[Docs] Fix Unexpected indentation errors.
[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 into
208     the object file corresponding to the LLVM module. From the linker's
209     perspective, an ``available_externally`` global is equivalent to
210     an external declaration. They exist to allow inlining and other
211     optimizations to take place given knowledge of the definition of the
212     global, which is known to be somewhere outside the module. Globals
213     with ``available_externally`` linkage are allowed to be discarded at
214     will, and allow inlining and other optimizations. This linkage type is
215     only allowed on definitions, not declarations.
216 ``linkonce``
217     Globals with "``linkonce``" linkage are merged with other globals of
218     the same name when linkage occurs. This can be used to implement
219     some forms of inline functions, templates, or other code which must
220     be generated in each translation unit that uses it, but where the
221     body may be overridden with a more definitive definition later.
222     Unreferenced ``linkonce`` globals are allowed to be discarded. Note
223     that ``linkonce`` linkage does not actually allow the optimizer to
224     inline the body of this function into callers because it doesn't
225     know if this definition of the function is the definitive definition
226     within the program or whether it will be overridden by a stronger
227     definition. To enable inlining and other optimizations, use
228     "``linkonce_odr``" linkage.
229 ``weak``
230     "``weak``" linkage has the same merging semantics as ``linkonce``
231     linkage, except that unreferenced globals with ``weak`` linkage may
232     not be discarded. This is used for globals that are declared "weak"
233     in C source code.
234 ``common``
235     "``common``" linkage is most similar to "``weak``" linkage, but they
236     are used for tentative definitions in C, such as "``int X;``" at
237     global scope. Symbols with "``common``" linkage are merged in the
238     same way as ``weak symbols``, and they may not be deleted if
239     unreferenced. ``common`` symbols may not have an explicit section,
240     must have a zero initializer, and may not be marked
241     ':ref:`constant <globalvars>`'. Functions and aliases may not have
242     common linkage.
243
244 .. _linkage_appending:
245
246 ``appending``
247     "``appending``" linkage may only be applied to global variables of
248     pointer to array type. When two global variables with appending
249     linkage are linked together, the two global arrays are appended
250     together. This is the LLVM, typesafe, equivalent of having the
251     system linker append together "sections" with identical names when
252     .o files are linked.
253 ``extern_weak``
254     The semantics of this linkage follow the ELF object file model: the
255     symbol is weak until linked, if not linked, the symbol becomes null
256     instead of being an undefined reference.
257 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``
258     Some languages allow differing globals to be merged, such as two
259     functions with different semantics. Other languages, such as
260     ``C++``, ensure that only equivalent globals are ever merged (the
261     "one definition rule" --- "ODR"). Such languages can use the
262     ``linkonce_odr`` and ``weak_odr`` linkage types to indicate that the
263     global will only be merged with equivalent globals. These linkage
264     types are otherwise the same as their non-``odr`` versions.
265 ``external``
266     If none of the above identifiers are used, the global is externally
267     visible, meaning that it participates in linkage and can be used to
268     resolve external symbol references.
269
270 It is illegal for a function *declaration* to have any linkage type
271 other than ``external`` or ``extern_weak``.
272
273 .. _callingconv:
274
275 Calling Conventions
276 -------------------
277
278 LLVM :ref:`functions <functionstructure>`, :ref:`calls <i_call>` and
279 :ref:`invokes <i_invoke>` can all have an optional calling convention
280 specified for the call. The calling convention of any pair of dynamic
281 caller/callee must match, or the behavior of the program is undefined.
282 The following calling conventions are supported by LLVM, and more may be
283 added in the future:
284
285 "``ccc``" - The C calling convention
286     This calling convention (the default if no other calling convention
287     is specified) matches the target C calling conventions. This calling
288     convention supports varargs function calls and tolerates some
289     mismatch in the declared prototype and implemented declaration of
290     the function (as does normal C).
291 "``fastcc``" - The fast calling convention
292     This calling convention attempts to make calls as fast as possible
293     (e.g. by passing things in registers). This calling convention
294     allows the target to use whatever tricks it wants to produce fast
295     code for the target, without having to conform to an externally
296     specified ABI (Application Binary Interface). `Tail calls can only
297     be optimized when this, the GHC or the HiPE convention is
298     used. <CodeGenerator.html#id80>`_ This calling convention does not
299     support varargs and requires the prototype of all callees to exactly
300     match the prototype of the function definition.
301 "``coldcc``" - The cold calling convention
302     This calling convention attempts to make code in the caller as
303     efficient as possible under the assumption that the call is not
304     commonly executed. As such, these calls often preserve all registers
305     so that the call does not break any live ranges in the caller side.
306     This calling convention does not support varargs and requires the
307     prototype of all callees to exactly match the prototype of the
308     function definition. Furthermore the inliner doesn't consider such function
309     calls for inlining.
310 "``cc 10``" - GHC convention
311     This calling convention has been implemented specifically for use by
312     the `Glasgow Haskell Compiler (GHC) <http://www.haskell.org/ghc>`_.
313     It passes everything in registers, going to extremes to achieve this
314     by disabling callee save registers. This calling convention should
315     not be used lightly but only for specific situations such as an
316     alternative to the *register pinning* performance technique often
317     used when implementing functional programming languages. At the
318     moment only X86 supports this convention and it has the following
319     limitations:
320
321     -  On *X86-32* only supports up to 4 bit type parameters. No
322        floating point types are supported.
323     -  On *X86-64* only supports up to 10 bit type parameters and 6
324        floating point parameters.
325
326     This calling convention supports `tail call
327     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires both the
328     caller and callee are using it.
329 "``cc 11``" - The HiPE calling convention
330     This calling convention has been implemented specifically for use by
331     the `High-Performance Erlang
332     (HiPE) <http://www.it.uu.se/research/group/hipe/>`_ compiler, *the*
333     native code compiler of the `Ericsson's Open Source Erlang/OTP
334     system <http://www.erlang.org/download.shtml>`_. It uses more
335     registers for argument passing than the ordinary C calling
336     convention and defines no callee-saved registers. The calling
337     convention properly supports `tail call
338     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires that both the
339     caller and the callee use it. It uses a *register pinning*
340     mechanism, similar to GHC's convention, for keeping frequently
341     accessed runtime components pinned to specific hardware registers.
342     At the moment only X86 supports this convention (both 32 and 64
343     bit).
344 "``webkit_jscc``" - WebKit's JavaScript calling convention
345     This calling convention has been implemented for `WebKit FTL JIT
346     <https://trac.webkit.org/wiki/FTLJIT>`_. It passes arguments on the
347     stack right to left (as cdecl does), and returns a value in the
348     platform's customary return register.
349 "``anyregcc``" - Dynamic calling convention for code patching
350     This is a special convention that supports patching an arbitrary code
351     sequence in place of a call site. This convention forces the call
352     arguments into registers but allows them to be dynamically
353     allocated. This can currently only be used with calls to
354     llvm.experimental.patchpoint because only this intrinsic records
355     the location of its arguments in a side table. See :doc:`StackMaps`.
356 "``preserve_mostcc``" - The `PreserveMost` calling convention
357     This calling convention attempts to make the code in the caller as
358     unintrusive as possible. This convention behaves identically to the `C`
359     calling convention on how arguments and return values are passed, but it
360     uses a different set of caller/callee-saved registers. This alleviates the
361     burden of saving and recovering a large register set before and after the
362     call in the caller. If the arguments are passed in callee-saved registers,
363     then they will be preserved by the callee across the call. This doesn't
364     apply for values returned in callee-saved registers.
365
366     - On X86-64 the callee preserves all general purpose registers, except for
367       R11. R11 can be used as a scratch register. Floating-point registers
368       (XMMs/YMMs) are not preserved and need to be saved by the caller.
369
370     The idea behind this convention is to support calls to runtime functions
371     that have a hot path and a cold path. The hot path is usually a small piece
372     of code that doesn't use many registers. The cold path might need to call out to
373     another function and therefore only needs to preserve the caller-saved
374     registers, which haven't already been saved by the caller. The
375     `PreserveMost` calling convention is very similar to the `cold` calling
376     convention in terms of caller/callee-saved registers, but they are used for
377     different types of function calls. `coldcc` is for function calls that are
378     rarely executed, whereas `preserve_mostcc` function calls are intended to be
379     on the hot path and definitely executed a lot. Furthermore `preserve_mostcc`
380     doesn't prevent the inliner from inlining the function call.
381
382     This calling convention will be used by a future version of the ObjectiveC
383     runtime and should therefore still be considered experimental at this time.
384     Although this convention was created to optimize certain runtime calls to
385     the ObjectiveC runtime, it is not limited to this runtime and might be used
386     by other runtimes in the future too. The current implementation only
387     supports X86-64, but the intention is to support more architectures in the
388     future.
389 "``preserve_allcc``" - The `PreserveAll` calling convention
390     This calling convention attempts to make the code in the caller even less
391     intrusive than the `PreserveMost` calling convention. This calling
392     convention also behaves identical to the `C` calling convention on how
393     arguments and return values are passed, but it uses a different set of
394     caller/callee-saved registers. This removes the burden of saving and
395     recovering a large register set before and after the call in the caller. If
396     the arguments are passed in callee-saved registers, then they will be
397     preserved by the callee across the call. This doesn't apply for values
398     returned in callee-saved registers.
399
400     - On X86-64 the callee preserves all general purpose registers, except for
401       R11. R11 can be used as a scratch register. Furthermore it also preserves
402       all floating-point registers (XMMs/YMMs).
403
404     The idea behind this convention is to support calls to runtime functions
405     that don't need to call out to any other functions.
406
407     This calling convention, like the `PreserveMost` calling convention, will be
408     used by a future version of the ObjectiveC runtime and should be considered
409     experimental at this time.
410 "``cxx_fast_tlscc``" - The `CXX_FAST_TLS` calling convention for access functions
411     Clang generates an access function to access C++-style TLS. The access
412     function generally has an entry block, an exit block and an initialization
413     block that is run at the first time. The entry and exit blocks can access
414     a few TLS IR variables, each access will be lowered to a platform-specific
415     sequence.
416
417     This calling convention aims to minimize overhead in the caller by
418     preserving as many registers as possible (all the registers that are
419     perserved on the fast path, composed of the entry and exit blocks).
420
421     This calling convention behaves identical to the `C` calling convention on
422     how arguments and return values are passed, but it uses a different set of
423     caller/callee-saved registers.
424
425     Given that each platform has its own lowering sequence, hence its own set
426     of preserved registers, we can't use the existing `PreserveMost`.
427
428     - On X86-64 the callee preserves all general purpose registers, except for
429       RDI and RAX.
430 "``cc <n>``" - Numbered convention
431     Any calling convention may be specified by number, allowing
432     target-specific calling conventions to be used. Target specific
433     calling conventions start at 64.
434
435 More calling conventions can be added/defined on an as-needed basis, to
436 support Pascal conventions or any other well-known target-independent
437 convention.
438
439 .. _visibilitystyles:
440
441 Visibility Styles
442 -----------------
443
444 All Global Variables and Functions have one of the following visibility
445 styles:
446
447 "``default``" - Default style
448     On targets that use the ELF object file format, default visibility
449     means that the declaration is visible to other modules and, in
450     shared libraries, means that the declared entity may be overridden.
451     On Darwin, default visibility means that the declaration is visible
452     to other modules. Default visibility corresponds to "external
453     linkage" in the language.
454 "``hidden``" - Hidden style
455     Two declarations of an object with hidden visibility refer to the
456     same object if they are in the same shared object. Usually, hidden
457     visibility indicates that the symbol will not be placed into the
458     dynamic symbol table, so no other module (executable or shared
459     library) can reference it directly.
460 "``protected``" - Protected style
461     On ELF, protected visibility indicates that the symbol will be
462     placed in the dynamic symbol table, but that references within the
463     defining module will bind to the local symbol. That is, the symbol
464     cannot be overridden by another module.
465
466 A symbol with ``internal`` or ``private`` linkage must have ``default``
467 visibility.
468
469 .. _dllstorageclass:
470
471 DLL Storage Classes
472 -------------------
473
474 All Global Variables, Functions and Aliases can have one of the following
475 DLL storage class:
476
477 ``dllimport``
478     "``dllimport``" causes the compiler to reference a function or variable via
479     a global pointer to a pointer that is set up by the DLL exporting the
480     symbol. On Microsoft Windows targets, the pointer name is formed by
481     combining ``__imp_`` and the function or variable name.
482 ``dllexport``
483     "``dllexport``" causes the compiler to provide a global pointer to a pointer
484     in a DLL, so that it can be referenced with the ``dllimport`` attribute. On
485     Microsoft Windows targets, the pointer name is formed by combining
486     ``__imp_`` and the function or variable name. Since this storage class
487     exists for defining a dll interface, the compiler, assembler and linker know
488     it is externally referenced and must refrain from deleting the symbol.
489
490 .. _tls_model:
491
492 Thread Local Storage Models
493 ---------------------------
494
495 A variable may be defined as ``thread_local``, which means that it will
496 not be shared by threads (each thread will have a separated copy of the
497 variable). Not all targets support thread-local variables. Optionally, a
498 TLS model may be specified:
499
500 ``localdynamic``
501     For variables that are only used within the current shared library.
502 ``initialexec``
503     For variables in modules that will not be loaded dynamically.
504 ``localexec``
505     For variables defined in the executable and only used within it.
506
507 If no explicit model is given, the "general dynamic" model is used.
508
509 The models correspond to the ELF TLS models; see `ELF Handling For
510 Thread-Local Storage <http://people.redhat.com/drepper/tls.pdf>`_ for
511 more information on under which circumstances the different models may
512 be used. The target may choose a different TLS model if the specified
513 model is not supported, or if a better choice of model can be made.
514
515 A model can also be specified in an alias, but then it only governs how
516 the alias is accessed. It will not have any effect in the aliasee.
517
518 For platforms without linker support of ELF TLS model, the -femulated-tls
519 flag can be used to generate GCC compatible emulated TLS code.
520
521 .. _namedtypes:
522
523 Structure Types
524 ---------------
525
526 LLVM IR allows you to specify both "identified" and "literal" :ref:`structure
527 types <t_struct>`. Literal types are uniqued structurally, but identified types
528 are never uniqued. An :ref:`opaque structural type <t_opaque>` can also be used
529 to forward declare a type that is not yet available.
530
531 An example of an identified structure specification is:
532
533 .. code-block:: llvm
534
535     %mytype = type { %mytype*, i32 }
536
537 Prior to the LLVM 3.0 release, identified types were structurally uniqued. Only
538 literal types are uniqued in recent versions of LLVM.
539
540 .. _globalvars:
541
542 Global Variables
543 ----------------
544
545 Global variables define regions of memory allocated at compilation time
546 instead of run-time.
547
548 Global variable definitions must be initialized.
549
550 Global variables in other translation units can also be declared, in which
551 case they don't have an initializer.
552
553 Either global variable definitions or declarations may have an explicit section
554 to be placed in and may have an optional explicit alignment specified.
555
556 A variable may be defined as a global ``constant``, which indicates that
557 the contents of the variable will **never** be modified (enabling better
558 optimization, allowing the global data to be placed in the read-only
559 section of an executable, etc). Note that variables that need runtime
560 initialization cannot be marked ``constant`` as there is a store to the
561 variable.
562
563 LLVM explicitly allows *declarations* of global variables to be marked
564 constant, even if the final definition of the global is not. This
565 capability can be used to enable slightly better optimization of the
566 program, but requires the language definition to guarantee that
567 optimizations based on the 'constantness' are valid for the translation
568 units that do not include the definition.
569
570 As SSA values, global variables define pointer values that are in scope
571 (i.e. they dominate) all basic blocks in the program. Global variables
572 always define a pointer to their "content" type because they describe a
573 region of memory, and all memory objects in LLVM are accessed through
574 pointers.
575
576 Global variables can be marked with ``unnamed_addr`` which indicates
577 that the address is not significant, only the content. Constants marked
578 like this can be merged with other constants if they have the same
579 initializer. Note that a constant with significant address *can* be
580 merged with a ``unnamed_addr`` constant, the result being a constant
581 whose address is significant.
582
583 A global variable may be declared to reside in a target-specific
584 numbered address space. For targets that support them, address spaces
585 may affect how optimizations are performed and/or what target
586 instructions are used to access the variable. The default address space
587 is zero. The address space qualifier must precede any other attributes.
588
589 LLVM allows an explicit section to be specified for globals. If the
590 target supports it, it will emit globals to the section specified.
591 Additionally, the global can placed in a comdat if the target has the necessary
592 support.
593
594 By default, global initializers are optimized by assuming that global
595 variables defined within the module are not modified from their
596 initial values before the start of the global initializer. This is
597 true even for variables potentially accessible from outside the
598 module, including those with external linkage or appearing in
599 ``@llvm.used`` or dllexported variables. This assumption may be suppressed
600 by marking the variable with ``externally_initialized``.
601
602 An explicit alignment may be specified for a global, which must be a
603 power of 2. If not present, or if the alignment is set to zero, the
604 alignment of the global is set by the target to whatever it feels
605 convenient. If an explicit alignment is specified, the global is forced
606 to have exactly that alignment. Targets and optimizers are not allowed
607 to over-align the global if the global has an assigned section. In this
608 case, the extra alignment could be observable: for example, code could
609 assume that the globals are densely packed in their section and try to
610 iterate over them as an array, alignment padding would break this
611 iteration. The maximum alignment is ``1 << 29``.
612
613 Globals can also have a :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`.
614
615 Variables and aliases can have a
616 :ref:`Thread Local Storage Model <tls_model>`.
617
618 Syntax::
619
620     [@<GlobalVarName> =] [Linkage] [Visibility] [DLLStorageClass] [ThreadLocal]
621                          [unnamed_addr] [AddrSpace] [ExternallyInitialized]
622                          <global | constant> <Type> [<InitializerConstant>]
623                          [, section "name"] [, comdat [($name)]]
624                          [, align <Alignment>]
625
626 For example, the following defines a global in a numbered address space
627 with an initializer, section, and alignment:
628
629 .. code-block:: llvm
630
631     @G = addrspace(5) constant float 1.0, section "foo", align 4
632
633 The following example just declares a global variable
634
635 .. code-block:: llvm
636
637    @G = external global i32
638
639 The following example defines a thread-local global with the
640 ``initialexec`` TLS model:
641
642 .. code-block:: llvm
643
644     @G = thread_local(initialexec) global i32 0, align 4
645
646 .. _functionstructure:
647
648 Functions
649 ---------
650
651 LLVM function definitions consist of the "``define``" keyword, an
652 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
653 style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`,
654 an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
655 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
656 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
657 name, a (possibly empty) argument list (each with optional :ref:`parameter
658 attributes <paramattrs>`), optional :ref:`function attributes <fnattrs>`,
659 an optional section, an optional alignment,
660 an optional :ref:`comdat <langref_comdats>`,
661 an optional :ref:`garbage collector name <gc>`, an optional :ref:`prefix <prefixdata>`,
662 an optional :ref:`prologue <prologuedata>`,
663 an optional :ref:`personality <personalityfn>`,
664 an optional list of attached :ref:`metadata <metadata>`,
665 an opening curly brace, a list of basic blocks, and a closing curly brace.
666
667 LLVM function declarations consist of the "``declare``" keyword, an
668 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
669 style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`,
670 an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
671 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
672 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
673 name, a possibly empty list of arguments, an optional alignment, an optional
674 :ref:`garbage collector name <gc>`, an optional :ref:`prefix <prefixdata>`,
675 and an optional :ref:`prologue <prologuedata>`.
676
677 A function definition contains a list of basic blocks, forming the CFG (Control
678 Flow Graph) for the function. Each basic block may optionally start with a label
679 (giving the basic block a symbol table entry), contains a list of instructions,
680 and ends with a :ref:`terminator <terminators>` instruction (such as a branch or
681 function return). If an explicit label is not provided, a block is assigned an
682 implicit numbered label, using the next value from the same counter as used for
683 unnamed temporaries (:ref:`see above<identifiers>`). For example, if a function
684 entry block does not have an explicit label, it will be assigned label "%0",
685 then the first unnamed temporary in that block will be "%1", etc.
686
687 The first basic block in a function is special in two ways: it is
688 immediately executed on entrance to the function, and it is not allowed
689 to have predecessor basic blocks (i.e. there can not be any branches to
690 the entry block of a function). Because the block can have no
691 predecessors, it also cannot have any :ref:`PHI nodes <i_phi>`.
692
693 LLVM allows an explicit section to be specified for functions. If the
694 target supports it, it will emit functions to the section specified.
695 Additionally, the function can be placed in a COMDAT.
696
697 An explicit alignment may be specified for a function. If not present,
698 or if the alignment is set to zero, the alignment of the function is set
699 by the target to whatever it feels convenient. If an explicit alignment
700 is specified, the function is forced to have at least that much
701 alignment. All alignments must be a power of 2.
702
703 If the ``unnamed_addr`` attribute is given, the address is known to not
704 be significant and two identical functions can be merged.
705
706 Syntax::
707
708     define [linkage] [visibility] [DLLStorageClass]
709            [cconv] [ret attrs]
710            <ResultType> @<FunctionName> ([argument list])
711            [unnamed_addr] [fn Attrs] [section "name"] [comdat [($name)]]
712            [align N] [gc] [prefix Constant] [prologue Constant]
713            [personality Constant] (!name !N)* { ... }
714
715 The argument list is a comma separated sequence of arguments where each
716 argument is of the following form:
717
718 Syntax::
719
720    <type> [parameter Attrs] [name]
721
722
723 .. _langref_aliases:
724
725 Aliases
726 -------
727
728 Aliases, unlike function or variables, don't create any new data. They
729 are just a new symbol and metadata for an existing position.
730
731 Aliases have a name and an aliasee that is either a global value or a
732 constant expression.
733
734 Aliases may have an optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional
735 :ref:`visibility style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class
736 <dllstorageclass>` and an optional :ref:`tls model <tls_model>`.
737
738 Syntax::
739
740     @<Name> = [Linkage] [Visibility] [DLLStorageClass] [ThreadLocal] [unnamed_addr] alias <AliaseeTy>, <AliaseeTy>* @<Aliasee>
741
742 The linkage must be one of ``private``, ``internal``, ``linkonce``, ``weak``,
743 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``, ``external``. Note that some system linkers
744 might not correctly handle dropping a weak symbol that is aliased.
745
746 Aliases that are not ``unnamed_addr`` are guaranteed to have the same address as
747 the aliasee expression. ``unnamed_addr`` ones are only guaranteed to point
748 to the same content.
749
750 Since aliases are only a second name, some restrictions apply, of which
751 some can only be checked when producing an object file:
752
753 * The expression defining the aliasee must be computable at assembly
754   time. Since it is just a name, no relocations can be used.
755
756 * No alias in the expression can be weak as the possibility of the
757   intermediate alias being overridden cannot be represented in an
758   object file.
759
760 * No global value in the expression can be a declaration, since that
761   would require a relocation, which is not possible.
762
763 .. _langref_comdats:
764
765 Comdats
766 -------
767
768 Comdat IR provides access to COFF and ELF object file COMDAT functionality.
769
770 Comdats have a name which represents the COMDAT key. All global objects that
771 specify this key will only end up in the final object file if the linker chooses
772 that key over some other key. Aliases are placed in the same COMDAT that their
773 aliasee computes to, if any.
774
775 Comdats have a selection kind to provide input on how the linker should
776 choose between keys in two different object files.
777
778 Syntax::
779
780     $<Name> = comdat SelectionKind
781
782 The selection kind must be one of the following:
783
784 ``any``
785     The linker may choose any COMDAT key, the choice is arbitrary.
786 ``exactmatch``
787     The linker may choose any COMDAT key but the sections must contain the
788     same data.
789 ``largest``
790     The linker will choose the section containing the largest COMDAT key.
791 ``noduplicates``
792     The linker requires that only section with this COMDAT key exist.
793 ``samesize``
794     The linker may choose any COMDAT key but the sections must contain the
795     same amount of data.
796
797 Note that the Mach-O platform doesn't support COMDATs and ELF only supports
798 ``any`` as a selection kind.
799
800 Here is an example of a COMDAT group where a function will only be selected if
801 the COMDAT key's section is the largest:
802
803 .. code-block:: llvm
804
805    $foo = comdat largest
806    @foo = global i32 2, comdat($foo)
807
808    define void @bar() comdat($foo) {
809      ret void
810    }
811
812 As a syntactic sugar the ``$name`` can be omitted if the name is the same as
813 the global name:
814
815 .. code-block:: llvm
816
817   $foo = comdat any
818   @foo = global i32 2, comdat
819
820
821 In a COFF object file, this will create a COMDAT section with selection kind
822 ``IMAGE_COMDAT_SELECT_LARGEST`` containing the contents of the ``@foo`` symbol
823 and another COMDAT section with selection kind
824 ``IMAGE_COMDAT_SELECT_ASSOCIATIVE`` which is associated with the first COMDAT
825 section and contains the contents of the ``@bar`` symbol.
826
827 There are some restrictions on the properties of the global object.
828 It, or an alias to it, must have the same name as the COMDAT group when
829 targeting COFF.
830 The contents and size of this object may be used during link-time to determine
831 which COMDAT groups get selected depending on the selection kind.
832 Because the name of the object must match the name of the COMDAT group, the
833 linkage of the global object must not be local; local symbols can get renamed
834 if a collision occurs in the symbol table.
835
836 The combined use of COMDATS and section attributes may yield surprising results.
837 For example:
838
839 .. code-block:: llvm
840
841    $foo = comdat any
842    $bar = comdat any
843    @g1 = global i32 42, section "sec", comdat($foo)
844    @g2 = global i32 42, section "sec", comdat($bar)
845
846 From the object file perspective, this requires the creation of two sections
847 with the same name. This is necessary because both globals belong to different
848 COMDAT groups and COMDATs, at the object file level, are represented by
849 sections.
850
851 Note that certain IR constructs like global variables and functions may
852 create COMDATs in the object file in addition to any which are specified using
853 COMDAT IR. This arises when the code generator is configured to emit globals
854 in individual sections (e.g. when `-data-sections` or `-function-sections`
855 is supplied to `llc`).
856
857 .. _namedmetadatastructure:
858
859 Named Metadata
860 --------------
861
862 Named metadata is a collection of metadata. :ref:`Metadata
863 nodes <metadata>` (but not metadata strings) are the only valid
864 operands for a named metadata.
865
866 #. Named metadata are represented as a string of characters with the
867    metadata prefix. The rules for metadata names are the same as for
868    identifiers, but quoted names are not allowed. ``"\xx"`` type escapes
869    are still valid, which allows any character to be part of a name.
870
871 Syntax::
872
873     ; Some unnamed metadata nodes, which are referenced by the named metadata.
874     !0 = !{!"zero"}
875     !1 = !{!"one"}
876     !2 = !{!"two"}
877     ; A named metadata.
878     !name = !{!0, !1, !2}
879
880 .. _paramattrs:
881
882 Parameter Attributes
883 --------------------
884
885 The return type and each parameter of a function type may have a set of
886 *parameter attributes* associated with them. Parameter attributes are
887 used to communicate additional information about the result or
888 parameters of a function. Parameter attributes are considered to be part
889 of the function, not of the function type, so functions with different
890 parameter attributes can have the same function type.
891
892 Parameter attributes are simple keywords that follow the type specified.
893 If multiple parameter attributes are needed, they are space separated.
894 For example:
895
896 .. code-block:: llvm
897
898     declare i32 @printf(i8* noalias nocapture, ...)
899     declare i32 @atoi(i8 zeroext)
900     declare signext i8 @returns_signed_char()
901
902 Note that any attributes for the function result (``nounwind``,
903 ``readonly``) come immediately after the argument list.
904
905 Currently, only the following parameter attributes are defined:
906
907 ``zeroext``
908     This indicates to the code generator that the parameter or return
909     value should be zero-extended to the extent required by the target's
910     ABI (which is usually 32-bits, but is 8-bits for a i1 on x86-64) by
911     the caller (for a parameter) or the callee (for a return value).
912 ``signext``
913     This indicates to the code generator that the parameter or return
914     value should be sign-extended to the extent required by the target's
915     ABI (which is usually 32-bits) by the caller (for a parameter) or
916     the callee (for a return value).
917 ``inreg``
918     This indicates that this parameter or return value should be treated
919     in a special target-dependent fashion while emitting code for
920     a function call or return (usually, by putting it in a register as
921     opposed to memory, though some targets use it to distinguish between
922     two different kinds of registers). Use of this attribute is
923     target-specific.
924 ``byval``
925     This indicates that the pointer parameter should really be passed by
926     value to the function. The attribute implies that a hidden copy of
927     the pointee is made between the caller and the callee, so the callee
928     is unable to modify the value in the caller. This attribute is only
929     valid on LLVM pointer arguments. It is generally used to pass
930     structs and arrays by value, but is also valid on pointers to
931     scalars. The copy is considered to belong to the caller not the
932     callee (for example, ``readonly`` functions should not write to
933     ``byval`` parameters). This is not a valid attribute for return
934     values.
935
936     The byval attribute also supports specifying an alignment with the
937     align attribute. It indicates the alignment of the stack slot to
938     form and the known alignment of the pointer specified to the call
939     site. If the alignment is not specified, then the code generator
940     makes a target-specific assumption.
941
942 .. _attr_inalloca:
943
944 ``inalloca``
945
946     The ``inalloca`` argument attribute allows the caller to take the
947     address of outgoing stack arguments. An ``inalloca`` argument must
948     be a pointer to stack memory produced by an ``alloca`` instruction.
949     The alloca, or argument allocation, must also be tagged with the
950     inalloca keyword. Only the last argument may have the ``inalloca``
951     attribute, and that argument is guaranteed to be passed in memory.
952
953     An argument allocation may be used by a call at most once because
954     the call may deallocate it. The ``inalloca`` attribute cannot be
955     used in conjunction with other attributes that affect argument
956     storage, like ``inreg``, ``nest``, ``sret``, or ``byval``. The
957     ``inalloca`` attribute also disables LLVM's implicit lowering of
958     large aggregate return values, which means that frontend authors
959     must lower them with ``sret`` pointers.
960
961     When the call site is reached, the argument allocation must have
962     been the most recent stack allocation that is still live, or the
963     results are undefined. It is possible to allocate additional stack
964     space after an argument allocation and before its call site, but it
965     must be cleared off with :ref:`llvm.stackrestore
966     <int_stackrestore>`.
967
968     See :doc:`InAlloca` for more information on how to use this
969     attribute.
970
971 ``sret``
972     This indicates that the pointer parameter specifies the address of a
973     structure that is the return value of the function in the source
974     program. This pointer must be guaranteed by the caller to be valid:
975     loads and stores to the structure may be assumed by the callee
976     not to trap and to be properly aligned. This may only be applied to
977     the first parameter. This is not a valid attribute for return
978     values.
979
980 ``align <n>``
981     This indicates that the pointer value may be assumed by the optimizer to
982     have the specified alignment.
983
984     Note that this attribute has additional semantics when combined with the
985     ``byval`` attribute.
986
987 .. _noalias:
988
989 ``noalias``
990     This indicates that objects accessed via pointer values
991     :ref:`based <pointeraliasing>` on the argument or return value are not also
992     accessed, during the execution of the function, via pointer values not
993     *based* on the argument or return value. The attribute on a return value
994     also has additional semantics described below. The caller shares the
995     responsibility with the callee for ensuring that these requirements are met.
996     For further details, please see the discussion of the NoAlias response in
997     :ref:`alias analysis <Must, May, or No>`.
998
999     Note that this definition of ``noalias`` is intentionally similar
1000     to the definition of ``restrict`` in C99 for function arguments.
1001
1002     For function return values, C99's ``restrict`` is not meaningful,
1003     while LLVM's ``noalias`` is. Furthermore, the semantics of the ``noalias``
1004     attribute on return values are stronger than the semantics of the attribute
1005     when used on function arguments. On function return values, the ``noalias``
1006     attribute indicates that the function acts like a system memory allocation
1007     function, returning a pointer to allocated storage disjoint from the
1008     storage for any other object accessible to the caller.
1009
1010 ``nocapture``
1011     This indicates that the callee does not make any copies of the
1012     pointer that outlive the callee itself. This is not a valid
1013     attribute for return values.
1014
1015 .. _nest:
1016
1017 ``nest``
1018     This indicates that the pointer parameter can be excised using the
1019     :ref:`trampoline intrinsics <int_trampoline>`. This is not a valid
1020     attribute for return values and can only be applied to one parameter.
1021
1022 ``returned``
1023     This indicates that the function always returns the argument as its return
1024     value. This is an optimization hint to the code generator when generating
1025     the caller, allowing tail call optimization and omission of register saves
1026     and restores in some cases; it is not checked or enforced when generating
1027     the callee. The parameter and the function return type must be valid
1028     operands for the :ref:`bitcast instruction <i_bitcast>`. This is not a
1029     valid attribute for return values and can only be applied to one parameter.
1030
1031 ``nonnull``
1032     This indicates that the parameter or return pointer is not null. This
1033     attribute may only be applied to pointer typed parameters. This is not
1034     checked or enforced by LLVM, the caller must ensure that the pointer
1035     passed in is non-null, or the callee must ensure that the returned pointer
1036     is non-null.
1037
1038 ``dereferenceable(<n>)``
1039     This indicates that the parameter or return pointer is dereferenceable. This
1040     attribute may only be applied to pointer typed parameters. A pointer that
1041     is dereferenceable can be loaded from speculatively without a risk of
1042     trapping. The number of bytes known to be dereferenceable must be provided
1043     in parentheses. It is legal for the number of bytes to be less than the
1044     size of the pointee type. The ``nonnull`` attribute does not imply
1045     dereferenceability (consider a pointer to one element past the end of an
1046     array), however ``dereferenceable(<n>)`` does imply ``nonnull`` in
1047     ``addrspace(0)`` (which is the default address space).
1048
1049 ``dereferenceable_or_null(<n>)``
1050     This indicates that the parameter or return value isn't both
1051     non-null and non-dereferenceable (up to ``<n>`` bytes) at the same
1052     time. All non-null pointers tagged with
1053     ``dereferenceable_or_null(<n>)`` are ``dereferenceable(<n>)``.
1054     For address space 0 ``dereferenceable_or_null(<n>)`` implies that
1055     a pointer is exactly one of ``dereferenceable(<n>)`` or ``null``,
1056     and in other address spaces ``dereferenceable_or_null(<n>)``
1057     implies that a pointer is at least one of ``dereferenceable(<n>)``
1058     or ``null`` (i.e. it may be both ``null`` and
1059     ``dereferenceable(<n>)``). This attribute may only be applied to
1060     pointer typed parameters.
1061
1062 .. _gc:
1063
1064 Garbage Collector Strategy Names
1065 --------------------------------
1066
1067 Each function may specify a garbage collector strategy name, which is simply a
1068 string:
1069
1070 .. code-block:: llvm
1071
1072     define void @f() gc "name" { ... }
1073
1074 The supported values of *name* includes those :ref:`built in to LLVM
1075 <builtin-gc-strategies>` and any provided by loaded plugins. Specifying a GC
1076 strategy will cause the compiler to alter its output in order to support the
1077 named garbage collection algorithm. Note that LLVM itself does not contain a
1078 garbage collector, this functionality is restricted to generating machine code
1079 which can interoperate with a collector provided externally.
1080
1081 .. _prefixdata:
1082
1083 Prefix Data
1084 -----------
1085
1086 Prefix data is data associated with a function which the code
1087 generator will emit immediately before the function's entrypoint.
1088 The purpose of this feature is to allow frontends to associate
1089 language-specific runtime metadata with specific functions and make it
1090 available through the function pointer while still allowing the
1091 function pointer to be called.
1092
1093 To access the data for a given function, a program may bitcast the
1094 function pointer to a pointer to the constant's type and dereference
1095 index -1. This implies that the IR symbol points just past the end of
1096 the prefix data. For instance, take the example of a function annotated
1097 with a single ``i32``,
1098
1099 .. code-block:: llvm
1100
1101     define void @f() prefix i32 123 { ... }
1102
1103 The prefix data can be referenced as,
1104
1105 .. code-block:: llvm
1106
1107     %0 = bitcast void* () @f to i32*
1108     %a = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i32 -1
1109     %b = load i32, i32* %a
1110
1111 Prefix data is laid out as if it were an initializer for a global variable
1112 of the prefix data's type. The function will be placed such that the
1113 beginning of the prefix data is aligned. This means that if the size
1114 of the prefix data is not a multiple of the alignment size, the
1115 function's entrypoint will not be aligned. If alignment of the
1116 function's entrypoint is desired, padding must be added to the prefix
1117 data.
1118
1119 A function may have prefix data but no body. This has similar semantics
1120 to the ``available_externally`` linkage in that the data may be used by the
1121 optimizers but will not be emitted in the object file.
1122
1123 .. _prologuedata:
1124
1125 Prologue Data
1126 -------------
1127
1128 The ``prologue`` attribute allows arbitrary code (encoded as bytes) to
1129 be inserted prior to the function body. This can be used for enabling
1130 function hot-patching and instrumentation.
1131
1132 To maintain the semantics of ordinary function calls, the prologue data must
1133 have a particular format. Specifically, it must begin with a sequence of
1134 bytes which decode to a sequence of machine instructions, valid for the
1135 module's target, which transfer control to the point immediately succeeding
1136 the prologue data, without performing any other visible action. This allows
1137 the inliner and other passes to reason about the semantics of the function
1138 definition without needing to reason about the prologue data. Obviously this
1139 makes the format of the prologue data highly target dependent.
1140
1141 A trivial example of valid prologue data for the x86 architecture is ``i8 144``,
1142 which encodes the ``nop`` instruction:
1143
1144 .. code-block:: llvm
1145
1146     define void @f() prologue i8 144 { ... }
1147
1148 Generally prologue data can be formed by encoding a relative branch instruction
1149 which skips the metadata, as in this example of valid prologue data for the
1150 x86_64 architecture, where the first two bytes encode ``jmp .+10``:
1151
1152 .. code-block:: llvm
1153
1154     %0 = type <{ i8, i8, i8* }>
1155
1156     define void @f() prologue %0 <{ i8 235, i8 8, i8* @md}> { ... }
1157
1158 A function may have prologue data but no body. This has similar semantics
1159 to the ``available_externally`` linkage in that the data may be used by the
1160 optimizers but will not be emitted in the object file.
1161
1162 .. _personalityfn:
1163
1164 Personality Function
1165 --------------------
1166
1167 The ``personality`` attribute permits functions to specify what function
1168 to use for exception handling.
1169
1170 .. _attrgrp:
1171
1172 Attribute Groups
1173 ----------------
1174
1175 Attribute groups are groups of attributes that are referenced by objects within
1176 the IR. They are important for keeping ``.ll`` files readable, because a lot of
1177 functions will use the same set of attributes. In the degenerative case of a
1178 ``.ll`` file that corresponds to a single ``.c`` file, the single attribute
1179 group will capture the important command line flags used to build that file.
1180
1181 An attribute group is a module-level object. To use an attribute group, an
1182 object references the attribute group's ID (e.g. ``#37``). An object may refer
1183 to more than one attribute group. In that situation, the attributes from the
1184 different groups are merged.
1185
1186 Here is an example of attribute groups for a function that should always be
1187 inlined, has a stack alignment of 4, and which shouldn't use SSE instructions:
1188
1189 .. code-block:: llvm
1190
1191    ; Target-independent attributes:
1192    attributes #0 = { alwaysinline alignstack=4 }
1193
1194    ; Target-dependent attributes:
1195    attributes #1 = { "no-sse" }
1196
1197    ; Function @f has attributes: alwaysinline, alignstack=4, and "no-sse".
1198    define void @f() #0 #1 { ... }
1199
1200 .. _fnattrs:
1201
1202 Function Attributes
1203 -------------------
1204
1205 Function attributes are set to communicate additional information about
1206 a function. Function attributes are considered to be part of the
1207 function, not of the function type, so functions with different function
1208 attributes can have the same function type.
1209
1210 Function attributes are simple keywords that follow the type specified.
1211 If multiple attributes are needed, they are space separated. For
1212 example:
1213
1214 .. code-block:: llvm
1215
1216     define void @f() noinline { ... }
1217     define void @f() alwaysinline { ... }
1218     define void @f() alwaysinline optsize { ... }
1219     define void @f() optsize { ... }
1220
1221 ``alignstack(<n>)``
1222     This attribute indicates that, when emitting the prologue and
1223     epilogue, the backend should forcibly align the stack pointer.
1224     Specify the desired alignment, which must be a power of two, in
1225     parentheses.
1226 ``alwaysinline``
1227     This attribute indicates that the inliner should attempt to inline
1228     this function into callers whenever possible, ignoring any active
1229     inlining size threshold for this caller.
1230 ``builtin``
1231     This indicates that the callee function at a call site should be
1232     recognized as a built-in function, even though the function's declaration
1233     uses the ``nobuiltin`` attribute. This is only valid at call sites for
1234     direct calls to functions that are declared with the ``nobuiltin``
1235     attribute.
1236 ``cold``
1237     This attribute indicates that this function is rarely called. When
1238     computing edge weights, basic blocks post-dominated by a cold
1239     function call are also considered to be cold; and, thus, given low
1240     weight.
1241 ``convergent``
1242     This attribute indicates that the callee is dependent on a convergent
1243     thread execution pattern under certain parallel execution models.
1244     Transformations that are execution model agnostic may not make the execution
1245     of a convergent operation control dependent on any additional values.
1246 ``inlinehint``
1247     This attribute indicates that the source code contained a hint that
1248     inlining this function is desirable (such as the "inline" keyword in
1249     C/C++). It is just a hint; it imposes no requirements on the
1250     inliner.
1251 ``jumptable``
1252     This attribute indicates that the function should be added to a
1253     jump-instruction table at code-generation time, and that all address-taken
1254     references to this function should be replaced with a reference to the
1255     appropriate jump-instruction-table function pointer. Note that this creates
1256     a new pointer for the original function, which means that code that depends
1257     on function-pointer identity can break. So, any function annotated with
1258     ``jumptable`` must also be ``unnamed_addr``.
1259 ``minsize``
1260     This attribute suggests that optimization passes and code generator
1261     passes make choices that keep the code size of this function as small
1262     as possible and perform optimizations that may sacrifice runtime
1263     performance in order to minimize the size of the generated code.
1264 ``naked``
1265     This attribute disables prologue / epilogue emission for the
1266     function. This can have very system-specific consequences.
1267 ``nobuiltin``
1268     This indicates that the callee function at a call site is not recognized as
1269     a built-in function. LLVM will retain the original call and not replace it
1270     with equivalent code based on the semantics of the built-in function, unless
1271     the call site uses the ``builtin`` attribute. This is valid at call sites
1272     and on function declarations and definitions.
1273 ``noduplicate``
1274     This attribute indicates that calls to the function cannot be
1275     duplicated. A call to a ``noduplicate`` function may be moved
1276     within its parent function, but may not be duplicated within
1277     its parent function.
1278
1279     A function containing a ``noduplicate`` call may still
1280     be an inlining candidate, provided that the call is not
1281     duplicated by inlining. That implies that the function has
1282     internal linkage and only has one call site, so the original
1283     call is dead after inlining.
1284 ``noimplicitfloat``
1285     This attributes disables implicit floating point instructions.
1286 ``noinline``
1287     This attribute indicates that the inliner should never inline this
1288     function in any situation. This attribute may not be used together
1289     with the ``alwaysinline`` attribute.
1290 ``nonlazybind``
1291     This attribute suppresses lazy symbol binding for the function. This
1292     may make calls to the function faster, at the cost of extra program
1293     startup time if the function is not called during program startup.
1294 ``noredzone``
1295     This attribute indicates that the code generator should not use a
1296     red zone, even if the target-specific ABI normally permits it.
1297 ``noreturn``
1298     This function attribute indicates that the function never returns
1299     normally. This produces undefined behavior at runtime if the
1300     function ever does dynamically return.
1301 ``norecurse``
1302     This function attribute indicates that the function does not call itself
1303     either directly or indirectly down any possible call path. This produces
1304     undefined behavior at runtime if the function ever does recurse.
1305 ``nounwind``
1306     This function attribute indicates that the function never raises an
1307     exception. If the function does raise an exception, its runtime
1308     behavior is undefined. However, functions marked nounwind may still
1309     trap or generate asynchronous exceptions. Exception handling schemes
1310     that are recognized by LLVM to handle asynchronous exceptions, such
1311     as SEH, will still provide their implementation defined semantics.
1312 ``optnone``
1313     This function attribute indicates that most optimization passes will skip
1314     this function, with the exception of interprocedural optimization passes.
1315     Code generation defaults to the "fast" instruction selector.
1316     This attribute cannot be used together with the ``alwaysinline``
1317     attribute; this attribute is also incompatible
1318     with the ``minsize`` attribute and the ``optsize`` attribute.
1319
1320     This attribute requires the ``noinline`` attribute to be specified on
1321     the function as well, so the function is never inlined into any caller.
1322     Only functions with the ``alwaysinline`` attribute are valid
1323     candidates for inlining into the body of this function.
1324 ``optsize``
1325     This attribute suggests that optimization passes and code generator
1326     passes make choices that keep the code size of this function low,
1327     and otherwise do optimizations specifically to reduce code size as
1328     long as they do not significantly impact runtime performance.
1329 ``readnone``
1330     On a function, this attribute indicates that the function computes its
1331     result (or decides to unwind an exception) based strictly on its arguments,
1332     without dereferencing any pointer arguments or otherwise accessing
1333     any mutable state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1334     caller functions. It does not write through any pointer arguments
1335     (including ``byval`` arguments) and never changes any state visible
1336     to callers. This means that it cannot unwind exceptions by calling
1337     the ``C++`` exception throwing methods.
1338
1339     On an argument, this attribute indicates that the function does not
1340     dereference that pointer argument, even though it may read or write the
1341     memory that the pointer points to if accessed through other pointers.
1342 ``readonly``
1343     On a function, this attribute indicates that the function does not write
1344     through any pointer arguments (including ``byval`` arguments) or otherwise
1345     modify any state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1346     caller functions. It may dereference pointer arguments and read
1347     state that may be set in the caller. A readonly function always
1348     returns the same value (or unwinds an exception identically) when
1349     called with the same set of arguments and global state. It cannot
1350     unwind an exception by calling the ``C++`` exception throwing
1351     methods.
1352
1353     On an argument, this attribute indicates that the function does not write
1354     through this pointer argument, even though it may write to the memory that
1355     the pointer points to.
1356 ``argmemonly``
1357     This attribute indicates that the only memory accesses inside function are
1358     loads and stores from objects pointed to by its pointer-typed arguments,
1359     with arbitrary offsets. Or in other words, all memory operations in the
1360     function can refer to memory only using pointers based on its function
1361     arguments.
1362     Note that ``argmemonly`` can be used together with ``readonly`` attribute
1363     in order to specify that function reads only from its arguments.
1364 ``returns_twice``
1365     This attribute indicates that this function can return twice. The C
1366     ``setjmp`` is an example of such a function. The compiler disables
1367     some optimizations (like tail calls) in the caller of these
1368     functions.
1369 ``safestack``
1370     This attribute indicates that
1371     `SafeStack <http://clang.llvm.org/docs/SafeStack.html>`_
1372     protection is enabled for this function.
1373
1374     If a function that has a ``safestack`` attribute is inlined into a
1375     function that doesn't have a ``safestack`` attribute or which has an
1376     ``ssp``, ``sspstrong`` or ``sspreq`` attribute, then the resulting
1377     function will have a ``safestack`` attribute.
1378 ``sanitize_address``
1379     This attribute indicates that AddressSanitizer checks
1380     (dynamic address safety analysis) are enabled for this function.
1381 ``sanitize_memory``
1382     This attribute indicates that MemorySanitizer checks (dynamic detection
1383     of accesses to uninitialized memory) are enabled for this function.
1384 ``sanitize_thread``
1385     This attribute indicates that ThreadSanitizer checks
1386     (dynamic thread safety analysis) are enabled for this function.
1387 ``ssp``
1388     This attribute indicates that the function should emit a stack
1389     smashing protector. It is in the form of a "canary" --- a random value
1390     placed on the stack before the local variables that's checked upon
1391     return from the function to see if it has been overwritten. A
1392     heuristic is used to determine if a function needs stack protectors
1393     or not. The heuristic used will enable protectors for functions with:
1394
1395     - Character arrays larger than ``ssp-buffer-size`` (default 8).
1396     - Aggregates containing character arrays larger than ``ssp-buffer-size``.
1397     - Calls to alloca() with variable sizes or constant sizes greater than
1398       ``ssp-buffer-size``.
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
1403     If a function that has an ``ssp`` attribute is inlined into a
1404     function that doesn't have an ``ssp`` attribute, then the resulting
1405     function will have an ``ssp`` attribute.
1406 ``sspreq``
1407     This attribute indicates that the function should *always* emit a
1408     stack smashing protector. This overrides the ``ssp`` function
1409     attribute.
1410
1411     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1412     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1413     The specific layout rules are:
1414
1415     #. Large arrays and structures containing large arrays
1416        (``>= ssp-buffer-size``) are closest to the stack protector.
1417     #. Small arrays and structures containing small arrays
1418        (``< ssp-buffer-size``) are 2nd closest to the protector.
1419     #. Variables that have had their address taken are 3rd closest to the
1420        protector.
1421
1422     If a function that has an ``sspreq`` attribute is inlined into a
1423     function that doesn't have an ``sspreq`` attribute or which has an
1424     ``ssp`` or ``sspstrong`` attribute, then the resulting function will have
1425     an ``sspreq`` attribute.
1426 ``sspstrong``
1427     This attribute indicates that the function should emit a stack smashing
1428     protector. This attribute causes a strong heuristic to be used when
1429     determining if a function needs stack protectors. The strong heuristic
1430     will enable protectors for functions with:
1431
1432     - Arrays of any size and type
1433     - Aggregates containing an array of any size and type.
1434     - Calls to alloca().
1435     - Local variables that have had their address taken.
1436
1437     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1438     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1439     The specific layout rules are:
1440
1441     #. Large arrays and structures containing large arrays
1442        (``>= ssp-buffer-size``) are closest to the stack protector.
1443     #. Small arrays and structures containing small arrays
1444        (``< ssp-buffer-size``) are 2nd closest to the protector.
1445     #. Variables that have had their address taken are 3rd closest to the
1446        protector.
1447
1448     This overrides the ``ssp`` function attribute.
1449
1450     If a function that has an ``sspstrong`` attribute is inlined into a
1451     function that doesn't have an ``sspstrong`` attribute, then the
1452     resulting function will have an ``sspstrong`` attribute.
1453 ``"thunk"``
1454     This attribute indicates that the function will delegate to some other
1455     function with a tail call. The prototype of a thunk should not be used for
1456     optimization purposes. The caller is expected to cast the thunk prototype to
1457     match the thunk target prototype.
1458 ``uwtable``
1459     This attribute indicates that the ABI being targeted requires that
1460     an unwind table entry be produced for this function even if we can
1461     show that no exceptions passes by it. This is normally the case for
1462     the ELF x86-64 abi, but it can be disabled for some compilation
1463     units.
1464
1465
1466 .. _opbundles:
1467
1468 Operand Bundles
1469 ---------------
1470
1471 Note: operand bundles are a work in progress, and they should be
1472 considered experimental at this time.
1473
1474 Operand bundles are tagged sets of SSA values that can be associated
1475 with certain LLVM instructions (currently only ``call`` s and
1476 ``invoke`` s).  In a way they are like metadata, but dropping them is
1477 incorrect and will change program semantics.
1478
1479 Syntax::
1480
1481     operand bundle set ::= '[' operand bundle (, operand bundle )* ']'
1482     operand bundle ::= tag '(' [ bundle operand ] (, bundle operand )* ')'
1483     bundle operand ::= SSA value
1484     tag ::= string constant
1485
1486 Operand bundles are **not** part of a function's signature, and a
1487 given function may be called from multiple places with different kinds
1488 of operand bundles.  This reflects the fact that the operand bundles
1489 are conceptually a part of the ``call`` (or ``invoke``), not the
1490 callee being dispatched to.
1491
1492 Operand bundles are a generic mechanism intended to support
1493 runtime-introspection-like functionality for managed languages.  While
1494 the exact semantics of an operand bundle depend on the bundle tag,
1495 there are certain limitations to how much the presence of an operand
1496 bundle can influence the semantics of a program.  These restrictions
1497 are described as the semantics of an "unknown" operand bundle.  As
1498 long as the behavior of an operand bundle is describable within these
1499 restrictions, LLVM does not need to have special knowledge of the
1500 operand bundle to not miscompile programs containing it.
1501
1502 - The bundle operands for an unknown operand bundle escape in unknown
1503   ways before control is transferred to the callee or invokee.
1504 - Calls and invokes with operand bundles have unknown read / write
1505   effect on the heap on entry and exit (even if the call target is
1506   ``readnone`` or ``readonly``), unless they're overriden with
1507   callsite specific attributes.
1508 - An operand bundle at a call site cannot change the implementation
1509   of the called function.  Inter-procedural optimizations work as
1510   usual as long as they take into account the first two properties.
1511
1512 More specific types of operand bundles are described below.
1513
1514 Deoptimization Operand Bundles
1515 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1516
1517 Deoptimization operand bundles are characterized by the ``"deopt"``
1518 operand bundle tag.  These operand bundles represent an alternate
1519 "safe" continuation for the call site they're attached to, and can be
1520 used by a suitable runtime to deoptimize the compiled frame at the
1521 specified call site.  There can be at most one ``"deopt"`` operand
1522 bundle attached to a call site.  Exact details of deoptimization is
1523 out of scope for the language reference, but it usually involves
1524 rewriting a compiled frame into a set of interpreted frames.
1525
1526 From the compiler's perspective, deoptimization operand bundles make
1527 the call sites they're attached to at least ``readonly``.  They read
1528 through all of their pointer typed operands (even if they're not
1529 otherwise escaped) and the entire visible heap.  Deoptimization
1530 operand bundles do not capture their operands except during
1531 deoptimization, in which case control will not be returned to the
1532 compiled frame.
1533
1534 The inliner knows how to inline through calls that have deoptimization
1535 operand bundles.  Just like inlining through a normal call site
1536 involves composing the normal and exceptional continuations, inlining
1537 through a call site with a deoptimization operand bundle needs to
1538 appropriately compose the "safe" deoptimization continuation.  The
1539 inliner does this by prepending the parent's deoptimization
1540 continuation to every deoptimization continuation in the inlined body.
1541 E.g. inlining ``@f`` into ``@g`` in the following example
1542
1543 .. code-block:: llvm
1544
1545     define void @f() {
1546       call void @x()  ;; no deopt state
1547       call void @y() [ "deopt"(i32 10) ]
1548       call void @y() [ "deopt"(i32 10), "unknown"(i8* null) ]
1549       ret void
1550     }
1551
1552     define void @g() {
1553       call void @f() [ "deopt"(i32 20) ]
1554       ret void
1555     }
1556
1557 will result in
1558
1559 .. code-block:: llvm
1560
1561     define void @g() {
1562       call void @x()  ;; still no deopt state
1563       call void @y() [ "deopt"(i32 20, i32 10) ]
1564       call void @y() [ "deopt"(i32 20, i32 10), "unknown"(i8* null) ]
1565       ret void
1566     }
1567
1568 It is the frontend's responsibility to structure or encode the
1569 deoptimization state in a way that syntactically prepending the
1570 caller's deoptimization state to the callee's deoptimization state is
1571 semantically equivalent to composing the caller's deoptimization
1572 continuation after the callee's deoptimization continuation.
1573
1574 .. _moduleasm:
1575
1576 Module-Level Inline Assembly
1577 ----------------------------
1578
1579 Modules may contain "module-level inline asm" blocks, which corresponds
1580 to the GCC "file scope inline asm" blocks. These blocks are internally
1581 concatenated by LLVM and treated as a single unit, but may be separated
1582 in the ``.ll`` file if desired. The syntax is very simple:
1583
1584 .. code-block:: llvm
1585
1586     module asm "inline asm code goes here"
1587     module asm "more can go here"
1588
1589 The strings can contain any character by escaping non-printable
1590 characters. The escape sequence used is simply "\\xx" where "xx" is the
1591 two digit hex code for the number.
1592
1593 Note that the assembly string *must* be parseable by LLVM's integrated assembler
1594 (unless it is disabled), even when emitting a ``.s`` file.
1595
1596 .. _langref_datalayout:
1597
1598 Data Layout
1599 -----------
1600
1601 A module may specify a target specific data layout string that specifies
1602 how data is to be laid out in memory. The syntax for the data layout is
1603 simply:
1604
1605 .. code-block:: llvm
1606
1607     target datalayout = "layout specification"
1608
1609 The *layout specification* consists of a list of specifications
1610 separated by the minus sign character ('-'). Each specification starts
1611 with a letter and may include other information after the letter to
1612 define some aspect of the data layout. The specifications accepted are
1613 as follows:
1614
1615 ``E``
1616     Specifies that the target lays out data in big-endian form. That is,
1617     the bits with the most significance have the lowest address
1618     location.
1619 ``e``
1620     Specifies that the target lays out data in little-endian form. That
1621     is, the bits with the least significance have the lowest address
1622     location.
1623 ``S<size>``
1624     Specifies the natural alignment of the stack in bits. Alignment
1625     promotion of stack variables is limited to the natural stack
1626     alignment to avoid dynamic stack realignment. The stack alignment
1627     must be a multiple of 8-bits. If omitted, the natural stack
1628     alignment defaults to "unspecified", which does not prevent any
1629     alignment promotions.
1630 ``p[n]:<size>:<abi>:<pref>``
1631     This specifies the *size* of a pointer and its ``<abi>`` and
1632     ``<pref>``\erred alignments for address space ``n``. All sizes are in
1633     bits. The address space, ``n``, is optional, and if not specified,
1634     denotes the default address space 0. The value of ``n`` must be
1635     in the range [1,2^23).
1636 ``i<size>:<abi>:<pref>``
1637     This specifies the alignment for an integer type of a given bit
1638     ``<size>``. The value of ``<size>`` must be in the range [1,2^23).
1639 ``v<size>:<abi>:<pref>``
1640     This specifies the alignment for a vector type of a given bit
1641     ``<size>``.
1642 ``f<size>:<abi>:<pref>``
1643     This specifies the alignment for a floating point type of a given bit
1644     ``<size>``. Only values of ``<size>`` that are supported by the target
1645     will work. 32 (float) and 64 (double) are supported on all targets; 80
1646     or 128 (different flavors of long double) are also supported on some
1647     targets.
1648 ``a:<abi>:<pref>``
1649     This specifies the alignment for an object of aggregate type.
1650 ``m:<mangling>``
1651     If present, specifies that llvm names are mangled in the output. The
1652     options are
1653
1654     * ``e``: ELF mangling: Private symbols get a ``.L`` prefix.
1655     * ``m``: Mips mangling: Private symbols get a ``$`` prefix.
1656     * ``o``: Mach-O mangling: Private symbols get ``L`` prefix. Other
1657       symbols get a ``_`` prefix.
1658     * ``w``: Windows COFF prefix:  Similar to Mach-O, but stdcall and fastcall
1659       functions also get a suffix based on the frame size.
1660     * ``x``: Windows x86 COFF prefix:  Similar to Windows COFF, but use a ``_``
1661       prefix for ``__cdecl`` functions.
1662 ``n<size1>:<size2>:<size3>...``
1663     This specifies a set of native integer widths for the target CPU in
1664     bits. For example, it might contain ``n32`` for 32-bit PowerPC,
1665     ``n32:64`` for PowerPC 64, or ``n8:16:32:64`` for X86-64. Elements of
1666     this set are considered to support most general arithmetic operations
1667     efficiently.
1668
1669 On every specification that takes a ``<abi>:<pref>``, specifying the
1670 ``<pref>`` alignment is optional. If omitted, the preceding ``:``
1671 should be omitted too and ``<pref>`` will be equal to ``<abi>``.
1672
1673 When constructing the data layout for a given target, LLVM starts with a
1674 default set of specifications which are then (possibly) overridden by
1675 the specifications in the ``datalayout`` keyword. The default
1676 specifications are given in this list:
1677
1678 -  ``E`` - big endian
1679 -  ``p:64:64:64`` - 64-bit pointers with 64-bit alignment.
1680 -  ``p[n]:64:64:64`` - Other address spaces are assumed to be the
1681    same as the default address space.
1682 -  ``S0`` - natural stack alignment is unspecified
1683 -  ``i1:8:8`` - i1 is 8-bit (byte) aligned
1684 -  ``i8:8:8`` - i8 is 8-bit (byte) aligned
1685 -  ``i16:16:16`` - i16 is 16-bit aligned
1686 -  ``i32:32:32`` - i32 is 32-bit aligned
1687 -  ``i64:32:64`` - i64 has ABI alignment of 32-bits but preferred
1688    alignment of 64-bits
1689 -  ``f16:16:16`` - half is 16-bit aligned
1690 -  ``f32:32:32`` - float is 32-bit aligned
1691 -  ``f64:64:64`` - double is 64-bit aligned
1692 -  ``f128:128:128`` - quad is 128-bit aligned
1693 -  ``v64:64:64`` - 64-bit vector is 64-bit aligned
1694 -  ``v128:128:128`` - 128-bit vector is 128-bit aligned
1695 -  ``a:0:64`` - aggregates are 64-bit aligned
1696
1697 When LLVM is determining the alignment for a given type, it uses the
1698 following rules:
1699
1700 #. If the type sought is an exact match for one of the specifications,
1701    that specification is used.
1702 #. If no match is found, and the type sought is an integer type, then
1703    the smallest integer type that is larger than the bitwidth of the
1704    sought type is used. If none of the specifications are larger than
1705    the bitwidth then the largest integer type is used. For example,
1706    given the default specifications above, the i7 type will use the
1707    alignment of i8 (next largest) while both i65 and i256 will use the
1708    alignment of i64 (largest specified).
1709 #. If no match is found, and the type sought is a vector type, then the
1710    largest vector type that is smaller than the sought vector type will
1711    be used as a fall back. This happens because <128 x double> can be
1712    implemented in terms of 64 <2 x double>, for example.
1713
1714 The function of the data layout string may not be what you expect.
1715 Notably, this is not a specification from the frontend of what alignment
1716 the code generator should use.
1717
1718 Instead, if specified, the target data layout is required to match what
1719 the ultimate *code generator* expects. This string is used by the
1720 mid-level optimizers to improve code, and this only works if it matches
1721 what the ultimate code generator uses. There is no way to generate IR
1722 that does not embed this target-specific detail into the IR. If you
1723 don't specify the string, the default specifications will be used to
1724 generate a Data Layout and the optimization phases will operate
1725 accordingly and introduce target specificity into the IR with respect to
1726 these default specifications.
1727
1728 .. _langref_triple:
1729
1730 Target Triple
1731 -------------
1732
1733 A module may specify a target triple string that describes the target
1734 host. The syntax for the target triple is simply:
1735
1736 .. code-block:: llvm
1737
1738     target triple = "x86_64-apple-macosx10.7.0"
1739
1740 The *target triple* string consists of a series of identifiers delimited
1741 by the minus sign character ('-'). The canonical forms are:
1742
1743 ::
1744
1745     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM
1746     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM-ENVIRONMENT
1747
1748 This information is passed along to the backend so that it generates
1749 code for the proper architecture. It's possible to override this on the
1750 command line with the ``-mtriple`` command line option.
1751
1752 .. _pointeraliasing:
1753
1754 Pointer Aliasing Rules
1755 ----------------------
1756
1757 Any memory access must be done through a pointer value associated with
1758 an address range of the memory access, otherwise the behavior is
1759 undefined. Pointer values are associated with address ranges according
1760 to the following rules:
1761
1762 -  A pointer value is associated with the addresses associated with any
1763    value it is *based* on.
1764 -  An address of a global variable is associated with the address range
1765    of the variable's storage.
1766 -  The result value of an allocation instruction is associated with the
1767    address range of the allocated storage.
1768 -  A null pointer in the default address-space is associated with no
1769    address.
1770 -  An integer constant other than zero or a pointer value returned from
1771    a function not defined within LLVM may be associated with address
1772    ranges allocated through mechanisms other than those provided by
1773    LLVM. Such ranges shall not overlap with any ranges of addresses
1774    allocated by mechanisms provided by LLVM.
1775
1776 A pointer value is *based* on another pointer value according to the
1777 following rules:
1778
1779 -  A pointer value formed from a ``getelementptr`` operation is *based*
1780    on the first value operand of the ``getelementptr``.
1781 -  The result value of a ``bitcast`` is *based* on the operand of the
1782    ``bitcast``.
1783 -  A pointer value formed by an ``inttoptr`` is *based* on all pointer
1784    values that contribute (directly or indirectly) to the computation of
1785    the pointer's value.
1786 -  The "*based* on" relationship is transitive.
1787
1788 Note that this definition of *"based"* is intentionally similar to the
1789 definition of *"based"* in C99, though it is slightly weaker.
1790
1791 LLVM IR does not associate types with memory. The result type of a
1792 ``load`` merely indicates the size and alignment of the memory from
1793 which to load, as well as the interpretation of the value. The first
1794 operand type of a ``store`` similarly only indicates the size and
1795 alignment of the store.
1796
1797 Consequently, type-based alias analysis, aka TBAA, aka
1798 ``-fstrict-aliasing``, is not applicable to general unadorned LLVM IR.
1799 :ref:`Metadata <metadata>` may be used to encode additional information
1800 which specialized optimization passes may use to implement type-based
1801 alias analysis.
1802
1803 .. _volatile:
1804
1805 Volatile Memory Accesses
1806 ------------------------
1807
1808 Certain memory accesses, such as :ref:`load <i_load>`'s,
1809 :ref:`store <i_store>`'s, and :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>`'s may be
1810 marked ``volatile``. The optimizers must not change the number of
1811 volatile operations or change their order of execution relative to other
1812 volatile operations. The optimizers *may* change the order of volatile
1813 operations relative to non-volatile operations. This is not Java's
1814 "volatile" and has no cross-thread synchronization behavior.
1815
1816 IR-level volatile loads and stores cannot safely be optimized into
1817 llvm.memcpy or llvm.memmove intrinsics even when those intrinsics are
1818 flagged volatile. Likewise, the backend should never split or merge
1819 target-legal volatile load/store instructions.
1820
1821 .. admonition:: Rationale
1822
1823  Platforms may rely on volatile loads and stores of natively supported
1824  data width to be executed as single instruction. For example, in C
1825  this holds for an l-value of volatile primitive type with native
1826  hardware support, but not necessarily for aggregate types. The
1827  frontend upholds these expectations, which are intentionally
1828  unspecified in the IR. The rules above ensure that IR transformations
1829  do not violate the frontend's contract with the language.
1830
1831 .. _memmodel:
1832
1833 Memory Model for Concurrent Operations
1834 --------------------------------------
1835
1836 The LLVM IR does not define any way to start parallel threads of
1837 execution or to register signal handlers. Nonetheless, there are
1838 platform-specific ways to create them, and we define LLVM IR's behavior
1839 in their presence. This model is inspired by the C++0x memory model.
1840
1841 For a more informal introduction to this model, see the :doc:`Atomics`.
1842
1843 We define a *happens-before* partial order as the least partial order
1844 that
1845
1846 -  Is a superset of single-thread program order, and
1847 -  When a *synchronizes-with* ``b``, includes an edge from ``a`` to
1848    ``b``. *Synchronizes-with* pairs are introduced by platform-specific
1849    techniques, like pthread locks, thread creation, thread joining,
1850    etc., and by atomic instructions. (See also :ref:`Atomic Memory Ordering
1851    Constraints <ordering>`).
1852
1853 Note that program order does not introduce *happens-before* edges
1854 between a thread and signals executing inside that thread.
1855
1856 Every (defined) read operation (load instructions, memcpy, atomic
1857 loads/read-modify-writes, etc.) R reads a series of bytes written by
1858 (defined) write operations (store instructions, atomic
1859 stores/read-modify-writes, memcpy, etc.). For the purposes of this
1860 section, initialized globals are considered to have a write of the
1861 initializer which is atomic and happens before any other read or write
1862 of the memory in question. For each byte of a read R, R\ :sub:`byte`
1863 may see any write to the same byte, except:
1864
1865 -  If write\ :sub:`1`  happens before write\ :sub:`2`, and
1866    write\ :sub:`2` happens before R\ :sub:`byte`, then
1867    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`1`.
1868 -  If R\ :sub:`byte` happens before write\ :sub:`3`, then
1869    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`3`.
1870
1871 Given that definition, R\ :sub:`byte` is defined as follows:
1872
1873 -  If R is volatile, the result is target-dependent. (Volatile is
1874    supposed to give guarantees which can support ``sig_atomic_t`` in
1875    C/C++, and may be used for accesses to addresses that do not behave
1876    like normal memory. It does not generally provide cross-thread
1877    synchronization.)
1878 -  Otherwise, if there is no write to the same byte that happens before
1879    R\ :sub:`byte`, R\ :sub:`byte` returns ``undef`` for that byte.
1880 -  Otherwise, if R\ :sub:`byte` may see exactly one write,
1881    R\ :sub:`byte` returns the value written by that write.
1882 -  Otherwise, if R is atomic, and all the writes R\ :sub:`byte` may
1883    see are atomic, it chooses one of the values written. See the :ref:`Atomic
1884    Memory Ordering Constraints <ordering>` section for additional
1885    constraints on how the choice is made.
1886 -  Otherwise R\ :sub:`byte` returns ``undef``.
1887
1888 R returns the value composed of the series of bytes it read. This
1889 implies that some bytes within the value may be ``undef`` **without**
1890 the entire value being ``undef``. Note that this only defines the
1891 semantics of the operation; it doesn't mean that targets will emit more
1892 than one instruction to read the series of bytes.
1893
1894 Note that in cases where none of the atomic intrinsics are used, this
1895 model places only one restriction on IR transformations on top of what
1896 is required for single-threaded execution: introducing a store to a byte
1897 which might not otherwise be stored is not allowed in general.
1898 (Specifically, in the case where another thread might write to and read
1899 from an address, introducing a store can change a load that may see
1900 exactly one write into a load that may see multiple writes.)
1901
1902 .. _ordering:
1903
1904 Atomic Memory Ordering Constraints
1905 ----------------------------------
1906
1907 Atomic instructions (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>`,
1908 :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`, :ref:`fence <i_fence>`,
1909 :ref:`atomic load <i_load>`, and :ref:`atomic store <i_store>`) take
1910 ordering parameters that determine which other atomic instructions on
1911 the same address they *synchronize with*. These semantics are borrowed
1912 from Java and C++0x, but are somewhat more colloquial. If these
1913 descriptions aren't precise enough, check those specs (see spec
1914 references in the :doc:`atomics guide <Atomics>`).
1915 :ref:`fence <i_fence>` instructions treat these orderings somewhat
1916 differently since they don't take an address. See that instruction's
1917 documentation for details.
1918
1919 For a simpler introduction to the ordering constraints, see the
1920 :doc:`Atomics`.
1921
1922 ``unordered``
1923     The set of values that can be read is governed by the happens-before
1924     partial order. A value cannot be read unless some operation wrote
1925     it. This is intended to provide a guarantee strong enough to model
1926     Java's non-volatile shared variables. This ordering cannot be
1927     specified for read-modify-write operations; it is not strong enough
1928     to make them atomic in any interesting way.
1929 ``monotonic``
1930     In addition to the guarantees of ``unordered``, there is a single
1931     total order for modifications by ``monotonic`` operations on each
1932     address. All modification orders must be compatible with the
1933     happens-before order. There is no guarantee that the modification
1934     orders can be combined to a global total order for the whole program
1935     (and this often will not be possible). The read in an atomic
1936     read-modify-write operation (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>` and
1937     :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`) reads the value in the modification
1938     order immediately before the value it writes. If one atomic read
1939     happens before another atomic read of the same address, the later
1940     read must see the same value or a later value in the address's
1941     modification order. This disallows reordering of ``monotonic`` (or
1942     stronger) operations on the same address. If an address is written
1943     ``monotonic``-ally by one thread, and other threads ``monotonic``-ally
1944     read that address repeatedly, the other threads must eventually see
1945     the write. This corresponds to the C++0x/C1x
1946     ``memory_order_relaxed``.
1947 ``acquire``
1948     In addition to the guarantees of ``monotonic``, a
1949     *synchronizes-with* edge may be formed with a ``release`` operation.
1950     This is intended to model C++'s ``memory_order_acquire``.
1951 ``release``
1952     In addition to the guarantees of ``monotonic``, if this operation
1953     writes a value which is subsequently read by an ``acquire``
1954     operation, it *synchronizes-with* that operation. (This isn't a
1955     complete description; see the C++0x definition of a release
1956     sequence.) This corresponds to the C++0x/C1x
1957     ``memory_order_release``.
1958 ``acq_rel`` (acquire+release)
1959     Acts as both an ``acquire`` and ``release`` operation on its
1960     address. This corresponds to the C++0x/C1x ``memory_order_acq_rel``.
1961 ``seq_cst`` (sequentially consistent)
1962     In addition to the guarantees of ``acq_rel`` (``acquire`` for an
1963     operation that only reads, ``release`` for an operation that only
1964     writes), there is a global total order on all
1965     sequentially-consistent operations on all addresses, which is
1966     consistent with the *happens-before* partial order and with the
1967     modification orders of all the affected addresses. Each
1968     sequentially-consistent read sees the last preceding write to the
1969     same address in this global order. This corresponds to the C++0x/C1x
1970     ``memory_order_seq_cst`` and Java volatile.
1971
1972 .. _singlethread:
1973
1974 If an atomic operation is marked ``singlethread``, it only *synchronizes
1975 with* or participates in modification and seq\_cst total orderings with
1976 other operations running in the same thread (for example, in signal
1977 handlers).
1978
1979 .. _fastmath:
1980
1981 Fast-Math Flags
1982 ---------------
1983
1984 LLVM IR floating-point binary ops (:ref:`fadd <i_fadd>`,
1985 :ref:`fsub <i_fsub>`, :ref:`fmul <i_fmul>`, :ref:`fdiv <i_fdiv>`,
1986 :ref:`frem <i_frem>`, :ref:`fcmp <i_fcmp>`) have the following flags that can
1987 be set to enable otherwise unsafe floating point operations
1988
1989 ``nnan``
1990    No NaNs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1991    NaN. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1992    NaNs, but the value of the result is undefined.
1993
1994 ``ninf``
1995    No Infs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1996    +/-Inf. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1997    +/-Inf, but the value of the result is undefined.
1998
1999 ``nsz``
2000    No Signed Zeros - Allow optimizations to treat the sign of a zero
2001    argument or result as insignificant.
2002
2003 ``arcp``
2004    Allow Reciprocal - Allow optimizations to use the reciprocal of an
2005    argument rather than perform division.
2006
2007 ``fast``
2008    Fast - Allow algebraically equivalent transformations that may
2009    dramatically change results in floating point (e.g. reassociate). This
2010    flag implies all the others.
2011
2012 .. _uselistorder:
2013
2014 Use-list Order Directives
2015 -------------------------
2016
2017 Use-list directives encode the in-memory order of each use-list, allowing the
2018 order to be recreated. ``<order-indexes>`` is a comma-separated list of
2019 indexes that are assigned to the referenced value's uses. The referenced
2020 value's use-list is immediately sorted by these indexes.
2021
2022 Use-list directives may appear at function scope or global scope. They are not
2023 instructions, and have no effect on the semantics of the IR. When they're at
2024 function scope, they must appear after the terminator of the final basic block.
2025
2026 If basic blocks have their address taken via ``blockaddress()`` expressions,
2027 ``uselistorder_bb`` can be used to reorder their use-lists from outside their
2028 function's scope.
2029
2030 :Syntax:
2031
2032 ::
2033
2034     uselistorder <ty> <value>, { <order-indexes> }
2035     uselistorder_bb @function, %block { <order-indexes> }
2036
2037 :Examples:
2038
2039 ::
2040
2041     define void @foo(i32 %arg1, i32 %arg2) {
2042     entry:
2043       ; ... instructions ...
2044     bb:
2045       ; ... instructions ...
2046
2047       ; At function scope.
2048       uselistorder i32 %arg1, { 1, 0, 2 }
2049       uselistorder label %bb, { 1, 0 }
2050     }
2051
2052     ; At global scope.
2053     uselistorder i32* @global, { 1, 2, 0 }
2054     uselistorder i32 7, { 1, 0 }
2055     uselistorder i32 (i32) @bar, { 1, 0 }
2056     uselistorder_bb @foo, %bb, { 5, 1, 3, 2, 0, 4 }
2057
2058 .. _typesystem:
2059
2060 Type System
2061 ===========
2062
2063 The LLVM type system is one of the most important features of the
2064 intermediate representation. Being typed enables a number of
2065 optimizations to be performed on the intermediate representation
2066 directly, without having to do extra analyses on the side before the
2067 transformation. A strong type system makes it easier to read the
2068 generated code and enables novel analyses and transformations that are
2069 not feasible to perform on normal three address code representations.
2070
2071 .. _t_void:
2072
2073 Void Type
2074 ---------
2075
2076 :Overview:
2077
2078
2079 The void type does not represent any value and has no size.
2080
2081 :Syntax:
2082
2083
2084 ::
2085
2086       void
2087
2088
2089 .. _t_function:
2090
2091 Function Type
2092 -------------
2093
2094 :Overview:
2095
2096
2097 The function type can be thought of as a function signature. It consists of a
2098 return type and a list of formal parameter types. The return type of a function
2099 type is a void type or first class type --- except for :ref:`label <t_label>`
2100 and :ref:`metadata <t_metadata>` types.
2101
2102 :Syntax:
2103
2104 ::
2105
2106       <returntype> (<parameter list>)
2107
2108 ...where '``<parameter list>``' is a comma-separated list of type
2109 specifiers. Optionally, the parameter list may include a type ``...``, which
2110 indicates that the function takes a variable number of arguments. Variable
2111 argument functions can access their arguments with the :ref:`variable argument
2112 handling intrinsic <int_varargs>` functions. '``<returntype>``' is any type
2113 except :ref:`label <t_label>` and :ref:`metadata <t_metadata>`.
2114
2115 :Examples:
2116
2117 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2118 | ``i32 (i32)``                   | function taking an ``i32``, returning an ``i32``                                                                                                                    |
2119 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2120 | ``float (i16, i32 *) *``        | :ref:`Pointer <t_pointer>` to a function that takes an ``i16`` and a :ref:`pointer <t_pointer>` to ``i32``, returning ``float``.                                    |
2121 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2122 | ``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. |
2123 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2124 | ``{i32, i32} (i32)``            | A function taking an ``i32``, returning a :ref:`structure <t_struct>` containing two ``i32`` values                                                                 |
2125 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2126
2127 .. _t_firstclass:
2128
2129 First Class Types
2130 -----------------
2131
2132 The :ref:`first class <t_firstclass>` types are perhaps the most important.
2133 Values of these types are the only ones which can be produced by
2134 instructions.
2135
2136 .. _t_single_value:
2137
2138 Single Value Types
2139 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2140
2141 These are the types that are valid in registers from CodeGen's perspective.
2142
2143 .. _t_integer:
2144
2145 Integer Type
2146 """"""""""""
2147
2148 :Overview:
2149
2150 The integer type is a very simple type that simply specifies an
2151 arbitrary bit width for the integer type desired. Any bit width from 1
2152 bit to 2\ :sup:`23`\ -1 (about 8 million) can be specified.
2153
2154 :Syntax:
2155
2156 ::
2157
2158       iN
2159
2160 The number of bits the integer will occupy is specified by the ``N``
2161 value.
2162
2163 Examples:
2164 *********
2165
2166 +----------------+------------------------------------------------+
2167 | ``i1``         | a single-bit integer.                          |
2168 +----------------+------------------------------------------------+
2169 | ``i32``        | a 32-bit integer.                              |
2170 +----------------+------------------------------------------------+
2171 | ``i1942652``   | a really big integer of over 1 million bits.   |
2172 +----------------+------------------------------------------------+
2173
2174 .. _t_floating:
2175
2176 Floating Point Types
2177 """"""""""""""""""""
2178
2179 .. list-table::
2180    :header-rows: 1
2181
2182    * - Type
2183      - Description
2184
2185    * - ``half``
2186      - 16-bit floating point value
2187
2188    * - ``float``
2189      - 32-bit floating point value
2190
2191    * - ``double``
2192      - 64-bit floating point value
2193
2194    * - ``fp128``
2195      - 128-bit floating point value (112-bit mantissa)
2196
2197    * - ``x86_fp80``
2198      -  80-bit floating point value (X87)
2199
2200    * - ``ppc_fp128``
2201      - 128-bit floating point value (two 64-bits)
2202
2203 X86_mmx Type
2204 """"""""""""
2205
2206 :Overview:
2207
2208 The x86_mmx type represents a value held in an MMX register on an x86
2209 machine. The operations allowed on it are quite limited: parameters and
2210 return values, load and store, and bitcast. User-specified MMX
2211 instructions are represented as intrinsic or asm calls with arguments
2212 and/or results of this type. There are no arrays, vectors or constants
2213 of this type.
2214
2215 :Syntax:
2216
2217 ::
2218
2219       x86_mmx
2220
2221
2222 .. _t_pointer:
2223
2224 Pointer Type
2225 """"""""""""
2226
2227 :Overview:
2228
2229 The pointer type is used to specify memory locations. Pointers are
2230 commonly used to reference objects in memory.
2231
2232 Pointer types may have an optional address space attribute defining the
2233 numbered address space where the pointed-to object resides. The default
2234 address space is number zero. The semantics of non-zero address spaces
2235 are target-specific.
2236
2237 Note that LLVM does not permit pointers to void (``void*``) nor does it
2238 permit pointers to labels (``label*``). Use ``i8*`` instead.
2239
2240 :Syntax:
2241
2242 ::
2243
2244       <type> *
2245
2246 :Examples:
2247
2248 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2249 | ``[4 x i32]*``          | A :ref:`pointer <t_pointer>` to :ref:`array <t_array>` of four ``i32`` values.                               |
2250 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2251 | ``i32 (i32*) *``        | A :ref:`pointer <t_pointer>` to a :ref:`function <t_function>` that takes an ``i32*``, returning an ``i32``. |
2252 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2253 | ``i32 addrspace(5)*``   | A :ref:`pointer <t_pointer>` to an ``i32`` value that resides in address space #5.                           |
2254 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2255
2256 .. _t_vector:
2257
2258 Vector Type
2259 """""""""""
2260
2261 :Overview:
2262
2263 A vector type is a simple derived type that represents a vector of
2264 elements. Vector types are used when multiple primitive data are
2265 operated in parallel using a single instruction (SIMD). A vector type
2266 requires a size (number of elements) and an underlying primitive data
2267 type. Vector types are considered :ref:`first class <t_firstclass>`.
2268
2269 :Syntax:
2270
2271 ::
2272
2273       < <# elements> x <elementtype> >
2274
2275 The number of elements is a constant integer value larger than 0;
2276 elementtype may be any integer, floating point or pointer type. Vectors
2277 of size zero are not allowed.
2278
2279 :Examples:
2280
2281 +-------------------+--------------------------------------------------+
2282 | ``<4 x i32>``     | Vector of 4 32-bit integer values.               |
2283 +-------------------+--------------------------------------------------+
2284 | ``<8 x float>``   | Vector of 8 32-bit floating-point values.        |
2285 +-------------------+--------------------------------------------------+
2286 | ``<2 x i64>``     | Vector of 2 64-bit integer values.               |
2287 +-------------------+--------------------------------------------------+
2288 | ``<4 x i64*>``    | Vector of 4 pointers to 64-bit integer values.   |
2289 +-------------------+--------------------------------------------------+
2290
2291 .. _t_label:
2292
2293 Label Type
2294 ^^^^^^^^^^
2295
2296 :Overview:
2297
2298 The label type represents code labels.
2299
2300 :Syntax:
2301
2302 ::
2303
2304       label
2305
2306 .. _t_token:
2307
2308 Token Type
2309 ^^^^^^^^^^
2310
2311 :Overview:
2312
2313 The token type is used when a value is associated with an instruction
2314 but all uses of the value must not attempt to introspect or obscure it.
2315 As such, it is not appropriate to have a :ref:`phi <i_phi>` or
2316 :ref:`select <i_select>` of type token.
2317
2318 :Syntax:
2319
2320 ::
2321
2322       token
2323
2324
2325
2326 .. _t_metadata:
2327
2328 Metadata Type
2329 ^^^^^^^^^^^^^
2330
2331 :Overview:
2332
2333 The metadata type represents embedded metadata. No derived types may be
2334 created from metadata except for :ref:`function <t_function>` arguments.
2335
2336 :Syntax:
2337
2338 ::
2339
2340       metadata
2341
2342 .. _t_aggregate:
2343
2344 Aggregate Types
2345 ^^^^^^^^^^^^^^^
2346
2347 Aggregate Types are a subset of derived types that can contain multiple
2348 member types. :ref:`Arrays <t_array>` and :ref:`structs <t_struct>` are
2349 aggregate types. :ref:`Vectors <t_vector>` are not considered to be
2350 aggregate types.
2351
2352 .. _t_array:
2353
2354 Array Type
2355 """"""""""
2356
2357 :Overview:
2358
2359 The array type is a very simple derived type that arranges elements
2360 sequentially in memory. The array type requires a size (number of
2361 elements) and an underlying data type.
2362
2363 :Syntax:
2364
2365 ::
2366
2367       [<# elements> x <elementtype>]
2368
2369 The number of elements is a constant integer value; ``elementtype`` may
2370 be any type with a size.
2371
2372 :Examples:
2373
2374 +------------------+--------------------------------------+
2375 | ``[40 x i32]``   | Array of 40 32-bit integer values.   |
2376 +------------------+--------------------------------------+
2377 | ``[41 x i32]``   | Array of 41 32-bit integer values.   |
2378 +------------------+--------------------------------------+
2379 | ``[4 x i8]``     | Array of 4 8-bit integer values.     |
2380 +------------------+--------------------------------------+
2381
2382 Here are some examples of multidimensional arrays:
2383
2384 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2385 | ``[3 x [4 x i32]]``         | 3x4 array of 32-bit integer values.                      |
2386 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2387 | ``[12 x [10 x float]]``     | 12x10 array of single precision floating point values.   |
2388 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2389 | ``[2 x [3 x [4 x i16]]]``   | 2x3x4 array of 16-bit integer values.                    |
2390 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2391
2392 There is no restriction on indexing beyond the end of the array implied
2393 by a static type (though there are restrictions on indexing beyond the
2394 bounds of an allocated object in some cases). This means that
2395 single-dimension 'variable sized array' addressing can be implemented in
2396 LLVM with a zero length array type. An implementation of 'pascal style
2397 arrays' in LLVM could use the type "``{ i32, [0 x float]}``", for
2398 example.
2399
2400 .. _t_struct:
2401
2402 Structure Type
2403 """"""""""""""
2404
2405 :Overview:
2406
2407 The structure type is used to represent a collection of data members
2408 together in memory. The elements of a structure may be any type that has
2409 a size.
2410
2411 Structures in memory are accessed using '``load``' and '``store``' by
2412 getting a pointer to a field with the '``getelementptr``' instruction.
2413 Structures in registers are accessed using the '``extractvalue``' and
2414 '``insertvalue``' instructions.
2415
2416 Structures may optionally be "packed" structures, which indicate that
2417 the alignment of the struct is one byte, and that there is no padding
2418 between the elements. In non-packed structs, padding between field types
2419 is inserted as defined by the DataLayout string in the module, which is
2420 required to match what the underlying code generator expects.
2421
2422 Structures can either be "literal" or "identified". A literal structure
2423 is defined inline with other types (e.g. ``{i32, i32}*``) whereas
2424 identified types are always defined at the top level with a name.
2425 Literal types are uniqued by their contents and can never be recursive
2426 or opaque since there is no way to write one. Identified types can be
2427 recursive, can be opaqued, and are never uniqued.
2428
2429 :Syntax:
2430
2431 ::
2432
2433       %T1 = type { <type list> }     ; Identified normal struct type
2434       %T2 = type <{ <type list> }>   ; Identified packed struct type
2435
2436 :Examples:
2437
2438 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2439 | ``{ i32, i32, i32 }``        | A triple of three ``i32`` values                                                                                                                                                      |
2440 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2441 | ``{ 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``.  |
2442 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2443 | ``<{ i8, i32 }>``            | A packed struct known to be 5 bytes in size.                                                                                                                                          |
2444 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2445
2446 .. _t_opaque:
2447
2448 Opaque Structure Types
2449 """"""""""""""""""""""
2450
2451 :Overview:
2452
2453 Opaque structure types are used to represent named structure types that
2454 do not have a body specified. This corresponds (for example) to the C
2455 notion of a forward declared structure.
2456
2457 :Syntax:
2458
2459 ::
2460
2461       %X = type opaque
2462       %52 = type opaque
2463
2464 :Examples:
2465
2466 +--------------+-------------------+
2467 | ``opaque``   | An opaque type.   |
2468 +--------------+-------------------+
2469
2470 .. _constants:
2471
2472 Constants
2473 =========
2474
2475 LLVM has several different basic types of constants. This section
2476 describes them all and their syntax.
2477
2478 Simple Constants
2479 ----------------
2480
2481 **Boolean constants**
2482     The two strings '``true``' and '``false``' are both valid constants
2483     of the ``i1`` type.
2484 **Integer constants**
2485     Standard integers (such as '4') are constants of the
2486     :ref:`integer <t_integer>` type. Negative numbers may be used with
2487     integer types.
2488 **Floating point constants**
2489     Floating point constants use standard decimal notation (e.g.
2490     123.421), exponential notation (e.g. 1.23421e+2), or a more precise
2491     hexadecimal notation (see below). The assembler requires the exact
2492     decimal value of a floating-point constant. For example, the
2493     assembler accepts 1.25 but rejects 1.3 because 1.3 is a repeating
2494     decimal in binary. Floating point constants must have a :ref:`floating
2495     point <t_floating>` type.
2496 **Null pointer constants**
2497     The identifier '``null``' is recognized as a null pointer constant
2498     and must be of :ref:`pointer type <t_pointer>`.
2499 **Token constants**
2500     The identifier '``none``' is recognized as an empty token constant
2501     and must be of :ref:`token type <t_token>`.
2502
2503 The one non-intuitive notation for constants is the hexadecimal form of
2504 floating point constants. For example, the form
2505 '``double    0x432ff973cafa8000``' is equivalent to (but harder to read
2506 than) '``double 4.5e+15``'. The only time hexadecimal floating point
2507 constants are required (and the only time that they are generated by the
2508 disassembler) is when a floating point constant must be emitted but it
2509 cannot be represented as a decimal floating point number in a reasonable
2510 number of digits. For example, NaN's, infinities, and other special
2511 values are represented in their IEEE hexadecimal format so that assembly
2512 and disassembly do not cause any bits to change in the constants.
2513
2514 When using the hexadecimal form, constants of types half, float, and
2515 double are represented using the 16-digit form shown above (which
2516 matches the IEEE754 representation for double); half and float values
2517 must, however, be exactly representable as IEEE 754 half and single
2518 precision, respectively. Hexadecimal format is always used for long
2519 double, and there are three forms of long double. The 80-bit format used
2520 by x86 is represented as ``0xK`` followed by 20 hexadecimal digits. The
2521 128-bit format used by PowerPC (two adjacent doubles) is represented by
2522 ``0xM`` followed by 32 hexadecimal digits. The IEEE 128-bit format is
2523 represented by ``0xL`` followed by 32 hexadecimal digits. Long doubles
2524 will only work if they match the long double format on your target.
2525 The IEEE 16-bit format (half precision) is represented by ``0xH``
2526 followed by 4 hexadecimal digits. All hexadecimal formats are big-endian
2527 (sign bit at the left).
2528
2529 There are no constants of type x86_mmx.
2530
2531 .. _complexconstants:
2532
2533 Complex Constants
2534 -----------------
2535
2536 Complex constants are a (potentially recursive) combination of simple
2537 constants and smaller complex constants.
2538
2539 **Structure constants**
2540     Structure constants are represented with notation similar to
2541     structure type definitions (a comma separated list of elements,
2542     surrounded by braces (``{}``)). For example:
2543     "``{ i32 4, float 17.0, i32* @G }``", where "``@G``" is declared as
2544     "``@G = external global i32``". Structure constants must have
2545     :ref:`structure type <t_struct>`, and the number and types of elements
2546     must match those specified by the type.
2547 **Array constants**
2548     Array constants are represented with notation similar to array type
2549     definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2550     square brackets (``[]``)). For example:
2551     "``[ i32 42, i32 11, i32 74 ]``". Array constants must have
2552     :ref:`array type <t_array>`, and the number and types of elements must
2553     match those specified by the type. As a special case, character array
2554     constants may also be represented as a double-quoted string using the ``c``
2555     prefix. For example: "``c"Hello World\0A\00"``".
2556 **Vector constants**
2557     Vector constants are represented with notation similar to vector
2558     type definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2559     less-than/greater-than's (``<>``)). For example:
2560     "``< i32 42, i32 11, i32 74, i32 100 >``". Vector constants
2561     must have :ref:`vector type <t_vector>`, and the number and types of
2562     elements must match those specified by the type.
2563 **Zero initialization**
2564     The string '``zeroinitializer``' can be used to zero initialize a
2565     value to zero of *any* type, including scalar and
2566     :ref:`aggregate <t_aggregate>` types. This is often used to avoid
2567     having to print large zero initializers (e.g. for large arrays) and
2568     is always exactly equivalent to using explicit zero initializers.
2569 **Metadata node**
2570     A metadata node is a constant tuple without types. For example:
2571     "``!{!0, !{!2, !0}, !"test"}``". Metadata can reference constant values,
2572     for example: "``!{!0, i32 0, i8* @global, i64 (i64)* @function, !"str"}``".
2573     Unlike other typed constants that are meant to be interpreted as part of
2574     the instruction stream, metadata is a place to attach additional
2575     information such as debug info.
2576
2577 Global Variable and Function Addresses
2578 --------------------------------------
2579
2580 The addresses of :ref:`global variables <globalvars>` and
2581 :ref:`functions <functionstructure>` are always implicitly valid
2582 (link-time) constants. These constants are explicitly referenced when
2583 the :ref:`identifier for the global <identifiers>` is used and always have
2584 :ref:`pointer <t_pointer>` type. For example, the following is a legal LLVM
2585 file:
2586
2587 .. code-block:: llvm
2588
2589     @X = global i32 17
2590     @Y = global i32 42
2591     @Z = global [2 x i32*] [ i32* @X, i32* @Y ]
2592
2593 .. _undefvalues:
2594
2595 Undefined Values
2596 ----------------
2597
2598 The string '``undef``' can be used anywhere a constant is expected, and
2599 indicates that the user of the value may receive an unspecified
2600 bit-pattern. Undefined values may be of any type (other than '``label``'
2601 or '``void``') and be used anywhere a constant is permitted.
2602
2603 Undefined values are useful because they indicate to the compiler that
2604 the program is well defined no matter what value is used. This gives the
2605 compiler more freedom to optimize. Here are some examples of
2606 (potentially surprising) transformations that are valid (in pseudo IR):
2607
2608 .. code-block:: llvm
2609
2610       %A = add %X, undef
2611       %B = sub %X, undef
2612       %C = xor %X, undef
2613     Safe:
2614       %A = undef
2615       %B = undef
2616       %C = undef
2617
2618 This is safe because all of the output bits are affected by the undef
2619 bits. Any output bit can have a zero or one depending on the input bits.
2620
2621 .. code-block:: llvm
2622
2623       %A = or %X, undef
2624       %B = and %X, undef
2625     Safe:
2626       %A = -1
2627       %B = 0
2628     Unsafe:
2629       %A = undef
2630       %B = undef
2631
2632 These logical operations have bits that are not always affected by the
2633 input. For example, if ``%X`` has a zero bit, then the output of the
2634 '``and``' operation will always be a zero for that bit, no matter what
2635 the corresponding bit from the '``undef``' is. As such, it is unsafe to
2636 optimize or assume that the result of the '``and``' is '``undef``'.
2637 However, it is safe to assume that all bits of the '``undef``' could be
2638 0, and optimize the '``and``' to 0. Likewise, it is safe to assume that
2639 all the bits of the '``undef``' operand to the '``or``' could be set,
2640 allowing the '``or``' to be folded to -1.
2641
2642 .. code-block:: llvm
2643
2644       %A = select undef, %X, %Y
2645       %B = select undef, 42, %Y
2646       %C = select %X, %Y, undef
2647     Safe:
2648       %A = %X     (or %Y)
2649       %B = 42     (or %Y)
2650       %C = %Y
2651     Unsafe:
2652       %A = undef
2653       %B = undef
2654       %C = undef
2655
2656 This set of examples shows that undefined '``select``' (and conditional
2657 branch) conditions can go *either way*, but they have to come from one
2658 of the two operands. In the ``%A`` example, if ``%X`` and ``%Y`` were
2659 both known to have a clear low bit, then ``%A`` would have to have a
2660 cleared low bit. However, in the ``%C`` example, the optimizer is
2661 allowed to assume that the '``undef``' operand could be the same as
2662 ``%Y``, allowing the whole '``select``' to be eliminated.
2663
2664 .. code-block:: llvm
2665
2666       %A = xor undef, undef
2667
2668       %B = undef
2669       %C = xor %B, %B
2670
2671       %D = undef
2672       %E = icmp slt %D, 4
2673       %F = icmp gte %D, 4
2674
2675     Safe:
2676       %A = undef
2677       %B = undef
2678       %C = undef
2679       %D = undef
2680       %E = undef
2681       %F = undef
2682
2683 This example points out that two '``undef``' operands are not
2684 necessarily the same. This can be surprising to people (and also matches
2685 C semantics) where they assume that "``X^X``" is always zero, even if
2686 ``X`` is undefined. This isn't true for a number of reasons, but the
2687 short answer is that an '``undef``' "variable" can arbitrarily change
2688 its value over its "live range". This is true because the variable
2689 doesn't actually *have a live range*. Instead, the value is logically
2690 read from arbitrary registers that happen to be around when needed, so
2691 the value is not necessarily consistent over time. In fact, ``%A`` and
2692 ``%C`` need to have the same semantics or the core LLVM "replace all
2693 uses with" concept would not hold.
2694
2695 .. code-block:: llvm
2696
2697       %A = fdiv undef, %X
2698       %B = fdiv %X, undef
2699     Safe:
2700       %A = undef
2701     b: unreachable
2702
2703 These examples show the crucial difference between an *undefined value*
2704 and *undefined behavior*. An undefined value (like '``undef``') is
2705 allowed to have an arbitrary bit-pattern. This means that the ``%A``
2706 operation can be constant folded to '``undef``', because the '``undef``'
2707 could be an SNaN, and ``fdiv`` is not (currently) defined on SNaN's.
2708 However, in the second example, we can make a more aggressive
2709 assumption: because the ``undef`` is allowed to be an arbitrary value,
2710 we are allowed to assume that it could be zero. Since a divide by zero
2711 has *undefined behavior*, we are allowed to assume that the operation
2712 does not execute at all. This allows us to delete the divide and all
2713 code after it. Because the undefined operation "can't happen", the
2714 optimizer can assume that it occurs in dead code.
2715
2716 .. code-block:: llvm
2717
2718     a:  store undef -> %X
2719     b:  store %X -> undef
2720     Safe:
2721     a: <deleted>
2722     b: unreachable
2723
2724 These examples reiterate the ``fdiv`` example: a store *of* an undefined
2725 value can be assumed to not have any effect; we can assume that the
2726 value is overwritten with bits that happen to match what was already
2727 there. However, a store *to* an undefined location could clobber
2728 arbitrary memory, therefore, it has undefined behavior.
2729
2730 .. _poisonvalues:
2731
2732 Poison Values
2733 -------------
2734
2735 Poison values are similar to :ref:`undef values <undefvalues>`, however
2736 they also represent the fact that an instruction or constant expression
2737 that cannot evoke side effects has nevertheless detected a condition
2738 that results in undefined behavior.
2739
2740 There is currently no way of representing a poison value in the IR; they
2741 only exist when produced by operations such as :ref:`add <i_add>` with
2742 the ``nsw`` flag.
2743
2744 Poison value behavior is defined in terms of value *dependence*:
2745
2746 -  Values other than :ref:`phi <i_phi>` nodes depend on their operands.
2747 -  :ref:`Phi <i_phi>` nodes depend on the operand corresponding to
2748    their dynamic predecessor basic block.
2749 -  Function arguments depend on the corresponding actual argument values
2750    in the dynamic callers of their functions.
2751 -  :ref:`Call <i_call>` instructions depend on the :ref:`ret <i_ret>`
2752    instructions that dynamically transfer control back to them.
2753 -  :ref:`Invoke <i_invoke>` instructions depend on the
2754    :ref:`ret <i_ret>`, :ref:`resume <i_resume>`, or exception-throwing
2755    call instructions that dynamically transfer control back to them.
2756 -  Non-volatile loads and stores depend on the most recent stores to all
2757    of the referenced memory addresses, following the order in the IR
2758    (including loads and stores implied by intrinsics such as
2759    :ref:`@llvm.memcpy <int_memcpy>`.)
2760 -  An instruction with externally visible side effects depends on the
2761    most recent preceding instruction with externally visible side
2762    effects, following the order in the IR. (This includes :ref:`volatile
2763    operations <volatile>`.)
2764 -  An instruction *control-depends* on a :ref:`terminator
2765    instruction <terminators>` if the terminator instruction has
2766    multiple successors and the instruction is always executed when
2767    control transfers to one of the successors, and may not be executed
2768    when control is transferred to another.
2769 -  Additionally, an instruction also *control-depends* on a terminator
2770    instruction if the set of instructions it otherwise depends on would
2771    be different if the terminator had transferred control to a different
2772    successor.
2773 -  Dependence is transitive.
2774
2775 Poison values have the same behavior as :ref:`undef values <undefvalues>`,
2776 with the additional effect that any instruction that has a *dependence*
2777 on a poison value has undefined behavior.
2778
2779 Here are some examples:
2780
2781 .. code-block:: llvm
2782
2783     entry:
2784       %poison = sub nuw i32 0, 1           ; Results in a poison value.
2785       %still_poison = and i32 %poison, 0   ; 0, but also poison.
2786       %poison_yet_again = getelementptr i32, i32* @h, i32 %still_poison
2787       store i32 0, i32* %poison_yet_again  ; memory at @h[0] is poisoned
2788
2789       store i32 %poison, i32* @g           ; Poison value stored to memory.
2790       %poison2 = load i32, i32* @g         ; Poison value loaded back from memory.
2791
2792       store volatile i32 %poison, i32* @g  ; External observation; undefined behavior.
2793
2794       %narrowaddr = bitcast i32* @g to i16*
2795       %wideaddr = bitcast i32* @g to i64*
2796       %poison3 = load i16, i16* %narrowaddr ; Returns a poison value.
2797       %poison4 = load i64, i64* %wideaddr  ; Returns a poison value.
2798
2799       %cmp = icmp slt i32 %poison, 0       ; Returns a poison value.
2800       br i1 %cmp, label %true, label %end  ; Branch to either destination.
2801
2802     true:
2803       store volatile i32 0, i32* @g        ; This is control-dependent on %cmp, so
2804                                            ; it has undefined behavior.
2805       br label %end
2806
2807     end:
2808       %p = phi i32 [ 0, %entry ], [ 1, %true ]
2809                                            ; Both edges into this PHI are
2810                                            ; control-dependent on %cmp, so this
2811                                            ; always results in a poison value.
2812
2813       store volatile i32 0, i32* @g        ; This would depend on the store in %true
2814                                            ; if %cmp is true, or the store in %entry
2815                                            ; otherwise, so this is undefined behavior.
2816
2817       br i1 %cmp, label %second_true, label %second_end
2818                                            ; The same branch again, but this time the
2819                                            ; true block doesn't have side effects.
2820
2821     second_true:
2822       ; No side effects!
2823       ret void
2824
2825     second_end:
2826       store volatile i32 0, i32* @g        ; This time, the instruction always depends
2827                                            ; on the store in %end. Also, it is
2828                                            ; control-equivalent to %end, so this is
2829                                            ; well-defined (ignoring earlier undefined
2830                                            ; behavior in this example).
2831
2832 .. _blockaddress:
2833
2834 Addresses of Basic Blocks
2835 -------------------------
2836
2837 ``blockaddress(@function, %block)``
2838
2839 The '``blockaddress``' constant computes the address of the specified
2840 basic block in the specified function, and always has an ``i8*`` type.
2841 Taking the address of the entry block is illegal.
2842
2843 This value only has defined behavior when used as an operand to the
2844 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`' instruction, or for comparisons
2845 against null. Pointer equality tests between labels addresses results in
2846 undefined behavior --- though, again, comparison against null is ok, and
2847 no label is equal to the null pointer. This may be passed around as an
2848 opaque pointer sized value as long as the bits are not inspected. This
2849 allows ``ptrtoint`` and arithmetic to be performed on these values so
2850 long as the original value is reconstituted before the ``indirectbr``
2851 instruction.
2852
2853 Finally, some targets may provide defined semantics when using the value
2854 as the operand to an inline assembly, but that is target specific.
2855
2856 .. _constantexprs:
2857
2858 Constant Expressions
2859 --------------------
2860
2861 Constant expressions are used to allow expressions involving other
2862 constants to be used as constants. Constant expressions may be of any
2863 :ref:`first class <t_firstclass>` type and may involve any LLVM operation
2864 that does not have side effects (e.g. load and call are not supported).
2865 The following is the syntax for constant expressions:
2866
2867 ``trunc (CST to TYPE)``
2868     Truncate a constant to another type. The bit size of CST must be
2869     larger than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2870 ``zext (CST to TYPE)``
2871     Zero extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2872     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2873 ``sext (CST to TYPE)``
2874     Sign extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2875     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2876 ``fptrunc (CST to TYPE)``
2877     Truncate a floating point constant to another floating point type.
2878     The size of CST must be larger than the size of TYPE. Both types
2879     must be floating point.
2880 ``fpext (CST to TYPE)``
2881     Floating point extend a constant to another type. The size of CST
2882     must be smaller or equal to the size of TYPE. Both types must be
2883     floating point.
2884 ``fptoui (CST to TYPE)``
2885     Convert a floating point constant to the corresponding unsigned
2886     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2887     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2888     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2889     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2890 ``fptosi (CST to TYPE)``
2891     Convert a floating point constant to the corresponding signed
2892     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2893     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2894     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2895     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2896 ``uitofp (CST to TYPE)``
2897     Convert an unsigned integer constant to the corresponding floating
2898     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2899     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2900     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2901     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2902 ``sitofp (CST to TYPE)``
2903     Convert a signed integer constant to the corresponding floating
2904     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2905     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2906     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2907     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2908 ``ptrtoint (CST to TYPE)``
2909     Convert a pointer typed constant to the corresponding integer
2910     constant. ``TYPE`` must be an integer type. ``CST`` must be of
2911     pointer type. The ``CST`` value is zero extended, truncated, or
2912     unchanged to make it fit in ``TYPE``.
2913 ``inttoptr (CST to TYPE)``
2914     Convert an integer constant to a pointer constant. TYPE must be a
2915     pointer type. CST must be of integer type. The CST value is zero
2916     extended, truncated, or unchanged to make it fit in a pointer size.
2917     This one is *really* dangerous!
2918 ``bitcast (CST to TYPE)``
2919     Convert a constant, CST, to another TYPE. The constraints of the
2920     operands are the same as those for the :ref:`bitcast
2921     instruction <i_bitcast>`.
2922 ``addrspacecast (CST to TYPE)``
2923     Convert a constant pointer or constant vector of pointer, CST, to another
2924     TYPE in a different address space. The constraints of the operands are the
2925     same as those for the :ref:`addrspacecast instruction <i_addrspacecast>`.
2926 ``getelementptr (TY, CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``, ``getelementptr inbounds (TY, CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``
2927     Perform the :ref:`getelementptr operation <i_getelementptr>` on
2928     constants. As with the :ref:`getelementptr <i_getelementptr>`
2929     instruction, the index list may have zero or more indexes, which are
2930     required to make sense for the type of "pointer to TY".
2931 ``select (COND, VAL1, VAL2)``
2932     Perform the :ref:`select operation <i_select>` on constants.
2933 ``icmp COND (VAL1, VAL2)``
2934     Performs the :ref:`icmp operation <i_icmp>` on constants.
2935 ``fcmp COND (VAL1, VAL2)``
2936     Performs the :ref:`fcmp operation <i_fcmp>` on constants.
2937 ``extractelement (VAL, IDX)``
2938     Perform the :ref:`extractelement operation <i_extractelement>` on
2939     constants.
2940 ``insertelement (VAL, ELT, IDX)``
2941     Perform the :ref:`insertelement operation <i_insertelement>` on
2942     constants.
2943 ``shufflevector (VEC1, VEC2, IDXMASK)``
2944     Perform the :ref:`shufflevector operation <i_shufflevector>` on
2945     constants.
2946 ``extractvalue (VAL, IDX0, IDX1, ...)``
2947     Perform the :ref:`extractvalue operation <i_extractvalue>` on
2948     constants. The index list is interpreted in a similar manner as
2949     indices in a ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At
2950     least one index value must be specified.
2951 ``insertvalue (VAL, ELT, IDX0, IDX1, ...)``
2952     Perform the :ref:`insertvalue operation <i_insertvalue>` on constants.
2953     The index list is interpreted in a similar manner as indices in a
2954     ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At least one index
2955     value must be specified.
2956 ``OPCODE (LHS, RHS)``
2957     Perform the specified operation of the LHS and RHS constants. OPCODE
2958     may be any of the :ref:`binary <binaryops>` or :ref:`bitwise
2959     binary <bitwiseops>` operations. The constraints on operands are
2960     the same as those for the corresponding instruction (e.g. no bitwise
2961     operations on floating point values are allowed).
2962
2963 Other Values
2964 ============
2965
2966 .. _inlineasmexprs:
2967
2968 Inline Assembler Expressions
2969 ----------------------------
2970
2971 LLVM supports inline assembler expressions (as opposed to :ref:`Module-Level
2972 Inline Assembly <moduleasm>`) through the use of a special value. This value
2973 represents the inline assembler as a template string (containing the
2974 instructions to emit), a list of operand constraints (stored as a string), a
2975 flag that indicates whether or not the inline asm expression has side effects,
2976 and a flag indicating whether the function containing the asm needs to align its
2977 stack conservatively.
2978
2979 The template string supports argument substitution of the operands using "``$``"
2980 followed by a number, to indicate substitution of the given register/memory
2981 location, as specified by the constraint string. "``${NUM:MODIFIER}``" may also
2982 be used, where ``MODIFIER`` is a target-specific annotation for how to print the
2983 operand (See :ref:`inline-asm-modifiers`).
2984
2985 A literal "``$``" may be included by using "``$$``" in the template. To include
2986 other special characters into the output, the usual "``\XX``" escapes may be
2987 used, just as in other strings. Note that after template substitution, the
2988 resulting assembly string is parsed by LLVM's integrated assembler unless it is
2989 disabled -- even when emitting a ``.s`` file -- and thus must contain assembly
2990 syntax known to LLVM.
2991
2992 LLVM's support for inline asm is modeled closely on the requirements of Clang's
2993 GCC-compatible inline-asm support. Thus, the feature-set and the constraint and
2994 modifier codes listed here are similar or identical to those in GCC's inline asm
2995 support. However, to be clear, the syntax of the template and constraint strings
2996 described here is *not* the same as the syntax accepted by GCC and Clang, and,
2997 while most constraint letters are passed through as-is by Clang, some get
2998 translated to other codes when converting from the C source to the LLVM
2999 assembly.
3000
3001 An example inline assembler expression is:
3002
3003 .. code-block:: llvm
3004
3005     i32 (i32) asm "bswap $0", "=r,r"
3006
3007 Inline assembler expressions may **only** be used as the callee operand
3008 of a :ref:`call <i_call>` or an :ref:`invoke <i_invoke>` instruction.
3009 Thus, typically we have:
3010
3011 .. code-block:: llvm
3012
3013     %X = call i32 asm "bswap $0", "=r,r"(i32 %Y)
3014
3015 Inline asms with side effects not visible in the constraint list must be
3016 marked as having side effects. This is done through the use of the
3017 '``sideeffect``' keyword, like so:
3018
3019 .. code-block:: llvm
3020
3021     call void asm sideeffect "eieio", ""()
3022
3023 In some cases inline asms will contain code that will not work unless
3024 the stack is aligned in some way, such as calls or SSE instructions on
3025 x86, yet will not contain code that does that alignment within the asm.
3026 The compiler should make conservative assumptions about what the asm
3027 might contain and should generate its usual stack alignment code in the
3028 prologue if the '``alignstack``' keyword is present:
3029
3030 .. code-block:: llvm
3031
3032     call void asm alignstack "eieio", ""()
3033
3034 Inline asms also support using non-standard assembly dialects. The
3035 assumed dialect is ATT. When the '``inteldialect``' keyword is present,
3036 the inline asm is using the Intel dialect. Currently, ATT and Intel are
3037 the only supported dialects. An example is:
3038
3039 .. code-block:: llvm
3040
3041     call void asm inteldialect "eieio", ""()
3042
3043 If multiple keywords appear the '``sideeffect``' keyword must come
3044 first, the '``alignstack``' keyword second and the '``inteldialect``'
3045 keyword last.
3046
3047 Inline Asm Constraint String
3048 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3049
3050 The constraint list is a comma-separated string, each element containing one or
3051 more constraint codes.
3052
3053 For each element in the constraint list an appropriate register or memory
3054 operand will be chosen, and it will be made available to assembly template
3055 string expansion as ``$0`` for the first constraint in the list, ``$1`` for the
3056 second, etc.
3057
3058 There are three different types of constraints, which are distinguished by a
3059 prefix symbol in front of the constraint code: Output, Input, and Clobber. The
3060 constraints must always be given in that order: outputs first, then inputs, then
3061 clobbers. They cannot be intermingled.
3062
3063 There are also three different categories of constraint codes:
3064
3065 - Register constraint. This is either a register class, or a fixed physical
3066   register. This kind of constraint will allocate a register, and if necessary,
3067   bitcast the argument or result to the appropriate type.
3068 - Memory constraint. This kind of constraint is for use with an instruction
3069   taking a memory operand. Different constraints allow for different addressing
3070   modes used by the target.
3071 - Immediate value constraint. This kind of constraint is for an integer or other
3072   immediate value which can be rendered directly into an instruction. The
3073   various target-specific constraints allow the selection of a value in the
3074   proper range for the instruction you wish to use it with.
3075
3076 Output constraints
3077 """"""""""""""""""
3078
3079 Output constraints are specified by an "``=``" prefix (e.g. "``=r``"). This
3080 indicates that the assembly will write to this operand, and the operand will
3081 then be made available as a return value of the ``asm`` expression. Output
3082 constraints do not consume an argument from the call instruction. (Except, see
3083 below about indirect outputs).
3084
3085 Normally, it is expected that no output locations are written to by the assembly
3086 expression until *all* of the inputs have been read. As such, LLVM may assign
3087 the same register to an output and an input. If this is not safe (e.g. if the
3088 assembly contains two instructions, where the first writes to one output, and
3089 the second reads an input and writes to a second output), then the "``&``"
3090 modifier must be used (e.g. "``=&r``") to specify that the output is an
3091 "early-clobber" output. Marking an ouput as "early-clobber" ensures that LLVM
3092 will not use the same register for any inputs (other than an input tied to this
3093 output).
3094
3095 Input constraints
3096 """""""""""""""""
3097
3098 Input constraints do not have a prefix -- just the constraint codes. Each input
3099 constraint will consume one argument from the call instruction. It is not
3100 permitted for the asm to write to any input register or memory location (unless
3101 that input is tied to an output). Note also that multiple inputs may all be
3102 assigned to the same register, if LLVM can determine that they necessarily all
3103 contain the same value.
3104
3105 Instead of providing a Constraint Code, input constraints may also "tie"
3106 themselves to an output constraint, by providing an integer as the constraint
3107 string. Tied inputs still consume an argument from the call instruction, and
3108 take up a position in the asm template numbering as is usual -- they will simply
3109 be constrained to always use the same register as the output they've been tied
3110 to. For example, a constraint string of "``=r,0``" says to assign a register for
3111 output, and use that register as an input as well (it being the 0'th
3112 constraint).
3113
3114 It is permitted to tie an input to an "early-clobber" output. In that case, no
3115 *other* input may share the same register as the input tied to the early-clobber
3116 (even when the other input has the same value).
3117
3118 You may only tie an input to an output which has a register constraint, not a
3119 memory constraint. Only a single input may be tied to an output.
3120
3121 There is also an "interesting" feature which deserves a bit of explanation: if a
3122 register class constraint allocates a register which is too small for the value
3123 type operand provided as input, the input value will be split into multiple
3124 registers, and all of them passed to the inline asm.
3125
3126 However, this feature is often not as useful as you might think.
3127
3128 Firstly, the registers are *not* guaranteed to be consecutive. So, on those
3129 architectures that have instructions which operate on multiple consecutive
3130 instructions, this is not an appropriate way to support them. (e.g. the 32-bit
3131 SparcV8 has a 64-bit load, which instruction takes a single 32-bit register. The
3132 hardware then loads into both the named register, and the next register. This
3133 feature of inline asm would not be useful to support that.)
3134
3135 A few of the targets provide a template string modifier allowing explicit access
3136 to the second register of a two-register operand (e.g. MIPS ``L``, ``M``, and
3137 ``D``). On such an architecture, you can actually access the second allocated
3138 register (yet, still, not any subsequent ones). But, in that case, you're still
3139 probably better off simply splitting the value into two separate operands, for
3140 clarity. (e.g. see the description of the ``A`` constraint on X86, which,
3141 despite existing only for use with this feature, is not really a good idea to
3142 use)
3143
3144 Indirect inputs and outputs
3145 """""""""""""""""""""""""""
3146
3147 Indirect output or input constraints can be specified by the "``*``" modifier
3148 (which goes after the "``=``" in case of an output). This indicates that the asm
3149 will write to or read from the contents of an *address* provided as an input
3150 argument. (Note that in this way, indirect outputs act more like an *input* than
3151 an output: just like an input, they consume an argument of the call expression,
3152 rather than producing a return value. An indirect output constraint is an
3153 "output" only in that the asm is expected to write to the contents of the input
3154 memory location, instead of just read from it).
3155
3156 This is most typically used for memory constraint, e.g. "``=*m``", to pass the
3157 address of a variable as a value.
3158
3159 It is also possible to use an indirect *register* constraint, but only on output
3160 (e.g. "``=*r``"). This will cause LLVM to allocate a register for an output
3161 value normally, and then, separately emit a store to the address provided as
3162 input, after the provided inline asm. (It's not clear what value this
3163 functionality provides, compared to writing the store explicitly after the asm
3164 statement, and it can only produce worse code, since it bypasses many
3165 optimization passes. I would recommend not using it.)
3166
3167
3168 Clobber constraints
3169 """""""""""""""""""
3170
3171 A clobber constraint is indicated by a "``~``" prefix. A clobber does not
3172 consume an input operand, nor generate an output. Clobbers cannot use any of the
3173 general constraint code letters -- they may use only explicit register
3174 constraints, e.g. "``~{eax}``". The one exception is that a clobber string of
3175 "``~{memory}``" indicates that the assembly writes to arbitrary undeclared
3176 memory locations -- not only the memory pointed to by a declared indirect
3177 output.
3178
3179
3180 Constraint Codes
3181 """"""""""""""""
3182 After a potential prefix comes constraint code, or codes.
3183
3184 A Constraint Code is either a single letter (e.g. "``r``"), a "``^``" character
3185 followed by two letters (e.g. "``^wc``"), or "``{``" register-name "``}``"
3186 (e.g. "``{eax}``").
3187
3188 The one and two letter constraint codes are typically chosen to be the same as
3189 GCC's constraint codes.
3190
3191 A single constraint may include one or more than constraint code in it, leaving
3192 it up to LLVM to choose which one to use. This is included mainly for
3193 compatibility with the translation of GCC inline asm coming from clang.
3194
3195 There are two ways to specify alternatives, and either or both may be used in an
3196 inline asm constraint list:
3197
3198 1) Append the codes to each other, making a constraint code set. E.g. "``im``"
3199    or "``{eax}m``". This means "choose any of the options in the set". The
3200    choice of constraint is made independently for each constraint in the
3201    constraint list.
3202
3203 2) Use "``|``" between constraint code sets, creating alternatives. Every
3204    constraint in the constraint list must have the same number of alternative
3205    sets. With this syntax, the same alternative in *all* of the items in the
3206    constraint list will be chosen together.
3207
3208 Putting those together, you might have a two operand constraint string like
3209 ``"rm|r,ri|rm"``. This indicates that if operand 0 is ``r`` or ``m``, then
3210 operand 1 may be one of ``r`` or ``i``. If operand 0 is ``r``, then operand 1
3211 may be one of ``r`` or ``m``. But, operand 0 and 1 cannot both be of type m.
3212
3213 However, the use of either of the alternatives features is *NOT* recommended, as
3214 LLVM is not able to make an intelligent choice about which one to use. (At the
3215 point it currently needs to choose, not enough information is available to do so
3216 in a smart way.) Thus, it simply tries to make a choice that's most likely to
3217 compile, not one that will be optimal performance. (e.g., given "``rm``", it'll
3218 always choose to use memory, not registers). And, if given multiple registers,
3219 or multiple register classes, it will simply choose the first one. (In fact, it
3220 doesn't currently even ensure explicitly specified physical registers are
3221 unique, so specifying multiple physical registers as alternatives, like
3222 ``{r11}{r12},{r11}{r12}``, will assign r11 to both operands, not at all what was
3223 intended.)
3224
3225 Supported Constraint Code List
3226 """"""""""""""""""""""""""""""
3227
3228 The constraint codes are, in general, expected to behave the same way they do in
3229 GCC. LLVM's support is often implemented on an 'as-needed' basis, to support C
3230 inline asm code which was supported by GCC. A mismatch in behavior between LLVM
3231 and GCC likely indicates a bug in LLVM.
3232
3233 Some constraint codes are typically supported by all targets:
3234
3235 - ``r``: A register in the target's general purpose register class.
3236 - ``m``: A memory address operand. It is target-specific what addressing modes
3237   are supported, typical examples are register, or register + register offset,
3238   or register + immediate offset (of some target-specific size).
3239 - ``i``: An integer constant (of target-specific width). Allows either a simple
3240   immediate, or a relocatable value.
3241 - ``n``: An integer constant -- *not* including relocatable values.
3242 - ``s``: An integer constant, but allowing *only* relocatable values.
3243 - ``X``: Allows an operand of any kind, no constraint whatsoever. Typically
3244   useful to pass a label for an asm branch or call.
3245
3246   .. FIXME: but that surely isn't actually okay to jump out of an asm
3247      block without telling llvm about the control transfer???)
3248
3249 - ``{register-name}``: Requires exactly the named physical register.
3250
3251 Other constraints are target-specific:
3252
3253 AArch64:
3254
3255 - ``z``: An immediate integer 0. Outputs ``WZR`` or ``XZR``, as appropriate.
3256 - ``I``: An immediate integer valid for an ``ADD`` or ``SUB`` instruction,
3257   i.e. 0 to 4095 with optional shift by 12.
3258 - ``J``: An immediate integer that, when negated, is valid for an ``ADD`` or
3259   ``SUB`` instruction, i.e. -1 to -4095 with optional left shift by 12.
3260 - ``K``: An immediate integer that is valid for the 'bitmask immediate 32' of a
3261   logical instruction like ``AND``, ``EOR``, or ``ORR`` with a 32-bit register.
3262 - ``L``: An immediate integer that is valid for the 'bitmask immediate 64' of a
3263   logical instruction like ``AND``, ``EOR``, or ``ORR`` with a 64-bit register.
3264 - ``M``: An immediate integer for use with the ``MOV`` assembly alias on a
3265   32-bit register. This is a superset of ``K``: in addition to the bitmask
3266   immediate, also allows immediate integers which can be loaded with a single
3267   ``MOVZ`` or ``MOVL`` instruction.
3268 - ``N``: An immediate integer for use with the ``MOV`` assembly alias on a
3269   64-bit register. This is a superset of ``L``.
3270 - ``Q``: Memory address operand must be in a single register (no
3271   offsets). (However, LLVM currently does this for the ``m`` constraint as
3272   well.)
3273 - ``r``: A 32 or 64-bit integer register (W* or X*).
3274 - ``w``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register.
3275 - ``x``: A lower 128-bit floating-point/SIMD register (``V0`` to ``V15``).
3276
3277 AMDGPU:
3278
3279 - ``r``: A 32 or 64-bit integer register.
3280 - ``[0-9]v``: The 32-bit VGPR register, number 0-9.
3281 - ``[0-9]s``: The 32-bit SGPR register, number 0-9.
3282
3283
3284 All ARM modes:
3285
3286 - ``Q``, ``Um``, ``Un``, ``Uq``, ``Us``, ``Ut``, ``Uv``, ``Uy``: Memory address
3287   operand. Treated the same as operand ``m``, at the moment.
3288
3289 ARM and ARM's Thumb2 mode:
3290
3291 - ``j``: An immediate integer between 0 and 65535 (valid for ``MOVW``)
3292 - ``I``: An immediate integer valid for a data-processing instruction.
3293 - ``J``: An immediate integer between -4095 and 4095.
3294 - ``K``: An immediate integer whose bitwise inverse is valid for a
3295   data-processing instruction. (Can be used with template modifier "``B``" to
3296   print the inverted value).
3297 - ``L``: An immediate integer whose negation is valid for a data-processing
3298   instruction. (Can be used with template modifier "``n``" to print the negated
3299   value).
3300 - ``M``: A power of two or a integer between 0 and 32.
3301 - ``N``: Invalid immediate constraint.
3302 - ``O``: Invalid immediate constraint.
3303 - ``r``: A general-purpose 32-bit integer register (``r0-r15``).
3304 - ``l``: In Thumb2 mode, low 32-bit GPR registers (``r0-r7``). In ARM mode, same
3305   as ``r``.
3306 - ``h``: In Thumb2 mode, a high 32-bit GPR register (``r8-r15``). In ARM mode,
3307   invalid.
3308 - ``w``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register: ``s0-s31``,
3309   ``d0-d31``, or ``q0-q15``.
3310 - ``x``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register: ``s0-s15``,
3311   ``d0-d7``, or ``q0-q3``.
3312 - ``t``: A floating-point/SIMD register, only supports 32-bit values:
3313   ``s0-s31``.
3314
3315 ARM's Thumb1 mode:
3316
3317 - ``I``: An immediate integer between 0 and 255.
3318 - ``J``: An immediate integer between -255 and -1.
3319 - ``K``: An immediate integer between 0 and 255, with optional left-shift by
3320   some amount.
3321 - ``L``: An immediate integer between -7 and 7.
3322 - ``M``: An immediate integer which is a multiple of 4 between 0 and 1020.
3323 - ``N``: An immediate integer between 0 and 31.
3324 - ``O``: An immediate integer which is a multiple of 4 between -508 and 508.
3325 - ``r``: A low 32-bit GPR register (``r0-r7``).
3326 - ``l``: A low 32-bit GPR register (``r0-r7``).
3327 - ``h``: A high GPR register (``r0-r7``).
3328 - ``w``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register: ``s0-s31``,
3329   ``d0-d31``, or ``q0-q15``.
3330 - ``x``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register: ``s0-s15``,
3331   ``d0-d7``, or ``q0-q3``.
3332 - ``t``: A floating-point/SIMD register, only supports 32-bit values:
3333   ``s0-s31``.
3334
3335
3336 Hexagon:
3337
3338 - ``o``, ``v``: A memory address operand, treated the same as constraint ``m``,
3339   at the moment.
3340 - ``r``: A 32 or 64-bit register.
3341
3342 MSP430:
3343
3344 - ``r``: An 8 or 16-bit register.
3345
3346 MIPS:
3347
3348 - ``I``: An immediate signed 16-bit integer.
3349 - ``J``: An immediate integer zero.
3350 - ``K``: An immediate unsigned 16-bit integer.
3351 - ``L``: An immediate 32-bit integer, where the lower 16 bits are 0.
3352 - ``N``: An immediate integer between -65535 and -1.
3353 - ``O``: An immediate signed 15-bit integer.
3354 - ``P``: An immediate integer between 1 and 65535.
3355 - ``m``: A memory address operand. In MIPS-SE mode, allows a base address
3356   register plus 16-bit immediate offset. In MIPS mode, just a base register.
3357 - ``R``: A memory address operand. In MIPS-SE mode, allows a base address
3358   register plus a 9-bit signed offset. In MIPS mode, the same as constraint
3359   ``m``.
3360 - ``ZC``: A memory address operand, suitable for use in a ``pref``, ``ll``, or
3361   ``sc`` instruction on the given subtarget (details vary).
3362 - ``r``, ``d``,  ``y``: A 32 or 64-bit GPR register.
3363 - ``f``: A 32 or 64-bit FPU register (``F0-F31``), or a 128-bit MSA register
3364   (``W0-W31``). In the case of MSA registers, it is recommended to use the ``w``
3365   argument modifier for compatibility with GCC.
3366 - ``c``: A 32-bit or 64-bit GPR register suitable for indirect jump (always
3367   ``25``).
3368 - ``l``: The ``lo`` register, 32 or 64-bit.
3369 - ``x``: Invalid.
3370
3371 NVPTX:
3372
3373 - ``b``: A 1-bit integer register.
3374 - ``c`` or ``h``: A 16-bit integer register.
3375 - ``r``: A 32-bit integer register.
3376 - ``l`` or ``N``: A 64-bit integer register.
3377 - ``f``: A 32-bit float register.
3378 - ``d``: A 64-bit float register.
3379
3380
3381 PowerPC:
3382
3383 - ``I``: An immediate signed 16-bit integer.
3384 - ``J``: An immediate unsigned 16-bit integer, shifted left 16 bits.
3385 - ``K``: An immediate unsigned 16-bit integer.
3386 - ``L``: An immediate signed 16-bit integer, shifted left 16 bits.
3387 - ``M``: An immediate integer greater than 31.
3388 - ``N``: An immediate integer that is an exact power of 2.
3389 - ``O``: The immediate integer constant 0.
3390 - ``P``: An immediate integer constant whose negation is a signed 16-bit
3391   constant.
3392 - ``es``, ``o``, ``Q``, ``Z``, ``Zy``: A memory address operand, currently
3393   treated the same as ``m``.
3394 - ``r``: A 32 or 64-bit integer register.
3395 - ``b``: A 32 or 64-bit integer register, excluding ``R0`` (that is:
3396   ``R1-R31``).
3397 - ``f``: A 32 or 64-bit float register (``F0-F31``), or when QPX is enabled, a
3398   128 or 256-bit QPX register (``Q0-Q31``; aliases the ``F`` registers).
3399 - ``v``: For ``4 x f32`` or ``4 x f64`` types, when QPX is enabled, a
3400   128 or 256-bit QPX register (``Q0-Q31``), otherwise a 128-bit
3401   altivec vector register (``V0-V31``).
3402
3403   .. FIXME: is this a bug that v accepts QPX registers? I think this
3404      is supposed to only use the altivec vector registers?
3405
3406 - ``y``: Condition register (``CR0-CR7``).
3407 - ``wc``: An individual CR bit in a CR register.
3408 - ``wa``, ``wd``, ``wf``: Any 128-bit VSX vector register, from the full VSX
3409   register set (overlapping both the floating-point and vector register files).
3410 - ``ws``: A 32 or 64-bit floating point register, from the full VSX register
3411   set.
3412
3413 Sparc:
3414
3415 - ``I``: An immediate 13-bit signed integer.
3416 - ``r``: A 32-bit integer register.
3417
3418 SystemZ:
3419
3420 - ``I``: An immediate unsigned 8-bit integer.
3421 - ``J``: An immediate unsigned 12-bit integer.
3422 - ``K``: An immediate signed 16-bit integer.
3423 - ``L``: An immediate signed 20-bit integer.
3424 - ``M``: An immediate integer 0x7fffffff.
3425 - ``Q``, ``R``, ``S``, ``T``: A memory address operand, treated the same as
3426   ``m``, at the moment.
3427 - ``r`` or ``d``: A 32, 64, or 128-bit integer register.
3428 - ``a``: A 32, 64, or 128-bit integer address register (excludes R0, which in an
3429   address context evaluates as zero).
3430 - ``h``: A 32-bit value in the high part of a 64bit data register
3431   (LLVM-specific)
3432 - ``f``: A 32, 64, or 128-bit floating point register.
3433
3434 X86:
3435
3436 - ``I``: An immediate integer between 0 and 31.
3437 - ``J``: An immediate integer between 0 and 64.
3438 - ``K``: An immediate signed 8-bit integer.
3439 - ``L``: An immediate integer, 0xff or 0xffff or (in 64-bit mode only)
3440   0xffffffff.
3441 - ``M``: An immediate integer between 0 and 3.
3442 - ``N``: An immediate unsigned 8-bit integer.
3443 - ``O``: An immediate integer between 0 and 127.
3444 - ``e``: An immediate 32-bit signed integer.
3445 - ``Z``: An immediate 32-bit unsigned integer.
3446 - ``o``, ``v``: Treated the same as ``m``, at the moment.
3447 - ``q``: An 8, 16, 32, or 64-bit register which can be accessed as an 8-bit
3448   ``l`` integer register. On X86-32, this is the ``a``, ``b``, ``c``, and ``d``
3449   registers, and on X86-64, it is all of the integer registers.
3450 - ``Q``: An 8, 16, 32, or 64-bit register which can be accessed as an 8-bit
3451   ``h`` integer register. This is the ``a``, ``b``, ``c``, and ``d`` registers.
3452 - ``r`` or ``l``: An 8, 16, 32, or 64-bit integer register.
3453 - ``R``: An 8, 16, 32, or 64-bit "legacy" integer register -- one which has
3454   existed since i386, and can be accessed without the REX prefix.
3455 - ``f``: A 32, 64, or 80-bit '387 FPU stack pseudo-register.
3456 - ``y``: A 64-bit MMX register, if MMX is enabled.
3457 - ``x``: If SSE is enabled: a 32 or 64-bit scalar operand, or 128-bit vector
3458   operand in a SSE register. If AVX is also enabled, can also be a 256-bit
3459   vector operand in an AVX register. If AVX-512 is also enabled, can also be a
3460   512-bit vector operand in an AVX512 register, Otherwise, an error.
3461 - ``Y``: The same as ``x``, if *SSE2* is enabled, otherwise an error.
3462 - ``A``: Special case: allocates EAX first, then EDX, for a single operand (in
3463   32-bit mode, a 64-bit integer operand will get split into two registers). It
3464   is not recommended to use this constraint, as in 64-bit mode, the 64-bit
3465   operand will get allocated only to RAX -- if two 32-bit operands are needed,
3466   you're better off splitting it yourself, before passing it to the asm
3467   statement.
3468
3469 XCore:
3470
3471 - ``r``: A 32-bit integer register.
3472
3473
3474 .. _inline-asm-modifiers:
3475
3476 Asm template argument modifiers
3477 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3478
3479 In the asm template string, modifiers can be used on the operand reference, like
3480 "``${0:n}``".
3481
3482 The modifiers are, in general, expected to behave the same way they do in
3483 GCC. LLVM's support is often implemented on an 'as-needed' basis, to support C
3484 inline asm code which was supported by GCC. A mismatch in behavior between LLVM
3485 and GCC likely indicates a bug in LLVM.
3486
3487 Target-independent:
3488
3489 - ``c``: Print an immediate integer constant unadorned, without
3490   the target-specific immediate punctuation (e.g. no ``$`` prefix).
3491 - ``n``: Negate and print immediate integer constant unadorned, without the
3492   target-specific immediate punctuation (e.g. no ``$`` prefix).
3493 - ``l``: Print as an unadorned label, without the target-specific label
3494   punctuation (e.g. no ``$`` prefix).
3495
3496 AArch64:
3497
3498 - ``w``: Print a GPR register with a ``w*`` name instead of ``x*`` name. E.g.,
3499   instead of ``x30``, print ``w30``.
3500 - ``x``: Print a GPR register with a ``x*`` name. (this is the default, anyhow).
3501 - ``b``, ``h``, ``s``, ``d``, ``q``: Print a floating-point/SIMD register with a
3502   ``b*``, ``h*``, ``s*``, ``d*``, or ``q*`` name, rather than the default of
3503   ``v*``.
3504
3505 AMDGPU:
3506
3507 - ``r``: No effect.
3508
3509 ARM:
3510
3511 - ``a``: Print an operand as an address (with ``[`` and ``]`` surrounding a
3512   register).
3513 - ``P``: No effect.
3514 - ``q``: No effect.
3515 - ``y``: Print a VFP single-precision register as an indexed double (e.g. print
3516   as ``d4[1]`` instead of ``s9``)
3517 - ``B``: Bitwise invert and print an immediate integer constant without ``#``
3518   prefix.
3519 - ``L``: Print the low 16-bits of an immediate integer constant.
3520 - ``M``: Print as a register set suitable for ldm/stm. Also prints *all*
3521   register operands subsequent to the specified one (!), so use carefully.
3522 - ``Q``: Print the low-order register of a register-pair, or the low-order
3523   register of a two-register operand.
3524 - ``R``: Print the high-order register of a register-pair, or the high-order
3525   register of a two-register operand.
3526 - ``H``: Print the second register of a register-pair. (On a big-endian system,
3527   ``H`` is equivalent to ``Q``, and on little-endian system, ``H`` is equivalent
3528   to ``R``.)
3529
3530   .. FIXME: H doesn't currently support printing the second register
3531      of a two-register operand.
3532
3533 - ``e``: Print the low doubleword register of a NEON quad register.
3534 - ``f``: Print the high doubleword register of a NEON quad register.
3535 - ``m``: Print the base register of a memory operand without the ``[`` and ``]``
3536   adornment.
3537
3538 Hexagon:
3539
3540 - ``L``: Print the second register of a two-register operand. Requires that it
3541   has been allocated consecutively to the first.
3542
3543   .. FIXME: why is it restricted to consecutive ones? And there's
3544      nothing that ensures that happens, is there?
3545
3546 - ``I``: Print the letter 'i' if the operand is an integer constant, otherwise
3547   nothing. Used to print 'addi' vs 'add' instructions.
3548
3549 MSP430:
3550
3551 No additional modifiers.
3552
3553 MIPS:
3554
3555 - ``X``: Print an immediate integer as hexadecimal
3556 - ``x``: Print the low 16 bits of an immediate integer as hexadecimal.
3557 - ``d``: Print an immediate integer as decimal.
3558 - ``m``: Subtract one and print an immediate integer as decimal.
3559 - ``z``: Print $0 if an immediate zero, otherwise print normally.
3560 - ``L``: Print the low-order register of a two-register operand, or prints the
3561   address of the low-order word of a double-word memory operand.
3562
3563   .. FIXME: L seems to be missing memory operand support.
3564
3565 - ``M``: Print the high-order register of a two-register operand, or prints the
3566   address of the high-order word of a double-word memory operand.
3567
3568   .. FIXME: M seems to be missing memory operand support.
3569
3570 - ``D``: Print the second register of a two-register operand, or prints the
3571   second word of a double-word memory operand. (On a big-endian system, ``D`` is
3572   equivalent to ``L``, and on little-endian system, ``D`` is equivalent to
3573   ``M``.)
3574 - ``w``: No effect. Provided for compatibility with GCC which requires this
3575   modifier in order to print MSA registers (``W0-W31``) with the ``f``
3576   constraint.
3577
3578 NVPTX:
3579
3580 - ``r``: No effect.
3581
3582 PowerPC:
3583
3584 - ``L``: Print the second register of a two-register operand. Requires that it
3585   has been allocated consecutively to the first.
3586
3587   .. FIXME: why is it restricted to consecutive ones? And there's
3588      nothing that ensures that happens, is there?
3589
3590 - ``I``: Print the letter 'i' if the operand is an integer constant, otherwise
3591   nothing. Used to print 'addi' vs 'add' instructions.
3592 - ``y``: For a memory operand, prints formatter for a two-register X-form
3593   instruction. (Currently always prints ``r0,OPERAND``).
3594 - ``U``: Prints 'u' if the memory operand is an update form, and nothing
3595   otherwise. (NOTE: LLVM does not support update form, so this will currently
3596   always print nothing)
3597 - ``X``: Prints 'x' if the memory operand is an indexed form. (NOTE: LLVM does
3598   not support indexed form, so this will currently always print nothing)
3599
3600 Sparc:
3601
3602 - ``r``: No effect.
3603
3604 SystemZ:
3605
3606 SystemZ implements only ``n``, and does *not* support any of the other
3607 target-independent modifiers.
3608
3609 X86:
3610
3611 - ``c``: Print an unadorned integer or symbol name. (The latter is
3612   target-specific behavior for this typically target-independent modifier).
3613 - ``A``: Print a register name with a '``*``' before it.
3614 - ``b``: Print an 8-bit register name (e.g. ``al``); do nothing on a memory
3615   operand.
3616 - ``h``: Print the upper 8-bit register name (e.g. ``ah``); do nothing on a
3617   memory operand.
3618 - ``w``: Print the 16-bit register name (e.g. ``ax``); do nothing on a memory
3619   operand.
3620 - ``k``: Print the 32-bit register name (e.g. ``eax``); do nothing on a memory
3621   operand.
3622 - ``q``: Print the 64-bit register name (e.g. ``rax``), if 64-bit registers are
3623   available, otherwise the 32-bit register name; do nothing on a memory operand.
3624 - ``n``: Negate and print an unadorned integer, or, for operands other than an
3625   immediate integer (e.g. a relocatable symbol expression), print a '-' before
3626   the operand. (The behavior for relocatable symbol expressions is a
3627   target-specific behavior for this typically target-independent modifier)
3628 - ``H``: Print a memory reference with additional offset +8.
3629 - ``P``: Print a memory reference or operand for use as the argument of a call
3630   instruction. (E.g. omit ``(rip)``, even though it's PC-relative.)
3631
3632 XCore:
3633
3634 No additional modifiers.
3635
3636
3637 Inline Asm Metadata
3638 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3639
3640 The call instructions that wrap inline asm nodes may have a
3641 "``!srcloc``" MDNode attached to it that contains a list of constant
3642 integers. If present, the code generator will use the integer as the
3643 location cookie value when report errors through the ``LLVMContext``
3644 error reporting mechanisms. This allows a front-end to correlate backend
3645 errors that occur with inline asm back to the source code that produced
3646 it. For example:
3647
3648 .. code-block:: llvm
3649
3650     call void asm sideeffect "something bad", ""(), !srcloc !42
3651     ...
3652     !42 = !{ i32 1234567 }
3653
3654 It is up to the front-end to make sense of the magic numbers it places
3655 in the IR. If the MDNode contains multiple constants, the code generator
3656 will use the one that corresponds to the line of the asm that the error
3657 occurs on.
3658
3659 .. _metadata:
3660
3661 Metadata
3662 ========
3663
3664 LLVM IR allows metadata to be attached to instructions in the program
3665 that can convey extra information about the code to the optimizers and
3666 code generator. One example application of metadata is source-level
3667 debug information. There are two metadata primitives: strings and nodes.
3668
3669 Metadata does not have a type, and is not a value. If referenced from a
3670 ``call`` instruction, it uses the ``metadata`` type.
3671
3672 All metadata are identified in syntax by a exclamation point ('``!``').
3673
3674 .. _metadata-string:
3675
3676 Metadata Nodes and Metadata Strings
3677 -----------------------------------
3678
3679 A metadata string is a string surrounded by double quotes. It can
3680 contain any character by escaping non-printable characters with
3681 "``\xx``" where "``xx``" is the two digit hex code. For example:
3682 "``!"test\00"``".
3683
3684 Metadata nodes are represented with notation similar to structure
3685 constants (a comma separated list of elements, surrounded by braces and
3686 preceded by an exclamation point). Metadata nodes can have any values as
3687 their operand. For example:
3688
3689 .. code-block:: llvm
3690
3691     !{ !"test\00", i32 10}
3692
3693 Metadata nodes that aren't uniqued use the ``distinct`` keyword. For example:
3694
3695 .. code-block:: llvm
3696
3697     !0 = distinct !{!"test\00", i32 10}
3698
3699 ``distinct`` nodes are useful when nodes shouldn't be merged based on their
3700 content. They can also occur when transformations cause uniquing collisions
3701 when metadata operands change.
3702
3703 A :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` is a collection of
3704 metadata nodes, which can be looked up in the module symbol table. For
3705 example:
3706
3707 .. code-block:: llvm
3708
3709     !foo = !{!4, !3}
3710
3711 Metadata can be used as function arguments. Here ``llvm.dbg.value``
3712 function is using two metadata arguments:
3713
3714 .. code-block:: llvm
3715
3716     call void @llvm.dbg.value(metadata !24, i64 0, metadata !25)
3717
3718 Metadata can be attached to an instruction. Here metadata ``!21`` is attached
3719 to the ``add`` instruction using the ``!dbg`` identifier:
3720
3721 .. code-block:: llvm
3722
3723     %indvar.next = add i64 %indvar, 1, !dbg !21
3724
3725 Metadata can also be attached to a function definition. Here metadata ``!22``
3726 is attached to the ``foo`` function using the ``!dbg`` identifier:
3727
3728 .. code-block:: llvm
3729
3730     define void @foo() !dbg !22 {
3731       ret void
3732     }
3733
3734 More information about specific metadata nodes recognized by the
3735 optimizers and code generator is found below.
3736
3737 .. _specialized-metadata:
3738
3739 Specialized Metadata Nodes
3740 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3741
3742 Specialized metadata nodes are custom data structures in metadata (as opposed
3743 to generic tuples). Their fields are labelled, and can be specified in any
3744 order.
3745
3746 These aren't inherently debug info centric, but currently all the specialized
3747 metadata nodes are related to debug info.
3748
3749 .. _DICompileUnit:
3750
3751 DICompileUnit
3752 """""""""""""
3753
3754 ``DICompileUnit`` nodes represent a compile unit. The ``enums:``,
3755 ``retainedTypes:``, ``subprograms:``, ``globals:``, ``imports:`` and ``macros:``
3756 fields are tuples containing the debug info to be emitted along with the compile
3757 unit, regardless of code optimizations (some nodes are only emitted if there are
3758 references to them from instructions).
3759
3760 .. code-block:: llvm
3761
3762     !0 = !DICompileUnit(language: DW_LANG_C99, file: !1, producer: "clang",
3763                         isOptimized: true, flags: "-O2", runtimeVersion: 2,
3764                         splitDebugFilename: "abc.debug", emissionKind: 1,
3765                         enums: !2, retainedTypes: !3, subprograms: !4,
3766                         globals: !5, imports: !6, macros: !7, dwoId: 0x0abcd)
3767
3768 Compile unit descriptors provide the root scope for objects declared in a
3769 specific compilation unit. File descriptors are defined using this scope.
3770 These descriptors are collected by a named metadata ``!llvm.dbg.cu``. They
3771 keep track of subprograms, global variables, type information, and imported
3772 entities (declarations and namespaces).
3773
3774 .. _DIFile:
3775
3776 DIFile
3777 """"""
3778
3779 ``DIFile`` nodes represent files. The ``filename:`` can include slashes.
3780
3781 .. code-block:: llvm
3782
3783     !0 = !DIFile(filename: "path/to/file", directory: "/path/to/dir")
3784
3785 Files are sometimes used in ``scope:`` fields, and are the only valid target
3786 for ``file:`` fields.
3787
3788 .. _DIBasicType:
3789
3790 DIBasicType
3791 """""""""""
3792
3793 ``DIBasicType`` nodes represent primitive types, such as ``int``, ``bool`` and
3794 ``float``. ``tag:`` defaults to ``DW_TAG_base_type``.
3795
3796 .. code-block:: llvm
3797
3798     !0 = !DIBasicType(name: "unsigned char", size: 8, align: 8,
3799                       encoding: DW_ATE_unsigned_char)
3800     !1 = !DIBasicType(tag: DW_TAG_unspecified_type, name: "decltype(nullptr)")
3801
3802 The ``encoding:`` describes the details of the type. Usually it's one of the
3803 following:
3804
3805 .. code-block:: llvm
3806
3807   DW_ATE_address       = 1
3808   DW_ATE_boolean       = 2
3809   DW_ATE_float         = 4
3810   DW_ATE_signed        = 5
3811   DW_ATE_signed_char   = 6
3812   DW_ATE_unsigned      = 7
3813   DW_ATE_unsigned_char = 8
3814
3815 .. _DISubroutineType:
3816
3817 DISubroutineType
3818 """"""""""""""""
3819
3820 ``DISubroutineType`` nodes represent subroutine types. Their ``types:`` field
3821 refers to a tuple; the first operand is the return type, while the rest are the
3822 types of the formal arguments in order. If the first operand is ``null``, that
3823 represents a function with no return value (such as ``void foo() {}`` in C++).
3824
3825 .. code-block:: llvm
3826
3827     !0 = !BasicType(name: "int", size: 32, align: 32, DW_ATE_signed)
3828     !1 = !BasicType(name: "char", size: 8, align: 8, DW_ATE_signed_char)
3829     !2 = !DISubroutineType(types: !{null, !0, !1}) ; void (int, char)
3830
3831 .. _DIDerivedType:
3832
3833 DIDerivedType
3834 """""""""""""
3835
3836 ``DIDerivedType`` nodes represent types derived from other types, such as
3837 qualified types.
3838
3839 .. code-block:: llvm
3840
3841     !0 = !DIBasicType(name: "unsigned char", size: 8, align: 8,
3842                       encoding: DW_ATE_unsigned_char)
3843     !1 = !DIDerivedType(tag: DW_TAG_pointer_type, baseType: !0, size: 32,
3844                         align: 32)
3845
3846 The following ``tag:`` values are valid:
3847
3848 .. code-block:: llvm
3849
3850   DW_TAG_formal_parameter   = 5
3851   DW_TAG_member             = 13
3852   DW_TAG_pointer_type       = 15
3853   DW_TAG_reference_type     = 16
3854   DW_TAG_typedef            = 22
3855   DW_TAG_ptr_to_member_type = 31
3856   DW_TAG_const_type         = 38
3857   DW_TAG_volatile_type      = 53
3858   DW_TAG_restrict_type      = 55
3859
3860 ``DW_TAG_member`` is used to define a member of a :ref:`composite type
3861 <DICompositeType>` or :ref:`subprogram <DISubprogram>`. The type of the member
3862 is the ``baseType:``. The ``offset:`` is the member's bit offset.
3863 ``DW_TAG_formal_parameter`` is used to define a member which is a formal
3864 argument of a subprogram.
3865
3866 ``DW_TAG_typedef`` is used to provide a name for the ``baseType:``.
3867
3868 ``DW_TAG_pointer_type``, ``DW_TAG_reference_type``, ``DW_TAG_const_type``,
3869 ``DW_TAG_volatile_type`` and ``DW_TAG_restrict_type`` are used to qualify the
3870 ``baseType:``.
3871
3872 Note that the ``void *`` type is expressed as a type derived from NULL.
3873
3874 .. _DICompositeType:
3875
3876 DICompositeType
3877 """""""""""""""
3878
3879 ``DICompositeType`` nodes represent types composed of other types, like
3880 structures and unions. ``elements:`` points to a tuple of the composed types.
3881
3882 If the source language supports ODR, the ``identifier:`` field gives the unique
3883 identifier used for type merging between modules. When specified, other types
3884 can refer to composite types indirectly via a :ref:`metadata string
3885 <metadata-string>` that matches their identifier.
3886
3887 .. code-block:: llvm
3888
3889     !0 = !DIEnumerator(name: "SixKind", value: 7)
3890     !1 = !DIEnumerator(name: "SevenKind", value: 7)
3891     !2 = !DIEnumerator(name: "NegEightKind", value: -8)
3892     !3 = !DICompositeType(tag: DW_TAG_enumeration_type, name: "Enum", file: !12,
3893                           line: 2, size: 32, align: 32, identifier: "_M4Enum",
3894                           elements: !{!0, !1, !2})
3895
3896 The following ``tag:`` values are valid:
3897
3898 .. code-block:: llvm
3899
3900   DW_TAG_array_type       = 1
3901   DW_TAG_class_type       = 2
3902   DW_TAG_enumeration_type = 4
3903   DW_TAG_structure_type   = 19
3904   DW_TAG_union_type       = 23
3905   DW_TAG_subroutine_type  = 21
3906   DW_TAG_inheritance      = 28
3907
3908
3909 For ``DW_TAG_array_type``, the ``elements:`` should be :ref:`subrange
3910 descriptors <DISubrange>`, each representing the range of subscripts at that
3911 level of indexing. The ``DIFlagVector`` flag to ``flags:`` indicates that an
3912 array type is a native packed vector.
3913
3914 For ``DW_TAG_enumeration_type``, the ``elements:`` should be :ref:`enumerator
3915 descriptors <DIEnumerator>`, each representing the definition of an enumeration
3916 value for the set. All enumeration type descriptors are collected in the
3917 ``enums:`` field of the :ref:`compile unit <DICompileUnit>`.
3918
3919 For ``DW_TAG_structure_type``, ``DW_TAG_class_type``, and
3920 ``DW_TAG_union_type``, the ``elements:`` should be :ref:`derived types
3921 <DIDerivedType>` with ``tag: DW_TAG_member`` or ``tag: DW_TAG_inheritance``.
3922
3923 .. _DISubrange:
3924
3925 DISubrange
3926 """"""""""
3927
3928 ``DISubrange`` nodes are the elements for ``DW_TAG_array_type`` variants of
3929 :ref:`DICompositeType`. ``count: -1`` indicates an empty array.
3930
3931 .. code-block:: llvm
3932
3933     !0 = !DISubrange(count: 5, lowerBound: 0) ; array counting from 0
3934     !1 = !DISubrange(count: 5, lowerBound: 1) ; array counting from 1
3935     !2 = !DISubrange(count: -1) ; empty array.
3936
3937 .. _DIEnumerator:
3938
3939 DIEnumerator
3940 """"""""""""
3941
3942 ``DIEnumerator`` nodes are the elements for ``DW_TAG_enumeration_type``
3943 variants of :ref:`DICompositeType`.
3944
3945 .. code-block:: llvm
3946
3947     !0 = !DIEnumerator(name: "SixKind", value: 7)
3948     !1 = !DIEnumerator(name: "SevenKind", value: 7)
3949     !2 = !DIEnumerator(name: "NegEightKind", value: -8)
3950
3951 DITemplateTypeParameter
3952 """""""""""""""""""""""
3953
3954 ``DITemplateTypeParameter`` nodes represent type parameters to generic source
3955 language constructs. They are used (optionally) in :ref:`DICompositeType` and
3956 :ref:`DISubprogram` ``templateParams:`` fields.
3957
3958 .. code-block:: llvm
3959
3960     !0 = !DITemplateTypeParameter(name: "Ty", type: !1)
3961
3962 DITemplateValueParameter
3963 """"""""""""""""""""""""
3964
3965 ``DITemplateValueParameter`` nodes represent value parameters to generic source
3966 language constructs. ``tag:`` defaults to ``DW_TAG_template_value_parameter``,
3967 but if specified can also be set to ``DW_TAG_GNU_template_template_param`` or
3968 ``DW_TAG_GNU_template_param_pack``. They are used (optionally) in
3969 :ref:`DICompositeType` and :ref:`DISubprogram` ``templateParams:`` fields.
3970
3971 .. code-block:: llvm
3972
3973     !0 = !DITemplateValueParameter(name: "Ty", type: !1, value: i32 7)
3974
3975 DINamespace
3976 """""""""""
3977
3978 ``DINamespace`` nodes represent namespaces in the source language.
3979
3980 .. code-block:: llvm
3981
3982     !0 = !DINamespace(name: "myawesomeproject", scope: !1, file: !2, line: 7)
3983
3984 DIGlobalVariable
3985 """"""""""""""""
3986
3987 ``DIGlobalVariable`` nodes represent global variables in the source language.
3988
3989 .. code-block:: llvm
3990
3991     !0 = !DIGlobalVariable(name: "foo", linkageName: "foo", scope: !1,
3992                            file: !2, line: 7, type: !3, isLocal: true,
3993                            isDefinition: false, variable: i32* @foo,
3994                            declaration: !4)
3995
3996 All global variables should be referenced by the `globals:` field of a
3997 :ref:`compile unit <DICompileUnit>`.
3998
3999 .. _DISubprogram:
4000
4001 DISubprogram
4002 """"""""""""
4003
4004 ``DISubprogram`` nodes represent functions from the source language. A
4005 ``DISubprogram`` may be attached to a function definition using ``!dbg``
4006 metadata. The ``variables:`` field points at :ref:`variables <DILocalVariable>`
4007 that must be retained, even if their IR counterparts are optimized out of
4008 the IR. The ``type:`` field must point at an :ref:`DISubroutineType`.
4009
4010 .. code-block:: llvm
4011
4012     define void @_Z3foov() !dbg !0 {
4013       ...
4014     }
4015
4016     !0 = distinct !DISubprogram(name: "foo", linkageName: "_Zfoov", scope: !1,
4017                                 file: !2, line: 7, type: !3, isLocal: true,
4018                                 isDefinition: false, scopeLine: 8,
4019                                 containingType: !4,
4020                                 virtuality: DW_VIRTUALITY_pure_virtual,
4021                                 virtualIndex: 10, flags: DIFlagPrototyped,
4022                                 isOptimized: true, templateParams: !5,
4023                                 declaration: !6, variables: !7)
4024
4025 .. _DILexicalBlock:
4026
4027 DILexicalBlock
4028 """"""""""""""
4029
4030 ``DILexicalBlock`` nodes describe nested blocks within a :ref:`subprogram
4031 <DISubprogram>`. The line number and column numbers are used to distinguish
4032 two lexical blocks at same depth. They are valid targets for ``scope:``
4033 fields.
4034
4035 .. code-block:: llvm
4036
4037     !0 = distinct !DILexicalBlock(scope: !1, file: !2, line: 7, column: 35)
4038
4039 Usually lexical blocks are ``distinct`` to prevent node merging based on
4040 operands.
4041
4042 .. _DILexicalBlockFile:
4043
4044 DILexicalBlockFile
4045 """"""""""""""""""
4046
4047 ``DILexicalBlockFile`` nodes are used to discriminate between sections of a
4048 :ref:`lexical block <DILexicalBlock>`. The ``file:`` field can be changed to
4049 indicate textual inclusion, or the ``discriminator:`` field can be used to
4050 discriminate between control flow within a single block in the source language.
4051
4052 .. code-block:: llvm
4053
4054     !0 = !DILexicalBlock(scope: !3, file: !4, line: 7, column: 35)
4055     !1 = !DILexicalBlockFile(scope: !0, file: !4, discriminator: 0)
4056     !2 = !DILexicalBlockFile(scope: !0, file: !4, discriminator: 1)
4057
4058 .. _DILocation:
4059
4060 DILocation
4061 """"""""""
4062
4063 ``DILocation`` nodes represent source debug locations. The ``scope:`` field is
4064 mandatory, and points at an :ref:`DILexicalBlockFile`, an
4065 :ref:`DILexicalBlock`, or an :ref:`DISubprogram`.
4066
4067 .. code-block:: llvm
4068
4069     !0 = !DILocation(line: 2900, column: 42, scope: !1, inlinedAt: !2)
4070
4071 .. _DILocalVariable:
4072
4073 DILocalVariable
4074 """""""""""""""
4075
4076 ``DILocalVariable`` nodes represent local variables in the source language. If
4077 the ``arg:`` field is set to non-zero, then this variable is a subprogram
4078 parameter, and it will be included in the ``variables:`` field of its
4079 :ref:`DISubprogram`.
4080
4081 .. code-block:: llvm
4082
4083     !0 = !DILocalVariable(name: "this", arg: 1, scope: !3, file: !2, line: 7,
4084                           type: !3, flags: DIFlagArtificial)
4085     !1 = !DILocalVariable(name: "x", arg: 2, scope: !4, file: !2, line: 7,
4086                           type: !3)
4087     !2 = !DILocalVariable(name: "y", scope: !5, file: !2, line: 7, type: !3)
4088
4089 DIExpression
4090 """"""""""""
4091
4092 ``DIExpression`` nodes represent DWARF expression sequences. They are used in
4093 :ref:`debug intrinsics<dbg_intrinsics>` (such as ``llvm.dbg.declare``) to
4094 describe how the referenced LLVM variable relates to the source language
4095 variable.
4096
4097 The current supported vocabulary is limited:
4098
4099 - ``DW_OP_deref`` dereferences the working expression.
4100 - ``DW_OP_plus, 93`` adds ``93`` to the working expression.
4101 - ``DW_OP_bit_piece, 16, 8`` specifies the offset and size (``16`` and ``8``
4102   here, respectively) of the variable piece from the working expression.
4103
4104 .. code-block:: llvm
4105
4106     !0 = !DIExpression(DW_OP_deref)
4107     !1 = !DIExpression(DW_OP_plus, 3)
4108     !2 = !DIExpression(DW_OP_bit_piece, 3, 7)
4109     !3 = !DIExpression(DW_OP_deref, DW_OP_plus, 3, DW_OP_bit_piece, 3, 7)
4110
4111 DIObjCProperty
4112 """"""""""""""
4113
4114 ``DIObjCProperty`` nodes represent Objective-C property nodes.
4115
4116 .. code-block:: llvm
4117
4118     !3 = !DIObjCProperty(name: "foo", file: !1, line: 7, setter: "setFoo",
4119                          getter: "getFoo", attributes: 7, type: !2)
4120
4121 DIImportedEntity
4122 """"""""""""""""
4123
4124 ``DIImportedEntity`` nodes represent entities (such as modules) imported into a
4125 compile unit.
4126
4127 .. code-block:: llvm
4128
4129    !2 = !DIImportedEntity(tag: DW_TAG_imported_module, name: "foo", scope: !0,
4130                           entity: !1, line: 7)
4131
4132 DIMacro
4133 """""""
4134
4135 ``DIMacro`` nodes represent definition or undefinition of a macro identifiers.
4136 The ``name:`` field is the macro identifier, followed by macro parameters when
4137 definining a function-like macro, and the ``value`` field is the token-string
4138 used to expand the macro identifier.
4139
4140 .. code-block:: llvm
4141
4142    !2 = !DIMacro(macinfo: DW_MACINFO_define, line: 7, name: "foo(x)",
4143                  value: "((x) + 1)")
4144    !3 = !DIMacro(macinfo: DW_MACINFO_undef, line: 30, name: "foo")
4145
4146 DIMacroFile
4147 """""""""""
4148
4149 ``DIMacroFile`` nodes represent inclusion of source files.
4150 The ``nodes:`` field is a list of ``DIMacro`` and ``DIMacroFile`` nodes that
4151 appear in the included source file.
4152
4153 .. code-block:: llvm
4154
4155    !2 = !DIMacroFile(macinfo: DW_MACINFO_start_file, line: 7, file: !2,
4156                      nodes: !3)
4157
4158 '``tbaa``' Metadata
4159 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4160
4161 In LLVM IR, memory does not have types, so LLVM's own type system is not
4162 suitable for doing TBAA. Instead, metadata is added to the IR to
4163 describe a type system of a higher level language. This can be used to
4164 implement typical C/C++ TBAA, but it can also be used to implement
4165 custom alias analysis behavior for other languages.
4166
4167 The current metadata format is very simple. TBAA metadata nodes have up
4168 to three fields, e.g.:
4169
4170 .. code-block:: llvm
4171
4172     !0 = !{ !"an example type tree" }
4173     !1 = !{ !"int", !0 }
4174     !2 = !{ !"float", !0 }
4175     !3 = !{ !"const float", !2, i64 1 }
4176
4177 The first field is an identity field. It can be any value, usually a
4178 metadata string, which uniquely identifies the type. The most important
4179 name in the tree is the name of the root node. Two trees with different
4180 root node names are entirely disjoint, even if they have leaves with
4181 common names.
4182
4183 The second field identifies the type's parent node in the tree, or is
4184 null or omitted for a root node. A type is considered to alias all of
4185 its descendants and all of its ancestors in the tree. Also, a type is
4186 considered to alias all types in other trees, so that bitcode produced
4187 from multiple front-ends is handled conservatively.
4188
4189 If the third field is present, it's an integer which if equal to 1
4190 indicates that the type is "constant" (meaning
4191 ``pointsToConstantMemory`` should return true; see `other useful
4192 AliasAnalysis methods <AliasAnalysis.html#OtherItfs>`_).
4193
4194 '``tbaa.struct``' Metadata
4195 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4196
4197 The :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>` is often used to implement
4198 aggregate assignment operations in C and similar languages, however it
4199 is defined to copy a contiguous region of memory, which is more than
4200 strictly necessary for aggregate types which contain holes due to
4201 padding. Also, it doesn't contain any TBAA information about the fields
4202 of the aggregate.
4203
4204 ``!tbaa.struct`` metadata can describe which memory subregions in a
4205 memcpy are padding and what the TBAA tags of the struct are.
4206
4207 The current metadata format is very simple. ``!tbaa.struct`` metadata
4208 nodes are a list of operands which are in conceptual groups of three.
4209 For each group of three, the first operand gives the byte offset of a
4210 field in bytes, the second gives its size in bytes, and the third gives
4211 its tbaa tag. e.g.:
4212
4213 .. code-block:: llvm
4214
4215     !4 = !{ i64 0, i64 4, !1, i64 8, i64 4, !2 }
4216
4217 This describes a struct with two fields. The first is at offset 0 bytes
4218 with size 4 bytes, and has tbaa tag !1. The second is at offset 8 bytes
4219 and has size 4 bytes and has tbaa tag !2.
4220
4221 Note that the fields need not be contiguous. In this example, there is a
4222 4 byte gap between the two fields. This gap represents padding which
4223 does not carry useful data and need not be preserved.
4224
4225 '``noalias``' and '``alias.scope``' Metadata
4226 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4227
4228 ``noalias`` and ``alias.scope`` metadata provide the ability to specify generic
4229 noalias memory-access sets. This means that some collection of memory access
4230 instructions (loads, stores, memory-accessing calls, etc.) that carry
4231 ``noalias`` metadata can specifically be specified not to alias with some other
4232 collection of memory access instructions that carry ``alias.scope`` metadata.
4233 Each type of metadata specifies a list of scopes where each scope has an id and
4234 a domain. When evaluating an aliasing query, if for some domain, the set
4235 of scopes with that domain in one instruction's ``alias.scope`` list is a
4236 subset of (or equal to) the set of scopes for that domain in another
4237 instruction's ``noalias`` list, then the two memory accesses are assumed not to
4238 alias.
4239
4240 The metadata identifying each domain is itself a list containing one or two
4241 entries. The first entry is the name of the domain. Note that if the name is a
4242 string then it can be combined across functions and translation units. A
4243 self-reference can be used to create globally unique domain names. A
4244 descriptive string may optionally be provided as a second list entry.
4245
4246 The metadata identifying each scope is also itself a list containing two or
4247 three entries. The first entry is the name of the scope. Note that if the name
4248 is a string then it can be combined across functions and translation units. A
4249 self-reference can be used to create globally unique scope names. A metadata
4250 reference to the scope's domain is the second entry. A descriptive string may
4251 optionally be provided as a third list entry.
4252
4253 For example,
4254
4255 .. code-block:: llvm
4256
4257     ; Two scope domains:
4258     !0 = !{!0}
4259     !1 = !{!1}
4260
4261     ; Some scopes in these domains:
4262     !2 = !{!2, !0}
4263     !3 = !{!3, !0}
4264     !4 = !{!4, !1}
4265
4266     ; Some scope lists:
4267     !5 = !{!4} ; A list containing only scope !4
4268     !6 = !{!4, !3, !2}
4269     !7 = !{!3}
4270
4271     ; These two instructions don't alias:
4272     %0 = load float, float* %c, align 4, !alias.scope !5
4273     store float %0, float* %arrayidx.i, align 4, !noalias !5
4274
4275     ; These two instructions also don't alias (for domain !1, the set of scopes
4276     ; in the !alias.scope equals that in the !noalias list):
4277     %2 = load float, float* %c, align 4, !alias.scope !5
4278     store float %2, float* %arrayidx.i2, align 4, !noalias !6
4279
4280     ; These two instructions may alias (for domain !0, the set of scopes in
4281     ; the !noalias list is not a superset of, or equal to, the scopes in the
4282     ; !alias.scope list):
4283     %2 = load float, float* %c, align 4, !alias.scope !6
4284     store float %0, float* %arrayidx.i, align 4, !noalias !7
4285
4286 '``fpmath``' Metadata
4287 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4288
4289 ``fpmath`` metadata may be attached to any instruction of floating point
4290 type. It can be used to express the maximum acceptable error in the
4291 result of that instruction, in ULPs, thus potentially allowing the
4292 compiler to use a more efficient but less accurate method of computing
4293 it. ULP is defined as follows:
4294
4295     If ``x`` is a real number that lies between two finite consecutive
4296     floating-point numbers ``a`` and ``b``, without being equal to one
4297     of them, then ``ulp(x) = |b - a|``, otherwise ``ulp(x)`` is the
4298     distance between the two non-equal finite floating-point numbers
4299     nearest ``x``. Moreover, ``ulp(NaN)`` is ``NaN``.
4300
4301 The metadata node shall consist of a single positive floating point
4302 number representing the maximum relative error, for example:
4303
4304 .. code-block:: llvm
4305
4306     !0 = !{ float 2.5 } ; maximum acceptable inaccuracy is 2.5 ULPs
4307
4308 .. _range-metadata:
4309
4310 '``range``' Metadata
4311 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4312
4313 ``range`` metadata may be attached only to ``load``, ``call`` and ``invoke`` of
4314 integer types. It expresses the possible ranges the loaded value or the value
4315 returned by the called function at this call site is in. The ranges are
4316 represented with a flattened list of integers. The loaded value or the value
4317 returned is known to be in the union of the ranges defined by each consecutive
4318 pair. Each pair has the following properties:
4319
4320 -  The type must match the type loaded by the instruction.
4321 -  The pair ``a,b`` represents the range ``[a,b)``.
4322 -  Both ``a`` and ``b`` are constants.
4323 -  The range is allowed to wrap.
4324 -  The range should not represent the full or empty set. That is,
4325    ``a!=b``.
4326
4327 In addition, the pairs must be in signed order of the lower bound and
4328 they must be non-contiguous.
4329
4330 Examples:
4331
4332 .. code-block:: llvm
4333
4334       %a = load i8, i8* %x, align 1, !range !0 ; Can only be 0 or 1
4335       %b = load i8, i8* %y, align 1, !range !1 ; Can only be 255 (-1), 0 or 1
4336       %c = call i8 @foo(),       !range !2 ; Can only be 0, 1, 3, 4 or 5
4337       %d = invoke i8 @bar() to label %cont
4338              unwind label %lpad, !range !3 ; Can only be -2, -1, 3, 4 or 5
4339     ...
4340     !0 = !{ i8 0, i8 2 }
4341     !1 = !{ i8 255, i8 2 }
4342     !2 = !{ i8 0, i8 2, i8 3, i8 6 }
4343     !3 = !{ i8 -2, i8 0, i8 3, i8 6 }
4344
4345 '``unpredictable``' Metadata
4346 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4347
4348 ``unpredictable`` metadata may be attached to any branch or switch
4349 instruction. It can be used to express the unpredictability of control
4350 flow. Similar to the llvm.expect intrinsic, it may be used to alter
4351 optimizations related to compare and branch instructions. The metadata
4352 is treated as a boolean value; if it exists, it signals that the branch
4353 or switch that it is attached to is completely unpredictable.
4354
4355 '``llvm.loop``'
4356 ^^^^^^^^^^^^^^^
4357
4358 It is sometimes useful to attach information to loop constructs. Currently,
4359 loop metadata is implemented as metadata attached to the branch instruction
4360 in the loop latch block. This type of metadata refer to a metadata node that is
4361 guaranteed to be separate for each loop. The loop identifier metadata is
4362 specified with the name ``llvm.loop``.
4363
4364 The loop identifier metadata is implemented using a metadata that refers to
4365 itself to avoid merging it with any other identifier metadata, e.g.,
4366 during module linkage or function inlining. That is, each loop should refer
4367 to their own identification metadata even if they reside in separate functions.
4368 The following example contains loop identifier metadata for two separate loop
4369 constructs:
4370
4371 .. code-block:: llvm
4372
4373     !0 = !{!0}
4374     !1 = !{!1}
4375
4376 The loop identifier metadata can be used to specify additional
4377 per-loop metadata. Any operands after the first operand can be treated
4378 as user-defined metadata. For example the ``llvm.loop.unroll.count``
4379 suggests an unroll factor to the loop unroller:
4380
4381 .. code-block:: llvm
4382
4383       br i1 %exitcond, label %._crit_edge, label %.lr.ph, !llvm.loop !0
4384     ...
4385     !0 = !{!0, !1}
4386     !1 = !{!"llvm.loop.unroll.count", i32 4}
4387
4388 '``llvm.loop.vectorize``' and '``llvm.loop.interleave``'
4389 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4390
4391 Metadata prefixed with ``llvm.loop.vectorize`` or ``llvm.loop.interleave`` are
4392 used to control per-loop vectorization and interleaving parameters such as
4393 vectorization width and interleave count. These metadata should be used in
4394 conjunction with ``llvm.loop`` loop identification metadata. The
4395 ``llvm.loop.vectorize`` and ``llvm.loop.interleave`` metadata are only
4396 optimization hints and the optimizer will only interleave and vectorize loops if
4397 it believes it is safe to do so. The ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata
4398 which contains information about loop-carried memory dependencies can be helpful
4399 in determining the safety of these transformations.
4400
4401 '``llvm.loop.interleave.count``' Metadata
4402 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4403
4404 This metadata suggests an interleave count to the loop interleaver.
4405 The first operand is the string ``llvm.loop.interleave.count`` and the
4406 second operand is an integer specifying the interleave count. For
4407 example:
4408
4409 .. code-block:: llvm
4410
4411    !0 = !{!"llvm.loop.interleave.count", i32 4}
4412
4413 Note that setting ``llvm.loop.interleave.count`` to 1 disables interleaving
4414 multiple iterations of the loop. If ``llvm.loop.interleave.count`` is set to 0
4415 then the interleave count will be determined automatically.
4416
4417 '``llvm.loop.vectorize.enable``' Metadata
4418 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4419
4420 This metadata selectively enables or disables vectorization for the loop. The
4421 first operand is the string ``llvm.loop.vectorize.enable`` and the second operand
4422 is a bit. If the bit operand value is 1 vectorization is enabled. A value of
4423 0 disables vectorization:
4424
4425 .. code-block:: llvm
4426
4427    !0 = !{!"llvm.loop.vectorize.enable", i1 0}
4428    !1 = !{!"llvm.loop.vectorize.enable", i1 1}
4429
4430 '``llvm.loop.vectorize.width``' Metadata
4431 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4432
4433 This metadata sets the target width of the vectorizer. The first
4434 operand is the string ``llvm.loop.vectorize.width`` and the second
4435 operand is an integer specifying the width. For example:
4436
4437 .. code-block:: llvm
4438
4439    !0 = !{!"llvm.loop.vectorize.width", i32 4}
4440
4441 Note that setting ``llvm.loop.vectorize.width`` to 1 disables
4442 vectorization of the loop. If ``llvm.loop.vectorize.width`` is set to
4443 0 or if the loop does not have this metadata the width will be
4444 determined automatically.
4445
4446 '``llvm.loop.unroll``'
4447 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4448
4449 Metadata prefixed with ``llvm.loop.unroll`` are loop unrolling
4450 optimization hints such as the unroll factor. ``llvm.loop.unroll``
4451 metadata should be used in conjunction with ``llvm.loop`` loop
4452 identification metadata. The ``llvm.loop.unroll`` metadata are only
4453 optimization hints and the unrolling will only be performed if the
4454 optimizer believes it is safe to do so.
4455
4456 '``llvm.loop.unroll.count``' Metadata
4457 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4458
4459 This metadata suggests an unroll factor to the loop unroller. The
4460 first operand is the string ``llvm.loop.unroll.count`` and the second
4461 operand is a positive integer specifying the unroll factor. For
4462 example:
4463
4464 .. code-block:: llvm
4465
4466    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.count", i32 4}
4467
4468 If the trip count of the loop is less than the unroll count the loop
4469 will be partially unrolled.
4470
4471 '``llvm.loop.unroll.disable``' Metadata
4472 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4473
4474 This metadata disables loop unrolling. The metadata has a single operand
4475 which is the string ``llvm.loop.unroll.disable``. For example:
4476
4477 .. code-block:: llvm
4478
4479    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.disable"}
4480
4481 '``llvm.loop.unroll.runtime.disable``' Metadata
4482 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4483
4484 This metadata disables runtime loop unrolling. The metadata has a single
4485 operand which is the string ``llvm.loop.unroll.runtime.disable``. For example:
4486
4487 .. code-block:: llvm
4488
4489    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.runtime.disable"}
4490
4491 '``llvm.loop.unroll.enable``' Metadata
4492 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4493
4494 This metadata suggests that the loop should be fully unrolled if the trip count
4495 is known at compile time and partially unrolled if the trip count is not known
4496 at compile time. The metadata has a single operand which is the string
4497 ``llvm.loop.unroll.enable``.  For example:
4498
4499 .. code-block:: llvm
4500
4501    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.enable"}
4502
4503 '``llvm.loop.unroll.full``' Metadata
4504 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4505
4506 This metadata suggests that the loop should be unrolled fully. The
4507 metadata has a single operand which is the string ``llvm.loop.unroll.full``.
4508 For example:
4509
4510 .. code-block:: llvm
4511
4512    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.full"}
4513
4514 '``llvm.mem``'
4515 ^^^^^^^^^^^^^^^
4516
4517 Metadata types used to annotate memory accesses with information helpful
4518 for optimizations are prefixed with ``llvm.mem``.
4519
4520 '``llvm.mem.parallel_loop_access``' Metadata
4521 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4522
4523 The ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata refers to a loop identifier,
4524 or metadata containing a list of loop identifiers for nested loops.
4525 The metadata is attached to memory accessing instructions and denotes that
4526 no loop carried memory dependence exist between it and other instructions denoted
4527 with the same loop identifier.
4528
4529 Precisely, given two instructions ``m1`` and ``m2`` that both have the
4530 ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata, with ``L1`` and ``L2`` being the
4531 set of loops associated with that metadata, respectively, then there is no loop
4532 carried dependence between ``m1`` and ``m2`` for loops in both ``L1`` and
4533 ``L2``.
4534
4535 As a special case, if all memory accessing instructions in a loop have
4536 ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata that refers to that loop, then the
4537 loop has no loop carried memory dependences and is considered to be a parallel
4538 loop.
4539
4540 Note that if not all memory access instructions have such metadata referring to
4541 the loop, then the loop is considered not being trivially parallel. Additional
4542 memory dependence analysis is required to make that determination. As a fail
4543 safe mechanism, this causes loops that were originally parallel to be considered
4544 sequential (if optimization passes that are unaware of the parallel semantics
4545 insert new memory instructions into the loop body).
4546
4547 Example of a loop that is considered parallel due to its correct use of
4548 both ``llvm.loop`` and ``llvm.mem.parallel_loop_access``
4549 metadata types that refer to the same loop identifier metadata.
4550
4551 .. code-block:: llvm
4552
4553    for.body:
4554      ...
4555      %val0 = load i32, i32* %arrayidx, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
4556      ...
4557      store i32 %val0, i32* %arrayidx1, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
4558      ...
4559      br i1 %exitcond, label %for.end, label %for.body, !llvm.loop !0
4560
4561    for.end:
4562    ...
4563    !0 = !{!0}
4564
4565 It is also possible to have nested parallel loops. In that case the
4566 memory accesses refer to a list of loop identifier metadata nodes instead of
4567 the loop identifier metadata node directly:
4568
4569 .. code-block:: llvm
4570
4571    outer.for.body:
4572      ...
4573      %val1 = load i32, i32* %arrayidx3, !llvm.mem.parallel_loop_access !2
4574      ...
4575      br label %inner.for.body
4576
4577    inner.for.body:
4578      ...
4579      %val0 = load i32, i32* %arrayidx1, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
4580      ...
4581      store i32 %val0, i32* %arrayidx2, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
4582      ...
4583      br i1 %exitcond, label %inner.for.end, label %inner.for.body, !llvm.loop !1
4584
4585    inner.for.end:
4586      ...
4587      store i32 %val1, i32* %arrayidx4, !llvm.mem.parallel_loop_access !2
4588      ...
4589      br i1 %exitcond, label %outer.for.end, label %outer.for.body, !llvm.loop !2
4590
4591    outer.for.end:                                          ; preds = %for.body
4592    ...
4593    !0 = !{!1, !2} ; a list of loop identifiers
4594    !1 = !{!1} ; an identifier for the inner loop
4595    !2 = !{!2} ; an identifier for the outer loop
4596
4597 '``llvm.bitsets``'
4598 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4599
4600 The ``llvm.bitsets`` global metadata is used to implement
4601 :doc:`bitsets <BitSets>`.
4602
4603 '``invariant.group``' Metadata
4604 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4605
4606 The ``invariant.group`` metadata may be attached to ``load``/``store`` instructions.
4607 The existence of the ``invariant.group`` metadata on the instruction tells 
4608 the optimizer that every ``load`` and ``store`` to the same pointer operand 
4609 within the same invariant group can be assumed to load or store the same  
4610 value (but see the ``llvm.invariant.group.barrier`` intrinsic which affects 
4611 when two pointers are considered the same).
4612
4613 Examples:
4614
4615 .. code-block:: llvm
4616
4617    @unknownPtr = external global i8
4618    ...
4619    %ptr = alloca i8
4620    store i8 42, i8* %ptr, !invariant.group !0
4621    call void @foo(i8* %ptr)
4622    
4623    %a = load i8, i8* %ptr, !invariant.group !0 ; Can assume that value under %ptr didn't change
4624    call void @foo(i8* %ptr)
4625    %b = load i8, i8* %ptr, !invariant.group !1 ; Can't assume anything, because group changed
4626   
4627    %newPtr = call i8* @getPointer(i8* %ptr) 
4628    %c = load i8, i8* %newPtr, !invariant.group !0 ; Can't assume anything, because we only have information about %ptr
4629    
4630    %unknownValue = load i8, i8* @unknownPtr
4631    store i8 %unknownValue, i8* %ptr, !invariant.group !0 ; Can assume that %unknownValue == 42
4632    
4633    call void @foo(i8* %ptr)
4634    %newPtr2 = call i8* @llvm.invariant.group.barrier(i8* %ptr)
4635    %d = load i8, i8* %newPtr2, !invariant.group !0  ; Can't step through invariant.group.barrier to get value of %ptr
4636    
4637    ...
4638    declare void @foo(i8*)
4639    declare i8* @getPointer(i8*)
4640    declare i8* @llvm.invariant.group.barrier(i8*)
4641    
4642    !0 = !{!"magic ptr"}
4643    !1 = !{!"other ptr"}
4644
4645
4646
4647 Module Flags Metadata
4648 =====================
4649
4650 Information about the module as a whole is difficult to convey to LLVM's
4651 subsystems. The LLVM IR isn't sufficient to transmit this information.
4652 The ``llvm.module.flags`` named metadata exists in order to facilitate
4653 this. These flags are in the form of key / value pairs --- much like a
4654 dictionary --- making it easy for any subsystem who cares about a flag to
4655 look it up.
4656
4657 The ``llvm.module.flags`` metadata contains a list of metadata triplets.
4658 Each triplet has the following form:
4659
4660 -  The first element is a *behavior* flag, which specifies the behavior
4661    when two (or more) modules are merged together, and it encounters two
4662    (or more) metadata with the same ID. The supported behaviors are
4663    described below.
4664 -  The second element is a metadata string that is a unique ID for the
4665    metadata. Each module may only have one flag entry for each unique ID (not
4666    including entries with the **Require** behavior).
4667 -  The third element is the value of the flag.
4668
4669 When two (or more) modules are merged together, the resulting
4670 ``llvm.module.flags`` metadata is the union of the modules' flags. That is, for
4671 each unique metadata ID string, there will be exactly one entry in the merged
4672 modules ``llvm.module.flags`` metadata table, and the value for that entry will
4673 be determined by the merge behavior flag, as described below. The only exception
4674 is that entries with the *Require* behavior are always preserved.
4675
4676 The following behaviors are supported:
4677
4678 .. list-table::
4679    :header-rows: 1
4680    :widths: 10 90
4681
4682    * - Value
4683      - Behavior
4684
4685    * - 1
4686      - **Error**
4687            Emits an error if two values disagree, otherwise the resulting value
4688            is that of the operands.
4689
4690    * - 2
4691      - **Warning**
4692            Emits a warning if two values disagree. The result value will be the
4693            operand for the flag from the first module being linked.
4694
4695    * - 3
4696      - **Require**
4697            Adds a requirement that another module flag be present and have a
4698            specified value after linking is performed. The value must be a
4699            metadata pair, where the first element of the pair is the ID of the
4700            module flag to be restricted, and the second element of the pair is
4701            the value the module flag should be restricted to. This behavior can
4702            be used to restrict the allowable results (via triggering of an
4703            error) of linking IDs with the **Override** behavior.
4704
4705    * - 4
4706      - **Override**
4707            Uses the specified value, regardless of the behavior or value of the
4708            other module. If both modules specify **Override**, but the values
4709            differ, an error will be emitted.
4710
4711    * - 5
4712      - **Append**
4713            Appends the two values, which are required to be metadata nodes.
4714
4715    * - 6
4716      - **AppendUnique**
4717            Appends the two values, which are required to be metadata
4718            nodes. However, duplicate entries in the second list are dropped
4719            during the append operation.
4720
4721 It is an error for a particular unique flag ID to have multiple behaviors,
4722 except in the case of **Require** (which adds restrictions on another metadata
4723 value) or **Override**.
4724
4725 An example of module flags:
4726
4727 .. code-block:: llvm
4728
4729     !0 = !{ i32 1, !"foo", i32 1 }
4730     !1 = !{ i32 4, !"bar", i32 37 }
4731     !2 = !{ i32 2, !"qux", i32 42 }
4732     !3 = !{ i32 3, !"qux",
4733       !{
4734         !"foo", i32 1
4735       }
4736     }
4737     !llvm.module.flags = !{ !0, !1, !2, !3 }
4738
4739 -  Metadata ``!0`` has the ID ``!"foo"`` and the value '1'. The behavior
4740    if two or more ``!"foo"`` flags are seen is to emit an error if their
4741    values are not equal.
4742
4743 -  Metadata ``!1`` has the ID ``!"bar"`` and the value '37'. The
4744    behavior if two or more ``!"bar"`` flags are seen is to use the value
4745    '37'.
4746
4747 -  Metadata ``!2`` has the ID ``!"qux"`` and the value '42'. The
4748    behavior if two or more ``!"qux"`` flags are seen is to emit a
4749    warning if their values are not equal.
4750
4751 -  Metadata ``!3`` has the ID ``!"qux"`` and the value:
4752
4753    ::
4754
4755        !{ !"foo", i32 1 }
4756
4757    The behavior is to emit an error if the ``llvm.module.flags`` does not
4758    contain a flag with the ID ``!"foo"`` that has the value '1' after linking is
4759    performed.
4760
4761 Objective-C Garbage Collection Module Flags Metadata
4762 ----------------------------------------------------
4763
4764 On the Mach-O platform, Objective-C stores metadata about garbage
4765 collection in a special section called "image info". The metadata
4766 consists of a version number and a bitmask specifying what types of
4767 garbage collection are supported (if any) by the file. If two or more
4768 modules are linked together their garbage collection metadata needs to
4769 be merged rather than appended together.
4770
4771 The Objective-C garbage collection module flags metadata consists of the
4772 following key-value pairs:
4773
4774 .. list-table::
4775    :header-rows: 1
4776    :widths: 30 70
4777
4778    * - Key
4779      - Value
4780
4781    * - ``Objective-C Version``
4782      - **[Required]** --- The Objective-C ABI version. Valid values are 1 and 2.
4783
4784    * - ``Objective-C Image Info Version``
4785      - **[Required]** --- The version of the image info section. Currently
4786        always 0.
4787
4788    * - ``Objective-C Image Info Section``
4789      - **[Required]** --- The section to place the metadata. Valid values are
4790        ``"__OBJC, __image_info, regular"`` for Objective-C ABI version 1, and
4791        ``"__DATA,__objc_imageinfo, regular, no_dead_strip"`` for
4792        Objective-C ABI version 2.
4793
4794    * - ``Objective-C Garbage Collection``
4795      - **[Required]** --- Specifies whether garbage collection is supported or
4796        not. Valid values are 0, for no garbage collection, and 2, for garbage
4797        collection supported.
4798
4799    * - ``Objective-C GC Only``
4800      - **[Optional]** --- Specifies that only garbage collection is supported.
4801        If present, its value must be 6. This flag requires that the
4802        ``Objective-C Garbage Collection`` flag have the value 2.
4803
4804 Some important flag interactions:
4805
4806 -  If a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 is
4807    merged with a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to
4808    2, then the resulting module has the
4809    ``Objective-C Garbage Collection`` flag set to 0.
4810 -  A module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 cannot be
4811    merged with a module with ``Objective-C GC Only`` set to 6.
4812
4813 Automatic Linker Flags Module Flags Metadata
4814 --------------------------------------------
4815
4816 Some targets support embedding flags to the linker inside individual object
4817 files. Typically this is used in conjunction with language extensions which
4818 allow source files to explicitly declare the libraries they depend on, and have
4819 these automatically be transmitted to the linker via object files.
4820
4821 These flags are encoded in the IR using metadata in the module flags section,
4822 using the ``Linker Options`` key. The merge behavior for this flag is required
4823 to be ``AppendUnique``, and the value for the key is expected to be a metadata
4824 node which should be a list of other metadata nodes, each of which should be a
4825 list of metadata strings defining linker options.
4826
4827 For example, the following metadata section specifies two separate sets of
4828 linker options, presumably to link against ``libz`` and the ``Cocoa``
4829 framework::
4830
4831     !0 = !{ i32 6, !"Linker Options",
4832        !{
4833           !{ !"-lz" },
4834           !{ !"-framework", !"Cocoa" } } }
4835     !llvm.module.flags = !{ !0 }
4836
4837 The metadata encoding as lists of lists of options, as opposed to a collapsed
4838 list of options, is chosen so that the IR encoding can use multiple option
4839 strings to specify e.g., a single library, while still having that specifier be
4840 preserved as an atomic element that can be recognized by a target specific
4841 assembly writer or object file emitter.
4842
4843 Each individual option is required to be either a valid option for the target's
4844 linker, or an option that is reserved by the target specific assembly writer or
4845 object file emitter. No other aspect of these options is defined by the IR.
4846
4847 C type width Module Flags Metadata
4848 ----------------------------------
4849
4850 The ARM backend emits a section into each generated object file describing the
4851 options that it was compiled with (in a compiler-independent way) to prevent
4852 linking incompatible objects, and to allow automatic library selection. Some
4853 of these options are not visible at the IR level, namely wchar_t width and enum
4854 width.
4855
4856 To pass this information to the backend, these options are encoded in module
4857 flags metadata, using the following key-value pairs:
4858
4859 .. list-table::
4860    :header-rows: 1
4861    :widths: 30 70
4862
4863    * - Key
4864      - Value
4865
4866    * - short_wchar
4867      - * 0 --- sizeof(wchar_t) == 4
4868        * 1 --- sizeof(wchar_t) == 2
4869
4870    * - short_enum
4871      - * 0 --- Enums are at least as large as an ``int``.
4872        * 1 --- Enums are stored in the smallest integer type which can
4873          represent all of its values.
4874
4875 For example, the following metadata section specifies that the module was
4876 compiled with a ``wchar_t`` width of 4 bytes, and the underlying type of an
4877 enum is the smallest type which can represent all of its values::
4878
4879     !llvm.module.flags = !{!0, !1}
4880     !0 = !{i32 1, !"short_wchar", i32 1}
4881     !1 = !{i32 1, !"short_enum", i32 0}
4882
4883 .. _intrinsicglobalvariables:
4884
4885 Intrinsic Global Variables
4886 ==========================
4887
4888 LLVM has a number of "magic" global variables that contain data that
4889 affect code generation or other IR semantics. These are documented here.
4890 All globals of this sort should have a section specified as
4891 "``llvm.metadata``". This section and all globals that start with
4892 "``llvm.``" are reserved for use by LLVM.
4893
4894 .. _gv_llvmused:
4895
4896 The '``llvm.used``' Global Variable
4897 -----------------------------------
4898
4899 The ``@llvm.used`` global is an array which has
4900 :ref:`appending linkage <linkage_appending>`. This array contains a list of
4901 pointers to named global variables, functions and aliases which may optionally
4902 have a pointer cast formed of bitcast or getelementptr. For example, a legal
4903 use of it is:
4904
4905 .. code-block:: llvm
4906
4907     @X = global i8 4
4908     @Y = global i32 123
4909
4910     @llvm.used = appending global [2 x i8*] [
4911        i8* @X,
4912        i8* bitcast (i32* @Y to i8*)
4913     ], section "llvm.metadata"
4914
4915 If a symbol appears in the ``@llvm.used`` list, then the compiler, assembler,
4916 and linker are required to treat the symbol as if there is a reference to the
4917 symbol that it cannot see (which is why they have to be named). For example, if
4918 a variable has internal linkage and no references other than that from the
4919 ``@llvm.used`` list, it cannot be deleted. This is commonly used to represent
4920 references from inline asms and other things the compiler cannot "see", and
4921 corresponds to "``attribute((used))``" in GNU C.
4922
4923 On some targets, the code generator must emit a directive to the
4924 assembler or object file to prevent the assembler and linker from
4925 molesting the symbol.
4926
4927 .. _gv_llvmcompilerused:
4928
4929 The '``llvm.compiler.used``' Global Variable
4930 --------------------------------------------
4931
4932 The ``@llvm.compiler.used`` directive is the same as the ``@llvm.used``
4933 directive, except that it only prevents the compiler from touching the
4934 symbol. On targets that support it, this allows an intelligent linker to
4935 optimize references to the symbol without being impeded as it would be
4936 by ``@llvm.used``.
4937
4938 This is a rare construct that should only be used in rare circumstances,
4939 and should not be exposed to source languages.
4940
4941 .. _gv_llvmglobalctors:
4942
4943 The '``llvm.global_ctors``' Global Variable
4944 -------------------------------------------
4945
4946 .. code-block:: llvm
4947
4948     %0 = type { i32, void ()*, i8* }
4949     @llvm.global_ctors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @ctor, i8* @data }]
4950
4951 The ``@llvm.global_ctors`` array contains a list of constructor
4952 functions, priorities, and an optional associated global or function.
4953 The functions referenced by this array will be called in ascending order
4954 of priority (i.e. lowest first) when the module is loaded. The order of
4955 functions with the same priority is not defined.
4956
4957 If the third field is present, non-null, and points to a global variable
4958 or function, the initializer function will only run if the associated
4959 data from the current module is not discarded.
4960
4961 .. _llvmglobaldtors:
4962
4963 The '``llvm.global_dtors``' Global Variable
4964 -------------------------------------------
4965
4966 .. code-block:: llvm
4967
4968     %0 = type { i32, void ()*, i8* }
4969     @llvm.global_dtors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @dtor, i8* @data }]
4970
4971 The ``@llvm.global_dtors`` array contains a list of destructor
4972 functions, priorities, and an optional associated global or function.
4973 The functions referenced by this array will be called in descending
4974 order of priority (i.e. highest first) when the module is unloaded. The
4975 order of functions with the same priority is not defined.
4976
4977 If the third field is present, non-null, and points to a global variable
4978 or function, the destructor function will only run if the associated
4979 data from the current module is not discarded.
4980
4981 Instruction Reference
4982 =====================
4983
4984 The LLVM instruction set consists of several different classifications
4985 of instructions: :ref:`terminator instructions <terminators>`, :ref:`binary
4986 instructions <binaryops>`, :ref:`bitwise binary
4987 instructions <bitwiseops>`, :ref:`memory instructions <memoryops>`, and
4988 :ref:`other instructions <otherops>`.
4989
4990 .. _terminators:
4991
4992 Terminator Instructions
4993 -----------------------
4994
4995 As mentioned :ref:`previously <functionstructure>`, every basic block in a
4996 program ends with a "Terminator" instruction, which indicates which
4997 block should be executed after the current block is finished. These
4998 terminator instructions typically yield a '``void``' value: they produce
4999 control flow, not values (the one exception being the
5000 ':ref:`invoke <i_invoke>`' instruction).
5001
5002 The terminator instructions are: ':ref:`ret <i_ret>`',
5003 ':ref:`br <i_br>`', ':ref:`switch <i_switch>`',
5004 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`', ':ref:`invoke <i_invoke>`',
5005 ':ref:`resume <i_resume>`', ':ref:`catchswitch <i_catchswitch>`',
5006 ':ref:`catchret <i_catchret>`',
5007 ':ref:`cleanupret <i_cleanupret>`',
5008 and ':ref:`unreachable <i_unreachable>`'.
5009
5010 .. _i_ret:
5011
5012 '``ret``' Instruction
5013 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5014
5015 Syntax:
5016 """""""
5017
5018 ::
5019
5020       ret <type> <value>       ; Return a value from a non-void function
5021       ret void                 ; Return from void function
5022
5023 Overview:
5024 """""""""
5025
5026 The '``ret``' instruction is used to return control flow (and optionally
5027 a value) from a function back to the caller.
5028
5029 There are two forms of the '``ret``' instruction: one that returns a
5030 value and then causes control flow, and one that just causes control
5031 flow to occur.
5032
5033 Arguments:
5034 """"""""""
5035
5036 The '``ret``' instruction optionally accepts a single argument, the
5037 return value. The type of the return value must be a ':ref:`first
5038 class <t_firstclass>`' type.
5039
5040 A function is not :ref:`well formed <wellformed>` if it it has a non-void
5041 return type and contains a '``ret``' instruction with no return value or
5042 a return value with a type that does not match its type, or if it has a
5043 void return type and contains a '``ret``' instruction with a return
5044 value.
5045
5046 Semantics:
5047 """"""""""
5048
5049 When the '``ret``' instruction is executed, control flow returns back to
5050 the calling function's context. If the caller is a
5051 ":ref:`call <i_call>`" instruction, execution continues at the
5052 instruction after the call. If the caller was an
5053 ":ref:`invoke <i_invoke>`" instruction, execution continues at the
5054 beginning of the "normal" destination block. If the instruction returns
5055 a value, that value shall set the call or invoke instruction's return
5056 value.
5057
5058 Example:
5059 """"""""
5060
5061 .. code-block:: llvm
5062
5063       ret i32 5                       ; Return an integer value of 5
5064       ret void                        ; Return from a void function
5065       ret { i32, i8 } { i32 4, i8 2 } ; Return a struct of values 4 and 2
5066
5067 .. _i_br:
5068
5069 '``br``' Instruction
5070 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5071
5072 Syntax:
5073 """""""
5074
5075 ::
5076
5077       br i1 <cond>, label <iftrue>, label <iffalse>
5078       br label <dest>          ; Unconditional branch
5079
5080 Overview:
5081 """""""""
5082
5083 The '``br``' instruction is used to cause control flow to transfer to a
5084 different basic block in the current function. There are two forms of
5085 this instruction, corresponding to a conditional branch and an
5086 unconditional branch.
5087
5088 Arguments:
5089 """"""""""
5090
5091 The conditional branch form of the '``br``' instruction takes a single
5092 '``i1``' value and two '``label``' values. The unconditional form of the
5093 '``br``' instruction takes a single '``label``' value as a target.
5094
5095 Semantics:
5096 """"""""""
5097
5098 Upon execution of a conditional '``br``' instruction, the '``i1``'
5099 argument is evaluated. If the value is ``true``, control flows to the
5100 '``iftrue``' ``label`` argument. If "cond" is ``false``, control flows
5101 to the '``iffalse``' ``label`` argument.
5102
5103 Example:
5104 """"""""
5105
5106 .. code-block:: llvm
5107
5108     Test:
5109       %cond = icmp eq i32 %a, %b
5110       br i1 %cond, label %IfEqual, label %IfUnequal
5111     IfEqual:
5112       ret i32 1
5113     IfUnequal:
5114       ret i32 0
5115
5116 .. _i_switch:
5117
5118 '``switch``' Instruction
5119 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5120
5121 Syntax:
5122 """""""
5123
5124 ::
5125
5126       switch <intty> <value>, label <defaultdest> [ <intty> <val>, label <dest> ... ]
5127
5128 Overview:
5129 """""""""
5130
5131 The '``switch``' instruction is used to transfer control flow to one of
5132 several different places. It is a generalization of the '``br``'
5133 instruction, allowing a branch to occur to one of many possible
5134 destinations.
5135
5136 Arguments:
5137 """"""""""
5138
5139 The '``switch``' instruction uses three parameters: an integer
5140 comparison value '``value``', a default '``label``' destination, and an
5141 array of pairs of comparison value constants and '``label``'s. The table
5142 is not allowed to contain duplicate constant entries.
5143
5144 Semantics:
5145 """"""""""
5146
5147 The ``switch`` instruction specifies a table of values and destinations.
5148 When the '``switch``' instruction is executed, this table is searched
5149 for the given value. If the value is found, control flow is transferred
5150 to the corresponding destination; otherwise, control flow is transferred
5151 to the default destination.
5152
5153 Implementation:
5154 """""""""""""""
5155
5156 Depending on properties of the target machine and the particular
5157 ``switch`` instruction, this instruction may be code generated in
5158 different ways. For example, it could be generated as a series of
5159 chained conditional branches or with a lookup table.
5160
5161 Example:
5162 """"""""
5163
5164 .. code-block:: llvm
5165
5166      ; Emulate a conditional br instruction
5167      %Val = zext i1 %value to i32
5168      switch i32 %Val, label %truedest [ i32 0, label %falsedest ]
5169
5170      ; Emulate an unconditional br instruction
5171      switch i32 0, label %dest [ ]
5172
5173      ; Implement a jump table:
5174      switch i32 %val, label %otherwise [ i32 0, label %onzero
5175                                          i32 1, label %onone
5176                                          i32 2, label %ontwo ]
5177
5178 .. _i_indirectbr:
5179
5180 '``indirectbr``' Instruction
5181 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5182
5183 Syntax:
5184 """""""
5185
5186 ::
5187
5188       indirectbr <somety>* <address>, [ label <dest1>, label <dest2>, ... ]
5189
5190 Overview:
5191 """""""""
5192
5193 The '``indirectbr``' instruction implements an indirect branch to a
5194 label within the current function, whose address is specified by
5195 "``address``". Address must be derived from a
5196 :ref:`blockaddress <blockaddress>` constant.
5197
5198 Arguments:
5199 """"""""""
5200
5201 The '``address``' argument is the address of the label to jump to. The
5202 rest of the arguments indicate the full set of possible destinations
5203 that the address may point to. Blocks are allowed to occur multiple
5204 times in the destination list, though this isn't particularly useful.
5205
5206 This destination list is required so that dataflow analysis has an
5207 accurate understanding of the CFG.
5208
5209 Semantics:
5210 """"""""""
5211
5212 Control transfers to the block specified in the address argument. All
5213 possible destination blocks must be listed in the label list, otherwise
5214 this instruction has undefined behavior. This implies that jumps to
5215 labels defined in other functions have undefined behavior as well.
5216
5217 Implementation:
5218 """""""""""""""
5219
5220 This is typically implemented with a jump through a register.
5221
5222 Example:
5223 """"""""
5224
5225 .. code-block:: llvm
5226
5227      indirectbr i8* %Addr, [ label %bb1, label %bb2, label %bb3 ]
5228
5229 .. _i_invoke:
5230
5231 '``invoke``' Instruction
5232 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5233
5234 Syntax:
5235 """""""
5236
5237 ::
5238
5239       <result> = invoke [cconv] [ret attrs] <ptr to function ty> <function ptr val>(<function args>) [fn attrs]
5240                     [operand bundles] to label <normal label> unwind label <exception label>
5241
5242 Overview:
5243 """""""""
5244
5245 The '``invoke``' instruction causes control to transfer to a specified
5246 function, with the possibility of control flow transfer to either the
5247 '``normal``' label or the '``exception``' label. If the callee function
5248 returns with the "``ret``" instruction, control flow will return to the
5249 "normal" label. If the callee (or any indirect callees) returns via the
5250 ":ref:`resume <i_resume>`" instruction or other exception handling
5251 mechanism, control is interrupted and continued at the dynamically
5252 nearest "exception" label.
5253
5254 The '``exception``' label is a `landing
5255 pad <ExceptionHandling.html#overview>`_ for the exception. As such,
5256 '``exception``' label is required to have the
5257 ":ref:`landingpad <i_landingpad>`" instruction, which contains the
5258 information about the behavior of the program after unwinding happens,
5259 as its first non-PHI instruction. The restrictions on the
5260 "``landingpad``" instruction's tightly couples it to the "``invoke``"
5261 instruction, so that the important information contained within the
5262 "``landingpad``" instruction can't be lost through normal code motion.
5263
5264 Arguments:
5265 """"""""""
5266
5267 This instruction requires several arguments:
5268
5269 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
5270    convention <callingconv>` the call should use. If none is
5271    specified, the call defaults to using C calling conventions.
5272 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
5273    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
5274    are valid here.
5275 #. '``ptr to function ty``': shall be the signature of the pointer to
5276    function value being invoked. In most cases, this is a direct
5277    function invocation, but indirect ``invoke``'s are just as possible,
5278    branching off an arbitrary pointer to function value.
5279 #. '``function ptr val``': An LLVM value containing a pointer to a
5280    function to be invoked.
5281 #. '``function args``': argument list whose types match the function
5282    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
5283    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
5284    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
5285    extra arguments can be specified.
5286 #. '``normal label``': the label reached when the called function
5287    executes a '``ret``' instruction.
5288 #. '``exception label``': the label reached when a callee returns via
5289    the :ref:`resume <i_resume>` instruction or other exception handling
5290    mechanism.
5291 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
5292    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
5293    attributes are valid here.
5294 #. The optional :ref:`operand bundles <opbundles>` list.
5295
5296 Semantics:
5297 """"""""""
5298
5299 This instruction is designed to operate as a standard '``call``'
5300 instruction in most regards. The primary difference is that it
5301 establishes an association with a label, which is used by the runtime
5302 library to unwind the stack.
5303
5304 This instruction is used in languages with destructors to ensure that
5305 proper cleanup is performed in the case of either a ``longjmp`` or a
5306 thrown exception. Additionally, this is important for implementation of
5307 '``catch``' clauses in high-level languages that support them.
5308
5309 For the purposes of the SSA form, the definition of the value returned
5310 by the '``invoke``' instruction is deemed to occur on the edge from the
5311 current block to the "normal" label. If the callee unwinds then no
5312 return value is available.
5313
5314 Example:
5315 """"""""
5316
5317 .. code-block:: llvm
5318
5319       %retval = invoke i32 @Test(i32 15) to label %Continue
5320                   unwind label %TestCleanup              ; i32:retval set
5321       %retval = invoke coldcc i32 %Testfnptr(i32 15) to label %Continue
5322                   unwind label %TestCleanup              ; i32:retval set
5323
5324 .. _i_resume:
5325
5326 '``resume``' Instruction
5327 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5328
5329 Syntax:
5330 """""""
5331
5332 ::
5333
5334       resume <type> <value>
5335
5336 Overview:
5337 """""""""
5338
5339 The '``resume``' instruction is a terminator instruction that has no
5340 successors.
5341
5342 Arguments:
5343 """"""""""
5344
5345 The '``resume``' instruction requires one argument, which must have the
5346 same type as the result of any '``landingpad``' instruction in the same
5347 function.
5348
5349 Semantics:
5350 """"""""""
5351
5352 The '``resume``' instruction resumes propagation of an existing
5353 (in-flight) exception whose unwinding was interrupted with a
5354 :ref:`landingpad <i_landingpad>` instruction.
5355
5356 Example:
5357 """"""""
5358
5359 .. code-block:: llvm
5360
5361       resume { i8*, i32 } %exn
5362
5363 .. _i_catchswitch:
5364
5365 '``catchswitch``' Instruction
5366 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5367
5368 Syntax:
5369 """""""
5370
5371 ::
5372
5373       <resultval> = catchswitch within <parent> [ label <handler1>, label <handler2>, ... ] unwind to caller
5374       <resultval> = catchswitch within <parent> [ label <handler1>, label <handler2>, ... ] unwind label <default>
5375
5376 Overview:
5377 """""""""
5378
5379 The '``catchswitch``' instruction is used by `LLVM's exception handling system
5380 <ExceptionHandling.html#overview>`_ to describe the set of possible catch handlers
5381 that may be executed by the :ref:`EH personality routine <personalityfn>`.
5382
5383 Arguments:
5384 """"""""""
5385
5386 The ``parent`` argument is the token of the funclet that contains the
5387 ``catchswitch`` instruction. If the ``catchswitch`` is not inside a funclet,
5388 this operand may be the token ``none``.
5389
5390 The ``default`` argument is the label of another basic block beginning with a
5391 "pad" instruction, one of ``cleanuppad`` or ``catchswitch``.
5392
5393 The ``handlers`` are a list of successor blocks that each begin with a
5394 :ref:`catchpad <i_catchpad>` instruction.
5395
5396 Semantics:
5397 """"""""""
5398
5399 Executing this instruction transfers control to one of the successors in
5400 ``handlers``, if appropriate, or continues to unwind via the unwind label if
5401 present.
5402
5403 The ``catchswitch`` is both a terminator and a "pad" instruction, meaning that
5404 it must be both the first non-phi instruction and last instruction in the basic
5405 block. Therefore, it must be the only non-phi instruction in the block.
5406
5407 Example:
5408 """"""""
5409
5410 .. code-block:: llvm
5411
5412     dispatch1:
5413       %cs1 = catchswitch within none [label %handler0, label %handler1] unwind to caller
5414     dispatch2:
5415       %cs2 = catchswitch within %parenthandler [label %handler0] unwind label %cleanup
5416
5417 .. _i_catchpad:
5418
5419 '``catchpad``' Instruction
5420 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5421
5422 Syntax:
5423 """""""
5424
5425 ::
5426
5427       <resultval> = catchpad within <catchswitch> [<args>*]
5428
5429 Overview:
5430 """""""""
5431
5432 The '``catchpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
5433 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
5434 begins a catch handler --- one where a personality routine attempts to transfer
5435 control to catch an exception.
5436
5437 Arguments:
5438 """"""""""
5439
5440 The ``catchswitch`` operand must always be a token produced by a
5441 :ref:`catchswitch <i_catchswitch>` instruction in a predecessor block. This
5442 ensures that each ``catchpad`` has exactly one predecessor block, and it always
5443 terminates in a ``catchswitch``.
5444
5445 The ``args`` correspond to whatever information the personality routine
5446 requires to know if this is an appropriate handler for the exception. Control
5447 will transfer to the ``catchpad`` if this is the first appropriate handler for
5448 the exception.
5449
5450 The ``resultval`` has the type :ref:`token <t_token>` and is used to match the
5451 ``catchpad`` to corresponding :ref:`catchrets <i_catchret>` and other nested EH
5452 pads.
5453
5454 Semantics:
5455 """"""""""
5456
5457 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown, the
5458 exception is compared against the ``args``. If it doesn't match, control will
5459 not reach the ``catchpad`` instruction.  The representation of ``args`` is
5460 entirely target and personality function-specific.
5461
5462 Like the :ref:`landingpad <i_landingpad>` instruction, the ``catchpad``
5463 instruction must be the first non-phi of its parent basic block.
5464
5465 The meaning of the tokens produced and consumed by ``catchpad`` and other "pad"
5466 instructions is described in the
5467 `Windows exception handling documentation <ExceptionHandling.html#wineh>`.
5468
5469 Executing a ``catchpad`` instruction constitutes "entering" that pad.
5470 The pad may then be "exited" in one of three ways:
5471
5472 1)  explicitly via a ``catchret`` that consumes it.  Executing such a ``catchret``
5473     is undefined behavior if any descendant pads have been entered but not yet
5474     exited.
5475 2)  implicitly via a call (which unwinds all the way to the current function's caller),
5476     or via a ``catchswitch`` or a ``cleanupret`` that unwinds to caller.
5477 3)  implicitly via an unwind edge whose destination EH pad isn't a descendant of
5478     the ``catchpad``.  When the ``catchpad`` is exited in this manner, it is
5479     undefined behavior if the destination EH pad has a parent which is not an
5480     ancestor of the ``catchpad`` being exited.
5481
5482 Example:
5483 """"""""
5484
5485 .. code-block:: llvm
5486
5487     dispatch:
5488       %cs = catchswitch within none [label %handler0] unwind to caller
5489       ;; A catch block which can catch an integer.
5490     handler0:
5491       %tok = catchpad within %cs [i8** @_ZTIi]
5492
5493 .. _i_catchret:
5494
5495 '``catchret``' Instruction
5496 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5497
5498 Syntax:
5499 """""""
5500
5501 ::
5502
5503       catchret from <token> to label <normal>
5504
5505 Overview:
5506 """""""""
5507
5508 The '``catchret``' instruction is a terminator instruction that has a
5509 single successor.
5510
5511
5512 Arguments:
5513 """"""""""
5514
5515 The first argument to a '``catchret``' indicates which ``catchpad`` it
5516 exits.  It must be a :ref:`catchpad <i_catchpad>`.
5517 The second argument to a '``catchret``' specifies where control will
5518 transfer to next.
5519
5520 Semantics:
5521 """"""""""
5522
5523 The '``catchret``' instruction ends an existing (in-flight) exception whose
5524 unwinding was interrupted with a :ref:`catchpad <i_catchpad>` instruction.  The
5525 :ref:`personality function <personalityfn>` gets a chance to execute arbitrary
5526 code to, for example, destroy the active exception.  Control then transfers to
5527 ``normal``.
5528
5529 The ``token`` argument must be a token produced by a dominating ``catchpad``
5530 instruction. The ``catchret`` destroys the physical frame established by
5531 ``catchpad``, so executing multiple returns on the same token without
5532 re-executing the ``catchpad`` will result in undefined behavior.
5533 See :ref:`catchpad <i_catchpad>` for more details.
5534
5535 Example:
5536 """"""""
5537
5538 .. code-block:: llvm
5539
5540       catchret from %catch label %continue
5541
5542 .. _i_cleanupret:
5543
5544 '``cleanupret``' Instruction
5545 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5546
5547 Syntax:
5548 """""""
5549
5550 ::
5551
5552       cleanupret from <value> unwind label <continue>
5553       cleanupret from <value> unwind to caller
5554
5555 Overview:
5556 """""""""
5557
5558 The '``cleanupret``' instruction is a terminator instruction that has
5559 an optional successor.
5560
5561
5562 Arguments:
5563 """"""""""
5564
5565 The '``cleanupret``' instruction requires one argument, which indicates
5566 which ``cleanuppad`` it exits, and must be a :ref:`cleanuppad <i_cleanuppad>`.
5567 It also has an optional successor, ``continue``.
5568
5569 Semantics:
5570 """"""""""
5571
5572 The '``cleanupret``' instruction indicates to the
5573 :ref:`personality function <personalityfn>` that one
5574 :ref:`cleanuppad <i_cleanuppad>` it transferred control to has ended.
5575 It transfers control to ``continue`` or unwinds out of the function.
5576
5577 The unwind destination ``continue``, if present, must be an EH pad
5578 whose parent is either ``none`` or an ancestor of the ``cleanuppad``
5579 being returned from.  This constitutes an exceptional exit from all
5580 ancestors of the completed ``cleanuppad``, up to but not including
5581 the parent of ``continue``.
5582 See :ref:`cleanuppad <i_cleanuppad>` for more details.
5583
5584 Example:
5585 """"""""
5586
5587 .. code-block:: llvm
5588
5589       cleanupret from %cleanup unwind to caller
5590       cleanupret from %cleanup unwind label %continue
5591
5592 .. _i_unreachable:
5593
5594 '``unreachable``' Instruction
5595 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5596
5597 Syntax:
5598 """""""
5599
5600 ::
5601
5602       unreachable
5603
5604 Overview:
5605 """""""""
5606
5607 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics. This
5608 instruction is used to inform the optimizer that a particular portion of
5609 the code is not reachable. This can be used to indicate that the code
5610 after a no-return function cannot be reached, and other facts.
5611
5612 Semantics:
5613 """"""""""
5614
5615 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics.
5616
5617 .. _binaryops:
5618
5619 Binary Operations
5620 -----------------
5621
5622 Binary operators are used to do most of the computation in a program.
5623 They require two operands of the same type, execute an operation on
5624 them, and produce a single value. The operands might represent multiple
5625 data, as is the case with the :ref:`vector <t_vector>` data type. The
5626 result value has the same type as its operands.
5627
5628 There are several different binary operators:
5629
5630 .. _i_add:
5631
5632 '``add``' Instruction
5633 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5634
5635 Syntax:
5636 """""""
5637
5638 ::
5639
5640       <result> = add <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
5641       <result> = add nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5642       <result> = add nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5643       <result> = add nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
5644
5645 Overview:
5646 """""""""
5647
5648 The '``add``' instruction returns the sum of its two operands.
5649
5650 Arguments:
5651 """"""""""
5652
5653 The two arguments to the '``add``' instruction must be
5654 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5655 arguments must have identical types.
5656
5657 Semantics:
5658 """"""""""
5659
5660 The value produced is the integer sum of the two operands.
5661
5662 If the sum has unsigned overflow, the result returned is the
5663 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
5664 the result.
5665
5666 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
5667 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
5668
5669 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
5670 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
5671 result value of the ``add`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
5672 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
5673
5674 Example:
5675 """"""""
5676
5677 .. code-block:: llvm
5678
5679       <result> = add i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 + %var
5680
5681 .. _i_fadd:
5682
5683 '``fadd``' Instruction
5684 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5685
5686 Syntax:
5687 """""""
5688
5689 ::
5690
5691       <result> = fadd [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5692
5693 Overview:
5694 """""""""
5695
5696 The '``fadd``' instruction returns the sum of its two operands.
5697
5698 Arguments:
5699 """"""""""
5700
5701 The two arguments to the '``fadd``' instruction must be :ref:`floating
5702 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
5703 Both arguments must have identical types.
5704
5705 Semantics:
5706 """"""""""
5707
5708 The value produced is the floating point sum of the two operands. This
5709 instruction can also take any number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`,
5710 which are optimization hints to enable otherwise unsafe floating point
5711 optimizations:
5712
5713 Example:
5714 """"""""
5715
5716 .. code-block:: llvm
5717
5718       <result> = fadd float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 + %var
5719
5720 '``sub``' Instruction
5721 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5722
5723 Syntax:
5724 """""""
5725
5726 ::
5727
5728       <result> = sub <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
5729       <result> = sub nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5730       <result> = sub nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5731       <result> = sub nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
5732
5733 Overview:
5734 """""""""
5735
5736 The '``sub``' instruction returns the difference of its two operands.
5737
5738 Note that the '``sub``' instruction is used to represent the '``neg``'
5739 instruction present in most other intermediate representations.
5740
5741 Arguments:
5742 """"""""""
5743
5744 The two arguments to the '``sub``' instruction must be
5745 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5746 arguments must have identical types.
5747
5748 Semantics:
5749 """"""""""
5750
5751 The value produced is the integer difference of the two operands.
5752
5753 If the difference has unsigned overflow, the result returned is the
5754 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
5755 the result.
5756
5757 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
5758 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
5759
5760 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
5761 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
5762 result value of the ``sub`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
5763 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
5764
5765 Example:
5766 """"""""
5767
5768 .. code-block:: llvm
5769
5770       <result> = sub i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 - %var
5771       <result> = sub i32 0, %val          ; yields i32:result = -%var
5772
5773 .. _i_fsub:
5774
5775 '``fsub``' Instruction
5776 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5777
5778 Syntax:
5779 """""""
5780
5781 ::
5782
5783       <result> = fsub [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5784
5785 Overview:
5786 """""""""
5787
5788 The '``fsub``' instruction returns the difference of its two operands.
5789
5790 Note that the '``fsub``' instruction is used to represent the '``fneg``'
5791 instruction present in most other intermediate representations.
5792
5793 Arguments:
5794 """"""""""
5795
5796 The two arguments to the '``fsub``' instruction must be :ref:`floating
5797 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
5798 Both arguments must have identical types.
5799
5800 Semantics:
5801 """"""""""
5802
5803 The value produced is the floating point difference of the two operands.
5804 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
5805 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
5806 unsafe floating point optimizations:
5807
5808 Example:
5809 """"""""
5810
5811 .. code-block:: llvm
5812
5813       <result> = fsub float 4.0, %var           ; yields float:result = 4.0 - %var
5814       <result> = fsub float -0.0, %val          ; yields float:result = -%var
5815
5816 '``mul``' Instruction
5817 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5818
5819 Syntax:
5820 """""""
5821
5822 ::
5823
5824       <result> = mul <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
5825       <result> = mul nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5826       <result> = mul nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5827       <result> = mul nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
5828
5829 Overview:
5830 """""""""
5831
5832 The '``mul``' instruction returns the product of its two operands.
5833
5834 Arguments:
5835 """"""""""
5836
5837 The two arguments to the '``mul``' instruction must be
5838 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5839 arguments must have identical types.
5840
5841 Semantics:
5842 """"""""""
5843
5844 The value produced is the integer product of the two operands.
5845
5846 If the result of the multiplication has unsigned overflow, the result
5847 returned is the mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the
5848 bit width of the result.
5849
5850 Because LLVM integers use a two's complement representation, and the
5851 result is the same width as the operands, this instruction returns the
5852 correct result for both signed and unsigned integers. If a full product
5853 (e.g. ``i32`` * ``i32`` -> ``i64``) is needed, the operands should be
5854 sign-extended or zero-extended as appropriate to the width of the full
5855 product.
5856
5857 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
5858 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
5859 result value of the ``mul`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
5860 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
5861
5862 Example:
5863 """"""""
5864
5865 .. code-block:: llvm
5866
5867       <result> = mul i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 * %var
5868
5869 .. _i_fmul:
5870
5871 '``fmul``' Instruction
5872 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5873
5874 Syntax:
5875 """""""
5876
5877 ::
5878
5879       <result> = fmul [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5880
5881 Overview:
5882 """""""""
5883
5884 The '``fmul``' instruction returns the product of its two operands.
5885
5886 Arguments:
5887 """"""""""
5888
5889 The two arguments to the '``fmul``' instruction must be :ref:`floating
5890 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
5891 Both arguments must have identical types.
5892
5893 Semantics:
5894 """"""""""
5895
5896 The value produced is the floating point product of the two operands.
5897 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
5898 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
5899 unsafe floating point optimizations:
5900
5901 Example:
5902 """"""""
5903
5904 .. code-block:: llvm
5905
5906       <result> = fmul float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 * %var
5907
5908 '``udiv``' Instruction
5909 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5910
5911 Syntax:
5912 """""""
5913
5914 ::
5915
5916       <result> = udiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
5917       <result> = udiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5918
5919 Overview:
5920 """""""""
5921
5922 The '``udiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
5923
5924 Arguments:
5925 """"""""""
5926
5927 The two arguments to the '``udiv``' instruction must be
5928 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5929 arguments must have identical types.
5930
5931 Semantics:
5932 """"""""""
5933
5934 The value produced is the unsigned integer quotient of the two operands.
5935
5936 Note that unsigned integer division and signed integer division are
5937 distinct operations; for signed integer division, use '``sdiv``'.
5938
5939 Division by zero leads to undefined behavior.
5940
5941 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``udiv`` is
5942 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if %op1 is not a multiple of %op2 (as
5943 such, "((a udiv exact b) mul b) == a").
5944
5945 Example:
5946 """"""""
5947
5948 .. code-block:: llvm
5949
5950       <result> = udiv i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 / %var
5951
5952 '``sdiv``' Instruction
5953 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5954
5955 Syntax:
5956 """""""
5957
5958 ::
5959
5960       <result> = sdiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
5961       <result> = sdiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5962
5963 Overview:
5964 """""""""
5965
5966 The '``sdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
5967
5968 Arguments:
5969 """"""""""
5970
5971 The two arguments to the '``sdiv``' instruction must be
5972 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5973 arguments must have identical types.
5974
5975 Semantics:
5976 """"""""""
5977
5978 The value produced is the signed integer quotient of the two operands
5979 rounded towards zero.
5980
5981 Note that signed integer division and unsigned integer division are
5982 distinct operations; for unsigned integer division, use '``udiv``'.
5983
5984 Division by zero leads to undefined behavior. Overflow also leads to
5985 undefined behavior; this is a rare case, but can occur, for example, by
5986 doing a 32-bit division of -2147483648 by -1.
5987
5988 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``sdiv`` is
5989 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the result would be rounded.
5990
5991 Example:
5992 """"""""
5993
5994 .. code-block:: llvm
5995
5996       <result> = sdiv i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 / %var
5997
5998 .. _i_fdiv:
5999
6000 '``fdiv``' Instruction
6001 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6002
6003 Syntax:
6004 """""""
6005
6006 ::
6007
6008       <result> = fdiv [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6009
6010 Overview:
6011 """""""""
6012
6013 The '``fdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
6014
6015 Arguments:
6016 """"""""""
6017
6018 The two arguments to the '``fdiv``' instruction must be :ref:`floating
6019 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
6020 Both arguments must have identical types.
6021
6022 Semantics:
6023 """"""""""
6024
6025 The value produced is the floating point quotient of the two operands.
6026 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
6027 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
6028 unsafe floating point optimizations:
6029
6030 Example:
6031 """"""""
6032
6033 .. code-block:: llvm
6034
6035       <result> = fdiv float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 / %var
6036
6037 '``urem``' Instruction
6038 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6039
6040 Syntax:
6041 """""""
6042
6043 ::
6044
6045       <result> = urem <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6046
6047 Overview:
6048 """""""""
6049
6050 The '``urem``' instruction returns the remainder from the unsigned
6051 division of its two arguments.
6052
6053 Arguments:
6054 """"""""""
6055
6056 The two arguments to the '``urem``' instruction must be
6057 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
6058 arguments must have identical types.
6059
6060 Semantics:
6061 """"""""""
6062
6063 This instruction returns the unsigned integer *remainder* of a division.
6064 This instruction always performs an unsigned division to get the
6065 remainder.
6066
6067 Note that unsigned integer remainder and signed integer remainder are
6068 distinct operations; for signed integer remainder, use '``srem``'.
6069
6070 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
6071
6072 Example:
6073 """"""""
6074
6075 .. code-block:: llvm
6076
6077       <result> = urem i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 % %var
6078
6079 '``srem``' Instruction
6080 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6081
6082 Syntax:
6083 """""""
6084
6085 ::
6086
6087       <result> = srem <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6088
6089 Overview:
6090 """""""""
6091
6092 The '``srem``' instruction returns the remainder from the signed
6093 division of its two operands. This instruction can also take
6094 :ref:`vector <t_vector>` versions of the values in which case the elements
6095 must be integers.
6096
6097 Arguments:
6098 """"""""""
6099
6100 The two arguments to the '``srem``' instruction must be
6101 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
6102 arguments must have identical types.
6103
6104 Semantics:
6105 """"""""""
6106
6107 This instruction returns the *remainder* of a division (where the result
6108 is either zero or has the same sign as the dividend, ``op1``), not the
6109 *modulo* operator (where the result is either zero or has the same sign
6110 as the divisor, ``op2``) of a value. For more information about the
6111 difference, see `The Math
6112 Forum <http://mathforum.org/dr.math/problems/anne.4.28.99.html>`_. For a
6113 table of how this is implemented in various languages, please see
6114 `Wikipedia: modulo
6115 operation <http://en.wikipedia.org/wiki/Modulo_operation>`_.
6116
6117 Note that signed integer remainder and unsigned integer remainder are
6118 distinct operations; for unsigned integer remainder, use '``urem``'.
6119
6120 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
6121 Overflow also leads to undefined behavior; this is a rare case, but can
6122 occur, for example, by taking the remainder of a 32-bit division of
6123 -2147483648 by -1. (The remainder doesn't actually overflow, but this
6124 rule lets srem be implemented using instructions that return both the
6125 result of the division and the remainder.)
6126
6127 Example:
6128 """"""""
6129
6130 .. code-block:: llvm
6131
6132       <result> = srem i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 % %var
6133
6134 .. _i_frem:
6135
6136 '``frem``' Instruction
6137 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6138
6139 Syntax:
6140 """""""
6141
6142 ::
6143
6144       <result> = frem [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6145
6146 Overview:
6147 """""""""
6148
6149 The '``frem``' instruction returns the remainder from the division of
6150 its two operands.
6151
6152 Arguments:
6153 """"""""""
6154
6155 The two arguments to the '``frem``' instruction must be :ref:`floating
6156 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
6157 Both arguments must have identical types.
6158
6159 Semantics:
6160 """"""""""
6161
6162 This instruction returns the *remainder* of a division. The remainder
6163 has the same sign as the dividend. This instruction can also take any
6164 number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints
6165 to enable otherwise unsafe floating point optimizations:
6166
6167 Example:
6168 """"""""
6169
6170 .. code-block:: llvm
6171
6172       <result> = frem float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 % %var
6173
6174 .. _bitwiseops:
6175
6176 Bitwise Binary Operations
6177 -------------------------
6178
6179 Bitwise binary operators are used to do various forms of bit-twiddling
6180 in a program. They are generally very efficient instructions and can
6181 commonly be strength reduced from other instructions. They require two
6182 operands of the same type, execute an operation on them, and produce a
6183 single value. The resulting value is the same type as its operands.
6184
6185 '``shl``' Instruction
6186 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6187
6188 Syntax:
6189 """""""
6190
6191 ::
6192
6193       <result> = shl <ty> <op1>, <op2>           ; yields ty:result
6194       <result> = shl nuw <ty> <op1>, <op2>       ; yields ty:result
6195       <result> = shl nsw <ty> <op1>, <op2>       ; yields ty:result
6196       <result> = shl nuw nsw <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6197
6198 Overview:
6199 """""""""
6200
6201 The '``shl``' instruction returns the first operand shifted to the left
6202 a specified number of bits.
6203
6204 Arguments:
6205 """"""""""
6206
6207 Both arguments to the '``shl``' instruction must be the same
6208 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
6209 '``op2``' is treated as an unsigned value.
6210
6211 Semantics:
6212 """"""""""
6213
6214 The value produced is ``op1`` \* 2\ :sup:`op2` mod 2\ :sup:`n`,
6215 where ``n`` is the width of the result. If ``op2`` is (statically or
6216 dynamically) equal to or larger than the number of bits in
6217 ``op1``, the result is undefined. If the arguments are vectors, each
6218 vector element of ``op1`` is shifted by the corresponding shift amount
6219 in ``op2``.
6220
6221 If the ``nuw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
6222 value <poisonvalues>` if it shifts out any non-zero bits. If the
6223 ``nsw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
6224 value <poisonvalues>` if it shifts out any bits that disagree with the
6225 resultant sign bit. As such, NUW/NSW have the same semantics as they
6226 would if the shift were expressed as a mul instruction with the same
6227 nsw/nuw bits in (mul %op1, (shl 1, %op2)).
6228
6229 Example:
6230 """"""""
6231
6232 .. code-block:: llvm
6233
6234       <result> = shl i32 4, %var   ; yields i32: 4 << %var
6235       <result> = shl i32 4, 2      ; yields i32: 16
6236       <result> = shl i32 1, 10     ; yields i32: 1024
6237       <result> = shl i32 1, 32     ; undefined
6238       <result> = shl <2 x i32> < i32 1, i32 1>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 2, i32 4>
6239
6240 '``lshr``' Instruction
6241 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6242
6243 Syntax:
6244 """""""
6245
6246 ::
6247
6248       <result> = lshr <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
6249       <result> = lshr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6250
6251 Overview:
6252 """""""""
6253
6254 The '``lshr``' instruction (logical shift right) returns the first
6255 operand shifted to the right a specified number of bits with zero fill.
6256
6257 Arguments:
6258 """"""""""
6259
6260 Both arguments to the '``lshr``' instruction must be the same
6261 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
6262 '``op2``' is treated as an unsigned value.
6263
6264 Semantics:
6265 """"""""""
6266
6267 This instruction always performs a logical shift right operation. The
6268 most significant bits of the result will be filled with zero bits after
6269 the shift. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
6270 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
6271 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
6272 corresponding shift amount in ``op2``.
6273
6274 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``lshr`` is
6275 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
6276 non-zero.
6277
6278 Example:
6279 """"""""
6280
6281 .. code-block:: llvm
6282
6283       <result> = lshr i32 4, 1   ; yields i32:result = 2
6284       <result> = lshr i32 4, 2   ; yields i32:result = 1
6285       <result> = lshr i8  4, 3   ; yields i8:result = 0
6286       <result> = lshr i8 -2, 1   ; yields i8:result = 0x7F
6287       <result> = lshr i32 1, 32  ; undefined
6288       <result> = lshr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 0x7FFFFFFF, i32 1>
6289
6290 '``ashr``' Instruction
6291 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6292
6293 Syntax:
6294 """""""
6295
6296 ::
6297
6298       <result> = ashr <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
6299       <result> = ashr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6300
6301 Overview:
6302 """""""""
6303
6304 The '``ashr``' instruction (arithmetic shift right) returns the first
6305 operand shifted to the right a specified number of bits with sign
6306 extension.
6307
6308 Arguments:
6309 """"""""""
6310
6311 Both arguments to the '``ashr``' instruction must be the same
6312 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
6313 '``op2``' is treated as an unsigned value.
6314
6315 Semantics:
6316 """"""""""
6317
6318 This instruction always performs an arithmetic shift right operation,
6319 The most significant bits of the result will be filled with the sign bit
6320 of ``op1``. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
6321 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
6322 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
6323 corresponding shift amount in ``op2``.
6324
6325 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``ashr`` is
6326 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
6327 non-zero.
6328
6329 Example:
6330 """"""""
6331
6332 .. code-block:: llvm
6333
6334       <result> = ashr i32 4, 1   ; yields i32:result = 2
6335       <result> = ashr i32 4, 2   ; yields i32:result = 1
6336       <result> = ashr i8  4, 3   ; yields i8:result = 0
6337       <result> = ashr i8 -2, 1   ; yields i8:result = -1
6338       <result> = ashr i32 1, 32  ; undefined
6339       <result> = ashr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 3>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 -1, i32 0>
6340
6341 '``and``' Instruction
6342 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6343
6344 Syntax:
6345 """""""
6346
6347 ::
6348
6349       <result> = and <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6350
6351 Overview:
6352 """""""""
6353
6354 The '``and``' instruction returns the bitwise logical and of its two
6355 operands.
6356
6357 Arguments:
6358 """"""""""
6359
6360 The two arguments to the '``and``' instruction must be
6361 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
6362 arguments must have identical types.
6363
6364 Semantics:
6365 """"""""""
6366
6367 The truth table used for the '``and``' instruction is:
6368
6369 +-----+-----+-----+
6370 | In0 | In1 | Out |
6371 +-----+-----+-----+
6372 |   0 |   0 |   0 |
6373 +-----+-----+-----+
6374 |   0 |   1 |   0 |
6375 +-----+-----+-----+
6376 |   1 |   0 |   0 |
6377 +-----+-----+-----+
6378 |   1 |   1 |   1 |
6379 +-----+-----+-----+
6380
6381 Example:
6382 """"""""
6383
6384 .. code-block:: llvm
6385
6386       <result> = and i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 & %var
6387       <result> = and i32 15, 40          ; yields i32:result = 8
6388       <result> = and i32 4, 8            ; yields i32:result = 0
6389
6390 '``or``' Instruction
6391 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6392
6393 Syntax:
6394 """""""
6395
6396 ::
6397
6398       <result> = or <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6399
6400 Overview:
6401 """""""""
6402
6403 The '``or``' instruction returns the bitwise logical inclusive or of its
6404 two operands.
6405
6406 Arguments:
6407 """"""""""
6408
6409 The two arguments to the '``or``' instruction must be
6410 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
6411 arguments must have identical types.
6412
6413 Semantics:
6414 """"""""""
6415
6416 The truth table used for the '``or``' instruction is:
6417
6418 +-----+-----+-----+
6419 | In0 | In1 | Out |
6420 +-----+-----+-----+
6421 |   0 |   0 |   0 |
6422 +-----+-----+-----+
6423 |   0 |   1 |   1 |
6424 +-----+-----+-----+
6425 |   1 |   0 |   1 |
6426 +-----+-----+-----+
6427 |   1 |   1 |   1 |
6428 +-----+-----+-----+
6429
6430 Example:
6431 """"""""
6432
6433 ::
6434
6435       <result> = or i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 | %var
6436       <result> = or i32 15, 40          ; yields i32:result = 47
6437       <result> = or i32 4, 8            ; yields i32:result = 12
6438
6439 '``xor``' Instruction
6440 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6441
6442 Syntax:
6443 """""""
6444
6445 ::
6446
6447       <result> = xor <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6448
6449 Overview:
6450 """""""""
6451
6452 The '``xor``' instruction returns the bitwise logical exclusive or of
6453 its two operands. The ``xor`` is used to implement the "one's
6454 complement" operation, which is the "~" operator in C.
6455
6456 Arguments:
6457 """"""""""
6458
6459 The two arguments to the '``xor``' instruction must be
6460 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
6461 arguments must have identical types.
6462
6463 Semantics:
6464 """"""""""
6465
6466 The truth table used for the '``xor``' instruction is:
6467
6468 +-----+-----+-----+
6469 | In0 | In1 | Out |
6470 +-----+-----+-----+
6471 |   0 |   0 |   0 |
6472 +-----+-----+-----+
6473 |   0 |   1 |   1 |
6474 +-----+-----+-----+
6475 |   1 |   0 |   1 |
6476 +-----+-----+-----+
6477 |   1 |   1 |   0 |
6478 +-----+-----+-----+
6479
6480 Example:
6481 """"""""
6482
6483 .. code-block:: llvm
6484
6485       <result> = xor i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 ^ %var
6486       <result> = xor i32 15, 40          ; yields i32:result = 39
6487       <result> = xor i32 4, 8            ; yields i32:result = 12
6488       <result> = xor i32 %V, -1          ; yields i32:result = ~%V
6489
6490 Vector Operations
6491 -----------------
6492
6493 LLVM supports several instructions to represent vector operations in a
6494 target-independent manner. These instructions cover the element-access
6495 and vector-specific operations needed to process vectors effectively.
6496 While LLVM does directly support these vector operations, many
6497 sophisticated algorithms will want to use target-specific intrinsics to
6498 take full advantage of a specific target.
6499
6500 .. _i_extractelement:
6501
6502 '``extractelement``' Instruction
6503 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6504
6505 Syntax:
6506 """""""
6507
6508 ::
6509
6510       <result> = extractelement <n x <ty>> <val>, <ty2> <idx>  ; yields <ty>
6511
6512 Overview:
6513 """""""""
6514
6515 The '``extractelement``' instruction extracts a single scalar element
6516 from a vector at a specified index.
6517
6518 Arguments:
6519 """"""""""
6520
6521 The first operand of an '``extractelement``' instruction is a value of
6522 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is an index indicating
6523 the position from which to extract the element. The index may be a
6524 variable of any integer type.
6525
6526 Semantics:
6527 """"""""""
6528
6529 The result is a scalar of the same type as the element type of ``val``.
6530 Its value is the value at position ``idx`` of ``val``. If ``idx``
6531 exceeds the length of ``val``, the results are undefined.
6532
6533 Example:
6534 """"""""
6535
6536 .. code-block:: llvm
6537
6538       <result> = extractelement <4 x i32> %vec, i32 0    ; yields i32
6539
6540 .. _i_insertelement:
6541
6542 '``insertelement``' Instruction
6543 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6544
6545 Syntax:
6546 """""""
6547
6548 ::
6549
6550       <result> = insertelement <n x <ty>> <val>, <ty> <elt>, <ty2> <idx>    ; yields <n x <ty>>
6551
6552 Overview:
6553 """""""""
6554
6555 The '``insertelement``' instruction inserts a scalar element into a
6556 vector at a specified index.
6557
6558 Arguments:
6559 """"""""""
6560
6561 The first operand of an '``insertelement``' instruction is a value of
6562 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is a scalar value whose
6563 type must equal the element type of the first operand. The third operand
6564 is an index indicating the position at which to insert the value. The
6565 index may be a variable of any integer type.
6566
6567 Semantics:
6568 """"""""""
6569
6570 The result is a vector of the same type as ``val``. Its element values
6571 are those of ``val`` except at position ``idx``, where it gets the value
6572 ``elt``. If ``idx`` exceeds the length of ``val``, the results are
6573 undefined.
6574
6575 Example:
6576 """"""""
6577
6578 .. code-block:: llvm
6579
6580       <result> = insertelement <4 x i32> %vec, i32 1, i32 0    ; yields <4 x i32>
6581
6582 .. _i_shufflevector:
6583
6584 '``shufflevector``' Instruction
6585 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6586
6587 Syntax:
6588 """""""
6589
6590 ::
6591
6592       <result> = shufflevector <n x <ty>> <v1>, <n x <ty>> <v2>, <m x i32> <mask>    ; yields <m x <ty>>
6593
6594 Overview:
6595 """""""""
6596
6597 The '``shufflevector``' instruction constructs a permutation of elements
6598 from two input vectors, returning a vector with the same element type as
6599 the input and length that is the same as the shuffle mask.
6600
6601 Arguments:
6602 """"""""""
6603
6604 The first two operands of a '``shufflevector``' instruction are vectors
6605 with the same type. The third argument is a shuffle mask whose element
6606 type is always 'i32'. The result of the instruction is a vector whose
6607 length is the same as the shuffle mask and whose element type is the
6608 same as the element type of the first two operands.
6609
6610 The shuffle mask operand is required to be a constant vector with either
6611 constant integer or undef values.
6612
6613 Semantics:
6614 """"""""""
6615
6616 The elements of the two input vectors are numbered from left to right
6617 across both of the vectors. The shuffle mask operand specifies, for each
6618 element of the result vector, which element of the two input vectors the
6619 result element gets. The element selector may be undef (meaning "don't
6620 care") and the second operand may be undef if performing a shuffle from
6621 only one vector.
6622
6623 Example:
6624 """"""""
6625
6626 .. code-block:: llvm
6627
6628       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
6629                               <4 x i32> <i32 0, i32 4, i32 1, i32 5>  ; yields <4 x i32>
6630       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> undef,
6631                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32> - Identity shuffle.
6632       <result> = shufflevector <8 x i32> %v1, <8 x i32> undef,
6633                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32>
6634       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
6635                               <8 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3, i32 4, i32 5, i32 6, i32 7 >  ; yields <8 x i32>
6636
6637 Aggregate Operations
6638 --------------------
6639
6640 LLVM supports several instructions for working with
6641 :ref:`aggregate <t_aggregate>` values.
6642
6643 .. _i_extractvalue:
6644
6645 '``extractvalue``' Instruction
6646 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6647
6648 Syntax:
6649 """""""
6650
6651 ::
6652
6653       <result> = extractvalue <aggregate type> <val>, <idx>{, <idx>}*
6654
6655 Overview:
6656 """""""""
6657
6658 The '``extractvalue``' instruction extracts the value of a member field
6659 from an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
6660
6661 Arguments:
6662 """"""""""
6663
6664 The first operand of an '``extractvalue``' instruction is a value of
6665 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The other operands are
6666 constant indices to specify which value to extract in a similar manner
6667 as indices in a '``getelementptr``' instruction.
6668
6669 The major differences to ``getelementptr`` indexing are:
6670
6671 -  Since the value being indexed is not a pointer, the first index is
6672    omitted and assumed to be zero.
6673 -  At least one index must be specified.
6674 -  Not only struct indices but also array indices must be in bounds.
6675
6676 Semantics:
6677 """"""""""
6678
6679 The result is the value at the position in the aggregate specified by
6680 the index operands.
6681
6682 Example:
6683 """"""""
6684
6685 .. code-block:: llvm
6686
6687       <result> = extractvalue {i32, float} %agg, 0    ; yields i32
6688
6689 .. _i_insertvalue:
6690
6691 '``insertvalue``' Instruction
6692 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6693
6694 Syntax:
6695 """""""
6696
6697 ::
6698
6699       <result> = insertvalue <aggregate type> <val>, <ty> <elt>, <idx>{, <idx>}*    ; yields <aggregate type>
6700
6701 Overview:
6702 """""""""
6703
6704 The '``insertvalue``' instruction inserts a value into a member field in
6705 an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
6706
6707 Arguments:
6708 """"""""""
6709
6710 The first operand of an '``insertvalue``' instruction is a value of
6711 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The second operand is
6712 a first-class value to insert. The following operands are constant
6713 indices indicating the position at which to insert the value in a
6714 similar manner as indices in a '``extractvalue``' instruction. The value
6715 to insert must have the same type as the value identified by the
6716 indices.
6717
6718 Semantics:
6719 """"""""""
6720
6721 The result is an aggregate of the same type as ``val``. Its value is
6722 that of ``val`` except that the value at the position specified by the
6723 indices is that of ``elt``.
6724
6725 Example:
6726 """"""""
6727
6728 .. code-block:: llvm
6729
6730       %agg1 = insertvalue {i32, float} undef, i32 1, 0              ; yields {i32 1, float undef}
6731       %agg2 = insertvalue {i32, float} %agg1, float %val, 1         ; yields {i32 1, float %val}
6732       %agg3 = insertvalue {i32, {float}} undef, float %val, 1, 0    ; yields {i32 undef, {float %val}}
6733
6734 .. _memoryops:
6735
6736 Memory Access and Addressing Operations
6737 ---------------------------------------
6738
6739 A key design point of an SSA-based representation is how it represents
6740 memory. In LLVM, no memory locations are in SSA form, which makes things
6741 very simple. This section describes how to read, write, and allocate
6742 memory in LLVM.
6743
6744 .. _i_alloca:
6745
6746 '``alloca``' Instruction
6747 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6748
6749 Syntax:
6750 """""""
6751
6752 ::
6753
6754       <result> = alloca [inalloca] <type> [, <ty> <NumElements>] [, align <alignment>]     ; yields type*:result
6755
6756 Overview:
6757 """""""""
6758
6759 The '``alloca``' instruction allocates memory on the stack frame of the
6760 currently executing function, to be automatically released when this
6761 function returns to its caller. The object is always allocated in the
6762 generic address space (address space zero).
6763
6764 Arguments:
6765 """"""""""
6766
6767 The '``alloca``' instruction allocates ``sizeof(<type>)*NumElements``
6768 bytes of memory on the runtime stack, returning a pointer of the
6769 appropriate type to the program. If "NumElements" is specified, it is
6770 the number of elements allocated, otherwise "NumElements" is defaulted
6771 to be one. If a constant alignment is specified, the value result of the
6772 allocation is guaranteed to be aligned to at least that boundary. The
6773 alignment may not be greater than ``1 << 29``. If not specified, or if
6774 zero, the target can choose to align the allocation on any convenient
6775 boundary compatible with the type.
6776
6777 '``type``' may be any sized type.
6778
6779 Semantics:
6780 """"""""""
6781
6782 Memory is allocated; a pointer is returned. The operation is undefined
6783 if there is insufficient stack space for the allocation. '``alloca``'d
6784 memory is automatically released when the function returns. The
6785 '``alloca``' instruction is commonly used to represent automatic
6786 variables that must have an address available. When the function returns
6787 (either with the ``ret`` or ``resume`` instructions), the memory is
6788 reclaimed. Allocating zero bytes is legal, but the result is undefined.
6789 The order in which memory is allocated (ie., which way the stack grows)
6790 is not specified.
6791
6792 Example:
6793 """"""""
6794
6795 .. code-block:: llvm
6796
6797       %ptr = alloca i32                             ; yields i32*:ptr
6798       %ptr = alloca i32, i32 4                      ; yields i32*:ptr
6799       %ptr = alloca i32, i32 4, align 1024          ; yields i32*:ptr
6800       %ptr = alloca i32, align 1024                 ; yields i32*:ptr
6801
6802 .. _i_load:
6803
6804 '``load``' Instruction
6805 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6806
6807 Syntax:
6808 """""""
6809
6810 ::
6811
6812       <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>]
6813       <result> = load atomic [volatile] <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment> [, !invariant.group !<index>]
6814       !<index> = !{ i32 1 }
6815       !<deref_bytes_node> = !{i64 <dereferenceable_bytes>}
6816       !<align_node> = !{ i64 <value_alignment> }
6817
6818 Overview:
6819 """""""""
6820
6821 The '``load``' instruction is used to read from memory.
6822
6823 Arguments:
6824 """"""""""
6825
6826 The argument to the ``load`` instruction specifies the memory address
6827 from which to load. The type specified must be a :ref:`first
6828 class <t_firstclass>` type. If the ``load`` is marked as ``volatile``,
6829 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
6830 execution of this ``load`` with other :ref:`volatile
6831 operations <volatile>`.
6832
6833 If the ``load`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
6834 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
6835 ``release`` and ``acq_rel`` orderings are not valid on ``load``
6836 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
6837 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
6838 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
6839 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
6840 ``align`` must be explicitly specified on atomic loads, and the load has
6841 undefined behavior if the alignment is not set to a value which is at
6842 least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not have
6843 any defined semantics for atomic loads.
6844
6845 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
6846 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
6847 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
6848 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
6849 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
6850 alignment results in undefined behavior. Underestimating the alignment
6851 may produce less efficient code. An alignment of 1 is always safe. The
6852 maximum possible alignment is ``1 << 29``.
6853
6854 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single
6855 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one
6856 ``i32`` entry of value 1. The existence of the ``!nontemporal``
6857 metadata on the instruction tells the optimizer and code generator
6858 that this load is not expected to be reused in the cache. The code
6859 generator may select special instructions to save cache bandwidth, such
6860 as the ``MOVNT`` instruction on x86.
6861
6862 The optional ``!invariant.load`` metadata must reference a single
6863 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
6864 entries. The existence of the ``!invariant.load`` metadata on the
6865 instruction tells the optimizer and code generator that the address
6866 operand to this load points to memory which can be assumed unchanged.
6867 Being invariant does not imply that a location is dereferenceable,
6868 but it does imply that once the location is known dereferenceable
6869 its value is henceforth unchanging.
6870
6871 The optional ``!invariant.group`` metadata must reference a single metadata name
6872  ``<index>`` corresponding to a metadata node. See ``invariant.group`` metadata.
6873
6874 The optional ``!nonnull`` metadata must reference a single
6875 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
6876 entries. The existence of the ``!nonnull`` metadata on the
6877 instruction tells the optimizer that the value loaded is known to
6878 never be null. This is analogous to the ``nonnull`` attribute
6879 on parameters and return values. This metadata can only be applied
6880 to loads of a pointer type.
6881
6882 The optional ``!dereferenceable`` metadata must reference a single metadata
6883 name ``<deref_bytes_node>`` corresponding to a metadata node with one ``i64``
6884 entry. The existence of the ``!dereferenceable`` metadata on the instruction
6885 tells the optimizer that the value loaded is known to be dereferenceable.
6886 The number of bytes known to be dereferenceable is specified by the integer
6887 value in the metadata node. This is analogous to the ''dereferenceable''
6888 attribute on parameters and return values. This metadata can only be applied
6889 to loads of a pointer type.
6890
6891 The optional ``!dereferenceable_or_null`` metadata must reference a single
6892 metadata name ``<deref_bytes_node>`` corresponding to a metadata node with one
6893 ``i64`` entry. The existence of the ``!dereferenceable_or_null`` metadata on the
6894 instruction tells the optimizer that the value loaded is known to be either
6895 dereferenceable or null.
6896 The number of bytes known to be dereferenceable is specified by the integer
6897 value in the metadata node. This is analogous to the ''dereferenceable_or_null''
6898 attribute on parameters and return values. This metadata can only be applied
6899 to loads of a pointer type.
6900
6901 The optional ``!align`` metadata must reference a single metadata name
6902 ``<align_node>`` corresponding to a metadata node with one ``i64`` entry.
6903 The existence of the ``!align`` metadata on the instruction tells the
6904 optimizer that the value loaded is known to be aligned to a boundary specified
6905 by the integer value in the metadata node. The alignment must be a power of 2.
6906 This is analogous to the ''align'' attribute on parameters and return values.
6907 This metadata can only be applied to loads of a pointer type.
6908
6909 Semantics:
6910 """"""""""
6911
6912 The location of memory pointed to is loaded. If the value being loaded
6913 is of scalar type then the number of bytes read does not exceed the
6914 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
6915 example, loading an ``i24`` reads at most three bytes. When loading a
6916 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
6917 of bytes, the result is undefined if the value was not originally
6918 written using a store of the same type.
6919
6920 Examples:
6921 """""""""
6922
6923 .. code-block:: llvm
6924
6925       %ptr = alloca i32                               ; yields i32*:ptr
6926       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields void
6927       %val = load i32, i32* %ptr                      ; yields i32:val = i32 3
6928
6929 .. _i_store:
6930
6931 '``store``' Instruction
6932 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6933
6934 Syntax:
6935 """""""
6936
6937 ::
6938
6939       store [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>][, !invariant.group !<index>]        ; yields void
6940       store atomic [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment> [, !invariant.group !<index>] ; yields void
6941
6942 Overview:
6943 """""""""
6944
6945 The '``store``' instruction is used to write to memory.
6946
6947 Arguments:
6948 """"""""""
6949
6950 There are two arguments to the ``store`` instruction: a value to store
6951 and an address at which to store it. The type of the ``<pointer>``
6952 operand must be a pointer to the :ref:`first class <t_firstclass>` type of
6953 the ``<value>`` operand. If the ``store`` is marked as ``volatile``,
6954 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
6955 execution of this ``store`` with other :ref:`volatile
6956 operations <volatile>`.
6957
6958 If the ``store`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
6959 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
6960 ``acquire`` and ``acq_rel`` orderings aren't valid on ``store``
6961 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
6962 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
6963 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
6964 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
6965 ``align`` must be explicitly specified on atomic stores, and the store
6966 has undefined behavior if the alignment is not set to a value which is
6967 at least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not
6968 have any defined semantics for atomic stores.
6969
6970 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
6971 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
6972 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
6973 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
6974 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
6975 alignment results in undefined behavior. Underestimating the
6976 alignment may produce less efficient code. An alignment of 1 is always
6977 safe. The maximum possible alignment is ``1 << 29``.
6978
6979 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single metadata
6980 name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one ``i32`` entry of
6981 value 1. The existence of the ``!nontemporal`` metadata on the instruction
6982 tells the optimizer and code generator that this load is not expected to
6983 be reused in the cache. The code generator may select special
6984 instructions to save cache bandwidth, such as the MOVNT instruction on
6985 x86.
6986
6987 The optional ``!invariant.group`` metadata must reference a 
6988 single metadata name ``<index>``. See ``invariant.group`` metadata.
6989
6990 Semantics:
6991 """"""""""
6992
6993 The contents of memory are updated to contain ``<value>`` at the
6994 location specified by the ``<pointer>`` operand. If ``<value>`` is
6995 of scalar type then the number of bytes written does not exceed the
6996 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
6997 example, storing an ``i24`` writes at most three bytes. When writing a
6998 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
6999 of bytes, it is unspecified what happens to the extra bits that do not
7000 belong to the type, but they will typically be overwritten.
7001
7002 Example:
7003 """"""""
7004
7005 .. code-block:: llvm
7006
7007       %ptr = alloca i32                               ; yields i32*:ptr
7008       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields void
7009       %val = load i32, i32* %ptr                      ; yields i32:val = i32 3
7010
7011 .. _i_fence:
7012
7013 '``fence``' Instruction
7014 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7015
7016 Syntax:
7017 """""""
7018
7019 ::
7020
7021       fence [singlethread] <ordering>                   ; yields void
7022
7023 Overview:
7024 """""""""
7025
7026 The '``fence``' instruction is used to introduce happens-before edges
7027 between operations.
7028
7029 Arguments:
7030 """"""""""
7031
7032 '``fence``' instructions take an :ref:`ordering <ordering>` argument which
7033 defines what *synchronizes-with* edges they add. They can only be given
7034 ``acquire``, ``release``, ``acq_rel``, and ``seq_cst`` orderings.
7035
7036 Semantics:
7037 """"""""""
7038
7039 A fence A which has (at least) ``release`` ordering semantics
7040 *synchronizes with* a fence B with (at least) ``acquire`` ordering
7041 semantics if and only if there exist atomic operations X and Y, both
7042 operating on some atomic object M, such that A is sequenced before X, X
7043 modifies M (either directly or through some side effect of a sequence
7044 headed by X), Y is sequenced before B, and Y observes M. This provides a
7045 *happens-before* dependency between A and B. Rather than an explicit
7046 ``fence``, one (but not both) of the atomic operations X or Y might
7047 provide a ``release`` or ``acquire`` (resp.) ordering constraint and
7048 still *synchronize-with* the explicit ``fence`` and establish the
7049 *happens-before* edge.
7050
7051 A ``fence`` which has ``seq_cst`` ordering, in addition to having both
7052 ``acquire`` and ``release`` semantics specified above, participates in
7053 the global program order of other ``seq_cst`` operations and/or fences.
7054
7055 The optional ":ref:`singlethread <singlethread>`" argument specifies
7056 that the fence only synchronizes with other fences in the same thread.
7057 (This is useful for interacting with signal handlers.)
7058
7059 Example:
7060 """"""""
7061
7062 .. code-block:: llvm
7063
7064       fence acquire                          ; yields void
7065       fence singlethread seq_cst             ; yields void
7066
7067 .. _i_cmpxchg:
7068
7069 '``cmpxchg``' Instruction
7070 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7071
7072 Syntax:
7073 """""""
7074
7075 ::
7076
7077       cmpxchg [weak] [volatile] <ty>* <pointer>, <ty> <cmp>, <ty> <new> [singlethread] <success ordering> <failure ordering> ; yields  { ty, i1 }
7078
7079 Overview:
7080 """""""""
7081
7082 The '``cmpxchg``' instruction is used to atomically modify memory. It
7083 loads a value in memory and compares it to a given value. If they are
7084 equal, it tries to store a new value into the memory.
7085
7086 Arguments:
7087 """"""""""
7088
7089 There are three arguments to the '``cmpxchg``' instruction: an address
7090 to operate on, a value to compare to the value currently be at that
7091 address, and a new value to place at that address if the compared values
7092 are equal. The type of '<cmp>' must be an integer type whose bit width
7093 is a power of two greater than or equal to eight and less than or equal
7094 to a target-specific size limit. '<cmp>' and '<new>' must have the same
7095 type, and the type of '<pointer>' must be a pointer to that type. If the
7096 ``cmpxchg`` is marked as ``volatile``, then the optimizer is not allowed
7097 to modify the number or order of execution of this ``cmpxchg`` with
7098 other :ref:`volatile operations <volatile>`.
7099
7100 The success and failure :ref:`ordering <ordering>` arguments specify how this
7101 ``cmpxchg`` synchronizes with other atomic operations. Both ordering parameters
7102 must be at least ``monotonic``, the ordering constraint on failure must be no
7103 stronger than that on success, and the failure ordering cannot be either
7104 ``release`` or ``acq_rel``.
7105
7106 The optional "``singlethread``" argument declares that the ``cmpxchg``
7107 is only atomic with respect to code (usually signal handlers) running in
7108 the same thread as the ``cmpxchg``. Otherwise the cmpxchg is atomic with
7109 respect to all other code in the system.
7110
7111 The pointer passed into cmpxchg must have alignment greater than or
7112 equal to the size in memory of the operand.
7113
7114 Semantics:
7115 """"""""""
7116
7117 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``' operand
7118 is read and compared to '``<cmp>``'; if the read value is the equal, the
7119 '``<new>``' is written. The original value at the location is returned, together
7120 with a flag indicating success (true) or failure (false).
7121
7122 If the cmpxchg operation is marked as ``weak`` then a spurious failure is
7123 permitted: the operation may not write ``<new>`` even if the comparison
7124 matched.
7125
7126 If the cmpxchg operation is strong (the default), the i1 value is 1 if and only
7127 if the value loaded equals ``cmp``.
7128
7129 A successful ``cmpxchg`` is a read-modify-write instruction for the purpose of
7130 identifying release sequences. A failed ``cmpxchg`` is equivalent to an atomic
7131 load with an ordering parameter determined the second ordering parameter.
7132
7133 Example:
7134 """"""""
7135
7136 .. code-block:: llvm
7137
7138     entry:
7139       %orig = atomic load i32, i32* %ptr unordered                ; yields i32
7140       br label %loop
7141
7142     loop:
7143       %cmp = phi i32 [ %orig, %entry ], [%old, %loop]
7144       %squared = mul i32 %cmp, %cmp
7145       %val_success = cmpxchg i32* %ptr, i32 %cmp, i32 %squared acq_rel monotonic ; yields  { i32, i1 }
7146       %value_loaded = extractvalue { i32, i1 } %val_success, 0
7147       %success = extractvalue { i32, i1 } %val_success, 1
7148       br i1 %success, label %done, label %loop
7149
7150     done:
7151       ...
7152
7153 .. _i_atomicrmw:
7154
7155 '``atomicrmw``' Instruction
7156 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7157
7158 Syntax:
7159 """""""
7160
7161 ::
7162
7163       atomicrmw [volatile] <operation> <ty>* <pointer>, <ty> <value> [singlethread] <ordering>                   ; yields ty
7164
7165 Overview:
7166 """""""""
7167
7168 The '``atomicrmw``' instruction is used to atomically modify memory.
7169
7170 Arguments:
7171 """"""""""
7172
7173 There are three arguments to the '``atomicrmw``' instruction: an
7174 operation to apply, an address whose value to modify, an argument to the
7175 operation. The operation must be one of the following keywords:
7176
7177 -  xchg
7178 -  add
7179 -  sub
7180 -  and
7181 -  nand
7182 -  or
7183 -  xor
7184 -  max
7185 -  min
7186 -  umax
7187 -  umin
7188
7189 The type of '<value>' must be an integer type whose bit width is a power
7190 of two greater than or equal to eight and less than or equal to a
7191 target-specific size limit. The type of the '``<pointer>``' operand must
7192 be a pointer to that type. If the ``atomicrmw`` is marked as
7193 ``volatile``, then the optimizer is not allowed to modify the number or
7194 order of execution of this ``atomicrmw`` with other :ref:`volatile
7195 operations <volatile>`.
7196
7197 Semantics:
7198 """"""""""
7199
7200 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
7201 operand are atomically read, modified, and written back. The original
7202 value at the location is returned. The modification is specified by the
7203 operation argument:
7204
7205 -  xchg: ``*ptr = val``
7206 -  add: ``*ptr = *ptr + val``
7207 -  sub: ``*ptr = *ptr - val``
7208 -  and: ``*ptr = *ptr & val``
7209 -  nand: ``*ptr = ~(*ptr & val)``
7210 -  or: ``*ptr = *ptr | val``
7211 -  xor: ``*ptr = *ptr ^ val``
7212 -  max: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
7213 -  min: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
7214 -  umax: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using an unsigned
7215    comparison)
7216 -  umin: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using an unsigned
7217    comparison)
7218
7219 Example:
7220 """"""""
7221
7222 .. code-block:: llvm
7223
7224       %old = atomicrmw add i32* %ptr, i32 1 acquire                        ; yields i32
7225
7226 .. _i_getelementptr:
7227
7228 '``getelementptr``' Instruction
7229 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7230
7231 Syntax:
7232 """""""
7233
7234 ::
7235
7236       <result> = getelementptr <ty>, <ty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
7237       <result> = getelementptr inbounds <ty>, <ty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
7238       <result> = getelementptr <ty>, <ptr vector> <ptrval>, <vector index type> <idx>
7239
7240 Overview:
7241 """""""""
7242
7243 The '``getelementptr``' instruction is used to get the address of a
7244 subelement of an :ref:`aggregate <t_aggregate>` data structure. It performs
7245 address calculation only and does not access memory. The instruction can also
7246 be used to calculate a vector of such addresses.
7247
7248 Arguments:
7249 """"""""""
7250
7251 The first argument is always a type used as the basis for the calculations.
7252 The second argument is always a pointer or a vector of pointers, and is the
7253 base address to start from. The remaining arguments are indices
7254 that indicate which of the elements of the aggregate object are indexed.
7255 The interpretation of each index is dependent on the type being indexed
7256 into. The first index always indexes the pointer value given as the
7257 first argument, the second index indexes a value of the type pointed to
7258 (not necessarily the value directly pointed to, since the first index
7259 can be non-zero), etc. The first type indexed into must be a pointer
7260 value, subsequent types can be arrays, vectors, and structs. Note that
7261 subsequent types being indexed into can never be pointers, since that
7262 would require loading the pointer before continuing calculation.
7263
7264 The type of each index argument depends on the type it is indexing into.
7265 When indexing into a (optionally packed) structure, only ``i32`` integer
7266 **constants** are allowed (when using a vector of indices they must all
7267 be the **same** ``i32`` integer constant). When indexing into an array,
7268 pointer or vector, integers of any width are allowed, and they are not
7269 required to be constant. These integers are treated as signed values
7270 where relevant.
7271
7272 For example, let's consider a C code fragment and how it gets compiled
7273 to LLVM:
7274
7275 .. code-block:: c
7276
7277     struct RT {
7278       char A;
7279       int B[10][20];
7280       char C;
7281     };
7282     struct ST {
7283       int X;
7284       double Y;
7285       struct RT Z;
7286     };
7287
7288     int *foo(struct ST *s) {
7289       return &s[1].Z.B[5][13];
7290     }
7291
7292 The LLVM code generated by Clang is:
7293
7294 .. code-block:: llvm
7295
7296     %struct.RT = type { i8, [10 x [20 x i32]], i8 }
7297     %struct.ST = type { i32, double, %struct.RT }
7298
7299     define i32* @foo(%struct.ST* %s) nounwind uwtable readnone optsize ssp {
7300     entry:
7301       %arrayidx = getelementptr inbounds %struct.ST, %struct.ST* %s, i64 1, i32 2, i32 1, i64 5, i64 13
7302       ret i32* %arrayidx
7303     }
7304
7305 Semantics:
7306 """"""""""
7307
7308 In the example above, the first index is indexing into the
7309 '``%struct.ST*``' type, which is a pointer, yielding a '``%struct.ST``'
7310 = '``{ i32, double, %struct.RT }``' type, a structure. The second index
7311 indexes into the third element of the structure, yielding a
7312 '``%struct.RT``' = '``{ i8 , [10 x [20 x i32]], i8 }``' type, another
7313 structure. The third index indexes into the second element of the
7314 structure, yielding a '``[10 x [20 x i32]]``' type, an array. The two
7315 dimensions of the array are subscripted into, yielding an '``i32``'
7316 type. The '``getelementptr``' instruction returns a pointer to this
7317 element, thus computing a value of '``i32*``' type.
7318
7319 Note that it is perfectly legal to index partially through a structure,
7320 returning a pointer to an inner element. Because of this, the LLVM code
7321 for the given testcase is equivalent to:
7322
7323 .. code-block:: llvm
7324
7325     define i32* @foo(%struct.ST* %s) {
7326       %t1 = getelementptr %struct.ST, %struct.ST* %s, i32 1                        ; yields %struct.ST*:%t1
7327       %t2 = getelementptr %struct.ST, %struct.ST* %t1, i32 0, i32 2                ; yields %struct.RT*:%t2
7328       %t3 = getelementptr %struct.RT, %struct.RT* %t2, i32 0, i32 1                ; yields [10 x [20 x i32]]*:%t3
7329       %t4 = getelementptr [10 x [20 x i32]], [10 x [20 x i32]]* %t3, i32 0, i32 5  ; yields [20 x i32]*:%t4
7330       %t5 = getelementptr [20 x i32], [20 x i32]* %t4, i32 0, i32 13               ; yields i32*:%t5
7331       ret i32* %t5
7332     }
7333
7334 If the ``inbounds`` keyword is present, the result value of the
7335 ``getelementptr`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the base
7336 pointer is not an *in bounds* address of an allocated object, or if any
7337 of the addresses that would be formed by successive addition of the
7338 offsets implied by the indices to the base address with infinitely
7339 precise signed arithmetic are not an *in bounds* address of that
7340 allocated object. The *in bounds* addresses for an allocated object are
7341 all the addresses that point into the object, plus the address one byte
7342 past the end. In cases where the base is a vector of pointers the
7343 ``inbounds`` keyword applies to each of the computations element-wise.
7344
7345 If the ``inbounds`` keyword is not present, the offsets are added to the
7346 base address with silently-wrapping two's complement arithmetic. If the
7347 offsets have a different width from the pointer, they are sign-extended
7348 or truncated to the width of the pointer. The result value of the
7349 ``getelementptr`` may be outside the object pointed to by the base
7350 pointer. The result value may not necessarily be used to access memory
7351 though, even if it happens to point into allocated storage. See the
7352 :ref:`Pointer Aliasing Rules <pointeraliasing>` section for more
7353 information.
7354
7355 The getelementptr instruction is often confusing. For some more insight
7356 into how it works, see :doc:`the getelementptr FAQ <GetElementPtr>`.
7357
7358 Example:
7359 """"""""
7360
7361 .. code-block:: llvm
7362
7363         ; yields [12 x i8]*:aptr
7364         %aptr = getelementptr {i32, [12 x i8]}, {i32, [12 x i8]}* %saptr, i64 0, i32 1
7365         ; yields i8*:vptr
7366         %vptr = getelementptr {i32, <2 x i8>}, {i32, <2 x i8>}* %svptr, i64 0, i32 1, i32 1
7367         ; yields i8*:eptr
7368         %eptr = getelementptr [12 x i8], [12 x i8]* %aptr, i64 0, i32 1
7369         ; yields i32*:iptr
7370         %iptr = getelementptr [10 x i32], [10 x i32]* @arr, i16 0, i16 0
7371
7372 Vector of pointers:
7373 """""""""""""""""""
7374
7375 The ``getelementptr`` returns a vector of pointers, instead of a single address,
7376 when one or more of its arguments is a vector. In such cases, all vector
7377 arguments should have the same number of elements, and every scalar argument
7378 will be effectively broadcast into a vector during address calculation.
7379
7380 .. code-block:: llvm
7381
7382      ; All arguments are vectors:
7383      ;   A[i] = ptrs[i] + offsets[i]*sizeof(i8)
7384      %A = getelementptr i8, <4 x i8*> %ptrs, <4 x i64> %offsets
7385
7386      ; Add the same scalar offset to each pointer of a vector:
7387      ;   A[i] = ptrs[i] + offset*sizeof(i8)
7388      %A = getelementptr i8, <4 x i8*> %ptrs, i64 %offset
7389
7390      ; Add distinct offsets to the same pointer:
7391      ;   A[i] = ptr + offsets[i]*sizeof(i8)
7392      %A = getelementptr i8, i8* %ptr, <4 x i64> %offsets
7393
7394      ; In all cases described above the type of the result is <4 x i8*>
7395
7396 The two following instructions are equivalent:
7397
7398 .. code-block:: llvm
7399
7400      getelementptr  %struct.ST, <4 x %struct.ST*> %s, <4 x i64> %ind1,
7401        <4 x i32> <i32 2, i32 2, i32 2, i32 2>,
7402        <4 x i32> <i32 1, i32 1, i32 1, i32 1>,
7403        <4 x i32> %ind4,
7404        <4 x i64> <i64 13, i64 13, i64 13, i64 13>
7405
7406      getelementptr  %struct.ST, <4 x %struct.ST*> %s, <4 x i64> %ind1,
7407        i32 2, i32 1, <4 x i32> %ind4, i64 13
7408
7409 Let's look at the C code, where the vector version of ``getelementptr``
7410 makes sense:
7411
7412 .. code-block:: c
7413
7414     // Let's assume that we vectorize the following loop:
7415     double *A, B; int *C;
7416     for (int i = 0; i < size; ++i) {
7417       A[i] = B[C[i]];
7418     }
7419
7420 .. code-block:: llvm
7421
7422     ; get pointers for 8 elements from array B
7423     %ptrs = getelementptr double, double* %B, <8 x i32> %C
7424     ; load 8 elements from array B into A
7425     %A = call <8 x double> @llvm.masked.gather.v8f64(<8 x double*> %ptrs,
7426          i32 8, <8 x i1> %mask, <8 x double> %passthru)
7427
7428 Conversion Operations
7429 ---------------------
7430
7431 The instructions in this category are the conversion instructions
7432 (casting) which all take a single operand and a type. They perform
7433 various bit conversions on the operand.
7434
7435 '``trunc .. to``' Instruction
7436 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7437
7438 Syntax:
7439 """""""
7440
7441 ::
7442
7443       <result> = trunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7444
7445 Overview:
7446 """""""""
7447
7448 The '``trunc``' instruction truncates its operand to the type ``ty2``.
7449
7450 Arguments:
7451 """"""""""
7452
7453 The '``trunc``' instruction takes a value to trunc, and a type to trunc
7454 it to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors
7455 of the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
7456 larger than the bit size of the destination type, ``ty2``. Equal sized
7457 types are not allowed.
7458
7459 Semantics:
7460 """"""""""
7461
7462 The '``trunc``' instruction truncates the high order bits in ``value``
7463 and converts the remaining bits to ``ty2``. Since the source size must
7464 be larger than the destination size, ``trunc`` cannot be a *no-op cast*.
7465 It will always truncate bits.
7466
7467 Example:
7468 """"""""
7469
7470 .. code-block:: llvm
7471
7472       %X = trunc i32 257 to i8                        ; yields i8:1
7473       %Y = trunc i32 123 to i1                        ; yields i1:true
7474       %Z = trunc i32 122 to i1                        ; yields i1:false
7475       %W = trunc <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i8> ; yields <i8 8, i8 7>
7476
7477 '``zext .. to``' Instruction
7478 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7479
7480 Syntax:
7481 """""""
7482
7483 ::
7484
7485       <result> = zext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7486
7487 Overview:
7488 """""""""
7489
7490 The '``zext``' instruction zero extends its operand to type ``ty2``.
7491
7492 Arguments:
7493 """"""""""
7494
7495 The '``zext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
7496 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
7497 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
7498 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
7499
7500 Semantics:
7501 """"""""""
7502
7503 The ``zext`` fills the high order bits of the ``value`` with zero bits
7504 until it reaches the size of the destination type, ``ty2``.
7505
7506 When zero extending from i1, the result will always be either 0 or 1.
7507
7508 Example:
7509 """"""""
7510
7511 .. code-block:: llvm
7512
7513       %X = zext i32 257 to i64              ; yields i64:257
7514       %Y = zext i1 true to i32              ; yields i32:1
7515       %Z = zext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
7516
7517 '``sext .. to``' Instruction
7518 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7519
7520 Syntax:
7521 """""""
7522
7523 ::
7524
7525       <result> = sext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7526
7527 Overview:
7528 """""""""
7529
7530 The '``sext``' sign extends ``value`` to the type ``ty2``.
7531
7532 Arguments:
7533 """"""""""
7534
7535 The '``sext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
7536 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
7537 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
7538 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
7539
7540 Semantics:
7541 """"""""""
7542
7543 The '``sext``' instruction performs a sign extension by copying the sign
7544 bit (highest order bit) of the ``value`` until it reaches the bit size
7545 of the type ``ty2``.
7546
7547 When sign extending from i1, the extension always results in -1 or 0.
7548
7549 Example:
7550 """"""""
7551
7552 .. code-block:: llvm
7553
7554       %X = sext i8  -1 to i16              ; yields i16   :65535
7555       %Y = sext i1 true to i32             ; yields i32:-1
7556       %Z = sext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
7557
7558 '``fptrunc .. to``' Instruction
7559 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7560
7561 Syntax:
7562 """""""
7563
7564 ::
7565
7566       <result> = fptrunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7567
7568 Overview:
7569 """""""""
7570
7571 The '``fptrunc``' instruction truncates ``value`` to type ``ty2``.
7572
7573 Arguments:
7574 """"""""""
7575
7576 The '``fptrunc``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
7577 value to cast and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it to.
7578 The size of ``value`` must be larger than the size of ``ty2``. This
7579 implies that ``fptrunc`` cannot be used to make a *no-op cast*.
7580
7581 Semantics:
7582 """"""""""
7583
7584 The '``fptrunc``' instruction casts a ``value`` from a larger
7585 :ref:`floating point <t_floating>` type to a smaller :ref:`floating
7586 point <t_floating>` type. If the value cannot fit (i.e. overflows) within the
7587 destination type, ``ty2``, then the results are undefined. If the cast produces
7588 an inexact result, how rounding is performed (e.g. truncation, also known as
7589 round to zero) is undefined.
7590
7591 Example:
7592 """"""""
7593
7594 .. code-block:: llvm
7595
7596       %X = fptrunc double 123.0 to float         ; yields float:123.0
7597       %Y = fptrunc double 1.0E+300 to float      ; yields undefined
7598
7599 '``fpext .. to``' Instruction
7600 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7601
7602 Syntax:
7603 """""""
7604
7605 ::
7606
7607       <result> = fpext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7608
7609 Overview:
7610 """""""""
7611
7612 The '``fpext``' extends a floating point ``value`` to a larger floating
7613 point value.
7614
7615 Arguments:
7616 """"""""""
7617
7618 The '``fpext``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
7619 ``value`` to cast, and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it
7620 to. The source type must be smaller than the destination type.
7621
7622 Semantics:
7623 """"""""""
7624
7625 The '``fpext``' instruction extends the ``value`` from a smaller
7626 :ref:`floating point <t_floating>` type to a larger :ref:`floating
7627 point <t_floating>` type. The ``fpext`` cannot be used to make a
7628 *no-op cast* because it always changes bits. Use ``bitcast`` to make a
7629 *no-op cast* for a floating point cast.
7630
7631 Example:
7632 """"""""
7633
7634 .. code-block:: llvm
7635
7636       %X = fpext float 3.125 to double         ; yields double:3.125000e+00
7637       %Y = fpext double %X to fp128            ; yields fp128:0xL00000000000000004000900000000000
7638
7639 '``fptoui .. to``' Instruction
7640 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7641
7642 Syntax:
7643 """""""
7644
7645 ::
7646
7647       <result> = fptoui <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7648
7649 Overview:
7650 """""""""
7651
7652 The '``fptoui``' converts a floating point ``value`` to its unsigned
7653 integer equivalent of type ``ty2``.
7654
7655 Arguments:
7656 """"""""""
7657
7658 The '``fptoui``' instruction takes a value to cast, which must be a
7659 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
7660 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
7661 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
7662 type with the same number of elements as ``ty``
7663
7664 Semantics:
7665 """"""""""
7666
7667 The '``fptoui``' instruction converts its :ref:`floating
7668 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
7669 unsigned integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
7670 are undefined.
7671
7672 Example:
7673 """"""""
7674
7675 .. code-block:: llvm
7676
7677       %X = fptoui double 123.0 to i32      ; yields i32:123
7678       %Y = fptoui float 1.0E+300 to i1     ; yields undefined:1
7679       %Z = fptoui float 1.04E+17 to i8     ; yields undefined:1
7680
7681 '``fptosi .. to``' Instruction
7682 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7683
7684 Syntax:
7685 """""""
7686
7687 ::
7688
7689       <result> = fptosi <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7690
7691 Overview:
7692 """""""""
7693
7694 The '``fptosi``' instruction converts :ref:`floating point <t_floating>`
7695 ``value`` to type ``ty2``.
7696
7697 Arguments:
7698 """"""""""
7699
7700 The '``fptosi``' instruction takes a value to cast, which must be a
7701 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
7702 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
7703 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
7704 type with the same number of elements as ``ty``
7705
7706 Semantics:
7707 """"""""""
7708
7709 The '``fptosi``' instruction converts its :ref:`floating
7710 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
7711 signed integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
7712 are undefined.
7713
7714 Example:
7715 """"""""
7716
7717 .. code-block:: llvm
7718
7719       %X = fptosi double -123.0 to i32      ; yields i32:-123
7720       %Y = fptosi float 1.0E-247 to i1      ; yields undefined:1
7721       %Z = fptosi float 1.04E+17 to i8      ; yields undefined:1
7722
7723 '``uitofp .. to``' Instruction
7724 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7725
7726 Syntax:
7727 """""""
7728
7729 ::
7730
7731       <result> = uitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7732
7733 Overview:
7734 """""""""
7735
7736 The '``uitofp``' instruction regards ``value`` as an unsigned integer
7737 and converts that value to the ``ty2`` type.
7738
7739 Arguments:
7740 """"""""""
7741
7742 The '``uitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
7743 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
7744 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
7745 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
7746 type with the same number of elements as ``ty``
7747
7748 Semantics:
7749 """"""""""
7750
7751 The '``uitofp``' instruction interprets its operand as an unsigned
7752 integer quantity and converts it to the corresponding floating point
7753 value. If the value cannot fit in the floating point value, the results
7754 are undefined.
7755
7756 Example:
7757 """"""""
7758
7759 .. code-block:: llvm
7760
7761       %X = uitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
7762       %Y = uitofp i8 -1 to double          ; yields double:255.0
7763
7764 '``sitofp .. to``' Instruction
7765 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7766
7767 Syntax:
7768 """""""
7769
7770 ::
7771
7772       <result> = sitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7773
7774 Overview:
7775 """""""""
7776
7777 The '``sitofp``' instruction regards ``value`` as a signed integer and
7778 converts that value to the ``ty2`` type.
7779
7780 Arguments:
7781 """"""""""
7782
7783 The '``sitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
7784 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
7785 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
7786 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
7787 type with the same number of elements as ``ty``
7788
7789 Semantics:
7790 """"""""""
7791
7792 The '``sitofp``' instruction interprets its operand as a signed integer
7793 quantity and converts it to the corresponding floating point value. If
7794 the value cannot fit in the floating point value, the results are
7795 undefined.
7796
7797 Example:
7798 """"""""
7799
7800 .. code-block:: llvm
7801
7802       %X = sitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
7803       %Y = sitofp i8 -1 to double          ; yields double:-1.0
7804
7805 .. _i_ptrtoint:
7806
7807 '``ptrtoint .. to``' Instruction
7808 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7809
7810 Syntax:
7811 """""""
7812
7813 ::
7814
7815       <result> = ptrtoint <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7816
7817 Overview:
7818 """""""""
7819
7820 The '``ptrtoint``' instruction converts the pointer or a vector of
7821 pointers ``value`` to the integer (or vector of integers) type ``ty2``.
7822
7823 Arguments:
7824 """"""""""
7825
7826 The '``ptrtoint``' instruction takes a ``value`` to cast, which must be
7827 a value of type :ref:`pointer <t_pointer>` or a vector of pointers, and a
7828 type to cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` or
7829 a vector of integers type.
7830
7831 Semantics:
7832 """"""""""
7833
7834 The '``ptrtoint``' instruction converts ``value`` to integer type
7835 ``ty2`` by interpreting the pointer value as an integer and either
7836 truncating or zero extending that value to the size of the integer type.
7837 If ``value`` is smaller than ``ty2`` then a zero extension is done. If
7838 ``value`` is larger than ``ty2`` then a truncation is done. If they are
7839 the same size, then nothing is done (*no-op cast*) other than a type
7840 change.
7841
7842 Example:
7843 """"""""
7844
7845 .. code-block:: llvm
7846
7847       %X = ptrtoint i32* %P to i8                         ; yields truncation on 32-bit architecture
7848       %Y = ptrtoint i32* %P to i64                        ; yields zero extension on 32-bit architecture
7849       %Z = ptrtoint <4 x i32*> %P to <4 x i64>; yields vector zero extension for a vector of addresses on 32-bit architecture
7850
7851 .. _i_inttoptr:
7852
7853 '``inttoptr .. to``' Instruction
7854 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7855
7856 Syntax:
7857 """""""
7858
7859 ::
7860
7861       <result> = inttoptr <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7862
7863 Overview:
7864 """""""""
7865
7866 The '``inttoptr``' instruction converts an integer ``value`` to a
7867 pointer type, ``ty2``.
7868
7869 Arguments:
7870 """"""""""
7871
7872 The '``inttoptr``' instruction takes an :ref:`integer <t_integer>` value to
7873 cast, and a type to cast it to, which must be a :ref:`pointer <t_pointer>`
7874 type.
7875
7876 Semantics:
7877 """"""""""
7878
7879 The '``inttoptr``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` by
7880 applying either a zero extension or a truncation depending on the size
7881 of the integer ``value``. If ``value`` is larger than the size of a
7882 pointer then a truncation is done. If ``value`` is smaller than the size
7883 of a pointer then a zero extension is done. If they are the same size,
7884 nothing is done (*no-op cast*).
7885
7886 Example:
7887 """"""""
7888
7889 .. code-block:: llvm
7890
7891       %X = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields zero extension on 64-bit architecture
7892       %Y = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields no-op on 32-bit architecture
7893       %Z = inttoptr i64 0 to i32*            ; yields truncation on 32-bit architecture
7894       %Z = inttoptr <4 x i32> %G to <4 x i8*>; yields truncation of vector G to four pointers
7895
7896 .. _i_bitcast:
7897
7898 '``bitcast .. to``' Instruction
7899 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7900
7901 Syntax:
7902 """""""
7903
7904 ::
7905
7906       <result> = bitcast <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7907
7908 Overview:
7909 """""""""
7910
7911 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` without
7912 changing any bits.
7913
7914 Arguments:
7915 """"""""""
7916
7917 The '``bitcast``' instruction takes a value to cast, which must be a
7918 non-aggregate first class value, and a type to cast it to, which must
7919 also be a non-aggregate :ref:`first class <t_firstclass>` type. The
7920 bit sizes of ``value`` and the destination type, ``ty2``, must be
7921 identical. If the source type is a pointer, the destination type must
7922 also be a pointer of the same size. This instruction supports bitwise
7923 conversion of vectors to integers and to vectors of other types (as
7924 long as they have the same size).
7925
7926 Semantics:
7927 """"""""""
7928
7929 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2``. It
7930 is always a *no-op cast* because no bits change with this
7931 conversion. The conversion is done as if the ``value`` had been stored
7932 to memory and read back as type ``ty2``. Pointer (or vector of
7933 pointers) types may only be converted to other pointer (or vector of
7934 pointers) types with the same address space through this instruction.
7935 To convert pointers to other types, use the :ref:`inttoptr <i_inttoptr>`
7936 or :ref:`ptrtoint <i_ptrtoint>` instructions first.
7937
7938 Example:
7939 """"""""
7940
7941 .. code-block:: llvm
7942
7943       %X = bitcast i8 255 to i8              ; yields i8 :-1
7944       %Y = bitcast i32* %x to sint*          ; yields sint*:%x
7945       %Z = bitcast <2 x int> %V to i64;        ; yields i64: %V
7946       %Z = bitcast <2 x i32*> %V to <2 x i64*> ; yields <2 x i64*>
7947
7948 .. _i_addrspacecast:
7949
7950 '``addrspacecast .. to``' Instruction
7951 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7952
7953 Syntax:
7954 """""""
7955
7956 ::
7957
7958       <result> = addrspacecast <pty> <ptrval> to <pty2>       ; yields pty2
7959
7960 Overview:
7961 """""""""
7962
7963 The '``addrspacecast``' instruction converts ``ptrval`` from ``pty`` in
7964 address space ``n`` to type ``pty2`` in address space ``m``.
7965
7966 Arguments:
7967 """"""""""
7968
7969 The '``addrspacecast``' instruction takes a pointer or vector of pointer value
7970 to cast and a pointer type to cast it to, which must have a different
7971 address space.
7972
7973 Semantics:
7974 """"""""""
7975
7976 The '``addrspacecast``' instruction converts the pointer value
7977 ``ptrval`` to type ``pty2``. It can be a *no-op cast* or a complex
7978 value modification, depending on the target and the address space
7979 pair. Pointer conversions within the same address space must be
7980 performed with the ``bitcast`` instruction. Note that if the address space
7981 conversion is legal then both result and operand refer to the same memory
7982 location.
7983
7984 Example:
7985 """"""""
7986
7987 .. code-block:: llvm
7988
7989       %X = addrspacecast i32* %x to i32 addrspace(1)*    ; yields i32 addrspace(1)*:%x
7990       %Y = addrspacecast i32 addrspace(1)* %y to i64 addrspace(2)*    ; yields i64 addrspace(2)*:%y
7991       %Z = addrspacecast <4 x i32*> %z to <4 x float addrspace(3)*>   ; yields <4 x float addrspace(3)*>:%z
7992
7993 .. _otherops:
7994
7995 Other Operations
7996 ----------------
7997
7998 The instructions in this category are the "miscellaneous" instructions,
7999 which defy better classification.
8000
8001 .. _i_icmp:
8002
8003 '``icmp``' Instruction
8004 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8005
8006 Syntax:
8007 """""""
8008
8009 ::
8010
8011       <result> = icmp <cond> <ty> <op1>, <op2>   ; yields i1 or <N x i1>:result
8012
8013 Overview:
8014 """""""""
8015
8016 The '``icmp``' instruction returns a boolean value or a vector of
8017 boolean values based on comparison of its two integer, integer vector,
8018 pointer, or pointer vector operands.
8019
8020 Arguments:
8021 """"""""""
8022
8023 The '``icmp``' instruction takes three operands. The first operand is
8024 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
8025 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
8026
8027 #. ``eq``: equal
8028 #. ``ne``: not equal
8029 #. ``ugt``: unsigned greater than
8030 #. ``uge``: unsigned greater or equal
8031 #. ``ult``: unsigned less than
8032 #. ``ule``: unsigned less or equal
8033 #. ``sgt``: signed greater than
8034 #. ``sge``: signed greater or equal
8035 #. ``slt``: signed less than
8036 #. ``sle``: signed less or equal
8037
8038 The remaining two arguments must be :ref:`integer <t_integer>` or
8039 :ref:`pointer <t_pointer>` or integer :ref:`vector <t_vector>` typed. They
8040 must also be identical types.
8041
8042 Semantics:
8043 """"""""""
8044
8045 The '``icmp``' compares ``op1`` and ``op2`` according to the condition
8046 code given as ``cond``. The comparison performed always yields either an
8047 :ref:`i1 <t_integer>` or vector of ``i1`` result, as follows:
8048
8049 #. ``eq``: yields ``true`` if the operands are equal, ``false``
8050    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
8051 #. ``ne``: yields ``true`` if the operands are unequal, ``false``
8052    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
8053 #. ``ugt``: interprets the operands as unsigned values and yields
8054    ``true`` if ``op1`` is greater than ``op2``.
8055 #. ``uge``: interprets the operands as unsigned values and yields
8056    ``true`` if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
8057 #. ``ult``: interprets the operands as unsigned values and yields
8058    ``true`` if ``op1`` is less than ``op2``.
8059 #. ``ule``: interprets the operands as unsigned values and yields
8060    ``true`` if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
8061 #. ``sgt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
8062    if ``op1`` is greater than ``op2``.
8063 #. ``sge``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
8064    if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
8065 #. ``slt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
8066    if ``op1`` is less than ``op2``.
8067 #. ``sle``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
8068    if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
8069
8070 If the operands are :ref:`pointer <t_pointer>` typed, the pointer values
8071 are compared as if they were integers.
8072
8073 If the operands are integer vectors, then they are compared element by
8074 element. The result is an ``i1`` vector with the same number of elements
8075 as the values being compared. Otherwise, the result is an ``i1``.
8076
8077 Example:
8078 """"""""
8079
8080 .. code-block:: llvm
8081
8082       <result> = icmp eq i32 4, 5          ; yields: result=false
8083       <result> = icmp ne float* %X, %X     ; yields: result=false
8084       <result> = icmp ult i16  4, 5        ; yields: result=true
8085       <result> = icmp sgt i16  4, 5        ; yields: result=false
8086       <result> = icmp ule i16 -4, 5        ; yields: result=false
8087       <result> = icmp sge i16  4, 5        ; yields: result=false
8088
8089 Note that the code generator does not yet support vector types with the
8090 ``icmp`` instruction.
8091
8092 .. _i_fcmp:
8093
8094 '``fcmp``' Instruction
8095 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8096
8097 Syntax:
8098 """""""
8099
8100 ::
8101
8102       <result> = fcmp [fast-math flags]* <cond> <ty> <op1>, <op2>     ; yields i1 or <N x i1>:result
8103
8104 Overview:
8105 """""""""
8106
8107 The '``fcmp``' instruction returns a boolean value or vector of boolean
8108 values based on comparison of its operands.
8109
8110 If the operands are floating point scalars, then the result type is a
8111 boolean (:ref:`i1 <t_integer>`).
8112
8113 If the operands are floating point vectors, then the result type is a
8114 vector of boolean with the same number of elements as the operands being
8115 compared.
8116
8117 Arguments:
8118 """"""""""
8119
8120 The '``fcmp``' instruction takes three operands. The first operand is
8121 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
8122 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
8123
8124 #. ``false``: no comparison, always returns false
8125 #. ``oeq``: ordered and equal
8126 #. ``ogt``: ordered and greater than
8127 #. ``oge``: ordered and greater than or equal
8128 #. ``olt``: ordered and less than
8129 #. ``ole``: ordered and less than or equal
8130 #. ``one``: ordered and not equal
8131 #. ``ord``: ordered (no nans)
8132 #. ``ueq``: unordered or equal
8133 #. ``ugt``: unordered or greater than
8134 #. ``uge``: unordered or greater than or equal
8135 #. ``ult``: unordered or less than
8136 #. ``ule``: unordered or less than or equal
8137 #. ``une``: unordered or not equal
8138 #. ``uno``: unordered (either nans)
8139 #. ``true``: no comparison, always returns true
8140
8141 *Ordered* means that neither operand is a QNAN while *unordered* means
8142 that either operand may be a QNAN.
8143
8144 Each of ``val1`` and ``val2`` arguments must be either a :ref:`floating
8145 point <t_floating>` type or a :ref:`vector <t_vector>` of floating point
8146 type. They must have identical types.
8147
8148 Semantics:
8149 """"""""""
8150
8151 The '``fcmp``' instruction compares ``op1`` and ``op2`` according to the
8152 condition code given as ``cond``. If the operands are vectors, then the
8153 vectors are compared element by element. Each comparison performed
8154 always yields an :ref:`i1 <t_integer>` result, as follows:
8155
8156 #. ``false``: always yields ``false``, regardless of operands.
8157 #. ``oeq``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
8158    is equal to ``op2``.
8159 #. ``ogt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
8160    is greater than ``op2``.
8161 #. ``oge``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
8162    is greater than or equal to ``op2``.
8163 #. ``olt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
8164    is less than ``op2``.
8165 #. ``ole``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
8166    is less than or equal to ``op2``.
8167 #. ``one``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
8168    is not equal to ``op2``.
8169 #. ``ord``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN.
8170 #. ``ueq``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
8171    equal to ``op2``.
8172 #. ``ugt``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
8173    greater than ``op2``.
8174 #. ``uge``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
8175    greater than or equal to ``op2``.
8176 #. ``ult``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
8177    less than ``op2``.
8178 #. ``ule``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
8179    less than or equal to ``op2``.
8180 #. ``une``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
8181    not equal to ``op2``.
8182 #. ``uno``: yields ``true`` if either operand is a QNAN.
8183 #. ``true``: always yields ``true``, regardless of operands.
8184
8185 The ``fcmp`` instruction can also optionally take any number of
8186 :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable
8187 otherwise unsafe floating point optimizations.
8188
8189 Any set of fast-math flags are legal on an ``fcmp`` instruction, but the
8190 only flags that have any effect on its semantics are those that allow
8191 assumptions to be made about the values of input arguments; namely
8192 ``nnan``, ``ninf``, and ``nsz``. See :ref:`fastmath` for more information.
8193
8194 Example:
8195 """"""""
8196
8197 .. code-block:: llvm
8198
8199       <result> = fcmp oeq float 4.0, 5.0    ; yields: result=false
8200       <result> = fcmp one float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
8201       <result> = fcmp olt float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
8202       <result> = fcmp ueq double 1.0, 2.0   ; yields: result=false
8203
8204 Note that the code generator does not yet support vector types with the
8205 ``fcmp`` instruction.
8206
8207 .. _i_phi:
8208
8209 '``phi``' Instruction
8210 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8211
8212 Syntax:
8213 """""""
8214
8215 ::
8216
8217       <result> = phi <ty> [ <val0>, <label0>], ...
8218
8219 Overview:
8220 """""""""
8221
8222 The '``phi``' instruction is used to implement the Ï† node in the SSA
8223 graph representing the function.
8224
8225 Arguments:
8226 """"""""""
8227
8228 The type of the incoming values is specified with the first type field.
8229 After this, the '``phi``' instruction takes a list of pairs as
8230 arguments, with one pair for each predecessor basic block of the current
8231 block. Only values of :ref:`first class <t_firstclass>` type may be used as
8232 the value arguments to the PHI node. Only labels may be used as the
8233 label arguments.
8234
8235 There must be no non-phi instructions between the start of a basic block
8236 and the PHI instructions: i.e. PHI instructions must be first in a basic
8237 block.
8238
8239 For the purposes of the SSA form, the use of each incoming value is
8240 deemed to occur on the edge from the corresponding predecessor block to
8241 the current block (but after any definition of an '``invoke``'
8242 instruction's return value on the same edge).
8243
8244 Semantics:
8245 """"""""""
8246
8247 At runtime, the '``phi``' instruction logically takes on the value
8248 specified by the pair corresponding to the predecessor basic block that
8249 executed just prior to the current block.
8250
8251 Example:
8252 """"""""
8253
8254 .. code-block:: llvm
8255
8256     Loop:       ; Infinite loop that counts from 0 on up...
8257       %indvar = phi i32 [ 0, %LoopHeader ], [ %nextindvar, %Loop ]
8258       %nextindvar = add i32 %indvar, 1
8259       br label %Loop
8260
8261 .. _i_select:
8262
8263 '``select``' Instruction
8264 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8265
8266 Syntax:
8267 """""""
8268
8269 ::
8270
8271       <result> = select selty <cond>, <ty> <val1>, <ty> <val2>             ; yields ty
8272
8273       selty is either i1 or {<N x i1>}
8274
8275 Overview:
8276 """""""""
8277
8278 The '``select``' instruction is used to choose one value based on a
8279 condition, without IR-level branching.
8280
8281 Arguments:
8282 """"""""""
8283
8284 The '``select``' instruction requires an 'i1' value or a vector of 'i1'
8285 values indicating the condition, and two values of the same :ref:`first
8286 class <t_firstclass>` type.
8287
8288 Semantics:
8289 """"""""""
8290
8291 If the condition is an i1 and it evaluates to 1, the instruction returns
8292 the first value argument; otherwise, it returns the second value
8293 argument.
8294
8295 If the condition is a vector of i1, then the value arguments must be
8296 vectors of the same size, and the selection is done element by element.
8297
8298 If the condition is an i1 and the value arguments are vectors of the
8299 same size, then an entire vector is selected.
8300
8301 Example:
8302 """"""""
8303
8304 .. code-block:: llvm
8305
8306       %X = select i1 true, i8 17, i8 42          ; yields i8:17
8307
8308 .. _i_call:
8309
8310 '``call``' Instruction
8311 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8312
8313 Syntax:
8314 """""""
8315
8316 ::
8317
8318       <result> = [tail | musttail | notail ] call [fast-math flags] [cconv] [ret attrs] <ty> [<fnty>*] <fnptrval>(<function args>) [fn attrs]
8319                    [ operand bundles ]
8320
8321 Overview:
8322 """""""""
8323
8324 The '``call``' instruction represents a simple function call.
8325
8326 Arguments:
8327 """"""""""
8328
8329 This instruction requires several arguments:
8330
8331 #. The optional ``tail`` and ``musttail`` markers indicate that the optimizers
8332    should perform tail call optimization. The ``tail`` marker is a hint that
8333    `can be ignored <CodeGenerator.html#sibcallopt>`_. The ``musttail`` marker
8334    means that the call must be tail call optimized in order for the program to
8335    be correct. The ``musttail`` marker provides these guarantees:
8336
8337    #. The call will not cause unbounded stack growth if it is part of a
8338       recursive cycle in the call graph.
8339    #. Arguments with the :ref:`inalloca <attr_inalloca>` attribute are
8340       forwarded in place.
8341
8342    Both markers imply that the callee does not access allocas or varargs from
8343    the caller. Calls marked ``musttail`` must obey the following additional
8344    rules:
8345
8346    - The call must immediately precede a :ref:`ret <i_ret>` instruction,
8347      or a pointer bitcast followed by a ret instruction.
8348    - The ret instruction must return the (possibly bitcasted) value
8349      produced by the call or void.
8350    - The caller and callee prototypes must match. Pointer types of
8351      parameters or return types may differ in pointee type, but not
8352      in address space.
8353    - The calling conventions of the caller and callee must match.
8354    - All ABI-impacting function attributes, such as sret, byval, inreg,
8355      returned, and inalloca, must match.
8356    - The callee must be varargs iff the caller is varargs. Bitcasting a
8357      non-varargs function to the appropriate varargs type is legal so
8358      long as the non-varargs prefixes obey the other rules.
8359
8360    Tail call optimization for calls marked ``tail`` is guaranteed to occur if
8361    the following conditions are met:
8362
8363    -  Caller and callee both have the calling convention ``fastcc``.
8364    -  The call is in tail position (ret immediately follows call and ret
8365       uses value of call or is void).
8366    -  Option ``-tailcallopt`` is enabled, or
8367       ``llvm::GuaranteedTailCallOpt`` is ``true``.
8368    -  `Platform-specific constraints are
8369       met. <CodeGenerator.html#tailcallopt>`_
8370
8371 #. The optional ``notail`` marker indicates that the optimizers should not add
8372    ``tail`` or ``musttail`` markers to the call. It is used to prevent tail
8373    call optimization from being performed on the call.
8374
8375 #. The optional ``fast-math flags`` marker indicates that the call has one or more 
8376    :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable
8377    otherwise unsafe floating-point optimizations. Fast-math flags are only valid
8378    for calls that return a floating-point scalar or vector type.
8379
8380 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
8381    convention <callingconv>` the call should use. If none is
8382    specified, the call defaults to using C calling conventions. The
8383    calling convention of the call must match the calling convention of
8384    the target function, or else the behavior is undefined.
8385 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
8386    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
8387    are valid here.
8388 #. '``ty``': the type of the call instruction itself which is also the
8389    type of the return value. Functions that return no value are marked
8390    ``void``.
8391 #. '``fnty``': shall be the signature of the pointer to function value
8392    being invoked. The argument types must match the types implied by
8393    this signature. This type can be omitted if the function is not
8394    varargs and if the function type does not return a pointer to a
8395    function.
8396 #. '``fnptrval``': An LLVM value containing a pointer to a function to
8397    be invoked. In most cases, this is a direct function invocation, but
8398    indirect ``call``'s are just as possible, calling an arbitrary pointer
8399    to function value.
8400 #. '``function args``': argument list whose types match the function
8401    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
8402    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
8403    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
8404    extra arguments can be specified.
8405 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
8406    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
8407    attributes are valid here.
8408 #. The optional :ref:`operand bundles <opbundles>` list.
8409
8410 Semantics:
8411 """"""""""
8412
8413 The '``call``' instruction is used to cause control flow to transfer to
8414 a specified function, with its incoming arguments bound to the specified
8415 values. Upon a '``ret``' instruction in the called function, control
8416 flow continues with the instruction after the function call, and the
8417 return value of the function is bound to the result argument.
8418
8419 Example:
8420 """"""""
8421
8422 .. code-block:: llvm
8423
8424       %retval = call i32 @test(i32 %argc)
8425       call i32 (i8*, ...)* @printf(i8* %msg, i32 12, i8 42)        ; yields i32
8426       %X = tail call i32 @foo()                                    ; yields i32
8427       %Y = tail call fastcc i32 @foo()  ; yields i32
8428       call void %foo(i8 97 signext)
8429
8430       %struct.A = type { i32, i8 }
8431       %r = call %struct.A @foo()                        ; yields { i32, i8 }
8432       %gr = extractvalue %struct.A %r, 0                ; yields i32
8433       %gr1 = extractvalue %struct.A %r, 1               ; yields i8
8434       %Z = call void @foo() noreturn                    ; indicates that %foo never returns normally
8435       %ZZ = call zeroext i32 @bar()                     ; Return value is %zero extended
8436
8437 llvm treats calls to some functions with names and arguments that match
8438 the standard C99 library as being the C99 library functions, and may
8439 perform optimizations or generate code for them under that assumption.
8440 This is something we'd like to change in the future to provide better
8441 support for freestanding environments and non-C-based languages.
8442
8443 .. _i_va_arg:
8444
8445 '``va_arg``' Instruction
8446 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8447
8448 Syntax:
8449 """""""
8450
8451 ::
8452
8453       <resultval> = va_arg <va_list*> <arglist>, <argty>
8454
8455 Overview:
8456 """""""""
8457
8458 The '``va_arg``' instruction is used to access arguments passed through
8459 the "variable argument" area of a function call. It is used to implement
8460 the ``va_arg`` macro in C.
8461
8462 Arguments:
8463 """"""""""
8464
8465 This instruction takes a ``va_list*`` value and the type of the
8466 argument. It returns a value of the specified argument type and
8467 increments the ``va_list`` to point to the next argument. The actual
8468 type of ``va_list`` is target specific.
8469
8470 Semantics:
8471 """"""""""
8472
8473 The '``va_arg``' instruction loads an argument of the specified type
8474 from the specified ``va_list`` and causes the ``va_list`` to point to
8475 the next argument. For more information, see the variable argument
8476 handling :ref:`Intrinsic Functions <int_varargs>`.
8477
8478 It is legal for this instruction to be called in a function which does
8479 not take a variable number of arguments, for example, the ``vfprintf``
8480 function.
8481
8482 ``va_arg`` is an LLVM instruction instead of an :ref:`intrinsic
8483 function <intrinsics>` because it takes a type as an argument.
8484
8485 Example:
8486 """"""""
8487
8488 See the :ref:`variable argument processing <int_varargs>` section.
8489
8490 Note that the code generator does not yet fully support va\_arg on many
8491 targets. Also, it does not currently support va\_arg with aggregate
8492 types on any target.
8493
8494 .. _i_landingpad:
8495
8496 '``landingpad``' Instruction
8497 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8498
8499 Syntax:
8500 """""""
8501
8502 ::
8503
8504       <resultval> = landingpad <resultty> <clause>+
8505       <resultval> = landingpad <resultty> cleanup <clause>*
8506
8507       <clause> := catch <type> <value>
8508       <clause> := filter <array constant type> <array constant>
8509
8510 Overview:
8511 """""""""
8512
8513 The '``landingpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
8514 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
8515 is a landing pad --- one where the exception lands, and corresponds to the
8516 code found in the ``catch`` portion of a ``try``/``catch`` sequence. It
8517 defines values supplied by the :ref:`personality function <personalityfn>` upon
8518 re-entry to the function. The ``resultval`` has the type ``resultty``.
8519
8520 Arguments:
8521 """"""""""
8522
8523 The optional
8524 ``cleanup`` flag indicates that the landing pad block is a cleanup.
8525
8526 A ``clause`` begins with the clause type --- ``catch`` or ``filter`` --- and
8527 contains the global variable representing the "type" that may be caught
8528 or filtered respectively. Unlike the ``catch`` clause, the ``filter``
8529 clause takes an array constant as its argument. Use
8530 "``[0 x i8**] undef``" for a filter which cannot throw. The
8531 '``landingpad``' instruction must contain *at least* one ``clause`` or
8532 the ``cleanup`` flag.
8533
8534 Semantics:
8535 """"""""""
8536
8537 The '``landingpad``' instruction defines the values which are set by the
8538 :ref:`personality function <personalityfn>` upon re-entry to the function, and
8539 therefore the "result type" of the ``landingpad`` instruction. As with
8540 calling conventions, how the personality function results are
8541 represented in LLVM IR is target specific.
8542
8543 The clauses are applied in order from top to bottom. If two
8544 ``landingpad`` instructions are merged together through inlining, the
8545 clauses from the calling function are appended to the list of clauses.
8546 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
8547 the exception is compared against each ``clause`` in turn. If it doesn't
8548 match any of the clauses, and the ``cleanup`` flag is not set, then
8549 unwinding continues further up the call stack.
8550
8551 The ``landingpad`` instruction has several restrictions:
8552
8553 -  A landing pad block is a basic block which is the unwind destination
8554    of an '``invoke``' instruction.
8555 -  A landing pad block must have a '``landingpad``' instruction as its
8556    first non-PHI instruction.
8557 -  There can be only one '``landingpad``' instruction within the landing
8558    pad block.
8559 -  A basic block that is not a landing pad block may not include a
8560    '``landingpad``' instruction.
8561
8562 Example:
8563 """"""""
8564
8565 .. code-block:: llvm
8566
8567       ;; A landing pad which can catch an integer.
8568       %res = landingpad { i8*, i32 }
8569                catch i8** @_ZTIi
8570       ;; A landing pad that is a cleanup.
8571       %res = landingpad { i8*, i32 }
8572                cleanup
8573       ;; A landing pad which can catch an integer and can only throw a double.
8574       %res = landingpad { i8*, i32 }
8575                catch i8** @_ZTIi
8576                filter [1 x i8**] [@_ZTId]
8577
8578 .. _i_cleanuppad:
8579
8580 '``cleanuppad``' Instruction
8581 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8582
8583 Syntax:
8584 """""""
8585
8586 ::
8587
8588       <resultval> = cleanuppad within <parent> [<args>*]
8589
8590 Overview:
8591 """""""""
8592
8593 The '``cleanuppad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
8594 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
8595 is a cleanup block --- one where a personality routine attempts to
8596 transfer control to run cleanup actions.
8597 The ``args`` correspond to whatever additional
8598 information the :ref:`personality function <personalityfn>` requires to
8599 execute the cleanup.
8600 The ``resultval`` has the type :ref:`token <t_token>` and is used to
8601 match the ``cleanuppad`` to corresponding :ref:`cleanuprets <i_cleanupret>`.
8602 The ``parent`` argument is the token of the funclet that contains the
8603 ``cleanuppad`` instruction. If the ``cleanuppad`` is not inside a funclet,
8604 this operand may be the token ``none``.
8605
8606 Arguments:
8607 """"""""""
8608
8609 The instruction takes a list of arbitrary values which are interpreted
8610 by the :ref:`personality function <personalityfn>`.
8611
8612 Semantics:
8613 """"""""""
8614
8615 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
8616 the :ref:`personality function <personalityfn>` transfers control to the
8617 ``cleanuppad`` with the aid of the personality-specific arguments.
8618 As with calling conventions, how the personality function results are
8619 represented in LLVM IR is target specific.
8620
8621 The ``cleanuppad`` instruction has several restrictions:
8622
8623 -  A cleanup block is a basic block which is the unwind destination of
8624    an exceptional instruction.
8625 -  A cleanup block must have a '``cleanuppad``' instruction as its
8626    first non-PHI instruction.
8627 -  There can be only one '``cleanuppad``' instruction within the
8628    cleanup block.
8629 -  A basic block that is not a cleanup block may not include a
8630    '``cleanuppad``' instruction.
8631
8632 Executing a ``cleanuppad`` instruction constitutes "entering" that pad.
8633 The pad may then be "exited" in one of three ways:
8634
8635 1)  explicitly via a ``cleanupret`` that consumes it.  Executing such a ``cleanupret``
8636     is undefined behavior if any descendant pads have been entered but not yet
8637     exited.
8638 2)  implicitly via a call (which unwinds all the way to the current function's caller),
8639     or via a ``catchswitch`` or a ``cleanupret`` that unwinds to caller.
8640 3)  implicitly via an unwind edge whose destination EH pad isn't a descendant of
8641     the ``cleanuppad``.  When the ``cleanuppad`` is exited in this manner, it is
8642     undefined behavior if the destination EH pad has a parent which is not an
8643     ancestor of the ``cleanuppad`` being exited.
8644
8645 It is undefined behavior for the ``cleanuppad`` to exit via an unwind edge which
8646 does not transitively unwind to the same destination as a constituent
8647 ``cleanupret``.
8648
8649 Example:
8650 """"""""
8651
8652 .. code-block:: llvm
8653
8654       %tok = cleanuppad within %cs []
8655
8656 .. _intrinsics:
8657
8658 Intrinsic Functions
8659 ===================
8660
8661 LLVM supports the notion of an "intrinsic function". These functions
8662 have well known names and semantics and are required to follow certain
8663 restrictions. Overall, these intrinsics represent an extension mechanism
8664 for the LLVM language that does not require changing all of the
8665 transformations in LLVM when adding to the language (or the bitcode
8666 reader/writer, the parser, etc...).
8667
8668 Intrinsic function names must all start with an "``llvm.``" prefix. This
8669 prefix is reserved in LLVM for intrinsic names; thus, function names may
8670 not begin with this prefix. Intrinsic functions must always be external
8671 functions: you cannot define the body of intrinsic functions. Intrinsic
8672 functions may only be used in call or invoke instructions: it is illegal
8673 to take the address of an intrinsic function. Additionally, because
8674 intrinsic functions are part of the LLVM language, it is required if any
8675 are added that they be documented here.
8676
8677 Some intrinsic functions can be overloaded, i.e., the intrinsic
8678 represents a family of functions that perform the same operation but on
8679 different data types. Because LLVM can represent over 8 million
8680 different integer types, overloading is used commonly to allow an
8681 intrinsic function to operate on any integer type. One or more of the
8682 argument types or the result type can be overloaded to accept any
8683 integer type. Argument types may also be defined as exactly matching a
8684 previous argument's type or the result type. This allows an intrinsic
8685 function which accepts multiple arguments, but needs all of them to be
8686 of the same type, to only be overloaded with respect to a single
8687 argument or the result.
8688
8689 Overloaded intrinsics will have the names of its overloaded argument
8690 types encoded into its function name, each preceded by a period. Only
8691 those types which are overloaded result in a name suffix. Arguments
8692 whose type is matched against another type do not. For example, the
8693 ``llvm.ctpop`` function can take an integer of any width and returns an
8694 integer of exactly the same integer width. This leads to a family of
8695 functions such as ``i8 @llvm.ctpop.i8(i8 %val)`` and
8696 ``i29 @llvm.ctpop.i29(i29 %val)``. Only one type, the return type, is
8697 overloaded, and only one type suffix is required. Because the argument's
8698 type is matched against the return type, it does not require its own
8699 name suffix.
8700
8701 To learn how to add an intrinsic function, please see the `Extending
8702 LLVM Guide <ExtendingLLVM.html>`_.
8703
8704 .. _int_varargs:
8705
8706 Variable Argument Handling Intrinsics
8707 -------------------------------------
8708
8709 Variable argument support is defined in LLVM with the
8710 :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and these three intrinsic
8711 functions. These functions are related to the similarly named macros
8712 defined in the ``<stdarg.h>`` header file.
8713
8714 All of these functions operate on arguments that use a target-specific
8715 value type "``va_list``". The LLVM assembly language reference manual
8716 does not define what this type is, so all transformations should be
8717 prepared to handle these functions regardless of the type used.
8718
8719 This example shows how the :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and the
8720 variable argument handling intrinsic functions are used.
8721
8722 .. code-block:: llvm
8723
8724     ; This struct is different for every platform. For most platforms,
8725     ; it is merely an i8*.
8726     %struct.va_list = type { i8* }
8727
8728     ; For Unix x86_64 platforms, va_list is the following struct:
8729     ; %struct.va_list = type { i32, i32, i8*, i8* }
8730
8731     define i32 @test(i32 %X, ...) {
8732       ; Initialize variable argument processing
8733       %ap = alloca %struct.va_list
8734       %ap2 = bitcast %struct.va_list* %ap to i8*
8735       call void @llvm.va_start(i8* %ap2)
8736
8737       ; Read a single integer argument
8738       %tmp = va_arg i8* %ap2, i32
8739
8740       ; Demonstrate usage of llvm.va_copy and llvm.va_end
8741       %aq = alloca i8*
8742       %aq2 = bitcast i8** %aq to i8*
8743       call void @llvm.va_copy(i8* %aq2, i8* %ap2)
8744       call void @llvm.va_end(i8* %aq2)
8745
8746       ; Stop processing of arguments.
8747       call void @llvm.va_end(i8* %ap2)
8748       ret i32 %tmp
8749     }
8750
8751     declare void @llvm.va_start(i8*)
8752     declare void @llvm.va_copy(i8*, i8*)
8753     declare void @llvm.va_end(i8*)
8754
8755 .. _int_va_start:
8756
8757 '``llvm.va_start``' Intrinsic
8758 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8759
8760 Syntax:
8761 """""""
8762
8763 ::
8764
8765       declare void @llvm.va_start(i8* <arglist>)
8766
8767 Overview:
8768 """""""""
8769
8770 The '``llvm.va_start``' intrinsic initializes ``*<arglist>`` for
8771 subsequent use by ``va_arg``.
8772
8773 Arguments:
8774 """"""""""
8775
8776 The argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
8777
8778 Semantics:
8779 """"""""""
8780
8781 The '``llvm.va_start``' intrinsic works just like the ``va_start`` macro
8782 available in C. In a target-dependent way, it initializes the
8783 ``va_list`` element to which the argument points, so that the next call
8784 to ``va_arg`` will produce the first variable argument passed to the
8785 function. Unlike the C ``va_start`` macro, this intrinsic does not need
8786 to know the last argument of the function as the compiler can figure
8787 that out.
8788
8789 '``llvm.va_end``' Intrinsic
8790 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8791
8792 Syntax:
8793 """""""
8794
8795 ::
8796
8797       declare void @llvm.va_end(i8* <arglist>)
8798
8799 Overview:
8800 """""""""
8801
8802 The '``llvm.va_end``' intrinsic destroys ``*<arglist>``, which has been
8803 initialized previously with ``llvm.va_start`` or ``llvm.va_copy``.
8804
8805 Arguments:
8806 """"""""""
8807
8808 The argument is a pointer to a ``va_list`` to destroy.
8809
8810 Semantics:
8811 """"""""""
8812
8813 The '``llvm.va_end``' intrinsic works just like the ``va_end`` macro
8814 available in C. In a target-dependent way, it destroys the ``va_list``
8815 element to which the argument points. Calls to
8816 :ref:`llvm.va_start <int_va_start>` and
8817 :ref:`llvm.va_copy <int_va_copy>` must be matched exactly with calls to
8818 ``llvm.va_end``.
8819
8820 .. _int_va_copy:
8821
8822 '``llvm.va_copy``' Intrinsic
8823 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8824
8825 Syntax:
8826 """""""
8827
8828 ::
8829
8830       declare void @llvm.va_copy(i8* <destarglist>, i8* <srcarglist>)
8831
8832 Overview:
8833 """""""""
8834
8835 The '``llvm.va_copy``' intrinsic copies the current argument position
8836 from the source argument list to the destination argument list.
8837
8838 Arguments:
8839 """"""""""
8840
8841 The first argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
8842 The second argument is a pointer to a ``va_list`` element to copy from.
8843
8844 Semantics:
8845 """"""""""
8846
8847 The '``llvm.va_copy``' intrinsic works just like the ``va_copy`` macro
8848 available in C. In a target-dependent way, it copies the source
8849 ``va_list`` element into the destination ``va_list`` element. This
8850 intrinsic is necessary because the `` llvm.va_start`` intrinsic may be
8851 arbitrarily complex and require, for example, memory allocation.
8852
8853 Accurate Garbage Collection Intrinsics
8854 --------------------------------------
8855
8856 LLVM's support for `Accurate Garbage Collection <GarbageCollection.html>`_
8857 (GC) requires the frontend to generate code containing appropriate intrinsic
8858 calls and select an appropriate GC strategy which knows how to lower these
8859 intrinsics in a manner which is appropriate for the target collector.
8860
8861 These intrinsics allow identification of :ref:`GC roots on the
8862 stack <int_gcroot>`, as well as garbage collector implementations that
8863 require :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers.
8864 Frontends for type-safe garbage collected languages should generate
8865 these intrinsics to make use of the LLVM garbage collectors. For more
8866 details, see `Garbage Collection with LLVM <GarbageCollection.html>`_.
8867
8868 Experimental Statepoint Intrinsics
8869 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8870
8871 LLVM provides an second experimental set of intrinsics for describing garbage
8872 collection safepoints in compiled code. These intrinsics are an alternative
8873 to the ``llvm.gcroot`` intrinsics, but are compatible with the ones for
8874 :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers. The
8875 differences in approach are covered in the `Garbage Collection with LLVM
8876 <GarbageCollection.html>`_ documentation. The intrinsics themselves are
8877 described in :doc:`Statepoints`.
8878
8879 .. _int_gcroot:
8880
8881 '``llvm.gcroot``' Intrinsic
8882 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8883
8884 Syntax:
8885 """""""
8886
8887 ::
8888
8889       declare void @llvm.gcroot(i8** %ptrloc, i8* %metadata)
8890
8891 Overview:
8892 """""""""
8893
8894 The '``llvm.gcroot``' intrinsic declares the existence of a GC root to
8895 the code generator, and allows some metadata to be associated with it.
8896
8897 Arguments:
8898 """"""""""
8899
8900 The first argument specifies the address of a stack object that contains
8901 the root pointer. The second pointer (which must be either a constant or
8902 a global value address) contains the meta-data to be associated with the
8903 root.
8904
8905 Semantics:
8906 """"""""""
8907
8908 At runtime, a call to this intrinsic stores a null pointer into the
8909 "ptrloc" location. At compile-time, the code generator generates
8910 information to allow the runtime to find the pointer at GC safe points.
8911 The '``llvm.gcroot``' intrinsic may only be used in a function which
8912 :ref:`specifies a GC algorithm <gc>`.
8913
8914 .. _int_gcread:
8915
8916 '``llvm.gcread``' Intrinsic
8917 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8918
8919 Syntax:
8920 """""""
8921
8922 ::
8923
8924       declare i8* @llvm.gcread(i8* %ObjPtr, i8** %Ptr)
8925
8926 Overview:
8927 """""""""
8928
8929 The '``llvm.gcread``' intrinsic identifies reads of references from heap
8930 locations, allowing garbage collector implementations that require read
8931 barriers.
8932
8933 Arguments:
8934 """"""""""
8935
8936 The second argument is the address to read from, which should be an
8937 address allocated from the garbage collector. The first object is a
8938 pointer to the start of the referenced object, if needed by the language
8939 runtime (otherwise null).
8940
8941 Semantics:
8942 """"""""""
8943
8944 The '``llvm.gcread``' intrinsic has the same semantics as a load
8945 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
8946 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcread``'
8947 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
8948 algorithm <gc>`.
8949
8950 .. _int_gcwrite:
8951
8952 '``llvm.gcwrite``' Intrinsic
8953 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8954
8955 Syntax:
8956 """""""
8957
8958 ::
8959
8960       declare void @llvm.gcwrite(i8* %P1, i8* %Obj, i8** %P2)
8961
8962 Overview:
8963 """""""""
8964
8965 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic identifies writes of references to heap
8966 locations, allowing garbage collector implementations that require write
8967 barriers (such as generational or reference counting collectors).
8968
8969 Arguments:
8970 """"""""""
8971
8972 The first argument is the reference to store, the second is the start of
8973 the object to store it to, and the third is the address of the field of
8974 Obj to store to. If the runtime does not require a pointer to the
8975 object, Obj may be null.
8976
8977 Semantics:
8978 """"""""""
8979
8980 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic has the same semantics as a store
8981 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
8982 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcwrite``'
8983 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
8984 algorithm <gc>`.
8985
8986 Code Generator Intrinsics
8987 -------------------------
8988
8989 These intrinsics are provided by LLVM to expose special features that
8990 may only be implemented with code generator support.
8991
8992 '``llvm.returnaddress``' Intrinsic
8993 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8994
8995 Syntax:
8996 """""""
8997
8998 ::
8999
9000       declare i8  *@llvm.returnaddress(i32 <level>)
9001
9002 Overview:
9003 """""""""
9004
9005 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic attempts to compute a
9006 target-specific value indicating the return address of the current
9007 function or one of its callers.
9008
9009 Arguments:
9010 """"""""""
9011
9012 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
9013 address for. Zero indicates the calling function, one indicates its
9014 caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
9015 value.
9016
9017 Semantics:
9018 """"""""""
9019
9020 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic either returns a pointer
9021 indicating the return address of the specified call frame, or zero if it
9022 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
9023 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
9024 used for debugging purposes.
9025
9026 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
9027 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
9028 of the obvious source-language caller.
9029
9030 '``llvm.frameaddress``' Intrinsic
9031 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9032
9033 Syntax:
9034 """""""
9035
9036 ::
9037
9038       declare i8* @llvm.frameaddress(i32 <level>)
9039
9040 Overview:
9041 """""""""
9042
9043 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic attempts to return the
9044 target-specific frame pointer value for the specified stack frame.
9045
9046 Arguments:
9047 """"""""""
9048
9049 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
9050 frame pointer for. Zero indicates the calling function, one indicates
9051 its caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
9052 value.
9053
9054 Semantics:
9055 """"""""""
9056
9057 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic either returns a pointer
9058 indicating the frame address of the specified call frame, or zero if it
9059 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
9060 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
9061 used for debugging purposes.
9062
9063 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
9064 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
9065 of the obvious source-language caller.
9066
9067 '``llvm.localescape``' and '``llvm.localrecover``' Intrinsics
9068 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9069
9070 Syntax:
9071 """""""
9072
9073 ::
9074
9075       declare void @llvm.localescape(...)
9076       declare i8* @llvm.localrecover(i8* %func, i8* %fp, i32 %idx)
9077
9078 Overview:
9079 """""""""
9080
9081 The '``llvm.localescape``' intrinsic escapes offsets of a collection of static
9082 allocas, and the '``llvm.localrecover``' intrinsic applies those offsets to a
9083 live frame pointer to recover the address of the allocation. The offset is
9084 computed during frame layout of the caller of ``llvm.localescape``.
9085
9086 Arguments:
9087 """"""""""
9088
9089 All arguments to '``llvm.localescape``' must be pointers to static allocas or
9090 casts of static allocas. Each function can only call '``llvm.localescape``'
9091 once, and it can only do so from the entry block.
9092
9093 The ``func`` argument to '``llvm.localrecover``' must be a constant
9094 bitcasted pointer to a function defined in the current module. The code
9095 generator cannot determine the frame allocation offset of functions defined in
9096 other modules.
9097
9098 The ``fp`` argument to '``llvm.localrecover``' must be a frame pointer of a
9099 call frame that is currently live. The return value of '``llvm.localaddress``'
9100 is one way to produce such a value, but various runtimes also expose a suitable
9101 pointer in platform-specific ways.
9102
9103 The ``idx`` argument to '``llvm.localrecover``' indicates which alloca passed to
9104 '``llvm.localescape``' to recover. It is zero-indexed.
9105
9106 Semantics:
9107 """"""""""
9108
9109 These intrinsics allow a group of functions to share access to a set of local
9110 stack allocations of a one parent function. The parent function may call the
9111 '``llvm.localescape``' intrinsic once from the function entry block, and the
9112 child functions can use '``llvm.localrecover``' to access the escaped allocas.
9113 The '``llvm.localescape``' intrinsic blocks inlining, as inlining changes where
9114 the escaped allocas are allocated, which would break attempts to use
9115 '``llvm.localrecover``'.
9116
9117 .. _int_read_register:
9118 .. _int_write_register:
9119
9120 '``llvm.read_register``' and '``llvm.write_register``' Intrinsics
9121 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9122
9123 Syntax:
9124 """""""
9125
9126 ::
9127
9128       declare i32 @llvm.read_register.i32(metadata)
9129       declare i64 @llvm.read_register.i64(metadata)
9130       declare void @llvm.write_register.i32(metadata, i32 @value)
9131       declare void @llvm.write_register.i64(metadata, i64 @value)
9132       !0 = !{!"sp\00"}
9133
9134 Overview:
9135 """""""""
9136
9137 The '``llvm.read_register``' and '``llvm.write_register``' intrinsics
9138 provides access to the named register. The register must be valid on
9139 the architecture being compiled to. The type needs to be compatible
9140 with the register being read.
9141
9142 Semantics:
9143 """"""""""
9144
9145 The '``llvm.read_register``' intrinsic returns the current value of the
9146 register, where possible. The '``llvm.write_register``' intrinsic sets
9147 the current value of the register, where possible.
9148
9149 This is useful to implement named register global variables that need
9150 to always be mapped to a specific register, as is common practice on
9151 bare-metal programs including OS kernels.
9152
9153 The compiler doesn't check for register availability or use of the used
9154 register in surrounding code, including inline assembly. Because of that,
9155 allocatable registers are not supported.
9156
9157 Warning: So far it only works with the stack pointer on selected
9158 architectures (ARM, AArch64, PowerPC and x86_64). Significant amount of
9159 work is needed to support other registers and even more so, allocatable
9160 registers.
9161
9162 .. _int_stacksave:
9163
9164 '``llvm.stacksave``' Intrinsic
9165 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9166
9167 Syntax:
9168 """""""
9169
9170 ::
9171
9172       declare i8* @llvm.stacksave()
9173
9174 Overview:
9175 """""""""
9176
9177 The '``llvm.stacksave``' intrinsic is used to remember the current state
9178 of the function stack, for use with
9179 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. This is useful for
9180 implementing language features like scoped automatic variable sized
9181 arrays in C99.
9182
9183 Semantics:
9184 """"""""""
9185
9186 This intrinsic returns a opaque pointer value that can be passed to
9187 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. When an
9188 ``llvm.stackrestore`` intrinsic is executed with a value saved from
9189 ``llvm.stacksave``, it effectively restores the state of the stack to
9190 the state it was in when the ``llvm.stacksave`` intrinsic executed. In
9191 practice, this pops any :ref:`alloca <i_alloca>` blocks from the stack that
9192 were allocated after the ``llvm.stacksave`` was executed.
9193
9194 .. _int_stackrestore:
9195
9196 '``llvm.stackrestore``' Intrinsic
9197 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9198
9199 Syntax:
9200 """""""
9201
9202 ::
9203
9204       declare void @llvm.stackrestore(i8* %ptr)
9205
9206 Overview:
9207 """""""""
9208
9209 The '``llvm.stackrestore``' intrinsic is used to restore the state of
9210 the function stack to the state it was in when the corresponding
9211 :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>` intrinsic executed. This is
9212 useful for implementing language features like scoped automatic variable
9213 sized arrays in C99.
9214
9215 Semantics:
9216 """"""""""
9217
9218 See the description for :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>`.
9219
9220 .. _int_get_dynamic_area_offset:
9221
9222 '``llvm.get.dynamic.area.offset``' Intrinsic
9223 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9224
9225 Syntax:
9226 """""""
9227
9228 ::
9229
9230       declare i32 @llvm.get.dynamic.area.offset.i32()
9231       declare i64 @llvm.get.dynamic.area.offset.i64()
9232
9233       Overview:
9234       """""""""
9235
9236       The '``llvm.get.dynamic.area.offset.*``' intrinsic family is used to
9237       get the offset from native stack pointer to the address of the most
9238       recent dynamic alloca on the caller's stack. These intrinsics are
9239       intendend for use in combination with
9240       :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>` to get a
9241       pointer to the most recent dynamic alloca. This is useful, for example,
9242       for AddressSanitizer's stack unpoisoning routines.
9243
9244 Semantics:
9245 """"""""""
9246
9247       These intrinsics return a non-negative integer value that can be used to
9248       get the address of the most recent dynamic alloca, allocated by :ref:`alloca <i_alloca>`
9249       on the caller's stack. In particular, for targets where stack grows downwards,
9250       adding this offset to the native stack pointer would get the address of the most
9251       recent dynamic alloca. For targets where stack grows upwards, the situation is a bit more
9252       complicated, because substracting this value from stack pointer would get the address
9253       one past the end of the most recent dynamic alloca.
9254
9255       Although for most targets `llvm.get.dynamic.area.offset <int_get_dynamic_area_offset>`
9256       returns just a zero, for others, such as PowerPC and PowerPC64, it returns a
9257       compile-time-known constant value.
9258
9259       The return value type of :ref:`llvm.get.dynamic.area.offset <int_get_dynamic_area_offset>`
9260       must match the target's generic address space's (address space 0) pointer type.
9261
9262 '``llvm.prefetch``' Intrinsic
9263 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9264
9265 Syntax:
9266 """""""
9267
9268 ::
9269
9270       declare void @llvm.prefetch(i8* <address>, i32 <rw>, i32 <locality>, i32 <cache type>)
9271
9272 Overview:
9273 """""""""
9274
9275 The '``llvm.prefetch``' intrinsic is a hint to the code generator to
9276 insert a prefetch instruction if supported; otherwise, it is a noop.
9277 Prefetches have no effect on the behavior of the program but can change
9278 its performance characteristics.
9279
9280 Arguments:
9281 """"""""""
9282
9283 ``address`` is the address to be prefetched, ``rw`` is the specifier
9284 determining if the fetch should be for a read (0) or write (1), and
9285 ``locality`` is a temporal locality specifier ranging from (0) - no
9286 locality, to (3) - extremely local keep in cache. The ``cache type``
9287 specifies whether the prefetch is performed on the data (1) or
9288 instruction (0) cache. The ``rw``, ``locality`` and ``cache type``
9289 arguments must be constant integers.
9290
9291 Semantics:
9292 """"""""""
9293
9294 This intrinsic does not modify the behavior of the program. In
9295 particular, prefetches cannot trap and do not produce a value. On
9296 targets that support this intrinsic, the prefetch can provide hints to
9297 the processor cache for better performance.
9298
9299 '``llvm.pcmarker``' Intrinsic
9300 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9301
9302 Syntax:
9303 """""""
9304
9305 ::
9306
9307       declare void @llvm.pcmarker(i32 <id>)
9308
9309 Overview:
9310 """""""""
9311
9312 The '``llvm.pcmarker``' intrinsic is a method to export a Program
9313 Counter (PC) in a region of code to simulators and other tools. The
9314 method is target specific, but it is expected that the marker will use
9315 exported symbols to transmit the PC of the marker. The marker makes no
9316 guarantees that it will remain with any specific instruction after
9317 optimizations. It is possible that the presence of a marker will inhibit
9318 optimizations. The intended use is to be inserted after optimizations to
9319 allow correlations of simulation runs.
9320
9321 Arguments:
9322 """"""""""
9323
9324 ``id`` is a numerical id identifying the marker.
9325
9326 Semantics:
9327 """"""""""
9328
9329 This intrinsic does not modify the behavior of the program. Backends
9330 that do not support this intrinsic may ignore it.
9331
9332 '``llvm.readcyclecounter``' Intrinsic
9333 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9334
9335 Syntax:
9336 """""""
9337
9338 ::
9339
9340       declare i64 @llvm.readcyclecounter()
9341
9342 Overview:
9343 """""""""
9344
9345 The '``llvm.readcyclecounter``' intrinsic provides access to the cycle
9346 counter register (or similar low latency, high accuracy clocks) on those
9347 targets that support it. On X86, it should map to RDTSC. On Alpha, it
9348 should map to RPCC. As the backing counters overflow quickly (on the
9349 order of 9 seconds on alpha), this should only be used for small
9350 timings.
9351
9352 Semantics:
9353 """"""""""
9354
9355 When directly supported, reading the cycle counter should not modify any
9356 memory. Implementations are allowed to either return a application
9357 specific value or a system wide value. On backends without support, this
9358 is lowered to a constant 0.
9359
9360 Note that runtime support may be conditional on the privilege-level code is
9361 running at and the host platform.
9362
9363 '``llvm.clear_cache``' Intrinsic
9364 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9365
9366 Syntax:
9367 """""""
9368
9369 ::
9370
9371       declare void @llvm.clear_cache(i8*, i8*)
9372
9373 Overview:
9374 """""""""
9375
9376 The '``llvm.clear_cache``' intrinsic ensures visibility of modifications
9377 in the specified range to the execution unit of the processor. On
9378 targets with non-unified instruction and data cache, the implementation
9379 flushes the instruction cache.
9380
9381 Semantics:
9382 """"""""""
9383
9384 On platforms with coherent instruction and data caches (e.g. x86), this
9385 intrinsic is a nop. On platforms with non-coherent instruction and data
9386 cache (e.g. ARM, MIPS), the intrinsic is lowered either to appropriate
9387 instructions or a system call, if cache flushing requires special
9388 privileges.
9389
9390 The default behavior is to emit a call to ``__clear_cache`` from the run
9391 time library.
9392
9393 This instrinsic does *not* empty the instruction pipeline. Modifications
9394 of the current function are outside the scope of the intrinsic.
9395
9396 '``llvm.instrprof_increment``' Intrinsic
9397 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9398
9399 Syntax:
9400 """""""
9401
9402 ::
9403
9404       declare void @llvm.instrprof_increment(i8* <name>, i64 <hash>,
9405                                              i32 <num-counters>, i32 <index>)
9406
9407 Overview:
9408 """""""""
9409
9410 The '``llvm.instrprof_increment``' intrinsic can be emitted by a
9411 frontend for use with instrumentation based profiling. These will be
9412 lowered by the ``-instrprof`` pass to generate execution counts of a
9413 program at runtime.
9414
9415 Arguments:
9416 """"""""""
9417
9418 The first argument is a pointer to a global variable containing the
9419 name of the entity being instrumented. This should generally be the
9420 (mangled) function name for a set of counters.
9421
9422 The second argument is a hash value that can be used by the consumer
9423 of the profile data to detect changes to the instrumented source, and
9424 the third is the number of counters associated with ``name``. It is an
9425 error if ``hash`` or ``num-counters`` differ between two instances of
9426 ``instrprof_increment`` that refer to the same name.
9427
9428 The last argument refers to which of the counters for ``name`` should
9429 be incremented. It should be a value between 0 and ``num-counters``.
9430
9431 Semantics:
9432 """"""""""
9433
9434 This intrinsic represents an increment of a profiling counter. It will
9435 cause the ``-instrprof`` pass to generate the appropriate data
9436 structures and the code to increment the appropriate value, in a
9437 format that can be written out by a compiler runtime and consumed via
9438 the ``llvm-profdata`` tool.
9439
9440 '``llvm.instrprof_value_profile``' Intrinsic
9441 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9442
9443 Syntax:
9444 """""""
9445
9446 ::
9447
9448       declare void @llvm.instrprof_value_profile(i8* <name>, i64 <hash>,
9449                                                  i64 <value>, i32 <value_kind>,
9450                                                  i32 <index>)
9451
9452 Overview:
9453 """""""""
9454
9455 The '``llvm.instrprof_value_profile``' intrinsic can be emitted by a
9456 frontend for use with instrumentation based profiling. This will be
9457 lowered by the ``-instrprof`` pass to find out the target values,
9458 instrumented expressions take in a program at runtime.
9459
9460 Arguments:
9461 """"""""""
9462
9463 The first argument is a pointer to a global variable containing the
9464 name of the entity being instrumented. ``name`` should generally be the
9465 (mangled) function name for a set of counters.
9466
9467 The second argument is a hash value that can be used by the consumer
9468 of the profile data to detect changes to the instrumented source. It
9469 is an error if ``hash`` differs between two instances of
9470 ``llvm.instrprof_*`` that refer to the same name.
9471
9472 The third argument is the value of the expression being profiled. The profiled
9473 expression's value should be representable as an unsigned 64-bit value. The
9474 fourth argument represents the kind of value profiling that is being done. The
9475 supported value profiling kinds are enumerated through the
9476 ``InstrProfValueKind`` type declared in the
9477 ``<include/llvm/ProfileData/InstrProf.h>`` header file. The last argument is the
9478 index of the instrumented expression within ``name``. It should be >= 0.
9479
9480 Semantics:
9481 """"""""""
9482
9483 This intrinsic represents the point where a call to a runtime routine
9484 should be inserted for value profiling of target expressions. ``-instrprof``
9485 pass will generate the appropriate data structures and replace the
9486 ``llvm.instrprof_value_profile`` intrinsic with the call to the profile
9487 runtime library with proper arguments.
9488
9489 Standard C Library Intrinsics
9490 -----------------------------
9491
9492 LLVM provides intrinsics for a few important standard C library
9493 functions. These intrinsics allow source-language front-ends to pass
9494 information about the alignment of the pointer arguments to the code
9495 generator, providing opportunity for more efficient code generation.
9496
9497 .. _int_memcpy:
9498
9499 '``llvm.memcpy``' Intrinsic
9500 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9501
9502 Syntax:
9503 """""""
9504
9505 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.memcpy`` on any
9506 integer bit width and for different address spaces. Not all targets
9507 support all bit widths however.
9508
9509 ::
9510
9511       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
9512                                               i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
9513       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
9514                                               i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
9515
9516 Overview:
9517 """""""""
9518
9519 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
9520 source location to the destination location.
9521
9522 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memcpy.*``
9523 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
9524 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
9525
9526 Arguments:
9527 """"""""""
9528
9529 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
9530 pointer to the source. The third argument is an integer argument
9531 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
9532 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
9533 boolean indicating a volatile access.
9534
9535 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
9536 then the caller guarantees that both the source and destination pointers
9537 are aligned to that boundary.
9538
9539 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memcpy`` call is
9540 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
9541 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
9542
9543 Semantics:
9544 """"""""""
9545
9546 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
9547 source location to the destination location, which are not allowed to
9548 overlap. It copies "len" bytes of memory over. If the argument is known
9549 to be aligned to some boundary, this can be specified as the fourth
9550 argument, otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
9551
9552 '``llvm.memmove``' Intrinsic
9553 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9554
9555 Syntax:
9556 """""""
9557
9558 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memmove on any integer
9559 bit width and for different address space. Not all targets support all
9560 bit widths however.
9561
9562 ::
9563
9564       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
9565                                                i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
9566       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
9567                                                i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
9568
9569 Overview:
9570 """""""""
9571
9572 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics move a block of memory from the
9573 source location to the destination location. It is similar to the
9574 '``llvm.memcpy``' intrinsic but allows the two memory locations to
9575 overlap.
9576
9577 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memmove.*``
9578 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
9579 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
9580
9581 Arguments:
9582 """"""""""
9583
9584 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
9585 pointer to the source. The third argument is an integer argument
9586 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
9587 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
9588 boolean indicating a volatile access.
9589
9590 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
9591 then the caller guarantees that the source and destination pointers are
9592 aligned to that boundary.
9593
9594 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memmove`` call
9595 is a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is
9596 not very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
9597
9598 Semantics:
9599 """"""""""
9600
9601 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics copy a block of memory from the
9602 source location to the destination location, which may overlap. It
9603 copies "len" bytes of memory over. If the argument is known to be
9604 aligned to some boundary, this can be specified as the fourth argument,
9605 otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
9606
9607 '``llvm.memset.*``' Intrinsics
9608 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9609
9610 Syntax:
9611 """""""
9612
9613 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memset on any integer
9614 bit width and for different address spaces. However, not all targets
9615 support all bit widths.
9616
9617 ::
9618
9619       declare void @llvm.memset.p0i8.i32(i8* <dest>, i8 <val>,
9620                                          i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
9621       declare void @llvm.memset.p0i8.i64(i8* <dest>, i8 <val>,
9622                                          i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
9623
9624 Overview:
9625 """""""""
9626
9627 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill a block of memory with a
9628 particular byte value.
9629
9630 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memset``
9631 intrinsic does not return a value and takes extra alignment/volatile
9632 arguments. Also, the destination can be in an arbitrary address space.
9633
9634 Arguments:
9635 """"""""""
9636
9637 The first argument is a pointer to the destination to fill, the second
9638 is the byte value with which to fill it, the third argument is an
9639 integer argument specifying the number of bytes to fill, and the fourth
9640 argument is the known alignment of the destination location.
9641
9642 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
9643 then the caller guarantees that the destination pointer is aligned to
9644 that boundary.
9645
9646 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memset`` call is
9647 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
9648 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
9649
9650 Semantics:
9651 """"""""""
9652
9653 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill "len" bytes of memory starting
9654 at the destination location. If the argument is known to be aligned to
9655 some boundary, this can be specified as the fourth argument, otherwise
9656 it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
9657
9658 '``llvm.sqrt.*``' Intrinsic
9659 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9660
9661 Syntax:
9662 """""""
9663
9664 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sqrt`` on any
9665 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9666 all types however.
9667
9668 ::
9669
9670       declare float     @llvm.sqrt.f32(float %Val)
9671       declare double    @llvm.sqrt.f64(double %Val)
9672       declare x86_fp80  @llvm.sqrt.f80(x86_fp80 %Val)
9673       declare fp128     @llvm.sqrt.f128(fp128 %Val)
9674       declare ppc_fp128 @llvm.sqrt.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
9675
9676 Overview:
9677 """""""""
9678
9679 The '``llvm.sqrt``' intrinsics return the sqrt of the specified operand,
9680 returning the same value as the libm '``sqrt``' functions would. Unlike
9681 ``sqrt`` in libm, however, ``llvm.sqrt`` has undefined behavior for
9682 negative numbers other than -0.0 (which allows for better optimization,
9683 because there is no need to worry about errno being set).
9684 ``llvm.sqrt(-0.0)`` is defined to return -0.0 like IEEE sqrt.
9685
9686 Arguments:
9687 """"""""""
9688
9689 The argument and return value are floating point numbers of the same
9690 type.
9691
9692 Semantics:
9693 """"""""""
9694
9695 This function returns the sqrt of the specified operand if it is a
9696 nonnegative floating point number.
9697
9698 '``llvm.powi.*``' Intrinsic
9699 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9700
9701 Syntax:
9702 """""""
9703
9704 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.powi`` on any
9705 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9706 all types however.
9707
9708 ::
9709
9710       declare float     @llvm.powi.f32(float  %Val, i32 %power)
9711       declare double    @llvm.powi.f64(double %Val, i32 %power)
9712       declare x86_fp80  @llvm.powi.f80(x86_fp80  %Val, i32 %power)
9713       declare fp128     @llvm.powi.f128(fp128 %Val, i32 %power)
9714       declare ppc_fp128 @llvm.powi.ppcf128(ppc_fp128  %Val, i32 %power)
9715
9716 Overview:
9717 """""""""
9718
9719 The '``llvm.powi.*``' intrinsics return the first operand raised to the
9720 specified (positive or negative) power. The order of evaluation of
9721 multiplications is not defined. When a vector of floating point type is
9722 used, the second argument remains a scalar integer value.
9723
9724 Arguments:
9725 """"""""""
9726
9727 The second argument is an integer power, and the first is a value to
9728 raise to that power.
9729
9730 Semantics:
9731 """"""""""
9732
9733 This function returns the first value raised to the second power with an
9734 unspecified sequence of rounding operations.
9735
9736 '``llvm.sin.*``' Intrinsic
9737 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9738
9739 Syntax:
9740 """""""
9741
9742 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sin`` on any
9743 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9744 all types however.
9745
9746 ::
9747
9748       declare float     @llvm.sin.f32(float  %Val)
9749       declare double    @llvm.sin.f64(double %Val)
9750       declare x86_fp80  @llvm.sin.f80(x86_fp80  %Val)
9751       declare fp128     @llvm.sin.f128(fp128 %Val)
9752       declare ppc_fp128 @llvm.sin.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9753
9754 Overview:
9755 """""""""
9756
9757 The '``llvm.sin.*``' intrinsics return the sine of the operand.
9758
9759 Arguments:
9760 """"""""""
9761
9762 The argument and return value are floating point numbers of the same
9763 type.
9764
9765 Semantics:
9766 """"""""""
9767
9768 This function returns the sine of the specified operand, returning the
9769 same values as the libm ``sin`` functions would, and handles error
9770 conditions in the same way.
9771
9772 '``llvm.cos.*``' Intrinsic
9773 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9774
9775 Syntax:
9776 """""""
9777
9778 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cos`` on any
9779 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9780 all types however.
9781
9782 ::
9783
9784       declare float     @llvm.cos.f32(float  %Val)
9785       declare double    @llvm.cos.f64(double %Val)
9786       declare x86_fp80  @llvm.cos.f80(x86_fp80  %Val)
9787       declare fp128     @llvm.cos.f128(fp128 %Val)
9788       declare ppc_fp128 @llvm.cos.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9789
9790 Overview:
9791 """""""""
9792
9793 The '``llvm.cos.*``' intrinsics return the cosine of the operand.
9794
9795 Arguments:
9796 """"""""""
9797
9798 The argument and return value are floating point numbers of the same
9799 type.
9800
9801 Semantics:
9802 """"""""""
9803
9804 This function returns the cosine of the specified operand, returning the
9805 same values as the libm ``cos`` functions would, and handles error
9806 conditions in the same way.
9807
9808 '``llvm.pow.*``' Intrinsic
9809 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9810
9811 Syntax:
9812 """""""
9813
9814 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.pow`` on any
9815 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9816 all types however.
9817
9818 ::
9819
9820       declare float     @llvm.pow.f32(float  %Val, float %Power)
9821       declare double    @llvm.pow.f64(double %Val, double %Power)
9822       declare x86_fp80  @llvm.pow.f80(x86_fp80  %Val, x86_fp80 %Power)
9823       declare fp128     @llvm.pow.f128(fp128 %Val, fp128 %Power)
9824       declare ppc_fp128 @llvm.pow.ppcf128(ppc_fp128  %Val, ppc_fp128 Power)
9825
9826 Overview:
9827 """""""""
9828
9829 The '``llvm.pow.*``' intrinsics return the first operand raised to the
9830 specified (positive or negative) power.
9831
9832 Arguments:
9833 """"""""""
9834
9835 The second argument is a floating point power, and the first is a value
9836 to raise to that power.
9837
9838 Semantics:
9839 """"""""""
9840
9841 This function returns the first value raised to the second power,
9842 returning the same values as the libm ``pow`` functions would, and
9843 handles error conditions in the same way.
9844
9845 '``llvm.exp.*``' Intrinsic
9846 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9847
9848 Syntax:
9849 """""""
9850
9851 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp`` on any
9852 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9853 all types however.
9854
9855 ::
9856
9857       declare float     @llvm.exp.f32(float  %Val)
9858       declare double    @llvm.exp.f64(double %Val)
9859       declare x86_fp80  @llvm.exp.f80(x86_fp80  %Val)
9860       declare fp128     @llvm.exp.f128(fp128 %Val)
9861       declare ppc_fp128 @llvm.exp.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9862
9863 Overview:
9864 """""""""
9865
9866 The '``llvm.exp.*``' intrinsics perform the exp function.
9867
9868 Arguments:
9869 """"""""""
9870
9871 The argument and return value are floating point numbers of the same
9872 type.
9873
9874 Semantics:
9875 """"""""""
9876
9877 This function returns the same values as the libm ``exp`` functions
9878 would, and handles error conditions in the same way.
9879
9880 '``llvm.exp2.*``' Intrinsic
9881 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9882
9883 Syntax:
9884 """""""
9885
9886 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp2`` on any
9887 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9888 all types however.
9889
9890 ::
9891
9892       declare float     @llvm.exp2.f32(float  %Val)
9893       declare double    @llvm.exp2.f64(double %Val)
9894       declare x86_fp80  @llvm.exp2.f80(x86_fp80  %Val)
9895       declare fp128     @llvm.exp2.f128(fp128 %Val)
9896       declare ppc_fp128 @llvm.exp2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9897
9898 Overview:
9899 """""""""
9900
9901 The '``llvm.exp2.*``' intrinsics perform the exp2 function.
9902
9903 Arguments:
9904 """"""""""
9905
9906 The argument and return value are floating point numbers of the same
9907 type.
9908
9909 Semantics:
9910 """"""""""
9911
9912 This function returns the same values as the libm ``exp2`` functions
9913 would, and handles error conditions in the same way.
9914
9915 '``llvm.log.*``' Intrinsic
9916 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9917
9918 Syntax:
9919 """""""
9920
9921 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log`` on any
9922 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9923 all types however.
9924
9925 ::
9926
9927       declare float     @llvm.log.f32(float  %Val)
9928       declare double    @llvm.log.f64(double %Val)
9929       declare x86_fp80  @llvm.log.f80(x86_fp80  %Val)
9930       declare fp128     @llvm.log.f128(fp128 %Val)
9931       declare ppc_fp128 @llvm.log.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9932
9933 Overview:
9934 """""""""
9935
9936 The '``llvm.log.*``' intrinsics perform the log function.
9937
9938 Arguments:
9939 """"""""""
9940
9941 The argument and return value are floating point numbers of the same
9942 type.
9943
9944 Semantics:
9945 """"""""""
9946
9947 This function returns the same values as the libm ``log`` functions
9948 would, and handles error conditions in the same way.
9949
9950 '``llvm.log10.*``' Intrinsic
9951 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9952
9953 Syntax:
9954 """""""
9955
9956 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log10`` on any
9957 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9958 all types however.
9959
9960 ::
9961
9962       declare float     @llvm.log10.f32(float  %Val)
9963       declare double    @llvm.log10.f64(double %Val)
9964       declare x86_fp80  @llvm.log10.f80(x86_fp80  %Val)
9965       declare fp128     @llvm.log10.f128(fp128 %Val)
9966       declare ppc_fp128 @llvm.log10.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9967
9968 Overview:
9969 """""""""
9970
9971 The '``llvm.log10.*``' intrinsics perform the log10 function.
9972
9973 Arguments:
9974 """"""""""
9975
9976 The argument and return value are floating point numbers of the same
9977 type.
9978
9979 Semantics:
9980 """"""""""
9981
9982 This function returns the same values as the libm ``log10`` functions
9983 would, and handles error conditions in the same way.
9984
9985 '``llvm.log2.*``' Intrinsic
9986 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9987
9988 Syntax:
9989 """""""
9990
9991 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log2`` on any
9992 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9993 all types however.
9994
9995 ::
9996
9997       declare float     @llvm.log2.f32(float  %Val)
9998       declare double    @llvm.log2.f64(double %Val)
9999       declare x86_fp80  @llvm.log2.f80(x86_fp80  %Val)
10000       declare fp128     @llvm.log2.f128(fp128 %Val)
10001       declare ppc_fp128 @llvm.log2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10002
10003 Overview:
10004 """""""""
10005
10006 The '``llvm.log2.*``' intrinsics perform the log2 function.
10007
10008 Arguments:
10009 """"""""""
10010
10011 The argument and return value are floating point numbers of the same
10012 type.
10013
10014 Semantics:
10015 """"""""""
10016
10017 This function returns the same values as the libm ``log2`` functions
10018 would, and handles error conditions in the same way.
10019
10020 '``llvm.fma.*``' Intrinsic
10021 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10022
10023 Syntax:
10024 """""""
10025
10026 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fma`` on any
10027 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10028 all types however.
10029
10030 ::
10031
10032       declare float     @llvm.fma.f32(float  %a, float  %b, float  %c)
10033       declare double    @llvm.fma.f64(double %a, double %b, double %c)
10034       declare x86_fp80  @llvm.fma.f80(x86_fp80 %a, x86_fp80 %b, x86_fp80 %c)
10035       declare fp128     @llvm.fma.f128(fp128 %a, fp128 %b, fp128 %c)
10036       declare ppc_fp128 @llvm.fma.ppcf128(ppc_fp128 %a, ppc_fp128 %b, ppc_fp128 %c)
10037
10038 Overview:
10039 """""""""
10040
10041 The '``llvm.fma.*``' intrinsics perform the fused multiply-add
10042 operation.
10043
10044 Arguments:
10045 """"""""""
10046
10047 The argument and return value are floating point numbers of the same
10048 type.
10049
10050 Semantics:
10051 """"""""""
10052
10053 This function returns the same values as the libm ``fma`` functions
10054 would, and does not set errno.
10055
10056 '``llvm.fabs.*``' Intrinsic
10057 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10058
10059 Syntax:
10060 """""""
10061
10062 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fabs`` on any
10063 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10064 all types however.
10065
10066 ::
10067
10068       declare float     @llvm.fabs.f32(float  %Val)
10069       declare double    @llvm.fabs.f64(double %Val)
10070       declare x86_fp80  @llvm.fabs.f80(x86_fp80 %Val)
10071       declare fp128     @llvm.fabs.f128(fp128 %Val)
10072       declare ppc_fp128 @llvm.fabs.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
10073
10074 Overview:
10075 """""""""
10076
10077 The '``llvm.fabs.*``' intrinsics return the absolute value of the
10078 operand.
10079
10080 Arguments:
10081 """"""""""
10082
10083 The argument and return value are floating point numbers of the same
10084 type.
10085
10086 Semantics:
10087 """"""""""
10088
10089 This function returns the same values as the libm ``fabs`` functions
10090 would, and handles error conditions in the same way.
10091
10092 '``llvm.minnum.*``' Intrinsic
10093 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10094
10095 Syntax:
10096 """""""
10097
10098 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.minnum`` on any
10099 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10100 all types however.
10101
10102 ::
10103
10104       declare float     @llvm.minnum.f32(float %Val0, float %Val1)
10105       declare double    @llvm.minnum.f64(double %Val0, double %Val1)
10106       declare x86_fp80  @llvm.minnum.f80(x86_fp80 %Val0, x86_fp80 %Val1)
10107       declare fp128     @llvm.minnum.f128(fp128 %Val0, fp128 %Val1)
10108       declare ppc_fp128 @llvm.minnum.ppcf128(ppc_fp128 %Val0, ppc_fp128 %Val1)
10109
10110 Overview:
10111 """""""""
10112
10113 The '``llvm.minnum.*``' intrinsics return the minimum of the two
10114 arguments.
10115
10116
10117 Arguments:
10118 """"""""""
10119
10120 The arguments and return value are floating point numbers of the same
10121 type.
10122
10123 Semantics:
10124 """"""""""
10125
10126 Follows the IEEE-754 semantics for minNum, which also match for libm's
10127 fmin.
10128
10129 If either operand is a NaN, returns the other non-NaN operand. Returns
10130 NaN only if both operands are NaN. If the operands compare equal,
10131 returns a value that compares equal to both operands. This means that
10132 fmin(+/-0.0, +/-0.0) could return either -0.0 or 0.0.
10133
10134 '``llvm.maxnum.*``' Intrinsic
10135 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10136
10137 Syntax:
10138 """""""
10139
10140 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.maxnum`` on any
10141 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10142 all types however.
10143
10144 ::
10145
10146       declare float     @llvm.maxnum.f32(float  %Val0, float  %Val1l)
10147       declare double    @llvm.maxnum.f64(double %Val0, double %Val1)
10148       declare x86_fp80  @llvm.maxnum.f80(x86_fp80  %Val0, x86_fp80  %Val1)
10149       declare fp128     @llvm.maxnum.f128(fp128 %Val0, fp128 %Val1)
10150       declare ppc_fp128 @llvm.maxnum.ppcf128(ppc_fp128  %Val0, ppc_fp128  %Val1)
10151
10152 Overview:
10153 """""""""
10154
10155 The '``llvm.maxnum.*``' intrinsics return the maximum of the two
10156 arguments.
10157
10158
10159 Arguments:
10160 """"""""""
10161
10162 The arguments and return value are floating point numbers of the same
10163 type.
10164
10165 Semantics:
10166 """"""""""
10167 Follows the IEEE-754 semantics for maxNum, which also match for libm's
10168 fmax.
10169
10170 If either operand is a NaN, returns the other non-NaN operand. Returns
10171 NaN only if both operands are NaN. If the operands compare equal,
10172 returns a value that compares equal to both operands. This means that
10173 fmax(+/-0.0, +/-0.0) could return either -0.0 or 0.0.
10174
10175 '``llvm.copysign.*``' Intrinsic
10176 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10177
10178 Syntax:
10179 """""""
10180
10181 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.copysign`` on any
10182 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10183 all types however.
10184
10185 ::
10186
10187       declare float     @llvm.copysign.f32(float  %Mag, float  %Sgn)
10188       declare double    @llvm.copysign.f64(double %Mag, double %Sgn)
10189       declare x86_fp80  @llvm.copysign.f80(x86_fp80  %Mag, x86_fp80  %Sgn)
10190       declare fp128     @llvm.copysign.f128(fp128 %Mag, fp128 %Sgn)
10191       declare ppc_fp128 @llvm.copysign.ppcf128(ppc_fp128  %Mag, ppc_fp128  %Sgn)
10192
10193 Overview:
10194 """""""""
10195
10196 The '``llvm.copysign.*``' intrinsics return a value with the magnitude of the
10197 first operand and the sign of the second operand.
10198
10199 Arguments:
10200 """"""""""
10201
10202 The arguments and return value are floating point numbers of the same
10203 type.
10204
10205 Semantics:
10206 """"""""""
10207
10208 This function returns the same values as the libm ``copysign``
10209 functions would, and handles error conditions in the same way.
10210
10211 '``llvm.floor.*``' Intrinsic
10212 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10213
10214 Syntax:
10215 """""""
10216
10217 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.floor`` on any
10218 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10219 all types however.
10220
10221 ::
10222
10223       declare float     @llvm.floor.f32(float  %Val)
10224       declare double    @llvm.floor.f64(double %Val)
10225       declare x86_fp80  @llvm.floor.f80(x86_fp80  %Val)
10226       declare fp128     @llvm.floor.f128(fp128 %Val)
10227       declare ppc_fp128 @llvm.floor.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10228
10229 Overview:
10230 """""""""
10231
10232 The '``llvm.floor.*``' intrinsics return the floor of the operand.
10233
10234 Arguments:
10235 """"""""""
10236
10237 The argument and return value are floating point numbers of the same
10238 type.
10239
10240 Semantics:
10241 """"""""""
10242
10243 This function returns the same values as the libm ``floor`` functions
10244 would, and handles error conditions in the same way.
10245
10246 '``llvm.ceil.*``' Intrinsic
10247 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10248
10249 Syntax:
10250 """""""
10251
10252 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ceil`` on any
10253 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10254 all types however.
10255
10256 ::
10257
10258       declare float     @llvm.ceil.f32(float  %Val)
10259       declare double    @llvm.ceil.f64(double %Val)
10260       declare x86_fp80  @llvm.ceil.f80(x86_fp80  %Val)
10261       declare fp128     @llvm.ceil.f128(fp128 %Val)
10262       declare ppc_fp128 @llvm.ceil.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10263
10264 Overview:
10265 """""""""
10266
10267 The '``llvm.ceil.*``' intrinsics return the ceiling of the operand.
10268
10269 Arguments:
10270 """"""""""
10271
10272 The argument and return value are floating point numbers of the same
10273 type.
10274
10275 Semantics:
10276 """"""""""
10277
10278 This function returns the same values as the libm ``ceil`` functions
10279 would, and handles error conditions in the same way.
10280
10281 '``llvm.trunc.*``' Intrinsic
10282 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10283
10284 Syntax:
10285 """""""
10286
10287 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.trunc`` on any
10288 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10289 all types however.
10290
10291 ::
10292
10293       declare float     @llvm.trunc.f32(float  %Val)
10294       declare double    @llvm.trunc.f64(double %Val)
10295       declare x86_fp80  @llvm.trunc.f80(x86_fp80  %Val)
10296       declare fp128     @llvm.trunc.f128(fp128 %Val)
10297       declare ppc_fp128 @llvm.trunc.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10298
10299 Overview:
10300 """""""""
10301
10302 The '``llvm.trunc.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
10303 nearest integer not larger in magnitude than the operand.
10304
10305 Arguments:
10306 """"""""""
10307
10308 The argument and return value are floating point numbers of the same
10309 type.
10310
10311 Semantics:
10312 """"""""""
10313
10314 This function returns the same values as the libm ``trunc`` functions
10315 would, and handles error conditions in the same way.
10316
10317 '``llvm.rint.*``' Intrinsic
10318 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10319
10320 Syntax:
10321 """""""
10322
10323 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.rint`` on any
10324 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10325 all types however.
10326
10327 ::
10328
10329       declare float     @llvm.rint.f32(float  %Val)
10330       declare double    @llvm.rint.f64(double %Val)
10331       declare x86_fp80  @llvm.rint.f80(x86_fp80  %Val)
10332       declare fp128     @llvm.rint.f128(fp128 %Val)
10333       declare ppc_fp128 @llvm.rint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10334
10335 Overview:
10336 """""""""
10337
10338 The '``llvm.rint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
10339 nearest integer. It may raise an inexact floating-point exception if the
10340 operand isn't an integer.
10341
10342 Arguments:
10343 """"""""""
10344
10345 The argument and return value are floating point numbers of the same
10346 type.
10347
10348 Semantics:
10349 """"""""""
10350
10351 This function returns the same values as the libm ``rint`` functions
10352 would, and handles error conditions in the same way.
10353
10354 '``llvm.nearbyint.*``' Intrinsic
10355 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10356
10357 Syntax:
10358 """""""
10359
10360 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.nearbyint`` on any
10361 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10362 all types however.
10363
10364 ::
10365
10366       declare float     @llvm.nearbyint.f32(float  %Val)
10367       declare double    @llvm.nearbyint.f64(double %Val)
10368       declare x86_fp80  @llvm.nearbyint.f80(x86_fp80  %Val)
10369       declare fp128     @llvm.nearbyint.f128(fp128 %Val)
10370       declare ppc_fp128 @llvm.nearbyint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10371
10372 Overview:
10373 """""""""
10374
10375 The '``llvm.nearbyint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
10376 nearest integer.
10377
10378 Arguments:
10379 """"""""""
10380
10381 The argument and return value are floating point numbers of the same
10382 type.
10383
10384 Semantics:
10385 """"""""""
10386
10387 This function returns the same values as the libm ``nearbyint``
10388 functions would, and handles error conditions in the same way.
10389
10390 '``llvm.round.*``' Intrinsic
10391 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10392
10393 Syntax:
10394 """""""
10395
10396 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.round`` on any
10397 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10398 all types however.
10399
10400 ::
10401
10402       declare float     @llvm.round.f32(float  %Val)
10403       declare double    @llvm.round.f64(double %Val)
10404       declare x86_fp80  @llvm.round.f80(x86_fp80  %Val)
10405       declare fp128     @llvm.round.f128(fp128 %Val)
10406       declare ppc_fp128 @llvm.round.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10407
10408 Overview:
10409 """""""""
10410
10411 The '``llvm.round.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
10412 nearest integer.
10413
10414 Arguments:
10415 """"""""""
10416
10417 The argument and return value are floating point numbers of the same
10418 type.
10419
10420 Semantics:
10421 """"""""""
10422
10423 This function returns the same values as the libm ``round``
10424 functions would, and handles error conditions in the same way.
10425
10426 Bit Manipulation Intrinsics
10427 ---------------------------
10428
10429 LLVM provides intrinsics for a few important bit manipulation
10430 operations. These allow efficient code generation for some algorithms.
10431
10432 '``llvm.bitreverse.*``' Intrinsics
10433 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10434
10435 Syntax:
10436 """""""
10437
10438 This is an overloaded intrinsic function. You can use bitreverse on any
10439 integer type.
10440
10441 ::
10442
10443       declare i16 @llvm.bitreverse.i16(i16 <id>)
10444       declare i32 @llvm.bitreverse.i32(i32 <id>)
10445       declare i64 @llvm.bitreverse.i64(i64 <id>)
10446
10447 Overview:
10448 """""""""
10449
10450 The '``llvm.bitreverse``' family of intrinsics is used to reverse the
10451 bitpattern of an integer value; for example ``0b1234567`` becomes
10452 ``0b7654321``.
10453
10454 Semantics:
10455 """"""""""
10456
10457 The ``llvm.bitreverse.iN`` intrinsic returns an i16 value that has bit
10458 ``M`` in the input moved to bit ``N-M`` in the output.
10459
10460 '``llvm.bswap.*``' Intrinsics
10461 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10462
10463 Syntax:
10464 """""""
10465
10466 This is an overloaded intrinsic function. You can use bswap on any
10467 integer type that is an even number of bytes (i.e. BitWidth % 16 == 0).
10468
10469 ::
10470
10471       declare i16 @llvm.bswap.i16(i16 <id>)
10472       declare i32 @llvm.bswap.i32(i32 <id>)
10473       declare i64 @llvm.bswap.i64(i64 <id>)
10474
10475 Overview:
10476 """""""""
10477
10478 The '``llvm.bswap``' family of intrinsics is used to byte swap integer
10479 values with an even number of bytes (positive multiple of 16 bits).
10480 These are useful for performing operations on data that is not in the
10481 target's native byte order.
10482
10483 Semantics:
10484 """"""""""
10485
10486 The ``llvm.bswap.i16`` intrinsic returns an i16 value that has the high
10487 and low byte of the input i16 swapped. Similarly, the ``llvm.bswap.i32``
10488 intrinsic returns an i32 value that has the four bytes of the input i32
10489 swapped, so that if the input bytes are numbered 0, 1, 2, 3 then the
10490 returned i32 will have its bytes in 3, 2, 1, 0 order. The
10491 ``llvm.bswap.i48``, ``llvm.bswap.i64`` and other intrinsics extend this
10492 concept to additional even-byte lengths (6 bytes, 8 bytes and more,
10493 respectively).
10494
10495 '``llvm.ctpop.*``' Intrinsic
10496 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10497
10498 Syntax:
10499 """""""
10500
10501 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.ctpop on any integer
10502 bit width, or on any vector with integer elements. Not all targets
10503 support all bit widths or vector types, however.
10504
10505 ::
10506
10507       declare i8 @llvm.ctpop.i8(i8  <src>)
10508       declare i16 @llvm.ctpop.i16(i16 <src>)
10509       declare i32 @llvm.ctpop.i32(i32 <src>)
10510       declare i64 @llvm.ctpop.i64(i64 <src>)
10511       declare i256 @llvm.ctpop.i256(i256 <src>)
10512       declare <2 x i32> @llvm.ctpop.v2i32(<2 x i32> <src>)
10513
10514 Overview:
10515 """""""""
10516
10517 The '``llvm.ctpop``' family of intrinsics counts the number of bits set
10518 in a value.
10519
10520 Arguments:
10521 """"""""""
10522
10523 The only argument is the value to be counted. The argument may be of any
10524 integer type, or a vector with integer elements. The return type must
10525 match the argument type.
10526
10527 Semantics:
10528 """"""""""
10529
10530 The '``llvm.ctpop``' intrinsic counts the 1's in a variable, or within
10531 each element of a vector.
10532
10533 '``llvm.ctlz.*``' Intrinsic
10534 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10535
10536 Syntax:
10537 """""""
10538
10539 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ctlz`` on any
10540 integer bit width, or any vector whose elements are integers. Not all
10541 targets support all bit widths or vector types, however.
10542
10543 ::
10544
10545       declare i8   @llvm.ctlz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
10546       declare i16  @llvm.ctlz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
10547       declare i32  @llvm.ctlz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
10548       declare i64  @llvm.ctlz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
10549       declare i256 @llvm.ctlz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
10550       declase <2 x i32> @llvm.ctlz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
10551
10552 Overview:
10553 """""""""
10554
10555 The '``llvm.ctlz``' family of intrinsic functions counts the number of
10556 leading zeros in a variable.
10557
10558 Arguments:
10559 """"""""""
10560
10561 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
10562 any integer type, or a vector with integer element type. The return
10563 type must match the first argument type.
10564
10565 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
10566 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
10567 defined result. Historically some architectures did not provide a
10568 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
10569 now predicated on avoiding zero-value inputs.
10570
10571 Semantics:
10572 """"""""""
10573
10574 The '``llvm.ctlz``' intrinsic counts the leading (most significant)
10575 zeros in a variable, or within each element of the vector. If
10576 ``src == 0`` then the result is the size in bits of the type of ``src``
10577 if ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
10578 ``llvm.ctlz(i32 2) = 30``.
10579
10580 '``llvm.cttz.*``' Intrinsic
10581 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10582
10583 Syntax:
10584 """""""
10585
10586 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cttz`` on any
10587 integer bit width, or any vector of integer elements. Not all targets
10588 support all bit widths or vector types, however.
10589
10590 ::
10591
10592       declare i8   @llvm.cttz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
10593       declare i16  @llvm.cttz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
10594       declare i32  @llvm.cttz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
10595       declare i64  @llvm.cttz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
10596       declare i256 @llvm.cttz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
10597       declase <2 x i32> @llvm.cttz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
10598
10599 Overview:
10600 """""""""
10601
10602 The '``llvm.cttz``' family of intrinsic functions counts the number of
10603 trailing zeros.
10604
10605 Arguments:
10606 """"""""""
10607
10608 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
10609 any integer type, or a vector with integer element type. The return
10610 type must match the first argument type.
10611
10612 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
10613 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
10614 defined result. Historically some architectures did not provide a
10615 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
10616 now predicated on avoiding zero-value inputs.
10617
10618 Semantics:
10619 """"""""""
10620
10621 The '``llvm.cttz``' intrinsic counts the trailing (least significant)
10622 zeros in a variable, or within each element of a vector. If ``src == 0``
10623 then the result is the size in bits of the type of ``src`` if
10624 ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
10625 ``llvm.cttz(2) = 1``.
10626
10627 .. _int_overflow:
10628
10629 Arithmetic with Overflow Intrinsics
10630 -----------------------------------
10631
10632 LLVM provides intrinsics for some arithmetic with overflow operations.
10633
10634 '``llvm.sadd.with.overflow.*``' Intrinsics
10635 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10636
10637 Syntax:
10638 """""""
10639
10640 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sadd.with.overflow``
10641 on any integer bit width.
10642
10643 ::
10644
10645       declare {i16, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
10646       declare {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10647       declare {i64, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
10648
10649 Overview:
10650 """""""""
10651
10652 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10653 a signed addition of the two arguments, and indicate whether an overflow
10654 occurred during the signed summation.
10655
10656 Arguments:
10657 """"""""""
10658
10659 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
10660 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
10661 bit width. The second element of the result structure must be of type
10662 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
10663 addition.
10664
10665 Semantics:
10666 """"""""""
10667
10668 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10669 a signed addition of the two variables. They return a structure --- the
10670 first element of which is the signed summation, and the second element
10671 of which is a bit specifying if the signed summation resulted in an
10672 overflow.
10673
10674 Examples:
10675 """""""""
10676
10677 .. code-block:: llvm
10678
10679       %res = call {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10680       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
10681       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
10682       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
10683
10684 '``llvm.uadd.with.overflow.*``' Intrinsics
10685 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10686
10687 Syntax:
10688 """""""
10689
10690 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.uadd.with.overflow``
10691 on any integer bit width.
10692
10693 ::
10694
10695       declare {i16, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
10696       declare {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10697       declare {i64, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
10698
10699 Overview:
10700 """""""""
10701
10702 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10703 an unsigned addition of the two arguments, and indicate whether a carry
10704 occurred during the unsigned summation.
10705
10706 Arguments:
10707 """"""""""
10708
10709 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
10710 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
10711 bit width. The second element of the result structure must be of type
10712 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
10713 addition.
10714
10715 Semantics:
10716 """"""""""
10717
10718 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10719 an unsigned addition of the two arguments. They return a structure --- the
10720 first element of which is the sum, and the second element of which is a
10721 bit specifying if the unsigned summation resulted in a carry.
10722
10723 Examples:
10724 """""""""
10725
10726 .. code-block:: llvm
10727
10728       %res = call {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10729       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
10730       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
10731       br i1 %obit, label %carry, label %normal
10732
10733 '``llvm.ssub.with.overflow.*``' Intrinsics
10734 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10735
10736 Syntax:
10737 """""""
10738
10739 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ssub.with.overflow``
10740 on any integer bit width.
10741
10742 ::
10743
10744       declare {i16, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
10745       declare {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10746       declare {i64, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
10747
10748 Overview:
10749 """""""""
10750
10751 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10752 a signed subtraction of the two arguments, and indicate whether an
10753 overflow occurred during the signed subtraction.
10754
10755 Arguments:
10756 """"""""""
10757
10758 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
10759 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
10760 bit width. The second element of the result structure must be of type
10761 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
10762 subtraction.
10763
10764 Semantics:
10765 """"""""""
10766
10767 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10768 a signed subtraction of the two arguments. They return a structure --- the
10769 first element of which is the subtraction, and the second element of
10770 which is a bit specifying if the signed subtraction resulted in an
10771 overflow.
10772
10773 Examples:
10774 """""""""
10775
10776 .. code-block:: llvm
10777
10778       %res = call {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10779       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
10780       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
10781       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
10782
10783 '``llvm.usub.with.overflow.*``' Intrinsics
10784 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10785
10786 Syntax:
10787 """""""
10788
10789 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.usub.with.overflow``
10790 on any integer bit width.
10791
10792 ::
10793
10794       declare {i16, i1} @llvm.usub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
10795       declare {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10796       declare {i64, i1} @llvm.usub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
10797
10798 Overview:
10799 """""""""
10800
10801 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10802 an unsigned subtraction of the two arguments, and indicate whether an
10803 overflow occurred during the unsigned subtraction.
10804
10805 Arguments:
10806 """"""""""
10807
10808 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
10809 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
10810 bit width. The second element of the result structure must be of type
10811 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
10812 subtraction.
10813
10814 Semantics:
10815 """"""""""
10816
10817 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10818 an unsigned subtraction of the two arguments. They return a structure ---
10819 the first element of which is the subtraction, and the second element of
10820 which is a bit specifying if the unsigned subtraction resulted in an
10821 overflow.
10822
10823 Examples:
10824 """""""""
10825
10826 .. code-block:: llvm
10827
10828       %res = call {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10829       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
10830       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
10831       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
10832
10833 '``llvm.smul.with.overflow.*``' Intrinsics
10834 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10835
10836 Syntax:
10837 """""""
10838
10839 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.smul.with.overflow``
10840 on any integer bit width.
10841
10842 ::
10843
10844       declare {i16, i1} @llvm.smul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
10845       declare {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10846       declare {i64, i1} @llvm.smul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
10847
10848 Overview:
10849 """""""""
10850
10851 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10852 a signed multiplication of the two arguments, and indicate whether an
10853 overflow occurred during the signed multiplication.
10854
10855 Arguments:
10856 """"""""""
10857
10858 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
10859 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
10860 bit width. The second element of the result structure must be of type
10861 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
10862 multiplication.
10863
10864 Semantics:
10865 """"""""""
10866
10867 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10868 a signed multiplication of the two arguments. They return a structure ---
10869 the first element of which is the multiplication, and the second element
10870 of which is a bit specifying if the signed multiplication resulted in an
10871 overflow.
10872
10873 Examples:
10874 """""""""
10875
10876 .. code-block:: llvm
10877
10878       %res = call {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10879       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
10880       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
10881       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
10882
10883 '``llvm.umul.with.overflow.*``' Intrinsics
10884 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10885
10886 Syntax:
10887 """""""
10888
10889 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.umul.with.overflow``
10890 on any integer bit width.
10891
10892 ::
10893
10894       declare {i16, i1} @llvm.umul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
10895       declare {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10896       declare {i64, i1} @llvm.umul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
10897
10898 Overview:
10899 """""""""
10900
10901 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10902 a unsigned multiplication of the two arguments, and indicate whether an
10903 overflow occurred during the unsigned multiplication.
10904
10905 Arguments:
10906 """"""""""
10907
10908 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
10909 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
10910 bit width. The second element of the result structure must be of type
10911 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
10912 multiplication.
10913
10914 Semantics:
10915 """"""""""
10916
10917 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10918 an unsigned multiplication of the two arguments. They return a structure ---
10919 the first element of which is the multiplication, and the second
10920 element of which is a bit specifying if the unsigned multiplication
10921 resulted in an overflow.
10922
10923 Examples:
10924 """""""""
10925
10926 .. code-block:: llvm
10927
10928       %res = call {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10929       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
10930       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
10931       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
10932
10933 Specialised Arithmetic Intrinsics
10934 ---------------------------------
10935
10936 '``llvm.canonicalize.*``' Intrinsic
10937 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10938
10939 Syntax:
10940 """""""
10941
10942 ::
10943
10944       declare float @llvm.canonicalize.f32(float %a)
10945       declare double @llvm.canonicalize.f64(double %b)
10946
10947 Overview:
10948 """""""""
10949
10950 The '``llvm.canonicalize.*``' intrinsic returns the platform specific canonical
10951 encoding of a floating point number. This canonicalization is useful for
10952 implementing certain numeric primitives such as frexp. The canonical encoding is
10953 defined by IEEE-754-2008 to be:
10954
10955 ::
10956
10957       2.1.8 canonical encoding: The preferred encoding of a floating-point
10958       representation in a format. Applied to declets, significands of finite
10959       numbers, infinities, and NaNs, especially in decimal formats.
10960
10961 This operation can also be considered equivalent to the IEEE-754-2008
10962 conversion of a floating-point value to the same format. NaNs are handled
10963 according to section 6.2.
10964
10965 Examples of non-canonical encodings:
10966
10967 - x87 pseudo denormals, pseudo NaNs, pseudo Infinity, Unnormals. These are
10968   converted to a canonical representation per hardware-specific protocol.
10969 - Many normal decimal floating point numbers have non-canonical alternative
10970   encodings.
10971 - Some machines, like GPUs or ARMv7 NEON, do not support subnormal values.
10972   These are treated as non-canonical encodings of zero and with be flushed to
10973   a zero of the same sign by this operation.
10974
10975 Note that per IEEE-754-2008 6.2, systems that support signaling NaNs with
10976 default exception handling must signal an invalid exception, and produce a
10977 quiet NaN result.
10978
10979 This function should always be implementable as multiplication by 1.0, provided
10980 that the compiler does not constant fold the operation. Likewise, division by
10981 1.0 and ``llvm.minnum(x, x)`` are possible implementations. Addition with
10982 -0.0 is also sufficient provided that the rounding mode is not -Infinity.
10983
10984 ``@llvm.canonicalize`` must preserve the equality relation. That is:
10985
10986 - ``(@llvm.canonicalize(x) == x)`` is equivalent to ``(x == x)``
10987 - ``(@llvm.canonicalize(x) == @llvm.canonicalize(y))`` is equivalent to
10988   to ``(x == y)``
10989
10990 Additionally, the sign of zero must be conserved:
10991 ``@llvm.canonicalize(-0.0) = -0.0`` and ``@llvm.canonicalize(+0.0) = +0.0``
10992
10993 The payload bits of a NaN must be conserved, with two exceptions.
10994 First, environments which use only a single canonical representation of NaN
10995 must perform said canonicalization. Second, SNaNs must be quieted per the
10996 usual methods.
10997
10998 The canonicalization operation may be optimized away if:
10999
11000 - The input is known to be canonical. For example, it was produced by a
11001   floating-point operation that is required by the standard to be canonical.
11002 - The result is consumed only by (or fused with) other floating-point
11003   operations. That is, the bits of the floating point value are not examined.
11004
11005 '``llvm.fmuladd.*``' Intrinsic
11006 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11007
11008 Syntax:
11009 """""""
11010
11011 ::
11012
11013       declare float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c)
11014       declare double @llvm.fmuladd.f64(double %a, double %b, double %c)
11015
11016 Overview:
11017 """""""""
11018
11019 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsic functions represent multiply-add
11020 expressions that can be fused if the code generator determines that (a) the
11021 target instruction set has support for a fused operation, and (b) that the
11022 fused operation is more efficient than the equivalent, separate pair of mul
11023 and add instructions.
11024
11025 Arguments:
11026 """"""""""
11027
11028 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsics each take three arguments: two
11029 multiplicands, a and b, and an addend c.
11030
11031 Semantics:
11032 """"""""""
11033
11034 The expression:
11035
11036 ::
11037
11038       %0 = call float @llvm.fmuladd.f32(%a, %b, %c)
11039
11040 is equivalent to the expression a \* b + c, except that rounding will
11041 not be performed between the multiplication and addition steps if the
11042 code generator fuses the operations. Fusion is not guaranteed, even if
11043 the target platform supports it. If a fused multiply-add is required the
11044 corresponding llvm.fma.\* intrinsic function should be used
11045 instead. This never sets errno, just as '``llvm.fma.*``'.
11046
11047 Examples:
11048 """""""""
11049
11050 .. code-block:: llvm
11051
11052       %r2 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c) ; yields float:r2 = (a * b) + c
11053
11054 Half Precision Floating Point Intrinsics
11055 ----------------------------------------
11056
11057 For most target platforms, half precision floating point is a
11058 storage-only format. This means that it is a dense encoding (in memory)
11059 but does not support computation in the format.
11060
11061 This means that code must first load the half-precision floating point
11062 value as an i16, then convert it to float with
11063 :ref:`llvm.convert.from.fp16 <int_convert_from_fp16>`. Computation can
11064 then be performed on the float value (including extending to double
11065 etc). To store the value back to memory, it is first converted to float
11066 if needed, then converted to i16 with
11067 :ref:`llvm.convert.to.fp16 <int_convert_to_fp16>`, then storing as an
11068 i16 value.
11069
11070 .. _int_convert_to_fp16:
11071
11072 '``llvm.convert.to.fp16``' Intrinsic
11073 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11074
11075 Syntax:
11076 """""""
11077
11078 ::
11079
11080       declare i16 @llvm.convert.to.fp16.f32(float %a)
11081       declare i16 @llvm.convert.to.fp16.f64(double %a)
11082
11083 Overview:
11084 """""""""
11085
11086 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion from a
11087 conventional floating point type to half precision floating point format.
11088
11089 Arguments:
11090 """"""""""
11091
11092 The intrinsic function contains single argument - the value to be
11093 converted.
11094
11095 Semantics:
11096 """"""""""
11097
11098 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion from a
11099 conventional floating point format to half precision floating point format. The
11100 return value is an ``i16`` which contains the converted number.
11101
11102 Examples:
11103 """""""""
11104
11105 .. code-block:: llvm
11106
11107       %res = call i16 @llvm.convert.to.fp16.f32(float %a)
11108       store i16 %res, i16* @x, align 2
11109
11110 .. _int_convert_from_fp16:
11111
11112 '``llvm.convert.from.fp16``' Intrinsic
11113 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11114
11115 Syntax:
11116 """""""
11117
11118 ::
11119
11120       declare float @llvm.convert.from.fp16.f32(i16 %a)
11121       declare double @llvm.convert.from.fp16.f64(i16 %a)
11122
11123 Overview:
11124 """""""""
11125
11126 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
11127 conversion from half precision floating point format to single precision
11128 floating point format.
11129
11130 Arguments:
11131 """"""""""
11132
11133 The intrinsic function contains single argument - the value to be
11134 converted.
11135
11136 Semantics:
11137 """"""""""
11138
11139 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
11140 conversion from half single precision floating point format to single
11141 precision floating point format. The input half-float value is
11142 represented by an ``i16`` value.
11143
11144 Examples:
11145 """""""""
11146
11147 .. code-block:: llvm
11148
11149       %a = load i16, i16* @x, align 2
11150       %res = call float @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
11151
11152 .. _dbg_intrinsics:
11153
11154 Debugger Intrinsics
11155 -------------------
11156
11157 The LLVM debugger intrinsics (which all start with ``llvm.dbg.``
11158 prefix), are described in the `LLVM Source Level
11159 Debugging <SourceLevelDebugging.html#format_common_intrinsics>`_
11160 document.
11161
11162 Exception Handling Intrinsics
11163 -----------------------------
11164
11165 The LLVM exception handling intrinsics (which all start with
11166 ``llvm.eh.`` prefix), are described in the `LLVM Exception
11167 Handling <ExceptionHandling.html#format_common_intrinsics>`_ document.
11168
11169 .. _int_trampoline:
11170
11171 Trampoline Intrinsics
11172 ---------------------
11173
11174 These intrinsics make it possible to excise one parameter, marked with
11175 the :ref:`nest <nest>` attribute, from a function. The result is a
11176 callable function pointer lacking the nest parameter - the caller does
11177 not need to provide a value for it. Instead, the value to use is stored
11178 in advance in a "trampoline", a block of memory usually allocated on the
11179 stack, which also contains code to splice the nest value into the
11180 argument list. This is used to implement the GCC nested function address
11181 extension.
11182
11183 For example, if the function is ``i32 f(i8* nest %c, i32 %x, i32 %y)``
11184 then the resulting function pointer has signature ``i32 (i32, i32)*``.
11185 It can be created as follows:
11186
11187 .. code-block:: llvm
11188
11189       %tramp = alloca [10 x i8], align 4 ; size and alignment only correct for X86
11190       %tramp1 = getelementptr [10 x i8], [10 x i8]* %tramp, i32 0, i32 0
11191       call i8* @llvm.init.trampoline(i8* %tramp1, i8* bitcast (i32 (i8*, i32, i32)* @f to i8*), i8* %nval)
11192       %p = call i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* %tramp1)
11193       %fp = bitcast i8* %p to i32 (i32, i32)*
11194
11195 The call ``%val = call i32 %fp(i32 %x, i32 %y)`` is then equivalent to
11196 ``%val = call i32 %f(i8* %nval, i32 %x, i32 %y)``.
11197
11198 .. _int_it:
11199
11200 '``llvm.init.trampoline``' Intrinsic
11201 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11202
11203 Syntax:
11204 """""""
11205
11206 ::
11207
11208       declare void @llvm.init.trampoline(i8* <tramp>, i8* <func>, i8* <nval>)
11209
11210 Overview:
11211 """""""""
11212
11213 This fills the memory pointed to by ``tramp`` with executable code,
11214 turning it into a trampoline.
11215
11216 Arguments:
11217 """"""""""
11218
11219 The ``llvm.init.trampoline`` intrinsic takes three arguments, all
11220 pointers. The ``tramp`` argument must point to a sufficiently large and
11221 sufficiently aligned block of memory; this memory is written to by the
11222 intrinsic. Note that the size and the alignment are target-specific -
11223 LLVM currently provides no portable way of determining them, so a
11224 front-end that generates this intrinsic needs to have some
11225 target-specific knowledge. The ``func`` argument must hold a function
11226 bitcast to an ``i8*``.
11227
11228 Semantics:
11229 """"""""""
11230
11231 The block of memory pointed to by ``tramp`` is filled with target
11232 dependent code, turning it into a function. Then ``tramp`` needs to be
11233 passed to :ref:`llvm.adjust.trampoline <int_at>` to get a pointer which can
11234 be :ref:`bitcast (to a new function) and called <int_trampoline>`. The new
11235 function's signature is the same as that of ``func`` with any arguments
11236 marked with the ``nest`` attribute removed. At most one such ``nest``
11237 argument is allowed, and it must be of pointer type. Calling the new
11238 function is equivalent to calling ``func`` with the same argument list,
11239 but with ``nval`` used for the missing ``nest`` argument. If, after
11240 calling ``llvm.init.trampoline``, the memory pointed to by ``tramp`` is
11241 modified, then the effect of any later call to the returned function
11242 pointer is undefined.
11243
11244 .. _int_at:
11245
11246 '``llvm.adjust.trampoline``' Intrinsic
11247 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11248
11249 Syntax:
11250 """""""
11251
11252 ::
11253
11254       declare i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* <tramp>)
11255
11256 Overview:
11257 """""""""
11258
11259 This performs any required machine-specific adjustment to the address of
11260 a trampoline (passed as ``tramp``).
11261
11262 Arguments:
11263 """"""""""
11264
11265 ``tramp`` must point to a block of memory which already has trampoline
11266 code filled in by a previous call to
11267 :ref:`llvm.init.trampoline <int_it>`.
11268
11269 Semantics:
11270 """"""""""
11271
11272 On some architectures the address of the code to be executed needs to be
11273 different than the address where the trampoline is actually stored. This
11274 intrinsic returns the executable address corresponding to ``tramp``
11275 after performing the required machine specific adjustments. The pointer
11276 returned can then be :ref:`bitcast and executed <int_trampoline>`.
11277
11278 .. _int_mload_mstore:
11279
11280 Masked Vector Load and Store Intrinsics
11281 ---------------------------------------
11282
11283 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.
11284
11285 .. _int_mload:
11286
11287 '``llvm.masked.load.*``' Intrinsics
11288 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11289
11290 Syntax:
11291 """""""
11292 This is an overloaded intrinsic. The loaded data is a vector of any integer, floating point or pointer data type.
11293
11294 ::
11295
11296       declare <16 x float>  @llvm.masked.load.v16f32 (<16 x float>* <ptr>, i32 <alignment>, <16 x i1> <mask>, <16 x float> <passthru>)
11297       declare <2 x double>  @llvm.masked.load.v2f64  (<2 x double>* <ptr>, i32 <alignment>, <2 x i1>  <mask>, <2 x double> <passthru>)
11298       ;; The data is a vector of pointers to double
11299       declare <8 x double*> @llvm.masked.load.v8p0f64    (<8 x double*>* <ptr>, i32 <alignment>, <8 x i1> <mask>, <8 x double*> <passthru>)
11300       ;; The data is a vector of function pointers
11301       declare <8 x i32 ()*> @llvm.masked.load.v8p0f_i32f (<8 x i32 ()*>* <ptr>, i32 <alignment>, <8 x i1> <mask>, <8 x i32 ()*> <passthru>)
11302
11303 Overview:
11304 """""""""
11305
11306 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.
11307
11308
11309 Arguments:
11310 """"""""""
11311
11312 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.
11313
11314
11315 Semantics:
11316 """"""""""
11317
11318 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.
11319 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.
11320
11321
11322 ::
11323
11324        %res = call <16 x float> @llvm.masked.load.v16f32 (<16 x float>* %ptr, i32 4, <16 x i1>%mask, <16 x float> %passthru)
11325
11326        ;; The result of the two following instructions is identical aside from potential memory access exception
11327        %loadlal = load <16 x float>, <16 x float>* %ptr, align 4
11328        %res = select <16 x i1> %mask, <16 x float> %loadlal, <16 x float> %passthru
11329
11330 .. _int_mstore:
11331
11332 '``llvm.masked.store.*``' Intrinsics
11333 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11334
11335 Syntax:
11336 """""""
11337 This is an overloaded intrinsic. The data stored in memory is a vector of any integer, floating point or pointer data type.
11338
11339 ::
11340
11341        declare void @llvm.masked.store.v8i32  (<8  x i32>   <value>, <8  x i32>*   <ptr>, i32 <alignment>,  <8  x i1> <mask>)
11342        declare void @llvm.masked.store.v16f32 (<16 x float> <value>, <16 x float>* <ptr>, i32 <alignment>,  <16 x i1> <mask>)
11343        ;; The data is a vector of pointers to double
11344        declare void @llvm.masked.store.v8p0f64    (<8 x double*> <value>, <8 x double*>* <ptr>, i32 <alignment>, <8 x i1> <mask>)
11345        ;; The data is a vector of function pointers
11346        declare void @llvm.masked.store.v4p0f_i32f (<4 x i32 ()*> <value>, <4 x i32 ()*>* <ptr>, i32 <alignment>, <4 x i1> <mask>)
11347
11348 Overview:
11349 """""""""
11350
11351 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.
11352
11353 Arguments:
11354 """"""""""
11355
11356 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.
11357
11358
11359 Semantics:
11360 """"""""""
11361
11362 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.
11363 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.
11364
11365 ::
11366
11367        call void @llvm.masked.store.v16f32(<16 x float> %value, <16 x float>* %ptr, i32 4,  <16 x i1> %mask)
11368
11369        ;; The result of the following instructions is identical aside from potential data races and memory access exceptions
11370        %oldval = load <16 x float>, <16 x float>* %ptr, align 4
11371        %res = select <16 x i1> %mask, <16 x float> %value, <16 x float> %oldval
11372        store <16 x float> %res, <16 x float>* %ptr, align 4
11373
11374
11375 Masked Vector Gather and Scatter Intrinsics
11376 -------------------------------------------
11377
11378 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.
11379
11380 .. _int_mgather:
11381
11382 '``llvm.masked.gather.*``' Intrinsics
11383 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11384
11385 Syntax:
11386 """""""
11387 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.
11388
11389 ::
11390
11391       declare <16 x float> @llvm.masked.gather.v16f32   (<16 x float*> <ptrs>, i32 <alignment>, <16 x i1> <mask>, <16 x float> <passthru>)
11392       declare <2 x double> @llvm.masked.gather.v2f64    (<2 x double*> <ptrs>, i32 <alignment>, <2 x i1>  <mask>, <2 x double> <passthru>)
11393       declare <8 x float*> @llvm.masked.gather.v8p0f32  (<8 x float**> <ptrs>, i32 <alignment>, <8 x i1>  <mask>, <8 x float*> <passthru>)
11394
11395 Overview:
11396 """""""""
11397
11398 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.
11399
11400
11401 Arguments:
11402 """"""""""
11403
11404 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.
11405
11406
11407 Semantics:
11408 """"""""""
11409
11410 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.
11411 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.
11412
11413
11414 ::
11415
11416        %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>)
11417
11418        ;; The gather with all-true mask is equivalent to the following instruction sequence
11419        %ptr0 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 0
11420        %ptr1 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 1
11421        %ptr2 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 2
11422        %ptr3 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 3
11423
11424        %val0 = load double, double* %ptr0, align 8
11425        %val1 = load double, double* %ptr1, align 8
11426        %val2 = load double, double* %ptr2, align 8
11427        %val3 = load double, double* %ptr3, align 8
11428
11429        %vec0    = insertelement <4 x double>undef, %val0, 0
11430        %vec01   = insertelement <4 x double>%vec0, %val1, 1
11431        %vec012  = insertelement <4 x double>%vec01, %val2, 2
11432        %vec0123 = insertelement <4 x double>%vec012, %val3, 3
11433
11434 .. _int_mscatter:
11435
11436 '``llvm.masked.scatter.*``' Intrinsics
11437 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11438
11439 Syntax:
11440 """""""
11441 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.
11442
11443 ::
11444
11445        declare void @llvm.masked.scatter.v8i32   (<8 x i32>     <value>, <8 x i32*>     <ptrs>, i32 <alignment>, <8 x i1>  <mask>)
11446        declare void @llvm.masked.scatter.v16f32  (<16 x float>  <value>, <16 x float*>  <ptrs>, i32 <alignment>, <16 x i1> <mask>)
11447        declare void @llvm.masked.scatter.v4p0f64 (<4 x double*> <value>, <4 x double**> <ptrs>, i32 <alignment>, <4 x i1>  <mask>)
11448
11449 Overview:
11450 """""""""
11451
11452 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.
11453
11454 Arguments:
11455 """"""""""
11456
11457 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.
11458
11459
11460 Semantics:
11461 """"""""""
11462
11463 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.
11464
11465 ::
11466
11467        ;; This instruction unconditionaly stores data vector in multiple addresses
11468        call @llvm.masked.scatter.v8i32 (<8 x i32> %value, <8 x i32*> %ptrs, i32 4,  <8 x i1>  <true, true, .. true>)
11469
11470        ;; It is equivalent to a list of scalar stores
11471        %val0 = extractelement <8 x i32> %value, i32 0
11472        %val1 = extractelement <8 x i32> %value, i32 1
11473        ..
11474        %val7 = extractelement <8 x i32> %value, i32 7
11475        %ptr0 = extractelement <8 x i32*> %ptrs, i32 0
11476        %ptr1 = extractelement <8 x i32*> %ptrs, i32 1
11477        ..
11478        %ptr7 = extractelement <8 x i32*> %ptrs, i32 7
11479        ;; Note: the order of the following stores is important when they overlap:
11480        store i32 %val0, i32* %ptr0, align 4
11481        store i32 %val1, i32* %ptr1, align 4
11482        ..
11483        store i32 %val7, i32* %ptr7, align 4
11484
11485
11486 Memory Use Markers
11487 ------------------
11488
11489 This class of intrinsics provides information about the lifetime of
11490 memory objects and ranges where variables are immutable.
11491
11492 .. _int_lifestart:
11493
11494 '``llvm.lifetime.start``' Intrinsic
11495 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11496
11497 Syntax:
11498 """""""
11499
11500 ::
11501
11502       declare void @llvm.lifetime.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
11503
11504 Overview:
11505 """""""""
11506
11507 The '``llvm.lifetime.start``' intrinsic specifies the start of a memory
11508 object's lifetime.
11509
11510 Arguments:
11511 """"""""""
11512
11513 The first argument is a constant integer representing the size of the
11514 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
11515 to the object.
11516
11517 Semantics:
11518 """"""""""
11519
11520 This intrinsic indicates that before this point in the code, the value
11521 of the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known
11522 to never be used and has an undefined value. A load from the pointer
11523 that precedes this intrinsic can be replaced with ``'undef'``.
11524
11525 .. _int_lifeend:
11526
11527 '``llvm.lifetime.end``' Intrinsic
11528 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11529
11530 Syntax:
11531 """""""
11532
11533 ::
11534
11535       declare void @llvm.lifetime.end(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
11536
11537 Overview:
11538 """""""""
11539
11540 The '``llvm.lifetime.end``' intrinsic specifies the end of a memory
11541 object's lifetime.
11542
11543 Arguments:
11544 """"""""""
11545
11546 The first argument is a constant integer representing the size of the
11547 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
11548 to the object.
11549
11550 Semantics:
11551 """"""""""
11552
11553 This intrinsic indicates that after this point in the code, the value of
11554 the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known to
11555 never be used and has an undefined value. Any stores into the memory
11556 object following this intrinsic may be removed as dead.
11557
11558 '``llvm.invariant.start``' Intrinsic
11559 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11560
11561 Syntax:
11562 """""""
11563
11564 ::
11565
11566       declare {}* @llvm.invariant.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
11567
11568 Overview:
11569 """""""""
11570
11571 The '``llvm.invariant.start``' intrinsic specifies that the contents of
11572 a memory object will not change.
11573
11574 Arguments:
11575 """"""""""
11576
11577 The first argument is a constant integer representing the size of the
11578 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
11579 to the object.
11580
11581 Semantics:
11582 """"""""""
11583
11584 This intrinsic indicates that until an ``llvm.invariant.end`` that uses
11585 the return value, the referenced memory location is constant and
11586 unchanging.
11587
11588 '``llvm.invariant.end``' Intrinsic
11589 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11590
11591 Syntax:
11592 """""""
11593
11594 ::
11595
11596       declare void @llvm.invariant.end({}* <start>, i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
11597
11598 Overview:
11599 """""""""
11600
11601 The '``llvm.invariant.end``' intrinsic specifies that the contents of a
11602 memory object are mutable.
11603
11604 Arguments:
11605 """"""""""
11606
11607 The first argument is the matching ``llvm.invariant.start`` intrinsic.
11608 The second argument is a constant integer representing the size of the
11609 object, or -1 if it is variable sized and the third argument is a
11610 pointer to the object.
11611
11612 Semantics:
11613 """"""""""
11614
11615 This intrinsic indicates that the memory is mutable again.
11616
11617 '``llvm.invariant.group.barrier``' Intrinsic
11618 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11619
11620 Syntax:
11621 """""""
11622
11623 ::
11624
11625       declare i8* @llvm.invariant.group.barrier(i8* <ptr>)
11626
11627 Overview:
11628 """""""""
11629
11630 The '``llvm.invariant.group.barrier``' intrinsic can be used when an invariant 
11631 established by invariant.group metadata no longer holds, to obtain a new pointer
11632 value that does not carry the invariant information.
11633
11634
11635 Arguments:
11636 """"""""""
11637
11638 The ``llvm.invariant.group.barrier`` takes only one argument, which is
11639 the pointer to the memory for which the ``invariant.group`` no longer holds.
11640
11641 Semantics:
11642 """"""""""
11643
11644 Returns another pointer that aliases its argument but which is considered different 
11645 for the purposes of ``load``/``store`` ``invariant.group`` metadata.
11646
11647 General Intrinsics
11648 ------------------
11649
11650 This class of intrinsics is designed to be generic and has no specific
11651 purpose.
11652
11653 '``llvm.var.annotation``' Intrinsic
11654 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11655
11656 Syntax:
11657 """""""
11658
11659 ::
11660
11661       declare void @llvm.var.annotation(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11662
11663 Overview:
11664 """""""""
11665
11666 The '``llvm.var.annotation``' intrinsic.
11667
11668 Arguments:
11669 """"""""""
11670
11671 The first argument is a pointer to a value, the second is a pointer to a
11672 global string, the third is a pointer to a global string which is the
11673 source file name, and the last argument is the line number.
11674
11675 Semantics:
11676 """"""""""
11677
11678 This intrinsic allows annotation of local variables with arbitrary
11679 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want
11680 to look for these annotations. These have no other defined use; they are
11681 ignored by code generation and optimization.
11682
11683 '``llvm.ptr.annotation.*``' Intrinsic
11684 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11685
11686 Syntax:
11687 """""""
11688
11689 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.ptr.annotation``' on a
11690 pointer to an integer of any width. *NOTE* you must specify an address space for
11691 the pointer. The identifier for the default address space is the integer
11692 '``0``'.
11693
11694 ::
11695
11696       declare i8*   @llvm.ptr.annotation.p<address space>i8(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11697       declare i16*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i16(i16* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11698       declare i32*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i32(i32* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11699       declare i64*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i64(i64* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11700       declare i256* @llvm.ptr.annotation.p<address space>i256(i256* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11701
11702 Overview:
11703 """""""""
11704
11705 The '``llvm.ptr.annotation``' intrinsic.
11706
11707 Arguments:
11708 """"""""""
11709
11710 The first argument is a pointer to an integer value of arbitrary bitwidth
11711 (result of some expression), the second is a pointer to a global string, the
11712 third is a pointer to a global string which is the source file name, and the
11713 last argument is the line number. It returns the value of the first argument.
11714
11715 Semantics:
11716 """"""""""
11717
11718 This intrinsic allows annotation of a pointer to an integer with arbitrary
11719 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want to look
11720 for these annotations. These have no other defined use; they are ignored by code
11721 generation and optimization.
11722
11723 '``llvm.annotation.*``' Intrinsic
11724 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11725
11726 Syntax:
11727 """""""
11728
11729 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.annotation``' on
11730 any integer bit width.
11731
11732 ::
11733
11734       declare i8 @llvm.annotation.i8(i8 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11735       declare i16 @llvm.annotation.i16(i16 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11736       declare i32 @llvm.annotation.i32(i32 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11737       declare i64 @llvm.annotation.i64(i64 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11738       declare i256 @llvm.annotation.i256(i256 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11739
11740 Overview:
11741 """""""""
11742
11743 The '``llvm.annotation``' intrinsic.
11744
11745 Arguments:
11746 """"""""""
11747
11748 The first argument is an integer value (result of some expression), the
11749 second is a pointer to a global string, the third is a pointer to a
11750 global string which is the source file name, and the last argument is
11751 the line number. It returns the value of the first argument.
11752
11753 Semantics:
11754 """"""""""
11755
11756 This intrinsic allows annotations to be put on arbitrary expressions
11757 with arbitrary strings. This can be useful for special purpose
11758 optimizations that want to look for these annotations. These have no
11759 other defined use; they are ignored by code generation and optimization.
11760
11761 '``llvm.trap``' Intrinsic
11762 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11763
11764 Syntax:
11765 """""""
11766
11767 ::
11768
11769       declare void @llvm.trap() noreturn nounwind
11770
11771 Overview:
11772 """""""""
11773
11774 The '``llvm.trap``' intrinsic.
11775
11776 Arguments:
11777 """"""""""
11778
11779 None.
11780
11781 Semantics:
11782 """"""""""
11783
11784 This intrinsic is lowered to the target dependent trap instruction. If
11785 the target does not have a trap instruction, this intrinsic will be
11786 lowered to a call of the ``abort()`` function.
11787
11788 '``llvm.debugtrap``' Intrinsic
11789 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11790
11791 Syntax:
11792 """""""
11793
11794 ::
11795
11796       declare void @llvm.debugtrap() nounwind
11797
11798 Overview:
11799 """""""""
11800
11801 The '``llvm.debugtrap``' intrinsic.
11802
11803 Arguments:
11804 """"""""""
11805
11806 None.
11807
11808 Semantics:
11809 """"""""""
11810
11811 This intrinsic is lowered to code which is intended to cause an
11812 execution trap with the intention of requesting the attention of a
11813 debugger.
11814
11815 '``llvm.stackprotector``' Intrinsic
11816 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11817
11818 Syntax:
11819 """""""
11820
11821 ::
11822
11823       declare void @llvm.stackprotector(i8* <guard>, i8** <slot>)
11824
11825 Overview:
11826 """""""""
11827
11828 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic takes the ``guard`` and stores it
11829 onto the stack at ``slot``. The stack slot is adjusted to ensure that it
11830 is placed on the stack before local variables.
11831
11832 Arguments:
11833 """"""""""
11834
11835 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic requires two pointer arguments.
11836 The first argument is the value loaded from the stack guard
11837 ``@__stack_chk_guard``. The second variable is an ``alloca`` that has
11838 enough space to hold the value of the guard.
11839
11840 Semantics:
11841 """"""""""
11842
11843 This intrinsic causes the prologue/epilogue inserter to force the position of
11844 the ``AllocaInst`` stack slot to be before local variables on the stack. This is
11845 to ensure that if a local variable on the stack is overwritten, it will destroy
11846 the value of the guard. When the function exits, the guard on the stack is
11847 checked against the original guard by ``llvm.stackprotectorcheck``. If they are
11848 different, then ``llvm.stackprotectorcheck`` causes the program to abort by
11849 calling the ``__stack_chk_fail()`` function.
11850
11851 '``llvm.stackprotectorcheck``' Intrinsic
11852 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11853
11854 Syntax:
11855 """""""
11856
11857 ::
11858
11859       declare void @llvm.stackprotectorcheck(i8** <guard>)
11860
11861 Overview:
11862 """""""""
11863
11864 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic compares ``guard`` against an already
11865 created stack protector and if they are not equal calls the
11866 ``__stack_chk_fail()`` function.
11867
11868 Arguments:
11869 """"""""""
11870
11871 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic requires one pointer argument, the
11872 the variable ``@__stack_chk_guard``.
11873
11874 Semantics:
11875 """"""""""
11876
11877 This intrinsic is provided to perform the stack protector check by comparing
11878 ``guard`` with the stack slot created by ``llvm.stackprotector`` and if the
11879 values do not match call the ``__stack_chk_fail()`` function.
11880
11881 The reason to provide this as an IR level intrinsic instead of implementing it
11882 via other IR operations is that in order to perform this operation at the IR
11883 level without an intrinsic, one would need to create additional basic blocks to
11884 handle the success/failure cases. This makes it difficult to stop the stack
11885 protector check from disrupting sibling tail calls in Codegen. With this
11886 intrinsic, we are able to generate the stack protector basic blocks late in
11887 codegen after the tail call decision has occurred.
11888
11889 '``llvm.objectsize``' Intrinsic
11890 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11891
11892 Syntax:
11893 """""""
11894
11895 ::
11896
11897       declare i32 @llvm.objectsize.i32(i8* <object>, i1 <min>)
11898       declare i64 @llvm.objectsize.i64(i8* <object>, i1 <min>)
11899
11900 Overview:
11901 """""""""
11902
11903 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is designed to provide information to
11904 the optimizers to determine at compile time whether a) an operation
11905 (like memcpy) will overflow a buffer that corresponds to an object, or
11906 b) that a runtime check for overflow isn't necessary. An object in this
11907 context means an allocation of a specific class, structure, array, or
11908 other object.
11909
11910 Arguments:
11911 """"""""""
11912
11913 The ``llvm.objectsize`` intrinsic takes two arguments. The first
11914 argument is a pointer to or into the ``object``. The second argument is
11915 a boolean and determines whether ``llvm.objectsize`` returns 0 (if true)
11916 or -1 (if false) when the object size is unknown. The second argument
11917 only accepts constants.
11918
11919 Semantics:
11920 """"""""""
11921
11922 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is lowered to a constant representing
11923 the size of the object concerned. If the size cannot be determined at
11924 compile time, ``llvm.objectsize`` returns ``i32/i64 -1 or 0`` (depending
11925 on the ``min`` argument).
11926
11927 '``llvm.expect``' Intrinsic
11928 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11929
11930 Syntax:
11931 """""""
11932
11933 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.expect`` on any
11934 integer bit width.
11935
11936 ::
11937
11938       declare i1 @llvm.expect.i1(i1 <val>, i1 <expected_val>)
11939       declare i32 @llvm.expect.i32(i32 <val>, i32 <expected_val>)
11940       declare i64 @llvm.expect.i64(i64 <val>, i64 <expected_val>)
11941
11942 Overview:
11943 """""""""
11944
11945 The ``llvm.expect`` intrinsic provides information about expected (the
11946 most probable) value of ``val``, which can be used by optimizers.
11947
11948 Arguments:
11949 """"""""""
11950
11951 The ``llvm.expect`` intrinsic takes two arguments. The first argument is
11952 a value. The second argument is an expected value, this needs to be a
11953 constant value, variables are not allowed.
11954
11955 Semantics:
11956 """"""""""
11957
11958 This intrinsic is lowered to the ``val``.
11959
11960 .. _int_assume:
11961
11962 '``llvm.assume``' Intrinsic
11963 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11964
11965 Syntax:
11966 """""""
11967
11968 ::
11969
11970       declare void @llvm.assume(i1 %cond)
11971
11972 Overview:
11973 """""""""
11974
11975 The ``llvm.assume`` allows the optimizer to assume that the provided
11976 condition is true. This information can then be used in simplifying other parts
11977 of the code.
11978
11979 Arguments:
11980 """"""""""
11981
11982 The condition which the optimizer may assume is always true.
11983
11984 Semantics:
11985 """"""""""
11986
11987 The intrinsic allows the optimizer to assume that the provided condition is
11988 always true whenever the control flow reaches the intrinsic call. No code is
11989 generated for this intrinsic, and instructions that contribute only to the
11990 provided condition are not used for code generation. If the condition is
11991 violated during execution, the behavior is undefined.
11992
11993 Note that the optimizer might limit the transformations performed on values
11994 used by the ``llvm.assume`` intrinsic in order to preserve the instructions
11995 only used to form the intrinsic's input argument. This might prove undesirable
11996 if the extra information provided by the ``llvm.assume`` intrinsic does not cause
11997 sufficient overall improvement in code quality. For this reason,
11998 ``llvm.assume`` should not be used to document basic mathematical invariants
11999 that the optimizer can otherwise deduce or facts that are of little use to the
12000 optimizer.
12001
12002 .. _bitset.test:
12003
12004 '``llvm.bitset.test``' Intrinsic
12005 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12006
12007 Syntax:
12008 """""""
12009
12010 ::
12011
12012       declare i1 @llvm.bitset.test(i8* %ptr, metadata %bitset) nounwind readnone
12013
12014
12015 Arguments:
12016 """"""""""
12017
12018 The first argument is a pointer to be tested. The second argument is a
12019 metadata object representing an identifier for a :doc:`bitset <BitSets>`.
12020
12021 Overview:
12022 """""""""
12023
12024 The ``llvm.bitset.test`` intrinsic tests whether the given pointer is a
12025 member of the given bitset.
12026
12027 '``llvm.donothing``' Intrinsic
12028 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12029
12030 Syntax:
12031 """""""
12032
12033 ::
12034
12035       declare void @llvm.donothing() nounwind readnone
12036
12037 Overview:
12038 """""""""
12039
12040 The ``llvm.donothing`` intrinsic doesn't perform any operation. It's one of only
12041 two intrinsics (besides ``llvm.experimental.patchpoint``) that can be called
12042 with an invoke instruction.
12043
12044 Arguments:
12045 """"""""""
12046
12047 None.
12048
12049 Semantics:
12050 """"""""""
12051
12052 This intrinsic does nothing, and it's removed by optimizers and ignored
12053 by codegen.
12054
12055 Stack Map Intrinsics
12056 --------------------
12057
12058 LLVM provides experimental intrinsics to support runtime patching
12059 mechanisms commonly desired in dynamic language JITs. These intrinsics
12060 are described in :doc:`StackMaps`.