "deopt"(i32 20, i32 10) ]
1553       call void @y() [ "deopt"(i32 20, i32 10), "unknown"(i8* null) ]
1554       ret void
1555     }
1556
1557 It is the frontend's responsibility to structure or encode the
1558 deoptimization state in a way that syntactically prepending the
1559 caller's deoptimization state to the callee's deoptimization state is
1560 semantically equivalent to composing the caller's deoptimization
1561 continuation after the callee's deoptimization continuation.
1562
1563 .. _moduleasm:
1564
1565 Module-Level Inline Assembly
1566 ----------------------------
1567
1568 Modules may contain "module-level inline asm" blocks, which corresponds
1569 to the GCC "file scope inline asm" blocks. These blocks are internally
1570 concatenated by LLVM and treated as a single unit, but may be separated
1571 in the ``.ll`` file if desired. The syntax is very simple:
1572
1573 .. code-block:: llvm
1574
1575     module asm "inline asm code goes here"
1576     module asm "more can go here"
1577
1578 The strings can contain any character by escaping non-printable
1579 characters. The escape sequence used is simply "\\xx" where "xx" is the
1580 two digit hex code for the number.
1581
1582 Note that the assembly string *must* be parseable by LLVM's integrated assembler
1583 (unless it is disabled), even when emitting a ``.s`` file.
1584
1585 .. _langref_datalayout:
1586
1587 Data Layout
1588 -----------
1589
1590 A module may specify a target specific data layout string that specifies
1591 how data is to be laid out in memory. The syntax for the data layout is
1592 simply:
1593
1594 .. code-block:: llvm
1595
1596     target datalayout = "layout specification"
1597
1598 The *layout specification* consists of a list of specifications
1599 separated by the minus sign character ('-'). Each specification starts
1600 with a letter and may include other information after the letter to
1601 define some aspect of the data layout. The specifications accepted are
1602 as follows:
1603
1604 ``E``
1605     Specifies that the target lays out data in big-endian form. That is,
1606     the bits with the most significance have the lowest address
1607     location.
1608 ``e``
1609     Specifies that the target lays out data in little-endian form. That
1610     is, the bits with the least significance have the lowest address
1611     location.
1612 ``S<size>``
1613     Specifies the natural alignment of the stack in bits. Alignment
1614     promotion of stack variables is limited to the natural stack
1615     alignment to avoid dynamic stack realignment. The stack alignment
1616     must be a multiple of 8-bits. If omitted, the natural stack
1617     alignment defaults to "unspecified", which does not prevent any
1618     alignment promotions.
1619 ``p[n]:<size>:<abi>:<pref>``
1620     This specifies the *size* of a pointer and its ``<abi>`` and
1621     ``<pref>``\erred alignments for address space ``n``. All sizes are in
1622     bits. The address space, ``n``, is optional, and if not specified,
1623     denotes the default address space 0. The value of ``n`` must be
1624     in the range [1,2^23).
1625 ``i<size>:<abi>:<pref>``
1626     This specifies the alignment for an integer type of a given bit
1627     ``<size>``. The value of ``<size>`` must be in the range [1,2^23).
1628 ``v<size>:<abi>:<pref>``
1629     This specifies the alignment for a vector type of a given bit
1630     ``<size>``.
1631 ``f<size>:<abi>:<pref>``
1632     This specifies the alignment for a floating point type of a given bit
1633     ``<size>``. Only values of ``<size>`` that are supported by the target
1634     will work. 32 (float) and 64 (double) are supported on all targets; 80
1635     or 128 (different flavors of long double) are also supported on some
1636     targets.
1637 ``a:<abi>:<pref>``
1638     This specifies the alignment for an object of aggregate type.
1639 ``m:<mangling>``
1640     If present, specifies that llvm names are mangled in the output. The
1641     options are
1642
1643     * ``e``: ELF mangling: Private symbols get a ``.L`` prefix.
1644     * ``m``: Mips mangling: Private symbols get a ``$`` prefix.
1645     * ``o``: Mach-O mangling: Private symbols get ``L`` prefix. Other
1646       symbols get a ``_`` prefix.
1647     * ``w``: Windows COFF prefix:  Similar to Mach-O, but stdcall and fastcall
1648       functions also get a suffix based on the frame size.
1649     * ``x``: Windows x86 COFF prefix:  Similar to Windows COFF, but use a ``_``
1650       prefix for ``__cdecl`` functions.
1651 ``n<size1>:<size2>:<size3>...``
1652     This specifies a set of native integer widths for the target CPU in
1653     bits. For example, it might contain ``n32`` for 32-bit PowerPC,
1654     ``n32:64`` for PowerPC 64, or ``n8:16:32:64`` for X86-64. Elements of
1655     this set are considered to support most general arithmetic operations
1656     efficiently.
1657
1658 On every specification that takes a ``<abi>:<pref>``, specifying the
1659 ``<pref>`` alignment is optional. If omitted, the preceding ``:``
1660 should be omitted too and ``<pref>`` will be equal to ``<abi>``.
1661
1662 When constructing the data layout for a given target, LLVM starts with a
1663 default set of specifications which are then (possibly) overridden by
1664 the specifications in the ``datalayout`` keyword. The default
1665 specifications are given in this list:
1666
1667 -  ``E`` - big endian
1668 -  ``p:64:64:64`` - 64-bit pointers with 64-bit alignment.
1669 -  ``p[n]:64:64:64`` - Other address spaces are assumed to be the
1670    same as the default address space.
1671 -  ``S0`` - natural stack alignment is unspecified
1672 -  ``i1:8:8`` - i1 is 8-bit (byte) aligned
1673 -  ``i8:8:8`` - i8 is 8-bit (byte) aligned
1674 -  ``i16:16:16`` - i16 is 16-bit aligned
1675 -  ``i32:32:32`` - i32 is 32-bit aligned
1676 -  ``i64:32:64`` - i64 has ABI alignment of 32-bits but preferred
1677    alignment of 64-bits
1678 -  ``f16:16:16`` - half is 16-bit aligned
1679 -  ``f32:32:32`` - float is 32-bit aligned
1680 -  ``f64:64:64`` - double is 64-bit aligned
1681 -  ``f128:128:128`` - quad is 128-bit aligned
1682 -  ``v64:64:64`` - 64-bit vector is 64-bit aligned
1683 -  ``v128:128:128`` - 128-bit vector is 128-bit aligned
1684 -  ``a:0:64`` - aggregates are 64-bit aligned
1685
1686 When LLVM is determining the alignment for a given type, it uses the
1687 following rules:
1688
1689 #. If the type sought is an exact match for one of the specifications,
1690    that specification is used.
1691 #. If no match is found, and the type sought is an integer type, then
1692    the smallest integer type that is larger than the bitwidth of the
1693    sought type is used. If none of the specifications are larger than
1694    the bitwidth then the largest integer type is used. For example,
1695    given the default specifications above, the i7 type will use the
1696    alignment of i8 (next largest) while both i65 and i256 will use the
1697    alignment of i64 (largest specified).
1698 #. If no match is found, and the type sought is a vector type, then the
1699    largest vector type that is smaller than the sought vector type will
1700    be used as a fall back. This happens because <128 x double> can be
1701    implemented in terms of 64 <2 x double>, for example.
1702
1703 The function of the data layout string may not be what you expect.
1704 Notably, this is not a specification from the frontend of what alignment
1705 the code generator should use.
1706
1707 Instead, if specified, the target data layout is required to match what
1708 the ultimate *code generator* expects. This string is used by the
1709 mid-level optimizers to improve code, and this only works if it matches
1710 what the ultimate code generator uses. There is no way to generate IR
1711 that does not embed this target-specific detail into the IR. If you
1712 don't specify the string, the default specifications will be used to
1713 generate a Data Layout and the optimization phases will operate
1714 accordingly and introduce target specificity into the IR with respect to
1715 these default specifications.
1716
1717 .. _langref_triple:
1718
1719 Target Triple
1720 -------------
1721
1722 A module may specify a target triple string that describes the target
1723 host. The syntax for the target triple is simply:
1724
1725 .. code-block:: llvm
1726
1727     target triple = "x86_64-apple-macosx10.7.0"
1728
1729 The *target triple* string consists of a series of identifiers delimited
1730 by the minus sign character ('-'). The canonical forms are:
1731
1732 ::
1733
1734     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM
1735     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM-ENVIRONMENT
1736
1737 This information is passed along to the backend so that it generates
1738 code for the proper architecture. It's possible to override this on the
1739 command line with the ``-mtriple`` command line option.
1740
1741 .. _pointeraliasing:
1742
1743 Pointer Aliasing Rules
1744 ----------------------
1745
1746 Any memory access must be done through a pointer value associated with
1747 an address range of the memory access, otherwise the behavior is
1748 undefined. Pointer values are associated with address ranges according
1749 to the following rules:
1750
1751 -  A pointer value is associated with the addresses associated with any
1752    value it is *based* on.
1753 -  An address of a global variable is associated with the address range
1754    of the variable's storage.
1755 -  The result value of an allocation instruction is associated with the
1756    address range of the allocated storage.
1757 -  A null pointer in the default address-space is associated with no
1758    address.
1759 -  An integer constant other than zero or a pointer value returned from
1760    a function not defined within LLVM may be associated with address
1761    ranges allocated through mechanisms other than those provided by
1762    LLVM. Such ranges shall not overlap with any ranges of addresses
1763    allocated by mechanisms provided by LLVM.
1764
1765 A pointer value is *based* on another pointer value according to the
1766 following rules:
1767
1768 -  A pointer value formed from a ``getelementptr`` operation is *based*
1769    on the first value operand of the ``getelementptr``.
1770 -  The result value of a ``bitcast`` is *based* on the operand of the
1771    ``bitcast``.
1772 -  A pointer value formed by an ``inttoptr`` is *based* on all pointer
1773    values that contribute (directly or indirectly) to the computation of
1774    the pointer's value.
1775 -  The "*based* on" relationship is transitive.
1776
1777 Note that this definition of *"based"* is intentionally similar to the
1778 definition of *"based"* in C99, though it is slightly weaker.
1779
1780 LLVM IR does not associate types with memory. The result type of a
1781 ``load`` merely indicates the size and alignment of the memory from
1782 which to load, as well as the interpretation of the value. The first
1783 operand type of a ``store`` similarly only indicates the size and
1784 alignment of the store.
1785
1786 Consequently, type-based alias analysis, aka TBAA, aka
1787 ``-fstrict-aliasing``, is not applicable to general unadorned LLVM IR.
1788 :ref:`Metadata <metadata>` may be used to encode additional information
1789 which specialized optimization passes may use to implement type-based
1790 alias analysis.
1791
1792 .. _volatile:
1793
1794 Volatile Memory Accesses
1795 ------------------------
1796
1797 Certain memory accesses, such as :ref:`load <i_load>`'s,
1798 :ref:`store <i_store>`'s, and :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>`'s may be
1799 marked ``volatile``. The optimizers must not change the number of
1800 volatile operations or change their order of execution relative to other
1801 volatile operations. The optimizers *may* change the order of volatile
1802 operations relative to non-volatile operations. This is not Java's
1803 "volatile" and has no cross-thread synchronization behavior.
1804
1805 IR-level volatile loads and stores cannot safely be optimized into
1806 llvm.memcpy or llvm.memmove intrinsics even when those intrinsics are
1807 flagged volatile. Likewise, the backend should never split or merge
1808 target-legal volatile load/store instructions.
1809
1810 .. admonition:: Rationale
1811
1812  Platforms may rely on volatile loads and stores of natively supported
1813  data width to be executed as single instruction. For example, in C
1814  this holds for an l-value of volatile primitive type with native
1815  hardware support, but not necessarily for aggregate types. The
1816  frontend upholds these expectations, which are intentionally
1817  unspecified in the IR. The rules above ensure that IR transformations
1818  do not violate the frontend's contract with the language.
1819
1820 .. _memmodel:
1821
1822 Memory Model for Concurrent Operations
1823 --------------------------------------
1824
1825 The LLVM IR does not define any way to start parallel threads of
1826 execution or to register signal handlers. Nonetheless, there are
1827 platform-specific ways to create them, and we define LLVM IR's behavior
1828 in their presence. This model is inspired by the C++0x memory model.
1829
1830 For a more informal introduction to this model, see the :doc:`Atomics`.
1831
1832 We define a *happens-before* partial order as the least partial order
1833 that
1834
1835 -  Is a superset of single-thread program order, and
1836 -  When a *synchronizes-with* ``b``, includes an edge from ``a`` to
1837    ``b``. *Synchronizes-with* pairs are introduced by platform-specific
1838    techniques, like pthread locks, thread creation, thread joining,
1839    etc., and by atomic instructions. (See also :ref:`Atomic Memory Ordering
1840    Constraints <ordering>`).
1841
1842 Note that program order does not introduce *happens-before* edges
1843 between a thread and signals executing inside that thread.
1844
1845 Every (defined) read operation (load instructions, memcpy, atomic
1846 loads/read-modify-writes, etc.) R reads a series of bytes written by
1847 (defined) write operations (store instructions, atomic
1848 stores/read-modify-writes, memcpy, etc.). For the purposes of this
1849 section, initialized globals are considered to have a write of the
1850 initializer which is atomic and happens before any other read or write
1851 of the memory in question. For each byte of a read R, R\ :sub:`byte`
1852 may see any write to the same byte, except:
1853
1854 -  If write\ :sub:`1`  happens before write\ :sub:`2`, and
1855    write\ :sub:`2` happens before R\ :sub:`byte`, then
1856    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`1`.
1857 -  If R\ :sub:`byte` happens before write\ :sub:`3`, then
1858    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`3`.
1859
1860 Given that definition, R\ :sub:`byte` is defined as follows:
1861
1862 -  If R is volatile, the result is target-dependent. (Volatile is
1863    supposed to give guarantees which can support ``sig_atomic_t`` in
1864    C/C++, and may be used for accesses to addresses that do not behave
1865    like normal memory. It does not generally provide cross-thread
1866    synchronization.)
1867 -  Otherwise, if there is no write to the same byte that happens before
1868    R\ :sub:`byte`, R\ :sub:`byte` returns ``undef`` for that byte.
1869 -  Otherwise, if R\ :sub:`byte` may see exactly one write,
1870    R\ :sub:`byte` returns the value written by that write.
1871 -  Otherwise, if R is atomic, and all the writes R\ :sub:`byte` may
1872    see are atomic, it chooses one of the values written. See the :ref:`Atomic
1873    Memory Ordering Constraints <ordering>` section for additional
1874    constraints on how the choice is made.
1875 -  Otherwise R\ :sub:`byte` returns ``undef``.
1876
1877 R returns the value composed of the series of bytes it read. This
1878 implies that some bytes within the value may be ``undef`` **without**
1879 the entire value being ``undef``. Note that this only defines the
1880 semantics of the operation; it doesn't mean that targets will emit more
1881 than one instruction to read the series of bytes.
1882
1883 Note that in cases where none of the atomic intrinsics are used, this
1884 model places only one restriction on IR transformations on top of what
1885 is required for single-threaded execution: introducing a store to a byte
1886 which might not otherwise be stored is not allowed in general.
1887 (Specifically, in the case where another thread might write to and read
1888 from an address, introducing a store can change a load that may see
1889 exactly one write into a load that may see multiple writes.)
1890
1891 .. _ordering:
1892
1893 Atomic Memory Ordering Constraints
1894 ----------------------------------
1895
1896 Atomic instructions (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>`,
1897 :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`, :ref:`fence <i_fence>`,
1898 :ref:`atomic load <i_load>`, and :ref:`atomic store <i_store>`) take
1899 ordering parameters that determine which other atomic instructions on
1900 the same address they *synchronize with*. These semantics are borrowed
1901 from Java and C++0x, but are somewhat more colloquial. If these
1902 descriptions aren't precise enough, check those specs (see spec
1903 references in the :doc:`atomics guide <Atomics>`).
1904 :ref:`fence <i_fence>` instructions treat these orderings somewhat
1905 differently since they don't take an address. See that instruction's
1906 documentation for details.
1907
1908 For a simpler introduction to the ordering constraints, see the
1909 :doc:`Atomics`.
1910
1911 ``unordered``
1912     The set of values that can be read is governed by the happens-before
1913     partial order. A value cannot be read unless some operation wrote
1914     it. This is intended to provide a guarantee strong enough to model
1915     Java's non-volatile shared variables. This ordering cannot be
1916     specified for read-modify-write operations; it is not strong enough
1917     to make them atomic in any interesting way.
1918 ``monotonic``
1919     In addition to the guarantees of ``unordered``, there is a single
1920     total order for modifications by ``monotonic`` operations on each
1921     address. All modification orders must be compatible with the
1922     happens-before order. There is no guarantee that the modification
1923     orders can be combined to a global total order for the whole program
1924     (and this often will not be possible). The read in an atomic
1925     read-modify-write operation (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>` and
1926     :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`) reads the value in the modification
1927     order immediately before the value it writes. If one atomic read
1928     happens before another atomic read of the same address, the later
1929     read must see the same value or a later value in the address's
1930     modification order. This disallows reordering of ``monotonic`` (or
1931     stronger) operations on the same address. If an address is written
1932     ``monotonic``-ally by one thread, and other threads ``monotonic``-ally
1933     read that address repeatedly, the other threads must eventually see
1934     the write. This corresponds to the C++0x/C1x
1935     ``memory_order_relaxed``.
1936 ``acquire``
1937     In addition to the guarantees of ``monotonic``, a
1938     *synchronizes-with* edge may be formed with a ``release`` operation.
1939     This is intended to model C++'s ``memory_order_acquire``.
1940 ``release``
1941     In addition to the guarantees of ``monotonic``, if this operation
1942     writes a value which is subsequently read by an ``acquire``
1943     operation, it *synchronizes-with* that operation. (This isn't a
1944     complete description; see the C++0x definition of a release
1945     sequence.) This corresponds to the C++0x/C1x
1946     ``memory_order_release``.
1947 ``acq_rel`` (acquire+release)
1948     Acts as both an ``acquire`` and ``release`` operation on its
1949     address. This corresponds to the C++0x/C1x ``memory_order_acq_rel``.
1950 ``seq_cst`` (sequentially consistent)
1951     In addition to the guarantees of ``acq_rel`` (``acquire`` for an
1952     operation that only reads, ``release`` for an operation that only
1953     writes), there is a global total order on all
1954     sequentially-consistent operations on all addresses, which is
1955     consistent with the *happens-before* partial order and with the
1956     modification orders of all the affected addresses. Each
1957     sequentially-consistent read sees the last preceding write to the
1958     same address in this global order. This corresponds to the C++0x/C1x
1959     ``memory_order_seq_cst`` and Java volatile.
1960
1961 .. _singlethread:
1962
1963 If an atomic operation is marked ``singlethread``, it only *synchronizes
1964 with* or participates in modification and seq\_cst total orderings with
1965 other operations running in the same thread (for example, in signal
1966 handlers).
1967
1968 .. _fastmath:
1969
1970 Fast-Math Flags
1971 ---------------
1972
1973 LLVM IR floating-point binary ops (:ref:`fadd <i_fadd>`,
1974 :ref:`fsub <i_fsub>`, :ref:`fmul <i_fmul>`, :ref:`fdiv <i_fdiv>`,
1975 :ref:`frem <i_frem>`, :ref:`fcmp <i_fcmp>`) have the following flags that can
1976 be set to enable otherwise unsafe floating point operations
1977
1978 ``nnan``
1979    No NaNs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1980    NaN. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1981    NaNs, but the value of the result is undefined.
1982
1983 ``ninf``
1984    No Infs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1985    +/-Inf. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1986    +/-Inf, but the value of the result is undefined.
1987
1988 ``nsz``
1989    No Signed Zeros - Allow optimizations to treat the sign of a zero
1990    argument or result as insignificant.
1991
1992 ``arcp``
1993    Allow Reciprocal - Allow optimizations to use the reciprocal of an
1994    argument rather than perform division.
1995
1996 ``fast``
1997    Fast - Allow algebraically equivalent transformations that may
1998    dramatically change results in floating point (e.g. reassociate). This
1999    flag implies all the others.
2000
2001 .. _uselistorder:
2002
2003 Use-list Order Directives
2004 -------------------------
2005
2006 Use-list directives encode the in-memory order of each use-list, allowing the
2007 order to be recreated. ``<order-indexes>`` is a comma-separated list of
2008 indexes that are assigned to the referenced value's uses. The referenced
2009 value's use-list is immediately sorted by these indexes.
2010
2011 Use-list directives may appear at function scope or global scope. They are not
2012 instructions, and have no effect on the semantics of the IR. When they're at
2013 function scope, they must appear after the terminator of the final basic block.
2014
2015 If basic blocks have their address taken via ``blockaddress()`` expressions,
2016 ``uselistorder_bb`` can be used to reorder their use-lists from outside their
2017 function's scope.
2018
2019 :Syntax:
2020
2021 ::
2022
2023     uselistorder <ty> <value>, { <order-indexes> }
2024     uselistorder_bb @function, %block { <order-indexes> }
2025
2026 :Examples:
2027
2028 ::
2029
2030     define void @foo(i32 %arg1, i32 %arg2) {
2031     entry:
2032       ; ... instructions ...
2033     bb:
2034       ; ... instructions ...
2035
2036       ; At function scope.
2037       uselistorder i32 %arg1, { 1, 0, 2 }
2038       uselistorder label %bb, { 1, 0 }
2039     }
2040
2041     ; At global scope.
2042     uselistorder i32* @global, { 1, 2, 0 }
2043     uselistorder i32 7, { 1, 0 }
2044     uselistorder i32 (i32) @bar, { 1, 0 }
2045     uselistorder_bb @foo, %bb, { 5, 1, 3, 2, 0, 4 }
2046
2047 .. _typesystem:
2048
2049 Type System
2050 ===========
2051
2052 The LLVM type system is one of the most important features of the
2053 intermediate representation. Being typed enables a number of
2054 optimizations to be performed on the intermediate representation
2055 directly, without having to do extra analyses on the side before the
2056 transformation. A strong type system makes it easier to read the
2057 generated code and enables novel analyses and transformations that are
2058 not feasible to perform on normal three address code representations.
2059
2060 .. _t_void:
2061
2062 Void Type
2063 ---------
2064
2065 :Overview:
2066
2067
2068 The void type does not represent any value and has no size.
2069
2070 :Syntax:
2071
2072
2073 ::
2074
2075       void
2076
2077
2078 .. _t_function:
2079
2080 Function Type
2081 -------------
2082
2083 :Overview:
2084
2085
2086 The function type can be thought of as a function signature. It consists of a
2087 return type and a list of formal parameter types. The return type of a function
2088 type is a void type or first class type --- except for :ref:`label <t_label>`
2089 and :ref:`metadata <t_metadata>` types.
2090
2091 :Syntax:
2092
2093 ::
2094
2095       <returntype> (<parameter list>)
2096
2097 ...where '``<parameter list>``' is a comma-separated list of type
2098 specifiers. Optionally, the parameter list may include a type ``...``, which
2099 indicates that the function takes a variable number of arguments. Variable
2100 argument functions can access their arguments with the :ref:`variable argument
2101 handling intrinsic <int_varargs>` functions. '``<returntype>``' is any type
2102 except :ref:`label <t_label>` and :ref:`metadata <t_metadata>`.
2103
2104 :Examples:
2105
2106 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2107 | ``i32 (i32)``                   | function taking an ``i32``, returning an ``i32``                                                                                                                    |
2108 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2109 | ``float (i16, i32 *) *``        | :ref:`Pointer <t_pointer>` to a function that takes an ``i16`` and a :ref:`pointer <t_pointer>` to ``i32``, returning ``float``.                                    |
2110 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2111 | ``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. |
2112 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2113 | ``{i32, i32} (i32)``            | A function taking an ``i32``, returning a :ref:`structure <t_struct>` containing two ``i32`` values                                                                 |
2114 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2115
2116 .. _t_firstclass:
2117
2118 First Class Types
2119 -----------------
2120
2121 The :ref:`first class <t_firstclass>` types are perhaps the most important.
2122 Values of these types are the only ones which can be produced by
2123 instructions.
2124
2125 .. _t_single_value:
2126
2127 Single Value Types
2128 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2129
2130 These are the types that are valid in registers from CodeGen's perspective.
2131
2132 .. _t_integer:
2133
2134 Integer Type
2135 """"""""""""
2136
2137 :Overview:
2138
2139 The integer type is a very simple type that simply specifies an
2140 arbitrary bit width for the integer type desired. Any bit width from 1
2141 bit to 2\ :sup:`23`\ -1 (about 8 million) can be specified.
2142
2143 :Syntax:
2144
2145 ::
2146
2147       iN
2148
2149 The number of bits the integer will occupy is specified by the ``N``
2150 value.
2151
2152 Examples:
2153 *********
2154
2155 +----------------+------------------------------------------------+
2156 | ``i1``         | a single-bit integer.                          |
2157 +----------------+------------------------------------------------+
2158 | ``i32``        | a 32-bit integer.                              |
2159 +----------------+------------------------------------------------+
2160 | ``i1942652``   | a really big integer of over 1 million bits.   |
2161 +----------------+------------------------------------------------+
2162
2163 .. _t_floating:
2164
2165 Floating Point Types
2166 """"""""""""""""""""
2167
2168 .. list-table::
2169    :header-rows: 1
2170
2171    * - Type
2172      - Description
2173
2174    * - ``half``
2175      - 16-bit floating point value
2176
2177    * - ``float``
2178      - 32-bit floating point value
2179
2180    * - ``double``
2181      - 64-bit floating point value
2182
2183    * - ``fp128``
2184      - 128-bit floating point value (112-bit mantissa)
2185
2186    * - ``x86_fp80``
2187      -  80-bit floating point value (X87)
2188
2189    * - ``ppc_fp128``
2190      - 128-bit floating point value (two 64-bits)
2191
2192 X86_mmx Type
2193 """"""""""""
2194
2195 :Overview:
2196
2197 The x86_mmx type represents a value held in an MMX register on an x86
2198 machine. The operations allowed on it are quite limited: parameters and
2199 return values, load and store, and bitcast. User-specified MMX
2200 instructions are represented as intrinsic or asm calls with arguments
2201 and/or results of this type. There are no arrays, vectors or constants
2202 of this type.
2203
2204 :Syntax:
2205
2206 ::
2207
2208       x86_mmx
2209
2210
2211 .. _t_pointer:
2212
2213 Pointer Type
2214 """"""""""""
2215
2216 :Overview:
2217
2218 The pointer type is used to specify memory locations. Pointers are
2219 commonly used to reference objects in memory.
2220
2221 Pointer types may have an optional address space attribute defining the
2222 numbered address space where the pointed-to object resides. The default
2223 address space is number zero. The semantics of non-zero address spaces
2224 are target-specific.
2225
2226 Note that LLVM does not permit pointers to void (``void*``) nor does it
2227 permit pointers to labels (``label*``). Use ``i8*`` instead.
2228
2229 :Syntax:
2230
2231 ::
2232
2233       <type> *
2234
2235 :Examples:
2236
2237 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2238 | ``[4 x i32]*``          | A :ref:`pointer <t_pointer>` to :ref:`array <t_array>` of four ``i32`` values.                               |
2239 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2240 | ``i32 (i32*) *``        | A :ref:`pointer <t_pointer>` to a :ref:`function <t_function>` that takes an ``i32*``, returning an ``i32``. |
2241 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2242 | ``i32 addrspace(5)*``   | A :ref:`pointer <t_pointer>` to an ``i32`` value that resides in address space #5.                           |
2243 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2244
2245 .. _t_vector:
2246
2247 Vector Type
2248 """""""""""
2249
2250 :Overview:
2251
2252 A vector type is a simple derived type that represents a vector of
2253 elements. Vector types are used when multiple primitive data are
2254 operated in parallel using a single instruction (SIMD). A vector type
2255 requires a size (number of elements) and an underlying primitive data
2256 type. Vector types are considered :ref:`first class <t_firstclass>`.
2257
2258 :Syntax:
2259
2260 ::
2261
2262       < <# elements> x <elementtype> >
2263
2264 The number of elements is a constant integer value larger than 0;
2265 elementtype may be any integer, floating point or pointer type. Vectors
2266 of size zero are not allowed.
2267
2268 :Examples:
2269
2270 +-------------------+--------------------------------------------------+
2271 | ``<4 x i32>``     | Vector of 4 32-bit integer values.               |
2272 +-------------------+--------------------------------------------------+
2273 | ``<8 x float>``   | Vector of 8 32-bit floating-point values.        |
2274 +-------------------+--------------------------------------------------+
2275 | ``<2 x i64>``     | Vector of 2 64-bit integer values.               |
2276 +-------------------+--------------------------------------------------+
2277 | ``<4 x i64*>``    | Vector of 4 pointers to 64-bit integer values.   |
2278 +-------------------+--------------------------------------------------+
2279
2280 .. _t_label:
2281
2282 Label Type
2283 ^^^^^^^^^^
2284
2285 :Overview:
2286
2287 The label type represents code labels.
2288
2289 :Syntax:
2290
2291 ::
2292
2293       label
2294
2295 .. _t_token:
2296
2297 Token Type
2298 ^^^^^^^^^^
2299
2300 :Overview:
2301
2302 The token type is used when a value is associated with an instruction
2303 but all uses of the value must not attempt to introspect or obscure it.
2304 As such, it is not appropriate to have a :ref:`phi <i_phi>` or
2305 :ref:`select <i_select>` of type token.
2306
2307 :Syntax:
2308
2309 ::
2310
2311       token
2312
2313
2314
2315 .. _t_metadata:
2316
2317 Metadata Type
2318 ^^^^^^^^^^^^^
2319
2320 :Overview:
2321
2322 The metadata type represents embedded metadata. No derived types may be
2323 created from metadata except for :ref:`function <t_function>` arguments.
2324
2325 :Syntax:
2326
2327 ::
2328
2329       metadata
2330
2331 .. _t_aggregate:
2332
2333 Aggregate Types
2334 ^^^^^^^^^^^^^^^
2335
2336 Aggregate Types are a subset of derived types that can contain multiple
2337 member types. :ref:`Arrays <t_array>` and :ref:`structs <t_struct>` are
2338 aggregate types. :ref:`Vectors <t_vector>` are not considered to be
2339 aggregate types.
2340
2341 .. _t_array:
2342
2343 Array Type
2344 """"""""""
2345
2346 :Overview:
2347
2348 The array type is a very simple derived type that arranges elements
2349 sequentially in memory. The array type requires a size (number of
2350 elements) and an underlying data type.
2351
2352 :Syntax:
2353
2354 ::
2355
2356       [<# elements> x <elementtype>]
2357
2358 The number of elements is a constant integer value; ``elementtype`` may
2359 be any type with a size.
2360
2361 :Examples:
2362
2363 +------------------+--------------------------------------+
2364 | ``[40 x i32]``   | Array of 40 32-bit integer values.   |
2365 +------------------+--------------------------------------+
2366 | ``[41 x i32]``   | Array of 41 32-bit integer values.   |
2367 +------------------+--------------------------------------+
2368 | ``[4 x i8]``     | Array of 4 8-bit integer values.     |
2369 +------------------+--------------------------------------+
2370
2371 Here are some examples of multidimensional arrays:
2372
2373 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2374 | ``[3 x [4 x i32]]``         | 3x4 array of 32-bit integer values.                      |
2375 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2376 | ``[12 x [10 x float]]``     | 12x10 array of single precision floating point values.   |
2377 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2378 | ``[2 x [3 x [4 x i16]]]``   | 2x3x4 array of 16-bit integer values.                    |
2379 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2380
2381 There is no restriction on indexing beyond the end of the array implied
2382 by a static type (though there are restrictions on indexing beyond the
2383 bounds of an allocated object in some cases). This means that
2384 single-dimension 'variable sized array' addressing can be implemented in
2385 LLVM with a zero length array type. An implementation of 'pascal style
2386 arrays' in LLVM could use the type "``{ i32, [0 x float]}``", for
2387 example.
2388
2389 .. _t_struct:
2390
2391 Structure Type
2392 """"""""""""""
2393
2394 :Overview:
2395
2396 The structure type is used to represent a collection of data members
2397 together in memory. The elements of a structure may be any type that has
2398 a size.
2399
2400 Structures in memory are accessed using '``load``' and '``store``' by
2401 getting a pointer to a field with the '``getelementptr``' instruction.
2402 Structures in registers are accessed using the '``extractvalue``' and
2403 '``insertvalue``' instructions.
2404
2405 Structures may optionally be "packed" structures, which indicate that
2406 the alignment of the struct is one byte, and that there is no padding
2407 between the elements. In non-packed structs, padding between field types
2408 is inserted as defined by the DataLayout string in the module, which is
2409 required to match what the underlying code generator expects.
2410
2411 Structures can either be "literal" or "identified". A literal structure
2412 is defined inline with other types (e.g. ``{i32, i32}*``) whereas
2413 identified types are always defined at the top level with a name.
2414 Literal types are uniqued by their contents and can never be recursive
2415 or opaque since there is no way to write one. Identified types can be
2416 recursive, can be opaqued, and are never uniqued.
2417
2418 :Syntax:
2419
2420 ::
2421
2422       %T1 = type { <type list> }     ; Identified normal struct type
2423       %T2 = type <{ <type list> }>   ; Identified packed struct type
2424
2425 :Examples:
2426
2427 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2428 | ``{ i32, i32, i32 }``        | A triple of three ``i32`` values                                                                                                                                                      |
2429 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2430 | ``{ 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``.  |
2431 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2432 | ``<{ i8, i32 }>``            | A packed struct known to be 5 bytes in size.                                                                                                                                          |
2433 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2434
2435 .. _t_opaque:
2436
2437 Opaque Structure Types
2438 """"""""""""""""""""""
2439
2440 :Overview:
2441
2442 Opaque structure types are used to represent named structure types that
2443 do not have a body specified. This corresponds (for example) to the C
2444 notion of a forward declared structure.
2445
2446 :Syntax:
2447
2448 ::
2449
2450       %X = type opaque
2451       %52 = type opaque
2452
2453 :Examples:
2454
2455 +--------------+-------------------+
2456 | ``opaque``   | An opaque type.   |
2457 +--------------+-------------------+
2458
2459 .. _constants:
2460
2461 Constants
2462 =========
2463
2464 LLVM has several different basic types of constants. This section
2465 describes them all and their syntax.
2466
2467 Simple Constants
2468 ----------------
2469
2470 **Boolean constants**
2471     The two strings '``true``' and '``false``' are both valid constants
2472     of the ``i1`` type.
2473 **Integer constants**
2474     Standard integers (such as '4') are constants of the
2475     :ref:`integer <t_integer>` type. Negative numbers may be used with
2476     integer types.
2477 **Floating point constants**
2478     Floating point constants use standard decimal notation (e.g.
2479     123.421), exponential notation (e.g. 1.23421e+2), or a more precise
2480     hexadecimal notation (see below). The assembler requires the exact
2481     decimal value of a floating-point constant. For example, the
2482     assembler accepts 1.25 but rejects 1.3 because 1.3 is a repeating
2483     decimal in binary. Floating point constants must have a :ref:`floating
2484     point <t_floating>` type.
2485 **Null pointer constants**
2486     The identifier '``null``' is recognized as a null pointer constant
2487     and must be of :ref:`pointer type <t_pointer>`.
2488 **Token constants**
2489     The identifier '``none``' is recognized as an empty token constant
2490     and must be of :ref:`token type <t_token>`.
2491
2492 The one non-intuitive notation for constants is the hexadecimal form of
2493 floating point constants. For example, the form
2494 '``double    0x432ff973cafa8000``' is equivalent to (but harder to read
2495 than) '``double 4.5e+15``'. The only time hexadecimal floating point
2496 constants are required (and the only time that they are generated by the
2497 disassembler) is when a floating point constant must be emitted but it
2498 cannot be represented as a decimal floating point number in a reasonable
2499 number of digits. For example, NaN's, infinities, and other special
2500 values are represented in their IEEE hexadecimal format so that assembly
2501 and disassembly do not cause any bits to change in the constants.
2502
2503 When using the hexadecimal form, constants of types half, float, and
2504 double are represented using the 16-digit form shown above (which
2505 matches the IEEE754 representation for double); half and float values
2506 must, however, be exactly representable as IEEE 754 half and single
2507 precision, respectively. Hexadecimal format is always used for long
2508 double, and there are three forms of long double. The 80-bit format used
2509 by x86 is represented as ``0xK`` followed by 20 hexadecimal digits. The
2510 128-bit format used by PowerPC (two adjacent doubles) is represented by
2511 ``0xM`` followed by 32 hexadecimal digits. The IEEE 128-bit format is
2512 represented by ``0xL`` followed by 32 hexadecimal digits. Long doubles
2513 will only work if they match the long double format on your target.
2514 The IEEE 16-bit format (half precision) is represented by ``0xH``
2515 followed by 4 hexadecimal digits. All hexadecimal formats are big-endian
2516 (sign bit at the left).
2517
2518 There are no constants of type x86_mmx.
2519
2520 .. _complexconstants:
2521
2522 Complex Constants
2523 -----------------
2524
2525 Complex constants are a (potentially recursive) combination of simple
2526 constants and smaller complex constants.
2527
2528 **Structure constants**
2529     Structure constants are represented with notation similar to
2530     structure type definitions (a comma separated list of elements,
2531     surrounded by braces (``{}``)). For example:
2532     "``{ i32 4, float 17.0, i32* @G }``", where "``@G``" is declared as
2533     "``@G = external global i32``". Structure constants must have
2534     :ref:`structure type <t_struct>`, and the number and types of elements
2535     must match those specified by the type.
2536 **Array constants**
2537     Array constants are represented with notation similar to array type
2538     definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2539     square brackets (``[]``)). For example:
2540     "``[ i32 42, i32 11, i32 74 ]``". Array constants must have
2541     :ref:`array type <t_array>`, and the number and types of elements must
2542     match those specified by the type. As a special case, character array
2543     constants may also be represented as a double-quoted string using the ``c``
2544     prefix. For example: "``c"Hello World\0A\00"``".
2545 **Vector constants**
2546     Vector constants are represented with notation similar to vector
2547     type definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2548     less-than/greater-than's (``<>``)). For example:
2549     "``< i32 42, i32 11, i32 74, i32 100 >``". Vector constants
2550     must have :ref:`vector type <t_vector>`, and the number and types of
2551     elements must match those specified by the type.
2552 **Zero initialization**
2553     The string '``zeroinitializer``' can be used to zero initialize a
2554     value to zero of *any* type, including scalar and
2555     :ref:`aggregate <t_aggregate>` types. This is often used to avoid
2556     having to print large zero initializers (e.g. for large arrays) and
2557     is always exactly equivalent to using explicit zero initializers.
2558 **Metadata node**
2559     A metadata node is a constant tuple without types. For example:
2560     "``!{!0, !{!2, !0}, !"test"}``". Metadata can reference constant values,
2561     for example: "``!{!0, i32 0, i8* @global, i64 (i64)* @function, !"str"}``".
2562     Unlike other typed constants that are meant to be interpreted as part of
2563     the instruction stream, metadata is a place to attach additional
2564     information such as debug info.
2565
2566 Global Variable and Function Addresses
2567 --------------------------------------
2568
2569 The addresses of :ref:`global variables <globalvars>` and
2570 :ref:`functions <functionstructure>` are always implicitly valid
2571 (link-time) constants. These constants are explicitly referenced when
2572 the :ref:`identifier for the global <identifiers>` is used and always have
2573 :ref:`pointer <t_pointer>` type. For example, the following is a legal LLVM
2574 file:
2575
2576 .. code-block:: llvm
2577
2578     @X = global i32 17
2579     @Y = global i32 42
2580     @Z = global [2 x i32*] [ i32* @X, i32* @Y ]
2581
2582 .. _undefvalues:
2583
2584 Undefined Values
2585 ----------------
2586
2587 The string '``undef``' can be used anywhere a constant is expected, and
2588 indicates that the user of the value may receive an unspecified
2589 bit-pattern. Undefined values may be of any type (other than '``label``'
2590 or '``void``') and be used anywhere a constant is permitted.
2591
2592 Undefined values are useful because they indicate to the compiler that
2593 the program is well defined no matter what value is used. This gives the
2594 compiler more freedom to optimize. Here are some examples of
2595 (potentially surprising) transformations that are valid (in pseudo IR):
2596
2597 .. code-block:: llvm
2598
2599       %A = add %X, undef
2600       %B = sub %X, undef
2601       %C = xor %X, undef
2602     Safe:
2603       %A = undef
2604       %B = undef
2605       %C = undef
2606
2607 This is safe because all of the output bits are affected by the undef
2608 bits. Any output bit can have a zero or one depending on the input bits.
2609
2610 .. code-block:: llvm
2611
2612       %A = or %X, undef
2613       %B = and %X, undef
2614     Safe:
2615       %A = -1
2616       %B = 0
2617     Unsafe:
2618       %A = undef
2619       %B = undef
2620
2621 These logical operations have bits that are not always affected by the
2622 input. For example, if ``%X`` has a zero bit, then the output of the
2623 '``and``' operation will always be a zero for that bit, no matter what
2624 the corresponding bit from the '``undef``' is. As such, it is unsafe to
2625 optimize or assume that the result of the '``and``' is '``undef``'.
2626 However, it is safe to assume that all bits of the '``undef``' could be
2627 0, and optimize the '``and``' to 0. Likewise, it is safe to assume that
2628 all the bits of the '``undef``' operand to the '``or``' could be set,
2629 allowing the '``or``' to be folded to -1.
2630
2631 .. code-block:: llvm
2632
2633       %A = select undef, %X, %Y
2634       %B = select undef, 42, %Y
2635       %C = select %X, %Y, undef
2636     Safe:
2637       %A = %X     (or %Y)
2638       %B = 42     (or %Y)
2639       %C = %Y
2640     Unsafe:
2641       %A = undef
2642       %B = undef
2643       %C = undef
2644
2645 This set of examples shows that undefined '``select``' (and conditional
2646 branch) conditions can go *either way*, but they have to come from one
2647 of the two operands. In the ``%A`` example, if ``%X`` and ``%Y`` were
2648 both known to have a clear low bit, then ``%A`` would have to have a
2649 cleared low bit. However, in the ``%C`` example, the optimizer is
2650 allowed to assume that the '``undef``' operand could be the same as
2651 ``%Y``, allowing the whole '``select``' to be eliminated.
2652
2653 .. code-block:: llvm
2654
2655       %A = xor undef, undef
2656
2657       %B = undef
2658       %C = xor %B, %B
2659
2660       %D = undef
2661       %E = icmp slt %D, 4
2662       %F = icmp gte %D, 4
2663
2664     Safe:
2665       %A = undef
2666       %B = undef
2667       %C = undef
2668       %D = undef
2669       %E = undef
2670       %F = undef
2671
2672 This example points out that two '``undef``' operands are not
2673 necessarily the same. This can be surprising to people (and also matches
2674 C semantics) where they assume that "``X^X``" is always zero, even if
2675 ``X`` is undefined. This isn't true for a number of reasons, but the
2676 short answer is that an '``undef``' "variable" can arbitrarily change
2677 its value over its "live range". This is true because the variable
2678 doesn't actually *have a live range*. Instead, the value is logically
2679 read from arbitrary registers that happen to be around when needed, so
2680 the value is not necessarily consistent over time. In fact, ``%A`` and
2681 ``%C`` need to have the same semantics or the core LLVM "replace all
2682 uses with" concept would not hold.
2683
2684 .. code-block:: llvm
2685
2686       %A = fdiv undef, %X
2687       %B = fdiv %X, undef
2688     Safe:
2689       %A = undef
2690     b: unreachable
2691
2692 These examples show the crucial difference between an *undefined value*
2693 and *undefined behavior*. An undefined value (like '``undef``') is
2694 allowed to have an arbitrary bit-pattern. This means that the ``%A``
2695 operation can be constant folded to '``undef``', because the '``undef``'
2696 could be an SNaN, and ``fdiv`` is not (currently) defined on SNaN's.
2697 However, in the second example, we can make a more aggressive
2698 assumption: because the ``undef`` is allowed to be an arbitrary value,
2699 we are allowed to assume that it could be zero. Since a divide by zero
2700 has *undefined behavior*, we are allowed to assume that the operation
2701 does not execute at all. This allows us to delete the divide and all
2702 code after it. Because the undefined operation "can't happen", the
2703 optimizer can assume that it occurs in dead code.
2704
2705 .. code-block:: llvm
2706
2707     a:  store undef -> %X
2708     b:  store %X -> undef
2709     Safe:
2710     a: <deleted>
2711     b: unreachable
2712
2713 These examples reiterate the ``fdiv`` example: a store *of* an undefined
2714 value can be assumed to not have any effect; we can assume that the
2715 value is overwritten with bits that happen to match what was already
2716 there. However, a store *to* an undefined location could clobber
2717 arbitrary memory, therefore, it has undefined behavior.
2718
2719 .. _poisonvalues:
2720
2721 Poison Values
2722 -------------
2723
2724 Poison values are similar to :ref:`undef values <undefvalues>`, however
2725 they also represent the fact that an instruction or constant expression
2726 that cannot evoke side effects has nevertheless detected a condition
2727 that results in undefined behavior.
2728
2729 There is currently no way of representing a poison value in the IR; they
2730 only exist when produced by operations such as :ref:`add <i_add>` with
2731 the ``nsw`` flag.
2732
2733 Poison value behavior is defined in terms of value *dependence*:
2734
2735 -  Values other than :ref:`phi <i_phi>` nodes depend on their operands.
2736 -  :ref:`Phi <i_phi>` nodes depend on the operand corresponding to
2737    their dynamic predecessor basic block.
2738 -  Function arguments depend on the corresponding actual argument values
2739    in the dynamic callers of their functions.
2740 -  :ref:`Call <i_call>` instructions depend on the :ref:`ret <i_ret>`
2741    instructions that dynamically transfer control back to them.
2742 -  :ref:`Invoke <i_invoke>` instructions depend on the
2743    :ref:`ret <i_ret>`, :ref:`resume <i_resume>`, or exception-throwing
2744    call instructions that dynamically transfer control back to them.
2745 -  Non-volatile loads and stores depend on the most recent stores to all
2746    of the referenced memory addresses, following the order in the IR
2747    (including loads and stores implied by intrinsics such as
2748    :ref:`@llvm.memcpy <int_memcpy>`.)
2749 -  An instruction with externally visible side effects depends on the
2750    most recent preceding instruction with externally visible side
2751    effects, following the order in the IR. (This includes :ref:`volatile
2752    operations <volatile>`.)
2753 -  An instruction *control-depends* on a :ref:`terminator
2754    instruction <terminators>` if the terminator instruction has
2755    multiple successors and the instruction is always executed when
2756    control transfers to one of the successors, and may not be executed
2757    when control is transferred to another.
2758 -  Additionally, an instruction also *control-depends* on a terminator
2759    instruction if the set of instructions it otherwise depends on would
2760    be different if the terminator had transferred control to a different
2761    successor.
2762 -  Dependence is transitive.
2763
2764 Poison values have the same behavior as :ref:`undef values <undefvalues>`,
2765 with the additional effect that any instruction that has a *dependence*
2766 on a poison value has undefined behavior.
2767
2768 Here are some examples:
2769
2770 .. code-block:: llvm
2771
2772     entry:
2773       %poison = sub nuw i32 0, 1           ; Results in a poison value.
2774       %still_poison = and i32 %poison, 0   ; 0, but also poison.
2775       %poison_yet_again = getelementptr i32, i32* @h, i32 %still_poison
2776       store i32 0, i32* %poison_yet_again  ; memory at @h[0] is poisoned
2777
2778       store i32 %poison, i32* @g           ; Poison value stored to memory.
2779       %poison2 = load i32, i32* @g         ; Poison value loaded back from memory.
2780
2781       store volatile i32 %poison, i32* @g  ; External observation; undefined behavior.
2782
2783       %narrowaddr = bitcast i32* @g to i16*
2784       %wideaddr = bitcast i32* @g to i64*
2785       %poison3 = load i16, i16* %narrowaddr ; Returns a poison value.
2786       %poison4 = load i64, i64* %wideaddr  ; Returns a poison value.
2787
2788       %cmp = icmp slt i32 %poison, 0       ; Returns a poison value.
2789       br i1 %cmp, label %true, label %end  ; Branch to either destination.
2790
2791     true:
2792       store volatile i32 0, i32* @g        ; This is control-dependent on %cmp, so
2793                                            ; it has undefined behavior.
2794       br label %end
2795
2796     end:
2797       %p = phi i32 [ 0, %entry ], [ 1, %true ]
2798                                            ; Both edges into this PHI are
2799                                            ; control-dependent on %cmp, so this
2800                                            ; always results in a poison value.
2801
2802       store volatile i32 0, i32* @g        ; This would depend on the store in %true
2803                                            ; if %cmp is true, or the store in %entry
2804                                            ; otherwise, so this is undefined behavior.
2805
2806       br i1 %cmp, label %second_true, label %second_end
2807                                            ; The same branch again, but this time the
2808                                            ; true block doesn't have side effects.
2809
2810     second_true:
2811       ; No side effects!
2812       ret void
2813
2814     second_end:
2815       store volatile i32 0, i32* @g        ; This time, the instruction always depends
2816                                            ; on the store in %end. Also, it is
2817                                            ; control-equivalent to %end, so this is
2818                                            ; well-defined (ignoring earlier undefined
2819                                            ; behavior in this example).
2820
2821 .. _blockaddress:
2822
2823 Addresses of Basic Blocks
2824 -------------------------
2825
2826 ``blockaddress(@function, %block)``
2827
2828 The '``blockaddress``' constant computes the address of the specified
2829 basic block in the specified function, and always has an ``i8*`` type.
2830 Taking the address of the entry block is illegal.
2831
2832 This value only has defined behavior when used as an operand to the
2833 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`' instruction, or for comparisons
2834 against null. Pointer equality tests between labels addresses results in
2835 undefined behavior --- though, again, comparison against null is ok, and
2836 no label is equal to the null pointer. This may be passed around as an
2837 opaque pointer sized value as long as the bits are not inspected. This
2838 allows ``ptrtoint`` and arithmetic to be performed on these values so
2839 long as the original value is reconstituted before the ``indirectbr``
2840 instruction.
2841
2842 Finally, some targets may provide defined semantics when using the value
2843 as the operand to an inline assembly, but that is target specific.
2844
2845 .. _constantexprs:
2846
2847 Constant Expressions
2848 --------------------
2849
2850 Constant expressions are used to allow expressions involving other
2851 constants to be used as constants. Constant expressions may be of any
2852 :ref:`first class <t_firstclass>` type and may involve any LLVM operation
2853 that does not have side effects (e.g. load and call are not supported).
2854 The following is the syntax for constant expressions:
2855
2856 ``trunc (CST to TYPE)``
2857     Truncate a constant to another type. The bit size of CST must be
2858     larger than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2859 ``zext (CST to TYPE)``
2860     Zero extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2861     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2862 ``sext (CST to TYPE)``
2863     Sign extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2864     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2865 ``fptrunc (CST to TYPE)``
2866     Truncate a floating point constant to another floating point type.
2867     The size of CST must be larger than the size of TYPE. Both types
2868     must be floating point.
2869 ``fpext (CST to TYPE)``
2870     Floating point extend a constant to another type. The size of CST
2871     must be smaller or equal to the size of TYPE. Both types must be
2872     floating point.
2873 ``fptoui (CST to TYPE)``
2874     Convert a floating point constant to the corresponding unsigned
2875     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2876     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2877     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2878     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2879 ``fptosi (CST to TYPE)``
2880     Convert a floating point constant to the corresponding signed
2881     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2882     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2883     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2884     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2885 ``uitofp (CST to TYPE)``
2886     Convert an unsigned integer constant to the corresponding floating
2887     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2888     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2889     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2890     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2891 ``sitofp (CST to TYPE)``
2892     Convert a signed integer constant to the corresponding floating
2893     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2894     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2895     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2896     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2897 ``ptrtoint (CST to TYPE)``
2898     Convert a pointer typed constant to the corresponding integer
2899     constant. ``TYPE`` must be an integer type. ``CST`` must be of
2900     pointer type. The ``CST`` value is zero extended, truncated, or
2901     unchanged to make it fit in ``TYPE``.
2902 ``inttoptr (CST to TYPE)``
2903     Convert an integer constant to a pointer constant. TYPE must be a
2904     pointer type. CST must be of integer type. The CST value is zero
2905     extended, truncated, or unchanged to make it fit in a pointer size.
2906     This one is *really* dangerous!
2907 ``bitcast (CST to TYPE)``
2908     Convert a constant, CST, to another TYPE. The constraints of the
2909     operands are the same as those for the :ref:`bitcast
2910     instruction <i_bitcast>`.
2911 ``addrspacecast (CST to TYPE)``
2912     Convert a constant pointer or constant vector of pointer, CST, to another
2913     TYPE in a different address space. The constraints of the operands are the
2914     same as those for the :ref:`addrspacecast instruction <i_addrspacecast>`.
2915 ``getelementptr (TY, CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``, ``getelementptr inbounds (TY, CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``
2916     Perform the :ref:`getelementptr operation <i_getelementptr>` on
2917     constants. As with the :ref:`getelementptr <i_getelementptr>`
2918     instruction, the index list may have zero or more indexes, which are
2919     required to make sense for the type of "pointer to TY".
2920 ``select (COND, VAL1, VAL2)``
2921     Perform the :ref:`select operation <i_select>` on constants.
2922 ``icmp COND (VAL1, VAL2)``
2923     Performs the :ref:`icmp operation <i_icmp>` on constants.
2924 ``fcmp COND (VAL1, VAL2)``
2925     Performs the :ref:`fcmp operation <i_fcmp>` on constants.
2926 ``extractelement (VAL, IDX)``
2927     Perform the :ref:`extractelement operation <i_extractelement>` on
2928     constants.
2929 ``insertelement (VAL, ELT, IDX)``
2930     Perform the :ref:`insertelement operation <i_insertelement>` on
2931     constants.
2932 ``shufflevector (VEC1, VEC2, IDXMASK)``
2933     Perform the :ref:`shufflevector operation <i_shufflevector>` on
2934     constants.
2935 ``extractvalue (VAL, IDX0, IDX1, ...)``
2936     Perform the :ref:`extractvalue operation <i_extractvalue>` on
2937     constants. The index list is interpreted in a similar manner as
2938     indices in a ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At
2939     least one index value must be specified.
2940 ``insertvalue (VAL, ELT, IDX0, IDX1, ...)``
2941     Perform the :ref:`insertvalue operation <i_insertvalue>` on constants.
2942     The index list is interpreted in a similar manner as indices in a
2943     ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At least one index
2944     value must be specified.
2945 ``OPCODE (LHS, RHS)``
2946     Perform the specified operation of the LHS and RHS constants. OPCODE
2947     may be any of the :ref:`binary <binaryops>` or :ref:`bitwise
2948     binary <bitwiseops>` operations. The constraints on operands are
2949     the same as those for the corresponding instruction (e.g. no bitwise
2950     operations on floating point values are allowed).
2951
2952 Other Values
2953 ============
2954
2955 .. _inlineasmexprs:
2956
2957 Inline Assembler Expressions
2958 ----------------------------
2959
2960 LLVM supports inline assembler expressions (as opposed to :ref:`Module-Level
2961 Inline Assembly <moduleasm>`) through the use of a special value. This value
2962 represents the inline assembler as a template string (containing the
2963 instructions to emit), a list of operand constraints (stored as a string), a
2964 flag that indicates whether or not the inline asm expression has side effects,
2965 and a flag indicating whether the function containing the asm needs to align its
2966 stack conservatively.
2967
2968 The template string supports argument substitution of the operands using "``$``"
2969 followed by a number, to indicate substitution of the given register/memory
2970 location, as specified by the constraint string. "``${NUM:MODIFIER}``" may also
2971 be used, where ``MODIFIER`` is a target-specific annotation for how to print the
2972 operand (See :ref:`inline-asm-modifiers`).
2973
2974 A literal "``$``" may be included by using "``$$``" in the template. To include
2975 other special characters into the output, the usual "``\XX``" escapes may be
2976 used, just as in other strings. Note that after template substitution, the
2977 resulting assembly string is parsed by LLVM's integrated assembler unless it is
2978 disabled -- even when emitting a ``.s`` file -- and thus must contain assembly
2979 syntax known to LLVM.
2980
2981 LLVM's support for inline asm is modeled closely on the requirements of Clang's
2982 GCC-compatible inline-asm support. Thus, the feature-set and the constraint and
2983 modifier codes listed here are similar or identical to those in GCC's inline asm
2984 support. However, to be clear, the syntax of the template and constraint strings
2985 described here is *not* the same as the syntax accepted by GCC and Clang, and,
2986 while most constraint letters are passed through as-is by Clang, some get
2987 translated to other codes when converting from the C source to the LLVM
2988 assembly.
2989
2990 An example inline assembler expression is:
2991
2992 .. code-block:: llvm
2993
2994     i32 (i32) asm "bswap $0", "=r,r"
2995
2996 Inline assembler expressions may **only** be used as the callee operand
2997 of a :ref:`call <i_call>` or an :ref:`invoke <i_invoke>` instruction.
2998 Thus, typically we have:
2999
3000 .. code-block:: llvm
3001
3002     %X = call i32 asm "bswap $0", "=r,r"(i32 %Y)
3003
3004 Inline asms with side effects not visible in the constraint list must be
3005 marked as having side effects. This is done through the use of the
3006 '``sideeffect``' keyword, like so:
3007
3008 .. code-block:: llvm
3009
3010     call void asm sideeffect "eieio", ""()
3011
3012 In some cases inline asms will contain code that will not work unless
3013 the stack is aligned in some way, such as calls or SSE instructions on
3014 x86, yet will not contain code that does that alignment within the asm.
3015 The compiler should make conservative assumptions about what the asm
3016 might contain and should generate its usual stack alignment code in the
3017 prologue if the '``alignstack``' keyword is present:
3018
3019 .. code-block:: llvm
3020
3021     call void asm alignstack "eieio", ""()
3022
3023 Inline asms also support using non-standard assembly dialects. The
3024 assumed dialect is ATT. When the '``inteldialect``' keyword is present,
3025 the inline asm is using the Intel dialect. Currently, ATT and Intel are
3026 the only supported dialects. An example is:
3027
3028 .. code-block:: llvm
3029
3030     call void asm inteldialect "eieio", ""()
3031
3032 If multiple keywords appear the '``sideeffect``' keyword must come
3033 first, the '``alignstack``' keyword second and the '``inteldialect``'
3034 keyword last.
3035
3036 Inline Asm Constraint String
3037 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3038
3039 The constraint list is a comma-separated string, each element containing one or
3040 more constraint codes.
3041
3042 For each element in the constraint list an appropriate register or memory
3043 operand will be chosen, and it will be made available to assembly template
3044 string expansion as ``$0`` for the first constraint in the list, ``$1`` for the
3045 second, etc.
3046
3047 There are three different types of constraints, which are distinguished by a
3048 prefix symbol in front of the constraint code: Output, Input, and Clobber. The
3049 constraints must always be given in that order: outputs first, then inputs, then
3050 clobbers. They cannot be intermingled.
3051
3052 There are also three different categories of constraint codes:
3053
3054 - Register constraint. This is either a register class, or a fixed physical
3055   register. This kind of constraint will allocate a register, and if necessary,
3056   bitcast the argument or result to the appropriate type.
3057 - Memory constraint. This kind of constraint is for use with an instruction
3058   taking a memory operand. Different constraints allow for different addressing
3059   modes used by the target.
3060 - Immediate value constraint. This kind of constraint is for an integer or other
3061   immediate value which can be rendered directly into an instruction. The
3062   various target-specific constraints allow the selection of a value in the
3063   proper range for the instruction you wish to use it with.
3064
3065 Output constraints
3066 """"""""""""""""""
3067
3068 Output constraints are specified by an "``=``" prefix (e.g. "``=r``"). This
3069 indicates that the assembly will write to this operand, and the operand will
3070 then be made available as a return value of the ``asm`` expression. Output
3071 constraints do not consume an argument from the call instruction. (Except, see
3072 below about indirect outputs).
3073
3074 Normally, it is expected that no output locations are written to by the assembly
3075 expression until *all* of the inputs have been read. As such, LLVM may assign
3076 the same register to an output and an input. If this is not safe (e.g. if the
3077 assembly contains two instructions, where the first writes to one output, and
3078 the second reads an input and writes to a second output), then the "``&``"
3079 modifier must be used (e.g. "``=&r``") to specify that the output is an
3080 "early-clobber" output. Marking an ouput as "early-clobber" ensures that LLVM
3081 will not use the same register for any inputs (other than an input tied to this
3082 output).
3083
3084 Input constraints
3085 """""""""""""""""
3086
3087 Input constraints do not have a prefix -- just the constraint codes. Each input
3088 constraint will consume one argument from the call instruction. It is not
3089 permitted for the asm to write to any input register or memory location (unless
3090 that input is tied to an output). Note also that multiple inputs may all be
3091 assigned to the same register, if LLVM can determine that they necessarily all
3092 contain the same value.
3093
3094 Instead of providing a Constraint Code, input constraints may also "tie"
3095 themselves to an output constraint, by providing an integer as the constraint
3096 string. Tied inputs still consume an argument from the call instruction, and
3097 take up a position in the asm template numbering as is usual -- they will simply
3098 be constrained to always use the same register as the output they've been tied
3099 to. For example, a constraint string of "``=r,0``" says to assign a register for
3100 output, and use that register as an input as well (it being the 0'th
3101 constraint).
3102
3103 It is permitted to tie an input to an "early-clobber" output. In that case, no
3104 *other* input may share the same register as the input tied to the early-clobber
3105 (even when the other input has the same value).
3106
3107 You may only tie an input to an output which has a register constraint, not a
3108 memory constraint. Only a single input may be tied to an output.
3109
3110 There is also an "interesting" feature which deserves a bit of explanation: if a
3111 register class constraint allocates a register which is too small for the value
3112 type operand provided as input, the input value will be split into multiple
3113 registers, and all of them passed to the inline asm.
3114
3115 However, this feature is often not as useful as you might think.
3116
3117 Firstly, the registers are *not* guaranteed to be consecutive. So, on those
3118 architectures that have instructions which operate on multiple consecutive
3119 instructions, this is not an appropriate way to support them. (e.g. the 32-bit
3120 SparcV8 has a 64-bit load, which instruction takes a single 32-bit register. The
3121 hardware then loads into both the named register, and the next register. This
3122 feature of inline asm would not be useful to support that.)
3123
3124 A few of the targets provide a template string modifier allowing explicit access
3125 to the second register of a two-register operand (e.g. MIPS ``L``, ``M``, and
3126 ``D``). On such an architecture, you can actually access the second allocated
3127 register (yet, still, not any subsequent ones). But, in that case, you're still
3128 probably better off simply splitting the value into two separate operands, for
3129 clarity. (e.g. see the description of the ``A`` constraint on X86, which,
3130 despite existing only for use with this feature, is not really a good idea to
3131 use)
3132
3133 Indirect inputs and outputs
3134 """""""""""""""""""""""""""
3135
3136 Indirect output or input constraints can be specified by the "``*``" modifier
3137 (which goes after the "``=``" in case of an output). This indicates that the asm
3138 will write to or read from the contents of an *address* provided as an input
3139 argument. (Note that in this way, indirect outputs act more like an *input* than
3140 an output: just like an input, they consume an argument of the call expression,
3141 rather than producing a return value. An indirect output constraint is an
3142 "output" only in that the asm is expected to write to the contents of the input
3143 memory location, instead of just read from it).
3144
3145 This is most typically used for memory constraint, e.g. "``=*m``", to pass the
3146 address of a variable as a value.
3147
3148 It is also possible to use an indirect *register* constraint, but only on output
3149 (e.g. "``=*r``"). This will cause LLVM to allocate a register for an output
3150 value normally, and then, separately emit a store to the address provided as
3151 input, after the provided inline asm. (It's not clear what value this
3152 functionality provides, compared to writing the store explicitly after the asm
3153 statement, and it can only produce worse code, since it bypasses many
3154 optimization passes. I would recommend not using it.)
3155
3156
3157 Clobber constraints
3158 """""""""""""""""""
3159
3160 A clobber constraint is indicated by a "``~``" prefix. A clobber does not
3161 consume an input operand, nor generate an output. Clobbers cannot use any of the
3162 general constraint code letters -- they may use only explicit register
3163 constraints, e.g. "``~{eax}``". The one exception is that a clobber string of
3164 "``~{memory}``" indicates that the assembly writes to arbitrary undeclared
3165 memory locations -- not only the memory pointed to by a declared indirect
3166 output.
3167
3168
3169 Constraint Codes
3170 """"""""""""""""
3171 After a potential prefix comes constraint code, or codes.
3172
3173 A Constraint Code is either a single letter (e.g. "``r``"), a "``^``" character
3174 followed by two letters (e.g. "``^wc``"), or "``{``" register-name "``}``"
3175 (e.g. "``{eax}``").
3176
3177 The one and two letter constraint codes are typically chosen to be the same as
3178 GCC's constraint codes.
3179
3180 A single constraint may include one or more than constraint code in it, leaving
3181 it up to LLVM to choose which one to use. This is included mainly for
3182 compatibility with the translation of GCC inline asm coming from clang.
3183
3184 There are two ways to specify alternatives, and either or both may be used in an
3185 inline asm constraint list:
3186
3187 1) Append the codes to each other, making a constraint code set. E.g. "``im``"
3188    or "``{eax}m``". This means "choose any of the options in the set". The
3189    choice of constraint is made independently for each constraint in the
3190    constraint list.
3191
3192 2) Use "``|``" between constraint code sets, creating alternatives. Every
3193    constraint in the constraint list must have the same number of alternative
3194    sets. With this syntax, the same alternative in *all* of the items in the
3195    constraint list will be chosen together.
3196
3197 Putting those together, you might have a two operand constraint string like
3198 ``"rm|r,ri|rm"``. This indicates that if operand 0 is ``r`` or ``m``, then
3199 operand 1 may be one of ``r`` or ``i``. If operand 0 is ``r``, then operand 1
3200 may be one of ``r`` or ``m``. But, operand 0 and 1 cannot both be of type m.
3201
3202 However, the use of either of the alternatives features is *NOT* recommended, as
3203 LLVM is not able to make an intelligent choice about which one to use. (At the
3204 point it currently needs to choose, not enough information is available to do so
3205 in a smart way.) Thus, it simply tries to make a choice that's most likely to
3206 compile, not one that will be optimal performance. (e.g., given "``rm``", it'll
3207 always choose to use memory, not registers). And, if given multiple registers,
3208 or multiple register classes, it will simply choose the first one. (In fact, it
3209 doesn't currently even ensure explicitly specified physical registers are
3210 unique, so specifying multiple physical registers as alternatives, like
3211 ``{r11}{r12},{r11}{r12}``, will assign r11 to both operands, not at all what was
3212 intended.)
3213
3214 Supported Constraint Code List
3215 """"""""""""""""""""""""""""""
3216
3217 The constraint codes are, in general, expected to behave the same way they do in
3218 GCC. LLVM's support is often implemented on an 'as-needed' basis, to support C
3219 inline asm code which was supported by GCC. A mismatch in behavior between LLVM
3220 and GCC likely indicates a bug in LLVM.
3221
3222 Some constraint codes are typically supported by all targets:
3223
3224 - ``r``: A register in the target's general purpose register class.
3225 - ``m``: A memory address operand. It is target-specific what addressing modes
3226   are supported, typical examples are register, or register + register offset,
3227   or register + immediate offset (of some target-specific size).
3228 - ``i``: An integer constant (of target-specific width). Allows either a simple
3229   immediate, or a relocatable value.
3230 - ``n``: An integer constant -- *not* including relocatable values.
3231 - ``s``: An integer constant, but allowing *only* relocatable values.
3232 - ``X``: Allows an operand of any kind, no constraint whatsoever. Typically
3233   useful to pass a label for an asm branch or call.
3234
3235   .. FIXME: but that surely isn't actually okay to jump out of an asm
3236      block without telling llvm about the control transfer???)
3237
3238 - ``{register-name}``: Requires exactly the named physical register.
3239
3240 Other constraints are target-specific:
3241
3242 AArch64:
3243
3244 - ``z``: An immediate integer 0. Outputs ``WZR`` or ``XZR``, as appropriate.
3245 - ``I``: An immediate integer valid for an ``ADD`` or ``SUB`` instruction,
3246   i.e. 0 to 4095 with optional shift by 12.
3247 - ``J``: An immediate integer that, when negated, is valid for an ``ADD`` or
3248   ``SUB`` instruction, i.e. -1 to -4095 with optional left shift by 12.
3249 - ``K``: An immediate integer that is valid for the 'bitmask immediate 32' of a
3250   logical instruction like ``AND``, ``EOR``, or ``ORR`` with a 32-bit register.
3251 - ``L``: An immediate integer that is valid for the 'bitmask immediate 64' of a
3252   logical instruction like ``AND``, ``EOR``, or ``ORR`` with a 64-bit register.
3253 - ``M``: An immediate integer for use with the ``MOV`` assembly alias on a
3254   32-bit register. This is a superset of ``K``: in addition to the bitmask
3255   immediate, also allows immediate integers which can be loaded with a single
3256   ``MOVZ`` or ``MOVL`` instruction.
3257 - ``N``: An immediate integer for use with the ``MOV`` assembly alias on a
3258   64-bit register. This is a superset of ``L``.
3259 - ``Q``: Memory address operand must be in a single register (no
3260   offsets). (However, LLVM currently does this for the ``m`` constraint as
3261   well.)
3262 - ``r``: A 32 or 64-bit integer register (W* or X*).
3263 - ``w``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register.
3264 - ``x``: A lower 128-bit floating-point/SIMD register (``V0`` to ``V15``).
3265
3266 AMDGPU:
3267
3268 - ``r``: A 32 or 64-bit integer register.
3269 - ``[0-9]v``: The 32-bit VGPR register, number 0-9.
3270 - ``[0-9]s``: The 32-bit SGPR register, number 0-9.
3271
3272
3273 All ARM modes:
3274
3275 - ``Q``, ``Um``, ``Un``, ``Uq``, ``Us``, ``Ut``, ``Uv``, ``Uy``: Memory address
3276   operand. Treated the same as operand ``m``, at the moment.
3277
3278 ARM and ARM's Thumb2 mode:
3279
3280 - ``j``: An immediate integer between 0 and 65535 (valid for ``MOVW``)
3281 - ``I``: An immediate integer valid for a data-processing instruction.
3282 - ``J``: An immediate integer between -4095 and 4095.
3283 - ``K``: An immediate integer whose bitwise inverse is valid for a
3284   data-processing instruction. (Can be used with template modifier "``B``" to
3285   print the inverted value).
3286 - ``L``: An immediate integer whose negation is valid for a data-processing
3287   instruction. (Can be used with template modifier "``n``" to print the negated
3288   value).
3289 - ``M``: A power of two or a integer between 0 and 32.
3290 - ``N``: Invalid immediate constraint.
3291 - ``O``: Invalid immediate constraint.
3292 - ``r``: A general-purpose 32-bit integer register (``r0-r15``).
3293 - ``l``: In Thumb2 mode, low 32-bit GPR registers (``r0-r7``). In ARM mode, same
3294   as ``r``.
3295 - ``h``: In Thumb2 mode, a high 32-bit GPR register (``r8-r15``). In ARM mode,
3296   invalid.
3297 - ``w``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register: ``s0-s31``,
3298   ``d0-d31``, or ``q0-q15``.
3299 - ``x``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register: ``s0-s15``,
3300   ``d0-d7``, or ``q0-q3``.
3301 - ``t``: A floating-point/SIMD register, only supports 32-bit values:
3302   ``s0-s31``.
3303
3304 ARM's Thumb1 mode:
3305
3306 - ``I``: An immediate integer between 0 and 255.
3307 - ``J``: An immediate integer between -255 and -1.
3308 - ``K``: An immediate integer between 0 and 255, with optional left-shift by
3309   some amount.
3310 - ``L``: An immediate integer between -7 and 7.
3311 - ``M``: An immediate integer which is a multiple of 4 between 0 and 1020.
3312 - ``N``: An immediate integer between 0 and 31.
3313 - ``O``: An immediate integer which is a multiple of 4 between -508 and 508.
3314 - ``r``: A low 32-bit GPR register (``r0-r7``).
3315 - ``l``: A low 32-bit GPR register (``r0-r7``).
3316 - ``h``: A high GPR register (``r0-r7``).
3317 - ``w``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register: ``s0-s31``,
3318   ``d0-d31``, or ``q0-q15``.
3319 - ``x``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register: ``s0-s15``,
3320   ``d0-d7``, or ``q0-q3``.
3321 - ``t``: A floating-point/SIMD register, only supports 32-bit values:
3322   ``s0-s31``.
3323
3324
3325 Hexagon:
3326
3327 - ``o``, ``v``: A memory address operand, treated the same as constraint ``m``,
3328   at the moment.
3329 - ``r``: A 32 or 64-bit register.
3330
3331 MSP430:
3332
3333 - ``r``: An 8 or 16-bit register.
3334
3335 MIPS:
3336
3337 - ``I``: An immediate signed 16-bit integer.
3338 - ``J``: An immediate integer zero.
3339 - ``K``: An immediate unsigned 16-bit integer.
3340 - ``L``: An immediate 32-bit integer, where the lower 16 bits are 0.
3341 - ``N``: An immediate integer between -65535 and -1.
3342 - ``O``: An immediate signed 15-bit integer.
3343 - ``P``: An immediate integer between 1 and 65535.
3344 - ``m``: A memory address operand. In MIPS-SE mode, allows a base address
3345   register plus 16-bit immediate offset. In MIPS mode, just a base register.
3346 - ``R``: A memory address operand. In MIPS-SE mode, allows a base address
3347   register plus a 9-bit signed offset. In MIPS mode, the same as constraint
3348   ``m``.
3349 - ``ZC``: A memory address operand, suitable for use in a ``pref``, ``ll``, or
3350   ``sc`` instruction on the given subtarget (details vary).
3351 - ``r``, ``d``,  ``y``: A 32 or 64-bit GPR register.
3352 - ``f``: A 32 or 64-bit FPU register (``F0-F31``), or a 128-bit MSA register
3353   (``W0-W31``). In the case of MSA registers, it is recommended to use the ``w``
3354   argument modifier for compatibility with GCC.
3355 - ``c``: A 32-bit or 64-bit GPR register suitable for indirect jump (always
3356   ``25``).
3357 - ``l``: The ``lo`` register, 32 or 64-bit.
3358 - ``x``: Invalid.
3359
3360 NVPTX:
3361
3362 - ``b``: A 1-bit integer register.
3363 - ``c`` or ``h``: A 16-bit integer register.
3364 - ``r``: A 32-bit integer register.
3365 - ``l`` or ``N``: A 64-bit integer register.
3366 - ``f``: A 32-bit float register.
3367 - ``d``: A 64-bit float register.
3368
3369
3370 PowerPC:
3371
3372 - ``I``: An immediate signed 16-bit integer.
3373 - ``J``: An immediate unsigned 16-bit integer, shifted left 16 bits.
3374 - ``K``: An immediate unsigned 16-bit integer.
3375 - ``L``: An immediate signed 16-bit integer, shifted left 16 bits.
3376 - ``M``: An immediate integer greater than 31.
3377 - ``N``: An immediate integer that is an exact power of 2.
3378 - ``O``: The immediate integer constant 0.
3379 - ``P``: An immediate integer constant whose negation is a signed 16-bit
3380   constant.
3381 - ``es``, ``o``, ``Q``, ``Z``, ``Zy``: A memory address operand, currently
3382   treated the same as ``m``.
3383 - ``r``: A 32 or 64-bit integer register.
3384 - ``b``: A 32 or 64-bit integer register, excluding ``R0`` (that is:
3385   ``R1-R31``).
3386 - ``f``: A 32 or 64-bit float register (``F0-F31``), or when QPX is enabled, a
3387   128 or 256-bit QPX register (``Q0-Q31``; aliases the ``F`` registers).
3388 - ``v``: For ``4 x f32`` or ``4 x f64`` types, when QPX is enabled, a
3389   128 or 256-bit QPX register (``Q0-Q31``), otherwise a 128-bit
3390   altivec vector register (``V0-V31``).
3391
3392   .. FIXME: is this a bug that v accepts QPX registers? I think this
3393      is supposed to only use the altivec vector registers?
3394
3395 - ``y``: Condition register (``CR0-CR7``).
3396 - ``wc``: An individual CR bit in a CR register.
3397 - ``wa``, ``wd``, ``wf``: Any 128-bit VSX vector register, from the full VSX
3398   register set (overlapping both the floating-point and vector register files).
3399 - ``ws``: A 32 or 64-bit floating point register, from the full VSX register
3400   set.
3401
3402 Sparc:
3403
3404 - ``I``: An immediate 13-bit signed integer.
3405 - ``r``: A 32-bit integer register.
3406
3407 SystemZ:
3408
3409 - ``I``: An immediate unsigned 8-bit integer.
3410 - ``J``: An immediate unsigned 12-bit integer.
3411 - ``K``: An immediate signed 16-bit integer.
3412 - ``L``: An immediate signed 20-bit integer.
3413 - ``M``: An immediate integer 0x7fffffff.
3414 - ``Q``, ``R``, ``S``, ``T``: A memory address operand, treated the same as
3415   ``m``, at the moment.
3416 - ``r`` or ``d``: A 32, 64, or 128-bit integer register.
3417 - ``a``: A 32, 64, or 128-bit integer address register (excludes R0, which in an
3418   address context evaluates as zero).
3419 - ``h``: A 32-bit value in the high part of a 64bit data register
3420   (LLVM-specific)
3421 - ``f``: A 32, 64, or 128-bit floating point register.
3422
3423 X86:
3424
3425 - ``I``: An immediate integer between 0 and 31.
3426 - ``J``: An immediate integer between 0 and 64.
3427 - ``K``: An immediate signed 8-bit integer.
3428 - ``L``: An immediate integer, 0xff or 0xffff or (in 64-bit mode only)
3429   0xffffffff.
3430 - ``M``: An immediate integer between 0 and 3.
3431 - ``N``: An immediate unsigned 8-bit integer.
3432 - ``O``: An immediate integer between 0 and 127.
3433 - ``e``: An immediate 32-bit signed integer.
3434 - ``Z``: An immediate 32-bit unsigned integer.
3435 - ``o``, ``v``: Treated the same as ``m``, at the moment.
3436 - ``q``: An 8, 16, 32, or 64-bit register which can be accessed as an 8-bit
3437   ``l`` integer register. On X86-32, this is the ``a``, ``b``, ``c``, and ``d``
3438   registers, and on X86-64, it is all of the integer registers.
3439 - ``Q``: An 8, 16, 32, or 64-bit register which can be accessed as an 8-bit
3440   ``h`` integer register. This is the ``a``, ``b``, ``c``, and ``d`` registers.
3441 - ``r`` or ``l``: An 8, 16, 32, or 64-bit integer register.
3442 - ``R``: An 8, 16, 32, or 64-bit "legacy" integer register -- one which has
3443   existed since i386, and can be accessed without the REX prefix.
3444 - ``f``: A 32, 64, or 80-bit '387 FPU stack pseudo-register.
3445 - ``y``: A 64-bit MMX register, if MMX is enabled.
3446 - ``x``: If SSE is enabled: a 32 or 64-bit scalar operand, or 128-bit vector
3447   operand in a SSE register. If AVX is also enabled, can also be a 256-bit
3448   vector operand in an AVX register. If AVX-512 is also enabled, can also be a
3449   512-bit vector operand in an AVX512 register, Otherwise, an error.
3450 - ``Y``: The same as ``x``, if *SSE2* is enabled, otherwise an error.
3451 - ``A``: Special case: allocates EAX first, then EDX, for a single operand (in
3452   32-bit mode, a 64-bit integer operand will get split into two registers). It
3453   is not recommended to use this constraint, as in 64-bit mode, the 64-bit
3454   operand will get allocated only to RAX -- if two 32-bit operands are needed,
3455   you're better off splitting it yourself, before passing it to the asm
3456   statement.
3457
3458 XCore:
3459
3460 - ``r``: A 32-bit integer register.
3461
3462
3463 .. _inline-asm-modifiers:
3464
3465 Asm template argument modifiers
3466 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3467
3468 In the asm template string, modifiers can be used on the operand reference, like
3469 "``${0:n}``".
3470
3471 The modifiers are, in general, expected to behave the same way they do in
3472 GCC. LLVM's support is often implemented on an 'as-needed' basis, to support C
3473 inline asm code which was supported by GCC. A mismatch in behavior between LLVM
3474 and GCC likely indicates a bug in LLVM.
3475
3476 Target-independent:
3477
3478 - ``c``: Print an immediate integer constant unadorned, without
3479   the target-specific immediate punctuation (e.g. no ``$`` prefix).
3480 - ``n``: Negate and print immediate integer constant unadorned, without the
3481   target-specific immediate punctuation (e.g. no ``$`` prefix).
3482 - ``l``: Print as an unadorned label, without the target-specific label
3483   punctuation (e.g. no ``$`` prefix).
3484
3485 AArch64:
3486
3487 - ``w``: Print a GPR register with a ``w*`` name instead of ``x*`` name. E.g.,
3488   instead of ``x30``, print ``w30``.
3489 - ``x``: Print a GPR register with a ``x*`` name. (this is the default, anyhow).
3490 - ``b``, ``h``, ``s``, ``d``, ``q``: Print a floating-point/SIMD register with a
3491   ``b*``, ``h*``, ``s*``, ``d*``, or ``q*`` name, rather than the default of
3492   ``v*``.
3493
3494 AMDGPU:
3495
3496 - ``r``: No effect.
3497
3498 ARM:
3499
3500 - ``a``: Print an operand as an address (with ``[`` and ``]`` surrounding a
3501   register).
3502 - ``P``: No effect.
3503 - ``q``: No effect.
3504 - ``y``: Print a VFP single-precision register as an indexed double (e.g. print
3505   as ``d4[1]`` instead of ``s9``)
3506 - ``B``: Bitwise invert and print an immediate integer constant without ``#``
3507   prefix.
3508 - ``L``: Print the low 16-bits of an immediate integer constant.
3509 - ``M``: Print as a register set suitable for ldm/stm. Also prints *all*
3510   register operands subsequent to the specified one (!), so use carefully.
3511 - ``Q``: Print the low-order register of a register-pair, or the low-order
3512   register of a two-register operand.
3513 - ``R``: Print the high-order register of a register-pair, or the high-order
3514   register of a two-register operand.
3515 - ``H``: Print the second register of a register-pair. (On a big-endian system,
3516   ``H`` is equivalent to ``Q``, and on little-endian system, ``H`` is equivalent
3517   to ``R``.)
3518
3519   .. FIXME: H doesn't currently support printing the second register
3520      of a two-register operand.
3521
3522 - ``e``: Print the low doubleword register of a NEON quad register.
3523 - ``f``: Print the high doubleword register of a NEON quad register.
3524 - ``m``: Print the base register of a memory operand without the ``[`` and ``]``
3525   adornment.
3526
3527 Hexagon:
3528
3529 - ``L``: Print the second register of a two-register operand. Requires that it
3530   has been allocated consecutively to the first.
3531
3532   .. FIXME: why is it restricted to consecutive ones? And there's
3533      nothing that ensures that happens, is there?
3534
3535 - ``I``: Print the letter 'i' if the operand is an integer constant, otherwise
3536   nothing. Used to print 'addi' vs 'add' instructions.
3537
3538 MSP430:
3539
3540 No additional modifiers.
3541
3542 MIPS:
3543
3544 - ``X``: Print an immediate integer as hexadecimal
3545 - ``x``: Print the low 16 bits of an immediate integer as hexadecimal.
3546 - ``d``: Print an immediate integer as decimal.
3547 - ``m``: Subtract one and print an immediate integer as decimal.
3548 - ``z``: Print $0 if an immediate zero, otherwise print normally.
3549 - ``L``: Print the low-order register of a two-register operand, or prints the
3550   address of the low-order word of a double-word memory operand.
3551
3552   .. FIXME: L seems to be missing memory operand support.
3553
3554 - ``M``: Print the high-order register of a two-register operand, or prints the
3555   address of the high-order word of a double-word memory operand.
3556
3557   .. FIXME: M seems to be missing memory operand support.
3558
3559 - ``D``: Print the second register of a two-register operand, or prints the
3560   second word of a double-word memory operand. (On a big-endian system, ``D`` is
3561   equivalent to ``L``, and on little-endian system, ``D`` is equivalent to
3562   ``M``.)
3563 - ``w``: No effect. Provided for compatibility with GCC which requires this
3564   modifier in order to print MSA registers (``W0-W31``) with the ``f``
3565   constraint.
3566
3567 NVPTX:
3568
3569 - ``r``: No effect.
3570
3571 PowerPC:
3572
3573 - ``L``: Print the second register of a two-register operand. Requires that it
3574   has been allocated consecutively to the first.
3575
3576   .. FIXME: why is it restricted to consecutive ones? And there's
3577      nothing that ensures that happens, is there?
3578
3579 - ``I``: Print the letter 'i' if the operand is an integer constant, otherwise
3580   nothing. Used to print 'addi' vs 'add' instructions.
3581 - ``y``: For a memory operand, prints formatter for a two-register X-form
3582   instruction. (Currently always prints ``r0,OPERAND``).
3583 - ``U``: Prints 'u' if the memory operand is an update form, and nothing
3584   otherwise. (NOTE: LLVM does not support update form, so this will currently
3585   always print nothing)
3586 - ``X``: Prints 'x' if the memory operand is an indexed form. (NOTE: LLVM does
3587   not support indexed form, so this will currently always print nothing)
3588
3589 Sparc:
3590
3591 - ``r``: No effect.
3592
3593 SystemZ:
3594
3595 SystemZ implements only ``n``, and does *not* support any of the other
3596 target-independent modifiers.
3597
3598 X86:
3599
3600 - ``c``: Print an unadorned integer or symbol name. (The latter is
3601   target-specific behavior for this typically target-independent modifier).
3602 - ``A``: Print a register name with a '``*``' before it.
3603 - ``b``: Print an 8-bit register name (e.g. ``al``); do nothing on a memory
3604   operand.
3605 - ``h``: Print the upper 8-bit register name (e.g. ``ah``); do nothing on a
3606   memory operand.
3607 - ``w``: Print the 16-bit register name (e.g. ``ax``); do nothing on a memory
3608   operand.
3609 - ``k``: Print the 32-bit register name (e.g. ``eax``); do nothing on a memory
3610   operand.
3611 - ``q``: Print the 64-bit register name (e.g. ``rax``), if 64-bit registers are
3612   available, otherwise the 32-bit register name; do nothing on a memory operand.
3613 - ``n``: Negate and print an unadorned integer, or, for operands other than an
3614   immediate integer (e.g. a relocatable symbol expression), print a '-' before
3615   the operand. (The behavior for relocatable symbol expressions is a
3616   target-specific behavior for this typically target-independent modifier)
3617 - ``H``: Print a memory reference with additional offset +8.
3618 - ``P``: Print a memory reference or operand for use as the argument of a call
3619   instruction. (E.g. omit ``(rip)``, even though it's PC-relative.)
3620
3621 XCore:
3622
3623 No additional modifiers.
3624
3625
3626 Inline Asm Metadata
3627 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3628
3629 The call instructions that wrap inline asm nodes may have a
3630 "``!srcloc``" MDNode attached to it that contains a list of constant
3631 integers. If present, the code generator will use the integer as the
3632 location cookie value when report errors through the ``LLVMContext``
3633 error reporting mechanisms. This allows a front-end to correlate backend
3634 errors that occur with inline asm back to the source code that produced
3635 it. For example:
3636
3637 .. code-block:: llvm
3638
3639     call void asm sideeffect "something bad", ""(), !srcloc !42
3640     ...
3641     !42 = !{ i32 1234567 }
3642
3643 It is up to the front-end to make sense of the magic numbers it places
3644 in the IR. If the MDNode contains multiple constants, the code generator
3645 will use the one that corresponds to the line of the asm that the error
3646 occurs on.
3647
3648 .. _metadata:
3649
3650 Metadata
3651 ========
3652
3653 LLVM IR allows metadata to be attached to instructions in the program
3654 that can convey extra information about the code to the optimizers and
3655 code generator. One example application of metadata is source-level
3656 debug information. There are two metadata primitives: strings and nodes.
3657
3658 Metadata does not have a type, and is not a value. If referenced from a
3659 ``call`` instruction, it uses the ``metadata`` type.
3660
3661 All metadata are identified in syntax by a exclamation point ('``!``').
3662
3663 .. _metadata-string:
3664
3665 Metadata Nodes and Metadata Strings
3666 -----------------------------------
3667
3668 A metadata string is a string surrounded by double quotes. It can
3669 contain any character by escaping non-printable characters with
3670 "``\xx``" where "``xx``" is the two digit hex code. For example:
3671 "``!"test\00"``".
3672
3673 Metadata nodes are represented with notation similar to structure
3674 constants (a comma separated list of elements, surrounded by braces and
3675 preceded by an exclamation point). Metadata nodes can have any values as
3676 their operand. For example:
3677
3678 .. code-block:: llvm
3679
3680     !{ !"test\00", i32 10}
3681
3682 Metadata nodes that aren't uniqued use the ``distinct`` keyword. For example:
3683
3684 .. code-block:: llvm
3685
3686     !0 = distinct !{!"test\00", i32 10}
3687
3688 ``distinct`` nodes are useful when nodes shouldn't be merged based on their
3689 content. They can also occur when transformations cause uniquing collisions
3690 when metadata operands change.
3691
3692 A :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` is a collection of
3693 metadata nodes, which can be looked up in the module symbol table. For
3694 example:
3695
3696 .. code-block:: llvm
3697
3698     !foo = !{!4, !3}
3699
3700 Metadata can be used as function arguments. Here ``llvm.dbg.value``
3701 function is using two metadata arguments:
3702
3703 .. code-block:: llvm
3704
3705     call void @llvm.dbg.value(metadata !24, i64 0, metadata !25)
3706
3707 Metadata can be attached to an instruction. Here metadata ``!21`` is attached
3708 to the ``add`` instruction using the ``!dbg`` identifier:
3709
3710 .. code-block:: llvm
3711
3712     %indvar.next = add i64 %indvar, 1, !dbg !21
3713
3714 Metadata can also be attached to a function definition. Here metadata ``!22``
3715 is attached to the ``foo`` function using the ``!dbg`` identifier:
3716
3717 .. code-block:: llvm
3718
3719     define void @foo() !dbg !22 {
3720       ret void
3721     }
3722
3723 More information about specific metadata nodes recognized by the
3724 optimizers and code generator is found below.
3725
3726 .. _specialized-metadata:
3727
3728 Specialized Metadata Nodes
3729 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3730
3731 Specialized metadata nodes are custom data structures in metadata (as opposed
3732 to generic tuples). Their fields are labelled, and can be specified in any
3733 order.
3734
3735 These aren't inherently debug info centric, but currently all the specialized
3736 metadata nodes are related to debug info.
3737
3738 .. _DICompileUnit:
3739
3740 DICompileUnit
3741 """""""""""""
3742
3743 ``DICompileUnit`` nodes represent a compile unit. The ``enums:``,
3744 ``retainedTypes:``, ``subprograms:``, ``globals:`` and ``imports:`` fields are
3745 tuples containing the debug info to be emitted along with the compile unit,
3746 regardless of code optimizations (some nodes are only emitted if there are
3747 references to them from instructions).
3748
3749 .. code-block:: llvm
3750
3751     !0 = !DICompileUnit(language: DW_LANG_C99, file: !1, producer: "clang",
3752                         isOptimized: true, flags: "-O2", runtimeVersion: 2,
3753                         splitDebugFilename: "abc.debug", emissionKind: 1,
3754                         enums: !2, retainedTypes: !3, subprograms: !4,
3755                         globals: !5, imports: !6)
3756
3757 Compile unit descriptors provide the root scope for objects declared in a
3758 specific compilation unit. File descriptors are defined using this scope.
3759 These descriptors are collected by a named metadata ``!llvm.dbg.cu``. They
3760 keep track of subprograms, global variables, type information, and imported
3761 entities (declarations and namespaces).
3762
3763 .. _DIFile:
3764
3765 DIFile
3766 """"""
3767
3768 ``DIFile`` nodes represent files. The ``filename:`` can include slashes.
3769
3770 .. code-block:: llvm
3771
3772     !0 = !DIFile(filename: "path/to/file", directory: "/path/to/dir")
3773
3774 Files are sometimes used in ``scope:`` fields, and are the only valid target
3775 for ``file:`` fields.
3776
3777 .. _DIBasicType:
3778
3779 DIBasicType
3780 """""""""""
3781
3782 ``DIBasicType`` nodes represent primitive types, such as ``int``, ``bool`` and
3783 ``float``. ``tag:`` defaults to ``DW_TAG_base_type``.
3784
3785 .. code-block:: llvm
3786
3787     !0 = !DIBasicType(name: "unsigned char", size: 8, align: 8,
3788                       encoding: DW_ATE_unsigned_char)
3789     !1 = !DIBasicType(tag: DW_TAG_unspecified_type, name: "decltype(nullptr)")
3790
3791 The ``encoding:`` describes the details of the type. Usually it's one of the
3792 following:
3793
3794 .. code-block:: llvm
3795
3796   DW_ATE_address       = 1
3797   DW_ATE_boolean       = 2
3798   DW_ATE_float         = 4
3799   DW_ATE_signed        = 5
3800   DW_ATE_signed_char   = 6
3801   DW_ATE_unsigned      = 7
3802   DW_ATE_unsigned_char = 8
3803
3804 .. _DISubroutineType:
3805
3806 DISubroutineType
3807 """"""""""""""""
3808
3809 ``DISubroutineType`` nodes represent subroutine types. Their ``types:`` field
3810 refers to a tuple; the first operand is the return type, while the rest are the
3811 types of the formal arguments in order. If the first operand is ``null``, that
3812 represents a function with no return value (such as ``void foo() {}`` in C++).
3813
3814 .. code-block:: llvm
3815
3816     !0 = !BasicType(name: "int", size: 32, align: 32, DW_ATE_signed)
3817     !1 = !BasicType(name: "char", size: 8, align: 8, DW_ATE_signed_char)
3818     !2 = !DISubroutineType(types: !{null, !0, !1}) ; void (int, char)
3819
3820 .. _DIDerivedType:
3821
3822 DIDerivedType
3823 """""""""""""
3824
3825 ``DIDerivedType`` nodes represent types derived from other types, such as
3826 qualified types.
3827
3828 .. code-block:: llvm
3829
3830     !0 = !DIBasicType(name: "unsigned char", size: 8, align: 8,
3831                       encoding: DW_ATE_unsigned_char)
3832     !1 = !DIDerivedType(tag: DW_TAG_pointer_type, baseType: !0, size: 32,
3833                         align: 32)
3834
3835 The following ``tag:`` values are valid:
3836
3837 .. code-block:: llvm
3838
3839   DW_TAG_formal_parameter   = 5
3840   DW_TAG_member             = 13
3841   DW_TAG_pointer_type       = 15
3842   DW_TAG_reference_type     = 16
3843   DW_TAG_typedef            = 22
3844   DW_TAG_ptr_to_member_type = 31
3845   DW_TAG_const_type         = 38
3846   DW_TAG_volatile_type      = 53
3847   DW_TAG_restrict_type      = 55
3848
3849 ``DW_TAG_member`` is used to define a member of a :ref:`composite type
3850 <DICompositeType>` or :ref:`subprogram <DISubprogram>`. The type of the member
3851 is the ``baseType:``. The ``offset:`` is the member's bit offset.
3852 ``DW_TAG_formal_parameter`` is used to define a member which is a formal
3853 argument of a subprogram.
3854
3855 ``DW_TAG_typedef`` is used to provide a name for the ``baseType:``.
3856
3857 ``DW_TAG_pointer_type``, ``DW_TAG_reference_type``, ``DW_TAG_const_type``,
3858 ``DW_TAG_volatile_type`` and ``DW_TAG_restrict_type`` are used to qualify the
3859 ``baseType:``.
3860
3861 Note that the ``void *`` type is expressed as a type derived from NULL.
3862
3863 .. _DICompositeType:
3864
3865 DICompositeType
3866 """""""""""""""
3867
3868 ``DICompositeType`` nodes represent types composed of other types, like
3869 structures and unions. ``elements:`` points to a tuple of the composed types.
3870
3871 If the source language supports ODR, the ``identifier:`` field gives the unique
3872 identifier used for type merging between modules. When specified, other types
3873 can refer to composite types indirectly via a :ref:`metadata string
3874 <metadata-string>` that matches their identifier.
3875
3876 .. code-block:: llvm
3877
3878     !0 = !DIEnumerator(name: "SixKind", value: 7)
3879     !1 = !DIEnumerator(name: "SevenKind", value: 7)
3880     !2 = !DIEnumerator(name: "NegEightKind", value: -8)
3881     !3 = !DICompositeType(tag: DW_TAG_enumeration_type, name: "Enum", file: !12,
3882                           line: 2, size: 32, align: 32, identifier: "_M4Enum",
3883                           elements: !{!0, !1, !2})
3884
3885 The following ``tag:`` values are valid:
3886
3887 .. code-block:: llvm
3888
3889   DW_TAG_array_type       = 1
3890   DW_TAG_class_type       = 2
3891   DW_TAG_enumeration_type = 4
3892   DW_TAG_structure_type   = 19
3893   DW_TAG_union_type       = 23
3894   DW_TAG_subroutine_type  = 21
3895   DW_TAG_inheritance      = 28
3896
3897
3898 For ``DW_TAG_array_type``, the ``elements:`` should be :ref:`subrange
3899 descriptors <DISubrange>`, each representing the range of subscripts at that
3900 level of indexing. The ``DIFlagVector`` flag to ``flags:`` indicates that an
3901 array type is a native packed vector.
3902
3903 For ``DW_TAG_enumeration_type``, the ``elements:`` should be :ref:`enumerator
3904 descriptors <DIEnumerator>`, each representing the definition of an enumeration
3905 value for the set. All enumeration type descriptors are collected in the
3906 ``enums:`` field of the :ref:`compile unit <DICompileUnit>`.
3907
3908 For ``DW_TAG_structure_type``, ``DW_TAG_class_type``, and
3909 ``DW_TAG_union_type``, the ``elements:`` should be :ref:`derived types
3910 <DIDerivedType>` with ``tag: DW_TAG_member`` or ``tag: DW_TAG_inheritance``.
3911
3912 .. _DISubrange:
3913
3914 DISubrange
3915 """"""""""
3916
3917 ``DISubrange`` nodes are the elements for ``DW_TAG_array_type`` variants of
3918 :ref:`DICompositeType`. ``count: -1`` indicates an empty array.
3919
3920 .. code-block:: llvm
3921
3922     !0 = !DISubrange(count: 5, lowerBound: 0) ; array counting from 0
3923     !1 = !DISubrange(count: 5, lowerBound: 1) ; array counting from 1
3924     !2 = !DISubrange(count: -1) ; empty array.
3925
3926 .. _DIEnumerator:
3927
3928 DIEnumerator
3929 """"""""""""
3930
3931 ``DIEnumerator`` nodes are the elements for ``DW_TAG_enumeration_type``
3932 variants of :ref:`DICompositeType`.
3933
3934 .. code-block:: llvm
3935
3936     !0 = !DIEnumerator(name: "SixKind", value: 7)
3937     !1 = !DIEnumerator(name: "SevenKind", value: 7)
3938     !2 = !DIEnumerator(name: "NegEightKind", value: -8)
3939
3940 DITemplateTypeParameter
3941 """""""""""""""""""""""
3942
3943 ``DITemplateTypeParameter`` nodes represent type parameters to generic source
3944 language constructs. They are used (optionally) in :ref:`DICompositeType` and
3945 :ref:`DISubprogram` ``templateParams:`` fields.
3946
3947 .. code-block:: llvm
3948
3949     !0 = !DITemplateTypeParameter(name: "Ty", type: !1)
3950
3951 DITemplateValueParameter
3952 """"""""""""""""""""""""
3953
3954 ``DITemplateValueParameter`` nodes represent value parameters to generic source
3955 language constructs. ``tag:`` defaults to ``DW_TAG_template_value_parameter``,
3956 but if specified can also be set to ``DW_TAG_GNU_template_template_param`` or
3957 ``DW_TAG_GNU_template_param_pack``. They are used (optionally) in
3958 :ref:`DICompositeType` and :ref:`DISubprogram` ``templateParams:`` fields.
3959
3960 .. code-block:: llvm
3961
3962     !0 = !DITemplateValueParameter(name: "Ty", type: !1, value: i32 7)
3963
3964 DINamespace
3965 """""""""""
3966
3967 ``DINamespace`` nodes represent namespaces in the source language.
3968
3969 .. code-block:: llvm
3970
3971     !0 = !DINamespace(name: "myawesomeproject", scope: !1, file: !2, line: 7)
3972
3973 DIGlobalVariable
3974 """"""""""""""""
3975
3976 ``DIGlobalVariable`` nodes represent global variables in the source language.
3977
3978 .. code-block:: llvm
3979
3980     !0 = !DIGlobalVariable(name: "foo", linkageName: "foo", scope: !1,
3981                            file: !2, line: 7, type: !3, isLocal: true,
3982                            isDefinition: false, variable: i32* @foo,
3983                            declaration: !4)
3984
3985 All global variables should be referenced by the `globals:` field of a
3986 :ref:`compile unit <DICompileUnit>`.
3987
3988 .. _DISubprogram:
3989
3990 DISubprogram
3991 """"""""""""
3992
3993 ``DISubprogram`` nodes represent functions from the source language. A
3994 ``DISubprogram`` may be attached to a function definition using ``!dbg``
3995 metadata. The ``variables:`` field points at :ref:`variables <DILocalVariable>`
3996 that must be retained, even if their IR counterparts are optimized out of
3997 the IR. The ``type:`` field must point at an :ref:`DISubroutineType`.
3998
3999 .. code-block:: llvm
4000
4001     define void @_Z3foov() !dbg !0 {
4002       ...
4003     }
4004
4005     !0 = distinct !DISubprogram(name: "foo", linkageName: "_Zfoov", scope: !1,
4006                                 file: !2, line: 7, type: !3, isLocal: true,
4007                                 isDefinition: false, scopeLine: 8,
4008                                 containingType: !4,
4009                                 virtuality: DW_VIRTUALITY_pure_virtual,
4010                                 virtualIndex: 10, flags: DIFlagPrototyped,
4011                                 isOptimized: true, templateParams: !5,
4012                                 declaration: !6, variables: !7)
4013
4014 .. _DILexicalBlock:
4015
4016 DILexicalBlock
4017 """"""""""""""
4018
4019 ``DILexicalBlock`` nodes describe nested blocks within a :ref:`subprogram
4020 <DISubprogram>`. The line number and column numbers are used to distinguish
4021 two lexical blocks at same depth. They are valid targets for ``scope:``
4022 fields.
4023
4024 .. code-block:: llvm
4025
4026     !0 = distinct !DILexicalBlock(scope: !1, file: !2, line: 7, column: 35)
4027
4028 Usually lexical blocks are ``distinct`` to prevent node merging based on
4029 operands.
4030
4031 .. _DILexicalBlockFile:
4032
4033 DILexicalBlockFile
4034 """"""""""""""""""
4035
4036 ``DILexicalBlockFile`` nodes are used to discriminate between sections of a
4037 :ref:`lexical block <DILexicalBlock>`. The ``file:`` field can be changed to
4038 indicate textual inclusion, or the ``discriminator:`` field can be used to
4039 discriminate between control flow within a single block in the source language.
4040
4041 .. code-block:: llvm
4042
4043     !0 = !DILexicalBlock(scope: !3, file: !4, line: 7, column: 35)
4044     !1 = !DILexicalBlockFile(scope: !0, file: !4, discriminator: 0)
4045     !2 = !DILexicalBlockFile(scope: !0, file: !4, discriminator: 1)
4046
4047 .. _DILocation:
4048
4049 DILocation
4050 """"""""""
4051
4052 ``DILocation`` nodes represent source debug locations. The ``scope:`` field is
4053 mandatory, and points at an :ref:`DILexicalBlockFile`, an
4054 :ref:`DILexicalBlock`, or an :ref:`DISubprogram`.
4055
4056 .. code-block:: llvm
4057
4058     !0 = !DILocation(line: 2900, column: 42, scope: !1, inlinedAt: !2)
4059
4060 .. _DILocalVariable:
4061
4062 DILocalVariable
4063 """""""""""""""
4064
4065 ``DILocalVariable`` nodes represent local variables in the source language. If
4066 the ``arg:`` field is set to non-zero, then this variable is a subprogram
4067 parameter, and it will be included in the ``variables:`` field of its
4068 :ref:`DISubprogram`.
4069
4070 .. code-block:: llvm
4071
4072     !0 = !DILocalVariable(name: "this", arg: 1, scope: !3, file: !2, line: 7,
4073                           type: !3, flags: DIFlagArtificial)
4074     !1 = !DILocalVariable(name: "x", arg: 2, scope: !4, file: !2, line: 7,
4075                           type: !3)
4076     !2 = !DILocalVariable(name: "y", scope: !5, file: !2, line: 7, type: !3)
4077
4078 DIExpression
4079 """"""""""""
4080
4081 ``DIExpression`` nodes represent DWARF expression sequences. They are used in
4082 :ref:`debug intrinsics<dbg_intrinsics>` (such as ``llvm.dbg.declare``) to
4083 describe how the referenced LLVM variable relates to the source language
4084 variable.
4085
4086 The current supported vocabulary is limited:
4087
4088 - ``DW_OP_deref`` dereferences the working expression.
4089 - ``DW_OP_plus, 93`` adds ``93`` to the working expression.
4090 - ``DW_OP_bit_piece, 16, 8`` specifies the offset and size (``16`` and ``8``
4091   here, respectively) of the variable piece from the working expression.
4092
4093 .. code-block:: llvm
4094
4095     !0 = !DIExpression(DW_OP_deref)
4096     !1 = !DIExpression(DW_OP_plus, 3)
4097     !2 = !DIExpression(DW_OP_bit_piece, 3, 7)
4098     !3 = !DIExpression(DW_OP_deref, DW_OP_plus, 3, DW_OP_bit_piece, 3, 7)
4099
4100 DIObjCProperty
4101 """"""""""""""
4102
4103 ``DIObjCProperty`` nodes represent Objective-C property nodes.
4104
4105 .. code-block:: llvm
4106
4107     !3 = !DIObjCProperty(name: "foo", file: !1, line: 7, setter: "setFoo",
4108                          getter: "getFoo", attributes: 7, type: !2)
4109
4110 DIImportedEntity
4111 """"""""""""""""
4112
4113 ``DIImportedEntity`` nodes represent entities (such as modules) imported into a
4114 compile unit.
4115
4116 .. code-block:: llvm
4117
4118    !2 = !DIImportedEntity(tag: DW_TAG_imported_module, name: "foo", scope: !0,
4119                           entity: !1, line: 7)
4120
4121 '``tbaa``' Metadata
4122 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4123
4124 In LLVM IR, memory does not have types, so LLVM's own type system is not
4125 suitable for doing TBAA. Instead, metadata is added to the IR to
4126 describe a type system of a higher level language. This can be used to
4127 implement typical C/C++ TBAA, but it can also be used to implement
4128 custom alias analysis behavior for other languages.
4129
4130 The current metadata format is very simple. TBAA metadata nodes have up
4131 to three fields, e.g.:
4132
4133 .. code-block:: llvm
4134
4135     !0 = !{ !"an example type tree" }
4136     !1 = !{ !"int", !0 }
4137     !2 = !{ !"float", !0 }
4138     !3 = !{ !"const float", !2, i64 1 }
4139
4140 The first field is an identity field. It can be any value, usually a
4141 metadata string, which uniquely identifies the type. The most important
4142 name in the tree is the name of the root node. Two trees with different
4143 root node names are entirely disjoint, even if they have leaves with
4144 common names.
4145
4146 The second field identifies the type's parent node in the tree, or is
4147 null or omitted for a root node. A type is considered to alias all of
4148 its descendants and all of its ancestors in the tree. Also, a type is
4149 considered to alias all types in other trees, so that bitcode produced
4150 from multiple front-ends is handled conservatively.
4151
4152 If the third field is present, it's an integer which if equal to 1
4153 indicates that the type is "constant" (meaning
4154 ``pointsToConstantMemory`` should return true; see `other useful
4155 AliasAnalysis methods <AliasAnalysis.html#OtherItfs>`_).
4156
4157 '``tbaa.struct``' Metadata
4158 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4159
4160 The :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>` is often used to implement
4161 aggregate assignment operations in C and similar languages, however it
4162 is defined to copy a contiguous region of memory, which is more than
4163 strictly necessary for aggregate types which contain holes due to
4164 padding. Also, it doesn't contain any TBAA information about the fields
4165 of the aggregate.
4166
4167 ``!tbaa.struct`` metadata can describe which memory subregions in a
4168 memcpy are padding and what the TBAA tags of the struct are.
4169
4170 The current metadata format is very simple. ``!tbaa.struct`` metadata
4171 nodes are a list of operands which are in conceptual groups of three.
4172 For each group of three, the first operand gives the byte offset of a
4173 field in bytes, the second gives its size in bytes, and the third gives
4174 its tbaa tag. e.g.:
4175
4176 .. code-block:: llvm
4177
4178     !4 = !{ i64 0, i64 4, !1, i64 8, i64 4, !2 }
4179
4180 This describes a struct with two fields. The first is at offset 0 bytes
4181 with size 4 bytes, and has tbaa tag !1. The second is at offset 8 bytes
4182 and has size 4 bytes and has tbaa tag !2.
4183
4184 Note that the fields need not be contiguous. In this example, there is a
4185 4 byte gap between the two fields. This gap represents padding which
4186 does not carry useful data and need not be preserved.
4187
4188 '``noalias``' and '``alias.scope``' Metadata
4189 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4190
4191 ``noalias`` and ``alias.scope`` metadata provide the ability to specify generic
4192 noalias memory-access sets. This means that some collection of memory access
4193 instructions (loads, stores, memory-accessing calls, etc.) that carry
4194 ``noalias`` metadata can specifically be specified not to alias with some other
4195 collection of memory access instructions that carry ``alias.scope`` metadata.
4196 Each type of metadata specifies a list of scopes where each scope has an id and
4197 a domain. When evaluating an aliasing query, if for some domain, the set
4198 of scopes with that domain in one instruction's ``alias.scope`` list is a
4199 subset of (or equal to) the set of scopes for that domain in another
4200 instruction's ``noalias`` list, then the two memory accesses are assumed not to
4201 alias.
4202
4203 The metadata identifying each domain is itself a list containing one or two
4204 entries. The first entry is the name of the domain. Note that if the name is a
4205 string then it can be combined across functions and translation units. A
4206 self-reference can be used to create globally unique domain names. A
4207 descriptive string may optionally be provided as a second list entry.
4208
4209 The metadata identifying each scope is also itself a list containing two or
4210 three entries. The first entry is the name of the scope. Note that if the name
4211 is a string then it can be combined across functions and translation units. A
4212 self-reference can be used to create globally unique scope names. A metadata
4213 reference to the scope's domain is the second entry. A descriptive string may
4214 optionally be provided as a third list entry.
4215
4216 For example,
4217
4218 .. code-block:: llvm
4219
4220     ; Two scope domains:
4221     !0 = !{!0}
4222     !1 = !{!1}
4223
4224     ; Some scopes in these domains:
4225     !2 = !{!2, !0}
4226     !3 = !{!3, !0}
4227     !4 = !{!4, !1}
4228
4229     ; Some scope lists:
4230     !5 = !{!4} ; A list containing only scope !4
4231     !6 = !{!4, !3, !2}
4232     !7 = !{!3}
4233
4234     ; These two instructions don't alias:
4235     %0 = load float, float* %c, align 4, !alias.scope !5
4236     store float %0, float* %arrayidx.i, align 4, !noalias !5
4237
4238     ; These two instructions also don't alias (for domain !1, the set of scopes
4239     ; in the !alias.scope equals that in the !noalias list):
4240     %2 = load float, float* %c, align 4, !alias.scope !5
4241     store float %2, float* %arrayidx.i2, align 4, !noalias !6
4242
4243     ; These two instructions may alias (for domain !0, the set of scopes in
4244     ; the !noalias list is not a superset of, or equal to, the scopes in the
4245     ; !alias.scope list):
4246     %2 = load float, float* %c, align 4, !alias.scope !6
4247     store float %0, float* %arrayidx.i, align 4, !noalias !7
4248
4249 '``fpmath``' Metadata
4250 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4251
4252 ``fpmath`` metadata may be attached to any instruction of floating point
4253 type. It can be used to express the maximum acceptable error in the
4254 result of that instruction, in ULPs, thus potentially allowing the
4255 compiler to use a more efficient but less accurate method of computing
4256 it. ULP is defined as follows:
4257
4258     If ``x`` is a real number that lies between two finite consecutive
4259     floating-point numbers ``a`` and ``b``, without being equal to one
4260     of them, then ``ulp(x) = |b - a|``, otherwise ``ulp(x)`` is the
4261     distance between the two non-equal finite floating-point numbers
4262     nearest ``x``. Moreover, ``ulp(NaN)`` is ``NaN``.
4263
4264 The metadata node shall consist of a single positive floating point
4265 number representing the maximum relative error, for example:
4266
4267 .. code-block:: llvm
4268
4269     !0 = !{ float 2.5 } ; maximum acceptable inaccuracy is 2.5 ULPs
4270
4271 .. _range-metadata:
4272
4273 '``range``' Metadata
4274 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4275
4276 ``range`` metadata may be attached only to ``load``, ``call`` and ``invoke`` of
4277 integer types. It expresses the possible ranges the loaded value or the value
4278 returned by the called function at this call site is in. The ranges are
4279 represented with a flattened list of integers. The loaded value or the value
4280 returned is known to be in the union of the ranges defined by each consecutive
4281 pair. Each pair has the following properties:
4282
4283 -  The type must match the type loaded by the instruction.
4284 -  The pair ``a,b`` represents the range ``[a,b)``.
4285 -  Both ``a`` and ``b`` are constants.
4286 -  The range is allowed to wrap.
4287 -  The range should not represent the full or empty set. That is,
4288    ``a!=b``.
4289
4290 In addition, the pairs must be in signed order of the lower bound and
4291 they must be non-contiguous.
4292
4293 Examples:
4294
4295 .. code-block:: llvm
4296
4297       %a = load i8, i8* %x, align 1, !range !0 ; Can only be 0 or 1
4298       %b = load i8, i8* %y, align 1, !range !1 ; Can only be 255 (-1), 0 or 1
4299       %c = call i8 @foo(),       !range !2 ; Can only be 0, 1, 3, 4 or 5
4300       %d = invoke i8 @bar() to label %cont
4301              unwind label %lpad, !range !3 ; Can only be -2, -1, 3, 4 or 5
4302     ...
4303     !0 = !{ i8 0, i8 2 }
4304     !1 = !{ i8 255, i8 2 }
4305     !2 = !{ i8 0, i8 2, i8 3, i8 6 }
4306     !3 = !{ i8 -2, i8 0, i8 3, i8 6 }
4307
4308 '``unpredictable``' Metadata
4309 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4310
4311 ``unpredictable`` metadata may be attached to any branch or switch
4312 instruction. It can be used to express the unpredictability of control
4313 flow. Similar to the llvm.expect intrinsic, it may be used to alter
4314 optimizations related to compare and branch instructions. The metadata
4315 is treated as a boolean value; if it exists, it signals that the branch
4316 or switch that it is attached to is completely unpredictable.
4317
4318 '``llvm.loop``'
4319 ^^^^^^^^^^^^^^^
4320
4321 It is sometimes useful to attach information to loop constructs. Currently,
4322 loop metadata is implemented as metadata attached to the branch instruction
4323 in the loop latch block. This type of metadata refer to a metadata node that is
4324 guaranteed to be separate for each loop. The loop identifier metadata is
4325 specified with the name ``llvm.loop``.
4326
4327 The loop identifier metadata is implemented using a metadata that refers to
4328 itself to avoid merging it with any other identifier metadata, e.g.,
4329 during module linkage or function inlining. That is, each loop should refer
4330 to their own identification metadata even if they reside in separate functions.
4331 The following example contains loop identifier metadata for two separate loop
4332 constructs:
4333
4334 .. code-block:: llvm
4335
4336     !0 = !{!0}
4337     !1 = !{!1}
4338
4339 The loop identifier metadata can be used to specify additional
4340 per-loop metadata. Any operands after the first operand can be treated
4341 as user-defined metadata. For example the ``llvm.loop.unroll.count``
4342 suggests an unroll factor to the loop unroller:
4343
4344 .. code-block:: llvm
4345
4346       br i1 %exitcond, label %._crit_edge, label %.lr.ph, !llvm.loop !0
4347     ...
4348     !0 = !{!0, !1}
4349     !1 = !{!"llvm.loop.unroll.count", i32 4}
4350
4351 '``llvm.loop.vectorize``' and '``llvm.loop.interleave``'
4352 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4353
4354 Metadata prefixed with ``llvm.loop.vectorize`` or ``llvm.loop.interleave`` are
4355 used to control per-loop vectorization and interleaving parameters such as
4356 vectorization width and interleave count. These metadata should be used in
4357 conjunction with ``llvm.loop`` loop identification metadata. The
4358 ``llvm.loop.vectorize`` and ``llvm.loop.interleave`` metadata are only
4359 optimization hints and the optimizer will only interleave and vectorize loops if
4360 it believes it is safe to do so. The ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata
4361 which contains information about loop-carried memory dependencies can be helpful
4362 in determining the safety of these transformations.
4363
4364 '``llvm.loop.interleave.count``' Metadata
4365 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4366
4367 This metadata suggests an interleave count to the loop interleaver.
4368 The first operand is the string ``llvm.loop.interleave.count`` and the
4369 second operand is an integer specifying the interleave count. For
4370 example:
4371
4372 .. code-block:: llvm
4373
4374    !0 = !{!"llvm.loop.interleave.count", i32 4}
4375
4376 Note that setting ``llvm.loop.interleave.count`` to 1 disables interleaving
4377 multiple iterations of the loop. If ``llvm.loop.interleave.count`` is set to 0
4378 then the interleave count will be determined automatically.
4379
4380 '``llvm.loop.vectorize.enable``' Metadata
4381 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4382
4383 This metadata selectively enables or disables vectorization for the loop. The
4384 first operand is the string ``llvm.loop.vectorize.enable`` and the second operand
4385 is a bit. If the bit operand value is 1 vectorization is enabled. A value of
4386 0 disables vectorization:
4387
4388 .. code-block:: llvm
4389
4390    !0 = !{!"llvm.loop.vectorize.enable", i1 0}
4391    !1 = !{!"llvm.loop.vectorize.enable", i1 1}
4392
4393 '``llvm.loop.vectorize.width``' Metadata
4394 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4395
4396 This metadata sets the target width of the vectorizer. The first
4397 operand is the string ``llvm.loop.vectorize.width`` and the second
4398 operand is an integer specifying the width. For example:
4399
4400 .. code-block:: llvm
4401
4402    !0 = !{!"llvm.loop.vectorize.width", i32 4}
4403
4404 Note that setting ``llvm.loop.vectorize.width`` to 1 disables
4405 vectorization of the loop. If ``llvm.loop.vectorize.width`` is set to
4406 0 or if the loop does not have this metadata the width will be
4407 determined automatically.
4408
4409 '``llvm.loop.unroll``'
4410 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4411
4412 Metadata prefixed with ``llvm.loop.unroll`` are loop unrolling
4413 optimization hints such as the unroll factor. ``llvm.loop.unroll``
4414 metadata should be used in conjunction with ``llvm.loop`` loop
4415 identification metadata. The ``llvm.loop.unroll`` metadata are only
4416 optimization hints and the unrolling will only be performed if the
4417 optimizer believes it is safe to do so.
4418
4419 '``llvm.loop.unroll.count``' Metadata
4420 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4421
4422 This metadata suggests an unroll factor to the loop unroller. The
4423 first operand is the string ``llvm.loop.unroll.count`` and the second
4424 operand is a positive integer specifying the unroll factor. For
4425 example:
4426
4427 .. code-block:: llvm
4428
4429    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.count", i32 4}
4430
4431 If the trip count of the loop is less than the unroll count the loop
4432 will be partially unrolled.
4433
4434 '``llvm.loop.unroll.disable``' Metadata
4435 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4436
4437 This metadata disables loop unrolling. The metadata has a single operand
4438 which is the string ``llvm.loop.unroll.disable``. For example:
4439
4440 .. code-block:: llvm
4441
4442    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.disable"}
4443
4444 '``llvm.loop.unroll.runtime.disable``' Metadata
4445 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4446
4447 This metadata disables runtime loop unrolling. The metadata has a single
4448 operand which is the string ``llvm.loop.unroll.runtime.disable``. For example:
4449
4450 .. code-block:: llvm
4451
4452    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.runtime.disable"}
4453
4454 '``llvm.loop.unroll.enable``' Metadata
4455 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4456
4457 This metadata suggests that the loop should be fully unrolled if the trip count
4458 is known at compile time and partially unrolled if the trip count is not known
4459 at compile time. The metadata has a single operand which is the string
4460 ``llvm.loop.unroll.enable``.  For example:
4461
4462 .. code-block:: llvm
4463
4464    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.enable"}
4465
4466 '``llvm.loop.unroll.full``' Metadata
4467 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4468
4469 This metadata suggests that the loop should be unrolled fully. The
4470 metadata has a single operand which is the string ``llvm.loop.unroll.full``.
4471 For example:
4472
4473 .. code-block:: llvm
4474
4475    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.full"}
4476
4477 '``llvm.mem``'
4478 ^^^^^^^^^^^^^^^
4479
4480 Metadata types used to annotate memory accesses with information helpful
4481 for optimizations are prefixed with ``llvm.mem``.
4482
4483 '``llvm.mem.parallel_loop_access``' Metadata
4484 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4485
4486 The ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata refers to a loop identifier,
4487 or metadata containing a list of loop identifiers for nested loops.
4488 The metadata is attached to memory accessing instructions and denotes that
4489 no loop carried memory dependence exist between it and other instructions denoted
4490 with the same loop identifier.
4491
4492 Precisely, given two instructions ``m1`` and ``m2`` that both have the
4493 ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata, with ``L1`` and ``L2`` being the
4494 set of loops associated with that metadata, respectively, then there is no loop
4495 carried dependence between ``m1`` and ``m2`` for loops in both ``L1`` and
4496 ``L2``.
4497
4498 As a special case, if all memory accessing instructions in a loop have
4499 ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata that refers to that loop, then the
4500 loop has no loop carried memory dependences and is considered to be a parallel
4501 loop.
4502
4503 Note that if not all memory access instructions have such metadata referring to
4504 the loop, then the loop is considered not being trivially parallel. Additional
4505 memory dependence analysis is required to make that determination. As a fail
4506 safe mechanism, this causes loops that were originally parallel to be considered
4507 sequential (if optimization passes that are unaware of the parallel semantics
4508 insert new memory instructions into the loop body).
4509
4510 Example of a loop that is considered parallel due to its correct use of
4511 both ``llvm.loop`` and ``llvm.mem.parallel_loop_access``
4512 metadata types that refer to the same loop identifier metadata.
4513
4514 .. code-block:: llvm
4515
4516    for.body:
4517      ...
4518      %val0 = load i32, i32* %arrayidx, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
4519      ...
4520      store i32 %val0, i32* %arrayidx1, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
4521      ...
4522      br i1 %exitcond, label %for.end, label %for.body, !llvm.loop !0
4523
4524    for.end:
4525    ...
4526    !0 = !{!0}
4527
4528 It is also possible to have nested parallel loops. In that case the
4529 memory accesses refer to a list of loop identifier metadata nodes instead of
4530 the loop identifier metadata node directly:
4531
4532 .. code-block:: llvm
4533
4534    outer.for.body:
4535      ...
4536      %val1 = load i32, i32* %arrayidx3, !llvm.mem.parallel_loop_access !2
4537      ...
4538      br label %inner.for.body
4539
4540    inner.for.body:
4541      ...
4542      %val0 = load i32, i32* %arrayidx1, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
4543      ...
4544      store i32 %val0, i32* %arrayidx2, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
4545      ...
4546      br i1 %exitcond, label %inner.for.end, label %inner.for.body, !llvm.loop !1
4547
4548    inner.for.end:
4549      ...
4550      store i32 %val1, i32* %arrayidx4, !llvm.mem.parallel_loop_access !2
4551      ...
4552      br i1 %exitcond, label %outer.for.end, label %outer.for.body, !llvm.loop !2
4553
4554    outer.for.end:                                          ; preds = %for.body
4555    ...
4556    !0 = !{!1, !2} ; a list of loop identifiers
4557    !1 = !{!1} ; an identifier for the inner loop
4558    !2 = !{!2} ; an identifier for the outer loop
4559
4560 '``llvm.bitsets``'
4561 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4562
4563 The ``llvm.bitsets`` global metadata is used to implement
4564 :doc:`bitsets <BitSets>`.
4565
4566 '``invariant.group``' Metadata
4567 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4568
4569 The ``invariant.group`` metadata may be attached to ``load``/``store`` instructions.
4570 The existence of the ``invariant.group`` metadata on the instruction tells 
4571 the optimizer that every ``load`` and ``store`` to the same pointer operand 
4572 within the same invariant group can be assumed to load or store the same  
4573 value (but see the ``llvm.invariant.group.barrier`` intrinsic which affects 
4574 when two pointers are considered the same).
4575
4576 Examples:
4577
4578 .. code-block:: llvm
4579
4580    @unknownPtr = external global i8
4581    ...
4582    %ptr = alloca i8
4583    store i8 42, i8* %ptr, !invariant.group !0
4584    call void @foo(i8* %ptr)
4585    
4586    %a = load i8, i8* %ptr, !invariant.group !0 ; Can assume that value under %ptr didn't change
4587    call void @foo(i8* %ptr)
4588    %b = load i8, i8* %ptr, !invariant.group !1 ; Can't assume anything, because group changed
4589   
4590    %newPtr = call i8* @getPointer(i8* %ptr) 
4591    %c = load i8, i8* %newPtr, !invariant.group !0 ; Can't assume anything, because we only have information about %ptr
4592    
4593    %unknownValue = load i8, i8* @unknownPtr
4594    store i8 %unknownValue, i8* %ptr, !invariant.group !0 ; Can assume that %unknownValue == 42
4595    
4596    call void @foo(i8* %ptr)
4597    %newPtr2 = call i8* @llvm.invariant.group.barrier(i8* %ptr)
4598    %d = load i8, i8* %newPtr2, !invariant.group !0  ; Can't step through invariant.group.barrier to get value of %ptr
4599    
4600    ...
4601    declare void @foo(i8*)
4602    declare i8* @getPointer(i8*)
4603    declare i8* @llvm.invariant.group.barrier(i8*)
4604    
4605    !0 = !{!"magic ptr"}
4606    !1 = !{!"other ptr"}
4607
4608
4609
4610 Module Flags Metadata
4611 =====================
4612
4613 Information about the module as a whole is difficult to convey to LLVM's
4614 subsystems. The LLVM IR isn't sufficient to transmit this information.
4615 The ``llvm.module.flags`` named metadata exists in order to facilitate
4616 this. These flags are in the form of key / value pairs --- much like a
4617 dictionary --- making it easy for any subsystem who cares about a flag to
4618 look it up.
4619
4620 The ``llvm.module.flags`` metadata contains a list of metadata triplets.
4621 Each triplet has the following form:
4622
4623 -  The first element is a *behavior* flag, which specifies the behavior
4624    when two (or more) modules are merged together, and it encounters two
4625    (or more) metadata with the same ID. The supported behaviors are
4626    described below.
4627 -  The second element is a metadata string that is a unique ID for the
4628    metadata. Each module may only have one flag entry for each unique ID (not
4629    including entries with the **Require** behavior).
4630 -  The third element is the value of the flag.
4631
4632 When two (or more) modules are merged together, the resulting
4633 ``llvm.module.flags`` metadata is the union of the modules' flags. That is, for
4634 each unique metadata ID string, there will be exactly one entry in the merged
4635 modules ``llvm.module.flags`` metadata table, and the value for that entry will
4636 be determined by the merge behavior flag, as described below. The only exception
4637 is that entries with the *Require* behavior are always preserved.
4638
4639 The following behaviors are supported:
4640
4641 .. list-table::
4642    :header-rows: 1
4643    :widths: 10 90
4644
4645    * - Value
4646      - Behavior
4647
4648    * - 1
4649      - **Error**
4650            Emits an error if two values disagree, otherwise the resulting value
4651            is that of the operands.
4652
4653    * - 2
4654      - **Warning**
4655            Emits a warning if two values disagree. The result value will be the
4656            operand for the flag from the first module being linked.
4657
4658    * - 3
4659      - **Require**
4660            Adds a requirement that another module flag be present and have a
4661            specified value after linking is performed. The value must be a
4662            metadata pair, where the first element of the pair is the ID of the
4663            module flag to be restricted, and the second element of the pair is
4664            the value the module flag should be restricted to. This behavior can
4665            be used to restrict the allowable results (via triggering of an
4666            error) of linking IDs with the **Override** behavior.
4667
4668    * - 4
4669      - **Override**
4670            Uses the specified value, regardless of the behavior or value of the
4671            other module. If both modules specify **Override**, but the values
4672            differ, an error will be emitted.
4673
4674    * - 5
4675      - **Append**
4676            Appends the two values, which are required to be metadata nodes.
4677
4678    * - 6
4679      - **AppendUnique**
4680            Appends the two values, which are required to be metadata
4681            nodes. However, duplicate entries in the second list are dropped
4682            during the append operation.
4683
4684 It is an error for a particular unique flag ID to have multiple behaviors,
4685 except in the case of **Require** (which adds restrictions on another metadata
4686 value) or **Override**.
4687
4688 An example of module flags:
4689
4690 .. code-block:: llvm
4691
4692     !0 = !{ i32 1, !"foo", i32 1 }
4693     !1 = !{ i32 4, !"bar", i32 37 }
4694     !2 = !{ i32 2, !"qux", i32 42 }
4695     !3 = !{ i32 3, !"qux",
4696       !{
4697         !"foo", i32 1
4698       }
4699     }
4700     !llvm.module.flags = !{ !0, !1, !2, !3 }
4701
4702 -  Metadata ``!0`` has the ID ``!"foo"`` and the value '1'. The behavior
4703    if two or more ``!"foo"`` flags are seen is to emit an error if their
4704    values are not equal.
4705
4706 -  Metadata ``!1`` has the ID ``!"bar"`` and the value '37'. The
4707    behavior if two or more ``!"bar"`` flags are seen is to use the value
4708    '37'.
4709
4710 -  Metadata ``!2`` has the ID ``!"qux"`` and the value '42'. The
4711    behavior if two or more ``!"qux"`` flags are seen is to emit a
4712    warning if their values are not equal.
4713
4714 -  Metadata ``!3`` has the ID ``!"qux"`` and the value:
4715
4716    ::
4717
4718        !{ !"foo", i32 1 }
4719
4720    The behavior is to emit an error if the ``llvm.module.flags`` does not
4721    contain a flag with the ID ``!"foo"`` that has the value '1' after linking is
4722    performed.
4723
4724 Objective-C Garbage Collection Module Flags Metadata
4725 ----------------------------------------------------
4726
4727 On the Mach-O platform, Objective-C stores metadata about garbage
4728 collection in a special section called "image info". The metadata
4729 consists of a version number and a bitmask specifying what types of
4730 garbage collection are supported (if any) by the file. If two or more
4731 modules are linked together their garbage collection metadata needs to
4732 be merged rather than appended together.
4733
4734 The Objective-C garbage collection module flags metadata consists of the
4735 following key-value pairs:
4736
4737 .. list-table::
4738    :header-rows: 1
4739    :widths: 30 70
4740
4741    * - Key
4742      - Value
4743
4744    * - ``Objective-C Version``
4745      - **[Required]** --- The Objective-C ABI version. Valid values are 1 and 2.
4746
4747    * - ``Objective-C Image Info Version``
4748      - **[Required]** --- The version of the image info section. Currently
4749        always 0.
4750
4751    * - ``Objective-C Image Info Section``
4752      - **[Required]** --- The section to place the metadata. Valid values are
4753        ``"__OBJC, __image_info, regular"`` for Objective-C ABI version 1, and
4754        ``"__DATA,__objc_imageinfo, regular, no_dead_strip"`` for
4755        Objective-C ABI version 2.
4756
4757    * - ``Objective-C Garbage Collection``
4758      - **[Required]** --- Specifies whether garbage collection is supported or
4759        not. Valid values are 0, for no garbage collection, and 2, for garbage
4760        collection supported.
4761
4762    * - ``Objective-C GC Only``
4763      - **[Optional]** --- Specifies that only garbage collection is supported.
4764        If present, its value must be 6. This flag requires that the
4765        ``Objective-C Garbage Collection`` flag have the value 2.
4766
4767 Some important flag interactions:
4768
4769 -  If a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 is
4770    merged with a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to
4771    2, then the resulting module has the
4772    ``Objective-C Garbage Collection`` flag set to 0.
4773 -  A module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 cannot be
4774    merged with a module with ``Objective-C GC Only`` set to 6.
4775
4776 Automatic Linker Flags Module Flags Metadata
4777 --------------------------------------------
4778
4779 Some targets support embedding flags to the linker inside individual object
4780 files. Typically this is used in conjunction with language extensions which
4781 allow source files to explicitly declare the libraries they depend on, and have
4782 these automatically be transmitted to the linker via object files.
4783
4784 These flags are encoded in the IR using metadata in the module flags section,
4785 using the ``Linker Options`` key. The merge behavior for this flag is required
4786 to be ``AppendUnique``, and the value for the key is expected to be a metadata
4787 node which should be a list of other metadata nodes, each of which should be a
4788 list of metadata strings defining linker options.
4789
4790 For example, the following metadata section specifies two separate sets of
4791 linker options, presumably to link against ``libz`` and the ``Cocoa``
4792 framework::
4793
4794     !0 = !{ i32 6, !"Linker Options",
4795        !{
4796           !{ !"-lz" },
4797           !{ !"-framework", !"Cocoa" } } }
4798     !llvm.module.flags = !{ !0 }
4799
4800 The metadata encoding as lists of lists of options, as opposed to a collapsed
4801 list of options, is chosen so that the IR encoding can use multiple option
4802 strings to specify e.g., a single library, while still having that specifier be
4803 preserved as an atomic element that can be recognized by a target specific
4804 assembly writer or object file emitter.
4805
4806 Each individual option is required to be either a valid option for the target's
4807 linker, or an option that is reserved by the target specific assembly writer or
4808 object file emitter. No other aspect of these options is defined by the IR.
4809
4810 C type width Module Flags Metadata
4811 ----------------------------------
4812
4813 The ARM backend emits a section into each generated object file describing the
4814 options that it was compiled with (in a compiler-independent way) to prevent
4815 linking incompatible objects, and to allow automatic library selection. Some
4816 of these options are not visible at the IR level, namely wchar_t width and enum
4817 width.
4818
4819 To pass this information to the backend, these options are encoded in module
4820 flags metadata, using the following key-value pairs:
4821
4822 .. list-table::
4823    :header-rows: 1
4824    :widths: 30 70
4825
4826    * - Key
4827      - Value
4828
4829    * - short_wchar
4830      - * 0 --- sizeof(wchar_t) == 4
4831        * 1 --- sizeof(wchar_t) == 2
4832
4833    * - short_enum
4834      - * 0 --- Enums are at least as large as an ``int``.
4835        * 1 --- Enums are stored in the smallest integer type which can
4836          represent all of its values.
4837
4838 For example, the following metadata section specifies that the module was
4839 compiled with a ``wchar_t`` width of 4 bytes, and the underlying type of an
4840 enum is the smallest type which can represent all of its values::
4841
4842     !llvm.module.flags = !{!0, !1}
4843     !0 = !{i32 1, !"short_wchar", i32 1}
4844     !1 = !{i32 1, !"short_enum", i32 0}
4845
4846 .. _intrinsicglobalvariables:
4847
4848 Intrinsic Global Variables
4849 ==========================
4850
4851 LLVM has a number of "magic" global variables that contain data that
4852 affect code generation or other IR semantics. These are documented here.
4853 All globals of this sort should have a section specified as
4854 "``llvm.metadata``". This section and all globals that start with
4855 "``llvm.``" are reserved for use by LLVM.
4856
4857 .. _gv_llvmused:
4858
4859 The '``llvm.used``' Global Variable
4860 -----------------------------------
4861
4862 The ``@llvm.used`` global is an array which has
4863 :ref:`appending linkage <linkage_appending>`. This array contains a list of
4864 pointers to named global variables, functions and aliases which may optionally
4865 have a pointer cast formed of bitcast or getelementptr. For example, a legal
4866 use of it is:
4867
4868 .. code-block:: llvm
4869
4870     @X = global i8 4
4871     @Y = global i32 123
4872
4873     @llvm.used = appending global [2 x i8*] [
4874        i8* @X,
4875        i8* bitcast (i32* @Y to i8*)
4876     ], section "llvm.metadata"
4877
4878 If a symbol appears in the ``@llvm.used`` list, then the compiler, assembler,
4879 and linker are required to treat the symbol as if there is a reference to the
4880 symbol that it cannot see (which is why they have to be named). For example, if
4881 a variable has internal linkage and no references other than that from the
4882 ``@llvm.used`` list, it cannot be deleted. This is commonly used to represent
4883 references from inline asms and other things the compiler cannot "see", and
4884 corresponds to "``attribute((used))``" in GNU C.
4885
4886 On some targets, the code generator must emit a directive to the
4887 assembler or object file to prevent the assembler and linker from
4888 molesting the symbol.
4889
4890 .. _gv_llvmcompilerused:
4891
4892 The '``llvm.compiler.used``' Global Variable
4893 --------------------------------------------
4894
4895 The ``@llvm.compiler.used`` directive is the same as the ``@llvm.used``
4896 directive, except that it only prevents the compiler from touching the
4897 symbol. On targets that support it, this allows an intelligent linker to
4898 optimize references to the symbol without being impeded as it would be
4899 by ``@llvm.used``.
4900
4901 This is a rare construct that should only be used in rare circumstances,
4902 and should not be exposed to source languages.
4903
4904 .. _gv_llvmglobalctors:
4905
4906 The '``llvm.global_ctors``' Global Variable
4907 -------------------------------------------
4908
4909 .. code-block:: llvm
4910
4911     %0 = type { i32, void ()*, i8* }
4912     @llvm.global_ctors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @ctor, i8* @data }]
4913
4914 The ``@llvm.global_ctors`` array contains a list of constructor
4915 functions, priorities, and an optional associated global or function.
4916 The functions referenced by this array will be called in ascending order
4917 of priority (i.e. lowest first) when the module is loaded. The order of
4918 functions with the same priority is not defined.
4919
4920 If the third field is present, non-null, and points to a global variable
4921 or function, the initializer function will only run if the associated
4922 data from the current module is not discarded.
4923
4924 .. _llvmglobaldtors:
4925
4926 The '``llvm.global_dtors``' Global Variable
4927 -------------------------------------------
4928
4929 .. code-block:: llvm
4930
4931     %0 = type { i32, void ()*, i8* }
4932     @llvm.global_dtors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @dtor, i8* @data }]
4933
4934 The ``@llvm.global_dtors`` array contains a list of destructor
4935 functions, priorities, and an optional associated global or function.
4936 The functions referenced by this array will be called in descending
4937 order of priority (i.e. highest first) when the module is unloaded. The
4938 order of functions with the same priority is not defined.
4939
4940 If the third field is present, non-null, and points to a global variable
4941 or function, the destructor function will only run if the associated
4942 data from the current module is not discarded.
4943
4944 Instruction Reference
4945 =====================
4946
4947 The LLVM instruction set consists of several different classifications
4948 of instructions: :ref:`terminator instructions <terminators>`, :ref:`binary
4949 instructions <binaryops>`, :ref:`bitwise binary
4950 instructions <bitwiseops>`, :ref:`memory instructions <memoryops>`, and
4951 :ref:`other instructions <otherops>`.
4952
4953 .. _terminators:
4954
4955 Terminator Instructions
4956 -----------------------
4957
4958 As mentioned :ref:`previously <functionstructure>`, every basic block in a
4959 program ends with a "Terminator" instruction, which indicates which
4960 block should be executed after the current block is finished. These
4961 terminator instructions typically yield a '``void``' value: they produce
4962 control flow, not values (the one exception being the
4963 ':ref:`invoke <i_invoke>`' instruction).
4964
4965 The terminator instructions are: ':ref:`ret <i_ret>`',
4966 ':ref:`br <i_br>`', ':ref:`switch <i_switch>`',
4967 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`', ':ref:`invoke <i_invoke>`',
4968 ':ref:`resume <i_resume>`', ':ref:`catchpad <i_catchpad>`',
4969 ':ref:`catchendpad <i_catchendpad>`',
4970 ':ref:`catchret <i_catchret>`',
4971 ':ref:`cleanupendpad <i_cleanupendpad>`',
4972 ':ref:`cleanupret <i_cleanupret>`',
4973 ':ref:`terminatepad <i_terminatepad>`',
4974 and ':ref:`unreachable <i_unreachable>`'.
4975
4976 .. _i_ret:
4977
4978 '``ret``' Instruction
4979 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4980
4981 Syntax:
4982 """""""
4983
4984 ::
4985
4986       ret <type> <value>       ; Return a value from a non-void function
4987       ret void                 ; Return from void function
4988
4989 Overview:
4990 """""""""
4991
4992 The '``ret``' instruction is used to return control flow (and optionally
4993 a value) from a function back to the caller.
4994
4995 There are two forms of the '``ret``' instruction: one that returns a
4996 value and then causes control flow, and one that just causes control
4997 flow to occur.
4998
4999 Arguments:
5000 """"""""""
5001
5002 The '``ret``' instruction optionally accepts a single argument, the
5003 return value. The type of the return value must be a ':ref:`first
5004 class <t_firstclass>`' type.
5005
5006 A function is not :ref:`well formed <wellformed>` if it it has a non-void
5007 return type and contains a '``ret``' instruction with no return value or
5008 a return value with a type that does not match its type, or if it has a
5009 void return type and contains a '``ret``' instruction with a return
5010 value.
5011
5012 Semantics:
5013 """"""""""
5014
5015 When the '``ret``' instruction is executed, control flow returns back to
5016 the calling function's context. If the caller is a
5017 ":ref:`call <i_call>`" instruction, execution continues at the
5018 instruction after the call. If the caller was an
5019 ":ref:`invoke <i_invoke>`" instruction, execution continues at the
5020 beginning of the "normal" destination block. If the instruction returns
5021 a value, that value shall set the call or invoke instruction's return
5022 value.
5023
5024 Example:
5025 """"""""
5026
5027 .. code-block:: llvm
5028
5029       ret i32 5                       ; Return an integer value of 5
5030       ret void                        ; Return from a void function
5031       ret { i32, i8 } { i32 4, i8 2 } ; Return a struct of values 4 and 2
5032
5033 .. _i_br:
5034
5035 '``br``' Instruction
5036 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5037
5038 Syntax:
5039 """""""
5040
5041 ::
5042
5043       br i1 <cond>, label <iftrue>, label <iffalse>
5044       br label <dest>          ; Unconditional branch
5045
5046 Overview:
5047 """""""""
5048
5049 The '``br``' instruction is used to cause control flow to transfer to a
5050 different basic block in the current function. There are two forms of
5051 this instruction, corresponding to a conditional branch and an
5052 unconditional branch.
5053
5054 Arguments:
5055 """"""""""
5056
5057 The conditional branch form of the '``br``' instruction takes a single
5058 '``i1``' value and two '``label``' values. The unconditional form of the
5059 '``br``' instruction takes a single '``label``' value as a target.
5060
5061 Semantics:
5062 """"""""""
5063
5064 Upon execution of a conditional '``br``' instruction, the '``i1``'
5065 argument is evaluated. If the value is ``true``, control flows to the
5066 '``iftrue``' ``label`` argument. If "cond" is ``false``, control flows
5067 to the '``iffalse``' ``label`` argument.
5068
5069 Example:
5070 """"""""
5071
5072 .. code-block:: llvm
5073
5074     Test:
5075       %cond = icmp eq i32 %a, %b
5076       br i1 %cond, label %IfEqual, label %IfUnequal
5077     IfEqual:
5078       ret i32 1
5079     IfUnequal:
5080       ret i32 0
5081
5082 .. _i_switch:
5083
5084 '``switch``' Instruction
5085 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5086
5087 Syntax:
5088 """""""
5089
5090 ::
5091
5092       switch <intty> <value>, label <defaultdest> [ <intty> <val>, label <dest> ... ]
5093
5094 Overview:
5095 """""""""
5096
5097 The '``switch``' instruction is used to transfer control flow to one of
5098 several different places. It is a generalization of the '``br``'
5099 instruction, allowing a branch to occur to one of many possible
5100 destinations.
5101
5102 Arguments:
5103 """"""""""
5104
5105 The '``switch``' instruction uses three parameters: an integer
5106 comparison value '``value``', a default '``label``' destination, and an
5107 array of pairs of comparison value constants and '``label``'s. The table
5108 is not allowed to contain duplicate constant entries.
5109
5110 Semantics:
5111 """"""""""
5112
5113 The ``switch`` instruction specifies a table of values and destinations.
5114 When the '``switch``' instruction is executed, this table is searched
5115 for the given value. If the value is found, control flow is transferred
5116 to the corresponding destination; otherwise, control flow is transferred
5117 to the default destination.
5118
5119 Implementation:
5120 """""""""""""""
5121
5122 Depending on properties of the target machine and the particular
5123 ``switch`` instruction, this instruction may be code generated in
5124 different ways. For example, it could be generated as a series of
5125 chained conditional branches or with a lookup table.
5126
5127 Example:
5128 """"""""
5129
5130 .. code-block:: llvm
5131
5132      ; Emulate a conditional br instruction
5133      %Val = zext i1 %value to i32
5134      switch i32 %Val, label %truedest [ i32 0, label %falsedest ]
5135
5136      ; Emulate an unconditional br instruction
5137      switch i32 0, label %dest [ ]
5138
5139      ; Implement a jump table:
5140      switch i32 %val, label %otherwise [ i32 0, label %onzero
5141                                          i32 1, label %onone
5142                                          i32 2, label %ontwo ]
5143
5144 .. _i_indirectbr:
5145
5146 '``indirectbr``' Instruction
5147 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5148
5149 Syntax:
5150 """""""
5151
5152 ::
5153
5154       indirectbr <somety>* <address>, [ label <dest1>, label <dest2>, ... ]
5155
5156 Overview:
5157 """""""""
5158
5159 The '``indirectbr``' instruction implements an indirect branch to a
5160 label within the current function, whose address is specified by
5161 "``address``". Address must be derived from a
5162 :ref:`blockaddress <blockaddress>` constant.
5163
5164 Arguments:
5165 """"""""""
5166
5167 The '``address``' argument is the address of the label to jump to. The
5168 rest of the arguments indicate the full set of possible destinations
5169 that the address may point to. Blocks are allowed to occur multiple
5170 times in the destination list, though this isn't particularly useful.
5171
5172 This destination list is required so that dataflow analysis has an
5173 accurate understanding of the CFG.
5174
5175 Semantics:
5176 """"""""""
5177
5178 Control transfers to the block specified in the address argument. All
5179 possible destination blocks must be listed in the label list, otherwise
5180 this instruction has undefined behavior. This implies that jumps to
5181 labels defined in other functions have undefined behavior as well.
5182
5183 Implementation:
5184 """""""""""""""
5185
5186 This is typically implemented with a jump through a register.
5187
5188 Example:
5189 """"""""
5190
5191 .. code-block:: llvm
5192
5193      indirectbr i8* %Addr, [ label %bb1, label %bb2, label %bb3 ]
5194
5195 .. _i_invoke:
5196
5197 '``invoke``' Instruction
5198 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5199
5200 Syntax:
5201 """""""
5202
5203 ::
5204
5205       <result> = invoke [cconv] [ret attrs] <ptr to function ty> <function ptr val>(<function args>) [fn attrs]
5206                     [operand bundles] to label <normal label> unwind label <exception label>
5207
5208 Overview:
5209 """""""""
5210
5211 The '``invoke``' instruction causes control to transfer to a specified
5212 function, with the possibility of control flow transfer to either the
5213 '``normal``' label or the '``exception``' label. If the callee function
5214 returns with the "``ret``" instruction, control flow will return to the
5215 "normal" label. If the callee (or any indirect callees) returns via the
5216 ":ref:`resume <i_resume>`" instruction or other exception handling
5217 mechanism, control is interrupted and continued at the dynamically
5218 nearest "exception" label.
5219
5220 The '``exception``' label is a `landing
5221 pad <ExceptionHandling.html#overview>`_ for the exception. As such,
5222 '``exception``' label is required to have the
5223 ":ref:`landingpad <i_landingpad>`" instruction, which contains the
5224 information about the behavior of the program after unwinding happens,
5225 as its first non-PHI instruction. The restrictions on the
5226 "``landingpad``" instruction's tightly couples it to the "``invoke``"
5227 instruction, so that the important information contained within the
5228 "``landingpad``" instruction can't be lost through normal code motion.
5229
5230 Arguments:
5231 """"""""""
5232
5233 This instruction requires several arguments:
5234
5235 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
5236    convention <callingconv>` the call should use. If none is
5237    specified, the call defaults to using C calling conventions.
5238 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
5239    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
5240    are valid here.
5241 #. '``ptr to function ty``': shall be the signature of the pointer to
5242    function value being invoked. In most cases, this is a direct
5243    function invocation, but indirect ``invoke``'s are just as possible,
5244    branching off an arbitrary pointer to function value.
5245 #. '``function ptr val``': An LLVM value containing a pointer to a
5246    function to be invoked.
5247 #. '``function args``': argument list whose types match the function
5248    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
5249    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
5250    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
5251    extra arguments can be specified.
5252 #. '``normal label``': the label reached when the called function
5253    executes a '``ret``' instruction.
5254 #. '``exception label``': the label reached when a callee returns via
5255    the :ref:`resume <i_resume>` instruction or other exception handling
5256    mechanism.
5257 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
5258    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
5259    attributes are valid here.
5260 #. The optional :ref:`operand bundles <opbundles>` list.
5261
5262 Semantics:
5263 """"""""""
5264
5265 This instruction is designed to operate as a standard '``call``'
5266 instruction in most regards. The primary difference is that it
5267 establishes an association with a label, which is used by the runtime
5268 library to unwind the stack.
5269
5270 This instruction is used in languages with destructors to ensure that
5271 proper cleanup is performed in the case of either a ``longjmp`` or a
5272 thrown exception. Additionally, this is important for implementation of
5273 '``catch``' clauses in high-level languages that support them.
5274
5275 For the purposes of the SSA form, the definition of the value returned
5276 by the '``invoke``' instruction is deemed to occur on the edge from the
5277 current block to the "normal" label. If the callee unwinds then no
5278 return value is available.
5279
5280 Example:
5281 """"""""
5282
5283 .. code-block:: llvm
5284
5285       %retval = invoke i32 @Test(i32 15) to label %Continue
5286                   unwind label %TestCleanup              ; i32:retval set
5287       %retval = invoke coldcc i32 %Testfnptr(i32 15) to label %Continue
5288                   unwind label %TestCleanup              ; i32:retval set
5289
5290 .. _i_resume:
5291
5292 '``resume``' Instruction
5293 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5294
5295 Syntax:
5296 """""""
5297
5298 ::
5299
5300       resume <type> <value>
5301
5302 Overview:
5303 """""""""
5304
5305 The '``resume``' instruction is a terminator instruction that has no
5306 successors.
5307
5308 Arguments:
5309 """"""""""
5310
5311 The '``resume``' instruction requires one argument, which must have the
5312 same type as the result of any '``landingpad``' instruction in the same
5313 function.
5314
5315 Semantics:
5316 """"""""""
5317
5318 The '``resume``' instruction resumes propagation of an existing
5319 (in-flight) exception whose unwinding was interrupted with a
5320 :ref:`landingpad <i_landingpad>` instruction.
5321
5322 Example:
5323 """"""""
5324
5325 .. code-block:: llvm
5326
5327       resume { i8*, i32 } %exn
5328
5329 .. _i_catchpad:
5330
5331 '``catchpad``' Instruction
5332 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5333
5334 Syntax:
5335 """""""
5336
5337 ::
5338
5339       <resultval> = catchpad [<args>*]
5340           to label <normal label> unwind label <exception label>
5341
5342 Overview:
5343 """""""""
5344
5345 The '``catchpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
5346 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
5347 is a catch block --- one where a personality routine attempts to transfer
5348 control to catch an exception.
5349 The ``args`` correspond to whatever information the personality
5350 routine requires to know if this is an appropriate place to catch the
5351 exception. Control is transfered to the ``exception`` label if the
5352 ``catchpad`` is not an appropriate handler for the in-flight exception.
5353 The ``normal`` label should contain the code found in the ``catch``
5354 portion of a ``try``/``catch`` sequence. The ``resultval`` has the type
5355 :ref:`token <t_token>` and is used to match the ``catchpad`` to
5356 corresponding :ref:`catchrets <i_catchret>`.
5357
5358 Arguments:
5359 """"""""""
5360
5361 The instruction takes a list of arbitrary values which are interpreted
5362 by the :ref:`personality function <personalityfn>`.
5363
5364 The ``catchpad`` must be provided a ``normal`` label to transfer control
5365 to if the ``catchpad`` matches the exception and an ``exception``
5366 label to transfer control to if it doesn't.
5367
5368 Semantics:
5369 """"""""""
5370
5371 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
5372 the exception is compared against the ``args``. If it doesn't match,
5373 then control is transfered to the ``exception`` basic block.
5374 As with calling conventions, how the personality function results are
5375 represented in LLVM IR is target specific.
5376
5377 The ``catchpad`` instruction has several restrictions:
5378
5379 -  A catch block is a basic block which is the unwind destination of
5380    an exceptional instruction.
5381 -  A catch block must have a '``catchpad``' instruction as its
5382    first non-PHI instruction.
5383 -  A catch block's ``exception`` edge must refer to a catch block or a
5384    catch-end block.
5385 -  There can be only one '``catchpad``' instruction within the
5386    catch block.
5387 -  A basic block that is not a catch block may not include a
5388    '``catchpad``' instruction.
5389 -  A catch block which has another catch block as a predecessor may not have
5390    any other predecessors.
5391 -  It is undefined behavior for control to transfer from a ``catchpad`` to a
5392    ``ret`` without first executing a ``catchret`` that consumes the
5393    ``catchpad`` or unwinding through its ``catchendpad``.
5394 -  It is undefined behavior for control to transfer from a ``catchpad`` to
5395    itself without first executing a ``catchret`` that consumes the
5396    ``catchpad`` or unwinding through its ``catchendpad``.
5397
5398 Example:
5399 """"""""
5400
5401 .. code-block:: llvm
5402
5403       ;; A catch block which can catch an integer.
5404       %tok = catchpad [i8** @_ZTIi]
5405         to label %int.handler unwind label %terminate
5406
5407 .. _i_catchendpad:
5408
5409 '``catchendpad``' Instruction
5410 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5411
5412 Syntax:
5413 """""""
5414
5415 ::
5416
5417       catchendpad unwind label <nextaction>
5418       catchendpad unwind to caller
5419
5420 Overview:
5421 """""""""
5422
5423 The '``catchendpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
5424 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to communicate to the
5425 :ref:`personality function <personalityfn>` which invokes are associated
5426 with a chain of :ref:`catchpad <i_catchpad>` instructions; propagating an
5427 exception out of a catch handler is represented by unwinding through its
5428 ``catchendpad``.  Unwinding to the outer scope when a chain of catch handlers
5429 do not handle an exception is also represented by unwinding through their
5430 ``catchendpad``.
5431
5432 The ``nextaction`` label indicates where control should transfer to if
5433 none of the ``catchpad`` instructions are suitable for catching the
5434 in-flight exception.
5435
5436 If a ``nextaction`` label is not present, the instruction unwinds out of
5437 its parent function. The
5438 :ref:`personality function <personalityfn>` will continue processing
5439 exception handling actions in the caller.
5440
5441 Arguments:
5442 """"""""""
5443
5444 The instruction optionally takes a label, ``nextaction``, indicating
5445 where control should transfer to if none of the preceding
5446 ``catchpad`` instructions are suitable for the in-flight exception.
5447
5448 Semantics:
5449 """"""""""
5450
5451 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown
5452 and none of the constituent ``catchpad`` instructions match, then
5453 control is transfered to ``nextaction`` if it is present. If it is not
5454 present, control is transfered to the caller.
5455
5456 The ``catchendpad`` instruction has several restrictions:
5457
5458 -  A catch-end block is a basic block which is the unwind destination of
5459    an exceptional instruction.
5460 -  A catch-end block must have a '``catchendpad``' instruction as its
5461    first non-PHI instruction.
5462 -  There can be only one '``catchendpad``' instruction within the
5463    catch-end block.
5464 -  A basic block that is not a catch-end block may not include a
5465    '``catchendpad``' instruction.
5466 -  Exactly one catch block may unwind to a ``catchendpad``.
5467 - It is undefined behavior to execute a ``catchendpad`` if none of the
5468   '``catchpad``'s chained to it have been executed.
5469 - It is undefined behavior to execute a ``catchendpad`` twice without an
5470   intervening execution of one or more of the '``catchpad``'s chained to it.
5471 - It is undefined behavior to execute a ``catchendpad`` if, after the most
5472   recent execution of the normal successor edge of any ``catchpad`` chained
5473   to it, some ``catchret`` consuming that ``catchpad`` has already been
5474   executed.
5475 - It is undefined behavior to execute a ``catchendpad`` if, after the most
5476   recent execution of the normal successor edge of any ``catchpad`` chained
5477   to it, any other ``catchpad`` or ``cleanuppad`` has been executed but has
5478   not had a corresponding
5479   ``catchret``/``cleanupret``/``catchendpad``/``cleanupendpad`` executed.
5480
5481 Example:
5482 """"""""
5483
5484 .. code-block:: llvm
5485
5486       catchendpad unwind label %terminate
5487       catchendpad unwind to caller
5488
5489 .. _i_catchret:
5490
5491 '``catchret``' Instruction
5492 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5493
5494 Syntax:
5495 """""""
5496
5497 ::
5498
5499       catchret <value> to label <normal>
5500
5501 Overview:
5502 """""""""
5503
5504 The '``catchret``' instruction is a terminator instruction that has a
5505 single successor.
5506
5507
5508 Arguments:
5509 """"""""""
5510
5511 The first argument to a '``catchret``' indicates which ``catchpad`` it
5512 exits.  It must be a :ref:`catchpad <i_catchpad>`.
5513 The second argument to a '``catchret``' specifies where control will
5514 transfer to next.
5515
5516 Semantics:
5517 """"""""""
5518
5519 The '``catchret``' instruction ends the existing (in-flight) exception
5520 whose unwinding was interrupted with a
5521 :ref:`catchpad <i_catchpad>` instruction.
5522 The :ref:`personality function <personalityfn>` gets a chance to execute
5523 arbitrary code to, for example, run a C++ destructor.
5524 Control then transfers to ``normal``.
5525 It may be passed an optional, personality specific, value.
5526
5527 It is undefined behavior to execute a ``catchret`` whose ``catchpad`` has
5528 not been executed.
5529
5530 It is undefined behavior to execute a ``catchret`` if, after the most recent
5531 execution of its ``catchpad``, some ``catchret`` or ``catchendpad`` linked
5532 to the same ``catchpad`` has already been executed.
5533
5534 It is undefined behavior to execute a ``catchret`` if, after the most recent
5535 execution of its ``catchpad``, any other ``catchpad`` or ``cleanuppad`` has
5536 been executed but has not had a corresponding
5537 ``catchret``/``cleanupret``/``catchendpad``/``cleanupendpad`` executed.
5538
5539 Example:
5540 """"""""
5541
5542 .. code-block:: llvm
5543
5544       catchret %catch label %continue
5545
5546 .. _i_cleanupendpad:
5547
5548 '``cleanupendpad``' Instruction
5549 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5550
5551 Syntax:
5552 """""""
5553
5554 ::
5555
5556       cleanupendpad <value> unwind label <nextaction>
5557       cleanupendpad <value> unwind to caller
5558
5559 Overview:
5560 """""""""
5561
5562 The '``cleanupendpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
5563 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to communicate to the
5564 :ref:`personality function <personalityfn>` which invokes are associated
5565 with a :ref:`cleanuppad <i_cleanuppad>` instructions; propagating an exception
5566 out of a cleanup is represented by unwinding through its ``cleanupendpad``.
5567
5568 The ``nextaction`` label indicates where control should unwind to next, in the
5569 event that a cleanup is exited by means of an(other) exception being raised.
5570
5571 If a ``nextaction`` label is not present, the instruction unwinds out of
5572 its parent function. The
5573 :ref:`personality function <personalityfn>` will continue processing
5574 exception handling actions in the caller.
5575
5576 Arguments:
5577 """"""""""
5578
5579 The '``cleanupendpad``' instruction requires one argument, which indicates
5580 which ``cleanuppad`` it exits, and must be a :ref:`cleanuppad <i_cleanuppad>`.
5581 It also has an optional successor, ``nextaction``, indicating where control
5582 should transfer to.
5583
5584 Semantics:
5585 """"""""""
5586
5587 When and exception propagates to a ``cleanupendpad``, control is transfered to
5588 ``nextaction`` if it is present. If it is not present, control is transfered to
5589 the caller.
5590
5591 The ``cleanupendpad`` instruction has several restrictions:
5592
5593 -  A cleanup-end block is a basic block which is the unwind destination of
5594    an exceptional instruction.
5595 -  A cleanup-end block must have a '``cleanupendpad``' instruction as its
5596    first non-PHI instruction.
5597 -  There can be only one '``cleanupendpad``' instruction within the
5598    cleanup-end block.
5599 -  A basic block that is not a cleanup-end block may not include a
5600    '``cleanupendpad``' instruction.
5601 - It is undefined behavior to execute a ``cleanupendpad`` whose ``cleanuppad``
5602   has not been executed.
5603 - It is undefined behavior to execute a ``cleanupendpad`` if, after the most
5604   recent execution of its ``cleanuppad``, some ``cleanupret`` or ``cleanupendpad``
5605   consuming the same ``cleanuppad`` has already been executed.
5606 - It is undefined behavior to execute a ``cleanupendpad`` if, after the most
5607   recent execution of its ``cleanuppad``, any other ``cleanuppad`` or
5608   ``catchpad`` has been executed but has not had a corresponding
5609   ``cleanupret``/``catchret``/``cleanupendpad``/``catchendpad`` executed.
5610
5611 Example:
5612 """"""""
5613
5614 .. code-block:: llvm
5615
5616       cleanupendpad %cleanup unwind label %terminate
5617       cleanupendpad %cleanup unwind to caller
5618
5619 .. _i_cleanupret:
5620
5621 '``cleanupret``' Instruction
5622 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5623
5624 Syntax:
5625 """""""
5626
5627 ::
5628
5629       cleanupret <value> unwind label <continue>
5630       cleanupret <value> unwind to caller
5631
5632 Overview:
5633 """""""""
5634
5635 The '``cleanupret``' instruction is a terminator instruction that has
5636 an optional successor.
5637
5638
5639 Arguments:
5640 """"""""""
5641
5642 The '``cleanupret``' instruction requires one argument, which indicates
5643 which ``cleanuppad`` it exits, and must be a :ref:`cleanuppad <i_cleanuppad>`.
5644 It also has an optional successor, ``continue``.
5645
5646 Semantics:
5647 """"""""""
5648
5649 The '``cleanupret``' instruction indicates to the
5650 :ref:`personality function <personalityfn>` that one
5651 :ref:`cleanuppad <i_cleanuppad>` it transferred control to has ended.
5652 It transfers control to ``continue`` or unwinds out of the function.
5653
5654 It is undefined behavior to execute a ``cleanupret`` whose ``cleanuppad`` has
5655 not been executed.
5656
5657 It is undefined behavior to execute a ``cleanupret`` if, after the most recent
5658 execution of its ``cleanuppad``, some ``cleanupret`` or ``cleanupendpad``
5659 consuming the same ``cleanuppad`` has already been executed.
5660
5661 It is undefined behavior to execute a ``cleanupret`` if, after the most recent
5662 execution of its ``cleanuppad``, any other ``cleanuppad`` or ``catchpad`` has
5663 been executed but has not had a corresponding
5664 ``cleanupret``/``catchret``/``cleanupendpad``/``catchendpad`` executed.
5665
5666 Example:
5667 """"""""
5668
5669 .. code-block:: llvm
5670
5671       cleanupret %cleanup unwind to caller
5672       cleanupret %cleanup unwind label %continue
5673
5674 .. _i_terminatepad:
5675
5676 '``terminatepad``' Instruction
5677 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5678
5679 Syntax:
5680 """""""
5681
5682 ::
5683
5684       terminatepad [<args>*] unwind label <exception label>
5685       terminatepad [<args>*] unwind to caller
5686
5687 Overview:
5688 """""""""
5689
5690 The '``terminatepad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
5691 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
5692 is a terminate block --- one where a personality routine may decide to
5693 terminate the program.
5694 The ``args`` correspond to whatever information the personality
5695 routine requires to know if this is an appropriate place to terminate the
5696 program. Control is transferred to the ``exception`` label if the
5697 personality routine decides not to terminate the program for the
5698 in-flight exception.
5699
5700 Arguments:
5701 """"""""""
5702
5703 The instruction takes a list of arbitrary values which are interpreted
5704 by the :ref:`personality function <personalityfn>`.
5705
5706 The ``terminatepad`` may be given an ``exception`` label to
5707 transfer control to if the in-flight exception matches the ``args``.
5708
5709 Semantics:
5710 """"""""""
5711
5712 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
5713 the exception is compared against the ``args``. If it matches,
5714 then control is transfered to the ``exception`` basic block. Otherwise,
5715 the program is terminated via personality-specific means. Typically,
5716 the first argument to ``terminatepad`` specifies what function the
5717 personality should defer to in order to terminate the program.
5718
5719 The ``terminatepad`` instruction has several restrictions:
5720
5721 -  A terminate block is a basic block which is the unwind destination of
5722    an exceptional instruction.
5723 -  A terminate block must have a '``terminatepad``' instruction as its
5724    first non-PHI instruction.
5725 -  There can be only one '``terminatepad``' instruction within the
5726    terminate block.
5727 -  A basic block that is not a terminate block may not include a
5728    '``terminatepad``' instruction.
5729
5730 Example:
5731 """"""""
5732
5733 .. code-block:: llvm
5734
5735       ;; A terminate block which only permits integers.
5736       terminatepad [i8** @_ZTIi] unwind label %continue
5737
5738 .. _i_unreachable:
5739
5740 '``unreachable``' Instruction
5741 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5742
5743 Syntax:
5744 """""""
5745
5746 ::
5747
5748       unreachable
5749
5750 Overview:
5751 """""""""
5752
5753 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics. This
5754 instruction is used to inform the optimizer that a particular portion of
5755 the code is not reachable. This can be used to indicate that the code
5756 after a no-return function cannot be reached, and other facts.
5757
5758 Semantics:
5759 """"""""""
5760
5761 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics.
5762
5763 .. _binaryops:
5764
5765 Binary Operations
5766 -----------------
5767
5768 Binary operators are used to do most of the computation in a program.
5769 They require two operands of the same type, execute an operation on
5770 them, and produce a single value. The operands might represent multiple
5771 data, as is the case with the :ref:`vector <t_vector>` data type. The
5772 result value has the same type as its operands.
5773
5774 There are several different binary operators:
5775
5776 .. _i_add:
5777
5778 '``add``' Instruction
5779 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5780
5781 Syntax:
5782 """""""
5783
5784 ::
5785
5786       <result> = add <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
5787       <result> = add nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5788       <result> = add nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5789       <result> = add nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
5790
5791 Overview:
5792 """""""""
5793
5794 The '``add``' instruction returns the sum of its two operands.
5795
5796 Arguments:
5797 """"""""""
5798
5799 The two arguments to the '``add``' instruction must be
5800 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5801 arguments must have identical types.
5802
5803 Semantics:
5804 """"""""""
5805
5806 The value produced is the integer sum of the two operands.
5807
5808 If the sum has unsigned overflow, the result returned is the
5809 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
5810 the result.
5811
5812 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
5813 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
5814
5815 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
5816 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
5817 result value of the ``add`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
5818 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
5819
5820 Example:
5821 """"""""
5822
5823 .. code-block:: llvm
5824
5825       <result> = add i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 + %var
5826
5827 .. _i_fadd:
5828
5829 '``fadd``' Instruction
5830 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5831
5832 Syntax:
5833 """""""
5834
5835 ::
5836
5837       <result> = fadd [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5838
5839 Overview:
5840 """""""""
5841
5842 The '``fadd``' instruction returns the sum of its two operands.
5843
5844 Arguments:
5845 """"""""""
5846
5847 The two arguments to the '``fadd``' instruction must be :ref:`floating
5848 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
5849 Both arguments must have identical types.
5850
5851 Semantics:
5852 """"""""""
5853
5854 The value produced is the floating point sum of the two operands. This
5855 instruction can also take any number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`,
5856 which are optimization hints to enable otherwise unsafe floating point
5857 optimizations:
5858
5859 Example:
5860 """"""""
5861
5862 .. code-block:: llvm
5863
5864       <result> = fadd float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 + %var
5865
5866 '``sub``' Instruction
5867 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5868
5869 Syntax:
5870 """""""
5871
5872 ::
5873
5874       <result> = sub <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
5875       <result> = sub nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5876       <result> = sub nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5877       <result> = sub nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
5878
5879 Overview:
5880 """""""""
5881
5882 The '``sub``' instruction returns the difference of its two operands.
5883
5884 Note that the '``sub``' instruction is used to represent the '``neg``'
5885 instruction present in most other intermediate representations.
5886
5887 Arguments:
5888 """"""""""
5889
5890 The two arguments to the '``sub``' instruction must be
5891 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5892 arguments must have identical types.
5893
5894 Semantics:
5895 """"""""""
5896
5897 The value produced is the integer difference of the two operands.
5898
5899 If the difference has unsigned overflow, the result returned is the
5900 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
5901 the result.
5902
5903 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
5904 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
5905
5906 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
5907 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
5908 result value of the ``sub`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
5909 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
5910
5911 Example:
5912 """"""""
5913
5914 .. code-block:: llvm
5915
5916       <result> = sub i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 - %var
5917       <result> = sub i32 0, %val          ; yields i32:result = -%var
5918
5919 .. _i_fsub:
5920
5921 '``fsub``' Instruction
5922 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5923
5924 Syntax:
5925 """""""
5926
5927 ::
5928
5929       <result> = fsub [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5930
5931 Overview:
5932 """""""""
5933
5934 The '``fsub``' instruction returns the difference of its two operands.
5935
5936 Note that the '``fsub``' instruction is used to represent the '``fneg``'
5937 instruction present in most other intermediate representations.
5938
5939 Arguments:
5940 """"""""""
5941
5942 The two arguments to the '``fsub``' instruction must be :ref:`floating
5943 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
5944 Both arguments must have identical types.
5945
5946 Semantics:
5947 """"""""""
5948
5949 The value produced is the floating point difference of the two operands.
5950 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
5951 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
5952 unsafe floating point optimizations:
5953
5954 Example:
5955 """"""""
5956
5957 .. code-block:: llvm
5958
5959       <result> = fsub float 4.0, %var           ; yields float:result = 4.0 - %var
5960       <result> = fsub float -0.0, %val          ; yields float:result = -%var
5961
5962 '``mul``' Instruction
5963 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5964
5965 Syntax:
5966 """""""
5967
5968 ::
5969
5970       <result> = mul <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
5971       <result> = mul nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5972       <result> = mul nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5973       <result> = mul nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
5974
5975 Overview:
5976 """""""""
5977
5978 The '``mul``' instruction returns the product of its two operands.
5979
5980 Arguments:
5981 """"""""""
5982
5983 The two arguments to the '``mul``' instruction must be
5984 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5985 arguments must have identical types.
5986
5987 Semantics:
5988 """"""""""
5989
5990 The value produced is the integer product of the two operands.
5991
5992 If the result of the multiplication has unsigned overflow, the result
5993 returned is the mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the
5994 bit width of the result.
5995
5996 Because LLVM integers use a two's complement representation, and the
5997 result is the same width as the operands, this instruction returns the
5998 correct result for both signed and unsigned integers. If a full product
5999 (e.g. ``i32`` * ``i32`` -> ``i64``) is needed, the operands should be
6000 sign-extended or zero-extended as appropriate to the width of the full
6001 product.
6002
6003 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
6004 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
6005 result value of the ``mul`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
6006 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
6007
6008 Example:
6009 """"""""
6010
6011 .. code-block:: llvm
6012
6013       <result> = mul i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 * %var
6014
6015 .. _i_fmul:
6016
6017 '``fmul``' Instruction
6018 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6019
6020 Syntax:
6021 """""""
6022
6023 ::
6024
6025       <result> = fmul [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6026
6027 Overview:
6028 """""""""
6029
6030 The '``fmul``' instruction returns the product of its two operands.
6031
6032 Arguments:
6033 """"""""""
6034
6035 The two arguments to the '``fmul``' instruction must be :ref:`floating
6036 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
6037 Both arguments must have identical types.
6038
6039 Semantics:
6040 """"""""""
6041
6042 The value produced is the floating point product of the two operands.
6043 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
6044 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
6045 unsafe floating point optimizations:
6046
6047 Example:
6048 """"""""
6049
6050 .. code-block:: llvm
6051
6052       <result> = fmul float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 * %var
6053
6054 '``udiv``' Instruction
6055 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6056
6057 Syntax:
6058 """""""
6059
6060 ::
6061
6062       <result> = udiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
6063       <result> = udiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6064
6065 Overview:
6066 """""""""
6067
6068 The '``udiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
6069
6070 Arguments:
6071 """"""""""
6072
6073 The two arguments to the '``udiv``' instruction must be
6074 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
6075 arguments must have identical types.
6076
6077 Semantics:
6078 """"""""""
6079
6080 The value produced is the unsigned integer quotient of the two operands.
6081
6082 Note that unsigned integer division and signed integer division are
6083 distinct operations; for signed integer division, use '``sdiv``'.
6084
6085 Division by zero leads to undefined behavior.
6086
6087 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``udiv`` is
6088 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if %op1 is not a multiple of %op2 (as
6089 such, "((a udiv exact b) mul b) == a").
6090
6091 Example:
6092 """"""""
6093
6094 .. code-block:: llvm
6095
6096       <result> = udiv i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 / %var
6097
6098 '``sdiv``' Instruction
6099 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6100
6101 Syntax:
6102 """""""
6103
6104 ::
6105
6106       <result> = sdiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
6107       <result> = sdiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6108
6109 Overview:
6110 """""""""
6111
6112 The '``sdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
6113
6114 Arguments:
6115 """"""""""
6116
6117 The two arguments to the '``sdiv``' instruction must be
6118 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
6119 arguments must have identical types.
6120
6121 Semantics:
6122 """"""""""
6123
6124 The value produced is the signed integer quotient of the two operands
6125 rounded towards zero.
6126
6127 Note that signed integer division and unsigned integer division are
6128 distinct operations; for unsigned integer division, use '``udiv``'.
6129
6130 Division by zero leads to undefined behavior. Overflow also leads to
6131 undefined behavior; this is a rare case, but can occur, for example, by
6132 doing a 32-bit division of -2147483648 by -1.
6133
6134 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``sdiv`` is
6135 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the result would be rounded.
6136
6137 Example:
6138 """"""""
6139
6140 .. code-block:: llvm
6141
6142       <result> = sdiv i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 / %var
6143
6144 .. _i_fdiv:
6145
6146 '``fdiv``' Instruction
6147 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6148
6149 Syntax:
6150 """""""
6151
6152 ::
6153
6154       <result> = fdiv [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6155
6156 Overview:
6157 """""""""
6158
6159 The '``fdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
6160
6161 Arguments:
6162 """"""""""
6163
6164 The two arguments to the '``fdiv``' instruction must be :ref:`floating
6165 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
6166 Both arguments must have identical types.
6167
6168 Semantics:
6169 """"""""""
6170
6171 The value produced is the floating point quotient of the two operands.
6172 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
6173 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
6174 unsafe floating point optimizations:
6175
6176 Example:
6177 """"""""
6178
6179 .. code-block:: llvm
6180
6181       <result> = fdiv float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 / %var
6182
6183 '``urem``' Instruction
6184 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6185
6186 Syntax:
6187 """""""
6188
6189 ::
6190
6191       <result> = urem <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6192
6193 Overview:
6194 """""""""
6195
6196 The '``urem``' instruction returns the remainder from the unsigned
6197 division of its two arguments.
6198
6199 Arguments:
6200 """"""""""
6201
6202 The two arguments to the '``urem``' instruction must be
6203 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
6204 arguments must have identical types.
6205
6206 Semantics:
6207 """"""""""
6208
6209 This instruction returns the unsigned integer *remainder* of a division.
6210 This instruction always performs an unsigned division to get the
6211 remainder.
6212
6213 Note that unsigned integer remainder and signed integer remainder are
6214 distinct operations; for signed integer remainder, use '``srem``'.
6215
6216 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
6217
6218 Example:
6219 """"""""
6220
6221 .. code-block:: llvm
6222
6223       <result> = urem i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 % %var
6224
6225 '``srem``' Instruction
6226 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6227
6228 Syntax:
6229 """""""
6230
6231 ::
6232
6233       <result> = srem <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6234
6235 Overview:
6236 """""""""
6237
6238 The '``srem``' instruction returns the remainder from the signed
6239 division of its two operands. This instruction can also take
6240 :ref:`vector <t_vector>` versions of the values in which case the elements
6241 must be integers.
6242
6243 Arguments:
6244 """"""""""
6245
6246 The two arguments to the '``srem``' instruction must be
6247 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
6248 arguments must have identical types.
6249
6250 Semantics:
6251 """"""""""
6252
6253 This instruction returns the *remainder* of a division (where the result
6254 is either zero or has the same sign as the dividend, ``op1``), not the
6255 *modulo* operator (where the result is either zero or has the same sign
6256 as the divisor, ``op2``) of a value. For more information about the
6257 difference, see `The Math
6258 Forum <http://mathforum.org/dr.math/problems/anne.4.28.99.html>`_. For a
6259 table of how this is implemented in various languages, please see
6260 `Wikipedia: modulo
6261 operation <http://en.wikipedia.org/wiki/Modulo_operation>`_.
6262
6263 Note that signed integer remainder and unsigned integer remainder are
6264 distinct operations; for unsigned integer remainder, use '``urem``'.
6265
6266 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
6267 Overflow also leads to undefined behavior; this is a rare case, but can
6268 occur, for example, by taking the remainder of a 32-bit division of
6269 -2147483648 by -1. (The remainder doesn't actually overflow, but this
6270 rule lets srem be implemented using instructions that return both the
6271 result of the division and the remainder.)
6272
6273 Example:
6274 """"""""
6275
6276 .. code-block:: llvm
6277
6278       <result> = srem i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 % %var
6279
6280 .. _i_frem:
6281
6282 '``frem``' Instruction
6283 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6284
6285 Syntax:
6286 """""""
6287
6288 ::
6289
6290       <result> = frem [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6291
6292 Overview:
6293 """""""""
6294
6295 The '``frem``' instruction returns the remainder from the division of
6296 its two operands.
6297
6298 Arguments:
6299 """"""""""
6300
6301 The two arguments to the '``frem``' instruction must be :ref:`floating
6302 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
6303 Both arguments must have identical types.
6304
6305 Semantics:
6306 """"""""""
6307
6308 This instruction returns the *remainder* of a division. The remainder
6309 has the same sign as the dividend. This instruction can also take any
6310 number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints
6311 to enable otherwise unsafe floating point optimizations:
6312
6313 Example:
6314 """"""""
6315
6316 .. code-block:: llvm
6317
6318       <result> = frem float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 % %var
6319
6320 .. _bitwiseops:
6321
6322 Bitwise Binary Operations
6323 -------------------------
6324
6325 Bitwise binary operators are used to do various forms of bit-twiddling
6326 in a program. They are generally very efficient instructions and can
6327 commonly be strength reduced from other instructions. They require two
6328 operands of the same type, execute an operation on them, and produce a
6329 single value. The resulting value is the same type as its operands.
6330
6331 '``shl``' Instruction
6332 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6333
6334 Syntax:
6335 """""""
6336
6337 ::
6338
6339       <result> = shl <ty> <op1>, <op2>           ; yields ty:result
6340       <result> = shl nuw <ty> <op1>, <op2>       ; yields ty:result
6341       <result> = shl nsw <ty> <op1>, <op2>       ; yields ty:result
6342       <result> = shl nuw nsw <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6343
6344 Overview:
6345 """""""""
6346
6347 The '``shl``' instruction returns the first operand shifted to the left
6348 a specified number of bits.
6349
6350 Arguments:
6351 """"""""""
6352
6353 Both arguments to the '``shl``' instruction must be the same
6354 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
6355 '``op2``' is treated as an unsigned value.
6356
6357 Semantics:
6358 """"""""""
6359
6360 The value produced is ``op1`` \* 2\ :sup:`op2` mod 2\ :sup:`n`,
6361 where ``n`` is the width of the result. If ``op2`` is (statically or
6362 dynamically) equal to or larger than the number of bits in
6363 ``op1``, the result is undefined. If the arguments are vectors, each
6364 vector element of ``op1`` is shifted by the corresponding shift amount
6365 in ``op2``.
6366
6367 If the ``nuw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
6368 value <poisonvalues>` if it shifts out any non-zero bits. If the
6369 ``nsw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
6370 value <poisonvalues>` if it shifts out any bits that disagree with the
6371 resultant sign bit. As such, NUW/NSW have the same semantics as they
6372 would if the shift were expressed as a mul instruction with the same
6373 nsw/nuw bits in (mul %op1, (shl 1, %op2)).
6374
6375 Example:
6376 """"""""
6377
6378 .. code-block:: llvm
6379
6380       <result> = shl i32 4, %var   ; yields i32: 4 << %var
6381       <result> = shl i32 4, 2      ; yields i32: 16
6382       <result> = shl i32 1, 10     ; yields i32: 1024
6383       <result> = shl i32 1, 32     ; undefined
6384       <result> = shl <2 x i32> < i32 1, i32 1>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 2, i32 4>
6385
6386 '``lshr``' Instruction
6387 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6388
6389 Syntax:
6390 """""""
6391
6392 ::
6393
6394       <result> = lshr <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
6395       <result> = lshr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6396
6397 Overview:
6398 """""""""
6399
6400 The '``lshr``' instruction (logical shift right) returns the first
6401 operand shifted to the right a specified number of bits with zero fill.
6402
6403 Arguments:
6404 """"""""""
6405
6406 Both arguments to the '``lshr``' instruction must be the same
6407 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
6408 '``op2``' is treated as an unsigned value.
6409
6410 Semantics:
6411 """"""""""
6412
6413 This instruction always performs a logical shift right operation. The
6414 most significant bits of the result will be filled with zero bits after
6415 the shift. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
6416 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
6417 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
6418 corresponding shift amount in ``op2``.
6419
6420 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``lshr`` is
6421 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
6422 non-zero.
6423
6424 Example:
6425 """"""""
6426
6427 .. code-block:: llvm
6428
6429       <result> = lshr i32 4, 1   ; yields i32:result = 2
6430       <result> = lshr i32 4, 2   ; yields i32:result = 1
6431       <result> = lshr i8  4, 3   ; yields i8:result = 0
6432       <result> = lshr i8 -2, 1   ; yields i8:result = 0x7F
6433       <result> = lshr i32 1, 32  ; undefined
6434       <result> = lshr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 0x7FFFFFFF, i32 1>
6435
6436 '``ashr``' Instruction
6437 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6438
6439 Syntax:
6440 """""""
6441
6442 ::
6443
6444       <result> = ashr <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
6445       <result> = ashr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6446
6447 Overview:
6448 """""""""
6449
6450 The '``ashr``' instruction (arithmetic shift right) returns the first
6451 operand shifted to the right a specified number of bits with sign
6452 extension.
6453
6454 Arguments:
6455 """"""""""
6456
6457 Both arguments to the '``ashr``' instruction must be the same
6458 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
6459 '``op2``' is treated as an unsigned value.
6460
6461 Semantics:
6462 """"""""""
6463
6464 This instruction always performs an arithmetic shift right operation,
6465 The most significant bits of the result will be filled with the sign bit
6466 of ``op1``. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
6467 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
6468 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
6469 corresponding shift amount in ``op2``.
6470
6471 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``ashr`` is
6472 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
6473 non-zero.
6474
6475 Example:
6476 """"""""
6477
6478 .. code-block:: llvm
6479
6480       <result> = ashr i32 4, 1   ; yields i32:result = 2
6481       <result> = ashr i32 4, 2   ; yields i32:result = 1
6482       <result> = ashr i8  4, 3   ; yields i8:result = 0
6483       <result> = ashr i8 -2, 1   ; yields i8:result = -1
6484       <result> = ashr i32 1, 32  ; undefined
6485       <result> = ashr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 3>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 -1, i32 0>
6486
6487 '``and``' Instruction
6488 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6489
6490 Syntax:
6491 """""""
6492
6493 ::
6494
6495       <result> = and <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6496
6497 Overview:
6498 """""""""
6499
6500 The '``and``' instruction returns the bitwise logical and of its two
6501 operands.
6502
6503 Arguments:
6504 """"""""""
6505
6506 The two arguments to the '``and``' instruction must be
6507 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
6508 arguments must have identical types.
6509
6510 Semantics:
6511 """"""""""
6512
6513 The truth table used for the '``and``' instruction is:
6514
6515 +-----+-----+-----+
6516 | In0 | In1 | Out |
6517 +-----+-----+-----+
6518 |   0 |   0 |   0 |
6519 +-----+-----+-----+
6520 |   0 |   1 |   0 |
6521 +-----+-----+-----+
6522 |   1 |   0 |   0 |
6523 +-----+-----+-----+
6524 |   1 |   1 |   1 |
6525 +-----+-----+-----+
6526
6527 Example:
6528 """"""""
6529
6530 .. code-block:: llvm
6531
6532       <result> = and i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 & %var
6533       <result> = and i32 15, 40          ; yields i32:result = 8
6534       <result> = and i32 4, 8            ; yields i32:result = 0
6535
6536 '``or``' Instruction
6537 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6538
6539 Syntax:
6540 """""""
6541
6542 ::
6543
6544       <result> = or <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6545
6546 Overview:
6547 """""""""
6548
6549 The '``or``' instruction returns the bitwise logical inclusive or of its
6550 two operands.
6551
6552 Arguments:
6553 """"""""""
6554
6555 The two arguments to the '``or``' instruction must be
6556 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
6557 arguments must have identical types.
6558
6559 Semantics:
6560 """"""""""
6561
6562 The truth table used for the '``or``' instruction is:
6563
6564 +-----+-----+-----+
6565 | In0 | In1 | Out |
6566 +-----+-----+-----+
6567 |   0 |   0 |   0 |
6568 +-----+-----+-----+
6569 |   0 |   1 |   1 |
6570 +-----+-----+-----+
6571 |   1 |   0 |   1 |
6572 +-----+-----+-----+
6573 |   1 |   1 |   1 |
6574 +-----+-----+-----+
6575
6576 Example:
6577 """"""""
6578
6579 ::
6580
6581       <result> = or i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 | %var
6582       <result> = or i32 15, 40          ; yields i32:result = 47
6583       <result> = or i32 4, 8            ; yields i32:result = 12
6584
6585 '``xor``' Instruction
6586 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6587
6588 Syntax:
6589 """""""
6590
6591 ::
6592
6593       <result> = xor <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6594
6595 Overview:
6596 """""""""
6597
6598 The '``xor``' instruction returns the bitwise logical exclusive or of
6599 its two operands. The ``xor`` is used to implement the "one's
6600 complement" operation, which is the "~" operator in C.
6601
6602 Arguments:
6603 """"""""""
6604
6605 The two arguments to the '``xor``' instruction must be
6606 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
6607 arguments must have identical types.
6608
6609 Semantics:
6610 """"""""""
6611
6612 The truth table used for the '``xor``' instruction is:
6613
6614 +-----+-----+-----+
6615 | In0 | In1 | Out |
6616 +-----+-----+-----+
6617 |   0 |   0 |   0 |
6618 +-----+-----+-----+
6619 |   0 |   1 |   1 |
6620 +-----+-----+-----+
6621 |   1 |   0 |   1 |
6622 +-----+-----+-----+
6623 |   1 |   1 |   0 |
6624 +-----+-----+-----+
6625
6626 Example:
6627 """"""""
6628
6629 .. code-block:: llvm
6630
6631       <result> = xor i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 ^ %var
6632       <result> = xor i32 15, 40          ; yields i32:result = 39
6633       <result> = xor i32 4, 8            ; yields i32:result = 12
6634       <result> = xor i32 %V, -1          ; yields i32:result = ~%V
6635
6636 Vector Operations
6637 -----------------
6638
6639 LLVM supports several instructions to represent vector operations in a
6640 target-independent manner. These instructions cover the element-access
6641 and vector-specific operations needed to process vectors effectively.
6642 While LLVM does directly support these vector operations, many
6643 sophisticated algorithms will want to use target-specific intrinsics to
6644 take full advantage of a specific target.
6645
6646 .. _i_extractelement:
6647
6648 '``extractelement``' Instruction
6649 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6650
6651 Syntax:
6652 """""""
6653
6654 ::
6655
6656       <result> = extractelement <n x <ty>> <val>, <ty2> <idx>  ; yields <ty>
6657
6658 Overview:
6659 """""""""
6660
6661 The '``extractelement``' instruction extracts a single scalar element
6662 from a vector at a specified index.
6663
6664 Arguments:
6665 """"""""""
6666
6667 The first operand of an '``extractelement``' instruction is a value of
6668 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is an index indicating
6669 the position from which to extract the element. The index may be a
6670 variable of any integer type.
6671
6672 Semantics:
6673 """"""""""
6674
6675 The result is a scalar of the same type as the element type of ``val``.
6676 Its value is the value at position ``idx`` of ``val``. If ``idx``
6677 exceeds the length of ``val``, the results are undefined.
6678
6679 Example:
6680 """"""""
6681
6682 .. code-block:: llvm
6683
6684       <result> = extractelement <4 x i32> %vec, i32 0    ; yields i32
6685
6686 .. _i_insertelement:
6687
6688 '``insertelement``' Instruction
6689 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6690
6691 Syntax:
6692 """""""
6693
6694 ::
6695
6696       <result> = insertelement <n x <ty>> <val>, <ty> <elt>, <ty2> <idx>    ; yields <n x <ty>>
6697
6698 Overview:
6699 """""""""
6700
6701 The '``insertelement``' instruction inserts a scalar element into a
6702 vector at a specified index.
6703
6704 Arguments:
6705 """"""""""
6706
6707 The first operand of an '``insertelement``' instruction is a value of
6708 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is a scalar value whose
6709 type must equal the element type of the first operand. The third operand
6710 is an index indicating the position at which to insert the value. The
6711 index may be a variable of any integer type.
6712
6713 Semantics:
6714 """"""""""
6715
6716 The result is a vector of the same type as ``val``. Its element values
6717 are those of ``val`` except at position ``idx``, where it gets the value
6718 ``elt``. If ``idx`` exceeds the length of ``val``, the results are
6719 undefined.
6720
6721 Example:
6722 """"""""
6723
6724 .. code-block:: llvm
6725
6726       <result> = insertelement <4 x i32> %vec, i32 1, i32 0    ; yields <4 x i32>
6727
6728 .. _i_shufflevector:
6729
6730 '``shufflevector``' Instruction
6731 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6732
6733 Syntax:
6734 """""""
6735
6736 ::
6737
6738       <result> = shufflevector <n x <ty>> <v1>, <n x <ty>> <v2>, <m x i32> <mask>    ; yields <m x <ty>>
6739
6740 Overview:
6741 """""""""
6742
6743 The '``shufflevector``' instruction constructs a permutation of elements
6744 from two input vectors, returning a vector with the same element type as
6745 the input and length that is the same as the shuffle mask.
6746
6747 Arguments:
6748 """"""""""
6749
6750 The first two operands of a '``shufflevector``' instruction are vectors
6751 with the same type. The third argument is a shuffle mask whose element
6752 type is always 'i32'. The result of the instruction is a vector whose
6753 length is the same as the shuffle mask and whose element type is the
6754 same as the element type of the first two operands.
6755
6756 The shuffle mask operand is required to be a constant vector with either
6757 constant integer or undef values.
6758
6759 Semantics:
6760 """"""""""
6761
6762 The elements of the two input vectors are numbered from left to right
6763 across both of the vectors. The shuffle mask operand specifies, for each
6764 element of the result vector, which element of the two input vectors the
6765 result element gets. The element selector may be undef (meaning "don't
6766 care") and the second operand may be undef if performing a shuffle from
6767 only one vector.
6768
6769 Example:
6770 """"""""
6771
6772 .. code-block:: llvm
6773
6774       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
6775                               <4 x i32> <i32 0, i32 4, i32 1, i32 5>  ; yields <4 x i32>
6776       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> undef,
6777                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32> - Identity shuffle.
6778       <result> = shufflevector <8 x i32> %v1, <8 x i32> undef,
6779                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32>
6780       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
6781                               <8 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3, i32 4, i32 5, i32 6, i32 7 >  ; yields <8 x i32>
6782
6783 Aggregate Operations
6784 --------------------
6785
6786 LLVM supports several instructions for working with
6787 :ref:`aggregate <t_aggregate>` values.
6788
6789 .. _i_extractvalue:
6790
6791 '``extractvalue``' Instruction
6792 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6793
6794 Syntax:
6795 """""""
6796
6797 ::
6798
6799       <result> = extractvalue <aggregate type> <val>, <idx>{, <idx>}*
6800
6801 Overview:
6802 """""""""
6803
6804 The '``extractvalue``' instruction extracts the value of a member field
6805 from an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
6806
6807 Arguments:
6808 """"""""""
6809
6810 The first operand of an '``extractvalue``' instruction is a value of
6811 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The other operands are
6812 constant indices to specify which value to extract in a similar manner
6813 as indices in a '``getelementptr``' instruction.
6814
6815 The major differences to ``getelementptr`` indexing are:
6816
6817 -  Since the value being indexed is not a pointer, the first index is
6818    omitted and assumed to be zero.
6819 -  At least one index must be specified.
6820 -  Not only struct indices but also array indices must be in bounds.
6821
6822 Semantics:
6823 """"""""""
6824
6825 The result is the value at the position in the aggregate specified by
6826 the index operands.
6827
6828 Example:
6829 """"""""
6830
6831 .. code-block:: llvm
6832
6833       <result> = extractvalue {i32, float} %agg, 0    ; yields i32
6834
6835 .. _i_insertvalue:
6836
6837 '``insertvalue``' Instruction
6838 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6839
6840 Syntax:
6841 """""""
6842
6843 ::
6844
6845       <result> = insertvalue <aggregate type> <val>, <ty> <elt>, <idx>{, <idx>}*    ; yields <aggregate type>
6846
6847 Overview:
6848 """""""""
6849
6850 The '``insertvalue``' instruction inserts a value into a member field in
6851 an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
6852
6853 Arguments:
6854 """"""""""
6855
6856 The first operand of an '``insertvalue``' instruction is a value of
6857 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The second operand is
6858 a first-class value to insert. The following operands are constant
6859 indices indicating the position at which to insert the value in a
6860 similar manner as indices in a '``extractvalue``' instruction. The value
6861 to insert must have the same type as the value identified by the
6862 indices.
6863
6864 Semantics:
6865 """"""""""
6866
6867 The result is an aggregate of the same type as ``val``. Its value is
6868 that of ``val`` except that the value at the position specified by the
6869 indices is that of ``elt``.
6870
6871 Example:
6872 """"""""
6873
6874 .. code-block:: llvm
6875
6876       %agg1 = insertvalue {i32, float} undef, i32 1, 0              ; yields {i32 1, float undef}
6877       %agg2 = insertvalue {i32, float} %agg1, float %val, 1         ; yields {i32 1, float %val}
6878       %agg3 = insertvalue {i32, {float}} undef, float %val, 1, 0    ; yields {i32 undef, {float %val}}
6879
6880 .. _memoryops:
6881
6882 Memory Access and Addressing Operations
6883 ---------------------------------------
6884
6885 A key design point of an SSA-based representation is how it represents
6886 memory. In LLVM, no memory locations are in SSA form, which makes things
6887 very simple. This section describes how to read, write, and allocate
6888 memory in LLVM.
6889
6890 .. _i_alloca:
6891
6892 '``alloca``' Instruction
6893 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6894
6895 Syntax:
6896 """""""
6897
6898 ::
6899
6900       <result> = alloca [inalloca] <type> [, <ty> <NumElements>] [, align <alignment>]     ; yields type*:result
6901
6902 Overview:
6903 """""""""
6904
6905 The '``alloca``' instruction allocates memory on the stack frame of the
6906 currently executing function, to be automatically released when this
6907 function returns to its caller. The object is always allocated in the
6908 generic address space (address space zero).
6909
6910 Arguments:
6911 """"""""""
6912
6913 The '``alloca``' instruction allocates ``sizeof(<type>)*NumElements``
6914 bytes of memory on the runtime stack, returning a pointer of the
6915 appropriate type to the program. If "NumElements" is specified, it is
6916 the number of elements allocated, otherwise "NumElements" is defaulted
6917 to be one. If a constant alignment is specified, the value result of the
6918 allocation is guaranteed to be aligned to at least that boundary. The
6919 alignment may not be greater than ``1 << 29``. If not specified, or if
6920 zero, the target can choose to align the allocation on any convenient
6921 boundary compatible with the type.
6922
6923 '``type``' may be any sized type.
6924
6925 Semantics:
6926 """"""""""
6927
6928 Memory is allocated; a pointer is returned. The operation is undefined
6929 if there is insufficient stack space for the allocation. '``alloca``'d
6930 memory is automatically released when the function returns. The
6931 '``alloca``' instruction is commonly used to represent automatic
6932 variables that must have an address available. When the function returns
6933 (either with the ``ret`` or ``resume`` instructions), the memory is
6934 reclaimed. Allocating zero bytes is legal, but the result is undefined.
6935 The order in which memory is allocated (ie., which way the stack grows)
6936 is not specified.
6937
6938 Example:
6939 """"""""
6940
6941 .. code-block:: llvm
6942
6943       %ptr = alloca i32                             ; yields i32*:ptr
6944       %ptr = alloca i32, i32 4                      ; yields i32*:ptr
6945       %ptr = alloca i32, i32 4, align 1024          ; yields i32*:ptr
6946       %ptr = alloca i32, align 1024                 ; yields i32*:ptr
6947
6948 .. _i_load:
6949
6950 '``load``' Instruction
6951 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6952
6953 Syntax:
6954 """""""
6955
6956 ::
6957
6958       <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>]
6959       <result> = load atomic [volatile] <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment> [, !invariant.group !<index>]
6960       !<index> = !{ i32 1 }
6961       !<deref_bytes_node> = !{i64 <dereferenceable_bytes>}
6962       !<align_node> = !{ i64 <value_alignment> }
6963
6964 Overview:
6965 """""""""
6966
6967 The '``load``' instruction is used to read from memory.
6968
6969 Arguments:
6970 """"""""""
6971
6972 The argument to the ``load`` instruction specifies the memory address
6973 from which to load. The type specified must be a :ref:`first
6974 class <t_firstclass>` type. If the ``load`` is marked as ``volatile``,
6975 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
6976 execution of this ``load`` with other :ref:`volatile
6977 operations <volatile>`.
6978
6979 If the ``load`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
6980 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
6981 ``release`` and ``acq_rel`` orderings are not valid on ``load``
6982 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
6983 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
6984 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
6985 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
6986 ``align`` must be explicitly specified on atomic loads, and the load has
6987 undefined behavior if the alignment is not set to a value which is at
6988 least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not have
6989 any defined semantics for atomic loads.
6990
6991 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
6992 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
6993 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
6994 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
6995 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
6996 alignment results in undefined behavior. Underestimating the alignment
6997 may produce less efficient code. An alignment of 1 is always safe. The
6998 maximum possible alignment is ``1 << 29``.
6999
7000 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single
7001 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one
7002 ``i32`` entry of value 1. The existence of the ``!nontemporal``
7003 metadata on the instruction tells the optimizer and code generator
7004 that this load is not expected to be reused in the cache. The code
7005 generator may select special instructions to save cache bandwidth, such
7006 as the ``MOVNT`` instruction on x86.
7007
7008 The optional ``!invariant.load`` metadata must reference a single
7009 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
7010 entries. The existence of the ``!invariant.load`` metadata on the
7011 instruction tells the optimizer and code generator that the address
7012 operand to this load points to memory which can be assumed unchanged.
7013 Being invariant does not imply that a location is dereferenceable,
7014 but it does imply that once the location is known dereferenceable
7015 its value is henceforth unchanging.
7016
7017 The optional ``!invariant.group`` metadata must reference a single metadata name
7018  ``<index>`` corresponding to a metadata node. See ``invariant.group`` metadata.
7019
7020 The optional ``!nonnull`` metadata must reference a single
7021 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
7022 entries. The existence of the ``!nonnull`` metadata on the
7023 instruction tells the optimizer that the value loaded is known to
7024 never be null. This is analogous to the ``nonnull`` attribute
7025 on parameters and return values. This metadata can only be applied
7026 to loads of a pointer type.
7027
7028 The optional ``!dereferenceable`` metadata must reference a single metadata
7029 name ``<deref_bytes_node>`` corresponding to a metadata node with one ``i64``
7030 entry. The existence of the ``!dereferenceable`` metadata on the instruction
7031 tells the optimizer that the value loaded is known to be dereferenceable.
7032 The number of bytes known to be dereferenceable is specified by the integer
7033 value in the metadata node. This is analogous to the ''dereferenceable''
7034 attribute on parameters and return values. This metadata can only be applied
7035 to loads of a pointer type.
7036
7037 The optional ``!dereferenceable_or_null`` metadata must reference a single
7038 metadata name ``<deref_bytes_node>`` corresponding to a metadata node with one
7039 ``i64`` entry. The existence of the ``!dereferenceable_or_null`` metadata on the
7040 instruction tells the optimizer that the value loaded is known to be either
7041 dereferenceable or null.
7042 The number of bytes known to be dereferenceable is specified by the integer
7043 value in the metadata node. This is analogous to the ''dereferenceable_or_null''
7044 attribute on parameters and return values. This metadata can only be applied
7045 to loads of a pointer type.
7046
7047 The optional ``!align`` metadata must reference a single metadata name
7048 ``<align_node>`` corresponding to a metadata node with one ``i64`` entry.
7049 The existence of the ``!align`` metadata on the instruction tells the
7050 optimizer that the value loaded is known to be aligned to a boundary specified
7051 by the integer value in the metadata node. The alignment must be a power of 2.
7052 This is analogous to the ''align'' attribute on parameters and return values.
7053 This metadata can only be applied to loads of a pointer type.
7054
7055 Semantics:
7056 """"""""""
7057
7058 The location of memory pointed to is loaded. If the value being loaded
7059 is of scalar type then the number of bytes read does not exceed the
7060 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
7061 example, loading an ``i24`` reads at most three bytes. When loading a
7062 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
7063 of bytes, the result is undefined if the value was not originally
7064 written using a store of the same type.
7065
7066 Examples:
7067 """""""""
7068
7069 .. code-block:: llvm
7070
7071       %ptr = alloca i32                               ; yields i32*:ptr
7072       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields void
7073       %val = load i32, i32* %ptr                      ; yields i32:val = i32 3
7074
7075 .. _i_store:
7076
7077 '``store``' Instruction
7078 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7079
7080 Syntax:
7081 """""""
7082
7083 ::
7084
7085       store [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>][, !invariant.group !<index>]        ; yields void
7086       store atomic [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment> [, !invariant.group !<index>] ; yields void
7087
7088 Overview:
7089 """""""""
7090
7091 The '``store``' instruction is used to write to memory.
7092
7093 Arguments:
7094 """"""""""
7095
7096 There are two arguments to the ``store`` instruction: a value to store
7097 and an address at which to store it. The type of the ``<pointer>``
7098 operand must be a pointer to the :ref:`first class <t_firstclass>` type of
7099 the ``<value>`` operand. If the ``store`` is marked as ``volatile``,
7100 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
7101 execution of this ``store`` with other :ref:`volatile
7102 operations <volatile>`.
7103
7104 If the ``store`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
7105 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
7106 ``acquire`` and ``acq_rel`` orderings aren't valid on ``store``
7107 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
7108 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
7109 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
7110 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
7111 ``align`` must be explicitly specified on atomic stores, and the store
7112 has undefined behavior if the alignment is not set to a value which is
7113 at least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not
7114 have any defined semantics for atomic stores.
7115
7116 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
7117 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
7118 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
7119 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
7120 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
7121 alignment results in undefined behavior. Underestimating the
7122 alignment may produce less efficient code. An alignment of 1 is always
7123 safe. The maximum possible alignment is ``1 << 29``.
7124
7125 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single metadata
7126 name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one ``i32`` entry of
7127 value 1. The existence of the ``!nontemporal`` metadata on the instruction
7128 tells the optimizer and code generator that this load is not expected to
7129 be reused in the cache. The code generator may select special
7130 instructions to save cache bandwidth, such as the MOVNT instruction on
7131 x86.
7132
7133 The optional ``!invariant.group`` metadata must reference a 
7134 single metadata name ``<index>``. See ``invariant.group`` metadata.
7135
7136 Semantics:
7137 """"""""""
7138
7139 The contents of memory are updated to contain ``<value>`` at the
7140 location specified by the ``<pointer>`` operand. If ``<value>`` is
7141 of scalar type then the number of bytes written does not exceed the
7142 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
7143 example, storing an ``i24`` writes at most three bytes. When writing a
7144 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
7145 of bytes, it is unspecified what happens to the extra bits that do not
7146 belong to the type, but they will typically be overwritten.
7147
7148 Example:
7149 """"""""
7150
7151 .. code-block:: llvm
7152
7153       %ptr = alloca i32                               ; yields i32*:ptr
7154       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields void
7155       %val = load i32, i32* %ptr                      ; yields i32:val = i32 3
7156
7157 .. _i_fence:
7158
7159 '``fence``' Instruction
7160 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7161
7162 Syntax:
7163 """""""
7164
7165 ::
7166
7167       fence [singlethread] <ordering>                   ; yields void
7168
7169 Overview:
7170 """""""""
7171
7172 The '``fence``' instruction is used to introduce happens-before edges
7173 between operations.
7174
7175 Arguments:
7176 """"""""""
7177
7178 '``fence``' instructions take an :ref:`ordering <ordering>` argument which
7179 defines what *synchronizes-with* edges they add. They can only be given
7180 ``acquire``, ``release``, ``acq_rel``, and ``seq_cst`` orderings.
7181
7182 Semantics:
7183 """"""""""
7184
7185 A fence A which has (at least) ``release`` ordering semantics
7186 *synchronizes with* a fence B with (at least) ``acquire`` ordering
7187 semantics if and only if there exist atomic operations X and Y, both
7188 operating on some atomic object M, such that A is sequenced before X, X
7189 modifies M (either directly or through some side effect of a sequence
7190 headed by X), Y is sequenced before B, and Y observes M. This provides a
7191 *happens-before* dependency between A and B. Rather than an explicit
7192 ``fence``, one (but not both) of the atomic operations X or Y might
7193 provide a ``release`` or ``acquire`` (resp.) ordering constraint and
7194 still *synchronize-with* the explicit ``fence`` and establish the
7195 *happens-before* edge.
7196
7197 A ``fence`` which has ``seq_cst`` ordering, in addition to having both
7198 ``acquire`` and ``release`` semantics specified above, participates in
7199 the global program order of other ``seq_cst`` operations and/or fences.
7200
7201 The optional ":ref:`singlethread <singlethread>`" argument specifies
7202 that the fence only synchronizes with other fences in the same thread.
7203 (This is useful for interacting with signal handlers.)
7204
7205 Example:
7206 """"""""
7207
7208 .. code-block:: llvm
7209
7210       fence acquire                          ; yields void
7211       fence singlethread seq_cst             ; yields void
7212
7213 .. _i_cmpxchg:
7214
7215 '``cmpxchg``' Instruction
7216 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7217
7218 Syntax:
7219 """""""
7220
7221 ::
7222
7223       cmpxchg [weak] [volatile] <ty>* <pointer>, <ty> <cmp>, <ty> <new> [singlethread] <success ordering> <failure ordering> ; yields  { ty, i1 }
7224
7225 Overview:
7226 """""""""
7227
7228 The '``cmpxchg``' instruction is used to atomically modify memory. It
7229 loads a value in memory and compares it to a given value. If they are
7230 equal, it tries to store a new value into the memory.
7231
7232 Arguments:
7233 """"""""""
7234
7235 There are three arguments to the '``cmpxchg``' instruction: an address
7236 to operate on, a value to compare to the value currently be at that
7237 address, and a new value to place at that address if the compared values
7238 are equal. The type of '<cmp>' must be an integer type whose bit width
7239 is a power of two greater than or equal to eight and less than or equal
7240 to a target-specific size limit. '<cmp>' and '<new>' must have the same
7241 type, and the type of '<pointer>' must be a pointer to that type. If the
7242 ``cmpxchg`` is marked as ``volatile``, then the optimizer is not allowed
7243 to modify the number or order of execution of this ``cmpxchg`` with
7244 other :ref:`volatile operations <volatile>`.
7245
7246 The success and failure :ref:`ordering <ordering>` arguments specify how this
7247 ``cmpxchg`` synchronizes with other atomic operations. Both ordering parameters
7248 must be at least ``monotonic``, the ordering constraint on failure must be no
7249 stronger than that on success, and the failure ordering cannot be either
7250 ``release`` or ``acq_rel``.
7251
7252 The optional "``singlethread``" argument declares that the ``cmpxchg``
7253 is only atomic with respect to code (usually signal handlers) running in
7254 the same thread as the ``cmpxchg``. Otherwise the cmpxchg is atomic with
7255 respect to all other code in the system.
7256
7257 The pointer passed into cmpxchg must have alignment greater than or
7258 equal to the size in memory of the operand.
7259
7260 Semantics:
7261 """"""""""
7262
7263 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``' operand
7264 is read and compared to '``<cmp>``'; if the read value is the equal, the
7265 '``<new>``' is written. The original value at the location is returned, together
7266 with a flag indicating success (true) or failure (false).
7267
7268 If the cmpxchg operation is marked as ``weak`` then a spurious failure is
7269 permitted: the operation may not write ``<new>`` even if the comparison
7270 matched.
7271
7272 If the cmpxchg operation is strong (the default), the i1 value is 1 if and only
7273 if the value loaded equals ``cmp``.
7274
7275 A successful ``cmpxchg`` is a read-modify-write instruction for the purpose of
7276 identifying release sequences. A failed ``cmpxchg`` is equivalent to an atomic
7277 load with an ordering parameter determined the second ordering parameter.
7278
7279 Example:
7280 """"""""
7281
7282 .. code-block:: llvm
7283
7284     entry:
7285       %orig = atomic load i32, i32* %ptr unordered                ; yields i32
7286       br label %loop
7287
7288     loop:
7289       %cmp = phi i32 [ %orig, %entry ], [%old, %loop]
7290       %squared = mul i32 %cmp, %cmp
7291       %val_success = cmpxchg i32* %ptr, i32 %cmp, i32 %squared acq_rel monotonic ; yields  { i32, i1 }
7292       %value_loaded = extractvalue { i32, i1 } %val_success, 0
7293       %success = extractvalue { i32, i1 } %val_success, 1
7294       br i1 %success, label %done, label %loop
7295
7296     done:
7297       ...
7298
7299 .. _i_atomicrmw:
7300
7301 '``atomicrmw``' Instruction
7302 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7303
7304 Syntax:
7305 """""""
7306
7307 ::
7308
7309       atomicrmw [volatile] <operation> <ty>* <pointer>, <ty> <value> [singlethread] <ordering>                   ; yields ty
7310
7311 Overview:
7312 """""""""
7313
7314 The '``atomicrmw``' instruction is used to atomically modify memory.
7315
7316 Arguments:
7317 """"""""""
7318
7319 There are three arguments to the '``atomicrmw``' instruction: an
7320 operation to apply, an address whose value to modify, an argument to the
7321 operation. The operation must be one of the following keywords:
7322
7323 -  xchg
7324 -  add
7325 -  sub
7326 -  and
7327 -  nand
7328 -  or
7329 -  xor
7330 -  max
7331 -  min
7332 -  umax
7333 -  umin
7334
7335 The type of '<value>' must be an integer type whose bit width is a power
7336 of two greater than or equal to eight and less than or equal to a
7337 target-specific size limit. The type of the '``<pointer>``' operand must
7338 be a pointer to that type. If the ``atomicrmw`` is marked as
7339 ``volatile``, then the optimizer is not allowed to modify the number or
7340 order of execution of this ``atomicrmw`` with other :ref:`volatile
7341 operations <volatile>`.
7342
7343 Semantics:
7344 """"""""""
7345
7346 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
7347 operand are atomically read, modified, and written back. The original
7348 value at the location is returned. The modification is specified by the
7349 operation argument:
7350
7351 -  xchg: ``*ptr = val``
7352 -  add: ``*ptr = *ptr + val``
7353 -  sub: ``*ptr = *ptr - val``
7354 -  and: ``*ptr = *ptr & val``
7355 -  nand: ``*ptr = ~(*ptr & val)``
7356 -  or: ``*ptr = *ptr | val``
7357 -  xor: ``*ptr = *ptr ^ val``
7358 -  max: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
7359 -  min: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
7360 -  umax: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using an unsigned
7361    comparison)
7362 -  umin: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using an unsigned
7363    comparison)
7364
7365 Example:
7366 """"""""
7367
7368 .. code-block:: llvm
7369
7370       %old = atomicrmw add i32* %ptr, i32 1 acquire                        ; yields i32
7371
7372 .. _i_getelementptr:
7373
7374 '``getelementptr``' Instruction
7375 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7376
7377 Syntax:
7378 """""""
7379
7380 ::
7381
7382       <result> = getelementptr <ty>, <ty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
7383       <result> = getelementptr inbounds <ty>, <ty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
7384       <result> = getelementptr <ty>, <ptr vector> <ptrval>, <vector index type> <idx>
7385
7386 Overview:
7387 """""""""
7388
7389 The '``getelementptr``' instruction is used to get the address of a
7390 subelement of an :ref:`aggregate <t_aggregate>` data structure. It performs
7391 address calculation only and does not access memory. The instruction can also
7392 be used to calculate a vector of such addresses.
7393
7394 Arguments:
7395 """"""""""
7396
7397 The first argument is always a type used as the basis for the calculations.
7398 The second argument is always a pointer or a vector of pointers, and is the
7399 base address to start from. The remaining arguments are indices
7400 that indicate which of the elements of the aggregate object are indexed.
7401 The interpretation of each index is dependent on the type being indexed
7402 into. The first index always indexes the pointer value given as the
7403 first argument, the second index indexes a value of the type pointed to
7404 (not necessarily the value directly pointed to, since the first index
7405 can be non-zero), etc. The first type indexed into must be a pointer
7406 value, subsequent types can be arrays, vectors, and structs. Note that
7407 subsequent types being indexed into can never be pointers, since that
7408 would require loading the pointer before continuing calculation.
7409
7410 The type of each index argument depends on the type it is indexing into.
7411 When indexing into a (optionally packed) structure, only ``i32`` integer
7412 **constants** are allowed (when using a vector of indices they must all
7413 be the **same** ``i32`` integer constant). When indexing into an array,
7414 pointer or vector, integers of any width are allowed, and they are not
7415 required to be constant. These integers are treated as signed values
7416 where relevant.
7417
7418 For example, let's consider a C code fragment and how it gets compiled
7419 to LLVM:
7420
7421 .. code-block:: c
7422
7423     struct RT {
7424       char A;
7425       int B[10][20];
7426       char C;
7427     };
7428     struct ST {
7429       int X;
7430       double Y;
7431       struct RT Z;
7432     };
7433
7434     int *foo(struct ST *s) {
7435       return &s[1].Z.B[5][13];
7436     }
7437
7438 The LLVM code generated by Clang is:
7439
7440 .. code-block:: llvm
7441
7442     %struct.RT = type { i8, [10 x [20 x i32]], i8 }
7443     %struct.ST = type { i32, double, %struct.RT }
7444
7445     define i32* @foo(%struct.ST* %s) nounwind uwtable readnone optsize ssp {
7446     entry:
7447       %arrayidx = getelementptr inbounds %struct.ST, %struct.ST* %s, i64 1, i32 2, i32 1, i64 5, i64 13
7448       ret i32* %arrayidx
7449     }
7450
7451 Semantics:
7452 """"""""""
7453
7454 In the example above, the first index is indexing into the
7455 '``%struct.ST*``' type, which is a pointer, yielding a '``%struct.ST``'
7456 = '``{ i32, double, %struct.RT }``' type, a structure. The second index
7457 indexes into the third element of the structure, yielding a
7458 '``%struct.RT``' = '``{ i8 , [10 x [20 x i32]], i8 }``' type, another
7459 structure. The third index indexes into the second element of the
7460 structure, yielding a '``[10 x [20 x i32]]``' type, an array. The two
7461 dimensions of the array are subscripted into, yielding an '``i32``'
7462 type. The '``getelementptr``' instruction returns a pointer to this
7463 element, thus computing a value of '``i32*``' type.
7464
7465 Note that it is perfectly legal to index partially through a structure,
7466 returning a pointer to an inner element. Because of this, the LLVM code
7467 for the given testcase is equivalent to:
7468
7469 .. code-block:: llvm
7470
7471     define i32* @foo(%struct.ST* %s) {
7472       %t1 = getelementptr %struct.ST, %struct.ST* %s, i32 1                        ; yields %struct.ST*:%t1
7473       %t2 = getelementptr %struct.ST, %struct.ST* %t1, i32 0, i32 2                ; yields %struct.RT*:%t2
7474       %t3 = getelementptr %struct.RT, %struct.RT* %t2, i32 0, i32 1                ; yields [10 x [20 x i32]]*:%t3
7475       %t4 = getelementptr [10 x [20 x i32]], [10 x [20 x i32]]* %t3, i32 0, i32 5  ; yields [20 x i32]*:%t4
7476       %t5 = getelementptr [20 x i32], [20 x i32]* %t4, i32 0, i32 13               ; yields i32*:%t5
7477       ret i32* %t5
7478     }
7479
7480 If the ``inbounds`` keyword is present, the result value of the
7481 ``getelementptr`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the base
7482 pointer is not an *in bounds* address of an allocated object, or if any
7483 of the addresses that would be formed by successive addition of the
7484 offsets implied by the indices to the base address with infinitely
7485 precise signed arithmetic are not an *in bounds* address of that
7486 allocated object. The *in bounds* addresses for an allocated object are
7487 all the addresses that point into the object, plus the address one byte
7488 past the end. In cases where the base is a vector of pointers the
7489 ``inbounds`` keyword applies to each of the computations element-wise.
7490
7491 If the ``inbounds`` keyword is not present, the offsets are added to the
7492 base address with silently-wrapping two's complement arithmetic. If the
7493 offsets have a different width from the pointer, they are sign-extended
7494 or truncated to the width of the pointer. The result value of the
7495 ``getelementptr`` may be outside the object pointed to by the base
7496 pointer. The result value may not necessarily be used to access memory
7497 though, even if it happens to point into allocated storage. See the
7498 :ref:`Pointer Aliasing Rules <pointeraliasing>` section for more
7499 information.
7500
7501 The getelementptr instruction is often confusing. For some more insight
7502 into how it works, see :doc:`the getelementptr FAQ <GetElementPtr>`.
7503
7504 Example:
7505 """"""""
7506
7507 .. code-block:: llvm
7508
7509         ; yields [12 x i8]*:aptr
7510         %aptr = getelementptr {i32, [12 x i8]}, {i32, [12 x i8]}* %saptr, i64 0, i32 1
7511         ; yields i8*:vptr
7512         %vptr = getelementptr {i32, <2 x i8>}, {i32, <2 x i8>}* %svptr, i64 0, i32 1, i32 1
7513         ; yields i8*:eptr
7514         %eptr = getelementptr [12 x i8], [12 x i8]* %aptr, i64 0, i32 1
7515         ; yields i32*:iptr
7516         %iptr = getelementptr [10 x i32], [10 x i32]* @arr, i16 0, i16 0
7517
7518 Vector of pointers:
7519 """""""""""""""""""
7520
7521 The ``getelementptr`` returns a vector of pointers, instead of a single address,
7522 when one or more of its arguments is a vector. In such cases, all vector
7523 arguments should have the same number of elements, and every scalar argument
7524 will be effectively broadcast into a vector during address calculation.
7525
7526 .. code-block:: llvm
7527
7528      ; All arguments are vectors:
7529      ;   A[i] = ptrs[i] + offsets[i]*sizeof(i8)
7530      %A = getelementptr i8, <4 x i8*> %ptrs, <4 x i64> %offsets
7531
7532      ; Add the same scalar offset to each pointer of a vector:
7533      ;   A[i] = ptrs[i] + offset*sizeof(i8)
7534      %A = getelementptr i8, <4 x i8*> %ptrs, i64 %offset
7535
7536      ; Add distinct offsets to the same pointer:
7537      ;   A[i] = ptr + offsets[i]*sizeof(i8)
7538      %A = getelementptr i8, i8* %ptr, <4 x i64> %offsets
7539
7540      ; In all cases described above the type of the result is <4 x i8*>
7541
7542 The two following instructions are equivalent:
7543
7544 .. code-block:: llvm
7545
7546      getelementptr  %struct.ST, <4 x %struct.ST*> %s, <4 x i64> %ind1,
7547        <4 x i32> <i32 2, i32 2, i32 2, i32 2>,
7548        <4 x i32> <i32 1, i32 1, i32 1, i32 1>,
7549        <4 x i32> %ind4,
7550        <4 x i64> <i64 13, i64 13, i64 13, i64 13>
7551
7552      getelementptr  %struct.ST, <4 x %struct.ST*> %s, <4 x i64> %ind1,
7553        i32 2, i32 1, <4 x i32> %ind4, i64 13
7554
7555 Let's look at the C code, where the vector version of ``getelementptr``
7556 makes sense:
7557
7558 .. code-block:: c
7559
7560     // Let's assume that we vectorize the following loop:
7561     double *A, B; int *C;
7562     for (int i = 0; i < size; ++i) {
7563       A[i] = B[C[i]];
7564     }
7565
7566 .. code-block:: llvm
7567
7568     ; get pointers for 8 elements from array B
7569     %ptrs = getelementptr double, double* %B, <8 x i32> %C
7570     ; load 8 elements from array B into A
7571     %A = call <8 x double> @llvm.masked.gather.v8f64(<8 x double*> %ptrs,
7572          i32 8, <8 x i1> %mask, <8 x double> %passthru)
7573
7574 Conversion Operations
7575 ---------------------
7576
7577 The instructions in this category are the conversion instructions
7578 (casting) which all take a single operand and a type. They perform
7579 various bit conversions on the operand.
7580
7581 '``trunc .. to``' Instruction
7582 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7583
7584 Syntax:
7585 """""""
7586
7587 ::
7588
7589       <result> = trunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7590
7591 Overview:
7592 """""""""
7593
7594 The '``trunc``' instruction truncates its operand to the type ``ty2``.
7595
7596 Arguments:
7597 """"""""""
7598
7599 The '``trunc``' instruction takes a value to trunc, and a type to trunc
7600 it to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors
7601 of the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
7602 larger than the bit size of the destination type, ``ty2``. Equal sized
7603 types are not allowed.
7604
7605 Semantics:
7606 """"""""""
7607
7608 The '``trunc``' instruction truncates the high order bits in ``value``
7609 and converts the remaining bits to ``ty2``. Since the source size must
7610 be larger than the destination size, ``trunc`` cannot be a *no-op cast*.
7611 It will always truncate bits.
7612
7613 Example:
7614 """"""""
7615
7616 .. code-block:: llvm
7617
7618       %X = trunc i32 257 to i8                        ; yields i8:1
7619       %Y = trunc i32 123 to i1                        ; yields i1:true
7620       %Z = trunc i32 122 to i1                        ; yields i1:false
7621       %W = trunc <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i8> ; yields <i8 8, i8 7>
7622
7623 '``zext .. to``' Instruction
7624 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7625
7626 Syntax:
7627 """""""
7628
7629 ::
7630
7631       <result> = zext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7632
7633 Overview:
7634 """""""""
7635
7636 The '``zext``' instruction zero extends its operand to type ``ty2``.
7637
7638 Arguments:
7639 """"""""""
7640
7641 The '``zext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
7642 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
7643 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
7644 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
7645
7646 Semantics:
7647 """"""""""
7648
7649 The ``zext`` fills the high order bits of the ``value`` with zero bits
7650 until it reaches the size of the destination type, ``ty2``.
7651
7652 When zero extending from i1, the result will always be either 0 or 1.
7653
7654 Example:
7655 """"""""
7656
7657 .. code-block:: llvm
7658
7659       %X = zext i32 257 to i64              ; yields i64:257
7660       %Y = zext i1 true to i32              ; yields i32:1
7661       %Z = zext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
7662
7663 '``sext .. to``' Instruction
7664 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7665
7666 Syntax:
7667 """""""
7668
7669 ::
7670
7671       <result> = sext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7672
7673 Overview:
7674 """""""""
7675
7676 The '``sext``' sign extends ``value`` to the type ``ty2``.
7677
7678 Arguments:
7679 """"""""""
7680
7681 The '``sext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
7682 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
7683 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
7684 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
7685
7686 Semantics:
7687 """"""""""
7688
7689 The '``sext``' instruction performs a sign extension by copying the sign
7690 bit (highest order bit) of the ``value`` until it reaches the bit size
7691 of the type ``ty2``.
7692
7693 When sign extending from i1, the extension always results in -1 or 0.
7694
7695 Example:
7696 """"""""
7697
7698 .. code-block:: llvm
7699
7700       %X = sext i8  -1 to i16              ; yields i16   :65535
7701       %Y = sext i1 true to i32             ; yields i32:-1
7702       %Z = sext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
7703
7704 '``fptrunc .. to``' Instruction
7705 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7706
7707 Syntax:
7708 """""""
7709
7710 ::
7711
7712       <result> = fptrunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7713
7714 Overview:
7715 """""""""
7716
7717 The '``fptrunc``' instruction truncates ``value`` to type ``ty2``.
7718
7719 Arguments:
7720 """"""""""
7721
7722 The '``fptrunc``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
7723 value to cast and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it to.
7724 The size of ``value`` must be larger than the size of ``ty2``. This
7725 implies that ``fptrunc`` cannot be used to make a *no-op cast*.
7726
7727 Semantics:
7728 """"""""""
7729
7730 The '``fptrunc``' instruction casts a ``value`` from a larger
7731 :ref:`floating point <t_floating>` type to a smaller :ref:`floating
7732 point <t_floating>` type. If the value cannot fit (i.e. overflows) within the
7733 destination type, ``ty2``, then the results are undefined. If the cast produces
7734 an inexact result, how rounding is performed (e.g. truncation, also known as
7735 round to zero) is undefined.
7736
7737 Example:
7738 """"""""
7739
7740 .. code-block:: llvm
7741
7742       %X = fptrunc double 123.0 to float         ; yields float:123.0
7743       %Y = fptrunc double 1.0E+300 to float      ; yields undefined
7744
7745 '``fpext .. to``' Instruction
7746 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7747
7748 Syntax:
7749 """""""
7750
7751 ::
7752
7753       <result> = fpext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7754
7755 Overview:
7756 """""""""
7757
7758 The '``fpext``' extends a floating point ``value`` to a larger floating
7759 point value.
7760
7761 Arguments:
7762 """"""""""
7763
7764 The '``fpext``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
7765 ``value`` to cast, and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it
7766 to. The source type must be smaller than the destination type.
7767
7768 Semantics:
7769 """"""""""
7770
7771 The '``fpext``' instruction extends the ``value`` from a smaller
7772 :ref:`floating point <t_floating>` type to a larger :ref:`floating
7773 point <t_floating>` type. The ``fpext`` cannot be used to make a
7774 *no-op cast* because it always changes bits. Use ``bitcast`` to make a
7775 *no-op cast* for a floating point cast.
7776
7777 Example:
7778 """"""""
7779
7780 .. code-block:: llvm
7781
7782       %X = fpext float 3.125 to double         ; yields double:3.125000e+00
7783       %Y = fpext double %X to fp128            ; yields fp128:0xL00000000000000004000900000000000
7784
7785 '``fptoui .. to``' Instruction
7786 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7787
7788 Syntax:
7789 """""""
7790
7791 ::
7792
7793       <result> = fptoui <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7794
7795 Overview:
7796 """""""""
7797
7798 The '``fptoui``' converts a floating point ``value`` to its unsigned
7799 integer equivalent of type ``ty2``.
7800
7801 Arguments:
7802 """"""""""
7803
7804 The '``fptoui``' instruction takes a value to cast, which must be a
7805 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
7806 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
7807 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
7808 type with the same number of elements as ``ty``
7809
7810 Semantics:
7811 """"""""""
7812
7813 The '``fptoui``' instruction converts its :ref:`floating
7814 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
7815 unsigned integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
7816 are undefined.
7817
7818 Example:
7819 """"""""
7820
7821 .. code-block:: llvm
7822
7823       %X = fptoui double 123.0 to i32      ; yields i32:123
7824       %Y = fptoui float 1.0E+300 to i1     ; yields undefined:1
7825       %Z = fptoui float 1.04E+17 to i8     ; yields undefined:1
7826
7827 '``fptosi .. to``' Instruction
7828 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7829
7830 Syntax:
7831 """""""
7832
7833 ::
7834
7835       <result> = fptosi <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7836
7837 Overview:
7838 """""""""
7839
7840 The '``fptosi``' instruction converts :ref:`floating point <t_floating>`
7841 ``value`` to type ``ty2``.
7842
7843 Arguments:
7844 """"""""""
7845
7846 The '``fptosi``' instruction takes a value to cast, which must be a
7847 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
7848 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
7849 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
7850 type with the same number of elements as ``ty``
7851
7852 Semantics:
7853 """"""""""
7854
7855 The '``fptosi``' instruction converts its :ref:`floating
7856 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
7857 signed integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
7858 are undefined.
7859
7860 Example:
7861 """"""""
7862
7863 .. code-block:: llvm
7864
7865       %X = fptosi double -123.0 to i32      ; yields i32:-123
7866       %Y = fptosi float 1.0E-247 to i1      ; yields undefined:1
7867       %Z = fptosi float 1.04E+17 to i8      ; yields undefined:1
7868
7869 '``uitofp .. to``' Instruction
7870 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7871
7872 Syntax:
7873 """""""
7874
7875 ::
7876
7877       <result> = uitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7878
7879 Overview:
7880 """""""""
7881
7882 The '``uitofp``' instruction regards ``value`` as an unsigned integer
7883 and converts that value to the ``ty2`` type.
7884
7885 Arguments:
7886 """"""""""
7887
7888 The '``uitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
7889 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
7890 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
7891 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
7892 type with the same number of elements as ``ty``
7893
7894 Semantics:
7895 """"""""""
7896
7897 The '``uitofp``' instruction interprets its operand as an unsigned
7898 integer quantity and converts it to the corresponding floating point
7899 value. If the value cannot fit in the floating point value, the results
7900 are undefined.
7901
7902 Example:
7903 """"""""
7904
7905 .. code-block:: llvm
7906
7907       %X = uitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
7908       %Y = uitofp i8 -1 to double          ; yields double:255.0
7909
7910 '``sitofp .. to``' Instruction
7911 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7912
7913 Syntax:
7914 """""""
7915
7916 ::
7917
7918       <result> = sitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7919
7920 Overview:
7921 """""""""
7922
7923 The '``sitofp``' instruction regards ``value`` as a signed integer and
7924 converts that value to the ``ty2`` type.
7925
7926 Arguments:
7927 """"""""""
7928
7929 The '``sitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
7930 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
7931 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
7932 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
7933 type with the same number of elements as ``ty``
7934
7935 Semantics:
7936 """"""""""
7937
7938 The '``sitofp``' instruction interprets its operand as a signed integer
7939 quantity and converts it to the corresponding floating point value. If
7940 the value cannot fit in the floating point value, the results are
7941 undefined.
7942
7943 Example:
7944 """"""""
7945
7946 .. code-block:: llvm
7947
7948       %X = sitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
7949       %Y = sitofp i8 -1 to double          ; yields double:-1.0
7950
7951 .. _i_ptrtoint:
7952
7953 '``ptrtoint .. to``' Instruction
7954 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7955
7956 Syntax:
7957 """""""
7958
7959 ::
7960
7961       <result> = ptrtoint <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7962
7963 Overview:
7964 """""""""
7965
7966 The '``ptrtoint``' instruction converts the pointer or a vector of
7967 pointers ``value`` to the integer (or vector of integers) type ``ty2``.
7968
7969 Arguments:
7970 """"""""""
7971
7972 The '``ptrtoint``' instruction takes a ``value`` to cast, which must be
7973 a value of type :ref:`pointer <t_pointer>` or a vector of pointers, and a
7974 type to cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` or
7975 a vector of integers type.
7976
7977 Semantics:
7978 """"""""""
7979
7980 The '``ptrtoint``' instruction converts ``value`` to integer type
7981 ``ty2`` by interpreting the pointer value as an integer and either
7982 truncating or zero extending that value to the size of the integer type.
7983 If ``value`` is smaller than ``ty2`` then a zero extension is done. If
7984 ``value`` is larger than ``ty2`` then a truncation is done. If they are
7985 the same size, then nothing is done (*no-op cast*) other than a type
7986 change.
7987
7988 Example:
7989 """"""""
7990
7991 .. code-block:: llvm
7992
7993       %X = ptrtoint i32* %P to i8                         ; yields truncation on 32-bit architecture
7994       %Y = ptrtoint i32* %P to i64                        ; yields zero extension on 32-bit architecture
7995       %Z = ptrtoint <4 x i32*> %P to <4 x i64>; yields vector zero extension for a vector of addresses on 32-bit architecture
7996
7997 .. _i_inttoptr:
7998
7999 '``inttoptr .. to``' Instruction
8000 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8001
8002 Syntax:
8003 """""""
8004
8005 ::
8006
8007       <result> = inttoptr <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
8008
8009 Overview:
8010 """""""""
8011
8012 The '``inttoptr``' instruction converts an integer ``value`` to a
8013 pointer type, ``ty2``.
8014
8015 Arguments:
8016 """"""""""
8017
8018 The '``inttoptr``' instruction takes an :ref:`integer <t_integer>` value to
8019 cast, and a type to cast it to, which must be a :ref:`pointer <t_pointer>`
8020 type.
8021
8022 Semantics:
8023 """"""""""
8024
8025 The '``inttoptr``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` by
8026 applying either a zero extension or a truncation depending on the size
8027 of the integer ``value``. If ``value`` is larger than the size of a
8028 pointer then a truncation is done. If ``value`` is smaller than the size
8029 of a pointer then a zero extension is done. If they are the same size,
8030 nothing is done (*no-op cast*).
8031
8032 Example:
8033 """"""""
8034
8035 .. code-block:: llvm
8036
8037       %X = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields zero extension on 64-bit architecture
8038       %Y = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields no-op on 32-bit architecture
8039       %Z = inttoptr i64 0 to i32*            ; yields truncation on 32-bit architecture
8040       %Z = inttoptr <4 x i32> %G to <4 x i8*>; yields truncation of vector G to four pointers
8041
8042 .. _i_bitcast:
8043
8044 '``bitcast .. to``' Instruction
8045 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8046
8047 Syntax:
8048 """""""
8049
8050 ::
8051
8052       <result> = bitcast <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
8053
8054 Overview:
8055 """""""""
8056
8057 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` without
8058 changing any bits.
8059
8060 Arguments:
8061 """"""""""
8062
8063 The '``bitcast``' instruction takes a value to cast, which must be a
8064 non-aggregate first class value, and a type to cast it to, which must
8065 also be a non-aggregate :ref:`first class <t_firstclass>` type. The
8066 bit sizes of ``value`` and the destination type, ``ty2``, must be
8067 identical. If the source type is a pointer, the destination type must
8068 also be a pointer of the same size. This instruction supports bitwise
8069 conversion of vectors to integers and to vectors of other types (as
8070 long as they have the same size).
8071
8072 Semantics:
8073 """"""""""
8074
8075 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2``. It
8076 is always a *no-op cast* because no bits change with this
8077 conversion. The conversion is done as if the ``value`` had been stored
8078 to memory and read back as type ``ty2``. Pointer (or vector of
8079 pointers) types may only be converted to other pointer (or vector of
8080 pointers) types with the same address space through this instruction.
8081 To convert pointers to other types, use the :ref:`inttoptr <i_inttoptr>`
8082 or :ref:`ptrtoint <i_ptrtoint>` instructions first.
8083
8084 Example:
8085 """"""""
8086
8087 .. code-block:: llvm
8088
8089       %X = bitcast i8 255 to i8              ; yields i8 :-1
8090       %Y = bitcast i32* %x to sint*          ; yields sint*:%x
8091       %Z = bitcast <2 x int> %V to i64;        ; yields i64: %V
8092       %Z = bitcast <2 x i32*> %V to <2 x i64*> ; yields <2 x i64*>
8093
8094 .. _i_addrspacecast:
8095
8096 '``addrspacecast .. to``' Instruction
8097 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8098
8099 Syntax:
8100 """""""
8101
8102 ::
8103
8104       <result> = addrspacecast <pty> <ptrval> to <pty2>       ; yields pty2
8105
8106 Overview:
8107 """""""""
8108
8109 The '``addrspacecast``' instruction converts ``ptrval`` from ``pty`` in
8110 address space ``n`` to type ``pty2`` in address space ``m``.
8111
8112 Arguments:
8113 """"""""""
8114
8115 The '``addrspacecast``' instruction takes a pointer or vector of pointer value
8116 to cast and a pointer type to cast it to, which must have a different
8117 address space.
8118
8119 Semantics:
8120 """"""""""
8121
8122 The '``addrspacecast``' instruction converts the pointer value
8123 ``ptrval`` to type ``pty2``. It can be a *no-op cast* or a complex
8124 value modification, depending on the target and the address space
8125 pair. Pointer conversions within the same address space must be
8126 performed with the ``bitcast`` instruction. Note that if the address space
8127 conversion is legal then both result and operand refer to the same memory
8128 location.
8129
8130 Example:
8131 """"""""
8132
8133 .. code-block:: llvm
8134
8135       %X = addrspacecast i32* %x to i32 addrspace(1)*    ; yields i32 addrspace(1)*:%x
8136       %Y = addrspacecast i32 addrspace(1)* %y to i64 addrspace(2)*    ; yields i64 addrspace(2)*:%y
8137       %Z = addrspacecast <4 x i32*> %z to <4 x float addrspace(3)*>   ; yields <4 x float addrspace(3)*>:%z
8138
8139 .. _otherops:
8140
8141 Other Operations
8142 ----------------
8143
8144 The instructions in this category are the "miscellaneous" instructions,
8145 which defy better classification.
8146
8147 .. _i_icmp:
8148
8149 '``icmp``' Instruction
8150 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8151
8152 Syntax:
8153 """""""
8154
8155 ::
8156
8157       <result> = icmp <cond> <ty> <op1>, <op2>   ; yields i1 or <N x i1>:result
8158
8159 Overview:
8160 """""""""
8161
8162 The '``icmp``' instruction returns a boolean value or a vector of
8163 boolean values based on comparison of its two integer, integer vector,
8164 pointer, or pointer vector operands.
8165
8166 Arguments:
8167 """"""""""
8168
8169 The '``icmp``' instruction takes three operands. The first operand is
8170 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
8171 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
8172
8173 #. ``eq``: equal
8174 #. ``ne``: not equal
8175 #. ``ugt``: unsigned greater than
8176 #. ``uge``: unsigned greater or equal
8177 #. ``ult``: unsigned less than
8178 #. ``ule``: unsigned less or equal
8179 #. ``sgt``: signed greater than
8180 #. ``sge``: signed greater or equal
8181 #. ``slt``: signed less than
8182 #. ``sle``: signed less or equal
8183
8184 The remaining two arguments must be :ref:`integer <t_integer>` or
8185 :ref:`pointer <t_pointer>` or integer :ref:`vector <t_vector>` typed. They
8186 must also be identical types.
8187
8188 Semantics:
8189 """"""""""
8190
8191 The '``icmp``' compares ``op1`` and ``op2`` according to the condition
8192 code given as ``cond``. The comparison performed always yields either an
8193 :ref:`i1 <t_integer>` or vector of ``i1`` result, as follows:
8194
8195 #. ``eq``: yields ``true`` if the operands are equal, ``false``
8196    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
8197 #. ``ne``: yields ``true`` if the operands are unequal, ``false``
8198    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
8199 #. ``ugt``: interprets the operands as unsigned values and yields
8200    ``true`` if ``op1`` is greater than ``op2``.
8201 #. ``uge``: interprets the operands as unsigned values and yields
8202    ``true`` if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
8203 #. ``ult``: interprets the operands as unsigned values and yields
8204    ``true`` if ``op1`` is less than ``op2``.
8205 #. ``ule``: interprets the operands as unsigned values and yields
8206    ``true`` if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
8207 #. ``sgt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
8208    if ``op1`` is greater than ``op2``.
8209 #. ``sge``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
8210    if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
8211 #. ``slt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
8212    if ``op1`` is less than ``op2``.
8213 #. ``sle``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
8214    if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
8215
8216 If the operands are :ref:`pointer <t_pointer>` typed, the pointer values
8217 are compared as if they were integers.
8218
8219 If the operands are integer vectors, then they are compared element by
8220 element. The result is an ``i1`` vector with the same number of elements
8221 as the values being compared. Otherwise, the result is an ``i1``.
8222
8223 Example:
8224 """"""""
8225
8226 .. code-block:: llvm
8227
8228       <result> = icmp eq i32 4, 5          ; yields: result=false
8229       <result> = icmp ne float* %X, %X     ; yields: result=false
8230       <result> = icmp ult i16  4, 5        ; yields: result=true
8231       <result> = icmp sgt i16  4, 5        ; yields: result=false
8232       <result> = icmp ule i16 -4, 5        ; yields: result=false
8233       <result> = icmp sge i16  4, 5        ; yields: result=false
8234
8235 Note that the code generator does not yet support vector types with the
8236 ``icmp`` instruction.
8237
8238 .. _i_fcmp:
8239
8240 '``fcmp``' Instruction
8241 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8242
8243 Syntax:
8244 """""""
8245
8246 ::
8247
8248       <result> = fcmp [fast-math flags]* <cond> <ty> <op1>, <op2>     ; yields i1 or <N x i1>:result
8249
8250 Overview:
8251 """""""""
8252
8253 The '``fcmp``' instruction returns a boolean value or vector of boolean
8254 values based on comparison of its operands.
8255
8256 If the operands are floating point scalars, then the result type is a
8257 boolean (:ref:`i1 <t_integer>`).
8258
8259 If the operands are floating point vectors, then the result type is a
8260 vector of boolean with the same number of elements as the operands being
8261 compared.
8262
8263 Arguments:
8264 """"""""""
8265
8266 The '``fcmp``' instruction takes three operands. The first operand is
8267 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
8268 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
8269
8270 #. ``false``: no comparison, always returns false
8271 #. ``oeq``: ordered and equal
8272 #. ``ogt``: ordered and greater than
8273 #. ``oge``: ordered and greater than or equal
8274 #. ``olt``: ordered and less than
8275 #. ``ole``: ordered and less than or equal
8276 #. ``one``: ordered and not equal
8277 #. ``ord``: ordered (no nans)
8278 #. ``ueq``: unordered or equal
8279 #. ``ugt``: unordered or greater than
8280 #. ``uge``: unordered or greater than or equal
8281 #. ``ult``: unordered or less than
8282 #. ``ule``: unordered or less than or equal
8283 #. ``une``: unordered or not equal
8284 #. ``uno``: unordered (either nans)
8285 #. ``true``: no comparison, always returns true
8286
8287 *Ordered* means that neither operand is a QNAN while *unordered* means
8288 that either operand may be a QNAN.
8289
8290 Each of ``val1`` and ``val2`` arguments must be either a :ref:`floating
8291 point <t_floating>` type or a :ref:`vector <t_vector>` of floating point
8292 type. They must have identical types.
8293
8294 Semantics:
8295 """"""""""
8296
8297 The '``fcmp``' instruction compares ``op1`` and ``op2`` according to the
8298 condition code given as ``cond``. If the operands are vectors, then the
8299 vectors are compared element by element. Each comparison performed
8300 always yields an :ref:`i1 <t_integer>` result, as follows:
8301
8302 #. ``false``: always yields ``false``, regardless of operands.
8303 #. ``oeq``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
8304    is equal to ``op2``.
8305 #. ``ogt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
8306    is greater than ``op2``.
8307 #. ``oge``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
8308    is greater than or equal to ``op2``.
8309 #. ``olt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
8310    is less than ``op2``.
8311 #. ``ole``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
8312    is less than or equal to ``op2``.
8313 #. ``one``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
8314    is not equal to ``op2``.
8315 #. ``ord``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN.
8316 #. ``ueq``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
8317    equal to ``op2``.
8318 #. ``ugt``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
8319    greater than ``op2``.
8320 #. ``uge``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
8321    greater than or equal to ``op2``.
8322 #. ``ult``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
8323    less than ``op2``.
8324 #. ``ule``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
8325    less than or equal to ``op2``.
8326 #. ``une``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
8327    not equal to ``op2``.
8328 #. ``uno``: yields ``true`` if either operand is a QNAN.
8329 #. ``true``: always yields ``true``, regardless of operands.
8330
8331 The ``fcmp`` instruction can also optionally take any number of
8332 :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable
8333 otherwise unsafe floating point optimizations.
8334
8335 Any set of fast-math flags are legal on an ``fcmp`` instruction, but the
8336 only flags that have any effect on its semantics are those that allow
8337 assumptions to be made about the values of input arguments; namely
8338 ``nnan``, ``ninf``, and ``nsz``. See :ref:`fastmath` for more information.
8339
8340 Example:
8341 """"""""
8342
8343 .. code-block:: llvm
8344
8345       <result> = fcmp oeq float 4.0, 5.0    ; yields: result=false
8346       <result> = fcmp one float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
8347       <result> = fcmp olt float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
8348       <result> = fcmp ueq double 1.0, 2.0   ; yields: result=false
8349
8350 Note that the code generator does not yet support vector types with the
8351 ``fcmp`` instruction.
8352
8353 .. _i_phi:
8354
8355 '``phi``' Instruction
8356 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8357
8358 Syntax:
8359 """""""
8360
8361 ::
8362
8363       <result> = phi <ty> [ <val0>, <label0>], ...
8364
8365 Overview:
8366 """""""""
8367
8368 The '``phi``' instruction is used to implement the Ï† node in the SSA
8369 graph representing the function.
8370
8371 Arguments:
8372 """"""""""
8373
8374 The type of the incoming values is specified with the first type field.
8375 After this, the '``phi``' instruction takes a list of pairs as
8376 arguments, with one pair for each predecessor basic block of the current
8377 block. Only values of :ref:`first class <t_firstclass>` type may be used as
8378 the value arguments to the PHI node. Only labels may be used as the
8379 label arguments.
8380
8381 There must be no non-phi instructions between the start of a basic block
8382 and the PHI instructions: i.e. PHI instructions must be first in a basic
8383 block.
8384
8385 For the purposes of the SSA form, the use of each incoming value is
8386 deemed to occur on the edge from the corresponding predecessor block to
8387 the current block (but after any definition of an '``invoke``'
8388 instruction's return value on the same edge).
8389
8390 Semantics:
8391 """"""""""
8392
8393 At runtime, the '``phi``' instruction logically takes on the value
8394 specified by the pair corresponding to the predecessor basic block that
8395 executed just prior to the current block.
8396
8397 Example:
8398 """"""""
8399
8400 .. code-block:: llvm
8401
8402     Loop:       ; Infinite loop that counts from 0 on up...
8403       %indvar = phi i32 [ 0, %LoopHeader ], [ %nextindvar, %Loop ]
8404       %nextindvar = add i32 %indvar, 1
8405       br label %Loop
8406
8407 .. _i_select:
8408
8409 '``select``' Instruction
8410 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8411
8412 Syntax:
8413 """""""
8414
8415 ::
8416
8417       <result> = select selty <cond>, <ty> <val1>, <ty> <val2>             ; yields ty
8418
8419       selty is either i1 or {<N x i1>}
8420
8421 Overview:
8422 """""""""
8423
8424 The '``select``' instruction is used to choose one value based on a
8425 condition, without IR-level branching.
8426
8427 Arguments:
8428 """"""""""
8429
8430 The '``select``' instruction requires an 'i1' value or a vector of 'i1'
8431 values indicating the condition, and two values of the same :ref:`first
8432 class <t_firstclass>` type.
8433
8434 Semantics:
8435 """"""""""
8436
8437 If the condition is an i1 and it evaluates to 1, the instruction returns
8438 the first value argument; otherwise, it returns the second value
8439 argument.
8440
8441 If the condition is a vector of i1, then the value arguments must be
8442 vectors of the same size, and the selection is done element by element.
8443
8444 If the condition is an i1 and the value arguments are vectors of the
8445 same size, then an entire vector is selected.
8446
8447 Example:
8448 """"""""
8449
8450 .. code-block:: llvm
8451
8452       %X = select i1 true, i8 17, i8 42          ; yields i8:17
8453
8454 .. _i_call:
8455
8456 '``call``' Instruction
8457 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8458
8459 Syntax:
8460 """""""
8461
8462 ::
8463
8464       <result> = [tail | musttail | notail ] call [cconv] [ret attrs] <ty> [<fnty>*] <fnptrval>(<function args>) [fn attrs]
8465                    [ operand bundles ]
8466
8467 Overview:
8468 """""""""
8469
8470 The '``call``' instruction represents a simple function call.
8471
8472 Arguments:
8473 """"""""""
8474
8475 This instruction requires several arguments:
8476
8477 #. The optional ``tail`` and ``musttail`` markers indicate that the optimizers
8478    should perform tail call optimization. The ``tail`` marker is a hint that
8479    `can be ignored <CodeGenerator.html#sibcallopt>`_. The ``musttail`` marker
8480    means that the call must be tail call optimized in order for the program to
8481    be correct. The ``musttail`` marker provides these guarantees:
8482
8483    #. The call will not cause unbounded stack growth if it is part of a
8484       recursive cycle in the call graph.
8485    #. Arguments with the :ref:`inalloca <attr_inalloca>` attribute are
8486       forwarded in place.
8487
8488    Both markers imply that the callee does not access allocas or varargs from
8489    the caller. Calls marked ``musttail`` must obey the following additional
8490    rules:
8491
8492    - The call must immediately precede a :ref:`ret <i_ret>` instruction,
8493      or a pointer bitcast followed by a ret instruction.
8494    - The ret instruction must return the (possibly bitcasted) value
8495      produced by the call or void.
8496    - The caller and callee prototypes must match. Pointer types of
8497      parameters or return types may differ in pointee type, but not
8498      in address space.
8499    - The calling conventions of the caller and callee must match.
8500    - All ABI-impacting function attributes, such as sret, byval, inreg,
8501      returned, and inalloca, must match.
8502    - The callee must be varargs iff the caller is varargs. Bitcasting a
8503      non-varargs function to the appropriate varargs type is legal so
8504      long as the non-varargs prefixes obey the other rules.
8505
8506    Tail call optimization for calls marked ``tail`` is guaranteed to occur if
8507    the following conditions are met:
8508
8509    -  Caller and callee both have the calling convention ``fastcc``.
8510    -  The call is in tail position (ret immediately follows call and ret
8511       uses value of call or is void).
8512    -  Option ``-tailcallopt`` is enabled, or
8513       ``llvm::GuaranteedTailCallOpt`` is ``true``.
8514    -  `Platform-specific constraints are
8515       met. <CodeGenerator.html#tailcallopt>`_
8516
8517 #. The optional ``notail`` marker indicates that the optimizers should not add
8518    ``tail`` or ``musttail`` markers to the call. It is used to prevent tail
8519    call optimization from being performed on the call.
8520
8521 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
8522    convention <callingconv>` the call should use. If none is
8523    specified, the call defaults to using C calling conventions. The
8524    calling convention of the call must match the calling convention of
8525    the target function, or else the behavior is undefined.
8526 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
8527    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
8528    are valid here.
8529 #. '``ty``': the type of the call instruction itself which is also the
8530    type of the return value. Functions that return no value are marked
8531    ``void``.
8532 #. '``fnty``': shall be the signature of the pointer to function value
8533    being invoked. The argument types must match the types implied by
8534    this signature. This type can be omitted if the function is not
8535    varargs and if the function type does not return a pointer to a
8536    function.
8537 #. '``fnptrval``': An LLVM value containing a pointer to a function to
8538    be invoked. In most cases, this is a direct function invocation, but
8539    indirect ``call``'s are just as possible, calling an arbitrary pointer
8540    to function value.
8541 #. '``function args``': argument list whose types match the function
8542    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
8543    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
8544    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
8545    extra arguments can be specified.
8546 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
8547    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
8548    attributes are valid here.
8549 #. The optional :ref:`operand bundles <opbundles>` list.
8550
8551 Semantics:
8552 """"""""""
8553
8554 The '``call``' instruction is used to cause control flow to transfer to
8555 a specified function, with its incoming arguments bound to the specified
8556 values. Upon a '``ret``' instruction in the called function, control
8557 flow continues with the instruction after the function call, and the
8558 return value of the function is bound to the result argument.
8559
8560 Example:
8561 """"""""
8562
8563 .. code-block:: llvm
8564
8565       %retval = call i32 @test(i32 %argc)
8566       call i32 (i8*, ...)* @printf(i8* %msg, i32 12, i8 42)        ; yields i32
8567       %X = tail call i32 @foo()                                    ; yields i32
8568       %Y = tail call fastcc i32 @foo()  ; yields i32
8569       call void %foo(i8 97 signext)
8570
8571       %struct.A = type { i32, i8 }
8572       %r = call %struct.A @foo()                        ; yields { i32, i8 }
8573       %gr = extractvalue %struct.A %r, 0                ; yields i32
8574       %gr1 = extractvalue %struct.A %r, 1               ; yields i8
8575       %Z = call void @foo() noreturn                    ; indicates that %foo never returns normally
8576       %ZZ = call zeroext i32 @bar()                     ; Return value is %zero extended
8577
8578 llvm treats calls to some functions with names and arguments that match
8579 the standard C99 library as being the C99 library functions, and may
8580 perform optimizations or generate code for them under that assumption.
8581 This is something we'd like to change in the future to provide better
8582 support for freestanding environments and non-C-based languages.
8583
8584 .. _i_va_arg:
8585
8586 '``va_arg``' Instruction
8587 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8588
8589 Syntax:
8590 """""""
8591
8592 ::
8593
8594       <resultval> = va_arg <va_list*> <arglist>, <argty>
8595
8596 Overview:
8597 """""""""
8598
8599 The '``va_arg``' instruction is used to access arguments passed through
8600 the "variable argument" area of a function call. It is used to implement
8601 the ``va_arg`` macro in C.
8602
8603 Arguments:
8604 """"""""""
8605
8606 This instruction takes a ``va_list*`` value and the type of the
8607 argument. It returns a value of the specified argument type and
8608 increments the ``va_list`` to point to the next argument. The actual
8609 type of ``va_list`` is target specific.
8610
8611 Semantics:
8612 """"""""""
8613
8614 The '``va_arg``' instruction loads an argument of the specified type
8615 from the specified ``va_list`` and causes the ``va_list`` to point to
8616 the next argument. For more information, see the variable argument
8617 handling :ref:`Intrinsic Functions <int_varargs>`.
8618
8619 It is legal for this instruction to be called in a function which does
8620 not take a variable number of arguments, for example, the ``vfprintf``
8621 function.
8622
8623 ``va_arg`` is an LLVM instruction instead of an :ref:`intrinsic
8624 function <intrinsics>` because it takes a type as an argument.
8625
8626 Example:
8627 """"""""
8628
8629 See the :ref:`variable argument processing <int_varargs>` section.
8630
8631 Note that the code generator does not yet fully support va\_arg on many
8632 targets. Also, it does not currently support va\_arg with aggregate
8633 types on any target.
8634
8635 .. _i_landingpad:
8636
8637 '``landingpad``' Instruction
8638 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8639
8640 Syntax:
8641 """""""
8642
8643 ::
8644
8645       <resultval> = landingpad <resultty> <clause>+
8646       <resultval> = landingpad <resultty> cleanup <clause>*
8647
8648       <clause> := catch <type> <value>
8649       <clause> := filter <array constant type> <array constant>
8650
8651 Overview:
8652 """""""""
8653
8654 The '``landingpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
8655 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
8656 is a landing pad --- one where the exception lands, and corresponds to the
8657 code found in the ``catch`` portion of a ``try``/``catch`` sequence. It
8658 defines values supplied by the :ref:`personality function <personalityfn>` upon
8659 re-entry to the function. The ``resultval`` has the type ``resultty``.
8660
8661 Arguments:
8662 """"""""""
8663
8664 The optional
8665 ``cleanup`` flag indicates that the landing pad block is a cleanup.
8666
8667 A ``clause`` begins with the clause type --- ``catch`` or ``filter`` --- and
8668 contains the global variable representing the "type" that may be caught
8669 or filtered respectively. Unlike the ``catch`` clause, the ``filter``
8670 clause takes an array constant as its argument. Use
8671 "``[0 x i8**] undef``" for a filter which cannot throw. The
8672 '``landingpad``' instruction must contain *at least* one ``clause`` or
8673 the ``cleanup`` flag.
8674
8675 Semantics:
8676 """"""""""
8677
8678 The '``landingpad``' instruction defines the values which are set by the
8679 :ref:`personality function <personalityfn>` upon re-entry to the function, and
8680 therefore the "result type" of the ``landingpad`` instruction. As with
8681 calling conventions, how the personality function results are
8682 represented in LLVM IR is target specific.
8683
8684 The clauses are applied in order from top to bottom. If two
8685 ``landingpad`` instructions are merged together through inlining, the
8686 clauses from the calling function are appended to the list of clauses.
8687 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
8688 the exception is compared against each ``clause`` in turn. If it doesn't
8689 match any of the clauses, and the ``cleanup`` flag is not set, then
8690 unwinding continues further up the call stack.
8691
8692 The ``landingpad`` instruction has several restrictions:
8693
8694 -  A landing pad block is a basic block which is the unwind destination
8695    of an '``invoke``' instruction.
8696 -  A landing pad block must have a '``landingpad``' instruction as its
8697    first non-PHI instruction.
8698 -  There can be only one '``landingpad``' instruction within the landing
8699    pad block.
8700 -  A basic block that is not a landing pad block may not include a
8701    '``landingpad``' instruction.
8702
8703 Example:
8704 """"""""
8705
8706 .. code-block:: llvm
8707
8708       ;; A landing pad which can catch an integer.
8709       %res = landingpad { i8*, i32 }
8710                catch i8** @_ZTIi
8711       ;; A landing pad that is a cleanup.
8712       %res = landingpad { i8*, i32 }
8713                cleanup
8714       ;; A landing pad which can catch an integer and can only throw a double.
8715       %res = landingpad { i8*, i32 }
8716                catch i8** @_ZTIi
8717                filter [1 x i8**] [@_ZTId]
8718
8719 .. _i_cleanuppad:
8720
8721 '``cleanuppad``' Instruction
8722 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8723
8724 Syntax:
8725 """""""
8726
8727 ::
8728
8729       <resultval> = cleanuppad [<args>*]
8730
8731 Overview:
8732 """""""""
8733
8734 The '``cleanuppad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
8735 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
8736 is a cleanup block --- one where a personality routine attempts to
8737 transfer control to run cleanup actions.
8738 The ``args`` correspond to whatever additional
8739 information the :ref:`personality function <personalityfn>` requires to
8740 execute the cleanup.
8741 The ``resultval`` has the type :ref:`token <t_token>` and is used to
8742 match the ``cleanuppad`` to corresponding :ref:`cleanuprets <i_cleanupret>`
8743 and :ref:`cleanupendpads <i_cleanupendpad>`.
8744
8745 Arguments:
8746 """"""""""
8747
8748 The instruction takes a list of arbitrary values which are interpreted
8749 by the :ref:`personality function <personalityfn>`.
8750
8751 Semantics:
8752 """"""""""
8753
8754 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
8755 the :ref:`personality function <personalityfn>` transfers control to the
8756 ``cleanuppad`` with the aid of the personality-specific arguments.
8757 As with calling conventions, how the personality function results are
8758 represented in LLVM IR is target specific.
8759
8760 The ``cleanuppad`` instruction has several restrictions:
8761
8762 -  A cleanup block is a basic block which is the unwind destination of
8763    an exceptional instruction.
8764 -  A cleanup block must have a '``cleanuppad``' instruction as its
8765    first non-PHI instruction.
8766 -  There can be only one '``cleanuppad``' instruction within the
8767    cleanup block.
8768 -  A basic block that is not a cleanup block may not include a
8769    '``cleanuppad``' instruction.
8770 -  All '``cleanupret``'s and '``cleanupendpad``'s which consume a ``cleanuppad``
8771    must have the same exceptional successor.
8772 -  It is undefined behavior for control to transfer from a ``cleanuppad`` to a
8773    ``ret`` without first executing a ``cleanupret`` or ``cleanupendpad`` that
8774    consumes the ``cleanuppad``.
8775 -  It is undefined behavior for control to transfer from a ``cleanuppad`` to
8776    itself without first executing a ``cleanupret`` or ``cleanupendpad`` that
8777    consumes the ``cleanuppad``.
8778
8779 Example:
8780 """"""""
8781
8782 .. code-block:: llvm
8783
8784       %tok = cleanuppad []
8785
8786 .. _intrinsics:
8787
8788 Intrinsic Functions
8789 ===================
8790
8791 LLVM supports the notion of an "intrinsic function". These functions
8792 have well known names and semantics and are required to follow certain
8793 restrictions. Overall, these intrinsics represent an extension mechanism
8794 for the LLVM language that does not require changing all of the
8795 transformations in LLVM when adding to the language (or the bitcode
8796 reader/writer, the parser, etc...).
8797
8798 Intrinsic function names must all start with an "``llvm.``" prefix. This
8799 prefix is reserved in LLVM for intrinsic names; thus, function names may
8800 not begin with this prefix. Intrinsic functions must always be external
8801 functions: you cannot define the body of intrinsic functions. Intrinsic
8802 functions may only be used in call or invoke instructions: it is illegal
8803 to take the address of an intrinsic function. Additionally, because
8804 intrinsic functions are part of the LLVM language, it is required if any
8805 are added that they be documented here.
8806
8807 Some intrinsic functions can be overloaded, i.e., the intrinsic
8808 represents a family of functions that perform the same operation but on
8809 different data types. Because LLVM can represent over 8 million
8810 different integer types, overloading is used commonly to allow an
8811 intrinsic function to operate on any integer type. One or more of the
8812 argument types or the result type can be overloaded to accept any
8813 integer type. Argument types may also be defined as exactly matching a
8814 previous argument's type or the result type. This allows an intrinsic
8815 function which accepts multiple arguments, but needs all of them to be
8816 of the same type, to only be overloaded with respect to a single
8817 argument or the result.
8818
8819 Overloaded intrinsics will have the names of its overloaded argument
8820 types encoded into its function name, each preceded by a period. Only
8821 those types which are overloaded result in a name suffix. Arguments
8822 whose type is matched against another type do not. For example, the
8823 ``llvm.ctpop`` function can take an integer of any width and returns an
8824 integer of exactly the same integer width. This leads to a family of
8825 functions such as ``i8 @llvm.ctpop.i8(i8 %val)`` and
8826 ``i29 @llvm.ctpop.i29(i29 %val)``. Only one type, the return type, is
8827 overloaded, and only one type suffix is required. Because the argument's
8828 type is matched against the return type, it does not require its own
8829 name suffix.
8830
8831 To learn how to add an intrinsic function, please see the `Extending
8832 LLVM Guide <ExtendingLLVM.html>`_.
8833
8834 .. _int_varargs:
8835
8836 Variable Argument Handling Intrinsics
8837 -------------------------------------
8838
8839 Variable argument support is defined in LLVM with the
8840 :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and these three intrinsic
8841 functions. These functions are related to the similarly named macros
8842 defined in the ``<stdarg.h>`` header file.
8843
8844 All of these functions operate on arguments that use a target-specific
8845 value type "``va_list``". The LLVM assembly language reference manual
8846 does not define what this type is, so all transformations should be
8847 prepared to handle these functions regardless of the type used.
8848
8849 This example shows how the :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and the
8850 variable argument handling intrinsic functions are used.
8851
8852 .. code-block:: llvm
8853
8854     ; This struct is different for every platform. For most platforms,
8855     ; it is merely an i8*.
8856     %struct.va_list = type { i8* }
8857
8858     ; For Unix x86_64 platforms, va_list is the following struct:
8859     ; %struct.va_list = type { i32, i32, i8*, i8* }
8860
8861     define i32 @test(i32 %X, ...) {
8862       ; Initialize variable argument processing
8863       %ap = alloca %struct.va_list
8864       %ap2 = bitcast %struct.va_list* %ap to i8*
8865       call void @llvm.va_start(i8* %ap2)
8866
8867       ; Read a single integer argument
8868       %tmp = va_arg i8* %ap2, i32
8869
8870       ; Demonstrate usage of llvm.va_copy and llvm.va_end
8871       %aq = alloca i8*
8872       %aq2 = bitcast i8** %aq to i8*
8873       call void @llvm.va_copy(i8* %aq2, i8* %ap2)
8874       call void @llvm.va_end(i8* %aq2)
8875
8876       ; Stop processing of arguments.
8877       call void @llvm.va_end(i8* %ap2)
8878       ret i32 %tmp
8879     }
8880
8881     declare void @llvm.va_start(i8*)
8882     declare void @llvm.va_copy(i8*, i8*)
8883     declare void @llvm.va_end(i8*)
8884
8885 .. _int_va_start:
8886
8887 '``llvm.va_start``' Intrinsic
8888 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8889
8890 Syntax:
8891 """""""
8892
8893 ::
8894
8895       declare void @llvm.va_start(i8* <arglist>)
8896
8897 Overview:
8898 """""""""
8899
8900 The '``llvm.va_start``' intrinsic initializes ``*<arglist>`` for
8901 subsequent use by ``va_arg``.
8902
8903 Arguments:
8904 """"""""""
8905
8906 The argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
8907
8908 Semantics:
8909 """"""""""
8910
8911 The '``llvm.va_start``' intrinsic works just like the ``va_start`` macro
8912 available in C. In a target-dependent way, it initializes the
8913 ``va_list`` element to which the argument points, so that the next call
8914 to ``va_arg`` will produce the first variable argument passed to the
8915 function. Unlike the C ``va_start`` macro, this intrinsic does not need
8916 to know the last argument of the function as the compiler can figure
8917 that out.
8918
8919 '``llvm.va_end``' Intrinsic
8920 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8921
8922 Syntax:
8923 """""""
8924
8925 ::
8926
8927       declare void @llvm.va_end(i8* <arglist>)
8928
8929 Overview:
8930 """""""""
8931
8932 The '``llvm.va_end``' intrinsic destroys ``*<arglist>``, which has been
8933 initialized previously with ``llvm.va_start`` or ``llvm.va_copy``.
8934
8935 Arguments:
8936 """"""""""
8937
8938 The argument is a pointer to a ``va_list`` to destroy.
8939
8940 Semantics:
8941 """"""""""
8942
8943 The '``llvm.va_end``' intrinsic works just like the ``va_end`` macro
8944 available in C. In a target-dependent way, it destroys the ``va_list``
8945 element to which the argument points. Calls to
8946 :ref:`llvm.va_start <int_va_start>` and
8947 :ref:`llvm.va_copy <int_va_copy>` must be matched exactly with calls to
8948 ``llvm.va_end``.
8949
8950 .. _int_va_copy:
8951
8952 '``llvm.va_copy``' Intrinsic
8953 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8954
8955 Syntax:
8956 """""""
8957
8958 ::
8959
8960       declare void @llvm.va_copy(i8* <destarglist>, i8* <srcarglist>)
8961
8962 Overview:
8963 """""""""
8964
8965 The '``llvm.va_copy``' intrinsic copies the current argument position
8966 from the source argument list to the destination argument list.
8967
8968 Arguments:
8969 """"""""""
8970
8971 The first argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
8972 The second argument is a pointer to a ``va_list`` element to copy from.
8973
8974 Semantics:
8975 """"""""""
8976
8977 The '``llvm.va_copy``' intrinsic works just like the ``va_copy`` macro
8978 available in C. In a target-dependent way, it copies the source
8979 ``va_list`` element into the destination ``va_list`` element. This
8980 intrinsic is necessary because the `` llvm.va_start`` intrinsic may be
8981 arbitrarily complex and require, for example, memory allocation.
8982
8983 Accurate Garbage Collection Intrinsics
8984 --------------------------------------
8985
8986 LLVM's support for `Accurate Garbage Collection <GarbageCollection.html>`_
8987 (GC) requires the frontend to generate code containing appropriate intrinsic
8988 calls and select an appropriate GC strategy which knows how to lower these
8989 intrinsics in a manner which is appropriate for the target collector.
8990
8991 These intrinsics allow identification of :ref:`GC roots on the
8992 stack <int_gcroot>`, as well as garbage collector implementations that
8993 require :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers.
8994 Frontends for type-safe garbage collected languages should generate
8995 these intrinsics to make use of the LLVM garbage collectors. For more
8996 details, see `Garbage Collection with LLVM <GarbageCollection.html>`_.
8997
8998 Experimental Statepoint Intrinsics
8999 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9000
9001 LLVM provides an second experimental set of intrinsics for describing garbage
9002 collection safepoints in compiled code. These intrinsics are an alternative
9003 to the ``llvm.gcroot`` intrinsics, but are compatible with the ones for
9004 :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers. The
9005 differences in approach are covered in the `Garbage Collection with LLVM
9006 <GarbageCollection.html>`_ documentation. The intrinsics themselves are
9007 described in :doc:`Statepoints`.
9008
9009 .. _int_gcroot:
9010
9011 '``llvm.gcroot``' Intrinsic
9012 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9013
9014 Syntax:
9015 """""""
9016
9017 ::
9018
9019       declare void @llvm.gcroot(i8** %ptrloc, i8* %metadata)
9020
9021 Overview:
9022 """""""""
9023
9024 The '``llvm.gcroot``' intrinsic declares the existence of a GC root to
9025 the code generator, and allows some metadata to be associated with it.
9026
9027 Arguments:
9028 """"""""""
9029
9030 The first argument specifies the address of a stack object that contains
9031 the root pointer. The second pointer (which must be either a constant or
9032 a global value address) contains the meta-data to be associated with the
9033 root.
9034
9035 Semantics:
9036 """"""""""
9037
9038 At runtime, a call to this intrinsic stores a null pointer into the
9039 "ptrloc" location. At compile-time, the code generator generates
9040 information to allow the runtime to find the pointer at GC safe points.
9041 The '``llvm.gcroot``' intrinsic may only be used in a function which
9042 :ref:`specifies a GC algorithm <gc>`.
9043
9044 .. _int_gcread:
9045
9046 '``llvm.gcread``' Intrinsic
9047 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9048
9049 Syntax:
9050 """""""
9051
9052 ::
9053
9054       declare i8* @llvm.gcread(i8* %ObjPtr, i8** %Ptr)
9055
9056 Overview:
9057 """""""""
9058
9059 The '``llvm.gcread``' intrinsic identifies reads of references from heap
9060 locations, allowing garbage collector implementations that require read
9061 barriers.
9062
9063 Arguments:
9064 """"""""""
9065
9066 The second argument is the address to read from, which should be an
9067 address allocated from the garbage collector. The first object is a
9068 pointer to the start of the referenced object, if needed by the language
9069 runtime (otherwise null).
9070
9071 Semantics:
9072 """"""""""
9073
9074 The '``llvm.gcread``' intrinsic has the same semantics as a load
9075 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
9076 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcread``'
9077 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
9078 algorithm <gc>`.
9079
9080 .. _int_gcwrite:
9081
9082 '``llvm.gcwrite``' Intrinsic
9083 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9084
9085 Syntax:
9086 """""""
9087
9088 ::
9089
9090       declare void @llvm.gcwrite(i8* %P1, i8* %Obj, i8** %P2)
9091
9092 Overview:
9093 """""""""
9094
9095 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic identifies writes of references to heap
9096 locations, allowing garbage collector implementations that require write
9097 barriers (such as generational or reference counting collectors).
9098
9099 Arguments:
9100 """"""""""
9101
9102 The first argument is the reference to store, the second is the start of
9103 the object to store it to, and the third is the address of the field of
9104 Obj to store to. If the runtime does not require a pointer to the
9105 object, Obj may be null.
9106
9107 Semantics:
9108 """"""""""
9109
9110 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic has the same semantics as a store
9111 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
9112 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcwrite``'
9113 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
9114 algorithm <gc>`.
9115
9116 Code Generator Intrinsics
9117 -------------------------
9118
9119 These intrinsics are provided by LLVM to expose special features that
9120 may only be implemented with code generator support.
9121
9122 '``llvm.returnaddress``' Intrinsic
9123 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9124
9125 Syntax:
9126 """""""
9127
9128 ::
9129
9130       declare i8  *@llvm.returnaddress(i32 <level>)
9131
9132 Overview:
9133 """""""""
9134
9135 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic attempts to compute a
9136 target-specific value indicating the return address of the current
9137 function or one of its callers.
9138
9139 Arguments:
9140 """"""""""
9141
9142 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
9143 address for. Zero indicates the calling function, one indicates its
9144 caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
9145 value.
9146
9147 Semantics:
9148 """"""""""
9149
9150 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic either returns a pointer
9151 indicating the return address of the specified call frame, or zero if it
9152 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
9153 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
9154 used for debugging purposes.
9155
9156 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
9157 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
9158 of the obvious source-language caller.
9159
9160 '``llvm.frameaddress``' Intrinsic
9161 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9162
9163 Syntax:
9164 """""""
9165
9166 ::
9167
9168       declare i8* @llvm.frameaddress(i32 <level>)
9169
9170 Overview:
9171 """""""""
9172
9173 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic attempts to return the
9174 target-specific frame pointer value for the specified stack frame.
9175
9176 Arguments:
9177 """"""""""
9178
9179 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
9180 frame pointer for. Zero indicates the calling function, one indicates
9181 its caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
9182 value.
9183
9184 Semantics:
9185 """"""""""
9186
9187 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic either returns a pointer
9188 indicating the frame address of the specified call frame, or zero if it
9189 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
9190 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
9191 used for debugging purposes.
9192
9193 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
9194 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
9195 of the obvious source-language caller.
9196
9197 '``llvm.localescape``' and '``llvm.localrecover``' Intrinsics
9198 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9199
9200 Syntax:
9201 """""""
9202
9203 ::
9204
9205       declare void @llvm.localescape(...)
9206       declare i8* @llvm.localrecover(i8* %func, i8* %fp, i32 %idx)
9207
9208 Overview:
9209 """""""""
9210
9211 The '``llvm.localescape``' intrinsic escapes offsets of a collection of static
9212 allocas, and the '``llvm.localrecover``' intrinsic applies those offsets to a
9213 live frame pointer to recover the address of the allocation. The offset is
9214 computed during frame layout of the caller of ``llvm.localescape``.
9215
9216 Arguments:
9217 """"""""""
9218
9219 All arguments to '``llvm.localescape``' must be pointers to static allocas or
9220 casts of static allocas. Each function can only call '``llvm.localescape``'
9221 once, and it can only do so from the entry block.
9222
9223 The ``func`` argument to '``llvm.localrecover``' must be a constant
9224 bitcasted pointer to a function defined in the current module. The code
9225 generator cannot determine the frame allocation offset of functions defined in
9226 other modules.
9227
9228 The ``fp`` argument to '``llvm.localrecover``' must be a frame pointer of a
9229 call frame that is currently live. The return value of '``llvm.localaddress``'
9230 is one way to produce such a value, but various runtimes also expose a suitable
9231 pointer in platform-specific ways.
9232
9233 The ``idx`` argument to '``llvm.localrecover``' indicates which alloca passed to
9234 '``llvm.localescape``' to recover. It is zero-indexed.
9235
9236 Semantics:
9237 """"""""""
9238
9239 These intrinsics allow a group of functions to share access to a set of local
9240 stack allocations of a one parent function. The parent function may call the
9241 '``llvm.localescape``' intrinsic once from the function entry block, and the
9242 child functions can use '``llvm.localrecover``' to access the escaped allocas.
9243 The '``llvm.localescape``' intrinsic blocks inlining, as inlining changes where
9244 the escaped allocas are allocated, which would break attempts to use
9245 '``llvm.localrecover``'.
9246
9247 .. _int_read_register:
9248 .. _int_write_register:
9249
9250 '``llvm.read_register``' and '``llvm.write_register``' Intrinsics
9251 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9252
9253 Syntax:
9254 """""""
9255
9256 ::
9257
9258       declare i32 @llvm.read_register.i32(metadata)
9259       declare i64 @llvm.read_register.i64(metadata)
9260       declare void @llvm.write_register.i32(metadata, i32 @value)
9261       declare void @llvm.write_register.i64(metadata, i64 @value)
9262       !0 = !{!"sp\00"}
9263
9264 Overview:
9265 """""""""
9266
9267 The '``llvm.read_register``' and '``llvm.write_register``' intrinsics
9268 provides access to the named register. The register must be valid on
9269 the architecture being compiled to. The type needs to be compatible
9270 with the register being read.
9271
9272 Semantics:
9273 """"""""""
9274
9275 The '``llvm.read_register``' intrinsic returns the current value of the
9276 register, where possible. The '``llvm.write_register``' intrinsic sets
9277 the current value of the register, where possible.
9278
9279 This is useful to implement named register global variables that need
9280 to always be mapped to a specific register, as is common practice on
9281 bare-metal programs including OS kernels.
9282
9283 The compiler doesn't check for register availability or use of the used
9284 register in surrounding code, including inline assembly. Because of that,
9285 allocatable registers are not supported.
9286
9287 Warning: So far it only works with the stack pointer on selected
9288 architectures (ARM, AArch64, PowerPC and x86_64). Significant amount of
9289 work is needed to support other registers and even more so, allocatable
9290 registers.
9291
9292 .. _int_stacksave:
9293
9294 '``llvm.stacksave``' Intrinsic
9295 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9296
9297 Syntax:
9298 """""""
9299
9300 ::
9301
9302       declare i8* @llvm.stacksave()
9303
9304 Overview:
9305 """""""""
9306
9307 The '``llvm.stacksave``' intrinsic is used to remember the current state
9308 of the function stack, for use with
9309 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. This is useful for
9310 implementing language features like scoped automatic variable sized
9311 arrays in C99.
9312
9313 Semantics:
9314 """"""""""
9315
9316 This intrinsic returns a opaque pointer value that can be passed to
9317 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. When an
9318 ``llvm.stackrestore`` intrinsic is executed with a value saved from
9319 ``llvm.stacksave``, it effectively restores the state of the stack to
9320 the state it was in when the ``llvm.stacksave`` intrinsic executed. In
9321 practice, this pops any :ref:`alloca <i_alloca>` blocks from the stack that
9322 were allocated after the ``llvm.stacksave`` was executed.
9323
9324 .. _int_stackrestore:
9325
9326 '``llvm.stackrestore``' Intrinsic
9327 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9328
9329 Syntax:
9330 """""""
9331
9332 ::
9333
9334       declare void @llvm.stackrestore(i8* %ptr)
9335
9336 Overview:
9337 """""""""
9338
9339 The '``llvm.stackrestore``' intrinsic is used to restore the state of
9340 the function stack to the state it was in when the corresponding
9341 :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>` intrinsic executed. This is
9342 useful for implementing language features like scoped automatic variable
9343 sized arrays in C99.
9344
9345 Semantics:
9346 """"""""""
9347
9348 See the description for :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>`.
9349
9350 .. _int_get_dynamic_area_offset:
9351
9352 '``llvm.get.dynamic.area.offset``' Intrinsic
9353 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9354
9355 Syntax:
9356 """""""
9357
9358 ::
9359
9360       declare i32 @llvm.get.dynamic.area.offset.i32()
9361       declare i64 @llvm.get.dynamic.area.offset.i64()
9362
9363       Overview:
9364       """""""""
9365
9366       The '``llvm.get.dynamic.area.offset.*``' intrinsic family is used to
9367       get the offset from native stack pointer to the address of the most
9368       recent dynamic alloca on the caller's stack. These intrinsics are
9369       intendend for use in combination with
9370       :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>` to get a
9371       pointer to the most recent dynamic alloca. This is useful, for example,
9372       for AddressSanitizer's stack unpoisoning routines.
9373
9374 Semantics:
9375 """"""""""
9376
9377       These intrinsics return a non-negative integer value that can be used to
9378       get the address of the most recent dynamic alloca, allocated by :ref:`alloca <i_alloca>`
9379       on the caller's stack. In particular, for targets where stack grows downwards,
9380       adding this offset to the native stack pointer would get the address of the most
9381       recent dynamic alloca. For targets where stack grows upwards, the situation is a bit more
9382       complicated, because substracting this value from stack pointer would get the address
9383       one past the end of the most recent dynamic alloca.
9384
9385       Although for most targets `llvm.get.dynamic.area.offset <int_get_dynamic_area_offset>`
9386       returns just a zero, for others, such as PowerPC and PowerPC64, it returns a
9387       compile-time-known constant value.
9388
9389       The return value type of :ref:`llvm.get.dynamic.area.offset <int_get_dynamic_area_offset>`
9390       must match the target's generic address space's (address space 0) pointer type.
9391
9392 '``llvm.prefetch``' Intrinsic
9393 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9394
9395 Syntax:
9396 """""""
9397
9398 ::
9399
9400       declare void @llvm.prefetch(i8* <address>, i32 <rw>, i32 <locality>, i32 <cache type>)
9401
9402 Overview:
9403 """""""""
9404
9405 The '``llvm.prefetch``' intrinsic is a hint to the code generator to
9406 insert a prefetch instruction if supported; otherwise, it is a noop.
9407 Prefetches have no effect on the behavior of the program but can change
9408 its performance characteristics.
9409
9410 Arguments:
9411 """"""""""
9412
9413 ``address`` is the address to be prefetched, ``rw`` is the specifier
9414 determining if the fetch should be for a read (0) or write (1), and
9415 ``locality`` is a temporal locality specifier ranging from (0) - no
9416 locality, to (3) - extremely local keep in cache. The ``cache type``
9417 specifies whether the prefetch is performed on the data (1) or
9418 instruction (0) cache. The ``rw``, ``locality`` and ``cache type``
9419 arguments must be constant integers.
9420
9421 Semantics:
9422 """"""""""
9423
9424 This intrinsic does not modify the behavior of the program. In
9425 particular, prefetches cannot trap and do not produce a value. On
9426 targets that support this intrinsic, the prefetch can provide hints to
9427 the processor cache for better performance.
9428
9429 '``llvm.pcmarker``' Intrinsic
9430 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9431
9432 Syntax:
9433 """""""
9434
9435 ::
9436
9437       declare void @llvm.pcmarker(i32 <id>)
9438
9439 Overview:
9440 """""""""
9441
9442 The '``llvm.pcmarker``' intrinsic is a method to export a Program
9443 Counter (PC) in a region of code to simulators and other tools. The
9444 method is target specific, but it is expected that the marker will use
9445 exported symbols to transmit the PC of the marker. The marker makes no
9446 guarantees that it will remain with any specific instruction after
9447 optimizations. It is possible that the presence of a marker will inhibit
9448 optimizations. The intended use is to be inserted after optimizations to
9449 allow correlations of simulation runs.
9450
9451 Arguments:
9452 """"""""""
9453
9454 ``id`` is a numerical id identifying the marker.
9455
9456 Semantics:
9457 """"""""""
9458
9459 This intrinsic does not modify the behavior of the program. Backends
9460 that do not support this intrinsic may ignore it.
9461
9462 '``llvm.readcyclecounter``' Intrinsic
9463 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9464
9465 Syntax:
9466 """""""
9467
9468 ::
9469
9470       declare i64 @llvm.readcyclecounter()
9471
9472 Overview:
9473 """""""""
9474
9475 The '``llvm.readcyclecounter``' intrinsic provides access to the cycle
9476 counter register (or similar low latency, high accuracy clocks) on those
9477 targets that support it. On X86, it should map to RDTSC. On Alpha, it
9478 should map to RPCC. As the backing counters overflow quickly (on the
9479 order of 9 seconds on alpha), this should only be used for small
9480 timings.
9481
9482 Semantics:
9483 """"""""""
9484
9485 When directly supported, reading the cycle counter should not modify any
9486 memory. Implementations are allowed to either return a application
9487 specific value or a system wide value. On backends without support, this
9488 is lowered to a constant 0.
9489
9490 Note that runtime support may be conditional on the privilege-level code is
9491 running at and the host platform.
9492
9493 '``llvm.clear_cache``' Intrinsic
9494 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9495
9496 Syntax:
9497 """""""
9498
9499 ::
9500
9501       declare void @llvm.clear_cache(i8*, i8*)
9502
9503 Overview:
9504 """""""""
9505
9506 The '``llvm.clear_cache``' intrinsic ensures visibility of modifications
9507 in the specified range to the execution unit of the processor. On
9508 targets with non-unified instruction and data cache, the implementation
9509 flushes the instruction cache.
9510
9511 Semantics:
9512 """"""""""
9513
9514 On platforms with coherent instruction and data caches (e.g. x86), this
9515 intrinsic is a nop. On platforms with non-coherent instruction and data
9516 cache (e.g. ARM, MIPS), the intrinsic is lowered either to appropriate
9517 instructions or a system call, if cache flushing requires special
9518 privileges.
9519
9520 The default behavior is to emit a call to ``__clear_cache`` from the run
9521 time library.
9522
9523 This instrinsic does *not* empty the instruction pipeline. Modifications
9524 of the current function are outside the scope of the intrinsic.
9525
9526 '``llvm.instrprof_increment``' Intrinsic
9527 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9528
9529 Syntax:
9530 """""""
9531
9532 ::
9533
9534       declare void @llvm.instrprof_increment(i8* <name>, i64 <hash>,
9535                                              i32 <num-counters>, i32 <index>)
9536
9537 Overview:
9538 """""""""
9539
9540 The '``llvm.instrprof_increment``' intrinsic can be emitted by a
9541 frontend for use with instrumentation based profiling. These will be
9542 lowered by the ``-instrprof`` pass to generate execution counts of a
9543 program at runtime.
9544
9545 Arguments:
9546 """"""""""
9547
9548 The first argument is a pointer to a global variable containing the
9549 name of the entity being instrumented. This should generally be the
9550 (mangled) function name for a set of counters.
9551
9552 The second argument is a hash value that can be used by the consumer
9553 of the profile data to detect changes to the instrumented source, and
9554 the third is the number of counters associated with ``name``. It is an
9555 error if ``hash`` or ``num-counters`` differ between two instances of
9556 ``instrprof_increment`` that refer to the same name.
9557
9558 The last argument refers to which of the counters for ``name`` should
9559 be incremented. It should be a value between 0 and ``num-counters``.
9560
9561 Semantics:
9562 """"""""""
9563
9564 This intrinsic represents an increment of a profiling counter. It will
9565 cause the ``-instrprof`` pass to generate the appropriate data
9566 structures and the code to increment the appropriate value, in a
9567 format that can be written out by a compiler runtime and consumed via
9568 the ``llvm-profdata`` tool.
9569
9570 '``llvm.instrprof_value_profile``' Intrinsic
9571 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9572
9573 Syntax:
9574 """""""
9575
9576 ::
9577
9578       declare void @llvm.instrprof_value_profile(i8* <name>, i64 <hash>,
9579                                                  i64 <value>, i32 <value_kind>,
9580                                                  i32 <index>)
9581
9582 Overview:
9583 """""""""
9584
9585 The '``llvm.instrprof_value_profile``' intrinsic can be emitted by a
9586 frontend for use with instrumentation based profiling. This will be
9587 lowered by the ``-instrprof`` pass to find out the target values,
9588 instrumented expressions take in a program at runtime.
9589
9590 Arguments:
9591 """"""""""
9592
9593 The first argument is a pointer to a global variable containing the
9594 name of the entity being instrumented. ``name`` should generally be the
9595 (mangled) function name for a set of counters.
9596
9597 The second argument is a hash value that can be used by the consumer
9598 of the profile data to detect changes to the instrumented source. It
9599 is an error if ``hash`` differs between two instances of
9600 ``llvm.instrprof_*`` that refer to the same name.
9601
9602 The third argument is the value of the expression being profiled. The profiled
9603 expression's value should be representable as an unsigned 64-bit value. The
9604 fourth argument represents the kind of value profiling that is being done. The
9605 supported value profiling kinds are enumerated through the
9606 ``InstrProfValueKind`` type declared in the
9607 ``<include/llvm/ProfileData/InstrProf.h>`` header file. The last argument is the
9608 index of the instrumented expression within ``name``. It should be >= 0.
9609
9610 Semantics:
9611 """"""""""
9612
9613 This intrinsic represents the point where a call to a runtime routine
9614 should be inserted for value profiling of target expressions. ``-instrprof``
9615 pass will generate the appropriate data structures and replace the
9616 ``llvm.instrprof_value_profile`` intrinsic with the call to the profile
9617 runtime library with proper arguments.
9618
9619 Standard C Library Intrinsics
9620 -----------------------------
9621
9622 LLVM provides intrinsics for a few important standard C library
9623 functions. These intrinsics allow source-language front-ends to pass
9624 information about the alignment of the pointer arguments to the code
9625 generator, providing opportunity for more efficient code generation.
9626
9627 .. _int_memcpy:
9628
9629 '``llvm.memcpy``' Intrinsic
9630 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9631
9632 Syntax:
9633 """""""
9634
9635 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.memcpy`` on any
9636 integer bit width and for different address spaces. Not all targets
9637 support all bit widths however.
9638
9639 ::
9640
9641       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
9642                                               i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
9643       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
9644                                               i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
9645
9646 Overview:
9647 """""""""
9648
9649 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
9650 source location to the destination location.
9651
9652 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memcpy.*``
9653 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
9654 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
9655
9656 Arguments:
9657 """"""""""
9658
9659 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
9660 pointer to the source. The third argument is an integer argument
9661 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
9662 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
9663 boolean indicating a volatile access.
9664
9665 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
9666 then the caller guarantees that both the source and destination pointers
9667 are aligned to that boundary.
9668
9669 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memcpy`` call is
9670 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
9671 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
9672
9673 Semantics:
9674 """"""""""
9675
9676 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
9677 source location to the destination location, which are not allowed to
9678 overlap. It copies "len" bytes of memory over. If the argument is known
9679 to be aligned to some boundary, this can be specified as the fourth
9680 argument, otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
9681
9682 '``llvm.memmove``' Intrinsic
9683 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9684
9685 Syntax:
9686 """""""
9687
9688 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memmove on any integer
9689 bit width and for different address space. Not all targets support all
9690 bit widths however.
9691
9692 ::
9693
9694       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
9695                                                i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
9696       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
9697                                                i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
9698
9699 Overview:
9700 """""""""
9701
9702 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics move a block of memory from the
9703 source location to the destination location. It is similar to the
9704 '``llvm.memcpy``' intrinsic but allows the two memory locations to
9705 overlap.
9706
9707 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memmove.*``
9708 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
9709 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
9710
9711 Arguments:
9712 """"""""""
9713
9714 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
9715 pointer to the source. The third argument is an integer argument
9716 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
9717 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
9718 boolean indicating a volatile access.
9719
9720 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
9721 then the caller guarantees that the source and destination pointers are
9722 aligned to that boundary.
9723
9724 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memmove`` call
9725 is a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is
9726 not very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
9727
9728 Semantics:
9729 """"""""""
9730
9731 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics copy a block of memory from the
9732 source location to the destination location, which may overlap. It
9733 copies "len" bytes of memory over. If the argument is known to be
9734 aligned to some boundary, this can be specified as the fourth argument,
9735 otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
9736
9737 '``llvm.memset.*``' Intrinsics
9738 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9739
9740 Syntax:
9741 """""""
9742
9743 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memset on any integer
9744 bit width and for different address spaces. However, not all targets
9745 support all bit widths.
9746
9747 ::
9748
9749       declare void @llvm.memset.p0i8.i32(i8* <dest>, i8 <val>,
9750                                          i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
9751       declare void @llvm.memset.p0i8.i64(i8* <dest>, i8 <val>,
9752                                          i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
9753
9754 Overview:
9755 """""""""
9756
9757 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill a block of memory with a
9758 particular byte value.
9759
9760 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memset``
9761 intrinsic does not return a value and takes extra alignment/volatile
9762 arguments. Also, the destination can be in an arbitrary address space.
9763
9764 Arguments:
9765 """"""""""
9766
9767 The first argument is a pointer to the destination to fill, the second
9768 is the byte value with which to fill it, the third argument is an
9769 integer argument specifying the number of bytes to fill, and the fourth
9770 argument is the known alignment of the destination location.
9771
9772 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
9773 then the caller guarantees that the destination pointer is aligned to
9774 that boundary.
9775
9776 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memset`` call is
9777 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
9778 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
9779
9780 Semantics:
9781 """"""""""
9782
9783 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill "len" bytes of memory starting
9784 at the destination location. If the argument is known to be aligned to
9785 some boundary, this can be specified as the fourth argument, otherwise
9786 it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
9787
9788 '``llvm.sqrt.*``' Intrinsic
9789 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9790
9791 Syntax:
9792 """""""
9793
9794 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sqrt`` on any
9795 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9796 all types however.
9797
9798 ::
9799
9800       declare float     @llvm.sqrt.f32(float %Val)
9801       declare double    @llvm.sqrt.f64(double %Val)
9802       declare x86_fp80  @llvm.sqrt.f80(x86_fp80 %Val)
9803       declare fp128     @llvm.sqrt.f128(fp128 %Val)
9804       declare ppc_fp128 @llvm.sqrt.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
9805
9806 Overview:
9807 """""""""
9808
9809 The '``llvm.sqrt``' intrinsics return the sqrt of the specified operand,
9810 returning the same value as the libm '``sqrt``' functions would. Unlike
9811 ``sqrt`` in libm, however, ``llvm.sqrt`` has undefined behavior for
9812 negative numbers other than -0.0 (which allows for better optimization,
9813 because there is no need to worry about errno being set).
9814 ``llvm.sqrt(-0.0)`` is defined to return -0.0 like IEEE sqrt.
9815
9816 Arguments:
9817 """"""""""
9818
9819 The argument and return value are floating point numbers of the same
9820 type.
9821
9822 Semantics:
9823 """"""""""
9824
9825 This function returns the sqrt of the specified operand if it is a
9826 nonnegative floating point number.
9827
9828 '``llvm.powi.*``' Intrinsic
9829 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9830
9831 Syntax:
9832 """""""
9833
9834 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.powi`` on any
9835 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9836 all types however.
9837
9838 ::
9839
9840       declare float     @llvm.powi.f32(float  %Val, i32 %power)
9841       declare double    @llvm.powi.f64(double %Val, i32 %power)
9842       declare x86_fp80  @llvm.powi.f80(x86_fp80  %Val, i32 %power)
9843       declare fp128     @llvm.powi.f128(fp128 %Val, i32 %power)
9844       declare ppc_fp128 @llvm.powi.ppcf128(ppc_fp128  %Val, i32 %power)
9845
9846 Overview:
9847 """""""""
9848
9849 The '``llvm.powi.*``' intrinsics return the first operand raised to the
9850 specified (positive or negative) power. The order of evaluation of
9851 multiplications is not defined. When a vector of floating point type is
9852 used, the second argument remains a scalar integer value.
9853
9854 Arguments:
9855 """"""""""
9856
9857 The second argument is an integer power, and the first is a value to
9858 raise to that power.
9859
9860 Semantics:
9861 """"""""""
9862
9863 This function returns the first value raised to the second power with an
9864 unspecified sequence of rounding operations.
9865
9866 '``llvm.sin.*``' Intrinsic
9867 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9868
9869 Syntax:
9870 """""""
9871
9872 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sin`` on any
9873 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9874 all types however.
9875
9876 ::
9877
9878       declare float     @llvm.sin.f32(float  %Val)
9879       declare double    @llvm.sin.f64(double %Val)
9880       declare x86_fp80  @llvm.sin.f80(x86_fp80  %Val)
9881       declare fp128     @llvm.sin.f128(fp128 %Val)
9882       declare ppc_fp128 @llvm.sin.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9883
9884 Overview:
9885 """""""""
9886
9887 The '``llvm.sin.*``' intrinsics return the sine of the operand.
9888
9889 Arguments:
9890 """"""""""
9891
9892 The argument and return value are floating point numbers of the same
9893 type.
9894
9895 Semantics:
9896 """"""""""
9897
9898 This function returns the sine of the specified operand, returning the
9899 same values as the libm ``sin`` functions would, and handles error
9900 conditions in the same way.
9901
9902 '``llvm.cos.*``' Intrinsic
9903 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9904
9905 Syntax:
9906 """""""
9907
9908 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cos`` on any
9909 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9910 all types however.
9911
9912 ::
9913
9914       declare float     @llvm.cos.f32(float  %Val)
9915       declare double    @llvm.cos.f64(double %Val)
9916       declare x86_fp80  @llvm.cos.f80(x86_fp80  %Val)
9917       declare fp128     @llvm.cos.f128(fp128 %Val)
9918       declare ppc_fp128 @llvm.cos.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9919
9920 Overview:
9921 """""""""
9922
9923 The '``llvm.cos.*``' intrinsics return the cosine of the operand.
9924
9925 Arguments:
9926 """"""""""
9927
9928 The argument and return value are floating point numbers of the same
9929 type.
9930
9931 Semantics:
9932 """"""""""
9933
9934 This function returns the cosine of the specified operand, returning the
9935 same values as the libm ``cos`` functions would, and handles error
9936 conditions in the same way.
9937
9938 '``llvm.pow.*``' Intrinsic
9939 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9940
9941 Syntax:
9942 """""""
9943
9944 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.pow`` on any
9945 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9946 all types however.
9947
9948 ::
9949
9950       declare float     @llvm.pow.f32(float  %Val, float %Power)
9951       declare double    @llvm.pow.f64(double %Val, double %Power)
9952       declare x86_fp80  @llvm.pow.f80(x86_fp80  %Val, x86_fp80 %Power)
9953       declare fp128     @llvm.pow.f128(fp128 %Val, fp128 %Power)
9954       declare ppc_fp128 @llvm.pow.ppcf128(ppc_fp128  %Val, ppc_fp128 Power)
9955
9956 Overview:
9957 """""""""
9958
9959 The '``llvm.pow.*``' intrinsics return the first operand raised to the
9960 specified (positive or negative) power.
9961
9962 Arguments:
9963 """"""""""
9964
9965 The second argument is a floating point power, and the first is a value
9966 to raise to that power.
9967
9968 Semantics:
9969 """"""""""
9970
9971 This function returns the first value raised to the second power,
9972 returning the same values as the libm ``pow`` functions would, and
9973 handles error conditions in the same way.
9974
9975 '``llvm.exp.*``' Intrinsic
9976 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9977
9978 Syntax:
9979 """""""
9980
9981 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp`` on any
9982 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9983 all types however.
9984
9985 ::
9986
9987       declare float     @llvm.exp.f32(float  %Val)
9988       declare double    @llvm.exp.f64(double %Val)
9989       declare x86_fp80  @llvm.exp.f80(x86_fp80  %Val)
9990       declare fp128     @llvm.exp.f128(fp128 %Val)
9991       declare ppc_fp128 @llvm.exp.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9992
9993 Overview:
9994 """""""""
9995
9996 The '``llvm.exp.*``' intrinsics perform the exp function.
9997
9998 Arguments:
9999 """"""""""
10000
10001 The argument and return value are floating point numbers of the same
10002 type.
10003
10004 Semantics:
10005 """"""""""
10006
10007 This function returns the same values as the libm ``exp`` functions
10008 would, and handles error conditions in the same way.
10009
10010 '``llvm.exp2.*``' Intrinsic
10011 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10012
10013 Syntax:
10014 """""""
10015
10016 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp2`` on any
10017 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10018 all types however.
10019
10020 ::
10021
10022       declare float     @llvm.exp2.f32(float  %Val)
10023       declare double    @llvm.exp2.f64(double %Val)
10024       declare x86_fp80  @llvm.exp2.f80(x86_fp80  %Val)
10025       declare fp128     @llvm.exp2.f128(fp128 %Val)
10026       declare ppc_fp128 @llvm.exp2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10027
10028 Overview:
10029 """""""""
10030
10031 The '``llvm.exp2.*``' intrinsics perform the exp2 function.
10032
10033 Arguments:
10034 """"""""""
10035
10036 The argument and return value are floating point numbers of the same
10037 type.
10038
10039 Semantics:
10040 """"""""""
10041
10042 This function returns the same values as the libm ``exp2`` functions
10043 would, and handles error conditions in the same way.
10044
10045 '``llvm.log.*``' Intrinsic
10046 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10047
10048 Syntax:
10049 """""""
10050
10051 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log`` on any
10052 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10053 all types however.
10054
10055 ::
10056
10057       declare float     @llvm.log.f32(float  %Val)
10058       declare double    @llvm.log.f64(double %Val)
10059       declare x86_fp80  @llvm.log.f80(x86_fp80  %Val)
10060       declare fp128     @llvm.log.f128(fp128 %Val)
10061       declare ppc_fp128 @llvm.log.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10062
10063 Overview:
10064 """""""""
10065
10066 The '``llvm.log.*``' intrinsics perform the log function.
10067
10068 Arguments:
10069 """"""""""
10070
10071 The argument and return value are floating point numbers of the same
10072 type.
10073
10074 Semantics:
10075 """"""""""
10076
10077 This function returns the same values as the libm ``log`` functions
10078 would, and handles error conditions in the same way.
10079
10080 '``llvm.log10.*``' Intrinsic
10081 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10082
10083 Syntax:
10084 """""""
10085
10086 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log10`` on any
10087 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10088 all types however.
10089
10090 ::
10091
10092       declare float     @llvm.log10.f32(float  %Val)
10093       declare double    @llvm.log10.f64(double %Val)
10094       declare x86_fp80  @llvm.log10.f80(x86_fp80  %Val)
10095       declare fp128     @llvm.log10.f128(fp128 %Val)
10096       declare ppc_fp128 @llvm.log10.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10097
10098 Overview:
10099 """""""""
10100
10101 The '``llvm.log10.*``' intrinsics perform the log10 function.
10102
10103 Arguments:
10104 """"""""""
10105
10106 The argument and return value are floating point numbers of the same
10107 type.
10108
10109 Semantics:
10110 """"""""""
10111
10112 This function returns the same values as the libm ``log10`` functions
10113 would, and handles error conditions in the same way.
10114
10115 '``llvm.log2.*``' Intrinsic
10116 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10117
10118 Syntax:
10119 """""""
10120
10121 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log2`` on any
10122 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10123 all types however.
10124
10125 ::
10126
10127       declare float     @llvm.log2.f32(float  %Val)
10128       declare double    @llvm.log2.f64(double %Val)
10129       declare x86_fp80  @llvm.log2.f80(x86_fp80  %Val)
10130       declare fp128     @llvm.log2.f128(fp128 %Val)
10131       declare ppc_fp128 @llvm.log2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10132
10133 Overview:
10134 """""""""
10135
10136 The '``llvm.log2.*``' intrinsics perform the log2 function.
10137
10138 Arguments:
10139 """"""""""
10140
10141 The argument and return value are floating point numbers of the same
10142 type.
10143
10144 Semantics:
10145 """"""""""
10146
10147 This function returns the same values as the libm ``log2`` functions
10148 would, and handles error conditions in the same way.
10149
10150 '``llvm.fma.*``' Intrinsic
10151 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10152
10153 Syntax:
10154 """""""
10155
10156 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fma`` on any
10157 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10158 all types however.
10159
10160 ::
10161
10162       declare float     @llvm.fma.f32(float  %a, float  %b, float  %c)
10163       declare double    @llvm.fma.f64(double %a, double %b, double %c)
10164       declare x86_fp80  @llvm.fma.f80(x86_fp80 %a, x86_fp80 %b, x86_fp80 %c)
10165       declare fp128     @llvm.fma.f128(fp128 %a, fp128 %b, fp128 %c)
10166       declare ppc_fp128 @llvm.fma.ppcf128(ppc_fp128 %a, ppc_fp128 %b, ppc_fp128 %c)
10167
10168 Overview:
10169 """""""""
10170
10171 The '``llvm.fma.*``' intrinsics perform the fused multiply-add
10172 operation.
10173
10174 Arguments:
10175 """"""""""
10176
10177 The argument and return value are floating point numbers of the same
10178 type.
10179
10180 Semantics:
10181 """"""""""
10182
10183 This function returns the same values as the libm ``fma`` functions
10184 would, and does not set errno.
10185
10186 '``llvm.fabs.*``' Intrinsic
10187 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10188
10189 Syntax:
10190 """""""
10191
10192 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fabs`` on any
10193 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10194 all types however.
10195
10196 ::
10197
10198       declare float     @llvm.fabs.f32(float  %Val)
10199       declare double    @llvm.fabs.f64(double %Val)
10200       declare x86_fp80  @llvm.fabs.f80(x86_fp80 %Val)
10201       declare fp128     @llvm.fabs.f128(fp128 %Val)
10202       declare ppc_fp128 @llvm.fabs.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
10203
10204 Overview:
10205 """""""""
10206
10207 The '``llvm.fabs.*``' intrinsics return the absolute value of the
10208 operand.
10209
10210 Arguments:
10211 """"""""""
10212
10213 The argument and return value are floating point numbers of the same
10214 type.
10215
10216 Semantics:
10217 """"""""""
10218
10219 This function returns the same values as the libm ``fabs`` functions
10220 would, and handles error conditions in the same way.
10221
10222 '``llvm.minnum.*``' Intrinsic
10223 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10224
10225 Syntax:
10226 """""""
10227
10228 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.minnum`` on any
10229 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10230 all types however.
10231
10232 ::
10233
10234       declare float     @llvm.minnum.f32(float %Val0, float %Val1)
10235       declare double    @llvm.minnum.f64(double %Val0, double %Val1)
10236       declare x86_fp80  @llvm.minnum.f80(x86_fp80 %Val0, x86_fp80 %Val1)
10237       declare fp128     @llvm.minnum.f128(fp128 %Val0, fp128 %Val1)
10238       declare ppc_fp128 @llvm.minnum.ppcf128(ppc_fp128 %Val0, ppc_fp128 %Val1)
10239
10240 Overview:
10241 """""""""
10242
10243 The '``llvm.minnum.*``' intrinsics return the minimum of the two
10244 arguments.
10245
10246
10247 Arguments:
10248 """"""""""
10249
10250 The arguments and return value are floating point numbers of the same
10251 type.
10252
10253 Semantics:
10254 """"""""""
10255
10256 Follows the IEEE-754 semantics for minNum, which also match for libm's
10257 fmin.
10258
10259 If either operand is a NaN, returns the other non-NaN operand. Returns
10260 NaN only if both operands are NaN. If the operands compare equal,
10261 returns a value that compares equal to both operands. This means that
10262 fmin(+/-0.0, +/-0.0) could return either -0.0 or 0.0.
10263
10264 '``llvm.maxnum.*``' Intrinsic
10265 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10266
10267 Syntax:
10268 """""""
10269
10270 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.maxnum`` on any
10271 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10272 all types however.
10273
10274 ::
10275
10276       declare float     @llvm.maxnum.f32(float  %Val0, float  %Val1l)
10277       declare double    @llvm.maxnum.f64(double %Val0, double %Val1)
10278       declare x86_fp80  @llvm.maxnum.f80(x86_fp80  %Val0, x86_fp80  %Val1)
10279       declare fp128     @llvm.maxnum.f128(fp128 %Val0, fp128 %Val1)
10280       declare ppc_fp128 @llvm.maxnum.ppcf128(ppc_fp128  %Val0, ppc_fp128  %Val1)
10281
10282 Overview:
10283 """""""""
10284
10285 The '``llvm.maxnum.*``' intrinsics return the maximum of the two
10286 arguments.
10287
10288
10289 Arguments:
10290 """"""""""
10291
10292 The arguments and return value are floating point numbers of the same
10293 type.
10294
10295 Semantics:
10296 """"""""""
10297 Follows the IEEE-754 semantics for maxNum, which also match for libm's
10298 fmax.
10299
10300 If either operand is a NaN, returns the other non-NaN operand. Returns
10301 NaN only if both operands are NaN. If the operands compare equal,
10302 returns a value that compares equal to both operands. This means that
10303 fmax(+/-0.0, +/-0.0) could return either -0.0 or 0.0.
10304
10305 '``llvm.copysign.*``' Intrinsic
10306 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10307
10308 Syntax:
10309 """""""
10310
10311 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.copysign`` on any
10312 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10313 all types however.
10314
10315 ::
10316
10317       declare float     @llvm.copysign.f32(float  %Mag, float  %Sgn)
10318       declare double    @llvm.copysign.f64(double %Mag, double %Sgn)
10319       declare x86_fp80  @llvm.copysign.f80(x86_fp80  %Mag, x86_fp80  %Sgn)
10320       declare fp128     @llvm.copysign.f128(fp128 %Mag, fp128 %Sgn)
10321       declare ppc_fp128 @llvm.copysign.ppcf128(ppc_fp128  %Mag, ppc_fp128  %Sgn)
10322
10323 Overview:
10324 """""""""
10325
10326 The '``llvm.copysign.*``' intrinsics return a value with the magnitude of the
10327 first operand and the sign of the second operand.
10328
10329 Arguments:
10330 """"""""""
10331
10332 The arguments and return value are floating point numbers of the same
10333 type.
10334
10335 Semantics:
10336 """"""""""
10337
10338 This function returns the same values as the libm ``copysign``
10339 functions would, and handles error conditions in the same way.
10340
10341 '``llvm.floor.*``' Intrinsic
10342 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10343
10344 Syntax:
10345 """""""
10346
10347 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.floor`` on any
10348 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10349 all types however.
10350
10351 ::
10352
10353       declare float     @llvm.floor.f32(float  %Val)
10354       declare double    @llvm.floor.f64(double %Val)
10355       declare x86_fp80  @llvm.floor.f80(x86_fp80  %Val)
10356       declare fp128     @llvm.floor.f128(fp128 %Val)
10357       declare ppc_fp128 @llvm.floor.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10358
10359 Overview:
10360 """""""""
10361
10362 The '``llvm.floor.*``' intrinsics return the floor of the operand.
10363
10364 Arguments:
10365 """"""""""
10366
10367 The argument and return value are floating point numbers of the same
10368 type.
10369
10370 Semantics:
10371 """"""""""
10372
10373 This function returns the same values as the libm ``floor`` functions
10374 would, and handles error conditions in the same way.
10375
10376 '``llvm.ceil.*``' Intrinsic
10377 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10378
10379 Syntax:
10380 """""""
10381
10382 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ceil`` on any
10383 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10384 all types however.
10385
10386 ::
10387
10388       declare float     @llvm.ceil.f32(float  %Val)
10389       declare double    @llvm.ceil.f64(double %Val)
10390       declare x86_fp80  @llvm.ceil.f80(x86_fp80  %Val)
10391       declare fp128     @llvm.ceil.f128(fp128 %Val)
10392       declare ppc_fp128 @llvm.ceil.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10393
10394 Overview:
10395 """""""""
10396
10397 The '``llvm.ceil.*``' intrinsics return the ceiling of the operand.
10398
10399 Arguments:
10400 """"""""""
10401
10402 The argument and return value are floating point numbers of the same
10403 type.
10404
10405 Semantics:
10406 """"""""""
10407
10408 This function returns the same values as the libm ``ceil`` functions
10409 would, and handles error conditions in the same way.
10410
10411 '``llvm.trunc.*``' Intrinsic
10412 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10413
10414 Syntax:
10415 """""""
10416
10417 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.trunc`` on any
10418 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10419 all types however.
10420
10421 ::
10422
10423       declare float     @llvm.trunc.f32(float  %Val)
10424       declare double    @llvm.trunc.f64(double %Val)
10425       declare x86_fp80  @llvm.trunc.f80(x86_fp80  %Val)
10426       declare fp128     @llvm.trunc.f128(fp128 %Val)
10427       declare ppc_fp128 @llvm.trunc.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10428
10429 Overview:
10430 """""""""
10431
10432 The '``llvm.trunc.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
10433 nearest integer not larger in magnitude than the operand.
10434
10435 Arguments:
10436 """"""""""
10437
10438 The argument and return value are floating point numbers of the same
10439 type.
10440
10441 Semantics:
10442 """"""""""
10443
10444 This function returns the same values as the libm ``trunc`` functions
10445 would, and handles error conditions in the same way.
10446
10447 '``llvm.rint.*``' Intrinsic
10448 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10449
10450 Syntax:
10451 """""""
10452
10453 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.rint`` on any
10454 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10455 all types however.
10456
10457 ::
10458
10459       declare float     @llvm.rint.f32(float  %Val)
10460       declare double    @llvm.rint.f64(double %Val)
10461       declare x86_fp80  @llvm.rint.f80(x86_fp80  %Val)
10462       declare fp128     @llvm.rint.f128(fp128 %Val)
10463       declare ppc_fp128 @llvm.rint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10464
10465 Overview:
10466 """""""""
10467
10468 The '``llvm.rint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
10469 nearest integer. It may raise an inexact floating-point exception if the
10470 operand isn't an integer.
10471
10472 Arguments:
10473 """"""""""
10474
10475 The argument and return value are floating point numbers of the same
10476 type.
10477
10478 Semantics:
10479 """"""""""
10480
10481 This function returns the same values as the libm ``rint`` functions
10482 would, and handles error conditions in the same way.
10483
10484 '``llvm.nearbyint.*``' Intrinsic
10485 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10486
10487 Syntax:
10488 """""""
10489
10490 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.nearbyint`` on any
10491 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10492 all types however.
10493
10494 ::
10495
10496       declare float     @llvm.nearbyint.f32(float  %Val)
10497       declare double    @llvm.nearbyint.f64(double %Val)
10498       declare x86_fp80  @llvm.nearbyint.f80(x86_fp80  %Val)
10499       declare fp128     @llvm.nearbyint.f128(fp128 %Val)
10500       declare ppc_fp128 @llvm.nearbyint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10501
10502 Overview:
10503 """""""""
10504
10505 The '``llvm.nearbyint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
10506 nearest integer.
10507
10508 Arguments:
10509 """"""""""
10510
10511 The argument and return value are floating point numbers of the same
10512 type.
10513
10514 Semantics:
10515 """"""""""
10516
10517 This function returns the same values as the libm ``nearbyint``
10518 functions would, and handles error conditions in the same way.
10519
10520 '``llvm.round.*``' Intrinsic
10521 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10522
10523 Syntax:
10524 """""""
10525
10526 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.round`` on any
10527 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10528 all types however.
10529
10530 ::
10531
10532       declare float     @llvm.round.f32(float  %Val)
10533       declare double    @llvm.round.f64(double %Val)
10534       declare x86_fp80  @llvm.round.f80(x86_fp80  %Val)
10535       declare fp128     @llvm.round.f128(fp128 %Val)
10536       declare ppc_fp128 @llvm.round.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10537
10538 Overview:
10539 """""""""
10540
10541 The '``llvm.round.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
10542 nearest integer.
10543
10544 Arguments:
10545 """"""""""
10546
10547 The argument and return value are floating point numbers of the same
10548 type.
10549
10550 Semantics:
10551 """"""""""
10552
10553 This function returns the same values as the libm ``round``
10554 functions would, and handles error conditions in the same way.
10555
10556 Bit Manipulation Intrinsics
10557 ---------------------------
10558
10559 LLVM provides intrinsics for a few important bit manipulation
10560 operations. These allow efficient code generation for some algorithms.
10561
10562 '``llvm.bitreverse.*``' Intrinsics
10563 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10564
10565 Syntax:
10566 """""""
10567
10568 This is an overloaded intrinsic function. You can use bitreverse on any
10569 integer type.
10570
10571 ::
10572
10573       declare i16 @llvm.bitreverse.i16(i16 <id>)
10574       declare i32 @llvm.bitreverse.i32(i32 <id>)
10575       declare i64 @llvm.bitreverse.i64(i64 <id>)
10576
10577 Overview:
10578 """""""""
10579
10580 The '``llvm.bitreverse``' family of intrinsics is used to reverse the
10581 bitpattern of an integer value; for example ``0b1234567`` becomes
10582 ``0b7654321``.
10583
10584 Semantics:
10585 """"""""""
10586
10587 The ``llvm.bitreverse.iN`` intrinsic returns an i16 value that has bit
10588 ``M`` in the input moved to bit ``N-M`` in the output.
10589
10590 '``llvm.bswap.*``' Intrinsics
10591 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10592
10593 Syntax:
10594 """""""
10595
10596 This is an overloaded intrinsic function. You can use bswap on any
10597 integer type that is an even number of bytes (i.e. BitWidth % 16 == 0).
10598
10599 ::
10600
10601       declare i16 @llvm.bswap.i16(i16 <id>)
10602       declare i32 @llvm.bswap.i32(i32 <id>)
10603       declare i64 @llvm.bswap.i64(i64 <id>)
10604
10605 Overview:
10606 """""""""
10607
10608 The '``llvm.bswap``' family of intrinsics is used to byte swap integer
10609 values with an even number of bytes (positive multiple of 16 bits).
10610 These are useful for performing operations on data that is not in the
10611 target's native byte order.
10612
10613 Semantics:
10614 """"""""""
10615
10616 The ``llvm.bswap.i16`` intrinsic returns an i16 value that has the high
10617 and low byte of the input i16 swapped. Similarly, the ``llvm.bswap.i32``
10618 intrinsic returns an i32 value that has the four bytes of the input i32
10619 swapped, so that if the input bytes are numbered 0, 1, 2, 3 then the
10620 returned i32 will have its bytes in 3, 2, 1, 0 order. The
10621 ``llvm.bswap.i48``, ``llvm.bswap.i64`` and other intrinsics extend this
10622 concept to additional even-byte lengths (6 bytes, 8 bytes and more,
10623 respectively).
10624
10625 '``llvm.ctpop.*``' Intrinsic
10626 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10627
10628 Syntax:
10629 """""""
10630
10631 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.ctpop on any integer
10632 bit width, or on any vector with integer elements. Not all targets
10633 support all bit widths or vector types, however.
10634
10635 ::
10636
10637       declare i8 @llvm.ctpop.i8(i8  <src>)
10638       declare i16 @llvm.ctpop.i16(i16 <src>)
10639       declare i32 @llvm.ctpop.i32(i32 <src>)
10640       declare i64 @llvm.ctpop.i64(i64 <src>)
10641       declare i256 @llvm.ctpop.i256(i256 <src>)
10642       declare <2 x i32> @llvm.ctpop.v2i32(<2 x i32> <src>)
10643
10644 Overview:
10645 """""""""
10646
10647 The '``llvm.ctpop``' family of intrinsics counts the number of bits set
10648 in a value.
10649
10650 Arguments:
10651 """"""""""
10652
10653 The only argument is the value to be counted. The argument may be of any
10654 integer type, or a vector with integer elements. The return type must
10655 match the argument type.
10656
10657 Semantics:
10658 """"""""""
10659
10660 The '``llvm.ctpop``' intrinsic counts the 1's in a variable, or within
10661 each element of a vector.
10662
10663 '``llvm.ctlz.*``' Intrinsic
10664 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10665
10666 Syntax:
10667 """""""
10668
10669 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ctlz`` on any
10670 integer bit width, or any vector whose elements are integers. Not all
10671 targets support all bit widths or vector types, however.
10672
10673 ::
10674
10675       declare i8   @llvm.ctlz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
10676       declare i16  @llvm.ctlz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
10677       declare i32  @llvm.ctlz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
10678       declare i64  @llvm.ctlz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
10679       declare i256 @llvm.ctlz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
10680       declase <2 x i32> @llvm.ctlz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
10681
10682 Overview:
10683 """""""""
10684
10685 The '``llvm.ctlz``' family of intrinsic functions counts the number of
10686 leading zeros in a variable.
10687
10688 Arguments:
10689 """"""""""
10690
10691 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
10692 any integer type, or a vector with integer element type. The return
10693 type must match the first argument type.
10694
10695 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
10696 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
10697 defined result. Historically some architectures did not provide a
10698 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
10699 now predicated on avoiding zero-value inputs.
10700
10701 Semantics:
10702 """"""""""
10703
10704 The '``llvm.ctlz``' intrinsic counts the leading (most significant)
10705 zeros in a variable, or within each element of the vector. If
10706 ``src == 0`` then the result is the size in bits of the type of ``src``
10707 if ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
10708 ``llvm.ctlz(i32 2) = 30``.
10709
10710 '``llvm.cttz.*``' Intrinsic
10711 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10712
10713 Syntax:
10714 """""""
10715
10716 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cttz`` on any
10717 integer bit width, or any vector of integer elements. Not all targets
10718 support all bit widths or vector types, however.
10719
10720 ::
10721
10722       declare i8   @llvm.cttz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
10723       declare i16  @llvm.cttz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
10724       declare i32  @llvm.cttz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
10725       declare i64  @llvm.cttz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
10726       declare i256 @llvm.cttz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
10727       declase <2 x i32> @llvm.cttz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
10728
10729 Overview:
10730 """""""""
10731
10732 The '``llvm.cttz``' family of intrinsic functions counts the number of
10733 trailing zeros.
10734
10735 Arguments:
10736 """"""""""
10737
10738 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
10739 any integer type, or a vector with integer element type. The return
10740 type must match the first argument type.
10741
10742 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
10743 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
10744 defined result. Historically some architectures did not provide a
10745 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
10746 now predicated on avoiding zero-value inputs.
10747
10748 Semantics:
10749 """"""""""
10750
10751 The '``llvm.cttz``' intrinsic counts the trailing (least significant)
10752 zeros in a variable, or within each element of a vector. If ``src == 0``
10753 then the result is the size in bits of the type of ``src`` if
10754 ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
10755 ``llvm.cttz(2) = 1``.
10756
10757 .. _int_overflow:
10758
10759 Arithmetic with Overflow Intrinsics
10760 -----------------------------------
10761
10762 LLVM provides intrinsics for some arithmetic with overflow operations.
10763
10764 '``llvm.sadd.with.overflow.*``' Intrinsics
10765 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10766
10767 Syntax:
10768 """""""
10769
10770 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sadd.with.overflow``
10771 on any integer bit width.
10772
10773 ::
10774
10775       declare {i16, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
10776       declare {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10777       declare {i64, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
10778
10779 Overview:
10780 """""""""
10781
10782 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10783 a signed addition of the two arguments, and indicate whether an overflow
10784 occurred during the signed summation.
10785
10786 Arguments:
10787 """"""""""
10788
10789 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
10790 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
10791 bit width. The second element of the result structure must be of type
10792 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
10793 addition.
10794
10795 Semantics:
10796 """"""""""
10797
10798 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10799 a signed addition of the two variables. They return a structure --- the
10800 first element of which is the signed summation, and the second element
10801 of which is a bit specifying if the signed summation resulted in an
10802 overflow.
10803
10804 Examples:
10805 """""""""
10806
10807 .. code-block:: llvm
10808
10809       %res = call {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10810       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
10811       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
10812       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
10813
10814 '``llvm.uadd.with.overflow.*``' Intrinsics
10815 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10816
10817 Syntax:
10818 """""""
10819
10820 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.uadd.with.overflow``
10821 on any integer bit width.
10822
10823 ::
10824
10825       declare {i16, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
10826       declare {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10827       declare {i64, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
10828
10829 Overview:
10830 """""""""
10831
10832 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10833 an unsigned addition of the two arguments, and indicate whether a carry
10834 occurred during the unsigned summation.
10835
10836 Arguments:
10837 """"""""""
10838
10839 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
10840 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
10841 bit width. The second element of the result structure must be of type
10842 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
10843 addition.
10844
10845 Semantics:
10846 """"""""""
10847
10848 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10849 an unsigned addition of the two arguments. They return a structure --- the
10850 first element of which is the sum, and the second element of which is a
10851 bit specifying if the unsigned summation resulted in a carry.
10852
10853 Examples:
10854 """""""""
10855
10856 .. code-block:: llvm
10857
10858       %res = call {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10859       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
10860       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
10861       br i1 %obit, label %carry, label %normal
10862
10863 '``llvm.ssub.with.overflow.*``' Intrinsics
10864 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10865
10866 Syntax:
10867 """""""
10868
10869 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ssub.with.overflow``
10870 on any integer bit width.
10871
10872 ::
10873
10874       declare {i16, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
10875       declare {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10876       declare {i64, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
10877
10878 Overview:
10879 """""""""
10880
10881 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10882 a signed subtraction of the two arguments, and indicate whether an
10883 overflow occurred during the signed subtraction.
10884
10885 Arguments:
10886 """"""""""
10887
10888 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
10889 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
10890 bit width. The second element of the result structure must be of type
10891 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
10892 subtraction.
10893
10894 Semantics:
10895 """"""""""
10896
10897 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10898 a signed subtraction of the two arguments. They return a structure --- the
10899 first element of which is the subtraction, and the second element of
10900 which is a bit specifying if the signed subtraction resulted in an
10901 overflow.
10902
10903 Examples:
10904 """""""""
10905
10906 .. code-block:: llvm
10907
10908       %res = call {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10909       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
10910       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
10911       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
10912
10913 '``llvm.usub.with.overflow.*``' Intrinsics
10914 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10915
10916 Syntax:
10917 """""""
10918
10919 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.usub.with.overflow``
10920 on any integer bit width.
10921
10922 ::
10923
10924       declare {i16, i1} @llvm.usub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
10925       declare {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10926       declare {i64, i1} @llvm.usub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
10927
10928 Overview:
10929 """""""""
10930
10931 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10932 an unsigned subtraction of the two arguments, and indicate whether an
10933 overflow occurred during the unsigned subtraction.
10934
10935 Arguments:
10936 """"""""""
10937
10938 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
10939 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
10940 bit width. The second element of the result structure must be of type
10941 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
10942 subtraction.
10943
10944 Semantics:
10945 """"""""""
10946
10947 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10948 an unsigned subtraction of the two arguments. They return a structure ---
10949 the first element of which is the subtraction, and the second element of
10950 which is a bit specifying if the unsigned subtraction resulted in an
10951 overflow.
10952
10953 Examples:
10954 """""""""
10955
10956 .. code-block:: llvm
10957
10958       %res = call {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10959       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
10960       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
10961       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
10962
10963 '``llvm.smul.with.overflow.*``' Intrinsics
10964 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10965
10966 Syntax:
10967 """""""
10968
10969 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.smul.with.overflow``
10970 on any integer bit width.
10971
10972 ::
10973
10974       declare {i16, i1} @llvm.smul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
10975       declare {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10976       declare {i64, i1} @llvm.smul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
10977
10978 Overview:
10979 """""""""
10980
10981 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10982 a signed multiplication of the two arguments, and indicate whether an
10983 overflow occurred during the signed multiplication.
10984
10985 Arguments:
10986 """"""""""
10987
10988 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
10989 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
10990 bit width. The second element of the result structure must be of type
10991 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
10992 multiplication.
10993
10994 Semantics:
10995 """"""""""
10996
10997 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10998 a signed multiplication of the two arguments. They return a structure ---
10999 the first element of which is the multiplication, and the second element
11000 of which is a bit specifying if the signed multiplication resulted in an
11001 overflow.
11002
11003 Examples:
11004 """""""""
11005
11006 .. code-block:: llvm
11007
11008       %res = call {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
11009       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
11010       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
11011       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
11012
11013 '``llvm.umul.with.overflow.*``' Intrinsics
11014 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11015
11016 Syntax:
11017 """""""
11018
11019 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.umul.with.overflow``
11020 on any integer bit width.
11021
11022 ::
11023
11024       declare {i16, i1} @llvm.umul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
11025       declare {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
11026       declare {i64, i1} @llvm.umul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
11027
11028 Overview:
11029 """""""""
11030
11031 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
11032 a unsigned multiplication of the two arguments, and indicate whether an
11033 overflow occurred during the unsigned multiplication.
11034
11035 Arguments:
11036 """"""""""
11037
11038 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
11039 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
11040 bit width. The second element of the result structure must be of type
11041 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
11042 multiplication.
11043
11044 Semantics:
11045 """"""""""
11046
11047 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
11048 an unsigned multiplication of the two arguments. They return a structure ---
11049 the first element of which is the multiplication, and the second
11050 element of which is a bit specifying if the unsigned multiplication
11051 resulted in an overflow.
11052
11053 Examples:
11054 """""""""
11055
11056 .. code-block:: llvm
11057
11058       %res = call {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
11059       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
11060       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
11061       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
11062
11063 Specialised Arithmetic Intrinsics
11064 ---------------------------------
11065
11066 '``llvm.canonicalize.*``' Intrinsic
11067 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11068
11069 Syntax:
11070 """""""
11071
11072 ::
11073
11074       declare float @llvm.canonicalize.f32(float %a)
11075       declare double @llvm.canonicalize.f64(double %b)
11076
11077 Overview:
11078 """""""""
11079
11080 The '``llvm.canonicalize.*``' intrinsic returns the platform specific canonical
11081 encoding of a floating point number. This canonicalization is useful for
11082 implementing certain numeric primitives such as frexp. The canonical encoding is
11083 defined by IEEE-754-2008 to be:
11084
11085 ::
11086
11087       2.1.8 canonical encoding: The preferred encoding of a floating-point
11088       representation in a format. Applied to declets, significands of finite
11089       numbers, infinities, and NaNs, especially in decimal formats.
11090
11091 This operation can also be considered equivalent to the IEEE-754-2008
11092 conversion of a floating-point value to the same format. NaNs are handled
11093 according to section 6.2.
11094
11095 Examples of non-canonical encodings:
11096
11097 - x87 pseudo denormals, pseudo NaNs, pseudo Infinity, Unnormals. These are
11098   converted to a canonical representation per hardware-specific protocol.
11099 - Many normal decimal floating point numbers have non-canonical alternative
11100   encodings.
11101 - Some machines, like GPUs or ARMv7 NEON, do not support subnormal values.
11102   These are treated as non-canonical encodings of zero and with be flushed to
11103   a zero of the same sign by this operation.
11104
11105 Note that per IEEE-754-2008 6.2, systems that support signaling NaNs with
11106 default exception handling must signal an invalid exception, and produce a
11107 quiet NaN result.
11108
11109 This function should always be implementable as multiplication by 1.0, provided
11110 that the compiler does not constant fold the operation. Likewise, division by
11111 1.0 and ``llvm.minnum(x, x)`` are possible implementations. Addition with
11112 -0.0 is also sufficient provided that the rounding mode is not -Infinity.
11113
11114 ``@llvm.canonicalize`` must preserve the equality relation. That is:
11115
11116 - ``(@llvm.canonicalize(x) == x)`` is equivalent to ``(x == x)``
11117 - ``(@llvm.canonicalize(x) == @llvm.canonicalize(y))`` is equivalent to
11118   to ``(x == y)``
11119
11120 Additionally, the sign of zero must be conserved:
11121 ``@llvm.canonicalize(-0.0) = -0.0`` and ``@llvm.canonicalize(+0.0) = +0.0``
11122
11123 The payload bits of a NaN must be conserved, with two exceptions.
11124 First, environments which use only a single canonical representation of NaN
11125 must perform said canonicalization. Second, SNaNs must be quieted per the
11126 usual methods.
11127
11128 The canonicalization operation may be optimized away if:
11129
11130 - The input is known to be canonical. For example, it was produced by a
11131   floating-point operation that is required by the standard to be canonical.
11132 - The result is consumed only by (or fused with) other floating-point
11133   operations. That is, the bits of the floating point value are not examined.
11134
11135 '``llvm.fmuladd.*``' Intrinsic
11136 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11137
11138 Syntax:
11139 """""""
11140
11141 ::
11142
11143       declare float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c)
11144       declare double @llvm.fmuladd.f64(double %a, double %b, double %c)
11145
11146 Overview:
11147 """""""""
11148
11149 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsic functions represent multiply-add
11150 expressions that can be fused if the code generator determines that (a) the
11151 target instruction set has support for a fused operation, and (b) that the
11152 fused operation is more efficient than the equivalent, separate pair of mul
11153 and add instructions.
11154
11155 Arguments:
11156 """"""""""
11157
11158 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsics each take three arguments: two
11159 multiplicands, a and b, and an addend c.
11160
11161 Semantics:
11162 """"""""""
11163
11164 The expression:
11165
11166 ::
11167
11168       %0 = call float @llvm.fmuladd.f32(%a, %b, %c)
11169
11170 is equivalent to the expression a \* b + c, except that rounding will
11171 not be performed between the multiplication and addition steps if the
11172 code generator fuses the operations. Fusion is not guaranteed, even if
11173 the target platform supports it. If a fused multiply-add is required the
11174 corresponding llvm.fma.\* intrinsic function should be used
11175 instead. This never sets errno, just as '``llvm.fma.*``'.
11176
11177 Examples:
11178 """""""""
11179
11180 .. code-block:: llvm
11181
11182       %r2 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c) ; yields float:r2 = (a * b) + c
11183
11184
11185 '``llvm.uabsdiff.*``' and '``llvm.sabsdiff.*``' Intrinsics
11186 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11187
11188 Syntax:
11189 """""""
11190 This is an overloaded intrinsic. The loaded data is a vector of any integer bit width.
11191
11192 .. code-block:: llvm
11193
11194       declare <4 x integer> @llvm.uabsdiff.v4i32(<4 x integer> %a, <4 x integer> %b)
11195
11196
11197 Overview:
11198 """""""""
11199
11200 The ``llvm.uabsdiff`` intrinsic returns a vector result of the absolute difference
11201 of the two operands, treating them both as unsigned integers. The intermediate
11202 calculations are computed using infinitely precise unsigned arithmetic. The final
11203 result will be truncated to the given type.
11204
11205 The ``llvm.sabsdiff`` intrinsic returns a vector result of the absolute difference of
11206 the two operands, treating them both as signed integers. If the result overflows, the
11207 behavior is undefined.
11208
11209 .. note::
11210
11211     These intrinsics are primarily used during the code generation stage of compilation.
11212     They are generated by compiler passes such as the Loop and SLP vectorizers. It is not
11213     recommended for users to create them manually.
11214
11215 Arguments:
11216 """"""""""
11217
11218 Both intrinsics take two integer of the same bitwidth.
11219
11220 Semantics:
11221 """"""""""
11222
11223 The expression::
11224
11225     call <4 x i32> @llvm.uabsdiff.v4i32(<4 x i32> %a, <4 x i32> %b)
11226
11227 is equivalent to::
11228
11229     %1 = zext <4 x i32> %a to <4 x i64>
11230     %2 = zext <4 x i32> %b to <4 x i64>
11231     %sub = sub <4 x i64> %1, %2
11232     %trunc = trunc <4 x i64> to <4 x i32>
11233
11234 and the expression::
11235
11236     call <4 x i32> @llvm.sabsdiff.v4i32(<4 x i32> %a, <4 x i32> %b)
11237
11238 is equivalent to::
11239
11240     %sub = sub nsw <4 x i32> %a, %b
11241     %ispos = icmp sge <4 x i32> %sub, zeroinitializer
11242     %neg = sub nsw <4 x i32> zeroinitializer, %sub
11243     %1 = select <4 x i1> %ispos, <4 x i32> %sub, <4 x i32> %neg
11244
11245
11246 Half Precision Floating Point Intrinsics
11247 ----------------------------------------
11248
11249 For most target platforms, half precision floating point is a
11250 storage-only format. This means that it is a dense encoding (in memory)
11251 but does not support computation in the format.
11252
11253 This means that code must first load the half-precision floating point
11254 value as an i16, then convert it to float with
11255 :ref:`llvm.convert.from.fp16 <int_convert_from_fp16>`. Computation can
11256 then be performed on the float value (including extending to double
11257 etc). To store the value back to memory, it is first converted to float
11258 if needed, then converted to i16 with
11259 :ref:`llvm.convert.to.fp16 <int_convert_to_fp16>`, then storing as an
11260 i16 value.
11261
11262 .. _int_convert_to_fp16:
11263
11264 '``llvm.convert.to.fp16``' Intrinsic
11265 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11266
11267 Syntax:
11268 """""""
11269
11270 ::
11271
11272       declare i16 @llvm.convert.to.fp16.f32(float %a)
11273       declare i16 @llvm.convert.to.fp16.f64(double %a)
11274
11275 Overview:
11276 """""""""
11277
11278 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion from a
11279 conventional floating point type to half precision floating point format.
11280
11281 Arguments:
11282 """"""""""
11283
11284 The intrinsic function contains single argument - the value to be
11285 converted.
11286
11287 Semantics:
11288 """"""""""
11289
11290 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion from a
11291 conventional floating point format to half precision floating point format. The
11292 return value is an ``i16`` which contains the converted number.
11293
11294 Examples:
11295 """""""""
11296
11297 .. code-block:: llvm
11298
11299       %res = call i16 @llvm.convert.to.fp16.f32(float %a)
11300       store i16 %res, i16* @x, align 2
11301
11302 .. _int_convert_from_fp16:
11303
11304 '``llvm.convert.from.fp16``' Intrinsic
11305 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11306
11307 Syntax:
11308 """""""
11309
11310 ::
11311
11312       declare float @llvm.convert.from.fp16.f32(i16 %a)
11313       declare double @llvm.convert.from.fp16.f64(i16 %a)
11314
11315 Overview:
11316 """""""""
11317
11318 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
11319 conversion from half precision floating point format to single precision
11320 floating point format.
11321
11322 Arguments:
11323 """"""""""
11324
11325 The intrinsic function contains single argument - the value to be
11326 converted.
11327
11328 Semantics:
11329 """"""""""
11330
11331 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
11332 conversion from half single precision floating point format to single
11333 precision floating point format. The input half-float value is
11334 represented by an ``i16`` value.
11335
11336 Examples:
11337 """""""""
11338
11339 .. code-block:: llvm
11340
11341       %a = load i16, i16* @x, align 2
11342       %res = call float @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
11343
11344 .. _dbg_intrinsics:
11345
11346 Debugger Intrinsics
11347 -------------------
11348
11349 The LLVM debugger intrinsics (which all start with ``llvm.dbg.``
11350 prefix), are described in the `LLVM Source Level
11351 Debugging <SourceLevelDebugging.html#format_common_intrinsics>`_
11352 document.
11353
11354 Exception Handling Intrinsics
11355 -----------------------------
11356
11357 The LLVM exception handling intrinsics (which all start with
11358 ``llvm.eh.`` prefix), are described in the `LLVM Exception
11359 Handling <ExceptionHandling.html#format_common_intrinsics>`_ document.
11360
11361 .. _int_trampoline:
11362
11363 Trampoline Intrinsics
11364 ---------------------
11365
11366 These intrinsics make it possible to excise one parameter, marked with
11367 the :ref:`nest <nest>` attribute, from a function. The result is a
11368 callable function pointer lacking the nest parameter - the caller does
11369 not need to provide a value for it. Instead, the value to use is stored
11370 in advance in a "trampoline", a block of memory usually allocated on the
11371 stack, which also contains code to splice the nest value into the
11372 argument list. This is used to implement the GCC nested function address
11373 extension.
11374
11375 For example, if the function is ``i32 f(i8* nest %c, i32 %x, i32 %y)``
11376 then the resulting function pointer has signature ``i32 (i32, i32)*``.
11377 It can be created as follows:
11378
11379 .. code-block:: llvm
11380
11381       %tramp = alloca [10 x i8], align 4 ; size and alignment only correct for X86
11382       %tramp1 = getelementptr [10 x i8], [10 x i8]* %tramp, i32 0, i32 0
11383       call i8* @llvm.init.trampoline(i8* %tramp1, i8* bitcast (i32 (i8*, i32, i32)* @f to i8*), i8* %nval)
11384       %p = call i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* %tramp1)
11385       %fp = bitcast i8* %p to i32 (i32, i32)*
11386
11387 The call ``%val = call i32 %fp(i32 %x, i32 %y)`` is then equivalent to
11388 ``%val = call i32 %f(i8* %nval, i32 %x, i32 %y)``.
11389
11390 .. _int_it:
11391
11392 '``llvm.init.trampoline``' Intrinsic
11393 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11394
11395 Syntax:
11396 """""""
11397
11398 ::
11399
11400       declare void @llvm.init.trampoline(i8* <tramp>, i8* <func>, i8* <nval>)
11401
11402 Overview:
11403 """""""""
11404
11405 This fills the memory pointed to by ``tramp`` with executable code,
11406 turning it into a trampoline.
11407
11408 Arguments:
11409 """"""""""
11410
11411 The ``llvm.init.trampoline`` intrinsic takes three arguments, all
11412 pointers. The ``tramp`` argument must point to a sufficiently large and
11413 sufficiently aligned block of memory; this memory is written to by the
11414 intrinsic. Note that the size and the alignment are target-specific -
11415 LLVM currently provides no portable way of determining them, so a
11416 front-end that generates this intrinsic needs to have some
11417 target-specific knowledge. The ``func`` argument must hold a function
11418 bitcast to an ``i8*``.
11419
11420 Semantics:
11421 """"""""""
11422
11423 The block of memory pointed to by ``tramp`` is filled with target
11424 dependent code, turning it into a function. Then ``tramp`` needs to be
11425 passed to :ref:`llvm.adjust.trampoline <int_at>` to get a pointer which can
11426 be :ref:`bitcast (to a new function) and called <int_trampoline>`. The new
11427 function's signature is the same as that of ``func`` with any arguments
11428 marked with the ``nest`` attribute removed. At most one such ``nest``
11429 argument is allowed, and it must be of pointer type. Calling the new
11430 function is equivalent to calling ``func`` with the same argument list,
11431 but with ``nval`` used for the missing ``nest`` argument. If, after
11432 calling ``llvm.init.trampoline``, the memory pointed to by ``tramp`` is
11433 modified, then the effect of any later call to the returned function
11434 pointer is undefined.
11435
11436 .. _int_at:
11437
11438 '``llvm.adjust.trampoline``' Intrinsic
11439 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11440
11441 Syntax:
11442 """""""
11443
11444 ::
11445
11446       declare i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* <tramp>)
11447
11448 Overview:
11449 """""""""
11450
11451 This performs any required machine-specific adjustment to the address of
11452 a trampoline (passed as ``tramp``).
11453
11454 Arguments:
11455 """"""""""
11456
11457 ``tramp`` must point to a block of memory which already has trampoline
11458 code filled in by a previous call to
11459 :ref:`llvm.init.trampoline <int_it>`.
11460
11461 Semantics:
11462 """"""""""
11463
11464 On some architectures the address of the code to be executed needs to be
11465 different than the address where the trampoline is actually stored. This
11466 intrinsic returns the executable address corresponding to ``tramp``
11467 after performing the required machine specific adjustments. The pointer
11468 returned can then be :ref:`bitcast and executed <int_trampoline>`.
11469
11470 .. _int_mload_mstore:
11471
11472 Masked Vector Load and Store Intrinsics
11473 ---------------------------------------
11474
11475 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.
11476
11477 .. _int_mload:
11478
11479 '``llvm.masked.load.*``' Intrinsics
11480 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11481
11482 Syntax:
11483 """""""
11484 This is an overloaded intrinsic. The loaded data is a vector of any integer, floating point or pointer data type.
11485
11486 ::
11487
11488       declare <16 x float>  @llvm.masked.load.v16f32 (<16 x float>* <ptr>, i32 <alignment>, <16 x i1> <mask>, <16 x float> <passthru>)
11489       declare <2 x double>  @llvm.masked.load.v2f64  (<2 x double>* <ptr>, i32 <alignment>, <2 x i1>  <mask>, <2 x double> <passthru>)
11490       ;; The data is a vector of pointers to double
11491       declare <8 x double*> @llvm.masked.load.v8p0f64    (<8 x double*>* <ptr>, i32 <alignment>, <8 x i1> <mask>, <8 x double*> <passthru>)
11492       ;; The data is a vector of function pointers
11493       declare <8 x i32 ()*> @llvm.masked.load.v8p0f_i32f (<8 x i32 ()*>* <ptr>, i32 <alignment>, <8 x i1> <mask>, <8 x i32 ()*> <passthru>)
11494
11495 Overview:
11496 """""""""
11497
11498 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.
11499
11500
11501 Arguments:
11502 """"""""""
11503
11504 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.
11505
11506
11507 Semantics:
11508 """"""""""
11509
11510 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.
11511 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.
11512
11513
11514 ::
11515
11516        %res = call <16 x float> @llvm.masked.load.v16f32 (<16 x float>* %ptr, i32 4, <16 x i1>%mask, <16 x float> %passthru)
11517
11518        ;; The result of the two following instructions is identical aside from potential memory access exception
11519        %loadlal = load <16 x float>, <16 x float>* %ptr, align 4
11520        %res = select <16 x i1> %mask, <16 x float> %loadlal, <16 x float> %passthru
11521
11522 .. _int_mstore:
11523
11524 '``llvm.masked.store.*``' Intrinsics
11525 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11526
11527 Syntax:
11528 """""""
11529 This is an overloaded intrinsic. The data stored in memory is a vector of any integer, floating point or pointer data type.
11530
11531 ::
11532
11533        declare void @llvm.masked.store.v8i32  (<8  x i32>   <value>, <8  x i32>*   <ptr>, i32 <alignment>,  <8  x i1> <mask>)
11534        declare void @llvm.masked.store.v16f32 (<16 x float> <value>, <16 x float>* <ptr>, i32 <alignment>,  <16 x i1> <mask>)
11535        ;; The data is a vector of pointers to double
11536        declare void @llvm.masked.store.v8p0f64    (<8 x double*> <value>, <8 x double*>* <ptr>, i32 <alignment>, <8 x i1> <mask>)
11537        ;; The data is a vector of function pointers
11538        declare void @llvm.masked.store.v4p0f_i32f (<4 x i32 ()*> <value>, <4 x i32 ()*>* <ptr>, i32 <alignment>, <4 x i1> <mask>)
11539
11540 Overview:
11541 """""""""
11542
11543 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.
11544
11545 Arguments:
11546 """"""""""
11547
11548 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.
11549
11550
11551 Semantics:
11552 """"""""""
11553
11554 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.
11555 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.
11556
11557 ::
11558
11559        call void @llvm.masked.store.v16f32(<16 x float> %value, <16 x float>* %ptr, i32 4,  <16 x i1> %mask)
11560
11561        ;; The result of the following instructions is identical aside from potential data races and memory access exceptions
11562        %oldval = load <16 x float>, <16 x float>* %ptr, align 4
11563        %res = select <16 x i1> %mask, <16 x float> %value, <16 x float> %oldval
11564        store <16 x float> %res, <16 x float>* %ptr, align 4
11565
11566
11567 Masked Vector Gather and Scatter Intrinsics
11568 -------------------------------------------
11569
11570 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.
11571
11572 .. _int_mgather:
11573
11574 '``llvm.masked.gather.*``' Intrinsics
11575 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11576
11577 Syntax:
11578 """""""
11579 This is an overloaded intrinsic. The loaded data are multiple scalar values of any integer, floating point or pointer data type gathered together into one vector.
11580
11581 ::
11582
11583       declare <16 x float> @llvm.masked.gather.v16f32   (<16 x float*> <ptrs>, i32 <alignment>, <16 x i1> <mask>, <16 x float> <passthru>)
11584       declare <2 x double> @llvm.masked.gather.v2f64    (<2 x double*> <ptrs>, i32 <alignment>, <2 x i1>  <mask>, <2 x double> <passthru>)
11585       declare <8 x float*> @llvm.masked.gather.v8p0f32  (<8 x float**> <ptrs>, i32 <alignment>, <8 x i1>  <mask>, <8 x float*> <passthru>)
11586
11587 Overview:
11588 """""""""
11589
11590 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.
11591
11592
11593 Arguments:
11594 """"""""""
11595
11596 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.
11597
11598
11599 Semantics:
11600 """"""""""
11601
11602 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.
11603 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.
11604
11605
11606 ::
11607
11608        %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>)
11609
11610        ;; The gather with all-true mask is equivalent to the following instruction sequence
11611        %ptr0 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 0
11612        %ptr1 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 1
11613        %ptr2 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 2
11614        %ptr3 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 3
11615
11616        %val0 = load double, double* %ptr0, align 8
11617        %val1 = load double, double* %ptr1, align 8
11618        %val2 = load double, double* %ptr2, align 8
11619        %val3 = load double, double* %ptr3, align 8
11620
11621        %vec0    = insertelement <4 x double>undef, %val0, 0
11622        %vec01   = insertelement <4 x double>%vec0, %val1, 1
11623        %vec012  = insertelement <4 x double>%vec01, %val2, 2
11624        %vec0123 = insertelement <4 x double>%vec012, %val3, 3
11625
11626 .. _int_mscatter:
11627
11628 '``llvm.masked.scatter.*``' Intrinsics
11629 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11630
11631 Syntax:
11632 """""""
11633 This is an overloaded intrinsic. The data stored in memory is a vector of any integer, floating point or pointer data type. Each vector element is stored in an arbitrary memory address. Scatter with overlapping addresses is guaranteed to be ordered from least-significant to most-significant element.
11634
11635 ::
11636
11637        declare void @llvm.masked.scatter.v8i32   (<8 x i32>     <value>, <8 x i32*>     <ptrs>, i32 <alignment>, <8 x i1>  <mask>)
11638        declare void @llvm.masked.scatter.v16f32  (<16 x float>  <value>, <16 x float*>  <ptrs>, i32 <alignment>, <16 x i1> <mask>)
11639        declare void @llvm.masked.scatter.v4p0f64 (<4 x double*> <value>, <4 x double**> <ptrs>, i32 <alignment>, <4 x i1>  <mask>)
11640
11641 Overview:
11642 """""""""
11643
11644 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.
11645
11646 Arguments:
11647 """"""""""
11648
11649 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.
11650
11651
11652 Semantics:
11653 """"""""""
11654
11655 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.
11656
11657 ::
11658
11659        ;; This instruction unconditionaly stores data vector in multiple addresses
11660        call @llvm.masked.scatter.v8i32 (<8 x i32> %value, <8 x i32*> %ptrs, i32 4,  <8 x i1>  <true, true, .. true>)
11661
11662        ;; It is equivalent to a list of scalar stores
11663        %val0 = extractelement <8 x i32> %value, i32 0
11664        %val1 = extractelement <8 x i32> %value, i32 1
11665        ..
11666        %val7 = extractelement <8 x i32> %value, i32 7
11667        %ptr0 = extractelement <8 x i32*> %ptrs, i32 0
11668        %ptr1 = extractelement <8 x i32*> %ptrs, i32 1
11669        ..
11670        %ptr7 = extractelement <8 x i32*> %ptrs, i32 7
11671        ;; Note: the order of the following stores is important when they overlap:
11672        store i32 %val0, i32* %ptr0, align 4
11673        store i32 %val1, i32* %ptr1, align 4
11674        ..
11675        store i32 %val7, i32* %ptr7, align 4
11676
11677
11678 Memory Use Markers
11679 ------------------
11680
11681 This class of intrinsics provides information about the lifetime of
11682 memory objects and ranges where variables are immutable.
11683
11684 .. _int_lifestart:
11685
11686 '``llvm.lifetime.start``' Intrinsic
11687 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11688
11689 Syntax:
11690 """""""
11691
11692 ::
11693
11694       declare void @llvm.lifetime.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
11695
11696 Overview:
11697 """""""""
11698
11699 The '``llvm.lifetime.start``' intrinsic specifies the start of a memory
11700 object's lifetime.
11701
11702 Arguments:
11703 """"""""""
11704
11705 The first argument is a constant integer representing the size of the
11706 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
11707 to the object.
11708
11709 Semantics:
11710 """"""""""
11711
11712 This intrinsic indicates that before this point in the code, the value
11713 of the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known
11714 to never be used and has an undefined value. A load from the pointer
11715 that precedes this intrinsic can be replaced with ``'undef'``.
11716
11717 .. _int_lifeend:
11718
11719 '``llvm.lifetime.end``' Intrinsic
11720 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11721
11722 Syntax:
11723 """""""
11724
11725 ::
11726
11727       declare void @llvm.lifetime.end(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
11728
11729 Overview:
11730 """""""""
11731
11732 The '``llvm.lifetime.end``' intrinsic specifies the end of a memory
11733 object's lifetime.
11734
11735 Arguments:
11736 """"""""""
11737
11738 The first argument is a constant integer representing the size of the
11739 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
11740 to the object.
11741
11742 Semantics:
11743 """"""""""
11744
11745 This intrinsic indicates that after this point in the code, the value of
11746 the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known to
11747 never be used and has an undefined value. Any stores into the memory
11748 object following this intrinsic may be removed as dead.
11749
11750 '``llvm.invariant.start``' Intrinsic
11751 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11752
11753 Syntax:
11754 """""""
11755
11756 ::
11757
11758       declare {}* @llvm.invariant.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
11759
11760 Overview:
11761 """""""""
11762
11763 The '``llvm.invariant.start``' intrinsic specifies that the contents of
11764 a memory object will not change.
11765
11766 Arguments:
11767 """"""""""
11768
11769 The first argument is a constant integer representing the size of the
11770 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
11771 to the object.
11772
11773 Semantics:
11774 """"""""""
11775
11776 This intrinsic indicates that until an ``llvm.invariant.end`` that uses
11777 the return value, the referenced memory location is constant and
11778 unchanging.
11779
11780 '``llvm.invariant.end``' Intrinsic
11781 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11782
11783 Syntax:
11784 """""""
11785
11786 ::
11787
11788       declare void @llvm.invariant.end({}* <start>, i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
11789
11790 Overview:
11791 """""""""
11792
11793 The '``llvm.invariant.end``' intrinsic specifies that the contents of a
11794 memory object are mutable.
11795
11796 Arguments:
11797 """"""""""
11798
11799 The first argument is the matching ``llvm.invariant.start`` intrinsic.
11800 The second argument is a constant integer representing the size of the
11801 object, or -1 if it is variable sized and the third argument is a
11802 pointer to the object.
11803
11804 Semantics:
11805 """"""""""
11806
11807 This intrinsic indicates that the memory is mutable again.
11808
11809 '``llvm.invariant.group.barrier``' Intrinsic
11810 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11811
11812 Syntax:
11813 """""""
11814
11815 ::
11816
11817       declare i8* @llvm.invariant.group.barrier(i8* <ptr>)
11818
11819 Overview:
11820 """""""""
11821
11822 The '``llvm.invariant.group.barrier``' intrinsic can be used when an invariant 
11823 established by invariant.group metadata no longer holds, to obtain a new pointer
11824 value that does not carry the invariant information.
11825
11826
11827 Arguments:
11828 """"""""""
11829
11830 The ``llvm.invariant.group.barrier`` takes only one argument, which is
11831 the pointer to the memory for which the ``invariant.group`` no longer holds.
11832
11833 Semantics:
11834 """"""""""
11835
11836 Returns another pointer that aliases its argument but which is considered different 
11837 for the purposes of ``load``/``store`` ``invariant.group`` metadata.
11838
11839 General Intrinsics
11840 ------------------
11841
11842 This class of intrinsics is designed to be generic and has no specific
11843 purpose.
11844
11845 '``llvm.var.annotation``' Intrinsic
11846 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11847
11848 Syntax:
11849 """""""
11850
11851 ::
11852
11853       declare void @llvm.var.annotation(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11854
11855 Overview:
11856 """""""""
11857
11858 The '``llvm.var.annotation``' intrinsic.
11859
11860 Arguments:
11861 """"""""""
11862
11863 The first argument is a pointer to a value, the second is a pointer to a
11864 global string, the third is a pointer to a global string which is the
11865 source file name, and the last argument is the line number.
11866
11867 Semantics:
11868 """"""""""
11869
11870 This intrinsic allows annotation of local variables with arbitrary
11871 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want
11872 to look for these annotations. These have no other defined use; they are
11873 ignored by code generation and optimization.
11874
11875 '``llvm.ptr.annotation.*``' Intrinsic
11876 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11877
11878 Syntax:
11879 """""""
11880
11881 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.ptr.annotation``' on a
11882 pointer to an integer of any width. *NOTE* you must specify an address space for
11883 the pointer. The identifier for the default address space is the integer
11884 '``0``'.
11885
11886 ::
11887
11888       declare i8*   @llvm.ptr.annotation.p<address space>i8(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11889       declare i16*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i16(i16* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11890       declare i32*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i32(i32* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11891       declare i64*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i64(i64* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11892       declare i256* @llvm.ptr.annotation.p<address space>i256(i256* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11893
11894 Overview:
11895 """""""""
11896
11897 The '``llvm.ptr.annotation``' intrinsic.
11898
11899 Arguments:
11900 """"""""""
11901
11902 The first argument is a pointer to an integer value of arbitrary bitwidth
11903 (result of some expression), the second is a pointer to a global string, the
11904 third is a pointer to a global string which is the source file name, and the
11905 last argument is the line number. It returns the value of the first argument.
11906
11907 Semantics:
11908 """"""""""
11909
11910 This intrinsic allows annotation of a pointer to an integer with arbitrary
11911 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want to look
11912 for these annotations. These have no other defined use; they are ignored by code
11913 generation and optimization.
11914
11915 '``llvm.annotation.*``' Intrinsic
11916 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11917
11918 Syntax:
11919 """""""
11920
11921 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.annotation``' on
11922 any integer bit width.
11923
11924 ::
11925
11926       declare i8 @llvm.annotation.i8(i8 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11927       declare i16 @llvm.annotation.i16(i16 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11928       declare i32 @llvm.annotation.i32(i32 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11929       declare i64 @llvm.annotation.i64(i64 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11930       declare i256 @llvm.annotation.i256(i256 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11931
11932 Overview:
11933 """""""""
11934
11935 The '``llvm.annotation``' intrinsic.
11936
11937 Arguments:
11938 """"""""""
11939
11940 The first argument is an integer value (result of some expression), the
11941 second is a pointer to a global string, the third is a pointer to a
11942 global string which is the source file name, and the last argument is
11943 the line number. It returns the value of the first argument.
11944
11945 Semantics:
11946 """"""""""
11947
11948 This intrinsic allows annotations to be put on arbitrary expressions
11949 with arbitrary strings. This can be useful for special purpose
11950 optimizations that want to look for these annotations. These have no
11951 other defined use; they are ignored by code generation and optimization.
11952
11953 '``llvm.trap``' Intrinsic
11954 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11955
11956 Syntax:
11957 """""""
11958
11959 ::
11960
11961       declare void @llvm.trap() noreturn nounwind
11962
11963 Overview:
11964 """""""""
11965
11966 The '``llvm.trap``' intrinsic.
11967
11968 Arguments:
11969 """"""""""
11970
11971 None.
11972
11973 Semantics:
11974 """"""""""
11975
11976 This intrinsic is lowered to the target dependent trap instruction. If
11977 the target does not have a trap instruction, this intrinsic will be
11978 lowered to a call of the ``abort()`` function.
11979
11980 '``llvm.debugtrap``' Intrinsic
11981 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11982
11983 Syntax:
11984 """""""
11985
11986 ::
11987
11988       declare void @llvm.debugtrap() nounwind
11989
11990 Overview:
11991 """""""""
11992
11993 The '``llvm.debugtrap``' intrinsic.
11994
11995 Arguments:
11996 """"""""""
11997
11998 None.
11999
12000 Semantics:
12001 """"""""""
12002
12003 This intrinsic is lowered to code which is intended to cause an
12004 execution trap with the intention of requesting the attention of a
12005 debugger.
12006
12007 '``llvm.stackprotector``' Intrinsic
12008 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12009
12010 Syntax:
12011 """""""
12012
12013 ::
12014
12015       declare void @llvm.stackprotector(i8* <guard>, i8** <slot>)
12016
12017 Overview:
12018 """""""""
12019
12020 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic takes the ``guard`` and stores it
12021 onto the stack at ``slot``. The stack slot is adjusted to ensure that it
12022 is placed on the stack before local variables.
12023
12024 Arguments:
12025 """"""""""
12026
12027 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic requires two pointer arguments.
12028 The first argument is the value loaded from the stack guard
12029 ``@__stack_chk_guard``. The second variable is an ``alloca`` that has
12030 enough space to hold the value of the guard.
12031
12032 Semantics:
12033 """"""""""
12034
12035 This intrinsic causes the prologue/epilogue inserter to force the position of
12036 the ``AllocaInst`` stack slot to be before local variables on the stack. This is
12037 to ensure that if a local variable on the stack is overwritten, it will destroy
12038 the value of the guard. When the function exits, the guard on the stack is
12039 checked against the original guard by ``llvm.stackprotectorcheck``. If they are
12040 different, then ``llvm.stackprotectorcheck`` causes the program to abort by
12041 calling the ``__stack_chk_fail()`` function.
12042
12043 '``llvm.stackprotectorcheck``' Intrinsic
12044 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12045
12046 Syntax:
12047 """""""
12048
12049 ::
12050
12051       declare void @llvm.stackprotectorcheck(i8** <guard>)
12052
12053 Overview:
12054 """""""""
12055
12056 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic compares ``guard`` against an already
12057 created stack protector and if they are not equal calls the
12058 ``__stack_chk_fail()`` function.
12059
12060 Arguments:
12061 """"""""""
12062
12063 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic requires one pointer argument, the
12064 the variable ``@__stack_chk_guard``.
12065
12066 Semantics:
12067 """"""""""
12068
12069 This intrinsic is provided to perform the stack protector check by comparing
12070 ``guard`` with the stack slot created by ``llvm.stackprotector`` and if the
12071 values do not match call the ``__stack_chk_fail()`` function.
12072
12073 The reason to provide this as an IR level intrinsic instead of implementing it
12074 via other IR operations is that in order to perform this operation at the IR
12075 level without an intrinsic, one would need to create additional basic blocks to
12076 handle the success/failure cases. This makes it difficult to stop the stack
12077 protector check from disrupting sibling tail calls in Codegen. With this
12078 intrinsic, we are able to generate the stack protector basic blocks late in
12079 codegen after the tail call decision has occurred.
12080
12081 '``llvm.objectsize``' Intrinsic
12082 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12083
12084 Syntax:
12085 """""""
12086
12087 ::
12088
12089       declare i32 @llvm.objectsize.i32(i8* <object>, i1 <min>)
12090       declare i64 @llvm.objectsize.i64(i8* <object>, i1 <min>)
12091
12092 Overview:
12093 """""""""
12094
12095 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is designed to provide information to
12096 the optimizers to determine at compile time whether a) an operation
12097 (like memcpy) will overflow a buffer that corresponds to an object, or
12098 b) that a runtime check for overflow isn't necessary. An object in this
12099 context means an allocation of a specific class, structure, array, or
12100 other object.
12101
12102 Arguments:
12103 """"""""""
12104
12105 The ``llvm.objectsize`` intrinsic takes two arguments. The first
12106 argument is a pointer to or into the ``object``. The second argument is
12107 a boolean and determines whether ``llvm.objectsize`` returns 0 (if true)
12108 or -1 (if false) when the object size is unknown. The second argument
12109 only accepts constants.
12110
12111 Semantics:
12112 """"""""""
12113
12114 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is lowered to a constant representing
12115 the size of the object concerned. If the size cannot be determined at
12116 compile time, ``llvm.objectsize`` returns ``i32/i64 -1 or 0`` (depending
12117 on the ``min`` argument).
12118
12119 '``llvm.expect``' Intrinsic
12120 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12121
12122 Syntax:
12123 """""""
12124
12125 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.expect`` on any
12126 integer bit width.
12127
12128 ::
12129
12130       declare i1 @llvm.expect.i1(i1 <val>, i1 <expected_val>)
12131       declare i32 @llvm.expect.i32(i32 <val>, i32 <expected_val>)
12132       declare i64 @llvm.expect.i64(i64 <val>, i64 <expected_val>)
12133
12134 Overview:
12135 """""""""
12136
12137 The ``llvm.expect`` intrinsic provides information about expected (the
12138 most probable) value of ``val``, which can be used by optimizers.
12139
12140 Arguments:
12141 """"""""""
12142
12143 The ``llvm.expect`` intrinsic takes two arguments. The first argument is
12144 a value. The second argument is an expected value, this needs to be a
12145 constant value, variables are not allowed.
12146
12147 Semantics:
12148 """"""""""
12149
12150 This intrinsic is lowered to the ``val``.
12151
12152 .. _int_assume:
12153
12154 '``llvm.assume``' Intrinsic
12155 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12156
12157 Syntax:
12158 """""""
12159
12160 ::
12161
12162       declare void @llvm.assume(i1 %cond)
12163
12164 Overview:
12165 """""""""
12166
12167 The ``llvm.assume`` allows the optimizer to assume that the provided
12168 condition is true. This information can then be used in simplifying other parts
12169 of the code.
12170
12171 Arguments:
12172 """"""""""
12173
12174 The condition which the optimizer may assume is always true.
12175
12176 Semantics:
12177 """"""""""
12178
12179 The intrinsic allows the optimizer to assume that the provided condition is
12180 always true whenever the control flow reaches the intrinsic call. No code is
12181 generated for this intrinsic, and instructions that contribute only to the
12182 provided condition are not used for code generation. If the condition is
12183 violated during execution, the behavior is undefined.
12184
12185 Note that the optimizer might limit the transformations performed on values
12186 used by the ``llvm.assume`` intrinsic in order to preserve the instructions
12187 only used to form the intrinsic's input argument. This might prove undesirable
12188 if the extra information provided by the ``llvm.assume`` intrinsic does not cause
12189 sufficient overall improvement in code quality. For this reason,
12190 ``llvm.assume`` should not be used to document basic mathematical invariants
12191 that the optimizer can otherwise deduce or facts that are of little use to the
12192 optimizer.
12193
12194 .. _bitset.test:
12195
12196 '``llvm.bitset.test``' Intrinsic
12197 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12198
12199 Syntax:
12200 """""""
12201
12202 ::
12203
12204       declare i1 @llvm.bitset.test(i8* %ptr, metadata %bitset) nounwind readnone
12205
12206
12207 Arguments:
12208 """"""""""
12209
12210 The first argument is a pointer to be tested. The second argument is a
12211 metadata object representing an identifier for a :doc:`bitset <BitSets>`.
12212
12213 Overview:
12214 """""""""
12215
12216 The ``llvm.bitset.test`` intrinsic tests whether the given pointer is a
12217 member of the given bitset.
12218
12219 '``llvm.donothing``' Intrinsic
12220 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12221
12222 Syntax:
12223 """""""
12224
12225 ::
12226
12227       declare void @llvm.donothing() nounwind readnone
12228
12229 Overview:
12230 """""""""
12231
12232 The ``llvm.donothing`` intrinsic doesn't perform any operation. It's one of only
12233 two intrinsics (besides ``llvm.experimental.patchpoint``) that can be called
12234 with an invoke instruction.
12235
12236 Arguments:
12237 """"""""""
12238
12239 None.
12240
12241 Semantics:
12242 """"""""""
12243
12244 This intrinsic does nothing, and it's removed by optimizers and ignored
12245 by codegen.
12246
12247 Stack Map Intrinsics
12248 --------------------
12249
12250 LLVM provides experimental intrinsics to support runtime patching
12251 mechanisms commonly desired in dynamic language JITs. These intrinsics
12252 are described in :doc:`StackMaps`.