fix underline
[oota-llvm.git] / docs / LangRef.rst
1 ==============================
2 LLVM Language Reference Manual
3 ==============================
4
5 .. contents::
6    :local:
7    :depth: 4
8
9 Abstract
10 ========
11
12 This document is a reference manual for the LLVM assembly language. LLVM
13 is a Static Single Assignment (SSA) based representation that provides
14 type safety, low-level operations, flexibility, and the capability of
15 representing 'all' high-level languages cleanly. It is the common code
16 representation used throughout all phases of the LLVM compilation
17 strategy.
18
19 Introduction
20 ============
21
22 The LLVM code representation is designed to be used in three different
23 forms: as an in-memory compiler IR, as an on-disk bitcode representation
24 (suitable for fast loading by a Just-In-Time compiler), and as a human
25 readable assembly language representation. This allows LLVM to provide a
26 powerful intermediate representation for efficient compiler
27 transformations and analysis, while providing a natural means to debug
28 and visualize the transformations. The three different forms of LLVM are
29 all equivalent. This document describes the human readable
30 representation and notation.
31
32 The LLVM representation aims to be light-weight and low-level while
33 being expressive, typed, and extensible at the same time. It aims to be
34 a "universal IR" of sorts, by being at a low enough level that
35 high-level ideas may be cleanly mapped to it (similar to how
36 microprocessors are "universal IR's", allowing many source languages to
37 be mapped to them). By providing type information, LLVM can be used as
38 the target of optimizations: for example, through pointer analysis, it
39 can be proven that a C automatic variable is never accessed outside of
40 the current function, allowing it to be promoted to a simple SSA value
41 instead of a memory location.
42
43 .. _wellformed:
44
45 Well-Formedness
46 ---------------
47
48 It is important to note that this document describes 'well formed' LLVM
49 assembly language. There is a difference between what the parser accepts
50 and what is considered 'well formed'. For example, the following
51 instruction is syntactically okay, but not well formed:
52
53 .. code-block:: llvm
54
55     %x = add i32 1, %x
56
57 because the definition of ``%x`` does not dominate all of its uses. The
58 LLVM infrastructure provides a verification pass that may be used to
59 verify that an LLVM module is well formed. This pass is automatically
60 run by the parser after parsing input assembly and by the optimizer
61 before it outputs bitcode. The violations pointed out by the verifier
62 pass indicate bugs in transformation passes or input to the parser.
63
64 .. _identifiers:
65
66 Identifiers
67 ===========
68
69 LLVM identifiers come in two basic types: global and local. Global
70 identifiers (functions, global variables) begin with the ``'@'``
71 character. Local identifiers (register names, types) begin with the
72 ``'%'`` character. Additionally, there are three different formats for
73 identifiers, for different purposes:
74
75 #. Named values are represented as a string of characters with their
76    prefix. For example, ``%foo``, ``@DivisionByZero``,
77    ``%a.really.long.identifier``. The actual regular expression used is
78    '``[%@][-a-zA-Z$._][-a-zA-Z$._0-9]*``'. Identifiers that require other
79    characters in their names can be surrounded with quotes. Special
80    characters may be escaped using ``"\xx"`` where ``xx`` is the ASCII
81    code for the character in hexadecimal. In this way, any character can
82    be used in a name value, even quotes themselves. The ``"\01"`` prefix
83    can be used on global variables to suppress mangling.
84 #. Unnamed values are represented as an unsigned numeric value with
85    their prefix. For example, ``%12``, ``@2``, ``%44``.
86 #. Constants, which are described in the section Constants_ below.
87
88 LLVM requires that values start with a prefix for two reasons: Compilers
89 don't need to worry about name clashes with reserved words, and the set
90 of reserved words may be expanded in the future without penalty.
91 Additionally, unnamed identifiers allow a compiler to quickly come up
92 with a temporary variable without having to avoid symbol table
93 conflicts.
94
95 Reserved words in LLVM are very similar to reserved words in other
96 languages. There are keywords for different opcodes ('``add``',
97 '``bitcast``', '``ret``', etc...), for primitive type names ('``void``',
98 '``i32``', etc...), and others. These reserved words cannot conflict
99 with variable names, because none of them start with a prefix character
100 (``'%'`` or ``'@'``).
101
102 Here is an example of LLVM code to multiply the integer variable
103 '``%X``' by 8:
104
105 The easy way:
106
107 .. code-block:: llvm
108
109     %result = mul i32 %X, 8
110
111 After strength reduction:
112
113 .. code-block:: llvm
114
115     %result = shl i32 %X, 3
116
117 And the hard way:
118
119 .. code-block:: llvm
120
121     %0 = add i32 %X, %X           ; yields i32:%0
122     %1 = add i32 %0, %0           ; yields i32:%1
123     %result = add i32 %1, %1
124
125 This last way of multiplying ``%X`` by 8 illustrates several important
126 lexical features of LLVM:
127
128 #. Comments are delimited with a '``;``' and go until the end of line.
129 #. Unnamed temporaries are created when the result of a computation is
130    not assigned to a named value.
131 #. Unnamed temporaries are numbered sequentially (using a per-function
132    incrementing counter, starting with 0). Note that basic blocks and unnamed
133    function parameters are included in this numbering. For example, if the
134    entry basic block is not given a label name and all function parameters are
135    named, then it will get number 0.
136
137 It also shows a convention that we follow in this document. When
138 demonstrating instructions, we will follow an instruction with a comment
139 that defines the type and name of value produced.
140
141 High Level Structure
142 ====================
143
144 Module Structure
145 ----------------
146
147 LLVM programs are composed of ``Module``'s, each of which is a
148 translation unit of the input programs. Each module consists of
149 functions, global variables, and symbol table entries. Modules may be
150 combined together with the LLVM linker, which merges function (and
151 global variable) definitions, resolves forward declarations, and merges
152 symbol table entries. Here is an example of the "hello world" module:
153
154 .. code-block:: llvm
155
156     ; Declare the string constant as a global constant.
157     @.str = private unnamed_addr constant [13 x i8] c"hello world\0A\00"
158
159     ; External declaration of the puts function
160     declare i32 @puts(i8* nocapture) nounwind
161
162     ; Definition of main function
163     define i32 @main() {   ; i32()*
164       ; Convert [13 x i8]* to i8  *...
165       %cast210 = getelementptr [13 x i8], [13 x i8]* @.str, i64 0, i64 0
166
167       ; Call puts function to write out the string to stdout.
168       call i32 @puts(i8* %cast210)
169       ret i32 0
170     }
171
172     ; Named metadata
173     !0 = !{i32 42, null, !"string"}
174     !foo = !{!0}
175
176 This example is made up of a :ref:`global variable <globalvars>` named
177 "``.str``", an external declaration of the "``puts``" function, a
178 :ref:`function definition <functionstructure>` for "``main``" and
179 :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` "``foo``".
180
181 In general, a module is made up of a list of global values (where both
182 functions and global variables are global values). Global values are
183 represented by a pointer to a memory location (in this case, a pointer
184 to an array of char, and a pointer to a function), and have one of the
185 following :ref:`linkage types <linkage>`.
186
187 .. _linkage:
188
189 Linkage Types
190 -------------
191
192 All Global Variables and Functions have one of the following types of
193 linkage:
194
195 ``private``
196     Global values with "``private``" linkage are only directly
197     accessible by objects in the current module. In particular, linking
198     code into a module with an private global value may cause the
199     private to be renamed as necessary to avoid collisions. Because the
200     symbol is private to the module, all references can be updated. This
201     doesn't show up in any symbol table in the object file.
202 ``internal``
203     Similar to private, but the value shows as a local symbol
204     (``STB_LOCAL`` in the case of ELF) in the object file. This
205     corresponds to the notion of the '``static``' keyword in C.
206 ``available_externally``
207     Globals with "``available_externally``" linkage are never emitted
208     into the object file corresponding to the LLVM module. They exist to
209     allow inlining and other optimizations to take place given knowledge
210     of the definition of the global, which is known to be somewhere
211     outside the module. Globals with ``available_externally`` linkage
212     are allowed to be discarded at will, and are otherwise the same as
213     ``linkonce_odr``. This linkage type is only allowed on definitions,
214     not declarations.
215 ``linkonce``
216     Globals with "``linkonce``" linkage are merged with other globals of
217     the same name when linkage occurs. This can be used to implement
218     some forms of inline functions, templates, or other code which must
219     be generated in each translation unit that uses it, but where the
220     body may be overridden with a more definitive definition later.
221     Unreferenced ``linkonce`` globals are allowed to be discarded. Note
222     that ``linkonce`` linkage does not actually allow the optimizer to
223     inline the body of this function into callers because it doesn't
224     know if this definition of the function is the definitive definition
225     within the program or whether it will be overridden by a stronger
226     definition. To enable inlining and other optimizations, use
227     "``linkonce_odr``" linkage.
228 ``weak``
229     "``weak``" linkage has the same merging semantics as ``linkonce``
230     linkage, except that unreferenced globals with ``weak`` linkage may
231     not be discarded. This is used for globals that are declared "weak"
232     in C source code.
233 ``common``
234     "``common``" linkage is most similar to "``weak``" linkage, but they
235     are used for tentative definitions in C, such as "``int X;``" at
236     global scope. Symbols with "``common``" linkage are merged in the
237     same way as ``weak symbols``, and they may not be deleted if
238     unreferenced. ``common`` symbols may not have an explicit section,
239     must have a zero initializer, and may not be marked
240     ':ref:`constant <globalvars>`'. Functions and aliases may not have
241     common linkage.
242
243 .. _linkage_appending:
244
245 ``appending``
246     "``appending``" linkage may only be applied to global variables of
247     pointer to array type. When two global variables with appending
248     linkage are linked together, the two global arrays are appended
249     together. This is the LLVM, typesafe, equivalent of having the
250     system linker append together "sections" with identical names when
251     .o files are linked.
252 ``extern_weak``
253     The semantics of this linkage follow the ELF object file model: the
254     symbol is weak until linked, if not linked, the symbol becomes null
255     instead of being an undefined reference.
256 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``
257     Some languages allow differing globals to be merged, such as two
258     functions with different semantics. Other languages, such as
259     ``C++``, ensure that only equivalent globals are ever merged (the
260     "one definition rule" --- "ODR"). Such languages can use the
261     ``linkonce_odr`` and ``weak_odr`` linkage types to indicate that the
262     global will only be merged with equivalent globals. These linkage
263     types are otherwise the same as their non-``odr`` versions.
264 ``external``
265     If none of the above identifiers are used, the global is externally
266     visible, meaning that it participates in linkage and can be used to
267     resolve external symbol references.
268
269 It is illegal for a function *declaration* to have any linkage type
270 other than ``external`` or ``extern_weak``.
271
272 .. _callingconv:
273
274 Calling Conventions
275 -------------------
276
277 LLVM :ref:`functions <functionstructure>`, :ref:`calls <i_call>` and
278 :ref:`invokes <i_invoke>` can all have an optional calling convention
279 specified for the call. The calling convention of any pair of dynamic
280 caller/callee must match, or the behavior of the program is undefined.
281 The following calling conventions are supported by LLVM, and more may be
282 added in the future:
283
284 "``ccc``" - The C calling convention
285     This calling convention (the default if no other calling convention
286     is specified) matches the target C calling conventions. This calling
287     convention supports varargs function calls and tolerates some
288     mismatch in the declared prototype and implemented declaration of
289     the function (as does normal C).
290 "``fastcc``" - The fast calling convention
291     This calling convention attempts to make calls as fast as possible
292     (e.g. by passing things in registers). This calling convention
293     allows the target to use whatever tricks it wants to produce fast
294     code for the target, without having to conform to an externally
295     specified ABI (Application Binary Interface). `Tail calls can only
296     be optimized when this, the GHC or the HiPE convention is
297     used. <CodeGenerator.html#id80>`_ This calling convention does not
298     support varargs and requires the prototype of all callees to exactly
299     match the prototype of the function definition.
300 "``coldcc``" - The cold calling convention
301     This calling convention attempts to make code in the caller as
302     efficient as possible under the assumption that the call is not
303     commonly executed. As such, these calls often preserve all registers
304     so that the call does not break any live ranges in the caller side.
305     This calling convention does not support varargs and requires the
306     prototype of all callees to exactly match the prototype of the
307     function definition. Furthermore the inliner doesn't consider such function
308     calls for inlining.
309 "``cc 10``" - GHC convention
310     This calling convention has been implemented specifically for use by
311     the `Glasgow Haskell Compiler (GHC) <http://www.haskell.org/ghc>`_.
312     It passes everything in registers, going to extremes to achieve this
313     by disabling callee save registers. This calling convention should
314     not be used lightly but only for specific situations such as an
315     alternative to the *register pinning* performance technique often
316     used when implementing functional programming languages. At the
317     moment only X86 supports this convention and it has the following
318     limitations:
319
320     -  On *X86-32* only supports up to 4 bit type parameters. No
321        floating point types are supported.
322     -  On *X86-64* only supports up to 10 bit type parameters and 6
323        floating point parameters.
324
325     This calling convention supports `tail call
326     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires both the
327     caller and callee are using it.
328 "``cc 11``" - The HiPE calling convention
329     This calling convention has been implemented specifically for use by
330     the `High-Performance Erlang
331     (HiPE) <http://www.it.uu.se/research/group/hipe/>`_ compiler, *the*
332     native code compiler of the `Ericsson's Open Source Erlang/OTP
333     system <http://www.erlang.org/download.shtml>`_. It uses more
334     registers for argument passing than the ordinary C calling
335     convention and defines no callee-saved registers. The calling
336     convention properly supports `tail call
337     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires that both the
338     caller and the callee use it. It uses a *register pinning*
339     mechanism, similar to GHC's convention, for keeping frequently
340     accessed runtime components pinned to specific hardware registers.
341     At the moment only X86 supports this convention (both 32 and 64
342     bit).
343 "``webkit_jscc``" - WebKit's JavaScript calling convention
344     This calling convention has been implemented for `WebKit FTL JIT
345     <https://trac.webkit.org/wiki/FTLJIT>`_. It passes arguments on the
346     stack right to left (as cdecl does), and returns a value in the
347     platform's customary return register.
348 "``anyregcc``" - Dynamic calling convention for code patching
349     This is a special convention that supports patching an arbitrary code
350     sequence in place of a call site. This convention forces the call
351     arguments into registers but allows them to be dynamically
352     allocated. This can currently only be used with calls to
353     llvm.experimental.patchpoint because only this intrinsic records
354     the location of its arguments in a side table. See :doc:`StackMaps`.
355 "``preserve_mostcc``" - The `PreserveMost` calling convention
356     This calling convention attempts to make the code in the caller as
357     unintrusive as possible. This convention behaves identically to the `C`
358     calling convention on how arguments and return values are passed, but it
359     uses a different set of caller/callee-saved registers. This alleviates the
360     burden of saving and recovering a large register set before and after the
361     call in the caller. If the arguments are passed in callee-saved registers,
362     then they will be preserved by the callee across the call. This doesn't
363     apply for values returned in callee-saved registers.
364
365     - On X86-64 the callee preserves all general purpose registers, except for
366       R11. R11 can be used as a scratch register. Floating-point registers
367       (XMMs/YMMs) are not preserved and need to be saved by the caller.
368
369     The idea behind this convention is to support calls to runtime functions
370     that have a hot path and a cold path. The hot path is usually a small piece
371     of code that doesn't use many registers. The cold path might need to call out to
372     another function and therefore only needs to preserve the caller-saved
373     registers, which haven't already been saved by the caller. The
374     `PreserveMost` calling convention is very similar to the `cold` calling
375     convention in terms of caller/callee-saved registers, but they are used for
376     different types of function calls. `coldcc` is for function calls that are
377     rarely executed, whereas `preserve_mostcc` function calls are intended to be
378     on the hot path and definitely executed a lot. Furthermore `preserve_mostcc`
379     doesn't prevent the inliner from inlining the function call.
380
381     This calling convention will be used by a future version of the ObjectiveC
382     runtime and should therefore still be considered experimental at this time.
383     Although this convention was created to optimize certain runtime calls to
384     the ObjectiveC runtime, it is not limited to this runtime and might be used
385     by other runtimes in the future too. The current implementation only
386     supports X86-64, but the intention is to support more architectures in the
387     future.
388 "``preserve_allcc``" - The `PreserveAll` calling convention
389     This calling convention attempts to make the code in the caller even less
390     intrusive than the `PreserveMost` calling convention. This calling
391     convention also behaves identical to the `C` calling convention on how
392     arguments and return values are passed, but it uses a different set of
393     caller/callee-saved registers. This removes the burden of saving and
394     recovering a large register set before and after the call in the caller. If
395     the arguments are passed in callee-saved registers, then they will be
396     preserved by the callee across the call. This doesn't apply for values
397     returned in callee-saved registers.
398
399     - On X86-64 the callee preserves all general purpose registers, except for
400       R11. R11 can be used as a scratch register. Furthermore it also preserves
401       all floating-point registers (XMMs/YMMs).
402
403     The idea behind this convention is to support calls to runtime functions
404     that don't need to call out to any other functions.
405
406     This calling convention, like the `PreserveMost` calling convention, will be
407     used by a future version of the ObjectiveC runtime and should be considered
408     experimental at this time.
409 "``cc <n>``" - Numbered convention
410     Any calling convention may be specified by number, allowing
411     target-specific calling conventions to be used. Target specific
412     calling conventions start at 64.
413
414 More calling conventions can be added/defined on an as-needed basis, to
415 support Pascal conventions or any other well-known target-independent
416 convention.
417
418 .. _visibilitystyles:
419
420 Visibility Styles
421 -----------------
422
423 All Global Variables and Functions have one of the following visibility
424 styles:
425
426 "``default``" - Default style
427     On targets that use the ELF object file format, default visibility
428     means that the declaration is visible to other modules and, in
429     shared libraries, means that the declared entity may be overridden.
430     On Darwin, default visibility means that the declaration is visible
431     to other modules. Default visibility corresponds to "external
432     linkage" in the language.
433 "``hidden``" - Hidden style
434     Two declarations of an object with hidden visibility refer to the
435     same object if they are in the same shared object. Usually, hidden
436     visibility indicates that the symbol will not be placed into the
437     dynamic symbol table, so no other module (executable or shared
438     library) can reference it directly.
439 "``protected``" - Protected style
440     On ELF, protected visibility indicates that the symbol will be
441     placed in the dynamic symbol table, but that references within the
442     defining module will bind to the local symbol. That is, the symbol
443     cannot be overridden by another module.
444
445 A symbol with ``internal`` or ``private`` linkage must have ``default``
446 visibility.
447
448 .. _dllstorageclass:
449
450 DLL Storage Classes
451 -------------------
452
453 All Global Variables, Functions and Aliases can have one of the following
454 DLL storage class:
455
456 ``dllimport``
457     "``dllimport``" causes the compiler to reference a function or variable via
458     a global pointer to a pointer that is set up by the DLL exporting the
459     symbol. On Microsoft Windows targets, the pointer name is formed by
460     combining ``__imp_`` and the function or variable name.
461 ``dllexport``
462     "``dllexport``" causes the compiler to provide a global pointer to a pointer
463     in a DLL, so that it can be referenced with the ``dllimport`` attribute. On
464     Microsoft Windows targets, the pointer name is formed by combining
465     ``__imp_`` and the function or variable name. Since this storage class
466     exists for defining a dll interface, the compiler, assembler and linker know
467     it is externally referenced and must refrain from deleting the symbol.
468
469 .. _tls_model:
470
471 Thread Local Storage Models
472 ---------------------------
473
474 A variable may be defined as ``thread_local``, which means that it will
475 not be shared by threads (each thread will have a separated copy of the
476 variable). Not all targets support thread-local variables. Optionally, a
477 TLS model may be specified:
478
479 ``localdynamic``
480     For variables that are only used within the current shared library.
481 ``initialexec``
482     For variables in modules that will not be loaded dynamically.
483 ``localexec``
484     For variables defined in the executable and only used within it.
485
486 If no explicit model is given, the "general dynamic" model is used.
487
488 The models correspond to the ELF TLS models; see `ELF Handling For
489 Thread-Local Storage <http://people.redhat.com/drepper/tls.pdf>`_ for
490 more information on under which circumstances the different models may
491 be used. The target may choose a different TLS model if the specified
492 model is not supported, or if a better choice of model can be made.
493
494 A model can also be specified in an alias, but then it only governs how
495 the alias is accessed. It will not have any effect in the aliasee.
496
497 For platforms without linker support of ELF TLS model, the -femulated-tls
498 flag can be used to generate GCC compatible emulated TLS code.
499
500 .. _namedtypes:
501
502 Structure Types
503 ---------------
504
505 LLVM IR allows you to specify both "identified" and "literal" :ref:`structure
506 types <t_struct>`. Literal types are uniqued structurally, but identified types
507 are never uniqued. An :ref:`opaque structural type <t_opaque>` can also be used
508 to forward declare a type that is not yet available.
509
510 An example of an identified structure specification is:
511
512 .. code-block:: llvm
513
514     %mytype = type { %mytype*, i32 }
515
516 Prior to the LLVM 3.0 release, identified types were structurally uniqued. Only
517 literal types are uniqued in recent versions of LLVM.
518
519 .. _globalvars:
520
521 Global Variables
522 ----------------
523
524 Global variables define regions of memory allocated at compilation time
525 instead of run-time.
526
527 Global variable definitions must be initialized.
528
529 Global variables in other translation units can also be declared, in which
530 case they don't have an initializer.
531
532 Either global variable definitions or declarations may have an explicit section
533 to be placed in and may have an optional explicit alignment specified.
534
535 A variable may be defined as a global ``constant``, which indicates that
536 the contents of the variable will **never** be modified (enabling better
537 optimization, allowing the global data to be placed in the read-only
538 section of an executable, etc). Note that variables that need runtime
539 initialization cannot be marked ``constant`` as there is a store to the
540 variable.
541
542 LLVM explicitly allows *declarations* of global variables to be marked
543 constant, even if the final definition of the global is not. This
544 capability can be used to enable slightly better optimization of the
545 program, but requires the language definition to guarantee that
546 optimizations based on the 'constantness' are valid for the translation
547 units that do not include the definition.
548
549 As SSA values, global variables define pointer values that are in scope
550 (i.e. they dominate) all basic blocks in the program. Global variables
551 always define a pointer to their "content" type because they describe a
552 region of memory, and all memory objects in LLVM are accessed through
553 pointers.
554
555 Global variables can be marked with ``unnamed_addr`` which indicates
556 that the address is not significant, only the content. Constants marked
557 like this can be merged with other constants if they have the same
558 initializer. Note that a constant with significant address *can* be
559 merged with a ``unnamed_addr`` constant, the result being a constant
560 whose address is significant.
561
562 A global variable may be declared to reside in a target-specific
563 numbered address space. For targets that support them, address spaces
564 may affect how optimizations are performed and/or what target
565 instructions are used to access the variable. The default address space
566 is zero. The address space qualifier must precede any other attributes.
567
568 LLVM allows an explicit section to be specified for globals. If the
569 target supports it, it will emit globals to the section specified.
570 Additionally, the global can placed in a comdat if the target has the necessary
571 support.
572
573 By default, global initializers are optimized by assuming that global
574 variables defined within the module are not modified from their
575 initial values before the start of the global initializer. This is
576 true even for variables potentially accessible from outside the
577 module, including those with external linkage or appearing in
578 ``@llvm.used`` or dllexported variables. This assumption may be suppressed
579 by marking the variable with ``externally_initialized``.
580
581 An explicit alignment may be specified for a global, which must be a
582 power of 2. If not present, or if the alignment is set to zero, the
583 alignment of the global is set by the target to whatever it feels
584 convenient. If an explicit alignment is specified, the global is forced
585 to have exactly that alignment. Targets and optimizers are not allowed
586 to over-align the global if the global has an assigned section. In this
587 case, the extra alignment could be observable: for example, code could
588 assume that the globals are densely packed in their section and try to
589 iterate over them as an array, alignment padding would break this
590 iteration. The maximum alignment is ``1 << 29``.
591
592 Globals can also have a :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`.
593
594 Variables and aliases can have a
595 :ref:`Thread Local Storage Model <tls_model>`.
596
597 Syntax::
598
599     [@<GlobalVarName> =] [Linkage] [Visibility] [DLLStorageClass] [ThreadLocal]
600                          [unnamed_addr] [AddrSpace] [ExternallyInitialized]
601                          <global | constant> <Type> [<InitializerConstant>]
602                          [, section "name"] [, comdat [($name)]]
603                          [, align <Alignment>]
604
605 For example, the following defines a global in a numbered address space
606 with an initializer, section, and alignment:
607
608 .. code-block:: llvm
609
610     @G = addrspace(5) constant float 1.0, section "foo", align 4
611
612 The following example just declares a global variable
613
614 .. code-block:: llvm
615
616    @G = external global i32
617
618 The following example defines a thread-local global with the
619 ``initialexec`` TLS model:
620
621 .. code-block:: llvm
622
623     @G = thread_local(initialexec) global i32 0, align 4
624
625 .. _functionstructure:
626
627 Functions
628 ---------
629
630 LLVM function definitions consist of the "``define``" keyword, an
631 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
632 style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`,
633 an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
634 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
635 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
636 name, a (possibly empty) argument list (each with optional :ref:`parameter
637 attributes <paramattrs>`), optional :ref:`function attributes <fnattrs>`,
638 an optional section, an optional alignment,
639 an optional :ref:`comdat <langref_comdats>`,
640 an optional :ref:`garbage collector name <gc>`, an optional :ref:`prefix <prefixdata>`,
641 an optional :ref:`prologue <prologuedata>`,
642 an optional :ref:`personality <personalityfn>`,
643 an opening curly brace, a list of basic blocks, and a closing curly brace.
644
645 LLVM function declarations consist of the "``declare``" keyword, an
646 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
647 style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`,
648 an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
649 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
650 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
651 name, a possibly empty list of arguments, an optional alignment, an optional
652 :ref:`garbage collector name <gc>`, an optional :ref:`prefix <prefixdata>`,
653 and an optional :ref:`prologue <prologuedata>`.
654
655 A function definition contains a list of basic blocks, forming the CFG (Control
656 Flow Graph) for the function. Each basic block may optionally start with a label
657 (giving the basic block a symbol table entry), contains a list of instructions,
658 and ends with a :ref:`terminator <terminators>` instruction (such as a branch or
659 function return). If an explicit label is not provided, a block is assigned an
660 implicit numbered label, using the next value from the same counter as used for
661 unnamed temporaries (:ref:`see above<identifiers>`). For example, if a function
662 entry block does not have an explicit label, it will be assigned label "%0",
663 then the first unnamed temporary in that block will be "%1", etc.
664
665 The first basic block in a function is special in two ways: it is
666 immediately executed on entrance to the function, and it is not allowed
667 to have predecessor basic blocks (i.e. there can not be any branches to
668 the entry block of a function). Because the block can have no
669 predecessors, it also cannot have any :ref:`PHI nodes <i_phi>`.
670
671 LLVM allows an explicit section to be specified for functions. If the
672 target supports it, it will emit functions to the section specified.
673 Additionally, the function can be placed in a COMDAT.
674
675 An explicit alignment may be specified for a function. If not present,
676 or if the alignment is set to zero, the alignment of the function is set
677 by the target to whatever it feels convenient. If an explicit alignment
678 is specified, the function is forced to have at least that much
679 alignment. All alignments must be a power of 2.
680
681 If the ``unnamed_addr`` attribute is given, the address is known to not
682 be significant and two identical functions can be merged.
683
684 Syntax::
685
686     define [linkage] [visibility] [DLLStorageClass]
687            [cconv] [ret attrs]
688            <ResultType> @<FunctionName> ([argument list])
689            [unnamed_addr] [fn Attrs] [section "name"] [comdat [($name)]]
690            [align N] [gc] [prefix Constant] [prologue Constant]
691            [personality Constant] { ... }
692
693 The argument list is a comma separated sequence of arguments where each
694 argument is of the following form:
695
696 Syntax::
697
698    <type> [parameter Attrs] [name]
699
700
701 .. _langref_aliases:
702
703 Aliases
704 -------
705
706 Aliases, unlike function or variables, don't create any new data. They
707 are just a new symbol and metadata for an existing position.
708
709 Aliases have a name and an aliasee that is either a global value or a
710 constant expression.
711
712 Aliases may have an optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional
713 :ref:`visibility style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class
714 <dllstorageclass>` and an optional :ref:`tls model <tls_model>`.
715
716 Syntax::
717
718     @<Name> = [Linkage] [Visibility] [DLLStorageClass] [ThreadLocal] [unnamed_addr] alias <AliaseeTy> @<Aliasee>
719
720 The linkage must be one of ``private``, ``internal``, ``linkonce``, ``weak``,
721 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``, ``external``. Note that some system linkers
722 might not correctly handle dropping a weak symbol that is aliased.
723
724 Aliases that are not ``unnamed_addr`` are guaranteed to have the same address as
725 the aliasee expression. ``unnamed_addr`` ones are only guaranteed to point
726 to the same content.
727
728 Since aliases are only a second name, some restrictions apply, of which
729 some can only be checked when producing an object file:
730
731 * The expression defining the aliasee must be computable at assembly
732   time. Since it is just a name, no relocations can be used.
733
734 * No alias in the expression can be weak as the possibility of the
735   intermediate alias being overridden cannot be represented in an
736   object file.
737
738 * No global value in the expression can be a declaration, since that
739   would require a relocation, which is not possible.
740
741 .. _langref_comdats:
742
743 Comdats
744 -------
745
746 Comdat IR provides access to COFF and ELF object file COMDAT functionality.
747
748 Comdats have a name which represents the COMDAT key. All global objects that
749 specify this key will only end up in the final object file if the linker chooses
750 that key over some other key. Aliases are placed in the same COMDAT that their
751 aliasee computes to, if any.
752
753 Comdats have a selection kind to provide input on how the linker should
754 choose between keys in two different object files.
755
756 Syntax::
757
758     $<Name> = comdat SelectionKind
759
760 The selection kind must be one of the following:
761
762 ``any``
763     The linker may choose any COMDAT key, the choice is arbitrary.
764 ``exactmatch``
765     The linker may choose any COMDAT key but the sections must contain the
766     same data.
767 ``largest``
768     The linker will choose the section containing the largest COMDAT key.
769 ``noduplicates``
770     The linker requires that only section with this COMDAT key exist.
771 ``samesize``
772     The linker may choose any COMDAT key but the sections must contain the
773     same amount of data.
774
775 Note that the Mach-O platform doesn't support COMDATs and ELF only supports
776 ``any`` as a selection kind.
777
778 Here is an example of a COMDAT group where a function will only be selected if
779 the COMDAT key's section is the largest:
780
781 .. code-block:: llvm
782
783    $foo = comdat largest
784    @foo = global i32 2, comdat($foo)
785
786    define void @bar() comdat($foo) {
787      ret void
788    }
789
790 As a syntactic sugar the ``$name`` can be omitted if the name is the same as
791 the global name:
792
793 .. code-block:: llvm
794
795   $foo = comdat any
796   @foo = global i32 2, comdat
797
798
799 In a COFF object file, this will create a COMDAT section with selection kind
800 ``IMAGE_COMDAT_SELECT_LARGEST`` containing the contents of the ``@foo`` symbol
801 and another COMDAT section with selection kind
802 ``IMAGE_COMDAT_SELECT_ASSOCIATIVE`` which is associated with the first COMDAT
803 section and contains the contents of the ``@bar`` symbol.
804
805 There are some restrictions on the properties of the global object.
806 It, or an alias to it, must have the same name as the COMDAT group when
807 targeting COFF.
808 The contents and size of this object may be used during link-time to determine
809 which COMDAT groups get selected depending on the selection kind.
810 Because the name of the object must match the name of the COMDAT group, the
811 linkage of the global object must not be local; local symbols can get renamed
812 if a collision occurs in the symbol table.
813
814 The combined use of COMDATS and section attributes may yield surprising results.
815 For example:
816
817 .. code-block:: llvm
818
819    $foo = comdat any
820    $bar = comdat any
821    @g1 = global i32 42, section "sec", comdat($foo)
822    @g2 = global i32 42, section "sec", comdat($bar)
823
824 From the object file perspective, this requires the creation of two sections
825 with the same name. This is necessary because both globals belong to different
826 COMDAT groups and COMDATs, at the object file level, are represented by
827 sections.
828
829 Note that certain IR constructs like global variables and functions may
830 create COMDATs in the object file in addition to any which are specified using
831 COMDAT IR. This arises when the code generator is configured to emit globals
832 in individual sections (e.g. when `-data-sections` or `-function-sections`
833 is supplied to `llc`).
834
835 .. _namedmetadatastructure:
836
837 Named Metadata
838 --------------
839
840 Named metadata is a collection of metadata. :ref:`Metadata
841 nodes <metadata>` (but not metadata strings) are the only valid
842 operands for a named metadata.
843
844 #. Named metadata are represented as a string of characters with the
845    metadata prefix. The rules for metadata names are the same as for
846    identifiers, but quoted names are not allowed. ``"\xx"`` type escapes
847    are still valid, which allows any character to be part of a name.
848
849 Syntax::
850
851     ; Some unnamed metadata nodes, which are referenced by the named metadata.
852     !0 = !{!"zero"}
853     !1 = !{!"one"}
854     !2 = !{!"two"}
855     ; A named metadata.
856     !name = !{!0, !1, !2}
857
858 .. _paramattrs:
859
860 Parameter Attributes
861 --------------------
862
863 The return type and each parameter of a function type may have a set of
864 *parameter attributes* associated with them. Parameter attributes are
865 used to communicate additional information about the result or
866 parameters of a function. Parameter attributes are considered to be part
867 of the function, not of the function type, so functions with different
868 parameter attributes can have the same function type.
869
870 Parameter attributes are simple keywords that follow the type specified.
871 If multiple parameter attributes are needed, they are space separated.
872 For example:
873
874 .. code-block:: llvm
875
876     declare i32 @printf(i8* noalias nocapture, ...)
877     declare i32 @atoi(i8 zeroext)
878     declare signext i8 @returns_signed_char()
879
880 Note that any attributes for the function result (``nounwind``,
881 ``readonly``) come immediately after the argument list.
882
883 Currently, only the following parameter attributes are defined:
884
885 ``zeroext``
886     This indicates to the code generator that the parameter or return
887     value should be zero-extended to the extent required by the target's
888     ABI (which is usually 32-bits, but is 8-bits for a i1 on x86-64) by
889     the caller (for a parameter) or the callee (for a return value).
890 ``signext``
891     This indicates to the code generator that the parameter or return
892     value should be sign-extended to the extent required by the target's
893     ABI (which is usually 32-bits) by the caller (for a parameter) or
894     the callee (for a return value).
895 ``inreg``
896     This indicates that this parameter or return value should be treated
897     in a special target-dependent fashion while emitting code for
898     a function call or return (usually, by putting it in a register as
899     opposed to memory, though some targets use it to distinguish between
900     two different kinds of registers). Use of this attribute is
901     target-specific.
902 ``byval``
903     This indicates that the pointer parameter should really be passed by
904     value to the function. The attribute implies that a hidden copy of
905     the pointee is made between the caller and the callee, so the callee
906     is unable to modify the value in the caller. This attribute is only
907     valid on LLVM pointer arguments. It is generally used to pass
908     structs and arrays by value, but is also valid on pointers to
909     scalars. The copy is considered to belong to the caller not the
910     callee (for example, ``readonly`` functions should not write to
911     ``byval`` parameters). This is not a valid attribute for return
912     values.
913
914     The byval attribute also supports specifying an alignment with the
915     align attribute. It indicates the alignment of the stack slot to
916     form and the known alignment of the pointer specified to the call
917     site. If the alignment is not specified, then the code generator
918     makes a target-specific assumption.
919
920 .. _attr_inalloca:
921
922 ``inalloca``
923
924     The ``inalloca`` argument attribute allows the caller to take the
925     address of outgoing stack arguments. An ``inalloca`` argument must
926     be a pointer to stack memory produced by an ``alloca`` instruction.
927     The alloca, or argument allocation, must also be tagged with the
928     inalloca keyword. Only the last argument may have the ``inalloca``
929     attribute, and that argument is guaranteed to be passed in memory.
930
931     An argument allocation may be used by a call at most once because
932     the call may deallocate it. The ``inalloca`` attribute cannot be
933     used in conjunction with other attributes that affect argument
934     storage, like ``inreg``, ``nest``, ``sret``, or ``byval``. The
935     ``inalloca`` attribute also disables LLVM's implicit lowering of
936     large aggregate return values, which means that frontend authors
937     must lower them with ``sret`` pointers.
938
939     When the call site is reached, the argument allocation must have
940     been the most recent stack allocation that is still live, or the
941     results are undefined. It is possible to allocate additional stack
942     space after an argument allocation and before its call site, but it
943     must be cleared off with :ref:`llvm.stackrestore
944     <int_stackrestore>`.
945
946     See :doc:`InAlloca` for more information on how to use this
947     attribute.
948
949 ``sret``
950     This indicates that the pointer parameter specifies the address of a
951     structure that is the return value of the function in the source
952     program. This pointer must be guaranteed by the caller to be valid:
953     loads and stores to the structure may be assumed by the callee
954     not to trap and to be properly aligned. This may only be applied to
955     the first parameter. This is not a valid attribute for return
956     values.
957
958 ``align <n>``
959     This indicates that the pointer value may be assumed by the optimizer to
960     have the specified alignment.
961
962     Note that this attribute has additional semantics when combined with the
963     ``byval`` attribute.
964
965 .. _noalias:
966
967 ``noalias``
968     This indicates that objects accessed via pointer values
969     :ref:`based <pointeraliasing>` on the argument or return value are not also
970     accessed, during the execution of the function, via pointer values not
971     *based* on the argument or return value. The attribute on a return value
972     also has additional semantics described below. The caller shares the
973     responsibility with the callee for ensuring that these requirements are met.
974     For further details, please see the discussion of the NoAlias response in
975     :ref:`alias analysis <Must, May, or No>`.
976
977     Note that this definition of ``noalias`` is intentionally similar
978     to the definition of ``restrict`` in C99 for function arguments.
979
980     For function return values, C99's ``restrict`` is not meaningful,
981     while LLVM's ``noalias`` is. Furthermore, the semantics of the ``noalias``
982     attribute on return values are stronger than the semantics of the attribute
983     when used on function arguments. On function return values, the ``noalias``
984     attribute indicates that the function acts like a system memory allocation
985     function, returning a pointer to allocated storage disjoint from the
986     storage for any other object accessible to the caller.
987
988 ``nocapture``
989     This indicates that the callee does not make any copies of the
990     pointer that outlive the callee itself. This is not a valid
991     attribute for return values.
992
993 .. _nest:
994
995 ``nest``
996     This indicates that the pointer parameter can be excised using the
997     :ref:`trampoline intrinsics <int_trampoline>`. This is not a valid
998     attribute for return values and can only be applied to one parameter.
999
1000 ``returned``
1001     This indicates that the function always returns the argument as its return
1002     value. This is an optimization hint to the code generator when generating
1003     the caller, allowing tail call optimization and omission of register saves
1004     and restores in some cases; it is not checked or enforced when generating
1005     the callee. The parameter and the function return type must be valid
1006     operands for the :ref:`bitcast instruction <i_bitcast>`. This is not a
1007     valid attribute for return values and can only be applied to one parameter.
1008
1009 ``nonnull``
1010     This indicates that the parameter or return pointer is not null. This
1011     attribute may only be applied to pointer typed parameters. This is not
1012     checked or enforced by LLVM, the caller must ensure that the pointer
1013     passed in is non-null, or the callee must ensure that the returned pointer
1014     is non-null.
1015
1016 ``dereferenceable(<n>)``
1017     This indicates that the parameter or return pointer is dereferenceable. This
1018     attribute may only be applied to pointer typed parameters. A pointer that
1019     is dereferenceable can be loaded from speculatively without a risk of
1020     trapping. The number of bytes known to be dereferenceable must be provided
1021     in parentheses. It is legal for the number of bytes to be less than the
1022     size of the pointee type. The ``nonnull`` attribute does not imply
1023     dereferenceability (consider a pointer to one element past the end of an
1024     array), however ``dereferenceable(<n>)`` does imply ``nonnull`` in
1025     ``addrspace(0)`` (which is the default address space).
1026
1027 ``dereferenceable_or_null(<n>)``
1028     This indicates that the parameter or return value isn't both
1029     non-null and non-dereferenceable (up to ``<n>`` bytes) at the same
1030     time. All non-null pointers tagged with
1031     ``dereferenceable_or_null(<n>)`` are ``dereferenceable(<n>)``.
1032     For address space 0 ``dereferenceable_or_null(<n>)`` implies that
1033     a pointer is exactly one of ``dereferenceable(<n>)`` or ``null``,
1034     and in other address spaces ``dereferenceable_or_null(<n>)``
1035     implies that a pointer is at least one of ``dereferenceable(<n>)``
1036     or ``null`` (i.e. it may be both ``null`` and
1037     ``dereferenceable(<n>)``). This attribute may only be applied to
1038     pointer typed parameters.
1039
1040 .. _gc:
1041
1042 Garbage Collector Strategy Names
1043 --------------------------------
1044
1045 Each function may specify a garbage collector strategy name, which is simply a
1046 string:
1047
1048 .. code-block:: llvm
1049
1050     define void @f() gc "name" { ... }
1051
1052 The supported values of *name* includes those :ref:`built in to LLVM
1053 <builtin-gc-strategies>` and any provided by loaded plugins. Specifying a GC
1054 strategy will cause the compiler to alter its output in order to support the
1055 named garbage collection algorithm. Note that LLVM itself does not contain a
1056 garbage collector, this functionality is restricted to generating machine code
1057 which can interoperate with a collector provided externally.
1058
1059 .. _prefixdata:
1060
1061 Prefix Data
1062 -----------
1063
1064 Prefix data is data associated with a function which the code
1065 generator will emit immediately before the function's entrypoint.
1066 The purpose of this feature is to allow frontends to associate
1067 language-specific runtime metadata with specific functions and make it
1068 available through the function pointer while still allowing the
1069 function pointer to be called.
1070
1071 To access the data for a given function, a program may bitcast the
1072 function pointer to a pointer to the constant's type and dereference
1073 index -1. This implies that the IR symbol points just past the end of
1074 the prefix data. For instance, take the example of a function annotated
1075 with a single ``i32``,
1076
1077 .. code-block:: llvm
1078
1079     define void @f() prefix i32 123 { ... }
1080
1081 The prefix data can be referenced as,
1082
1083 .. code-block:: llvm
1084
1085     %0 = bitcast void* () @f to i32*
1086     %a = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i32 -1
1087     %b = load i32, i32* %a
1088
1089 Prefix data is laid out as if it were an initializer for a global variable
1090 of the prefix data's type. The function will be placed such that the
1091 beginning of the prefix data is aligned. This means that if the size
1092 of the prefix data is not a multiple of the alignment size, the
1093 function's entrypoint will not be aligned. If alignment of the
1094 function's entrypoint is desired, padding must be added to the prefix
1095 data.
1096
1097 A function may have prefix data but no body. This has similar semantics
1098 to the ``available_externally`` linkage in that the data may be used by the
1099 optimizers but will not be emitted in the object file.
1100
1101 .. _prologuedata:
1102
1103 Prologue Data
1104 -------------
1105
1106 The ``prologue`` attribute allows arbitrary code (encoded as bytes) to
1107 be inserted prior to the function body. This can be used for enabling
1108 function hot-patching and instrumentation.
1109
1110 To maintain the semantics of ordinary function calls, the prologue data must
1111 have a particular format. Specifically, it must begin with a sequence of
1112 bytes which decode to a sequence of machine instructions, valid for the
1113 module's target, which transfer control to the point immediately succeeding
1114 the prologue data, without performing any other visible action. This allows
1115 the inliner and other passes to reason about the semantics of the function
1116 definition without needing to reason about the prologue data. Obviously this
1117 makes the format of the prologue data highly target dependent.
1118
1119 A trivial example of valid prologue data for the x86 architecture is ``i8 144``,
1120 which encodes the ``nop`` instruction:
1121
1122 .. code-block:: llvm
1123
1124     define void @f() prologue i8 144 { ... }
1125
1126 Generally prologue data can be formed by encoding a relative branch instruction
1127 which skips the metadata, as in this example of valid prologue data for the
1128 x86_64 architecture, where the first two bytes encode ``jmp .+10``:
1129
1130 .. code-block:: llvm
1131
1132     %0 = type <{ i8, i8, i8* }>
1133
1134     define void @f() prologue %0 <{ i8 235, i8 8, i8* @md}> { ... }
1135
1136 A function may have prologue data but no body. This has similar semantics
1137 to the ``available_externally`` linkage in that the data may be used by the
1138 optimizers but will not be emitted in the object file.
1139
1140 .. _personalityfn:
1141
1142 Personality Function
1143 --------------------
1144
1145 The ``personality`` attribute permits functions to specify what function
1146 to use for exception handling.
1147
1148 .. _attrgrp:
1149
1150 Attribute Groups
1151 ----------------
1152
1153 Attribute groups are groups of attributes that are referenced by objects within
1154 the IR. They are important for keeping ``.ll`` files readable, because a lot of
1155 functions will use the same set of attributes. In the degenerative case of a
1156 ``.ll`` file that corresponds to a single ``.c`` file, the single attribute
1157 group will capture the important command line flags used to build that file.
1158
1159 An attribute group is a module-level object. To use an attribute group, an
1160 object references the attribute group's ID (e.g. ``#37``). An object may refer
1161 to more than one attribute group. In that situation, the attributes from the
1162 different groups are merged.
1163
1164 Here is an example of attribute groups for a function that should always be
1165 inlined, has a stack alignment of 4, and which shouldn't use SSE instructions:
1166
1167 .. code-block:: llvm
1168
1169    ; Target-independent attributes:
1170    attributes #0 = { alwaysinline alignstack=4 }
1171
1172    ; Target-dependent attributes:
1173    attributes #1 = { "no-sse" }
1174
1175    ; Function @f has attributes: alwaysinline, alignstack=4, and "no-sse".
1176    define void @f() #0 #1 { ... }
1177
1178 .. _fnattrs:
1179
1180 Function Attributes
1181 -------------------
1182
1183 Function attributes are set to communicate additional information about
1184 a function. Function attributes are considered to be part of the
1185 function, not of the function type, so functions with different function
1186 attributes can have the same function type.
1187
1188 Function attributes are simple keywords that follow the type specified.
1189 If multiple attributes are needed, they are space separated. For
1190 example:
1191
1192 .. code-block:: llvm
1193
1194     define void @f() noinline { ... }
1195     define void @f() alwaysinline { ... }
1196     define void @f() alwaysinline optsize { ... }
1197     define void @f() optsize { ... }
1198
1199 ``alignstack(<n>)``
1200     This attribute indicates that, when emitting the prologue and
1201     epilogue, the backend should forcibly align the stack pointer.
1202     Specify the desired alignment, which must be a power of two, in
1203     parentheses.
1204 ``alwaysinline``
1205     This attribute indicates that the inliner should attempt to inline
1206     this function into callers whenever possible, ignoring any active
1207     inlining size threshold for this caller.
1208 ``builtin``
1209     This indicates that the callee function at a call site should be
1210     recognized as a built-in function, even though the function's declaration
1211     uses the ``nobuiltin`` attribute. This is only valid at call sites for
1212     direct calls to functions that are declared with the ``nobuiltin``
1213     attribute.
1214 ``cold``
1215     This attribute indicates that this function is rarely called. When
1216     computing edge weights, basic blocks post-dominated by a cold
1217     function call are also considered to be cold; and, thus, given low
1218     weight.
1219 ``convergent``
1220     This attribute indicates that the callee is dependent on a convergent
1221     thread execution pattern under certain parallel execution models.
1222     Transformations that are execution model agnostic may only move or
1223     tranform this call if the final location is control equivalent to its
1224     original position in the program, where control equivalence is defined as
1225     A dominates B and B post-dominates A, or vice versa.
1226 ``inlinehint``
1227     This attribute indicates that the source code contained a hint that
1228     inlining this function is desirable (such as the "inline" keyword in
1229     C/C++). It is just a hint; it imposes no requirements on the
1230     inliner.
1231 ``jumptable``
1232     This attribute indicates that the function should be added to a
1233     jump-instruction table at code-generation time, and that all address-taken
1234     references to this function should be replaced with a reference to the
1235     appropriate jump-instruction-table function pointer. Note that this creates
1236     a new pointer for the original function, which means that code that depends
1237     on function-pointer identity can break. So, any function annotated with
1238     ``jumptable`` must also be ``unnamed_addr``.
1239 ``minsize``
1240     This attribute suggests that optimization passes and code generator
1241     passes make choices that keep the code size of this function as small
1242     as possible and perform optimizations that may sacrifice runtime
1243     performance in order to minimize the size of the generated code.
1244 ``naked``
1245     This attribute disables prologue / epilogue emission for the
1246     function. This can have very system-specific consequences.
1247 ``nobuiltin``
1248     This indicates that the callee function at a call site is not recognized as
1249     a built-in function. LLVM will retain the original call and not replace it
1250     with equivalent code based on the semantics of the built-in function, unless
1251     the call site uses the ``builtin`` attribute. This is valid at call sites
1252     and on function declarations and definitions.
1253 ``noduplicate``
1254     This attribute indicates that calls to the function cannot be
1255     duplicated. A call to a ``noduplicate`` function may be moved
1256     within its parent function, but may not be duplicated within
1257     its parent function.
1258
1259     A function containing a ``noduplicate`` call may still
1260     be an inlining candidate, provided that the call is not
1261     duplicated by inlining. That implies that the function has
1262     internal linkage and only has one call site, so the original
1263     call is dead after inlining.
1264 ``noimplicitfloat``
1265     This attributes disables implicit floating point instructions.
1266 ``noinline``
1267     This attribute indicates that the inliner should never inline this
1268     function in any situation. This attribute may not be used together
1269     with the ``alwaysinline`` attribute.
1270 ``nonlazybind``
1271     This attribute suppresses lazy symbol binding for the function. This
1272     may make calls to the function faster, at the cost of extra program
1273     startup time if the function is not called during program startup.
1274 ``noredzone``
1275     This attribute indicates that the code generator should not use a
1276     red zone, even if the target-specific ABI normally permits it.
1277 ``noreturn``
1278     This function attribute indicates that the function never returns
1279     normally. This produces undefined behavior at runtime if the
1280     function ever does dynamically return.
1281 ``nounwind``
1282     This function attribute indicates that the function never raises an
1283     exception. If the function does raise an exception, its runtime
1284     behavior is undefined. However, functions marked nounwind may still
1285     trap or generate asynchronous exceptions. Exception handling schemes
1286     that are recognized by LLVM to handle asynchronous exceptions, such
1287     as SEH, will still provide their implementation defined semantics.
1288 ``optnone``
1289     This function attribute indicates that the function is not optimized
1290     by any optimization or code generator passes with the
1291     exception of interprocedural optimization passes.
1292     This attribute cannot be used together with the ``alwaysinline``
1293     attribute; this attribute is also incompatible
1294     with the ``minsize`` attribute and the ``optsize`` attribute.
1295
1296     This attribute requires the ``noinline`` attribute to be specified on
1297     the function as well, so the function is never inlined into any caller.
1298     Only functions with the ``alwaysinline`` attribute are valid
1299     candidates for inlining into the body of this function.
1300 ``optsize``
1301     This attribute suggests that optimization passes and code generator
1302     passes make choices that keep the code size of this function low,
1303     and otherwise do optimizations specifically to reduce code size as
1304     long as they do not significantly impact runtime performance.
1305 ``readnone``
1306     On a function, this attribute indicates that the function computes its
1307     result (or decides to unwind an exception) based strictly on its arguments,
1308     without dereferencing any pointer arguments or otherwise accessing
1309     any mutable state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1310     caller functions. It does not write through any pointer arguments
1311     (including ``byval`` arguments) and never changes any state visible
1312     to callers. This means that it cannot unwind exceptions by calling
1313     the ``C++`` exception throwing methods.
1314
1315     On an argument, this attribute indicates that the function does not
1316     dereference that pointer argument, even though it may read or write the
1317     memory that the pointer points to if accessed through other pointers.
1318 ``readonly``
1319     On a function, this attribute indicates that the function does not write
1320     through any pointer arguments (including ``byval`` arguments) or otherwise
1321     modify any state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1322     caller functions. It may dereference pointer arguments and read
1323     state that may be set in the caller. A readonly function always
1324     returns the same value (or unwinds an exception identically) when
1325     called with the same set of arguments and global state. It cannot
1326     unwind an exception by calling the ``C++`` exception throwing
1327     methods.
1328
1329     On an argument, this attribute indicates that the function does not write
1330     through this pointer argument, even though it may write to the memory that
1331     the pointer points to.
1332 ``argmemonly``
1333     This attribute indicates that the only memory accesses inside function are
1334     loads and stores from objects pointed to by its pointer-typed arguments,
1335     with arbitrary offsets. Or in other words, all memory operations in the
1336     function can refer to memory only using pointers based on its function
1337     arguments.
1338     Note that ``argmemonly`` can be used together with ``readonly`` attribute
1339     in order to specify that function reads only from its arguments.
1340 ``returns_twice``
1341     This attribute indicates that this function can return twice. The C
1342     ``setjmp`` is an example of such a function. The compiler disables
1343     some optimizations (like tail calls) in the caller of these
1344     functions.
1345 ``safestack``
1346     This attribute indicates that
1347     `SafeStack <http://clang.llvm.org/docs/SafeStack.html>`_
1348     protection is enabled for this function.
1349
1350     If a function that has a ``safestack`` attribute is inlined into a
1351     function that doesn't have a ``safestack`` attribute or which has an
1352     ``ssp``, ``sspstrong`` or ``sspreq`` attribute, then the resulting
1353     function will have a ``safestack`` attribute.
1354 ``sanitize_address``
1355     This attribute indicates that AddressSanitizer checks
1356     (dynamic address safety analysis) are enabled for this function.
1357 ``sanitize_memory``
1358     This attribute indicates that MemorySanitizer checks (dynamic detection
1359     of accesses to uninitialized memory) are enabled for this function.
1360 ``sanitize_thread``
1361     This attribute indicates that ThreadSanitizer checks
1362     (dynamic thread safety analysis) are enabled for this function.
1363 ``ssp``
1364     This attribute indicates that the function should emit a stack
1365     smashing protector. It is in the form of a "canary" --- a random value
1366     placed on the stack before the local variables that's checked upon
1367     return from the function to see if it has been overwritten. A
1368     heuristic is used to determine if a function needs stack protectors
1369     or not. The heuristic used will enable protectors for functions with:
1370
1371     - Character arrays larger than ``ssp-buffer-size`` (default 8).
1372     - Aggregates containing character arrays larger than ``ssp-buffer-size``.
1373     - Calls to alloca() with variable sizes or constant sizes greater than
1374       ``ssp-buffer-size``.
1375
1376     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1377     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1378
1379     If a function that has an ``ssp`` attribute is inlined into a
1380     function that doesn't have an ``ssp`` attribute, then the resulting
1381     function will have an ``ssp`` attribute.
1382 ``sspreq``
1383     This attribute indicates that the function should *always* emit a
1384     stack smashing protector. This overrides the ``ssp`` function
1385     attribute.
1386
1387     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1388     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1389     The specific layout rules are:
1390
1391     #. Large arrays and structures containing large arrays
1392        (``>= ssp-buffer-size``) are closest to the stack protector.
1393     #. Small arrays and structures containing small arrays
1394        (``< ssp-buffer-size``) are 2nd closest to the protector.
1395     #. Variables that have had their address taken are 3rd closest to the
1396        protector.
1397
1398     If a function that has an ``sspreq`` attribute is inlined into a
1399     function that doesn't have an ``sspreq`` attribute or which has an
1400     ``ssp`` or ``sspstrong`` attribute, then the resulting function will have
1401     an ``sspreq`` attribute.
1402 ``sspstrong``
1403     This attribute indicates that the function should emit a stack smashing
1404     protector. This attribute causes a strong heuristic to be used when
1405     determining if a function needs stack protectors. The strong heuristic
1406     will enable protectors for functions with:
1407
1408     - Arrays of any size and type
1409     - Aggregates containing an array of any size and type.
1410     - Calls to alloca().
1411     - Local variables that have had their address taken.
1412
1413     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1414     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1415     The specific layout rules are:
1416
1417     #. Large arrays and structures containing large arrays
1418        (``>= ssp-buffer-size``) are closest to the stack protector.
1419     #. Small arrays and structures containing small arrays
1420        (``< ssp-buffer-size``) are 2nd closest to the protector.
1421     #. Variables that have had their address taken are 3rd closest to the
1422        protector.
1423
1424     This overrides the ``ssp`` function attribute.
1425
1426     If a function that has an ``sspstrong`` attribute is inlined into a
1427     function that doesn't have an ``sspstrong`` attribute, then the
1428     resulting function will have an ``sspstrong`` attribute.
1429 ``"thunk"``
1430     This attribute indicates that the function will delegate to some other
1431     function with a tail call. The prototype of a thunk should not be used for
1432     optimization purposes. The caller is expected to cast the thunk prototype to
1433     match the thunk target prototype.
1434 ``uwtable``
1435     This attribute indicates that the ABI being targeted requires that
1436     an unwind table entry be produced for this function even if we can
1437     show that no exceptions passes by it. This is normally the case for
1438     the ELF x86-64 abi, but it can be disabled for some compilation
1439     units.
1440
1441 .. _moduleasm:
1442
1443 Module-Level Inline Assembly
1444 ----------------------------
1445
1446 Modules may contain "module-level inline asm" blocks, which corresponds
1447 to the GCC "file scope inline asm" blocks. These blocks are internally
1448 concatenated by LLVM and treated as a single unit, but may be separated
1449 in the ``.ll`` file if desired. The syntax is very simple:
1450
1451 .. code-block:: llvm
1452
1453     module asm "inline asm code goes here"
1454     module asm "more can go here"
1455
1456 The strings can contain any character by escaping non-printable
1457 characters. The escape sequence used is simply "\\xx" where "xx" is the
1458 two digit hex code for the number.
1459
1460 Note that the assembly string *must* be parseable by LLVM's integrated assembler
1461 (unless it is disabled), even when emitting a ``.s`` file.
1462
1463 .. _langref_datalayout:
1464
1465 Data Layout
1466 -----------
1467
1468 A module may specify a target specific data layout string that specifies
1469 how data is to be laid out in memory. The syntax for the data layout is
1470 simply:
1471
1472 .. code-block:: llvm
1473
1474     target datalayout = "layout specification"
1475
1476 The *layout specification* consists of a list of specifications
1477 separated by the minus sign character ('-'). Each specification starts
1478 with a letter and may include other information after the letter to
1479 define some aspect of the data layout. The specifications accepted are
1480 as follows:
1481
1482 ``E``
1483     Specifies that the target lays out data in big-endian form. That is,
1484     the bits with the most significance have the lowest address
1485     location.
1486 ``e``
1487     Specifies that the target lays out data in little-endian form. That
1488     is, the bits with the least significance have the lowest address
1489     location.
1490 ``S<size>``
1491     Specifies the natural alignment of the stack in bits. Alignment
1492     promotion of stack variables is limited to the natural stack
1493     alignment to avoid dynamic stack realignment. The stack alignment
1494     must be a multiple of 8-bits. If omitted, the natural stack
1495     alignment defaults to "unspecified", which does not prevent any
1496     alignment promotions.
1497 ``p[n]:<size>:<abi>:<pref>``
1498     This specifies the *size* of a pointer and its ``<abi>`` and
1499     ``<pref>``\erred alignments for address space ``n``. All sizes are in
1500     bits. The address space, ``n``, is optional, and if not specified,
1501     denotes the default address space 0. The value of ``n`` must be
1502     in the range [1,2^23).
1503 ``i<size>:<abi>:<pref>``
1504     This specifies the alignment for an integer type of a given bit
1505     ``<size>``. The value of ``<size>`` must be in the range [1,2^23).
1506 ``v<size>:<abi>:<pref>``
1507     This specifies the alignment for a vector type of a given bit
1508     ``<size>``.
1509 ``f<size>:<abi>:<pref>``
1510     This specifies the alignment for a floating point type of a given bit
1511     ``<size>``. Only values of ``<size>`` that are supported by the target
1512     will work. 32 (float) and 64 (double) are supported on all targets; 80
1513     or 128 (different flavors of long double) are also supported on some
1514     targets.
1515 ``a:<abi>:<pref>``
1516     This specifies the alignment for an object of aggregate type.
1517 ``m:<mangling>``
1518     If present, specifies that llvm names are mangled in the output. The
1519     options are
1520
1521     * ``e``: ELF mangling: Private symbols get a ``.L`` prefix.
1522     * ``m``: Mips mangling: Private symbols get a ``$`` prefix.
1523     * ``o``: Mach-O mangling: Private symbols get ``L`` prefix. Other
1524       symbols get a ``_`` prefix.
1525     * ``w``: Windows COFF prefix:  Similar to Mach-O, but stdcall and fastcall
1526       functions also get a suffix based on the frame size.
1527 ``n<size1>:<size2>:<size3>...``
1528     This specifies a set of native integer widths for the target CPU in
1529     bits. For example, it might contain ``n32`` for 32-bit PowerPC,
1530     ``n32:64`` for PowerPC 64, or ``n8:16:32:64`` for X86-64. Elements of
1531     this set are considered to support most general arithmetic operations
1532     efficiently.
1533
1534 On every specification that takes a ``<abi>:<pref>``, specifying the
1535 ``<pref>`` alignment is optional. If omitted, the preceding ``:``
1536 should be omitted too and ``<pref>`` will be equal to ``<abi>``.
1537
1538 When constructing the data layout for a given target, LLVM starts with a
1539 default set of specifications which are then (possibly) overridden by
1540 the specifications in the ``datalayout`` keyword. The default
1541 specifications are given in this list:
1542
1543 -  ``E`` - big endian
1544 -  ``p:64:64:64`` - 64-bit pointers with 64-bit alignment.
1545 -  ``p[n]:64:64:64`` - Other address spaces are assumed to be the
1546    same as the default address space.
1547 -  ``S0`` - natural stack alignment is unspecified
1548 -  ``i1:8:8`` - i1 is 8-bit (byte) aligned
1549 -  ``i8:8:8`` - i8 is 8-bit (byte) aligned
1550 -  ``i16:16:16`` - i16 is 16-bit aligned
1551 -  ``i32:32:32`` - i32 is 32-bit aligned
1552 -  ``i64:32:64`` - i64 has ABI alignment of 32-bits but preferred
1553    alignment of 64-bits
1554 -  ``f16:16:16`` - half is 16-bit aligned
1555 -  ``f32:32:32`` - float is 32-bit aligned
1556 -  ``f64:64:64`` - double is 64-bit aligned
1557 -  ``f128:128:128`` - quad is 128-bit aligned
1558 -  ``v64:64:64`` - 64-bit vector is 64-bit aligned
1559 -  ``v128:128:128`` - 128-bit vector is 128-bit aligned
1560 -  ``a:0:64`` - aggregates are 64-bit aligned
1561
1562 When LLVM is determining the alignment for a given type, it uses the
1563 following rules:
1564
1565 #. If the type sought is an exact match for one of the specifications,
1566    that specification is used.
1567 #. If no match is found, and the type sought is an integer type, then
1568    the smallest integer type that is larger than the bitwidth of the
1569    sought type is used. If none of the specifications are larger than
1570    the bitwidth then the largest integer type is used. For example,
1571    given the default specifications above, the i7 type will use the
1572    alignment of i8 (next largest) while both i65 and i256 will use the
1573    alignment of i64 (largest specified).
1574 #. If no match is found, and the type sought is a vector type, then the
1575    largest vector type that is smaller than the sought vector type will
1576    be used as a fall back. This happens because <128 x double> can be
1577    implemented in terms of 64 <2 x double>, for example.
1578
1579 The function of the data layout string may not be what you expect.
1580 Notably, this is not a specification from the frontend of what alignment
1581 the code generator should use.
1582
1583 Instead, if specified, the target data layout is required to match what
1584 the ultimate *code generator* expects. This string is used by the
1585 mid-level optimizers to improve code, and this only works if it matches
1586 what the ultimate code generator uses. There is no way to generate IR
1587 that does not embed this target-specific detail into the IR. If you
1588 don't specify the string, the default specifications will be used to
1589 generate a Data Layout and the optimization phases will operate
1590 accordingly and introduce target specificity into the IR with respect to
1591 these default specifications.
1592
1593 .. _langref_triple:
1594
1595 Target Triple
1596 -------------
1597
1598 A module may specify a target triple string that describes the target
1599 host. The syntax for the target triple is simply:
1600
1601 .. code-block:: llvm
1602
1603     target triple = "x86_64-apple-macosx10.7.0"
1604
1605 The *target triple* string consists of a series of identifiers delimited
1606 by the minus sign character ('-'). The canonical forms are:
1607
1608 ::
1609
1610     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM
1611     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM-ENVIRONMENT
1612
1613 This information is passed along to the backend so that it generates
1614 code for the proper architecture. It's possible to override this on the
1615 command line with the ``-mtriple`` command line option.
1616
1617 .. _pointeraliasing:
1618
1619 Pointer Aliasing Rules
1620 ----------------------
1621
1622 Any memory access must be done through a pointer value associated with
1623 an address range of the memory access, otherwise the behavior is
1624 undefined. Pointer values are associated with address ranges according
1625 to the following rules:
1626
1627 -  A pointer value is associated with the addresses associated with any
1628    value it is *based* on.
1629 -  An address of a global variable is associated with the address range
1630    of the variable's storage.
1631 -  The result value of an allocation instruction is associated with the
1632    address range of the allocated storage.
1633 -  A null pointer in the default address-space is associated with no
1634    address.
1635 -  An integer constant other than zero or a pointer value returned from
1636    a function not defined within LLVM may be associated with address
1637    ranges allocated through mechanisms other than those provided by
1638    LLVM. Such ranges shall not overlap with any ranges of addresses
1639    allocated by mechanisms provided by LLVM.
1640
1641 A pointer value is *based* on another pointer value according to the
1642 following rules:
1643
1644 -  A pointer value formed from a ``getelementptr`` operation is *based*
1645    on the first value operand of the ``getelementptr``.
1646 -  The result value of a ``bitcast`` is *based* on the operand of the
1647    ``bitcast``.
1648 -  A pointer value formed by an ``inttoptr`` is *based* on all pointer
1649    values that contribute (directly or indirectly) to the computation of
1650    the pointer's value.
1651 -  The "*based* on" relationship is transitive.
1652
1653 Note that this definition of *"based"* is intentionally similar to the
1654 definition of *"based"* in C99, though it is slightly weaker.
1655
1656 LLVM IR does not associate types with memory. The result type of a
1657 ``load`` merely indicates the size and alignment of the memory from
1658 which to load, as well as the interpretation of the value. The first
1659 operand type of a ``store`` similarly only indicates the size and
1660 alignment of the store.
1661
1662 Consequently, type-based alias analysis, aka TBAA, aka
1663 ``-fstrict-aliasing``, is not applicable to general unadorned LLVM IR.
1664 :ref:`Metadata <metadata>` may be used to encode additional information
1665 which specialized optimization passes may use to implement type-based
1666 alias analysis.
1667
1668 .. _volatile:
1669
1670 Volatile Memory Accesses
1671 ------------------------
1672
1673 Certain memory accesses, such as :ref:`load <i_load>`'s,
1674 :ref:`store <i_store>`'s, and :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>`'s may be
1675 marked ``volatile``. The optimizers must not change the number of
1676 volatile operations or change their order of execution relative to other
1677 volatile operations. The optimizers *may* change the order of volatile
1678 operations relative to non-volatile operations. This is not Java's
1679 "volatile" and has no cross-thread synchronization behavior.
1680
1681 IR-level volatile loads and stores cannot safely be optimized into
1682 llvm.memcpy or llvm.memmove intrinsics even when those intrinsics are
1683 flagged volatile. Likewise, the backend should never split or merge
1684 target-legal volatile load/store instructions.
1685
1686 .. admonition:: Rationale
1687
1688  Platforms may rely on volatile loads and stores of natively supported
1689  data width to be executed as single instruction. For example, in C
1690  this holds for an l-value of volatile primitive type with native
1691  hardware support, but not necessarily for aggregate types. The
1692  frontend upholds these expectations, which are intentionally
1693  unspecified in the IR. The rules above ensure that IR transformations
1694  do not violate the frontend's contract with the language.
1695
1696 .. _memmodel:
1697
1698 Memory Model for Concurrent Operations
1699 --------------------------------------
1700
1701 The LLVM IR does not define any way to start parallel threads of
1702 execution or to register signal handlers. Nonetheless, there are
1703 platform-specific ways to create them, and we define LLVM IR's behavior
1704 in their presence. This model is inspired by the C++0x memory model.
1705
1706 For a more informal introduction to this model, see the :doc:`Atomics`.
1707
1708 We define a *happens-before* partial order as the least partial order
1709 that
1710
1711 -  Is a superset of single-thread program order, and
1712 -  When a *synchronizes-with* ``b``, includes an edge from ``a`` to
1713    ``b``. *Synchronizes-with* pairs are introduced by platform-specific
1714    techniques, like pthread locks, thread creation, thread joining,
1715    etc., and by atomic instructions. (See also :ref:`Atomic Memory Ordering
1716    Constraints <ordering>`).
1717
1718 Note that program order does not introduce *happens-before* edges
1719 between a thread and signals executing inside that thread.
1720
1721 Every (defined) read operation (load instructions, memcpy, atomic
1722 loads/read-modify-writes, etc.) R reads a series of bytes written by
1723 (defined) write operations (store instructions, atomic
1724 stores/read-modify-writes, memcpy, etc.). For the purposes of this
1725 section, initialized globals are considered to have a write of the
1726 initializer which is atomic and happens before any other read or write
1727 of the memory in question. For each byte of a read R, R\ :sub:`byte`
1728 may see any write to the same byte, except:
1729
1730 -  If write\ :sub:`1`  happens before write\ :sub:`2`, and
1731    write\ :sub:`2` happens before R\ :sub:`byte`, then
1732    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`1`.
1733 -  If R\ :sub:`byte` happens before write\ :sub:`3`, then
1734    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`3`.
1735
1736 Given that definition, R\ :sub:`byte` is defined as follows:
1737
1738 -  If R is volatile, the result is target-dependent. (Volatile is
1739    supposed to give guarantees which can support ``sig_atomic_t`` in
1740    C/C++, and may be used for accesses to addresses that do not behave
1741    like normal memory. It does not generally provide cross-thread
1742    synchronization.)
1743 -  Otherwise, if there is no write to the same byte that happens before
1744    R\ :sub:`byte`, R\ :sub:`byte` returns ``undef`` for that byte.
1745 -  Otherwise, if R\ :sub:`byte` may see exactly one write,
1746    R\ :sub:`byte` returns the value written by that write.
1747 -  Otherwise, if R is atomic, and all the writes R\ :sub:`byte` may
1748    see are atomic, it chooses one of the values written. See the :ref:`Atomic
1749    Memory Ordering Constraints <ordering>` section for additional
1750    constraints on how the choice is made.
1751 -  Otherwise R\ :sub:`byte` returns ``undef``.
1752
1753 R returns the value composed of the series of bytes it read. This
1754 implies that some bytes within the value may be ``undef`` **without**
1755 the entire value being ``undef``. Note that this only defines the
1756 semantics of the operation; it doesn't mean that targets will emit more
1757 than one instruction to read the series of bytes.
1758
1759 Note that in cases where none of the atomic intrinsics are used, this
1760 model places only one restriction on IR transformations on top of what
1761 is required for single-threaded execution: introducing a store to a byte
1762 which might not otherwise be stored is not allowed in general.
1763 (Specifically, in the case where another thread might write to and read
1764 from an address, introducing a store can change a load that may see
1765 exactly one write into a load that may see multiple writes.)
1766
1767 .. _ordering:
1768
1769 Atomic Memory Ordering Constraints
1770 ----------------------------------
1771
1772 Atomic instructions (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>`,
1773 :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`, :ref:`fence <i_fence>`,
1774 :ref:`atomic load <i_load>`, and :ref:`atomic store <i_store>`) take
1775 ordering parameters that determine which other atomic instructions on
1776 the same address they *synchronize with*. These semantics are borrowed
1777 from Java and C++0x, but are somewhat more colloquial. If these
1778 descriptions aren't precise enough, check those specs (see spec
1779 references in the :doc:`atomics guide <Atomics>`).
1780 :ref:`fence <i_fence>` instructions treat these orderings somewhat
1781 differently since they don't take an address. See that instruction's
1782 documentation for details.
1783
1784 For a simpler introduction to the ordering constraints, see the
1785 :doc:`Atomics`.
1786
1787 ``unordered``
1788     The set of values that can be read is governed by the happens-before
1789     partial order. A value cannot be read unless some operation wrote
1790     it. This is intended to provide a guarantee strong enough to model
1791     Java's non-volatile shared variables. This ordering cannot be
1792     specified for read-modify-write operations; it is not strong enough
1793     to make them atomic in any interesting way.
1794 ``monotonic``
1795     In addition to the guarantees of ``unordered``, there is a single
1796     total order for modifications by ``monotonic`` operations on each
1797     address. All modification orders must be compatible with the
1798     happens-before order. There is no guarantee that the modification
1799     orders can be combined to a global total order for the whole program
1800     (and this often will not be possible). The read in an atomic
1801     read-modify-write operation (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>` and
1802     :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`) reads the value in the modification
1803     order immediately before the value it writes. If one atomic read
1804     happens before another atomic read of the same address, the later
1805     read must see the same value or a later value in the address's
1806     modification order. This disallows reordering of ``monotonic`` (or
1807     stronger) operations on the same address. If an address is written
1808     ``monotonic``-ally by one thread, and other threads ``monotonic``-ally
1809     read that address repeatedly, the other threads must eventually see
1810     the write. This corresponds to the C++0x/C1x
1811     ``memory_order_relaxed``.
1812 ``acquire``
1813     In addition to the guarantees of ``monotonic``, a
1814     *synchronizes-with* edge may be formed with a ``release`` operation.
1815     This is intended to model C++'s ``memory_order_acquire``.
1816 ``release``
1817     In addition to the guarantees of ``monotonic``, if this operation
1818     writes a value which is subsequently read by an ``acquire``
1819     operation, it *synchronizes-with* that operation. (This isn't a
1820     complete description; see the C++0x definition of a release
1821     sequence.) This corresponds to the C++0x/C1x
1822     ``memory_order_release``.
1823 ``acq_rel`` (acquire+release)
1824     Acts as both an ``acquire`` and ``release`` operation on its
1825     address. This corresponds to the C++0x/C1x ``memory_order_acq_rel``.
1826 ``seq_cst`` (sequentially consistent)
1827     In addition to the guarantees of ``acq_rel`` (``acquire`` for an
1828     operation that only reads, ``release`` for an operation that only
1829     writes), there is a global total order on all
1830     sequentially-consistent operations on all addresses, which is
1831     consistent with the *happens-before* partial order and with the
1832     modification orders of all the affected addresses. Each
1833     sequentially-consistent read sees the last preceding write to the
1834     same address in this global order. This corresponds to the C++0x/C1x
1835     ``memory_order_seq_cst`` and Java volatile.
1836
1837 .. _singlethread:
1838
1839 If an atomic operation is marked ``singlethread``, it only *synchronizes
1840 with* or participates in modification and seq\_cst total orderings with
1841 other operations running in the same thread (for example, in signal
1842 handlers).
1843
1844 .. _fastmath:
1845
1846 Fast-Math Flags
1847 ---------------
1848
1849 LLVM IR floating-point binary ops (:ref:`fadd <i_fadd>`,
1850 :ref:`fsub <i_fsub>`, :ref:`fmul <i_fmul>`, :ref:`fdiv <i_fdiv>`,
1851 :ref:`frem <i_frem>`, :ref:`fcmp <i_fcmp>`) have the following flags that can
1852 be set to enable otherwise unsafe floating point operations
1853
1854 ``nnan``
1855    No NaNs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1856    NaN. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1857    NaNs, but the value of the result is undefined.
1858
1859 ``ninf``
1860    No Infs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1861    +/-Inf. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1862    +/-Inf, but the value of the result is undefined.
1863
1864 ``nsz``
1865    No Signed Zeros - Allow optimizations to treat the sign of a zero
1866    argument or result as insignificant.
1867
1868 ``arcp``
1869    Allow Reciprocal - Allow optimizations to use the reciprocal of an
1870    argument rather than perform division.
1871
1872 ``fast``
1873    Fast - Allow algebraically equivalent transformations that may
1874    dramatically change results in floating point (e.g. reassociate). This
1875    flag implies all the others.
1876
1877 .. _uselistorder:
1878
1879 Use-list Order Directives
1880 -------------------------
1881
1882 Use-list directives encode the in-memory order of each use-list, allowing the
1883 order to be recreated. ``<order-indexes>`` is a comma-separated list of
1884 indexes that are assigned to the referenced value's uses. The referenced
1885 value's use-list is immediately sorted by these indexes.
1886
1887 Use-list directives may appear at function scope or global scope. They are not
1888 instructions, and have no effect on the semantics of the IR. When they're at
1889 function scope, they must appear after the terminator of the final basic block.
1890
1891 If basic blocks have their address taken via ``blockaddress()`` expressions,
1892 ``uselistorder_bb`` can be used to reorder their use-lists from outside their
1893 function's scope.
1894
1895 :Syntax:
1896
1897 ::
1898
1899     uselistorder <ty> <value>, { <order-indexes> }
1900     uselistorder_bb @function, %block { <order-indexes> }
1901
1902 :Examples:
1903
1904 ::
1905
1906     define void @foo(i32 %arg1, i32 %arg2) {
1907     entry:
1908       ; ... instructions ...
1909     bb:
1910       ; ... instructions ...
1911
1912       ; At function scope.
1913       uselistorder i32 %arg1, { 1, 0, 2 }
1914       uselistorder label %bb, { 1, 0 }
1915     }
1916
1917     ; At global scope.
1918     uselistorder i32* @global, { 1, 2, 0 }
1919     uselistorder i32 7, { 1, 0 }
1920     uselistorder i32 (i32) @bar, { 1, 0 }
1921     uselistorder_bb @foo, %bb, { 5, 1, 3, 2, 0, 4 }
1922
1923 .. _typesystem:
1924
1925 Type System
1926 ===========
1927
1928 The LLVM type system is one of the most important features of the
1929 intermediate representation. Being typed enables a number of
1930 optimizations to be performed on the intermediate representation
1931 directly, without having to do extra analyses on the side before the
1932 transformation. A strong type system makes it easier to read the
1933 generated code and enables novel analyses and transformations that are
1934 not feasible to perform on normal three address code representations.
1935
1936 .. _t_void:
1937
1938 Void Type
1939 ---------
1940
1941 :Overview:
1942
1943
1944 The void type does not represent any value and has no size.
1945
1946 :Syntax:
1947
1948
1949 ::
1950
1951       void
1952
1953
1954 .. _t_function:
1955
1956 Function Type
1957 -------------
1958
1959 :Overview:
1960
1961
1962 The function type can be thought of as a function signature. It consists of a
1963 return type and a list of formal parameter types. The return type of a function
1964 type is a void type or first class type --- except for :ref:`label <t_label>`
1965 and :ref:`metadata <t_metadata>` types.
1966
1967 :Syntax:
1968
1969 ::
1970
1971       <returntype> (<parameter list>)
1972
1973 ...where '``<parameter list>``' is a comma-separated list of type
1974 specifiers. Optionally, the parameter list may include a type ``...``, which
1975 indicates that the function takes a variable number of arguments. Variable
1976 argument functions can access their arguments with the :ref:`variable argument
1977 handling intrinsic <int_varargs>` functions. '``<returntype>``' is any type
1978 except :ref:`label <t_label>` and :ref:`metadata <t_metadata>`.
1979
1980 :Examples:
1981
1982 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1983 | ``i32 (i32)``                   | function taking an ``i32``, returning an ``i32``                                                                                                                    |
1984 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1985 | ``float (i16, i32 *) *``        | :ref:`Pointer <t_pointer>` to a function that takes an ``i16`` and a :ref:`pointer <t_pointer>` to ``i32``, returning ``float``.                                    |
1986 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1987 | ``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. |
1988 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1989 | ``{i32, i32} (i32)``            | A function taking an ``i32``, returning a :ref:`structure <t_struct>` containing two ``i32`` values                                                                 |
1990 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1991
1992 .. _t_firstclass:
1993
1994 First Class Types
1995 -----------------
1996
1997 The :ref:`first class <t_firstclass>` types are perhaps the most important.
1998 Values of these types are the only ones which can be produced by
1999 instructions.
2000
2001 .. _t_single_value:
2002
2003 Single Value Types
2004 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2005
2006 These are the types that are valid in registers from CodeGen's perspective.
2007
2008 .. _t_integer:
2009
2010 Integer Type
2011 """"""""""""
2012
2013 :Overview:
2014
2015 The integer type is a very simple type that simply specifies an
2016 arbitrary bit width for the integer type desired. Any bit width from 1
2017 bit to 2\ :sup:`23`\ -1 (about 8 million) can be specified.
2018
2019 :Syntax:
2020
2021 ::
2022
2023       iN
2024
2025 The number of bits the integer will occupy is specified by the ``N``
2026 value.
2027
2028 Examples:
2029 *********
2030
2031 +----------------+------------------------------------------------+
2032 | ``i1``         | a single-bit integer.                          |
2033 +----------------+------------------------------------------------+
2034 | ``i32``        | a 32-bit integer.                              |
2035 +----------------+------------------------------------------------+
2036 | ``i1942652``   | a really big integer of over 1 million bits.   |
2037 +----------------+------------------------------------------------+
2038
2039 .. _t_floating:
2040
2041 Floating Point Types
2042 """"""""""""""""""""
2043
2044 .. list-table::
2045    :header-rows: 1
2046
2047    * - Type
2048      - Description
2049
2050    * - ``half``
2051      - 16-bit floating point value
2052
2053    * - ``float``
2054      - 32-bit floating point value
2055
2056    * - ``double``
2057      - 64-bit floating point value
2058
2059    * - ``fp128``
2060      - 128-bit floating point value (112-bit mantissa)
2061
2062    * - ``x86_fp80``
2063      -  80-bit floating point value (X87)
2064
2065    * - ``ppc_fp128``
2066      - 128-bit floating point value (two 64-bits)
2067
2068 X86_mmx Type
2069 """"""""""""
2070
2071 :Overview:
2072
2073 The x86_mmx type represents a value held in an MMX register on an x86
2074 machine. The operations allowed on it are quite limited: parameters and
2075 return values, load and store, and bitcast. User-specified MMX
2076 instructions are represented as intrinsic or asm calls with arguments
2077 and/or results of this type. There are no arrays, vectors or constants
2078 of this type.
2079
2080 :Syntax:
2081
2082 ::
2083
2084       x86_mmx
2085
2086
2087 .. _t_pointer:
2088
2089 Pointer Type
2090 """"""""""""
2091
2092 :Overview:
2093
2094 The pointer type is used to specify memory locations. Pointers are
2095 commonly used to reference objects in memory.
2096
2097 Pointer types may have an optional address space attribute defining the
2098 numbered address space where the pointed-to object resides. The default
2099 address space is number zero. The semantics of non-zero address spaces
2100 are target-specific.
2101
2102 Note that LLVM does not permit pointers to void (``void*``) nor does it
2103 permit pointers to labels (``label*``). Use ``i8*`` instead.
2104
2105 :Syntax:
2106
2107 ::
2108
2109       <type> *
2110
2111 :Examples:
2112
2113 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2114 | ``[4 x i32]*``          | A :ref:`pointer <t_pointer>` to :ref:`array <t_array>` of four ``i32`` values.                               |
2115 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2116 | ``i32 (i32*) *``        | A :ref:`pointer <t_pointer>` to a :ref:`function <t_function>` that takes an ``i32*``, returning an ``i32``. |
2117 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2118 | ``i32 addrspace(5)*``   | A :ref:`pointer <t_pointer>` to an ``i32`` value that resides in address space #5.                           |
2119 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2120
2121 .. _t_vector:
2122
2123 Vector Type
2124 """""""""""
2125
2126 :Overview:
2127
2128 A vector type is a simple derived type that represents a vector of
2129 elements. Vector types are used when multiple primitive data are
2130 operated in parallel using a single instruction (SIMD). A vector type
2131 requires a size (number of elements) and an underlying primitive data
2132 type. Vector types are considered :ref:`first class <t_firstclass>`.
2133
2134 :Syntax:
2135
2136 ::
2137
2138       < <# elements> x <elementtype> >
2139
2140 The number of elements is a constant integer value larger than 0;
2141 elementtype may be any integer, floating point or pointer type. Vectors
2142 of size zero are not allowed.
2143
2144 :Examples:
2145
2146 +-------------------+--------------------------------------------------+
2147 | ``<4 x i32>``     | Vector of 4 32-bit integer values.               |
2148 +-------------------+--------------------------------------------------+
2149 | ``<8 x float>``   | Vector of 8 32-bit floating-point values.        |
2150 +-------------------+--------------------------------------------------+
2151 | ``<2 x i64>``     | Vector of 2 64-bit integer values.               |
2152 +-------------------+--------------------------------------------------+
2153 | ``<4 x i64*>``    | Vector of 4 pointers to 64-bit integer values.   |
2154 +-------------------+--------------------------------------------------+
2155
2156 .. _t_label:
2157
2158 Label Type
2159 ^^^^^^^^^^
2160
2161 :Overview:
2162
2163 The label type represents code labels.
2164
2165 :Syntax:
2166
2167 ::
2168
2169       label
2170
2171 .. _t_token:
2172
2173 Token Type
2174 ^^^^^^^^^^
2175
2176 :Overview:
2177
2178 The token type is used when a value is associated with an instruction
2179 but all uses of the value must not attempt to introspect or obscure it.
2180 As such, it is not appropriate to have a :ref:`phi <i_phi>` or
2181 :ref:`select <i_select>` of type token.
2182
2183 :Syntax:
2184
2185 ::
2186
2187       token
2188
2189
2190
2191 .. _t_metadata:
2192
2193 Metadata Type
2194 ^^^^^^^^^^^^^
2195
2196 :Overview:
2197
2198 The metadata type represents embedded metadata. No derived types may be
2199 created from metadata except for :ref:`function <t_function>` arguments.
2200
2201 :Syntax:
2202
2203 ::
2204
2205       metadata
2206
2207 .. _t_aggregate:
2208
2209 Aggregate Types
2210 ^^^^^^^^^^^^^^^
2211
2212 Aggregate Types are a subset of derived types that can contain multiple
2213 member types. :ref:`Arrays <t_array>` and :ref:`structs <t_struct>` are
2214 aggregate types. :ref:`Vectors <t_vector>` are not considered to be
2215 aggregate types.
2216
2217 .. _t_array:
2218
2219 Array Type
2220 """"""""""
2221
2222 :Overview:
2223
2224 The array type is a very simple derived type that arranges elements
2225 sequentially in memory. The array type requires a size (number of
2226 elements) and an underlying data type.
2227
2228 :Syntax:
2229
2230 ::
2231
2232       [<# elements> x <elementtype>]
2233
2234 The number of elements is a constant integer value; ``elementtype`` may
2235 be any type with a size.
2236
2237 :Examples:
2238
2239 +------------------+--------------------------------------+
2240 | ``[40 x i32]``   | Array of 40 32-bit integer values.   |
2241 +------------------+--------------------------------------+
2242 | ``[41 x i32]``   | Array of 41 32-bit integer values.   |
2243 +------------------+--------------------------------------+
2244 | ``[4 x i8]``     | Array of 4 8-bit integer values.     |
2245 +------------------+--------------------------------------+
2246
2247 Here are some examples of multidimensional arrays:
2248
2249 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2250 | ``[3 x [4 x i32]]``         | 3x4 array of 32-bit integer values.                      |
2251 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2252 | ``[12 x [10 x float]]``     | 12x10 array of single precision floating point values.   |
2253 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2254 | ``[2 x [3 x [4 x i16]]]``   | 2x3x4 array of 16-bit integer values.                    |
2255 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2256
2257 There is no restriction on indexing beyond the end of the array implied
2258 by a static type (though there are restrictions on indexing beyond the
2259 bounds of an allocated object in some cases). This means that
2260 single-dimension 'variable sized array' addressing can be implemented in
2261 LLVM with a zero length array type. An implementation of 'pascal style
2262 arrays' in LLVM could use the type "``{ i32, [0 x float]}``", for
2263 example.
2264
2265 .. _t_struct:
2266
2267 Structure Type
2268 """"""""""""""
2269
2270 :Overview:
2271
2272 The structure type is used to represent a collection of data members
2273 together in memory. The elements of a structure may be any type that has
2274 a size.
2275
2276 Structures in memory are accessed using '``load``' and '``store``' by
2277 getting a pointer to a field with the '``getelementptr``' instruction.
2278 Structures in registers are accessed using the '``extractvalue``' and
2279 '``insertvalue``' instructions.
2280
2281 Structures may optionally be "packed" structures, which indicate that
2282 the alignment of the struct is one byte, and that there is no padding
2283 between the elements. In non-packed structs, padding between field types
2284 is inserted as defined by the DataLayout string in the module, which is
2285 required to match what the underlying code generator expects.
2286
2287 Structures can either be "literal" or "identified". A literal structure
2288 is defined inline with other types (e.g. ``{i32, i32}*``) whereas
2289 identified types are always defined at the top level with a name.
2290 Literal types are uniqued by their contents and can never be recursive
2291 or opaque since there is no way to write one. Identified types can be
2292 recursive, can be opaqued, and are never uniqued.
2293
2294 :Syntax:
2295
2296 ::
2297
2298       %T1 = type { <type list> }     ; Identified normal struct type
2299       %T2 = type <{ <type list> }>   ; Identified packed struct type
2300
2301 :Examples:
2302
2303 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2304 | ``{ i32, i32, i32 }``        | A triple of three ``i32`` values                                                                                                                                                      |
2305 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2306 | ``{ 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``.  |
2307 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2308 | ``<{ i8, i32 }>``            | A packed struct known to be 5 bytes in size.                                                                                                                                          |
2309 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2310
2311 .. _t_opaque:
2312
2313 Opaque Structure Types
2314 """"""""""""""""""""""
2315
2316 :Overview:
2317
2318 Opaque structure types are used to represent named structure types that
2319 do not have a body specified. This corresponds (for example) to the C
2320 notion of a forward declared structure.
2321
2322 :Syntax:
2323
2324 ::
2325
2326       %X = type opaque
2327       %52 = type opaque
2328
2329 :Examples:
2330
2331 +--------------+-------------------+
2332 | ``opaque``   | An opaque type.   |
2333 +--------------+-------------------+
2334
2335 .. _constants:
2336
2337 Constants
2338 =========
2339
2340 LLVM has several different basic types of constants. This section
2341 describes them all and their syntax.
2342
2343 Simple Constants
2344 ----------------
2345
2346 **Boolean constants**
2347     The two strings '``true``' and '``false``' are both valid constants
2348     of the ``i1`` type.
2349 **Integer constants**
2350     Standard integers (such as '4') are constants of the
2351     :ref:`integer <t_integer>` type. Negative numbers may be used with
2352     integer types.
2353 **Floating point constants**
2354     Floating point constants use standard decimal notation (e.g.
2355     123.421), exponential notation (e.g. 1.23421e+2), or a more precise
2356     hexadecimal notation (see below). The assembler requires the exact
2357     decimal value of a floating-point constant. For example, the
2358     assembler accepts 1.25 but rejects 1.3 because 1.3 is a repeating
2359     decimal in binary. Floating point constants must have a :ref:`floating
2360     point <t_floating>` type.
2361 **Null pointer constants**
2362     The identifier '``null``' is recognized as a null pointer constant
2363     and must be of :ref:`pointer type <t_pointer>`.
2364
2365 The one non-intuitive notation for constants is the hexadecimal form of
2366 floating point constants. For example, the form
2367 '``double    0x432ff973cafa8000``' is equivalent to (but harder to read
2368 than) '``double 4.5e+15``'. The only time hexadecimal floating point
2369 constants are required (and the only time that they are generated by the
2370 disassembler) is when a floating point constant must be emitted but it
2371 cannot be represented as a decimal floating point number in a reasonable
2372 number of digits. For example, NaN's, infinities, and other special
2373 values are represented in their IEEE hexadecimal format so that assembly
2374 and disassembly do not cause any bits to change in the constants.
2375
2376 When using the hexadecimal form, constants of types half, float, and
2377 double are represented using the 16-digit form shown above (which
2378 matches the IEEE754 representation for double); half and float values
2379 must, however, be exactly representable as IEEE 754 half and single
2380 precision, respectively. Hexadecimal format is always used for long
2381 double, and there are three forms of long double. The 80-bit format used
2382 by x86 is represented as ``0xK`` followed by 20 hexadecimal digits. The
2383 128-bit format used by PowerPC (two adjacent doubles) is represented by
2384 ``0xM`` followed by 32 hexadecimal digits. The IEEE 128-bit format is
2385 represented by ``0xL`` followed by 32 hexadecimal digits. Long doubles
2386 will only work if they match the long double format on your target.
2387 The IEEE 16-bit format (half precision) is represented by ``0xH``
2388 followed by 4 hexadecimal digits. All hexadecimal formats are big-endian
2389 (sign bit at the left).
2390
2391 There are no constants of type x86_mmx.
2392
2393 .. _complexconstants:
2394
2395 Complex Constants
2396 -----------------
2397
2398 Complex constants are a (potentially recursive) combination of simple
2399 constants and smaller complex constants.
2400
2401 **Structure constants**
2402     Structure constants are represented with notation similar to
2403     structure type definitions (a comma separated list of elements,
2404     surrounded by braces (``{}``)). For example:
2405     "``{ i32 4, float 17.0, i32* @G }``", where "``@G``" is declared as
2406     "``@G = external global i32``". Structure constants must have
2407     :ref:`structure type <t_struct>`, and the number and types of elements
2408     must match those specified by the type.
2409 **Array constants**
2410     Array constants are represented with notation similar to array type
2411     definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2412     square brackets (``[]``)). For example:
2413     "``[ i32 42, i32 11, i32 74 ]``". Array constants must have
2414     :ref:`array type <t_array>`, and the number and types of elements must
2415     match those specified by the type. As a special case, character array
2416     constants may also be represented as a double-quoted string using the ``c``
2417     prefix. For example: "``c"Hello World\0A\00"``".
2418 **Vector constants**
2419     Vector constants are represented with notation similar to vector
2420     type definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2421     less-than/greater-than's (``<>``)). For example:
2422     "``< i32 42, i32 11, i32 74, i32 100 >``". Vector constants
2423     must have :ref:`vector type <t_vector>`, and the number and types of
2424     elements must match those specified by the type.
2425 **Zero initialization**
2426     The string '``zeroinitializer``' can be used to zero initialize a
2427     value to zero of *any* type, including scalar and
2428     :ref:`aggregate <t_aggregate>` types. This is often used to avoid
2429     having to print large zero initializers (e.g. for large arrays) and
2430     is always exactly equivalent to using explicit zero initializers.
2431 **Metadata node**
2432     A metadata node is a constant tuple without types. For example:
2433     "``!{!0, !{!2, !0}, !"test"}``". Metadata can reference constant values,
2434     for example: "``!{!0, i32 0, i8* @global, i64 (i64)* @function, !"str"}``".
2435     Unlike other typed constants that are meant to be interpreted as part of
2436     the instruction stream, metadata is a place to attach additional
2437     information such as debug info.
2438
2439 Global Variable and Function Addresses
2440 --------------------------------------
2441
2442 The addresses of :ref:`global variables <globalvars>` and
2443 :ref:`functions <functionstructure>` are always implicitly valid
2444 (link-time) constants. These constants are explicitly referenced when
2445 the :ref:`identifier for the global <identifiers>` is used and always have
2446 :ref:`pointer <t_pointer>` type. For example, the following is a legal LLVM
2447 file:
2448
2449 .. code-block:: llvm
2450
2451     @X = global i32 17
2452     @Y = global i32 42
2453     @Z = global [2 x i32*] [ i32* @X, i32* @Y ]
2454
2455 .. _undefvalues:
2456
2457 Undefined Values
2458 ----------------
2459
2460 The string '``undef``' can be used anywhere a constant is expected, and
2461 indicates that the user of the value may receive an unspecified
2462 bit-pattern. Undefined values may be of any type (other than '``label``'
2463 or '``void``') and be used anywhere a constant is permitted.
2464
2465 Undefined values are useful because they indicate to the compiler that
2466 the program is well defined no matter what value is used. This gives the
2467 compiler more freedom to optimize. Here are some examples of
2468 (potentially surprising) transformations that are valid (in pseudo IR):
2469
2470 .. code-block:: llvm
2471
2472       %A = add %X, undef
2473       %B = sub %X, undef
2474       %C = xor %X, undef
2475     Safe:
2476       %A = undef
2477       %B = undef
2478       %C = undef
2479
2480 This is safe because all of the output bits are affected by the undef
2481 bits. Any output bit can have a zero or one depending on the input bits.
2482
2483 .. code-block:: llvm
2484
2485       %A = or %X, undef
2486       %B = and %X, undef
2487     Safe:
2488       %A = -1
2489       %B = 0
2490     Unsafe:
2491       %A = undef
2492       %B = undef
2493
2494 These logical operations have bits that are not always affected by the
2495 input. For example, if ``%X`` has a zero bit, then the output of the
2496 '``and``' operation will always be a zero for that bit, no matter what
2497 the corresponding bit from the '``undef``' is. As such, it is unsafe to
2498 optimize or assume that the result of the '``and``' is '``undef``'.
2499 However, it is safe to assume that all bits of the '``undef``' could be
2500 0, and optimize the '``and``' to 0. Likewise, it is safe to assume that
2501 all the bits of the '``undef``' operand to the '``or``' could be set,
2502 allowing the '``or``' to be folded to -1.
2503
2504 .. code-block:: llvm
2505
2506       %A = select undef, %X, %Y
2507       %B = select undef, 42, %Y
2508       %C = select %X, %Y, undef
2509     Safe:
2510       %A = %X     (or %Y)
2511       %B = 42     (or %Y)
2512       %C = %Y
2513     Unsafe:
2514       %A = undef
2515       %B = undef
2516       %C = undef
2517
2518 This set of examples shows that undefined '``select``' (and conditional
2519 branch) conditions can go *either way*, but they have to come from one
2520 of the two operands. In the ``%A`` example, if ``%X`` and ``%Y`` were
2521 both known to have a clear low bit, then ``%A`` would have to have a
2522 cleared low bit. However, in the ``%C`` example, the optimizer is
2523 allowed to assume that the '``undef``' operand could be the same as
2524 ``%Y``, allowing the whole '``select``' to be eliminated.
2525
2526 .. code-block:: llvm
2527
2528       %A = xor undef, undef
2529
2530       %B = undef
2531       %C = xor %B, %B
2532
2533       %D = undef
2534       %E = icmp slt %D, 4
2535       %F = icmp gte %D, 4
2536
2537     Safe:
2538       %A = undef
2539       %B = undef
2540       %C = undef
2541       %D = undef
2542       %E = undef
2543       %F = undef
2544
2545 This example points out that two '``undef``' operands are not
2546 necessarily the same. This can be surprising to people (and also matches
2547 C semantics) where they assume that "``X^X``" is always zero, even if
2548 ``X`` is undefined. This isn't true for a number of reasons, but the
2549 short answer is that an '``undef``' "variable" can arbitrarily change
2550 its value over its "live range". This is true because the variable
2551 doesn't actually *have a live range*. Instead, the value is logically
2552 read from arbitrary registers that happen to be around when needed, so
2553 the value is not necessarily consistent over time. In fact, ``%A`` and
2554 ``%C`` need to have the same semantics or the core LLVM "replace all
2555 uses with" concept would not hold.
2556
2557 .. code-block:: llvm
2558
2559       %A = fdiv undef, %X
2560       %B = fdiv %X, undef
2561     Safe:
2562       %A = undef
2563     b: unreachable
2564
2565 These examples show the crucial difference between an *undefined value*
2566 and *undefined behavior*. An undefined value (like '``undef``') is
2567 allowed to have an arbitrary bit-pattern. This means that the ``%A``
2568 operation can be constant folded to '``undef``', because the '``undef``'
2569 could be an SNaN, and ``fdiv`` is not (currently) defined on SNaN's.
2570 However, in the second example, we can make a more aggressive
2571 assumption: because the ``undef`` is allowed to be an arbitrary value,
2572 we are allowed to assume that it could be zero. Since a divide by zero
2573 has *undefined behavior*, we are allowed to assume that the operation
2574 does not execute at all. This allows us to delete the divide and all
2575 code after it. Because the undefined operation "can't happen", the
2576 optimizer can assume that it occurs in dead code.
2577
2578 .. code-block:: llvm
2579
2580     a:  store undef -> %X
2581     b:  store %X -> undef
2582     Safe:
2583     a: <deleted>
2584     b: unreachable
2585
2586 These examples reiterate the ``fdiv`` example: a store *of* an undefined
2587 value can be assumed to not have any effect; we can assume that the
2588 value is overwritten with bits that happen to match what was already
2589 there. However, a store *to* an undefined location could clobber
2590 arbitrary memory, therefore, it has undefined behavior.
2591
2592 .. _poisonvalues:
2593
2594 Poison Values
2595 -------------
2596
2597 Poison values are similar to :ref:`undef values <undefvalues>`, however
2598 they also represent the fact that an instruction or constant expression
2599 that cannot evoke side effects has nevertheless detected a condition
2600 that results in undefined behavior.
2601
2602 There is currently no way of representing a poison value in the IR; they
2603 only exist when produced by operations such as :ref:`add <i_add>` with
2604 the ``nsw`` flag.
2605
2606 Poison value behavior is defined in terms of value *dependence*:
2607
2608 -  Values other than :ref:`phi <i_phi>` nodes depend on their operands.
2609 -  :ref:`Phi <i_phi>` nodes depend on the operand corresponding to
2610    their dynamic predecessor basic block.
2611 -  Function arguments depend on the corresponding actual argument values
2612    in the dynamic callers of their functions.
2613 -  :ref:`Call <i_call>` instructions depend on the :ref:`ret <i_ret>`
2614    instructions that dynamically transfer control back to them.
2615 -  :ref:`Invoke <i_invoke>` instructions depend on the
2616    :ref:`ret <i_ret>`, :ref:`resume <i_resume>`, or exception-throwing
2617    call instructions that dynamically transfer control back to them.
2618 -  Non-volatile loads and stores depend on the most recent stores to all
2619    of the referenced memory addresses, following the order in the IR
2620    (including loads and stores implied by intrinsics such as
2621    :ref:`@llvm.memcpy <int_memcpy>`.)
2622 -  An instruction with externally visible side effects depends on the
2623    most recent preceding instruction with externally visible side
2624    effects, following the order in the IR. (This includes :ref:`volatile
2625    operations <volatile>`.)
2626 -  An instruction *control-depends* on a :ref:`terminator
2627    instruction <terminators>` if the terminator instruction has
2628    multiple successors and the instruction is always executed when
2629    control transfers to one of the successors, and may not be executed
2630    when control is transferred to another.
2631 -  Additionally, an instruction also *control-depends* on a terminator
2632    instruction if the set of instructions it otherwise depends on would
2633    be different if the terminator had transferred control to a different
2634    successor.
2635 -  Dependence is transitive.
2636
2637 Poison values have the same behavior as :ref:`undef values <undefvalues>`,
2638 with the additional effect that any instruction that has a *dependence*
2639 on a poison value has undefined behavior.
2640
2641 Here are some examples:
2642
2643 .. code-block:: llvm
2644
2645     entry:
2646       %poison = sub nuw i32 0, 1           ; Results in a poison value.
2647       %still_poison = and i32 %poison, 0   ; 0, but also poison.
2648       %poison_yet_again = getelementptr i32, i32* @h, i32 %still_poison
2649       store i32 0, i32* %poison_yet_again  ; memory at @h[0] is poisoned
2650
2651       store i32 %poison, i32* @g           ; Poison value stored to memory.
2652       %poison2 = load i32, i32* @g         ; Poison value loaded back from memory.
2653
2654       store volatile i32 %poison, i32* @g  ; External observation; undefined behavior.
2655
2656       %narrowaddr = bitcast i32* @g to i16*
2657       %wideaddr = bitcast i32* @g to i64*
2658       %poison3 = load i16, i16* %narrowaddr ; Returns a poison value.
2659       %poison4 = load i64, i64* %wideaddr  ; Returns a poison value.
2660
2661       %cmp = icmp slt i32 %poison, 0       ; Returns a poison value.
2662       br i1 %cmp, label %true, label %end  ; Branch to either destination.
2663
2664     true:
2665       store volatile i32 0, i32* @g        ; This is control-dependent on %cmp, so
2666                                            ; it has undefined behavior.
2667       br label %end
2668
2669     end:
2670       %p = phi i32 [ 0, %entry ], [ 1, %true ]
2671                                            ; Both edges into this PHI are
2672                                            ; control-dependent on %cmp, so this
2673                                            ; always results in a poison value.
2674
2675       store volatile i32 0, i32* @g        ; This would depend on the store in %true
2676                                            ; if %cmp is true, or the store in %entry
2677                                            ; otherwise, so this is undefined behavior.
2678
2679       br i1 %cmp, label %second_true, label %second_end
2680                                            ; The same branch again, but this time the
2681                                            ; true block doesn't have side effects.
2682
2683     second_true:
2684       ; No side effects!
2685       ret void
2686
2687     second_end:
2688       store volatile i32 0, i32* @g        ; This time, the instruction always depends
2689                                            ; on the store in %end. Also, it is
2690                                            ; control-equivalent to %end, so this is
2691                                            ; well-defined (ignoring earlier undefined
2692                                            ; behavior in this example).
2693
2694 .. _blockaddress:
2695
2696 Addresses of Basic Blocks
2697 -------------------------
2698
2699 ``blockaddress(@function, %block)``
2700
2701 The '``blockaddress``' constant computes the address of the specified
2702 basic block in the specified function, and always has an ``i8*`` type.
2703 Taking the address of the entry block is illegal.
2704
2705 This value only has defined behavior when used as an operand to the
2706 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`' instruction, or for comparisons
2707 against null. Pointer equality tests between labels addresses results in
2708 undefined behavior --- though, again, comparison against null is ok, and
2709 no label is equal to the null pointer. This may be passed around as an
2710 opaque pointer sized value as long as the bits are not inspected. This
2711 allows ``ptrtoint`` and arithmetic to be performed on these values so
2712 long as the original value is reconstituted before the ``indirectbr``
2713 instruction.
2714
2715 Finally, some targets may provide defined semantics when using the value
2716 as the operand to an inline assembly, but that is target specific.
2717
2718 .. _constantexprs:
2719
2720 Constant Expressions
2721 --------------------
2722
2723 Constant expressions are used to allow expressions involving other
2724 constants to be used as constants. Constant expressions may be of any
2725 :ref:`first class <t_firstclass>` type and may involve any LLVM operation
2726 that does not have side effects (e.g. load and call are not supported).
2727 The following is the syntax for constant expressions:
2728
2729 ``trunc (CST to TYPE)``
2730     Truncate a constant to another type. The bit size of CST must be
2731     larger than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2732 ``zext (CST to TYPE)``
2733     Zero extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2734     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2735 ``sext (CST to TYPE)``
2736     Sign extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2737     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2738 ``fptrunc (CST to TYPE)``
2739     Truncate a floating point constant to another floating point type.
2740     The size of CST must be larger than the size of TYPE. Both types
2741     must be floating point.
2742 ``fpext (CST to TYPE)``
2743     Floating point extend a constant to another type. The size of CST
2744     must be smaller or equal to the size of TYPE. Both types must be
2745     floating point.
2746 ``fptoui (CST to TYPE)``
2747     Convert a floating point constant to the corresponding unsigned
2748     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2749     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2750     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2751     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2752 ``fptosi (CST to TYPE)``
2753     Convert a floating point constant to the corresponding signed
2754     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2755     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2756     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2757     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2758 ``uitofp (CST to TYPE)``
2759     Convert an unsigned integer constant to the corresponding floating
2760     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2761     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2762     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2763     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2764 ``sitofp (CST to TYPE)``
2765     Convert a signed integer constant to the corresponding floating
2766     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2767     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2768     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2769     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2770 ``ptrtoint (CST to TYPE)``
2771     Convert a pointer typed constant to the corresponding integer
2772     constant. ``TYPE`` must be an integer type. ``CST`` must be of
2773     pointer type. The ``CST`` value is zero extended, truncated, or
2774     unchanged to make it fit in ``TYPE``.
2775 ``inttoptr (CST to TYPE)``
2776     Convert an integer constant to a pointer constant. TYPE must be a
2777     pointer type. CST must be of integer type. The CST value is zero
2778     extended, truncated, or unchanged to make it fit in a pointer size.
2779     This one is *really* dangerous!
2780 ``bitcast (CST to TYPE)``
2781     Convert a constant, CST, to another TYPE. The constraints of the
2782     operands are the same as those for the :ref:`bitcast
2783     instruction <i_bitcast>`.
2784 ``addrspacecast (CST to TYPE)``
2785     Convert a constant pointer or constant vector of pointer, CST, to another
2786     TYPE in a different address space. The constraints of the operands are the
2787     same as those for the :ref:`addrspacecast instruction <i_addrspacecast>`.
2788 ``getelementptr (TY, CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``, ``getelementptr inbounds (TY, CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``
2789     Perform the :ref:`getelementptr operation <i_getelementptr>` on
2790     constants. As with the :ref:`getelementptr <i_getelementptr>`
2791     instruction, the index list may have zero or more indexes, which are
2792     required to make sense for the type of "pointer to TY".
2793 ``select (COND, VAL1, VAL2)``
2794     Perform the :ref:`select operation <i_select>` on constants.
2795 ``icmp COND (VAL1, VAL2)``
2796     Performs the :ref:`icmp operation <i_icmp>` on constants.
2797 ``fcmp COND (VAL1, VAL2)``
2798     Performs the :ref:`fcmp operation <i_fcmp>` on constants.
2799 ``extractelement (VAL, IDX)``
2800     Perform the :ref:`extractelement operation <i_extractelement>` on
2801     constants.
2802 ``insertelement (VAL, ELT, IDX)``
2803     Perform the :ref:`insertelement operation <i_insertelement>` on
2804     constants.
2805 ``shufflevector (VEC1, VEC2, IDXMASK)``
2806     Perform the :ref:`shufflevector operation <i_shufflevector>` on
2807     constants.
2808 ``extractvalue (VAL, IDX0, IDX1, ...)``
2809     Perform the :ref:`extractvalue operation <i_extractvalue>` on
2810     constants. The index list is interpreted in a similar manner as
2811     indices in a ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At
2812     least one index value must be specified.
2813 ``insertvalue (VAL, ELT, IDX0, IDX1, ...)``
2814     Perform the :ref:`insertvalue operation <i_insertvalue>` on constants.
2815     The index list is interpreted in a similar manner as indices in a
2816     ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At least one index
2817     value must be specified.
2818 ``OPCODE (LHS, RHS)``
2819     Perform the specified operation of the LHS and RHS constants. OPCODE
2820     may be any of the :ref:`binary <binaryops>` or :ref:`bitwise
2821     binary <bitwiseops>` operations. The constraints on operands are
2822     the same as those for the corresponding instruction (e.g. no bitwise
2823     operations on floating point values are allowed).
2824
2825 Other Values
2826 ============
2827
2828 .. _inlineasmexprs:
2829
2830 Inline Assembler Expressions
2831 ----------------------------
2832
2833 LLVM supports inline assembler expressions (as opposed to :ref:`Module-Level
2834 Inline Assembly <moduleasm>`) through the use of a special value. This value
2835 represents the inline assembler as a template string (containing the
2836 instructions to emit), a list of operand constraints (stored as a string), a
2837 flag that indicates whether or not the inline asm expression has side effects,
2838 and a flag indicating whether the function containing the asm needs to align its
2839 stack conservatively.
2840
2841 The template string supports argument substitution of the operands using "``$``"
2842 followed by a number, to indicate substitution of the given register/memory
2843 location, as specified by the constraint string. "``${NUM:MODIFIER}``" may also
2844 be used, where ``MODIFIER`` is a target-specific annotation for how to print the
2845 operand (See :ref:`inline-asm-modifiers`).
2846
2847 A literal "``$``" may be included by using "``$$``" in the template. To include
2848 other special characters into the output, the usual "``\XX``" escapes may be
2849 used, just as in other strings. Note that after template substitution, the
2850 resulting assembly string is parsed by LLVM's integrated assembler unless it is
2851 disabled -- even when emitting a ``.s`` file -- and thus must contain assembly
2852 syntax known to LLVM.
2853
2854 LLVM's support for inline asm is modeled closely on the requirements of Clang's
2855 GCC-compatible inline-asm support. Thus, the feature-set and the constraint and
2856 modifier codes listed here are similar or identical to those in GCC's inline asm
2857 support. However, to be clear, the syntax of the template and constraint strings
2858 described here is *not* the same as the syntax accepted by GCC and Clang, and,
2859 while most constraint letters are passed through as-is by Clang, some get
2860 translated to other codes when converting from the C source to the LLVM
2861 assembly.
2862
2863 An example inline assembler expression is:
2864
2865 .. code-block:: llvm
2866
2867     i32 (i32) asm "bswap $0", "=r,r"
2868
2869 Inline assembler expressions may **only** be used as the callee operand
2870 of a :ref:`call <i_call>` or an :ref:`invoke <i_invoke>` instruction.
2871 Thus, typically we have:
2872
2873 .. code-block:: llvm
2874
2875     %X = call i32 asm "bswap $0", "=r,r"(i32 %Y)
2876
2877 Inline asms with side effects not visible in the constraint list must be
2878 marked as having side effects. This is done through the use of the
2879 '``sideeffect``' keyword, like so:
2880
2881 .. code-block:: llvm
2882
2883     call void asm sideeffect "eieio", ""()
2884
2885 In some cases inline asms will contain code that will not work unless
2886 the stack is aligned in some way, such as calls or SSE instructions on
2887 x86, yet will not contain code that does that alignment within the asm.
2888 The compiler should make conservative assumptions about what the asm
2889 might contain and should generate its usual stack alignment code in the
2890 prologue if the '``alignstack``' keyword is present:
2891
2892 .. code-block:: llvm
2893
2894     call void asm alignstack "eieio", ""()
2895
2896 Inline asms also support using non-standard assembly dialects. The
2897 assumed dialect is ATT. When the '``inteldialect``' keyword is present,
2898 the inline asm is using the Intel dialect. Currently, ATT and Intel are
2899 the only supported dialects. An example is:
2900
2901 .. code-block:: llvm
2902
2903     call void asm inteldialect "eieio", ""()
2904
2905 If multiple keywords appear the '``sideeffect``' keyword must come
2906 first, the '``alignstack``' keyword second and the '``inteldialect``'
2907 keyword last.
2908
2909 Inline Asm Constraint String
2910 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2911
2912 The constraint list is a comma-separated string, each element containing one or
2913 more constraint codes.
2914
2915 For each element in the constraint list an appropriate register or memory
2916 operand will be chosen, and it will be made available to assembly template
2917 string expansion as ``$0`` for the first constraint in the list, ``$1`` for the
2918 second, etc.
2919
2920 There are three different types of constraints, which are distinguished by a
2921 prefix symbol in front of the constraint code: Output, Input, and Clobber. The
2922 constraints must always be given in that order: outputs first, then inputs, then
2923 clobbers. They cannot be intermingled.
2924
2925 There are also three different categories of constraint codes:
2926
2927 - Register constraint. This is either a register class, or a fixed physical
2928   register. This kind of constraint will allocate a register, and if necessary,
2929   bitcast the argument or result to the appropriate type.
2930 - Memory constraint. This kind of constraint is for use with an instruction
2931   taking a memory operand. Different constraints allow for different addressing
2932   modes used by the target.
2933 - Immediate value constraint. This kind of constraint is for an integer or other
2934   immediate value which can be rendered directly into an instruction. The
2935   various target-specific constraints allow the selection of a value in the
2936   proper range for the instruction you wish to use it with.
2937
2938 Output constraints
2939 """"""""""""""""""
2940
2941 Output constraints are specified by an "``=``" prefix (e.g. "``=r``"). This
2942 indicates that the assembly will write to this operand, and the operand will
2943 then be made available as a return value of the ``asm`` expression. Output
2944 constraints do not consume an argument from the call instruction. (Except, see
2945 below about indirect outputs).
2946
2947 Normally, it is expected that no output locations are written to by the assembly
2948 expression until *all* of the inputs have been read. As such, LLVM may assign
2949 the same register to an output and an input. If this is not safe (e.g. if the
2950 assembly contains two instructions, where the first writes to one output, and
2951 the second reads an input and writes to a second output), then the "``&``"
2952 modifier must be used (e.g. "``=&r``") to specify that the output is an
2953 "early-clobber" output. Marking an ouput as "early-clobber" ensures that LLVM
2954 will not use the same register for any inputs (other than an input tied to this
2955 output).
2956
2957 Input constraints
2958 """""""""""""""""
2959
2960 Input constraints do not have a prefix -- just the constraint codes. Each input
2961 constraint will consume one argument from the call instruction. It is not
2962 permitted for the asm to write to any input register or memory location (unless
2963 that input is tied to an output). Note also that multiple inputs may all be
2964 assigned to the same register, if LLVM can determine that they necessarily all
2965 contain the same value.
2966
2967 Instead of providing a Constraint Code, input constraints may also "tie"
2968 themselves to an output constraint, by providing an integer as the constraint
2969 string. Tied inputs still consume an argument from the call instruction, and
2970 take up a position in the asm template numbering as is usual -- they will simply
2971 be constrained to always use the same register as the output they've been tied
2972 to. For example, a constraint string of "``=r,0``" says to assign a register for
2973 output, and use that register as an input as well (it being the 0'th
2974 constraint).
2975
2976 It is permitted to tie an input to an "early-clobber" output. In that case, no
2977 *other* input may share the same register as the input tied to the early-clobber
2978 (even when the other input has the same value).
2979
2980 You may only tie an input to an output which has a register constraint, not a
2981 memory constraint. Only a single input may be tied to an output.
2982
2983 There is also an "interesting" feature which deserves a bit of explanation: if a
2984 register class constraint allocates a register which is too small for the value
2985 type operand provided as input, the input value will be split into multiple
2986 registers, and all of them passed to the inline asm.
2987
2988 However, this feature is often not as useful as you might think.
2989
2990 Firstly, the registers are *not* guaranteed to be consecutive. So, on those
2991 architectures that have instructions which operate on multiple consecutive
2992 instructions, this is not an appropriate way to support them. (e.g. the 32-bit
2993 SparcV8 has a 64-bit load, which instruction takes a single 32-bit register. The
2994 hardware then loads into both the named register, and the next register. This
2995 feature of inline asm would not be useful to support that.)
2996
2997 A few of the targets provide a template string modifier allowing explicit access
2998 to the second register of a two-register operand (e.g. MIPS ``L``, ``M``, and
2999 ``D``). On such an architecture, you can actually access the second allocated
3000 register (yet, still, not any subsequent ones). But, in that case, you're still
3001 probably better off simply splitting the value into two separate operands, for
3002 clarity. (e.g. see the description of the ``A`` constraint on X86, which,
3003 despite existing only for use with this feature, is not really a good idea to
3004 use)
3005
3006 Indirect inputs and outputs
3007 """""""""""""""""""""""""""
3008
3009 Indirect output or input constraints can be specified by the "``*``" modifier
3010 (which goes after the "``=``" in case of an output). This indicates that the asm
3011 will write to or read from the contents of an *address* provided as an input
3012 argument. (Note that in this way, indirect outputs act more like an *input* than
3013 an output: just like an input, they consume an argument of the call expression,
3014 rather than producing a return value. An indirect output constraint is an
3015 "output" only in that the asm is expected to write to the contents of the input
3016 memory location, instead of just read from it).
3017
3018 This is most typically used for memory constraint, e.g. "``=*m``", to pass the
3019 address of a variable as a value.
3020
3021 It is also possible to use an indirect *register* constraint, but only on output
3022 (e.g. "``=*r``"). This will cause LLVM to allocate a register for an output
3023 value normally, and then, separately emit a store to the address provided as
3024 input, after the provided inline asm. (It's not clear what value this
3025 functionality provides, compared to writing the store explicitly after the asm
3026 statement, and it can only produce worse code, since it bypasses many
3027 optimization passes. I would recommend not using it.)
3028
3029
3030 Clobber constraints
3031 """""""""""""""""""
3032
3033 A clobber constraint is indicated by a "``~``" prefix. A clobber does not
3034 consume an input operand, nor generate an output. Clobbers cannot use any of the
3035 general constraint code letters -- they may use only explicit register
3036 constraints, e.g. "``~{eax}``". The one exception is that a clobber string of
3037 "``~{memory}``" indicates that the assembly writes to arbitrary undeclared
3038 memory locations -- not only the memory pointed to by a declared indirect
3039 output.
3040
3041
3042 Constraint Codes
3043 """"""""""""""""
3044 After a potential prefix comes constraint code, or codes.
3045
3046 A Constraint Code is either a single letter (e.g. "``r``"), a "``^``" character
3047 followed by two letters (e.g. "``^wc``"), or "``{``" register-name "``}``"
3048 (e.g. "``{eax}``").
3049
3050 The one and two letter constraint codes are typically chosen to be the same as
3051 GCC's constraint codes.
3052
3053 A single constraint may include one or more than constraint code in it, leaving
3054 it up to LLVM to choose which one to use. This is included mainly for
3055 compatibility with the translation of GCC inline asm coming from clang.
3056
3057 There are two ways to specify alternatives, and either or both may be used in an
3058 inline asm constraint list:
3059
3060 1) Append the codes to each other, making a constraint code set. E.g. "``im``"
3061    or "``{eax}m``". This means "choose any of the options in the set". The
3062    choice of constraint is made independently for each constraint in the
3063    constraint list.
3064
3065 2) Use "``|``" between constraint code sets, creating alternatives. Every
3066    constraint in the constraint list must have the same number of alternative
3067    sets. With this syntax, the same alternative in *all* of the items in the
3068    constraint list will be chosen together.
3069
3070 Putting those together, you might have a two operand constraint string like
3071 ``"rm|r,ri|rm"``. This indicates that if operand 0 is ``r`` or ``m``, then
3072 operand 1 may be one of ``r`` or ``i``. If operand 0 is ``r``, then operand 1
3073 may be one of ``r`` or ``m``. But, operand 0 and 1 cannot both be of type m.
3074
3075 However, the use of either of the alternatives features is *NOT* recommended, as
3076 LLVM is not able to make an intelligent choice about which one to use. (At the
3077 point it currently needs to choose, not enough information is available to do so
3078 in a smart way.) Thus, it simply tries to make a choice that's most likely to
3079 compile, not one that will be optimal performance. (e.g., given "``rm``", it'll
3080 always choose to use memory, not registers). And, if given multiple registers,
3081 or multiple register classes, it will simply choose the first one. (In fact, it
3082 doesn't currently even ensure explicitly specified physical registers are
3083 unique, so specifying multiple physical registers as alternatives, like
3084 ``{r11}{r12},{r11}{r12}``, will assign r11 to both operands, not at all what was
3085 intended.)
3086
3087 Supported Constraint Code List
3088 """"""""""""""""""""""""""""""
3089
3090 The constraint codes are, in general, expected to behave the same way they do in
3091 GCC. LLVM's support is often implemented on an 'as-needed' basis, to support C
3092 inline asm code which was supported by GCC. A mismatch in behavior between LLVM
3093 and GCC likely indicates a bug in LLVM.
3094
3095 Some constraint codes are typically supported by all targets:
3096
3097 - ``r``: A register in the target's general purpose register class.
3098 - ``m``: A memory address operand. It is target-specific what addressing modes
3099   are supported, typical examples are register, or register + register offset,
3100   or register + immediate offset (of some target-specific size).
3101 - ``i``: An integer constant (of target-specific width). Allows either a simple
3102   immediate, or a relocatable value.
3103 - ``n``: An integer constant -- *not* including relocatable values.
3104 - ``s``: An integer constant, but allowing *only* relocatable values.
3105 - ``X``: Allows an operand of any kind, no constraint whatsoever. Typically
3106   useful to pass a label for an asm branch or call.
3107
3108   .. FIXME: but that surely isn't actually okay to jump out of an asm
3109      block without telling llvm about the control transfer???)
3110
3111 - ``{register-name}``: Requires exactly the named physical register.
3112
3113 Other constraints are target-specific:
3114
3115 AArch64:
3116
3117 - ``z``: An immediate integer 0. Outputs ``WZR`` or ``XZR``, as appropriate.
3118 - ``I``: An immediate integer valid for an ``ADD`` or ``SUB`` instruction,
3119   i.e. 0 to 4095 with optional shift by 12.
3120 - ``J``: An immediate integer that, when negated, is valid for an ``ADD`` or
3121   ``SUB`` instruction, i.e. -1 to -4095 with optional left shift by 12.
3122 - ``K``: An immediate integer that is valid for the 'bitmask immediate 32' of a
3123   logical instruction like ``AND``, ``EOR``, or ``ORR`` with a 32-bit register.
3124 - ``L``: An immediate integer that is valid for the 'bitmask immediate 64' of a
3125   logical instruction like ``AND``, ``EOR``, or ``ORR`` with a 64-bit register.
3126 - ``M``: An immediate integer for use with the ``MOV`` assembly alias on a
3127   32-bit register. This is a superset of ``K``: in addition to the bitmask
3128   immediate, also allows immediate integers which can be loaded with a single
3129   ``MOVZ`` or ``MOVL`` instruction.
3130 - ``N``: An immediate integer for use with the ``MOV`` assembly alias on a
3131   64-bit register. This is a superset of ``L``.
3132 - ``Q``: Memory address operand must be in a single register (no
3133   offsets). (However, LLVM currently does this for the ``m`` constraint as
3134   well.)
3135 - ``r``: A 32 or 64-bit integer register (W* or X*).
3136 - ``w``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register.
3137 - ``x``: A lower 128-bit floating-point/SIMD register (``V0`` to ``V15``).
3138
3139 AMDGPU:
3140
3141 - ``r``: A 32 or 64-bit integer register.
3142 - ``[0-9]v``: The 32-bit VGPR register, number 0-9.
3143 - ``[0-9]s``: The 32-bit SGPR register, number 0-9.
3144
3145
3146 All ARM modes:
3147
3148 - ``Q``, ``Um``, ``Un``, ``Uq``, ``Us``, ``Ut``, ``Uv``, ``Uy``: Memory address
3149   operand. Treated the same as operand ``m``, at the moment.
3150
3151 ARM and ARM's Thumb2 mode:
3152
3153 - ``j``: An immediate integer between 0 and 65535 (valid for ``MOVW``)
3154 - ``I``: An immediate integer valid for a data-processing instruction.
3155 - ``J``: An immediate integer between -4095 and 4095.
3156 - ``K``: An immediate integer whose bitwise inverse is valid for a
3157   data-processing instruction. (Can be used with template modifier "``B``" to
3158   print the inverted value).
3159 - ``L``: An immediate integer whose negation is valid for a data-processing
3160   instruction. (Can be used with template modifier "``n``" to print the negated
3161   value).
3162 - ``M``: A power of two or a integer between 0 and 32.
3163 - ``N``: Invalid immediate constraint.
3164 - ``O``: Invalid immediate constraint.
3165 - ``r``: A general-purpose 32-bit integer register (``r0-r15``).
3166 - ``l``: In Thumb2 mode, low 32-bit GPR registers (``r0-r7``). In ARM mode, same
3167   as ``r``.
3168 - ``h``: In Thumb2 mode, a high 32-bit GPR register (``r8-r15``). In ARM mode,
3169   invalid.
3170 - ``w``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register: ``s0-s31``,
3171   ``d0-d31``, or ``q0-q15``.
3172 - ``x``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register: ``s0-s15``,
3173   ``d0-d7``, or ``q0-q3``.
3174 - ``t``: A floating-point/SIMD register, only supports 32-bit values:
3175   ``s0-s31``.
3176
3177 ARM's Thumb1 mode:
3178
3179 - ``I``: An immediate integer between 0 and 255.
3180 - ``J``: An immediate integer between -255 and -1.
3181 - ``K``: An immediate integer between 0 and 255, with optional left-shift by
3182   some amount.
3183 - ``L``: An immediate integer between -7 and 7.
3184 - ``M``: An immediate integer which is a multiple of 4 between 0 and 1020.
3185 - ``N``: An immediate integer between 0 and 31.
3186 - ``O``: An immediate integer which is a multiple of 4 between -508 and 508.
3187 - ``r``: A low 32-bit GPR register (``r0-r7``).
3188 - ``l``: A low 32-bit GPR register (``r0-r7``).
3189 - ``h``: A high GPR register (``r0-r7``).
3190 - ``w``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register: ``s0-s31``,
3191   ``d0-d31``, or ``q0-q15``.
3192 - ``x``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register: ``s0-s15``,
3193   ``d0-d7``, or ``q0-q3``.
3194 - ``t``: A floating-point/SIMD register, only supports 32-bit values:
3195   ``s0-s31``.
3196
3197
3198 Hexagon:
3199
3200 - ``o``, ``v``: A memory address operand, treated the same as constraint ``m``,
3201   at the moment.
3202 - ``r``: A 32 or 64-bit register.
3203
3204 MSP430:
3205
3206 - ``r``: An 8 or 16-bit register.
3207
3208 MIPS:
3209
3210 - ``I``: An immediate signed 16-bit integer.
3211 - ``J``: An immediate integer zero.
3212 - ``K``: An immediate unsigned 16-bit integer.
3213 - ``L``: An immediate 32-bit integer, where the lower 16 bits are 0.
3214 - ``N``: An immediate integer between -65535 and -1.
3215 - ``O``: An immediate signed 15-bit integer.
3216 - ``P``: An immediate integer between 1 and 65535.
3217 - ``m``: A memory address operand. In MIPS-SE mode, allows a base address
3218   register plus 16-bit immediate offset. In MIPS mode, just a base register.
3219 - ``R``: A memory address operand. In MIPS-SE mode, allows a base address
3220   register plus a 9-bit signed offset. In MIPS mode, the same as constraint
3221   ``m``.
3222 - ``ZC``: A memory address operand, suitable for use in a ``pref``, ``ll``, or
3223   ``sc`` instruction on the given subtarget (details vary).
3224 - ``r``, ``d``,  ``y``: A 32 or 64-bit GPR register.
3225 - ``f``: A 32 or 64-bit FPU register (``F0-F31``), or a 128-bit MSA register
3226   (``W0-W31``). In the case of MSA registers, it is recommended to use the ``w``
3227   argument modifier for compatibility with GCC.
3228 - ``c``: A 32-bit or 64-bit GPR register suitable for indirect jump (always
3229   ``25``).
3230 - ``l``: The ``lo`` register, 32 or 64-bit.
3231 - ``x``: Invalid.
3232
3233 NVPTX:
3234
3235 - ``b``: A 1-bit integer register.
3236 - ``c`` or ``h``: A 16-bit integer register.
3237 - ``r``: A 32-bit integer register.
3238 - ``l`` or ``N``: A 64-bit integer register.
3239 - ``f``: A 32-bit float register.
3240 - ``d``: A 64-bit float register.
3241
3242
3243 PowerPC:
3244
3245 - ``I``: An immediate signed 16-bit integer.
3246 - ``J``: An immediate unsigned 16-bit integer, shifted left 16 bits.
3247 - ``K``: An immediate unsigned 16-bit integer.
3248 - ``L``: An immediate signed 16-bit integer, shifted left 16 bits.
3249 - ``M``: An immediate integer greater than 31.
3250 - ``N``: An immediate integer that is an exact power of 2.
3251 - ``O``: The immediate integer constant 0.
3252 - ``P``: An immediate integer constant whose negation is a signed 16-bit
3253   constant.
3254 - ``es``, ``o``, ``Q``, ``Z``, ``Zy``: A memory address operand, currently
3255   treated the same as ``m``.
3256 - ``r``: A 32 or 64-bit integer register.
3257 - ``b``: A 32 or 64-bit integer register, excluding ``R0`` (that is:
3258   ``R1-R31``).
3259 - ``f``: A 32 or 64-bit float register (``F0-F31``), or when QPX is enabled, a
3260   128 or 256-bit QPX register (``Q0-Q31``; aliases the ``F`` registers).
3261 - ``v``: For ``4 x f32`` or ``4 x f64`` types, when QPX is enabled, a
3262   128 or 256-bit QPX register (``Q0-Q31``), otherwise a 128-bit
3263   altivec vector register (``V0-V31``).
3264
3265   .. FIXME: is this a bug that v accepts QPX registers? I think this
3266      is supposed to only use the altivec vector registers?
3267
3268 - ``y``: Condition register (``CR0-CR7``).
3269 - ``wc``: An individual CR bit in a CR register.
3270 - ``wa``, ``wd``, ``wf``: Any 128-bit VSX vector register, from the full VSX
3271   register set (overlapping both the floating-point and vector register files).
3272 - ``ws``: A 32 or 64-bit floating point register, from the full VSX register
3273   set.
3274
3275 Sparc:
3276
3277 - ``I``: An immediate 13-bit signed integer.
3278 - ``r``: A 32-bit integer register.
3279
3280 SystemZ:
3281
3282 - ``I``: An immediate unsigned 8-bit integer.
3283 - ``J``: An immediate unsigned 12-bit integer.
3284 - ``K``: An immediate signed 16-bit integer.
3285 - ``L``: An immediate signed 20-bit integer.
3286 - ``M``: An immediate integer 0x7fffffff.
3287 - ``Q``, ``R``, ``S``, ``T``: A memory address operand, treated the same as
3288   ``m``, at the moment.
3289 - ``r`` or ``d``: A 32, 64, or 128-bit integer register.
3290 - ``a``: A 32, 64, or 128-bit integer address register (excludes R0, which in an
3291   address context evaluates as zero).
3292 - ``h``: A 32-bit value in the high part of a 64bit data register
3293   (LLVM-specific)
3294 - ``f``: A 32, 64, or 128-bit floating point register.
3295
3296 X86:
3297
3298 - ``I``: An immediate integer between 0 and 31.
3299 - ``J``: An immediate integer between 0 and 64.
3300 - ``K``: An immediate signed 8-bit integer.
3301 - ``L``: An immediate integer, 0xff or 0xffff or (in 64-bit mode only)
3302   0xffffffff.
3303 - ``M``: An immediate integer between 0 and 3.
3304 - ``N``: An immediate unsigned 8-bit integer.
3305 - ``O``: An immediate integer between 0 and 127.
3306 - ``e``: An immediate 32-bit signed integer.
3307 - ``Z``: An immediate 32-bit unsigned integer.
3308 - ``o``, ``v``: Treated the same as ``m``, at the moment.
3309 - ``q``: An 8, 16, 32, or 64-bit register which can be accessed as an 8-bit
3310   ``l`` integer register. On X86-32, this is the ``a``, ``b``, ``c``, and ``d``
3311   registers, and on X86-64, it is all of the integer registers.
3312 - ``Q``: An 8, 16, 32, or 64-bit register which can be accessed as an 8-bit
3313   ``h`` integer register. This is the ``a``, ``b``, ``c``, and ``d`` registers.
3314 - ``r`` or ``l``: An 8, 16, 32, or 64-bit integer register.
3315 - ``R``: An 8, 16, 32, or 64-bit "legacy" integer register -- one which has
3316   existed since i386, and can be accessed without the REX prefix.
3317 - ``f``: A 32, 64, or 80-bit '387 FPU stack pseudo-register.
3318 - ``y``: A 64-bit MMX register, if MMX is enabled.
3319 - ``x``: If SSE is enabled: a 32 or 64-bit scalar operand, or 128-bit vector
3320   operand in a SSE register. If AVX is also enabled, can also be a 256-bit
3321   vector operand in an AVX register. If AVX-512 is also enabled, can also be a
3322   512-bit vector operand in an AVX512 register, Otherwise, an error.
3323 - ``Y``: The same as ``x``, if *SSE2* is enabled, otherwise an error.
3324 - ``A``: Special case: allocates EAX first, then EDX, for a single operand (in
3325   32-bit mode, a 64-bit integer operand will get split into two registers). It
3326   is not recommended to use this constraint, as in 64-bit mode, the 64-bit
3327   operand will get allocated only to RAX -- if two 32-bit operands are needed,
3328   you're better off splitting it yourself, before passing it to the asm
3329   statement.
3330
3331 XCore:
3332
3333 - ``r``: A 32-bit integer register.
3334
3335
3336 .. _inline-asm-modifiers:
3337
3338 Asm template argument modifiers
3339 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3340
3341 In the asm template string, modifiers can be used on the operand reference, like
3342 "``${0:n}``".
3343
3344 The modifiers are, in general, expected to behave the same way they do in
3345 GCC. LLVM's support is often implemented on an 'as-needed' basis, to support C
3346 inline asm code which was supported by GCC. A mismatch in behavior between LLVM
3347 and GCC likely indicates a bug in LLVM.
3348
3349 Target-independent:
3350
3351 - ``c``: Print an immediate integer constant unadorned, without
3352   the target-specific immediate punctuation (e.g. no ``$`` prefix).
3353 - ``n``: Negate and print immediate integer constant unadorned, without the
3354   target-specific immediate punctuation (e.g. no ``$`` prefix).
3355 - ``l``: Print as an unadorned label, without the target-specific label
3356   punctuation (e.g. no ``$`` prefix).
3357
3358 AArch64:
3359
3360 - ``w``: Print a GPR register with a ``w*`` name instead of ``x*`` name. E.g.,
3361   instead of ``x30``, print ``w30``.
3362 - ``x``: Print a GPR register with a ``x*`` name. (this is the default, anyhow).
3363 - ``b``, ``h``, ``s``, ``d``, ``q``: Print a floating-point/SIMD register with a
3364   ``b*``, ``h*``, ``s*``, ``d*``, or ``q*`` name, rather than the default of
3365   ``v*``.
3366
3367 AMDGPU:
3368
3369 - ``r``: No effect.
3370
3371 ARM:
3372
3373 - ``a``: Print an operand as an address (with ``[`` and ``]`` surrounding a
3374   register).
3375 - ``P``: No effect.
3376 - ``q``: No effect.
3377 - ``y``: Print a VFP single-precision register as an indexed double (e.g. print
3378   as ``d4[1]`` instead of ``s9``)
3379 - ``B``: Bitwise invert and print an immediate integer constant without ``#``
3380   prefix.
3381 - ``L``: Print the low 16-bits of an immediate integer constant.
3382 - ``M``: Print as a register set suitable for ldm/stm. Also prints *all*
3383   register operands subsequent to the specified one (!), so use carefully.
3384 - ``Q``: Print the low-order register of a register-pair, or the low-order
3385   register of a two-register operand.
3386 - ``R``: Print the high-order register of a register-pair, or the high-order
3387   register of a two-register operand.
3388 - ``H``: Print the second register of a register-pair. (On a big-endian system,
3389   ``H`` is equivalent to ``Q``, and on little-endian system, ``H`` is equivalent
3390   to ``R``.)
3391
3392   .. FIXME: H doesn't currently support printing the second register
3393      of a two-register operand.
3394
3395 - ``e``: Print the low doubleword register of a NEON quad register.
3396 - ``f``: Print the high doubleword register of a NEON quad register.
3397 - ``m``: Print the base register of a memory operand without the ``[`` and ``]``
3398   adornment.
3399
3400 Hexagon:
3401
3402 - ``L``: Print the second register of a two-register operand. Requires that it
3403   has been allocated consecutively to the first.
3404
3405   .. FIXME: why is it restricted to consecutive ones? And there's
3406      nothing that ensures that happens, is there?
3407
3408 - ``I``: Print the letter 'i' if the operand is an integer constant, otherwise
3409   nothing. Used to print 'addi' vs 'add' instructions.
3410
3411 MSP430:
3412
3413 No additional modifiers.
3414
3415 MIPS:
3416
3417 - ``X``: Print an immediate integer as hexadecimal
3418 - ``x``: Print the low 16 bits of an immediate integer as hexadecimal.
3419 - ``d``: Print an immediate integer as decimal.
3420 - ``m``: Subtract one and print an immediate integer as decimal.
3421 - ``z``: Print $0 if an immediate zero, otherwise print normally.
3422 - ``L``: Print the low-order register of a two-register operand, or prints the
3423   address of the low-order word of a double-word memory operand.
3424
3425   .. FIXME: L seems to be missing memory operand support.
3426
3427 - ``M``: Print the high-order register of a two-register operand, or prints the
3428   address of the high-order word of a double-word memory operand.
3429
3430   .. FIXME: M seems to be missing memory operand support.
3431
3432 - ``D``: Print the second register of a two-register operand, or prints the
3433   second word of a double-word memory operand. (On a big-endian system, ``D`` is
3434   equivalent to ``L``, and on little-endian system, ``D`` is equivalent to
3435   ``M``.)
3436 - ``w``: No effect. Provided for compatibility with GCC which requires this
3437   modifier in order to print MSA registers (``W0-W31``) with the ``f``
3438   constraint.
3439
3440 NVPTX:
3441
3442 - ``r``: No effect.
3443
3444 PowerPC:
3445
3446 - ``L``: Print the second register of a two-register operand. Requires that it
3447   has been allocated consecutively to the first.
3448
3449   .. FIXME: why is it restricted to consecutive ones? And there's
3450      nothing that ensures that happens, is there?
3451
3452 - ``I``: Print the letter 'i' if the operand is an integer constant, otherwise
3453   nothing. Used to print 'addi' vs 'add' instructions.
3454 - ``y``: For a memory operand, prints formatter for a two-register X-form
3455   instruction. (Currently always prints ``r0,OPERAND``).
3456 - ``U``: Prints 'u' if the memory operand is an update form, and nothing
3457   otherwise. (NOTE: LLVM does not support update form, so this will currently
3458   always print nothing)
3459 - ``X``: Prints 'x' if the memory operand is an indexed form. (NOTE: LLVM does
3460   not support indexed form, so this will currently always print nothing)
3461
3462 Sparc:
3463
3464 - ``r``: No effect.
3465
3466 SystemZ:
3467
3468 SystemZ implements only ``n``, and does *not* support any of the other
3469 target-independent modifiers.
3470
3471 X86:
3472
3473 - ``c``: Print an unadorned integer or symbol name. (The latter is
3474   target-specific behavior for this typically target-independent modifier).
3475 - ``A``: Print a register name with a '``*``' before it.
3476 - ``b``: Print an 8-bit register name (e.g. ``al``); do nothing on a memory
3477   operand.
3478 - ``h``: Print the upper 8-bit register name (e.g. ``ah``); do nothing on a
3479   memory operand.
3480 - ``w``: Print the 16-bit register name (e.g. ``ax``); do nothing on a memory
3481   operand.
3482 - ``k``: Print the 32-bit register name (e.g. ``eax``); do nothing on a memory
3483   operand.
3484 - ``q``: Print the 64-bit register name (e.g. ``rax``), if 64-bit registers are
3485   available, otherwise the 32-bit register name; do nothing on a memory operand.
3486 - ``n``: Negate and print an unadorned integer, or, for operands other than an
3487   immediate integer (e.g. a relocatable symbol expression), print a '-' before
3488   the operand. (The behavior for relocatable symbol expressions is a
3489   target-specific behavior for this typically target-independent modifier)
3490 - ``H``: Print a memory reference with additional offset +8.
3491 - ``P``: Print a memory reference or operand for use as the argument of a call
3492   instruction. (E.g. omit ``(rip)``, even though it's PC-relative.)
3493
3494 XCore:
3495
3496 No additional modifiers.
3497
3498
3499 Inline Asm Metadata
3500 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3501
3502 The call instructions that wrap inline asm nodes may have a
3503 "``!srcloc``" MDNode attached to it that contains a list of constant
3504 integers. If present, the code generator will use the integer as the
3505 location cookie value when report errors through the ``LLVMContext``
3506 error reporting mechanisms. This allows a front-end to correlate backend
3507 errors that occur with inline asm back to the source code that produced
3508 it. For example:
3509
3510 .. code-block:: llvm
3511
3512     call void asm sideeffect "something bad", ""(), !srcloc !42
3513     ...
3514     !42 = !{ i32 1234567 }
3515
3516 It is up to the front-end to make sense of the magic numbers it places
3517 in the IR. If the MDNode contains multiple constants, the code generator
3518 will use the one that corresponds to the line of the asm that the error
3519 occurs on.
3520
3521 .. _metadata:
3522
3523 Metadata
3524 ========
3525
3526 LLVM IR allows metadata to be attached to instructions in the program
3527 that can convey extra information about the code to the optimizers and
3528 code generator. One example application of metadata is source-level
3529 debug information. There are two metadata primitives: strings and nodes.
3530
3531 Metadata does not have a type, and is not a value. If referenced from a
3532 ``call`` instruction, it uses the ``metadata`` type.
3533
3534 All metadata are identified in syntax by a exclamation point ('``!``').
3535
3536 .. _metadata-string:
3537
3538 Metadata Nodes and Metadata Strings
3539 -----------------------------------
3540
3541 A metadata string is a string surrounded by double quotes. It can
3542 contain any character by escaping non-printable characters with
3543 "``\xx``" where "``xx``" is the two digit hex code. For example:
3544 "``!"test\00"``".
3545
3546 Metadata nodes are represented with notation similar to structure
3547 constants (a comma separated list of elements, surrounded by braces and
3548 preceded by an exclamation point). Metadata nodes can have any values as
3549 their operand. For example:
3550
3551 .. code-block:: llvm
3552
3553     !{ !"test\00", i32 10}
3554
3555 Metadata nodes that aren't uniqued use the ``distinct`` keyword. For example:
3556
3557 .. code-block:: llvm
3558
3559     !0 = distinct !{!"test\00", i32 10}
3560
3561 ``distinct`` nodes are useful when nodes shouldn't be merged based on their
3562 content. They can also occur when transformations cause uniquing collisions
3563 when metadata operands change.
3564
3565 A :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` is a collection of
3566 metadata nodes, which can be looked up in the module symbol table. For
3567 example:
3568
3569 .. code-block:: llvm
3570
3571     !foo = !{!4, !3}
3572
3573 Metadata can be used as function arguments. Here ``llvm.dbg.value``
3574 function is using two metadata arguments:
3575
3576 .. code-block:: llvm
3577
3578     call void @llvm.dbg.value(metadata !24, i64 0, metadata !25)
3579
3580 Metadata can be attached with an instruction. Here metadata ``!21`` is
3581 attached to the ``add`` instruction using the ``!dbg`` identifier:
3582
3583 .. code-block:: llvm
3584
3585     %indvar.next = add i64 %indvar, 1, !dbg !21
3586
3587 More information about specific metadata nodes recognized by the
3588 optimizers and code generator is found below.
3589
3590 .. _specialized-metadata:
3591
3592 Specialized Metadata Nodes
3593 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3594
3595 Specialized metadata nodes are custom data structures in metadata (as opposed
3596 to generic tuples). Their fields are labelled, and can be specified in any
3597 order.
3598
3599 These aren't inherently debug info centric, but currently all the specialized
3600 metadata nodes are related to debug info.
3601
3602 .. _DICompileUnit:
3603
3604 DICompileUnit
3605 """""""""""""
3606
3607 ``DICompileUnit`` nodes represent a compile unit. The ``enums:``,
3608 ``retainedTypes:``, ``subprograms:``, ``globals:`` and ``imports:`` fields are
3609 tuples containing the debug info to be emitted along with the compile unit,
3610 regardless of code optimizations (some nodes are only emitted if there are
3611 references to them from instructions).
3612
3613 .. code-block:: llvm
3614
3615     !0 = !DICompileUnit(language: DW_LANG_C99, file: !1, producer: "clang",
3616                         isOptimized: true, flags: "-O2", runtimeVersion: 2,
3617                         splitDebugFilename: "abc.debug", emissionKind: 1,
3618                         enums: !2, retainedTypes: !3, subprograms: !4,
3619                         globals: !5, imports: !6)
3620
3621 Compile unit descriptors provide the root scope for objects declared in a
3622 specific compilation unit. File descriptors are defined using this scope.
3623 These descriptors are collected by a named metadata ``!llvm.dbg.cu``. They
3624 keep track of subprograms, global variables, type information, and imported
3625 entities (declarations and namespaces).
3626
3627 .. _DIFile:
3628
3629 DIFile
3630 """"""
3631
3632 ``DIFile`` nodes represent files. The ``filename:`` can include slashes.
3633
3634 .. code-block:: llvm
3635
3636     !0 = !DIFile(filename: "path/to/file", directory: "/path/to/dir")
3637
3638 Files are sometimes used in ``scope:`` fields, and are the only valid target
3639 for ``file:`` fields.
3640
3641 .. _DIBasicType:
3642
3643 DIBasicType
3644 """""""""""
3645
3646 ``DIBasicType`` nodes represent primitive types, such as ``int``, ``bool`` and
3647 ``float``. ``tag:`` defaults to ``DW_TAG_base_type``.
3648
3649 .. code-block:: llvm
3650
3651     !0 = !DIBasicType(name: "unsigned char", size: 8, align: 8,
3652                       encoding: DW_ATE_unsigned_char)
3653     !1 = !DIBasicType(tag: DW_TAG_unspecified_type, name: "decltype(nullptr)")
3654
3655 The ``encoding:`` describes the details of the type. Usually it's one of the
3656 following:
3657
3658 .. code-block:: llvm
3659
3660   DW_ATE_address       = 1
3661   DW_ATE_boolean       = 2
3662   DW_ATE_float         = 4
3663   DW_ATE_signed        = 5
3664   DW_ATE_signed_char   = 6
3665   DW_ATE_unsigned      = 7
3666   DW_ATE_unsigned_char = 8
3667
3668 .. _DISubroutineType:
3669
3670 DISubroutineType
3671 """"""""""""""""
3672
3673 ``DISubroutineType`` nodes represent subroutine types. Their ``types:`` field
3674 refers to a tuple; the first operand is the return type, while the rest are the
3675 types of the formal arguments in order. If the first operand is ``null``, that
3676 represents a function with no return value (such as ``void foo() {}`` in C++).
3677
3678 .. code-block:: llvm
3679
3680     !0 = !BasicType(name: "int", size: 32, align: 32, DW_ATE_signed)
3681     !1 = !BasicType(name: "char", size: 8, align: 8, DW_ATE_signed_char)
3682     !2 = !DISubroutineType(types: !{null, !0, !1}) ; void (int, char)
3683
3684 .. _DIDerivedType:
3685
3686 DIDerivedType
3687 """""""""""""
3688
3689 ``DIDerivedType`` nodes represent types derived from other types, such as
3690 qualified types.
3691
3692 .. code-block:: llvm
3693
3694     !0 = !DIBasicType(name: "unsigned char", size: 8, align: 8,
3695                       encoding: DW_ATE_unsigned_char)
3696     !1 = !DIDerivedType(tag: DW_TAG_pointer_type, baseType: !0, size: 32,
3697                         align: 32)
3698
3699 The following ``tag:`` values are valid:
3700
3701 .. code-block:: llvm
3702
3703   DW_TAG_formal_parameter   = 5
3704   DW_TAG_member             = 13
3705   DW_TAG_pointer_type       = 15
3706   DW_TAG_reference_type     = 16
3707   DW_TAG_typedef            = 22
3708   DW_TAG_ptr_to_member_type = 31
3709   DW_TAG_const_type         = 38
3710   DW_TAG_volatile_type      = 53
3711   DW_TAG_restrict_type      = 55
3712
3713 ``DW_TAG_member`` is used to define a member of a :ref:`composite type
3714 <DICompositeType>` or :ref:`subprogram <DISubprogram>`. The type of the member
3715 is the ``baseType:``. The ``offset:`` is the member's bit offset.
3716 ``DW_TAG_formal_parameter`` is used to define a member which is a formal
3717 argument of a subprogram.
3718
3719 ``DW_TAG_typedef`` is used to provide a name for the ``baseType:``.
3720
3721 ``DW_TAG_pointer_type``, ``DW_TAG_reference_type``, ``DW_TAG_const_type``,
3722 ``DW_TAG_volatile_type`` and ``DW_TAG_restrict_type`` are used to qualify the
3723 ``baseType:``.
3724
3725 Note that the ``void *`` type is expressed as a type derived from NULL.
3726
3727 .. _DICompositeType:
3728
3729 DICompositeType
3730 """""""""""""""
3731
3732 ``DICompositeType`` nodes represent types composed of other types, like
3733 structures and unions. ``elements:`` points to a tuple of the composed types.
3734
3735 If the source language supports ODR, the ``identifier:`` field gives the unique
3736 identifier used for type merging between modules. When specified, other types
3737 can refer to composite types indirectly via a :ref:`metadata string
3738 <metadata-string>` that matches their identifier.
3739
3740 .. code-block:: llvm
3741
3742     !0 = !DIEnumerator(name: "SixKind", value: 7)
3743     !1 = !DIEnumerator(name: "SevenKind", value: 7)
3744     !2 = !DIEnumerator(name: "NegEightKind", value: -8)
3745     !3 = !DICompositeType(tag: DW_TAG_enumeration_type, name: "Enum", file: !12,
3746                           line: 2, size: 32, align: 32, identifier: "_M4Enum",
3747                           elements: !{!0, !1, !2})
3748
3749 The following ``tag:`` values are valid:
3750
3751 .. code-block:: llvm
3752
3753   DW_TAG_array_type       = 1
3754   DW_TAG_class_type       = 2
3755   DW_TAG_enumeration_type = 4
3756   DW_TAG_structure_type   = 19
3757   DW_TAG_union_type       = 23
3758   DW_TAG_subroutine_type  = 21
3759   DW_TAG_inheritance      = 28
3760
3761
3762 For ``DW_TAG_array_type``, the ``elements:`` should be :ref:`subrange
3763 descriptors <DISubrange>`, each representing the range of subscripts at that
3764 level of indexing. The ``DIFlagVector`` flag to ``flags:`` indicates that an
3765 array type is a native packed vector.
3766
3767 For ``DW_TAG_enumeration_type``, the ``elements:`` should be :ref:`enumerator
3768 descriptors <DIEnumerator>`, each representing the definition of an enumeration
3769 value for the set. All enumeration type descriptors are collected in the
3770 ``enums:`` field of the :ref:`compile unit <DICompileUnit>`.
3771
3772 For ``DW_TAG_structure_type``, ``DW_TAG_class_type``, and
3773 ``DW_TAG_union_type``, the ``elements:`` should be :ref:`derived types
3774 <DIDerivedType>` with ``tag: DW_TAG_member`` or ``tag: DW_TAG_inheritance``.
3775
3776 .. _DISubrange:
3777
3778 DISubrange
3779 """"""""""
3780
3781 ``DISubrange`` nodes are the elements for ``DW_TAG_array_type`` variants of
3782 :ref:`DICompositeType`. ``count: -1`` indicates an empty array.
3783
3784 .. code-block:: llvm
3785
3786     !0 = !DISubrange(count: 5, lowerBound: 0) ; array counting from 0
3787     !1 = !DISubrange(count: 5, lowerBound: 1) ; array counting from 1
3788     !2 = !DISubrange(count: -1) ; empty array.
3789
3790 .. _DIEnumerator:
3791
3792 DIEnumerator
3793 """"""""""""
3794
3795 ``DIEnumerator`` nodes are the elements for ``DW_TAG_enumeration_type``
3796 variants of :ref:`DICompositeType`.
3797
3798 .. code-block:: llvm
3799
3800     !0 = !DIEnumerator(name: "SixKind", value: 7)
3801     !1 = !DIEnumerator(name: "SevenKind", value: 7)
3802     !2 = !DIEnumerator(name: "NegEightKind", value: -8)
3803
3804 DITemplateTypeParameter
3805 """""""""""""""""""""""
3806
3807 ``DITemplateTypeParameter`` nodes represent type parameters to generic source
3808 language constructs. They are used (optionally) in :ref:`DICompositeType` and
3809 :ref:`DISubprogram` ``templateParams:`` fields.
3810
3811 .. code-block:: llvm
3812
3813     !0 = !DITemplateTypeParameter(name: "Ty", type: !1)
3814
3815 DITemplateValueParameter
3816 """"""""""""""""""""""""
3817
3818 ``DITemplateValueParameter`` nodes represent value parameters to generic source
3819 language constructs. ``tag:`` defaults to ``DW_TAG_template_value_parameter``,
3820 but if specified can also be set to ``DW_TAG_GNU_template_template_param`` or
3821 ``DW_TAG_GNU_template_param_pack``. They are used (optionally) in
3822 :ref:`DICompositeType` and :ref:`DISubprogram` ``templateParams:`` fields.
3823
3824 .. code-block:: llvm
3825
3826     !0 = !DITemplateValueParameter(name: "Ty", type: !1, value: i32 7)
3827
3828 DINamespace
3829 """""""""""
3830
3831 ``DINamespace`` nodes represent namespaces in the source language.
3832
3833 .. code-block:: llvm
3834
3835     !0 = !DINamespace(name: "myawesomeproject", scope: !1, file: !2, line: 7)
3836
3837 DIGlobalVariable
3838 """"""""""""""""
3839
3840 ``DIGlobalVariable`` nodes represent global variables in the source language.
3841
3842 .. code-block:: llvm
3843
3844     !0 = !DIGlobalVariable(name: "foo", linkageName: "foo", scope: !1,
3845                            file: !2, line: 7, type: !3, isLocal: true,
3846                            isDefinition: false, variable: i32* @foo,
3847                            declaration: !4)
3848
3849 All global variables should be referenced by the `globals:` field of a
3850 :ref:`compile unit <DICompileUnit>`.
3851
3852 .. _DISubprogram:
3853
3854 DISubprogram
3855 """"""""""""
3856
3857 ``DISubprogram`` nodes represent functions from the source language. The
3858 ``variables:`` field points at :ref:`variables <DILocalVariable>` that must be
3859 retained, even if their IR counterparts are optimized out of the IR. The
3860 ``type:`` field must point at an :ref:`DISubroutineType`.
3861
3862 .. code-block:: llvm
3863
3864     !0 = !DISubprogram(name: "foo", linkageName: "_Zfoov", scope: !1,
3865                        file: !2, line: 7, type: !3, isLocal: true,
3866                        isDefinition: false, scopeLine: 8, containingType: !4,
3867                        virtuality: DW_VIRTUALITY_pure_virtual, virtualIndex: 10,
3868                        flags: DIFlagPrototyped, isOptimized: true,
3869                        function: void ()* @_Z3foov,
3870                        templateParams: !5, declaration: !6, variables: !7)
3871
3872 .. _DILexicalBlock:
3873
3874 DILexicalBlock
3875 """"""""""""""
3876
3877 ``DILexicalBlock`` nodes describe nested blocks within a :ref:`subprogram
3878 <DISubprogram>`. The line number and column numbers are used to dinstinguish
3879 two lexical blocks at same depth. They are valid targets for ``scope:``
3880 fields.
3881
3882 .. code-block:: llvm
3883
3884     !0 = distinct !DILexicalBlock(scope: !1, file: !2, line: 7, column: 35)
3885
3886 Usually lexical blocks are ``distinct`` to prevent node merging based on
3887 operands.
3888
3889 .. _DILexicalBlockFile:
3890
3891 DILexicalBlockFile
3892 """"""""""""""""""
3893
3894 ``DILexicalBlockFile`` nodes are used to discriminate between sections of a
3895 :ref:`lexical block <DILexicalBlock>`. The ``file:`` field can be changed to
3896 indicate textual inclusion, or the ``discriminator:`` field can be used to
3897 discriminate between control flow within a single block in the source language.
3898
3899 .. code-block:: llvm
3900
3901     !0 = !DILexicalBlock(scope: !3, file: !4, line: 7, column: 35)
3902     !1 = !DILexicalBlockFile(scope: !0, file: !4, discriminator: 0)
3903     !2 = !DILexicalBlockFile(scope: !0, file: !4, discriminator: 1)
3904
3905 .. _DILocation:
3906
3907 DILocation
3908 """"""""""
3909
3910 ``DILocation`` nodes represent source debug locations. The ``scope:`` field is
3911 mandatory, and points at an :ref:`DILexicalBlockFile`, an
3912 :ref:`DILexicalBlock`, or an :ref:`DISubprogram`.
3913
3914 .. code-block:: llvm
3915
3916     !0 = !DILocation(line: 2900, column: 42, scope: !1, inlinedAt: !2)
3917
3918 .. _DILocalVariable:
3919
3920 DILocalVariable
3921 """""""""""""""
3922
3923 ``DILocalVariable`` nodes represent local variables in the source language. If
3924 the ``arg:`` field is set to non-zero, then this variable is a subprogram
3925 parameter, and it will be included in the ``variables:`` field of its
3926 :ref:`DISubprogram`.
3927
3928 .. code-block:: llvm
3929
3930     !0 = !DILocalVariable(name: "this", arg: 1, scope: !3, file: !2, line: 7,
3931                           type: !3, flags: DIFlagArtificial)
3932     !1 = !DILocalVariable(name: "x", arg: 2, scope: !4, file: !2, line: 7,
3933                           type: !3)
3934     !2 = !DILocalVariable(name: "y", scope: !5, file: !2, line: 7, type: !3)
3935
3936 DIExpression
3937 """"""""""""
3938
3939 ``DIExpression`` nodes represent DWARF expression sequences. They are used in
3940 :ref:`debug intrinsics<dbg_intrinsics>` (such as ``llvm.dbg.declare``) to
3941 describe how the referenced LLVM variable relates to the source language
3942 variable.
3943
3944 The current supported vocabulary is limited:
3945
3946 - ``DW_OP_deref`` dereferences the working expression.
3947 - ``DW_OP_plus, 93`` adds ``93`` to the working expression.
3948 - ``DW_OP_bit_piece, 16, 8`` specifies the offset and size (``16`` and ``8``
3949   here, respectively) of the variable piece from the working expression.
3950
3951 .. code-block:: llvm
3952
3953     !0 = !DIExpression(DW_OP_deref)
3954     !1 = !DIExpression(DW_OP_plus, 3)
3955     !2 = !DIExpression(DW_OP_bit_piece, 3, 7)
3956     !3 = !DIExpression(DW_OP_deref, DW_OP_plus, 3, DW_OP_bit_piece, 3, 7)
3957
3958 DIObjCProperty
3959 """"""""""""""
3960
3961 ``DIObjCProperty`` nodes represent Objective-C property nodes.
3962
3963 .. code-block:: llvm
3964
3965     !3 = !DIObjCProperty(name: "foo", file: !1, line: 7, setter: "setFoo",
3966                          getter: "getFoo", attributes: 7, type: !2)
3967
3968 DIImportedEntity
3969 """"""""""""""""
3970
3971 ``DIImportedEntity`` nodes represent entities (such as modules) imported into a
3972 compile unit.
3973
3974 .. code-block:: llvm
3975
3976    !2 = !DIImportedEntity(tag: DW_TAG_imported_module, name: "foo", scope: !0,
3977                           entity: !1, line: 7)
3978
3979 '``tbaa``' Metadata
3980 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3981
3982 In LLVM IR, memory does not have types, so LLVM's own type system is not
3983 suitable for doing TBAA. Instead, metadata is added to the IR to
3984 describe a type system of a higher level language. This can be used to
3985 implement typical C/C++ TBAA, but it can also be used to implement
3986 custom alias analysis behavior for other languages.
3987
3988 The current metadata format is very simple. TBAA metadata nodes have up
3989 to three fields, e.g.:
3990
3991 .. code-block:: llvm
3992
3993     !0 = !{ !"an example type tree" }
3994     !1 = !{ !"int", !0 }
3995     !2 = !{ !"float", !0 }
3996     !3 = !{ !"const float", !2, i64 1 }
3997
3998 The first field is an identity field. It can be any value, usually a
3999 metadata string, which uniquely identifies the type. The most important
4000 name in the tree is the name of the root node. Two trees with different
4001 root node names are entirely disjoint, even if they have leaves with
4002 common names.
4003
4004 The second field identifies the type's parent node in the tree, or is
4005 null or omitted for a root node. A type is considered to alias all of
4006 its descendants and all of its ancestors in the tree. Also, a type is
4007 considered to alias all types in other trees, so that bitcode produced
4008 from multiple front-ends is handled conservatively.
4009
4010 If the third field is present, it's an integer which if equal to 1
4011 indicates that the type is "constant" (meaning
4012 ``pointsToConstantMemory`` should return true; see `other useful
4013 AliasAnalysis methods <AliasAnalysis.html#OtherItfs>`_).
4014
4015 '``tbaa.struct``' Metadata
4016 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4017
4018 The :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>` is often used to implement
4019 aggregate assignment operations in C and similar languages, however it
4020 is defined to copy a contiguous region of memory, which is more than
4021 strictly necessary for aggregate types which contain holes due to
4022 padding. Also, it doesn't contain any TBAA information about the fields
4023 of the aggregate.
4024
4025 ``!tbaa.struct`` metadata can describe which memory subregions in a
4026 memcpy are padding and what the TBAA tags of the struct are.
4027
4028 The current metadata format is very simple. ``!tbaa.struct`` metadata
4029 nodes are a list of operands which are in conceptual groups of three.
4030 For each group of three, the first operand gives the byte offset of a
4031 field in bytes, the second gives its size in bytes, and the third gives
4032 its tbaa tag. e.g.:
4033
4034 .. code-block:: llvm
4035
4036     !4 = !{ i64 0, i64 4, !1, i64 8, i64 4, !2 }
4037
4038 This describes a struct with two fields. The first is at offset 0 bytes
4039 with size 4 bytes, and has tbaa tag !1. The second is at offset 8 bytes
4040 and has size 4 bytes and has tbaa tag !2.
4041
4042 Note that the fields need not be contiguous. In this example, there is a
4043 4 byte gap between the two fields. This gap represents padding which
4044 does not carry useful data and need not be preserved.
4045
4046 '``noalias``' and '``alias.scope``' Metadata
4047 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4048
4049 ``noalias`` and ``alias.scope`` metadata provide the ability to specify generic
4050 noalias memory-access sets. This means that some collection of memory access
4051 instructions (loads, stores, memory-accessing calls, etc.) that carry
4052 ``noalias`` metadata can specifically be specified not to alias with some other
4053 collection of memory access instructions that carry ``alias.scope`` metadata.
4054 Each type of metadata specifies a list of scopes where each scope has an id and
4055 a domain. When evaluating an aliasing query, if for some domain, the set
4056 of scopes with that domain in one instruction's ``alias.scope`` list is a
4057 subset of (or equal to) the set of scopes for that domain in another
4058 instruction's ``noalias`` list, then the two memory accesses are assumed not to
4059 alias.
4060
4061 The metadata identifying each domain is itself a list containing one or two
4062 entries. The first entry is the name of the domain. Note that if the name is a
4063 string then it can be combined accross functions and translation units. A
4064 self-reference can be used to create globally unique domain names. A
4065 descriptive string may optionally be provided as a second list entry.
4066
4067 The metadata identifying each scope is also itself a list containing two or
4068 three entries. The first entry is the name of the scope. Note that if the name
4069 is a string then it can be combined accross functions and translation units. A
4070 self-reference can be used to create globally unique scope names. A metadata
4071 reference to the scope's domain is the second entry. A descriptive string may
4072 optionally be provided as a third list entry.
4073
4074 For example,
4075
4076 .. code-block:: llvm
4077
4078     ; Two scope domains:
4079     !0 = !{!0}
4080     !1 = !{!1}
4081
4082     ; Some scopes in these domains:
4083     !2 = !{!2, !0}
4084     !3 = !{!3, !0}
4085     !4 = !{!4, !1}
4086
4087     ; Some scope lists:
4088     !5 = !{!4} ; A list containing only scope !4
4089     !6 = !{!4, !3, !2}
4090     !7 = !{!3}
4091
4092     ; These two instructions don't alias:
4093     %0 = load float, float* %c, align 4, !alias.scope !5
4094     store float %0, float* %arrayidx.i, align 4, !noalias !5
4095
4096     ; These two instructions also don't alias (for domain !1, the set of scopes
4097     ; in the !alias.scope equals that in the !noalias list):
4098     %2 = load float, float* %c, align 4, !alias.scope !5
4099     store float %2, float* %arrayidx.i2, align 4, !noalias !6
4100
4101     ; These two instructions may alias (for domain !0, the set of scopes in
4102     ; the !noalias list is not a superset of, or equal to, the scopes in the
4103     ; !alias.scope list):
4104     %2 = load float, float* %c, align 4, !alias.scope !6
4105     store float %0, float* %arrayidx.i, align 4, !noalias !7
4106
4107 '``fpmath``' Metadata
4108 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4109
4110 ``fpmath`` metadata may be attached to any instruction of floating point
4111 type. It can be used to express the maximum acceptable error in the
4112 result of that instruction, in ULPs, thus potentially allowing the
4113 compiler to use a more efficient but less accurate method of computing
4114 it. ULP is defined as follows:
4115
4116     If ``x`` is a real number that lies between two finite consecutive
4117     floating-point numbers ``a`` and ``b``, without being equal to one
4118     of them, then ``ulp(x) = |b - a|``, otherwise ``ulp(x)`` is the
4119     distance between the two non-equal finite floating-point numbers
4120     nearest ``x``. Moreover, ``ulp(NaN)`` is ``NaN``.
4121
4122 The metadata node shall consist of a single positive floating point
4123 number representing the maximum relative error, for example:
4124
4125 .. code-block:: llvm
4126
4127     !0 = !{ float 2.5 } ; maximum acceptable inaccuracy is 2.5 ULPs
4128
4129 .. _range-metadata:
4130
4131 '``range``' Metadata
4132 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4133
4134 ``range`` metadata may be attached only to ``load``, ``call`` and ``invoke`` of
4135 integer types. It expresses the possible ranges the loaded value or the value
4136 returned by the called function at this call site is in. The ranges are
4137 represented with a flattened list of integers. The loaded value or the value
4138 returned is known to be in the union of the ranges defined by each consecutive
4139 pair. Each pair has the following properties:
4140
4141 -  The type must match the type loaded by the instruction.
4142 -  The pair ``a,b`` represents the range ``[a,b)``.
4143 -  Both ``a`` and ``b`` are constants.
4144 -  The range is allowed to wrap.
4145 -  The range should not represent the full or empty set. That is,
4146    ``a!=b``.
4147
4148 In addition, the pairs must be in signed order of the lower bound and
4149 they must be non-contiguous.
4150
4151 Examples:
4152
4153 .. code-block:: llvm
4154
4155       %a = load i8, i8* %x, align 1, !range !0 ; Can only be 0 or 1
4156       %b = load i8, i8* %y, align 1, !range !1 ; Can only be 255 (-1), 0 or 1
4157       %c = call i8 @foo(),       !range !2 ; Can only be 0, 1, 3, 4 or 5
4158       %d = invoke i8 @bar() to label %cont
4159              unwind label %lpad, !range !3 ; Can only be -2, -1, 3, 4 or 5
4160     ...
4161     !0 = !{ i8 0, i8 2 }
4162     !1 = !{ i8 255, i8 2 }
4163     !2 = !{ i8 0, i8 2, i8 3, i8 6 }
4164     !3 = !{ i8 -2, i8 0, i8 3, i8 6 }
4165
4166 '``unpredictable``' Metadata
4167 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4168
4169 ``unpredictable`` metadata may be attached to any branch or switch
4170 instruction. It can be used to express the unpredictability of control
4171 flow. Similar to the llvm.expect intrinsic, it may be used to alter
4172 optimizations related to compare and branch instructions. The metadata
4173 is treated as a boolean value; if it exists, it signals that the branch
4174 or switch that it is attached to is completely unpredictable.
4175
4176 '``llvm.loop``'
4177 ^^^^^^^^^^^^^^^
4178
4179 It is sometimes useful to attach information to loop constructs. Currently,
4180 loop metadata is implemented as metadata attached to the branch instruction
4181 in the loop latch block. This type of metadata refer to a metadata node that is
4182 guaranteed to be separate for each loop. The loop identifier metadata is
4183 specified with the name ``llvm.loop``.
4184
4185 The loop identifier metadata is implemented using a metadata that refers to
4186 itself to avoid merging it with any other identifier metadata, e.g.,
4187 during module linkage or function inlining. That is, each loop should refer
4188 to their own identification metadata even if they reside in separate functions.
4189 The following example contains loop identifier metadata for two separate loop
4190 constructs:
4191
4192 .. code-block:: llvm
4193
4194     !0 = !{!0}
4195     !1 = !{!1}
4196
4197 The loop identifier metadata can be used to specify additional
4198 per-loop metadata. Any operands after the first operand can be treated
4199 as user-defined metadata. For example the ``llvm.loop.unroll.count``
4200 suggests an unroll factor to the loop unroller:
4201
4202 .. code-block:: llvm
4203
4204       br i1 %exitcond, label %._crit_edge, label %.lr.ph, !llvm.loop !0
4205     ...
4206     !0 = !{!0, !1}
4207     !1 = !{!"llvm.loop.unroll.count", i32 4}
4208
4209 '``llvm.loop.vectorize``' and '``llvm.loop.interleave``'
4210 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4211
4212 Metadata prefixed with ``llvm.loop.vectorize`` or ``llvm.loop.interleave`` are
4213 used to control per-loop vectorization and interleaving parameters such as
4214 vectorization width and interleave count. These metadata should be used in
4215 conjunction with ``llvm.loop`` loop identification metadata. The
4216 ``llvm.loop.vectorize`` and ``llvm.loop.interleave`` metadata are only
4217 optimization hints and the optimizer will only interleave and vectorize loops if
4218 it believes it is safe to do so. The ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata
4219 which contains information about loop-carried memory dependencies can be helpful
4220 in determining the safety of these transformations.
4221
4222 '``llvm.loop.interleave.count``' Metadata
4223 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4224
4225 This metadata suggests an interleave count to the loop interleaver.
4226 The first operand is the string ``llvm.loop.interleave.count`` and the
4227 second operand is an integer specifying the interleave count. For
4228 example:
4229
4230 .. code-block:: llvm
4231
4232    !0 = !{!"llvm.loop.interleave.count", i32 4}
4233
4234 Note that setting ``llvm.loop.interleave.count`` to 1 disables interleaving
4235 multiple iterations of the loop. If ``llvm.loop.interleave.count`` is set to 0
4236 then the interleave count will be determined automatically.
4237
4238 '``llvm.loop.vectorize.enable``' Metadata
4239 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4240
4241 This metadata selectively enables or disables vectorization for the loop. The
4242 first operand is the string ``llvm.loop.vectorize.enable`` and the second operand
4243 is a bit. If the bit operand value is 1 vectorization is enabled. A value of
4244 0 disables vectorization:
4245
4246 .. code-block:: llvm
4247
4248    !0 = !{!"llvm.loop.vectorize.enable", i1 0}
4249    !1 = !{!"llvm.loop.vectorize.enable", i1 1}
4250
4251 '``llvm.loop.vectorize.width``' Metadata
4252 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4253
4254 This metadata sets the target width of the vectorizer. The first
4255 operand is the string ``llvm.loop.vectorize.width`` and the second
4256 operand is an integer specifying the width. For example:
4257
4258 .. code-block:: llvm
4259
4260    !0 = !{!"llvm.loop.vectorize.width", i32 4}
4261
4262 Note that setting ``llvm.loop.vectorize.width`` to 1 disables
4263 vectorization of the loop. If ``llvm.loop.vectorize.width`` is set to
4264 0 or if the loop does not have this metadata the width will be
4265 determined automatically.
4266
4267 '``llvm.loop.unroll``'
4268 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4269
4270 Metadata prefixed with ``llvm.loop.unroll`` are loop unrolling
4271 optimization hints such as the unroll factor. ``llvm.loop.unroll``
4272 metadata should be used in conjunction with ``llvm.loop`` loop
4273 identification metadata. The ``llvm.loop.unroll`` metadata are only
4274 optimization hints and the unrolling will only be performed if the
4275 optimizer believes it is safe to do so.
4276
4277 '``llvm.loop.unroll.count``' Metadata
4278 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4279
4280 This metadata suggests an unroll factor to the loop unroller. The
4281 first operand is the string ``llvm.loop.unroll.count`` and the second
4282 operand is a positive integer specifying the unroll factor. For
4283 example:
4284
4285 .. code-block:: llvm
4286
4287    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.count", i32 4}
4288
4289 If the trip count of the loop is less than the unroll count the loop
4290 will be partially unrolled.
4291
4292 '``llvm.loop.unroll.disable``' Metadata
4293 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4294
4295 This metadata disables loop unrolling. The metadata has a single operand
4296 which is the string ``llvm.loop.unroll.disable``. For example:
4297
4298 .. code-block:: llvm
4299
4300    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.disable"}
4301
4302 '``llvm.loop.unroll.runtime.disable``' Metadata
4303 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4304
4305 This metadata disables runtime loop unrolling. The metadata has a single
4306 operand which is the string ``llvm.loop.unroll.runtime.disable``. For example:
4307
4308 .. code-block:: llvm
4309
4310    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.runtime.disable"}
4311
4312 '``llvm.loop.unroll.enable``' Metadata
4313 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4314
4315 This metadata suggests that the loop should be fully unrolled if the trip count
4316 is known at compile time and partially unrolled if the trip count is not known
4317 at compile time. The metadata has a single operand which is the string
4318 ``llvm.loop.unroll.enable``.  For example:
4319
4320 .. code-block:: llvm
4321
4322    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.enable"}
4323
4324 '``llvm.loop.unroll.full``' Metadata
4325 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4326
4327 This metadata suggests that the loop should be unrolled fully. The
4328 metadata has a single operand which is the string ``llvm.loop.unroll.full``.
4329 For example:
4330
4331 .. code-block:: llvm
4332
4333    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.full"}
4334
4335 '``llvm.mem``'
4336 ^^^^^^^^^^^^^^^
4337
4338 Metadata types used to annotate memory accesses with information helpful
4339 for optimizations are prefixed with ``llvm.mem``.
4340
4341 '``llvm.mem.parallel_loop_access``' Metadata
4342 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4343
4344 The ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata refers to a loop identifier,
4345 or metadata containing a list of loop identifiers for nested loops.
4346 The metadata is attached to memory accessing instructions and denotes that
4347 no loop carried memory dependence exist between it and other instructions denoted
4348 with the same loop identifier.
4349
4350 Precisely, given two instructions ``m1`` and ``m2`` that both have the
4351 ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata, with ``L1`` and ``L2`` being the
4352 set of loops associated with that metadata, respectively, then there is no loop
4353 carried dependence between ``m1`` and ``m2`` for loops in both ``L1`` and
4354 ``L2``.
4355
4356 As a special case, if all memory accessing instructions in a loop have
4357 ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata that refers to that loop, then the
4358 loop has no loop carried memory dependences and is considered to be a parallel
4359 loop.
4360
4361 Note that if not all memory access instructions have such metadata referring to
4362 the loop, then the loop is considered not being trivially parallel. Additional
4363 memory dependence analysis is required to make that determination. As a fail
4364 safe mechanism, this causes loops that were originally parallel to be considered
4365 sequential (if optimization passes that are unaware of the parallel semantics
4366 insert new memory instructions into the loop body).
4367
4368 Example of a loop that is considered parallel due to its correct use of
4369 both ``llvm.loop`` and ``llvm.mem.parallel_loop_access``
4370 metadata types that refer to the same loop identifier metadata.
4371
4372 .. code-block:: llvm
4373
4374    for.body:
4375      ...
4376      %val0 = load i32, i32* %arrayidx, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
4377      ...
4378      store i32 %val0, i32* %arrayidx1, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
4379      ...
4380      br i1 %exitcond, label %for.end, label %for.body, !llvm.loop !0
4381
4382    for.end:
4383    ...
4384    !0 = !{!0}
4385
4386 It is also possible to have nested parallel loops. In that case the
4387 memory accesses refer to a list of loop identifier metadata nodes instead of
4388 the loop identifier metadata node directly:
4389
4390 .. code-block:: llvm
4391
4392    outer.for.body:
4393      ...
4394      %val1 = load i32, i32* %arrayidx3, !llvm.mem.parallel_loop_access !2
4395      ...
4396      br label %inner.for.body
4397
4398    inner.for.body:
4399      ...
4400      %val0 = load i32, i32* %arrayidx1, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
4401      ...
4402      store i32 %val0, i32* %arrayidx2, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
4403      ...
4404      br i1 %exitcond, label %inner.for.end, label %inner.for.body, !llvm.loop !1
4405
4406    inner.for.end:
4407      ...
4408      store i32 %val1, i32* %arrayidx4, !llvm.mem.parallel_loop_access !2
4409      ...
4410      br i1 %exitcond, label %outer.for.end, label %outer.for.body, !llvm.loop !2
4411
4412    outer.for.end:                                          ; preds = %for.body
4413    ...
4414    !0 = !{!1, !2} ; a list of loop identifiers
4415    !1 = !{!1} ; an identifier for the inner loop
4416    !2 = !{!2} ; an identifier for the outer loop
4417
4418 '``llvm.bitsets``'
4419 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4420
4421 The ``llvm.bitsets`` global metadata is used to implement
4422 :doc:`bitsets <BitSets>`.
4423
4424 Module Flags Metadata
4425 =====================
4426
4427 Information about the module as a whole is difficult to convey to LLVM's
4428 subsystems. The LLVM IR isn't sufficient to transmit this information.
4429 The ``llvm.module.flags`` named metadata exists in order to facilitate
4430 this. These flags are in the form of key / value pairs --- much like a
4431 dictionary --- making it easy for any subsystem who cares about a flag to
4432 look it up.
4433
4434 The ``llvm.module.flags`` metadata contains a list of metadata triplets.
4435 Each triplet has the following form:
4436
4437 -  The first element is a *behavior* flag, which specifies the behavior
4438    when two (or more) modules are merged together, and it encounters two
4439    (or more) metadata with the same ID. The supported behaviors are
4440    described below.
4441 -  The second element is a metadata string that is a unique ID for the
4442    metadata. Each module may only have one flag entry for each unique ID (not
4443    including entries with the **Require** behavior).
4444 -  The third element is the value of the flag.
4445
4446 When two (or more) modules are merged together, the resulting
4447 ``llvm.module.flags`` metadata is the union of the modules' flags. That is, for
4448 each unique metadata ID string, there will be exactly one entry in the merged
4449 modules ``llvm.module.flags`` metadata table, and the value for that entry will
4450 be determined by the merge behavior flag, as described below. The only exception
4451 is that entries with the *Require* behavior are always preserved.
4452
4453 The following behaviors are supported:
4454
4455 .. list-table::
4456    :header-rows: 1
4457    :widths: 10 90
4458
4459    * - Value
4460      - Behavior
4461
4462    * - 1
4463      - **Error**
4464            Emits an error if two values disagree, otherwise the resulting value
4465            is that of the operands.
4466
4467    * - 2
4468      - **Warning**
4469            Emits a warning if two values disagree. The result value will be the
4470            operand for the flag from the first module being linked.
4471
4472    * - 3
4473      - **Require**
4474            Adds a requirement that another module flag be present and have a
4475            specified value after linking is performed. The value must be a
4476            metadata pair, where the first element of the pair is the ID of the
4477            module flag to be restricted, and the second element of the pair is
4478            the value the module flag should be restricted to. This behavior can
4479            be used to restrict the allowable results (via triggering of an
4480            error) of linking IDs with the **Override** behavior.
4481
4482    * - 4
4483      - **Override**
4484            Uses the specified value, regardless of the behavior or value of the
4485            other module. If both modules specify **Override**, but the values
4486            differ, an error will be emitted.
4487
4488    * - 5
4489      - **Append**
4490            Appends the two values, which are required to be metadata nodes.
4491
4492    * - 6
4493      - **AppendUnique**
4494            Appends the two values, which are required to be metadata
4495            nodes. However, duplicate entries in the second list are dropped
4496            during the append operation.
4497
4498 It is an error for a particular unique flag ID to have multiple behaviors,
4499 except in the case of **Require** (which adds restrictions on another metadata
4500 value) or **Override**.
4501
4502 An example of module flags:
4503
4504 .. code-block:: llvm
4505
4506     !0 = !{ i32 1, !"foo", i32 1 }
4507     !1 = !{ i32 4, !"bar", i32 37 }
4508     !2 = !{ i32 2, !"qux", i32 42 }
4509     !3 = !{ i32 3, !"qux",
4510       !{
4511         !"foo", i32 1
4512       }
4513     }
4514     !llvm.module.flags = !{ !0, !1, !2, !3 }
4515
4516 -  Metadata ``!0`` has the ID ``!"foo"`` and the value '1'. The behavior
4517    if two or more ``!"foo"`` flags are seen is to emit an error if their
4518    values are not equal.
4519
4520 -  Metadata ``!1`` has the ID ``!"bar"`` and the value '37'. The
4521    behavior if two or more ``!"bar"`` flags are seen is to use the value
4522    '37'.
4523
4524 -  Metadata ``!2`` has the ID ``!"qux"`` and the value '42'. The
4525    behavior if two or more ``!"qux"`` flags are seen is to emit a
4526    warning if their values are not equal.
4527
4528 -  Metadata ``!3`` has the ID ``!"qux"`` and the value:
4529
4530    ::
4531
4532        !{ !"foo", i32 1 }
4533
4534    The behavior is to emit an error if the ``llvm.module.flags`` does not
4535    contain a flag with the ID ``!"foo"`` that has the value '1' after linking is
4536    performed.
4537
4538 Objective-C Garbage Collection Module Flags Metadata
4539 ----------------------------------------------------
4540
4541 On the Mach-O platform, Objective-C stores metadata about garbage
4542 collection in a special section called "image info". The metadata
4543 consists of a version number and a bitmask specifying what types of
4544 garbage collection are supported (if any) by the file. If two or more
4545 modules are linked together their garbage collection metadata needs to
4546 be merged rather than appended together.
4547
4548 The Objective-C garbage collection module flags metadata consists of the
4549 following key-value pairs:
4550
4551 .. list-table::
4552    :header-rows: 1
4553    :widths: 30 70
4554
4555    * - Key
4556      - Value
4557
4558    * - ``Objective-C Version``
4559      - **[Required]** --- The Objective-C ABI version. Valid values are 1 and 2.
4560
4561    * - ``Objective-C Image Info Version``
4562      - **[Required]** --- The version of the image info section. Currently
4563        always 0.
4564
4565    * - ``Objective-C Image Info Section``
4566      - **[Required]** --- The section to place the metadata. Valid values are
4567        ``"__OBJC, __image_info, regular"`` for Objective-C ABI version 1, and
4568        ``"__DATA,__objc_imageinfo, regular, no_dead_strip"`` for
4569        Objective-C ABI version 2.
4570
4571    * - ``Objective-C Garbage Collection``
4572      - **[Required]** --- Specifies whether garbage collection is supported or
4573        not. Valid values are 0, for no garbage collection, and 2, for garbage
4574        collection supported.
4575
4576    * - ``Objective-C GC Only``
4577      - **[Optional]** --- Specifies that only garbage collection is supported.
4578        If present, its value must be 6. This flag requires that the
4579        ``Objective-C Garbage Collection`` flag have the value 2.
4580
4581 Some important flag interactions:
4582
4583 -  If a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 is
4584    merged with a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to
4585    2, then the resulting module has the
4586    ``Objective-C Garbage Collection`` flag set to 0.
4587 -  A module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 cannot be
4588    merged with a module with ``Objective-C GC Only`` set to 6.
4589
4590 Automatic Linker Flags Module Flags Metadata
4591 --------------------------------------------
4592
4593 Some targets support embedding flags to the linker inside individual object
4594 files. Typically this is used in conjunction with language extensions which
4595 allow source files to explicitly declare the libraries they depend on, and have
4596 these automatically be transmitted to the linker via object files.
4597
4598 These flags are encoded in the IR using metadata in the module flags section,
4599 using the ``Linker Options`` key. The merge behavior for this flag is required
4600 to be ``AppendUnique``, and the value for the key is expected to be a metadata
4601 node which should be a list of other metadata nodes, each of which should be a
4602 list of metadata strings defining linker options.
4603
4604 For example, the following metadata section specifies two separate sets of
4605 linker options, presumably to link against ``libz`` and the ``Cocoa``
4606 framework::
4607
4608     !0 = !{ i32 6, !"Linker Options",
4609        !{
4610           !{ !"-lz" },
4611           !{ !"-framework", !"Cocoa" } } }
4612     !llvm.module.flags = !{ !0 }
4613
4614 The metadata encoding as lists of lists of options, as opposed to a collapsed
4615 list of options, is chosen so that the IR encoding can use multiple option
4616 strings to specify e.g., a single library, while still having that specifier be
4617 preserved as an atomic element that can be recognized by a target specific
4618 assembly writer or object file emitter.
4619
4620 Each individual option is required to be either a valid option for the target's
4621 linker, or an option that is reserved by the target specific assembly writer or
4622 object file emitter. No other aspect of these options is defined by the IR.
4623
4624 C type width Module Flags Metadata
4625 ----------------------------------
4626
4627 The ARM backend emits a section into each generated object file describing the
4628 options that it was compiled with (in a compiler-independent way) to prevent
4629 linking incompatible objects, and to allow automatic library selection. Some
4630 of these options are not visible at the IR level, namely wchar_t width and enum
4631 width.
4632
4633 To pass this information to the backend, these options are encoded in module
4634 flags metadata, using the following key-value pairs:
4635
4636 .. list-table::
4637    :header-rows: 1
4638    :widths: 30 70
4639
4640    * - Key
4641      - Value
4642
4643    * - short_wchar
4644      - * 0 --- sizeof(wchar_t) == 4
4645        * 1 --- sizeof(wchar_t) == 2
4646
4647    * - short_enum
4648      - * 0 --- Enums are at least as large as an ``int``.
4649        * 1 --- Enums are stored in the smallest integer type which can
4650          represent all of its values.
4651
4652 For example, the following metadata section specifies that the module was
4653 compiled with a ``wchar_t`` width of 4 bytes, and the underlying type of an
4654 enum is the smallest type which can represent all of its values::
4655
4656     !llvm.module.flags = !{!0, !1}
4657     !0 = !{i32 1, !"short_wchar", i32 1}
4658     !1 = !{i32 1, !"short_enum", i32 0}
4659
4660 .. _intrinsicglobalvariables:
4661
4662 Intrinsic Global Variables
4663 ==========================
4664
4665 LLVM has a number of "magic" global variables that contain data that
4666 affect code generation or other IR semantics. These are documented here.
4667 All globals of this sort should have a section specified as
4668 "``llvm.metadata``". This section and all globals that start with
4669 "``llvm.``" are reserved for use by LLVM.
4670
4671 .. _gv_llvmused:
4672
4673 The '``llvm.used``' Global Variable
4674 -----------------------------------
4675
4676 The ``@llvm.used`` global is an array which has
4677 :ref:`appending linkage <linkage_appending>`. This array contains a list of
4678 pointers to named global variables, functions and aliases which may optionally
4679 have a pointer cast formed of bitcast or getelementptr. For example, a legal
4680 use of it is:
4681
4682 .. code-block:: llvm
4683
4684     @X = global i8 4
4685     @Y = global i32 123
4686
4687     @llvm.used = appending global [2 x i8*] [
4688        i8* @X,
4689        i8* bitcast (i32* @Y to i8*)
4690     ], section "llvm.metadata"
4691
4692 If a symbol appears in the ``@llvm.used`` list, then the compiler, assembler,
4693 and linker are required to treat the symbol as if there is a reference to the
4694 symbol that it cannot see (which is why they have to be named). For example, if
4695 a variable has internal linkage and no references other than that from the
4696 ``@llvm.used`` list, it cannot be deleted. This is commonly used to represent
4697 references from inline asms and other things the compiler cannot "see", and
4698 corresponds to "``attribute((used))``" in GNU C.
4699
4700 On some targets, the code generator must emit a directive to the
4701 assembler or object file to prevent the assembler and linker from
4702 molesting the symbol.
4703
4704 .. _gv_llvmcompilerused:
4705
4706 The '``llvm.compiler.used``' Global Variable
4707 --------------------------------------------
4708
4709 The ``@llvm.compiler.used`` directive is the same as the ``@llvm.used``
4710 directive, except that it only prevents the compiler from touching the
4711 symbol. On targets that support it, this allows an intelligent linker to
4712 optimize references to the symbol without being impeded as it would be
4713 by ``@llvm.used``.
4714
4715 This is a rare construct that should only be used in rare circumstances,
4716 and should not be exposed to source languages.
4717
4718 .. _gv_llvmglobalctors:
4719
4720 The '``llvm.global_ctors``' Global Variable
4721 -------------------------------------------
4722
4723 .. code-block:: llvm
4724
4725     %0 = type { i32, void ()*, i8* }
4726     @llvm.global_ctors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @ctor, i8* @data }]
4727
4728 The ``@llvm.global_ctors`` array contains a list of constructor
4729 functions, priorities, and an optional associated global or function.
4730 The functions referenced by this array will be called in ascending order
4731 of priority (i.e. lowest first) when the module is loaded. The order of
4732 functions with the same priority is not defined.
4733
4734 If the third field is present, non-null, and points to a global variable
4735 or function, the initializer function will only run if the associated
4736 data from the current module is not discarded.
4737
4738 .. _llvmglobaldtors:
4739
4740 The '``llvm.global_dtors``' Global Variable
4741 -------------------------------------------
4742
4743 .. code-block:: llvm
4744
4745     %0 = type { i32, void ()*, i8* }
4746     @llvm.global_dtors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @dtor, i8* @data }]
4747
4748 The ``@llvm.global_dtors`` array contains a list of destructor
4749 functions, priorities, and an optional associated global or function.
4750 The functions referenced by this array will be called in descending
4751 order of priority (i.e. highest first) when the module is unloaded. The
4752 order of functions with the same priority is not defined.
4753
4754 If the third field is present, non-null, and points to a global variable
4755 or function, the destructor function will only run if the associated
4756 data from the current module is not discarded.
4757
4758 Instruction Reference
4759 =====================
4760
4761 The LLVM instruction set consists of several different classifications
4762 of instructions: :ref:`terminator instructions <terminators>`, :ref:`binary
4763 instructions <binaryops>`, :ref:`bitwise binary
4764 instructions <bitwiseops>`, :ref:`memory instructions <memoryops>`, and
4765 :ref:`other instructions <otherops>`.
4766
4767 .. _terminators:
4768
4769 Terminator Instructions
4770 -----------------------
4771
4772 As mentioned :ref:`previously <functionstructure>`, every basic block in a
4773 program ends with a "Terminator" instruction, which indicates which
4774 block should be executed after the current block is finished. These
4775 terminator instructions typically yield a '``void``' value: they produce
4776 control flow, not values (the one exception being the
4777 ':ref:`invoke <i_invoke>`' instruction).
4778
4779 The terminator instructions are: ':ref:`ret <i_ret>`',
4780 ':ref:`br <i_br>`', ':ref:`switch <i_switch>`',
4781 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`', ':ref:`invoke <i_invoke>`',
4782 ':ref:`resume <i_resume>`', ':ref:`catchpad <i_catchpad>`',
4783 ':ref:`catchendpad <i_catchendpad>`',
4784 ':ref:`catchret <i_catchret>`',
4785 ':ref:`cleanupret <i_cleanupret>`',
4786 ':ref:`terminatepad <i_terminatepad>`',
4787 and ':ref:`unreachable <i_unreachable>`'.
4788
4789 .. _i_ret:
4790
4791 '``ret``' Instruction
4792 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4793
4794 Syntax:
4795 """""""
4796
4797 ::
4798
4799       ret <type> <value>       ; Return a value from a non-void function
4800       ret void                 ; Return from void function
4801
4802 Overview:
4803 """""""""
4804
4805 The '``ret``' instruction is used to return control flow (and optionally
4806 a value) from a function back to the caller.
4807
4808 There are two forms of the '``ret``' instruction: one that returns a
4809 value and then causes control flow, and one that just causes control
4810 flow to occur.
4811
4812 Arguments:
4813 """"""""""
4814
4815 The '``ret``' instruction optionally accepts a single argument, the
4816 return value. The type of the return value must be a ':ref:`first
4817 class <t_firstclass>`' type.
4818
4819 A function is not :ref:`well formed <wellformed>` if it it has a non-void
4820 return type and contains a '``ret``' instruction with no return value or
4821 a return value with a type that does not match its type, or if it has a
4822 void return type and contains a '``ret``' instruction with a return
4823 value.
4824
4825 Semantics:
4826 """"""""""
4827
4828 When the '``ret``' instruction is executed, control flow returns back to
4829 the calling function's context. If the caller is a
4830 ":ref:`call <i_call>`" instruction, execution continues at the
4831 instruction after the call. If the caller was an
4832 ":ref:`invoke <i_invoke>`" instruction, execution continues at the
4833 beginning of the "normal" destination block. If the instruction returns
4834 a value, that value shall set the call or invoke instruction's return
4835 value.
4836
4837 Example:
4838 """"""""
4839
4840 .. code-block:: llvm
4841
4842       ret i32 5                       ; Return an integer value of 5
4843       ret void                        ; Return from a void function
4844       ret { i32, i8 } { i32 4, i8 2 } ; Return a struct of values 4 and 2
4845
4846 .. _i_br:
4847
4848 '``br``' Instruction
4849 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4850
4851 Syntax:
4852 """""""
4853
4854 ::
4855
4856       br i1 <cond>, label <iftrue>, label <iffalse>
4857       br label <dest>          ; Unconditional branch
4858
4859 Overview:
4860 """""""""
4861
4862 The '``br``' instruction is used to cause control flow to transfer to a
4863 different basic block in the current function. There are two forms of
4864 this instruction, corresponding to a conditional branch and an
4865 unconditional branch.
4866
4867 Arguments:
4868 """"""""""
4869
4870 The conditional branch form of the '``br``' instruction takes a single
4871 '``i1``' value and two '``label``' values. The unconditional form of the
4872 '``br``' instruction takes a single '``label``' value as a target.
4873
4874 Semantics:
4875 """"""""""
4876
4877 Upon execution of a conditional '``br``' instruction, the '``i1``'
4878 argument is evaluated. If the value is ``true``, control flows to the
4879 '``iftrue``' ``label`` argument. If "cond" is ``false``, control flows
4880 to the '``iffalse``' ``label`` argument.
4881
4882 Example:
4883 """"""""
4884
4885 .. code-block:: llvm
4886
4887     Test:
4888       %cond = icmp eq i32 %a, %b
4889       br i1 %cond, label %IfEqual, label %IfUnequal
4890     IfEqual:
4891       ret i32 1
4892     IfUnequal:
4893       ret i32 0
4894
4895 .. _i_switch:
4896
4897 '``switch``' Instruction
4898 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4899
4900 Syntax:
4901 """""""
4902
4903 ::
4904
4905       switch <intty> <value>, label <defaultdest> [ <intty> <val>, label <dest> ... ]
4906
4907 Overview:
4908 """""""""
4909
4910 The '``switch``' instruction is used to transfer control flow to one of
4911 several different places. It is a generalization of the '``br``'
4912 instruction, allowing a branch to occur to one of many possible
4913 destinations.
4914
4915 Arguments:
4916 """"""""""
4917
4918 The '``switch``' instruction uses three parameters: an integer
4919 comparison value '``value``', a default '``label``' destination, and an
4920 array of pairs of comparison value constants and '``label``'s. The table
4921 is not allowed to contain duplicate constant entries.
4922
4923 Semantics:
4924 """"""""""
4925
4926 The ``switch`` instruction specifies a table of values and destinations.
4927 When the '``switch``' instruction is executed, this table is searched
4928 for the given value. If the value is found, control flow is transferred
4929 to the corresponding destination; otherwise, control flow is transferred
4930 to the default destination.
4931
4932 Implementation:
4933 """""""""""""""
4934
4935 Depending on properties of the target machine and the particular
4936 ``switch`` instruction, this instruction may be code generated in
4937 different ways. For example, it could be generated as a series of
4938 chained conditional branches or with a lookup table.
4939
4940 Example:
4941 """"""""
4942
4943 .. code-block:: llvm
4944
4945      ; Emulate a conditional br instruction
4946      %Val = zext i1 %value to i32
4947      switch i32 %Val, label %truedest [ i32 0, label %falsedest ]
4948
4949      ; Emulate an unconditional br instruction
4950      switch i32 0, label %dest [ ]
4951
4952      ; Implement a jump table:
4953      switch i32 %val, label %otherwise [ i32 0, label %onzero
4954                                          i32 1, label %onone
4955                                          i32 2, label %ontwo ]
4956
4957 .. _i_indirectbr:
4958
4959 '``indirectbr``' Instruction
4960 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4961
4962 Syntax:
4963 """""""
4964
4965 ::
4966
4967       indirectbr <somety>* <address>, [ label <dest1>, label <dest2>, ... ]
4968
4969 Overview:
4970 """""""""
4971
4972 The '``indirectbr``' instruction implements an indirect branch to a
4973 label within the current function, whose address is specified by
4974 "``address``". Address must be derived from a
4975 :ref:`blockaddress <blockaddress>` constant.
4976
4977 Arguments:
4978 """"""""""
4979
4980 The '``address``' argument is the address of the label to jump to. The
4981 rest of the arguments indicate the full set of possible destinations
4982 that the address may point to. Blocks are allowed to occur multiple
4983 times in the destination list, though this isn't particularly useful.
4984
4985 This destination list is required so that dataflow analysis has an
4986 accurate understanding of the CFG.
4987
4988 Semantics:
4989 """"""""""
4990
4991 Control transfers to the block specified in the address argument. All
4992 possible destination blocks must be listed in the label list, otherwise
4993 this instruction has undefined behavior. This implies that jumps to
4994 labels defined in other functions have undefined behavior as well.
4995
4996 Implementation:
4997 """""""""""""""
4998
4999 This is typically implemented with a jump through a register.
5000
5001 Example:
5002 """"""""
5003
5004 .. code-block:: llvm
5005
5006      indirectbr i8* %Addr, [ label %bb1, label %bb2, label %bb3 ]
5007
5008 .. _i_invoke:
5009
5010 '``invoke``' Instruction
5011 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5012
5013 Syntax:
5014 """""""
5015
5016 ::
5017
5018       <result> = invoke [cconv] [ret attrs] <ptr to function ty> <function ptr val>(<function args>) [fn attrs]
5019                     to label <normal label> unwind label <exception label>
5020
5021 Overview:
5022 """""""""
5023
5024 The '``invoke``' instruction causes control to transfer to a specified
5025 function, with the possibility of control flow transfer to either the
5026 '``normal``' label or the '``exception``' label. If the callee function
5027 returns with the "``ret``" instruction, control flow will return to the
5028 "normal" label. If the callee (or any indirect callees) returns via the
5029 ":ref:`resume <i_resume>`" instruction or other exception handling
5030 mechanism, control is interrupted and continued at the dynamically
5031 nearest "exception" label.
5032
5033 The '``exception``' label is a `landing
5034 pad <ExceptionHandling.html#overview>`_ for the exception. As such,
5035 '``exception``' label is required to have the
5036 ":ref:`landingpad <i_landingpad>`" instruction, which contains the
5037 information about the behavior of the program after unwinding happens,
5038 as its first non-PHI instruction. The restrictions on the
5039 "``landingpad``" instruction's tightly couples it to the "``invoke``"
5040 instruction, so that the important information contained within the
5041 "``landingpad``" instruction can't be lost through normal code motion.
5042
5043 Arguments:
5044 """"""""""
5045
5046 This instruction requires several arguments:
5047
5048 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
5049    convention <callingconv>` the call should use. If none is
5050    specified, the call defaults to using C calling conventions.
5051 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
5052    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
5053    are valid here.
5054 #. '``ptr to function ty``': shall be the signature of the pointer to
5055    function value being invoked. In most cases, this is a direct
5056    function invocation, but indirect ``invoke``'s are just as possible,
5057    branching off an arbitrary pointer to function value.
5058 #. '``function ptr val``': An LLVM value containing a pointer to a
5059    function to be invoked.
5060 #. '``function args``': argument list whose types match the function
5061    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
5062    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
5063    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
5064    extra arguments can be specified.
5065 #. '``normal label``': the label reached when the called function
5066    executes a '``ret``' instruction.
5067 #. '``exception label``': the label reached when a callee returns via
5068    the :ref:`resume <i_resume>` instruction or other exception handling
5069    mechanism.
5070 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
5071    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
5072    attributes are valid here.
5073
5074 Semantics:
5075 """"""""""
5076
5077 This instruction is designed to operate as a standard '``call``'
5078 instruction in most regards. The primary difference is that it
5079 establishes an association with a label, which is used by the runtime
5080 library to unwind the stack.
5081
5082 This instruction is used in languages with destructors to ensure that
5083 proper cleanup is performed in the case of either a ``longjmp`` or a
5084 thrown exception. Additionally, this is important for implementation of
5085 '``catch``' clauses in high-level languages that support them.
5086
5087 For the purposes of the SSA form, the definition of the value returned
5088 by the '``invoke``' instruction is deemed to occur on the edge from the
5089 current block to the "normal" label. If the callee unwinds then no
5090 return value is available.
5091
5092 Example:
5093 """"""""
5094
5095 .. code-block:: llvm
5096
5097       %retval = invoke i32 @Test(i32 15) to label %Continue
5098                   unwind label %TestCleanup              ; i32:retval set
5099       %retval = invoke coldcc i32 %Testfnptr(i32 15) to label %Continue
5100                   unwind label %TestCleanup              ; i32:retval set
5101
5102 .. _i_resume:
5103
5104 '``resume``' Instruction
5105 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5106
5107 Syntax:
5108 """""""
5109
5110 ::
5111
5112       resume <type> <value>
5113
5114 Overview:
5115 """""""""
5116
5117 The '``resume``' instruction is a terminator instruction that has no
5118 successors.
5119
5120 Arguments:
5121 """"""""""
5122
5123 The '``resume``' instruction requires one argument, which must have the
5124 same type as the result of any '``landingpad``' instruction in the same
5125 function.
5126
5127 Semantics:
5128 """"""""""
5129
5130 The '``resume``' instruction resumes propagation of an existing
5131 (in-flight) exception whose unwinding was interrupted with a
5132 :ref:`landingpad <i_landingpad>` instruction.
5133
5134 Example:
5135 """"""""
5136
5137 .. code-block:: llvm
5138
5139       resume { i8*, i32 } %exn
5140
5141 .. _i_catchpad:
5142
5143 '``catchpad``' Instruction
5144 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5145
5146 Syntax:
5147 """""""
5148
5149 ::
5150
5151       <resultval> = catchpad [<args>*]
5152           to label <normal label> unwind label <exception label>
5153
5154 Overview:
5155 """""""""
5156
5157 The '``catchpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
5158 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
5159 is a catch block --- one where a personality routine attempts to transfer
5160 control to catch an exception.
5161 The ``args`` correspond to whatever information the personality
5162 routine requires to know if this is an appropriate place to catch the
5163 exception. Control is tranfered to the ``exception`` label if the
5164 ``catchpad`` is not an appropriate handler for the in-flight exception.
5165 The ``normal`` label should contain the code found in the ``catch``
5166 portion of a ``try``/``catch`` sequence. The ``resultval`` has the type
5167 :ref:`token <t_token>` and is used to match the ``catchpad`` to
5168 corresponding :ref:`catchrets <i_catchret>`.
5169
5170 Arguments:
5171 """"""""""
5172
5173 The instruction takes a list of arbitrary values which are interpreted
5174 by the :ref:`personality function <personalityfn>`.
5175
5176 The ``catchpad`` must be provided a ``normal`` label to transfer control
5177 to if the ``catchpad`` matches the exception and an ``exception``
5178 label to transfer control to if it doesn't.
5179
5180 Semantics:
5181 """"""""""
5182
5183 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
5184 the exception is compared against the ``args``. If it doesn't match,
5185 then control is transfered to the ``exception`` basic block.
5186 As with calling conventions, how the personality function results are
5187 represented in LLVM IR is target specific.
5188
5189 The ``catchpad`` instruction has several restrictions:
5190
5191 -  A catch block is a basic block which is the unwind destination of
5192    an exceptional instruction.
5193 -  A catch block must have a '``catchpad``' instruction as its
5194    first non-PHI instruction.
5195 -  A catch block's ``exception`` edge must refer to a catch block or a
5196    catch-end block.
5197 -  There can be only one '``catchpad``' instruction within the
5198    catch block.
5199 -  A basic block that is not a catch block may not include a
5200    '``catchpad``' instruction.
5201 -  A catch block which has another catch block as a predecessor may not have
5202    any other predecessors.
5203 -  It is undefined behavior for control to transfer from a ``catchpad`` to a
5204    ``ret`` without first executing a ``catchret`` that consumes the
5205    ``catchpad`` or unwinding through its ``catchendpad``.
5206 -  It is undefined behavior for control to transfer from a ``catchpad`` to
5207    itself without first executing a ``catchret`` that consumes the
5208    ``catchpad`` or unwinding through its ``catchendpad``.
5209
5210 Example:
5211 """"""""
5212
5213 .. code-block:: llvm
5214
5215       ;; A catch block which can catch an integer.
5216       %tok = catchpad [i8** @_ZTIi]
5217         to label %int.handler unwind label %terminate
5218
5219 .. _i_catchendpad:
5220
5221 '``catchendpad``' Instruction
5222 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5223
5224 Syntax:
5225 """""""
5226
5227 ::
5228
5229       catchendpad unwind label <nextaction>
5230       catchendpad unwind to caller
5231
5232 Overview:
5233 """""""""
5234
5235 The '``catchendpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
5236 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to communicate to the
5237 :ref:`personality function <personalityfn>` which invokes are associated
5238 with a chain of :ref:`catchpad <i_catchpad>` instructions.
5239
5240 The ``nextaction`` label indicates where control should transfer to if
5241 none of the ``catchpad`` instructions are suitable for catching the
5242 in-flight exception.
5243
5244 If a ``nextaction`` label is not present, the instruction unwinds out of
5245 its parent function. The
5246 :ref:`personality function <personalityfn>` will continue processing
5247 exception handling actions in the caller.
5248
5249 Arguments:
5250 """"""""""
5251
5252 The instruction optionally takes a label, ``nextaction``, indicating
5253 where control should transfer to if none of the preceding
5254 ``catchpad`` instructions are suitable for the in-flight exception.
5255
5256 Semantics:
5257 """"""""""
5258
5259 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown
5260 and none of the constituent ``catchpad`` instructions match, then
5261 control is transfered to ``nextaction`` if it is present. If it is not
5262 present, control is transfered to the caller.
5263
5264 The ``catchendpad`` instruction has several restrictions:
5265
5266 -  A catch-end block is a basic block which is the unwind destination of
5267    an exceptional instruction.
5268 -  A catch-end block must have a '``catchendpad``' instruction as its
5269    first non-PHI instruction.
5270 -  There can be only one '``catchendpad``' instruction within the
5271    catch block.
5272 -  A basic block that is not a catch-end block may not include a
5273    '``catchendpad``' instruction.
5274 -  Exactly one catch block may unwind to a ``catchendpad``.
5275 -  The unwind target of invokes between a ``catchpad`` and a
5276    corresponding ``catchret`` must be its ``catchendpad`` or
5277    an inner EH pad.
5278
5279 Example:
5280 """"""""
5281
5282 .. code-block:: llvm
5283
5284       catchendpad unwind label %terminate
5285       catchendpad unwind to caller
5286
5287 .. _i_catchret:
5288
5289 '``catchret``' Instruction
5290 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5291
5292 Syntax:
5293 """""""
5294
5295 ::
5296
5297       catchret <value> to label <normal>
5298
5299 Overview:
5300 """""""""
5301
5302 The '``catchret``' instruction is a terminator instruction that has a
5303 single successor.
5304
5305
5306 Arguments:
5307 """"""""""
5308
5309 The first argument to a '``catchret``' indicates which ``catchpad`` it
5310 exits.  It must be a :ref:`catchpad <i_catchpad>`.
5311 The second argument to a '``catchret``' specifies where control will
5312 transfer to next.
5313
5314 Semantics:
5315 """"""""""
5316
5317 The '``catchret``' instruction ends the existing (in-flight) exception
5318 whose unwinding was interrupted with a
5319 :ref:`catchpad <i_catchpad>` instruction.
5320 The :ref:`personality function <personalityfn>` gets a chance to execute
5321 arbitrary code to, for example, run a C++ destructor.
5322 Control then transfers to ``normal``.
5323 It may be passed an optional, personality specific, value.
5324 It is undefined behavior to execute a ``catchret`` whose ``catchpad`` has
5325 not been executed.
5326 It is undefined behavior to execute a ``catchret`` if any ``catchpad`` or
5327 ``cleanuppad`` has been executed, without subsequently executing a
5328 corresponding ``catchret``/``cleanupret`` or unwinding out of the inner
5329 pad, following the most recent execution of the ``catchret``'s corresponding
5330 ``catchpad``.
5331
5332
5333 Example:
5334 """"""""
5335
5336 .. code-block:: llvm
5337
5338       catchret %catch label %continue
5339
5340 .. _i_cleanupret:
5341
5342 '``cleanupret``' Instruction
5343 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5344
5345 Syntax:
5346 """""""
5347
5348 ::
5349
5350       cleanupret <value> unwind label <continue>
5351       cleanupret <value> unwind to caller
5352
5353 Overview:
5354 """""""""
5355
5356 The '``cleanupret``' instruction is a terminator instruction that has
5357 an optional successor.
5358
5359
5360 Arguments:
5361 """"""""""
5362
5363 The '``cleanupret``' instruction requires one argument, which indicates
5364 which ``cleanuppad`` it exits, and must be a :ref:`cleanuppad <i_cleanuppad>`.
5365 It also has an optional successor, ``continue``.
5366
5367 Semantics:
5368 """"""""""
5369
5370 The '``cleanupret``' instruction indicates to the
5371 :ref:`personality function <personalityfn>` that one
5372 :ref:`cleanuppad <i_cleanuppad>` it transferred control to has ended.
5373 It transfers control to ``continue`` or unwinds out of the function.
5374 It is undefined behavior to execute a ``cleanupret`` whose ``cleanuppad`` has
5375 not been executed.
5376 It is undefined behavior to execute a ``cleanupret`` if any ``catchpad`` or
5377 ``cleanuppad`` has been executed, without subsequently executing a
5378 corresponding ``catchret``/``cleanupret`` or unwinding out of the inner pad,
5379 following the most recent execution of the ``cleanupret``'s corresponding
5380 ``cleanuppad``.
5381
5382 Example:
5383 """"""""
5384
5385 .. code-block:: llvm
5386
5387       cleanupret %cleanup unwind to caller
5388       cleanupret %cleanup unwind label %continue
5389
5390 .. _i_terminatepad:
5391
5392 '``terminatepad``' Instruction
5393 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5394
5395 Syntax:
5396 """""""
5397
5398 ::
5399
5400       terminatepad [<args>*] unwind label <exception label>
5401       terminatepad [<args>*] unwind to caller
5402
5403 Overview:
5404 """""""""
5405
5406 The '``terminatepad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
5407 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
5408 is a terminate block --- one where a personality routine may decide to
5409 terminate the program.
5410 The ``args`` correspond to whatever information the personality
5411 routine requires to know if this is an appropriate place to terminate the
5412 program. Control is transferred to the ``exception`` label if the
5413 personality routine decides not to terminate the program for the
5414 in-flight exception.
5415
5416 Arguments:
5417 """"""""""
5418
5419 The instruction takes a list of arbitrary values which are interpreted
5420 by the :ref:`personality function <personalityfn>`.
5421
5422 The ``terminatepad`` may be given an ``exception`` label to
5423 transfer control to if the in-flight exception matches the ``args``.
5424
5425 Semantics:
5426 """"""""""
5427
5428 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
5429 the exception is compared against the ``args``. If it matches,
5430 then control is transfered to the ``exception`` basic block. Otherwise,
5431 the program is terminated via personality-specific means. Typically,
5432 the first argument to ``terminatepad`` specifies what function the
5433 personality should defer to in order to terminate the program.
5434
5435 The ``terminatepad`` instruction has several restrictions:
5436
5437 -  A terminate block is a basic block which is the unwind destination of
5438    an exceptional instruction.
5439 -  A terminate block must have a '``terminatepad``' instruction as its
5440    first non-PHI instruction.
5441 -  There can be only one '``terminatepad``' instruction within the
5442    terminate block.
5443 -  A basic block that is not a terminate block may not include a
5444    '``terminatepad``' instruction.
5445
5446 Example:
5447 """"""""
5448
5449 .. code-block:: llvm
5450
5451       ;; A terminate block which only permits integers.
5452       terminatepad [i8** @_ZTIi] unwind label %continue
5453
5454 .. _i_unreachable:
5455
5456 '``unreachable``' Instruction
5457 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5458
5459 Syntax:
5460 """""""
5461
5462 ::
5463
5464       unreachable
5465
5466 Overview:
5467 """""""""
5468
5469 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics. This
5470 instruction is used to inform the optimizer that a particular portion of
5471 the code is not reachable. This can be used to indicate that the code
5472 after a no-return function cannot be reached, and other facts.
5473
5474 Semantics:
5475 """"""""""
5476
5477 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics.
5478
5479 .. _binaryops:
5480
5481 Binary Operations
5482 -----------------
5483
5484 Binary operators are used to do most of the computation in a program.
5485 They require two operands of the same type, execute an operation on
5486 them, and produce a single value. The operands might represent multiple
5487 data, as is the case with the :ref:`vector <t_vector>` data type. The
5488 result value has the same type as its operands.
5489
5490 There are several different binary operators:
5491
5492 .. _i_add:
5493
5494 '``add``' Instruction
5495 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5496
5497 Syntax:
5498 """""""
5499
5500 ::
5501
5502       <result> = add <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
5503       <result> = add nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5504       <result> = add nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5505       <result> = add nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
5506
5507 Overview:
5508 """""""""
5509
5510 The '``add``' instruction returns the sum of its two operands.
5511
5512 Arguments:
5513 """"""""""
5514
5515 The two arguments to the '``add``' instruction must be
5516 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5517 arguments must have identical types.
5518
5519 Semantics:
5520 """"""""""
5521
5522 The value produced is the integer sum of the two operands.
5523
5524 If the sum has unsigned overflow, the result returned is the
5525 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
5526 the result.
5527
5528 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
5529 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
5530
5531 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
5532 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
5533 result value of the ``add`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
5534 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
5535
5536 Example:
5537 """"""""
5538
5539 .. code-block:: llvm
5540
5541       <result> = add i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 + %var
5542
5543 .. _i_fadd:
5544
5545 '``fadd``' Instruction
5546 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5547
5548 Syntax:
5549 """""""
5550
5551 ::
5552
5553       <result> = fadd [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5554
5555 Overview:
5556 """""""""
5557
5558 The '``fadd``' instruction returns the sum of its two operands.
5559
5560 Arguments:
5561 """"""""""
5562
5563 The two arguments to the '``fadd``' instruction must be :ref:`floating
5564 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
5565 Both arguments must have identical types.
5566
5567 Semantics:
5568 """"""""""
5569
5570 The value produced is the floating point sum of the two operands. This
5571 instruction can also take any number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`,
5572 which are optimization hints to enable otherwise unsafe floating point
5573 optimizations:
5574
5575 Example:
5576 """"""""
5577
5578 .. code-block:: llvm
5579
5580       <result> = fadd float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 + %var
5581
5582 '``sub``' Instruction
5583 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5584
5585 Syntax:
5586 """""""
5587
5588 ::
5589
5590       <result> = sub <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
5591       <result> = sub nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5592       <result> = sub nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5593       <result> = sub nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
5594
5595 Overview:
5596 """""""""
5597
5598 The '``sub``' instruction returns the difference of its two operands.
5599
5600 Note that the '``sub``' instruction is used to represent the '``neg``'
5601 instruction present in most other intermediate representations.
5602
5603 Arguments:
5604 """"""""""
5605
5606 The two arguments to the '``sub``' instruction must be
5607 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5608 arguments must have identical types.
5609
5610 Semantics:
5611 """"""""""
5612
5613 The value produced is the integer difference of the two operands.
5614
5615 If the difference has unsigned overflow, the result returned is the
5616 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
5617 the result.
5618
5619 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
5620 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
5621
5622 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
5623 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
5624 result value of the ``sub`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
5625 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
5626
5627 Example:
5628 """"""""
5629
5630 .. code-block:: llvm
5631
5632       <result> = sub i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 - %var
5633       <result> = sub i32 0, %val          ; yields i32:result = -%var
5634
5635 .. _i_fsub:
5636
5637 '``fsub``' Instruction
5638 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5639
5640 Syntax:
5641 """""""
5642
5643 ::
5644
5645       <result> = fsub [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5646
5647 Overview:
5648 """""""""
5649
5650 The '``fsub``' instruction returns the difference of its two operands.
5651
5652 Note that the '``fsub``' instruction is used to represent the '``fneg``'
5653 instruction present in most other intermediate representations.
5654
5655 Arguments:
5656 """"""""""
5657
5658 The two arguments to the '``fsub``' instruction must be :ref:`floating
5659 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
5660 Both arguments must have identical types.
5661
5662 Semantics:
5663 """"""""""
5664
5665 The value produced is the floating point difference of the two operands.
5666 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
5667 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
5668 unsafe floating point optimizations:
5669
5670 Example:
5671 """"""""
5672
5673 .. code-block:: llvm
5674
5675       <result> = fsub float 4.0, %var           ; yields float:result = 4.0 - %var
5676       <result> = fsub float -0.0, %val          ; yields float:result = -%var
5677
5678 '``mul``' Instruction
5679 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5680
5681 Syntax:
5682 """""""
5683
5684 ::
5685
5686       <result> = mul <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
5687       <result> = mul nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5688       <result> = mul nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5689       <result> = mul nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
5690
5691 Overview:
5692 """""""""
5693
5694 The '``mul``' instruction returns the product of its two operands.
5695
5696 Arguments:
5697 """"""""""
5698
5699 The two arguments to the '``mul``' instruction must be
5700 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5701 arguments must have identical types.
5702
5703 Semantics:
5704 """"""""""
5705
5706 The value produced is the integer product of the two operands.
5707
5708 If the result of the multiplication has unsigned overflow, the result
5709 returned is the mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the
5710 bit width of the result.
5711
5712 Because LLVM integers use a two's complement representation, and the
5713 result is the same width as the operands, this instruction returns the
5714 correct result for both signed and unsigned integers. If a full product
5715 (e.g. ``i32`` * ``i32`` -> ``i64``) is needed, the operands should be
5716 sign-extended or zero-extended as appropriate to the width of the full
5717 product.
5718
5719 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
5720 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
5721 result value of the ``mul`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
5722 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
5723
5724 Example:
5725 """"""""
5726
5727 .. code-block:: llvm
5728
5729       <result> = mul i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 * %var
5730
5731 .. _i_fmul:
5732
5733 '``fmul``' Instruction
5734 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5735
5736 Syntax:
5737 """""""
5738
5739 ::
5740
5741       <result> = fmul [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5742
5743 Overview:
5744 """""""""
5745
5746 The '``fmul``' instruction returns the product of its two operands.
5747
5748 Arguments:
5749 """"""""""
5750
5751 The two arguments to the '``fmul``' instruction must be :ref:`floating
5752 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
5753 Both arguments must have identical types.
5754
5755 Semantics:
5756 """"""""""
5757
5758 The value produced is the floating point product of the two operands.
5759 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
5760 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
5761 unsafe floating point optimizations:
5762
5763 Example:
5764 """"""""
5765
5766 .. code-block:: llvm
5767
5768       <result> = fmul float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 * %var
5769
5770 '``udiv``' Instruction
5771 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5772
5773 Syntax:
5774 """""""
5775
5776 ::
5777
5778       <result> = udiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
5779       <result> = udiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5780
5781 Overview:
5782 """""""""
5783
5784 The '``udiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
5785
5786 Arguments:
5787 """"""""""
5788
5789 The two arguments to the '``udiv``' instruction must be
5790 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5791 arguments must have identical types.
5792
5793 Semantics:
5794 """"""""""
5795
5796 The value produced is the unsigned integer quotient of the two operands.
5797
5798 Note that unsigned integer division and signed integer division are
5799 distinct operations; for signed integer division, use '``sdiv``'.
5800
5801 Division by zero leads to undefined behavior.
5802
5803 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``udiv`` is
5804 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if %op1 is not a multiple of %op2 (as
5805 such, "((a udiv exact b) mul b) == a").
5806
5807 Example:
5808 """"""""
5809
5810 .. code-block:: llvm
5811
5812       <result> = udiv i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 / %var
5813
5814 '``sdiv``' Instruction
5815 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5816
5817 Syntax:
5818 """""""
5819
5820 ::
5821
5822       <result> = sdiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
5823       <result> = sdiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5824
5825 Overview:
5826 """""""""
5827
5828 The '``sdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
5829
5830 Arguments:
5831 """"""""""
5832
5833 The two arguments to the '``sdiv``' instruction must be
5834 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5835 arguments must have identical types.
5836
5837 Semantics:
5838 """"""""""
5839
5840 The value produced is the signed integer quotient of the two operands
5841 rounded towards zero.
5842
5843 Note that signed integer division and unsigned integer division are
5844 distinct operations; for unsigned integer division, use '``udiv``'.
5845
5846 Division by zero leads to undefined behavior. Overflow also leads to
5847 undefined behavior; this is a rare case, but can occur, for example, by
5848 doing a 32-bit division of -2147483648 by -1.
5849
5850 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``sdiv`` is
5851 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the result would be rounded.
5852
5853 Example:
5854 """"""""
5855
5856 .. code-block:: llvm
5857
5858       <result> = sdiv i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 / %var
5859
5860 .. _i_fdiv:
5861
5862 '``fdiv``' Instruction
5863 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5864
5865 Syntax:
5866 """""""
5867
5868 ::
5869
5870       <result> = fdiv [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5871
5872 Overview:
5873 """""""""
5874
5875 The '``fdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
5876
5877 Arguments:
5878 """"""""""
5879
5880 The two arguments to the '``fdiv``' instruction must be :ref:`floating
5881 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
5882 Both arguments must have identical types.
5883
5884 Semantics:
5885 """"""""""
5886
5887 The value produced is the floating point quotient of the two operands.
5888 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
5889 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
5890 unsafe floating point optimizations:
5891
5892 Example:
5893 """"""""
5894
5895 .. code-block:: llvm
5896
5897       <result> = fdiv float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 / %var
5898
5899 '``urem``' Instruction
5900 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5901
5902 Syntax:
5903 """""""
5904
5905 ::
5906
5907       <result> = urem <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5908
5909 Overview:
5910 """""""""
5911
5912 The '``urem``' instruction returns the remainder from the unsigned
5913 division of its two arguments.
5914
5915 Arguments:
5916 """"""""""
5917
5918 The two arguments to the '``urem``' instruction must be
5919 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5920 arguments must have identical types.
5921
5922 Semantics:
5923 """"""""""
5924
5925 This instruction returns the unsigned integer *remainder* of a division.
5926 This instruction always performs an unsigned division to get the
5927 remainder.
5928
5929 Note that unsigned integer remainder and signed integer remainder are
5930 distinct operations; for signed integer remainder, use '``srem``'.
5931
5932 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
5933
5934 Example:
5935 """"""""
5936
5937 .. code-block:: llvm
5938
5939       <result> = urem i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 % %var
5940
5941 '``srem``' Instruction
5942 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5943
5944 Syntax:
5945 """""""
5946
5947 ::
5948
5949       <result> = srem <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5950
5951 Overview:
5952 """""""""
5953
5954 The '``srem``' instruction returns the remainder from the signed
5955 division of its two operands. This instruction can also take
5956 :ref:`vector <t_vector>` versions of the values in which case the elements
5957 must be integers.
5958
5959 Arguments:
5960 """"""""""
5961
5962 The two arguments to the '``srem``' instruction must be
5963 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5964 arguments must have identical types.
5965
5966 Semantics:
5967 """"""""""
5968
5969 This instruction returns the *remainder* of a division (where the result
5970 is either zero or has the same sign as the dividend, ``op1``), not the
5971 *modulo* operator (where the result is either zero or has the same sign
5972 as the divisor, ``op2``) of a value. For more information about the
5973 difference, see `The Math
5974 Forum <http://mathforum.org/dr.math/problems/anne.4.28.99.html>`_. For a
5975 table of how this is implemented in various languages, please see
5976 `Wikipedia: modulo
5977 operation <http://en.wikipedia.org/wiki/Modulo_operation>`_.
5978
5979 Note that signed integer remainder and unsigned integer remainder are
5980 distinct operations; for unsigned integer remainder, use '``urem``'.
5981
5982 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
5983 Overflow also leads to undefined behavior; this is a rare case, but can
5984 occur, for example, by taking the remainder of a 32-bit division of
5985 -2147483648 by -1. (The remainder doesn't actually overflow, but this
5986 rule lets srem be implemented using instructions that return both the
5987 result of the division and the remainder.)
5988
5989 Example:
5990 """"""""
5991
5992 .. code-block:: llvm
5993
5994       <result> = srem i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 % %var
5995
5996 .. _i_frem:
5997
5998 '``frem``' Instruction
5999 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6000
6001 Syntax:
6002 """""""
6003
6004 ::
6005
6006       <result> = frem [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6007
6008 Overview:
6009 """""""""
6010
6011 The '``frem``' instruction returns the remainder from the division of
6012 its two operands.
6013
6014 Arguments:
6015 """"""""""
6016
6017 The two arguments to the '``frem``' instruction must be :ref:`floating
6018 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
6019 Both arguments must have identical types.
6020
6021 Semantics:
6022 """"""""""
6023
6024 This instruction returns the *remainder* of a division. The remainder
6025 has the same sign as the dividend. This instruction can also take any
6026 number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints
6027 to enable otherwise unsafe floating point optimizations:
6028
6029 Example:
6030 """"""""
6031
6032 .. code-block:: llvm
6033
6034       <result> = frem float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 % %var
6035
6036 .. _bitwiseops:
6037
6038 Bitwise Binary Operations
6039 -------------------------
6040
6041 Bitwise binary operators are used to do various forms of bit-twiddling
6042 in a program. They are generally very efficient instructions and can
6043 commonly be strength reduced from other instructions. They require two
6044 operands of the same type, execute an operation on them, and produce a
6045 single value. The resulting value is the same type as its operands.
6046
6047 '``shl``' Instruction
6048 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6049
6050 Syntax:
6051 """""""
6052
6053 ::
6054
6055       <result> = shl <ty> <op1>, <op2>           ; yields ty:result
6056       <result> = shl nuw <ty> <op1>, <op2>       ; yields ty:result
6057       <result> = shl nsw <ty> <op1>, <op2>       ; yields ty:result
6058       <result> = shl nuw nsw <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6059
6060 Overview:
6061 """""""""
6062
6063 The '``shl``' instruction returns the first operand shifted to the left
6064 a specified number of bits.
6065
6066 Arguments:
6067 """"""""""
6068
6069 Both arguments to the '``shl``' instruction must be the same
6070 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
6071 '``op2``' is treated as an unsigned value.
6072
6073 Semantics:
6074 """"""""""
6075
6076 The value produced is ``op1`` \* 2\ :sup:`op2` mod 2\ :sup:`n`,
6077 where ``n`` is the width of the result. If ``op2`` is (statically or
6078 dynamically) equal to or larger than the number of bits in
6079 ``op1``, the result is undefined. If the arguments are vectors, each
6080 vector element of ``op1`` is shifted by the corresponding shift amount
6081 in ``op2``.
6082
6083 If the ``nuw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
6084 value <poisonvalues>` if it shifts out any non-zero bits. If the
6085 ``nsw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
6086 value <poisonvalues>` if it shifts out any bits that disagree with the
6087 resultant sign bit. As such, NUW/NSW have the same semantics as they
6088 would if the shift were expressed as a mul instruction with the same
6089 nsw/nuw bits in (mul %op1, (shl 1, %op2)).
6090
6091 Example:
6092 """"""""
6093
6094 .. code-block:: llvm
6095
6096       <result> = shl i32 4, %var   ; yields i32: 4 << %var
6097       <result> = shl i32 4, 2      ; yields i32: 16
6098       <result> = shl i32 1, 10     ; yields i32: 1024
6099       <result> = shl i32 1, 32     ; undefined
6100       <result> = shl <2 x i32> < i32 1, i32 1>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 2, i32 4>
6101
6102 '``lshr``' Instruction
6103 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6104
6105 Syntax:
6106 """""""
6107
6108 ::
6109
6110       <result> = lshr <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
6111       <result> = lshr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6112
6113 Overview:
6114 """""""""
6115
6116 The '``lshr``' instruction (logical shift right) returns the first
6117 operand shifted to the right a specified number of bits with zero fill.
6118
6119 Arguments:
6120 """"""""""
6121
6122 Both arguments to the '``lshr``' instruction must be the same
6123 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
6124 '``op2``' is treated as an unsigned value.
6125
6126 Semantics:
6127 """"""""""
6128
6129 This instruction always performs a logical shift right operation. The
6130 most significant bits of the result will be filled with zero bits after
6131 the shift. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
6132 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
6133 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
6134 corresponding shift amount in ``op2``.
6135
6136 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``lshr`` is
6137 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
6138 non-zero.
6139
6140 Example:
6141 """"""""
6142
6143 .. code-block:: llvm
6144
6145       <result> = lshr i32 4, 1   ; yields i32:result = 2
6146       <result> = lshr i32 4, 2   ; yields i32:result = 1
6147       <result> = lshr i8  4, 3   ; yields i8:result = 0
6148       <result> = lshr i8 -2, 1   ; yields i8:result = 0x7F
6149       <result> = lshr i32 1, 32  ; undefined
6150       <result> = lshr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 0x7FFFFFFF, i32 1>
6151
6152 '``ashr``' Instruction
6153 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6154
6155 Syntax:
6156 """""""
6157
6158 ::
6159
6160       <result> = ashr <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
6161       <result> = ashr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6162
6163 Overview:
6164 """""""""
6165
6166 The '``ashr``' instruction (arithmetic shift right) returns the first
6167 operand shifted to the right a specified number of bits with sign
6168 extension.
6169
6170 Arguments:
6171 """"""""""
6172
6173 Both arguments to the '``ashr``' instruction must be the same
6174 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
6175 '``op2``' is treated as an unsigned value.
6176
6177 Semantics:
6178 """"""""""
6179
6180 This instruction always performs an arithmetic shift right operation,
6181 The most significant bits of the result will be filled with the sign bit
6182 of ``op1``. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
6183 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
6184 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
6185 corresponding shift amount in ``op2``.
6186
6187 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``ashr`` is
6188 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
6189 non-zero.
6190
6191 Example:
6192 """"""""
6193
6194 .. code-block:: llvm
6195
6196       <result> = ashr i32 4, 1   ; yields i32:result = 2
6197       <result> = ashr i32 4, 2   ; yields i32:result = 1
6198       <result> = ashr i8  4, 3   ; yields i8:result = 0
6199       <result> = ashr i8 -2, 1   ; yields i8:result = -1
6200       <result> = ashr i32 1, 32  ; undefined
6201       <result> = ashr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 3>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 -1, i32 0>
6202
6203 '``and``' Instruction
6204 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6205
6206 Syntax:
6207 """""""
6208
6209 ::
6210
6211       <result> = and <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6212
6213 Overview:
6214 """""""""
6215
6216 The '``and``' instruction returns the bitwise logical and of its two
6217 operands.
6218
6219 Arguments:
6220 """"""""""
6221
6222 The two arguments to the '``and``' instruction must be
6223 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
6224 arguments must have identical types.
6225
6226 Semantics:
6227 """"""""""
6228
6229 The truth table used for the '``and``' instruction is:
6230
6231 +-----+-----+-----+
6232 | In0 | In1 | Out |
6233 +-----+-----+-----+
6234 |   0 |   0 |   0 |
6235 +-----+-----+-----+
6236 |   0 |   1 |   0 |
6237 +-----+-----+-----+
6238 |   1 |   0 |   0 |
6239 +-----+-----+-----+
6240 |   1 |   1 |   1 |
6241 +-----+-----+-----+
6242
6243 Example:
6244 """"""""
6245
6246 .. code-block:: llvm
6247
6248       <result> = and i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 & %var
6249       <result> = and i32 15, 40          ; yields i32:result = 8
6250       <result> = and i32 4, 8            ; yields i32:result = 0
6251
6252 '``or``' Instruction
6253 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6254
6255 Syntax:
6256 """""""
6257
6258 ::
6259
6260       <result> = or <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6261
6262 Overview:
6263 """""""""
6264
6265 The '``or``' instruction returns the bitwise logical inclusive or of its
6266 two operands.
6267
6268 Arguments:
6269 """"""""""
6270
6271 The two arguments to the '``or``' instruction must be
6272 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
6273 arguments must have identical types.
6274
6275 Semantics:
6276 """"""""""
6277
6278 The truth table used for the '``or``' instruction is:
6279
6280 +-----+-----+-----+
6281 | In0 | In1 | Out |
6282 +-----+-----+-----+
6283 |   0 |   0 |   0 |
6284 +-----+-----+-----+
6285 |   0 |   1 |   1 |
6286 +-----+-----+-----+
6287 |   1 |   0 |   1 |
6288 +-----+-----+-----+
6289 |   1 |   1 |   1 |
6290 +-----+-----+-----+
6291
6292 Example:
6293 """"""""
6294
6295 ::
6296
6297       <result> = or i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 | %var
6298       <result> = or i32 15, 40          ; yields i32:result = 47
6299       <result> = or i32 4, 8            ; yields i32:result = 12
6300
6301 '``xor``' Instruction
6302 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6303
6304 Syntax:
6305 """""""
6306
6307 ::
6308
6309       <result> = xor <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6310
6311 Overview:
6312 """""""""
6313
6314 The '``xor``' instruction returns the bitwise logical exclusive or of
6315 its two operands. The ``xor`` is used to implement the "one's
6316 complement" operation, which is the "~" operator in C.
6317
6318 Arguments:
6319 """"""""""
6320
6321 The two arguments to the '``xor``' instruction must be
6322 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
6323 arguments must have identical types.
6324
6325 Semantics:
6326 """"""""""
6327
6328 The truth table used for the '``xor``' instruction is:
6329
6330 +-----+-----+-----+
6331 | In0 | In1 | Out |
6332 +-----+-----+-----+
6333 |   0 |   0 |   0 |
6334 +-----+-----+-----+
6335 |   0 |   1 |   1 |
6336 +-----+-----+-----+
6337 |   1 |   0 |   1 |
6338 +-----+-----+-----+
6339 |   1 |   1 |   0 |
6340 +-----+-----+-----+
6341
6342 Example:
6343 """"""""
6344
6345 .. code-block:: llvm
6346
6347       <result> = xor i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 ^ %var
6348       <result> = xor i32 15, 40          ; yields i32:result = 39
6349       <result> = xor i32 4, 8            ; yields i32:result = 12
6350       <result> = xor i32 %V, -1          ; yields i32:result = ~%V
6351
6352 Vector Operations
6353 -----------------
6354
6355 LLVM supports several instructions to represent vector operations in a
6356 target-independent manner. These instructions cover the element-access
6357 and vector-specific operations needed to process vectors effectively.
6358 While LLVM does directly support these vector operations, many
6359 sophisticated algorithms will want to use target-specific intrinsics to
6360 take full advantage of a specific target.
6361
6362 .. _i_extractelement:
6363
6364 '``extractelement``' Instruction
6365 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6366
6367 Syntax:
6368 """""""
6369
6370 ::
6371
6372       <result> = extractelement <n x <ty>> <val>, <ty2> <idx>  ; yields <ty>
6373
6374 Overview:
6375 """""""""
6376
6377 The '``extractelement``' instruction extracts a single scalar element
6378 from a vector at a specified index.
6379
6380 Arguments:
6381 """"""""""
6382
6383 The first operand of an '``extractelement``' instruction is a value of
6384 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is an index indicating
6385 the position from which to extract the element. The index may be a
6386 variable of any integer type.
6387
6388 Semantics:
6389 """"""""""
6390
6391 The result is a scalar of the same type as the element type of ``val``.
6392 Its value is the value at position ``idx`` of ``val``. If ``idx``
6393 exceeds the length of ``val``, the results are undefined.
6394
6395 Example:
6396 """"""""
6397
6398 .. code-block:: llvm
6399
6400       <result> = extractelement <4 x i32> %vec, i32 0    ; yields i32
6401
6402 .. _i_insertelement:
6403
6404 '``insertelement``' Instruction
6405 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6406
6407 Syntax:
6408 """""""
6409
6410 ::
6411
6412       <result> = insertelement <n x <ty>> <val>, <ty> <elt>, <ty2> <idx>    ; yields <n x <ty>>
6413
6414 Overview:
6415 """""""""
6416
6417 The '``insertelement``' instruction inserts a scalar element into a
6418 vector at a specified index.
6419
6420 Arguments:
6421 """"""""""
6422
6423 The first operand of an '``insertelement``' instruction is a value of
6424 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is a scalar value whose
6425 type must equal the element type of the first operand. The third operand
6426 is an index indicating the position at which to insert the value. The
6427 index may be a variable of any integer type.
6428
6429 Semantics:
6430 """"""""""
6431
6432 The result is a vector of the same type as ``val``. Its element values
6433 are those of ``val`` except at position ``idx``, where it gets the value
6434 ``elt``. If ``idx`` exceeds the length of ``val``, the results are
6435 undefined.
6436
6437 Example:
6438 """"""""
6439
6440 .. code-block:: llvm
6441
6442       <result> = insertelement <4 x i32> %vec, i32 1, i32 0    ; yields <4 x i32>
6443
6444 .. _i_shufflevector:
6445
6446 '``shufflevector``' Instruction
6447 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6448
6449 Syntax:
6450 """""""
6451
6452 ::
6453
6454       <result> = shufflevector <n x <ty>> <v1>, <n x <ty>> <v2>, <m x i32> <mask>    ; yields <m x <ty>>
6455
6456 Overview:
6457 """""""""
6458
6459 The '``shufflevector``' instruction constructs a permutation of elements
6460 from two input vectors, returning a vector with the same element type as
6461 the input and length that is the same as the shuffle mask.
6462
6463 Arguments:
6464 """"""""""
6465
6466 The first two operands of a '``shufflevector``' instruction are vectors
6467 with the same type. The third argument is a shuffle mask whose element
6468 type is always 'i32'. The result of the instruction is a vector whose
6469 length is the same as the shuffle mask and whose element type is the
6470 same as the element type of the first two operands.
6471
6472 The shuffle mask operand is required to be a constant vector with either
6473 constant integer or undef values.
6474
6475 Semantics:
6476 """"""""""
6477
6478 The elements of the two input vectors are numbered from left to right
6479 across both of the vectors. The shuffle mask operand specifies, for each
6480 element of the result vector, which element of the two input vectors the
6481 result element gets. The element selector may be undef (meaning "don't
6482 care") and the second operand may be undef if performing a shuffle from
6483 only one vector.
6484
6485 Example:
6486 """"""""
6487
6488 .. code-block:: llvm
6489
6490       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
6491                               <4 x i32> <i32 0, i32 4, i32 1, i32 5>  ; yields <4 x i32>
6492       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> undef,
6493                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32> - Identity shuffle.
6494       <result> = shufflevector <8 x i32> %v1, <8 x i32> undef,
6495                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32>
6496       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
6497                               <8 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3, i32 4, i32 5, i32 6, i32 7 >  ; yields <8 x i32>
6498
6499 Aggregate Operations
6500 --------------------
6501
6502 LLVM supports several instructions for working with
6503 :ref:`aggregate <t_aggregate>` values.
6504
6505 .. _i_extractvalue:
6506
6507 '``extractvalue``' Instruction
6508 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6509
6510 Syntax:
6511 """""""
6512
6513 ::
6514
6515       <result> = extractvalue <aggregate type> <val>, <idx>{, <idx>}*
6516
6517 Overview:
6518 """""""""
6519
6520 The '``extractvalue``' instruction extracts the value of a member field
6521 from an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
6522
6523 Arguments:
6524 """"""""""
6525
6526 The first operand of an '``extractvalue``' instruction is a value of
6527 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The operands are
6528 constant indices to specify which value to extract in a similar manner
6529 as indices in a '``getelementptr``' instruction.
6530
6531 The major differences to ``getelementptr`` indexing are:
6532
6533 -  Since the value being indexed is not a pointer, the first index is
6534    omitted and assumed to be zero.
6535 -  At least one index must be specified.
6536 -  Not only struct indices but also array indices must be in bounds.
6537
6538 Semantics:
6539 """"""""""
6540
6541 The result is the value at the position in the aggregate specified by
6542 the index operands.
6543
6544 Example:
6545 """"""""
6546
6547 .. code-block:: llvm
6548
6549       <result> = extractvalue {i32, float} %agg, 0    ; yields i32
6550
6551 .. _i_insertvalue:
6552
6553 '``insertvalue``' Instruction
6554 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6555
6556 Syntax:
6557 """""""
6558
6559 ::
6560
6561       <result> = insertvalue <aggregate type> <val>, <ty> <elt>, <idx>{, <idx>}*    ; yields <aggregate type>
6562
6563 Overview:
6564 """""""""
6565
6566 The '``insertvalue``' instruction inserts a value into a member field in
6567 an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
6568
6569 Arguments:
6570 """"""""""
6571
6572 The first operand of an '``insertvalue``' instruction is a value of
6573 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The second operand is
6574 a first-class value to insert. The following operands are constant
6575 indices indicating the position at which to insert the value in a
6576 similar manner as indices in a '``extractvalue``' instruction. The value
6577 to insert must have the same type as the value identified by the
6578 indices.
6579
6580 Semantics:
6581 """"""""""
6582
6583 The result is an aggregate of the same type as ``val``. Its value is
6584 that of ``val`` except that the value at the position specified by the
6585 indices is that of ``elt``.
6586
6587 Example:
6588 """"""""
6589
6590 .. code-block:: llvm
6591
6592       %agg1 = insertvalue {i32, float} undef, i32 1, 0              ; yields {i32 1, float undef}
6593       %agg2 = insertvalue {i32, float} %agg1, float %val, 1         ; yields {i32 1, float %val}
6594       %agg3 = insertvalue {i32, {float}} undef, float %val, 1, 0    ; yields {i32 undef, {float %val}}
6595
6596 .. _memoryops:
6597
6598 Memory Access and Addressing Operations
6599 ---------------------------------------
6600
6601 A key design point of an SSA-based representation is how it represents
6602 memory. In LLVM, no memory locations are in SSA form, which makes things
6603 very simple. This section describes how to read, write, and allocate
6604 memory in LLVM.
6605
6606 .. _i_alloca:
6607
6608 '``alloca``' Instruction
6609 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6610
6611 Syntax:
6612 """""""
6613
6614 ::
6615
6616       <result> = alloca [inalloca] <type> [, <ty> <NumElements>] [, align <alignment>]     ; yields type*:result
6617
6618 Overview:
6619 """""""""
6620
6621 The '``alloca``' instruction allocates memory on the stack frame of the
6622 currently executing function, to be automatically released when this
6623 function returns to its caller. The object is always allocated in the
6624 generic address space (address space zero).
6625
6626 Arguments:
6627 """"""""""
6628
6629 The '``alloca``' instruction allocates ``sizeof(<type>)*NumElements``
6630 bytes of memory on the runtime stack, returning a pointer of the
6631 appropriate type to the program. If "NumElements" is specified, it is
6632 the number of elements allocated, otherwise "NumElements" is defaulted
6633 to be one. If a constant alignment is specified, the value result of the
6634 allocation is guaranteed to be aligned to at least that boundary. The
6635 alignment may not be greater than ``1 << 29``. If not specified, or if
6636 zero, the target can choose to align the allocation on any convenient
6637 boundary compatible with the type.
6638
6639 '``type``' may be any sized type.
6640
6641 Semantics:
6642 """"""""""
6643
6644 Memory is allocated; a pointer is returned. The operation is undefined
6645 if there is insufficient stack space for the allocation. '``alloca``'d
6646 memory is automatically released when the function returns. The
6647 '``alloca``' instruction is commonly used to represent automatic
6648 variables that must have an address available. When the function returns
6649 (either with the ``ret`` or ``resume`` instructions), the memory is
6650 reclaimed. Allocating zero bytes is legal, but the result is undefined.
6651 The order in which memory is allocated (ie., which way the stack grows)
6652 is not specified.
6653
6654 Example:
6655 """"""""
6656
6657 .. code-block:: llvm
6658
6659       %ptr = alloca i32                             ; yields i32*:ptr
6660       %ptr = alloca i32, i32 4                      ; yields i32*:ptr
6661       %ptr = alloca i32, i32 4, align 1024          ; yields i32*:ptr
6662       %ptr = alloca i32, align 1024                 ; yields i32*:ptr
6663
6664 .. _i_load:
6665
6666 '``load``' Instruction
6667 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6668
6669 Syntax:
6670 """""""
6671
6672 ::
6673
6674       <result> = load [volatile] <ty>, <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>][, !invariant.load !<index>][, !nonnull !<index>][, !dereferenceable !<index>][, !dereferenceable_or_null !<index>]
6675       <result> = load atomic [volatile] <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>
6676       !<index> = !{ i32 1 }
6677
6678 Overview:
6679 """""""""
6680
6681 The '``load``' instruction is used to read from memory.
6682
6683 Arguments:
6684 """"""""""
6685
6686 The argument to the ``load`` instruction specifies the memory address
6687 from which to load. The type specified must be a :ref:`first
6688 class <t_firstclass>` type. If the ``load`` is marked as ``volatile``,
6689 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
6690 execution of this ``load`` with other :ref:`volatile
6691 operations <volatile>`.
6692
6693 If the ``load`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
6694 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
6695 ``release`` and ``acq_rel`` orderings are not valid on ``load``
6696 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
6697 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
6698 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
6699 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
6700 ``align`` must be explicitly specified on atomic loads, and the load has
6701 undefined behavior if the alignment is not set to a value which is at
6702 least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not have
6703 any defined semantics for atomic loads.
6704
6705 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
6706 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
6707 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
6708 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
6709 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
6710 alignment results in undefined behavior. Underestimating the alignment
6711 may produce less efficient code. An alignment of 1 is always safe. The
6712 maximum possible alignment is ``1 << 29``.
6713
6714 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single
6715 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one
6716 ``i32`` entry of value 1. The existence of the ``!nontemporal``
6717 metadata on the instruction tells the optimizer and code generator
6718 that this load is not expected to be reused in the cache. The code
6719 generator may select special instructions to save cache bandwidth, such
6720 as the ``MOVNT`` instruction on x86.
6721
6722 The optional ``!invariant.load`` metadata must reference a single
6723 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
6724 entries. The existence of the ``!invariant.load`` metadata on the
6725 instruction tells the optimizer and code generator that the address
6726 operand to this load points to memory which can be assumed unchanged.
6727 Being invariant does not imply that a location is dereferenceable,
6728 but it does imply that once the location is known dereferenceable
6729 its value is henceforth unchanging.
6730
6731 The optional ``!nonnull`` metadata must reference a single
6732 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
6733 entries. The existence of the ``!nonnull`` metadata on the
6734 instruction tells the optimizer that the value loaded is known to
6735 never be null. This is analogous to the ''nonnull'' attribute
6736 on parameters and return values. This metadata can only be applied
6737 to loads of a pointer type.
6738
6739 The optional ``!dereferenceable`` metadata must reference a single
6740 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one ``i64``
6741 entry. The existence of the ``!dereferenceable`` metadata on the instruction
6742 tells the optimizer that the value loaded is known to be dereferenceable.
6743 The number of bytes known to be dereferenceable is specified by the integer
6744 value in the metadata node. This is analogous to the ''dereferenceable''
6745 attribute on parameters and return values. This metadata can only be applied
6746 to loads of a pointer type.
6747
6748 The optional ``!dereferenceable_or_null`` metadata must reference a single
6749 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one ``i64``
6750 entry. The existence of the ``!dereferenceable_or_null`` metadata on the
6751 instruction tells the optimizer that the value loaded is known to be either
6752 dereferenceable or null.
6753 The number of bytes known to be dereferenceable is specified by the integer
6754 value in the metadata node. This is analogous to the ''dereferenceable_or_null''
6755 attribute on parameters and return values. This metadata can only be applied
6756 to loads of a pointer type.
6757
6758 Semantics:
6759 """"""""""
6760
6761 The location of memory pointed to is loaded. If the value being loaded
6762 is of scalar type then the number of bytes read does not exceed the
6763 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
6764 example, loading an ``i24`` reads at most three bytes. When loading a
6765 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
6766 of bytes, the result is undefined if the value was not originally
6767 written using a store of the same type.
6768
6769 Examples:
6770 """""""""
6771
6772 .. code-block:: llvm
6773
6774       %ptr = alloca i32                               ; yields i32*:ptr
6775       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields void
6776       %val = load i32, i32* %ptr                      ; yields i32:val = i32 3
6777
6778 .. _i_store:
6779
6780 '``store``' Instruction
6781 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6782
6783 Syntax:
6784 """""""
6785
6786 ::
6787
6788       store [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>]        ; yields void
6789       store atomic [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>  ; yields void
6790
6791 Overview:
6792 """""""""
6793
6794 The '``store``' instruction is used to write to memory.
6795
6796 Arguments:
6797 """"""""""
6798
6799 There are two arguments to the ``store`` instruction: a value to store
6800 and an address at which to store it. The type of the ``<pointer>``
6801 operand must be a pointer to the :ref:`first class <t_firstclass>` type of
6802 the ``<value>`` operand. If the ``store`` is marked as ``volatile``,
6803 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
6804 execution of this ``store`` with other :ref:`volatile
6805 operations <volatile>`.
6806
6807 If the ``store`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
6808 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
6809 ``acquire`` and ``acq_rel`` orderings aren't valid on ``store``
6810 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
6811 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
6812 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
6813 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
6814 ``align`` must be explicitly specified on atomic stores, and the store
6815 has undefined behavior if the alignment is not set to a value which is
6816 at least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not
6817 have any defined semantics for atomic stores.
6818
6819 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
6820 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
6821 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
6822 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
6823 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
6824 alignment results in undefined behavior. Underestimating the
6825 alignment may produce less efficient code. An alignment of 1 is always
6826 safe. The maximum possible alignment is ``1 << 29``.
6827
6828 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single metadata
6829 name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one ``i32`` entry of
6830 value 1. The existence of the ``!nontemporal`` metadata on the instruction
6831 tells the optimizer and code generator that this load is not expected to
6832 be reused in the cache. The code generator may select special
6833 instructions to save cache bandwidth, such as the MOVNT instruction on
6834 x86.
6835
6836 Semantics:
6837 """"""""""
6838
6839 The contents of memory are updated to contain ``<value>`` at the
6840 location specified by the ``<pointer>`` operand. If ``<value>`` is
6841 of scalar type then the number of bytes written does not exceed the
6842 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
6843 example, storing an ``i24`` writes at most three bytes. When writing a
6844 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
6845 of bytes, it is unspecified what happens to the extra bits that do not
6846 belong to the type, but they will typically be overwritten.
6847
6848 Example:
6849 """"""""
6850
6851 .. code-block:: llvm
6852
6853       %ptr = alloca i32                               ; yields i32*:ptr
6854       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields void
6855       %val = load i32, i32* %ptr                      ; yields i32:val = i32 3
6856
6857 .. _i_fence:
6858
6859 '``fence``' Instruction
6860 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6861
6862 Syntax:
6863 """""""
6864
6865 ::
6866
6867       fence [singlethread] <ordering>                   ; yields void
6868
6869 Overview:
6870 """""""""
6871
6872 The '``fence``' instruction is used to introduce happens-before edges
6873 between operations.
6874
6875 Arguments:
6876 """"""""""
6877
6878 '``fence``' instructions take an :ref:`ordering <ordering>` argument which
6879 defines what *synchronizes-with* edges they add. They can only be given
6880 ``acquire``, ``release``, ``acq_rel``, and ``seq_cst`` orderings.
6881
6882 Semantics:
6883 """"""""""
6884
6885 A fence A which has (at least) ``release`` ordering semantics
6886 *synchronizes with* a fence B with (at least) ``acquire`` ordering
6887 semantics if and only if there exist atomic operations X and Y, both
6888 operating on some atomic object M, such that A is sequenced before X, X
6889 modifies M (either directly or through some side effect of a sequence
6890 headed by X), Y is sequenced before B, and Y observes M. This provides a
6891 *happens-before* dependency between A and B. Rather than an explicit
6892 ``fence``, one (but not both) of the atomic operations X or Y might
6893 provide a ``release`` or ``acquire`` (resp.) ordering constraint and
6894 still *synchronize-with* the explicit ``fence`` and establish the
6895 *happens-before* edge.
6896
6897 A ``fence`` which has ``seq_cst`` ordering, in addition to having both
6898 ``acquire`` and ``release`` semantics specified above, participates in
6899 the global program order of other ``seq_cst`` operations and/or fences.
6900
6901 The optional ":ref:`singlethread <singlethread>`" argument specifies
6902 that the fence only synchronizes with other fences in the same thread.
6903 (This is useful for interacting with signal handlers.)
6904
6905 Example:
6906 """"""""
6907
6908 .. code-block:: llvm
6909
6910       fence acquire                          ; yields void
6911       fence singlethread seq_cst             ; yields void
6912
6913 .. _i_cmpxchg:
6914
6915 '``cmpxchg``' Instruction
6916 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6917
6918 Syntax:
6919 """""""
6920
6921 ::
6922
6923       cmpxchg [weak] [volatile] <ty>* <pointer>, <ty> <cmp>, <ty> <new> [singlethread] <success ordering> <failure ordering> ; yields  { ty, i1 }
6924
6925 Overview:
6926 """""""""
6927
6928 The '``cmpxchg``' instruction is used to atomically modify memory. It
6929 loads a value in memory and compares it to a given value. If they are
6930 equal, it tries to store a new value into the memory.
6931
6932 Arguments:
6933 """"""""""
6934
6935 There are three arguments to the '``cmpxchg``' instruction: an address
6936 to operate on, a value to compare to the value currently be at that
6937 address, and a new value to place at that address if the compared values
6938 are equal. The type of '<cmp>' must be an integer type whose bit width
6939 is a power of two greater than or equal to eight and less than or equal
6940 to a target-specific size limit. '<cmp>' and '<new>' must have the same
6941 type, and the type of '<pointer>' must be a pointer to that type. If the
6942 ``cmpxchg`` is marked as ``volatile``, then the optimizer is not allowed
6943 to modify the number or order of execution of this ``cmpxchg`` with
6944 other :ref:`volatile operations <volatile>`.
6945
6946 The success and failure :ref:`ordering <ordering>` arguments specify how this
6947 ``cmpxchg`` synchronizes with other atomic operations. Both ordering parameters
6948 must be at least ``monotonic``, the ordering constraint on failure must be no
6949 stronger than that on success, and the failure ordering cannot be either
6950 ``release`` or ``acq_rel``.
6951
6952 The optional "``singlethread``" argument declares that the ``cmpxchg``
6953 is only atomic with respect to code (usually signal handlers) running in
6954 the same thread as the ``cmpxchg``. Otherwise the cmpxchg is atomic with
6955 respect to all other code in the system.
6956
6957 The pointer passed into cmpxchg must have alignment greater than or
6958 equal to the size in memory of the operand.
6959
6960 Semantics:
6961 """"""""""
6962
6963 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``' operand
6964 is read and compared to '``<cmp>``'; if the read value is the equal, the
6965 '``<new>``' is written. The original value at the location is returned, together
6966 with a flag indicating success (true) or failure (false).
6967
6968 If the cmpxchg operation is marked as ``weak`` then a spurious failure is
6969 permitted: the operation may not write ``<new>`` even if the comparison
6970 matched.
6971
6972 If the cmpxchg operation is strong (the default), the i1 value is 1 if and only
6973 if the value loaded equals ``cmp``.
6974
6975 A successful ``cmpxchg`` is a read-modify-write instruction for the purpose of
6976 identifying release sequences. A failed ``cmpxchg`` is equivalent to an atomic
6977 load with an ordering parameter determined the second ordering parameter.
6978
6979 Example:
6980 """"""""
6981
6982 .. code-block:: llvm
6983
6984     entry:
6985       %orig = atomic load i32, i32* %ptr unordered                ; yields i32
6986       br label %loop
6987
6988     loop:
6989       %cmp = phi i32 [ %orig, %entry ], [%old, %loop]
6990       %squared = mul i32 %cmp, %cmp
6991       %val_success = cmpxchg i32* %ptr, i32 %cmp, i32 %squared acq_rel monotonic ; yields  { i32, i1 }
6992       %value_loaded = extractvalue { i32, i1 } %val_success, 0
6993       %success = extractvalue { i32, i1 } %val_success, 1
6994       br i1 %success, label %done, label %loop
6995
6996     done:
6997       ...
6998
6999 .. _i_atomicrmw:
7000
7001 '``atomicrmw``' Instruction
7002 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7003
7004 Syntax:
7005 """""""
7006
7007 ::
7008
7009       atomicrmw [volatile] <operation> <ty>* <pointer>, <ty> <value> [singlethread] <ordering>                   ; yields ty
7010
7011 Overview:
7012 """""""""
7013
7014 The '``atomicrmw``' instruction is used to atomically modify memory.
7015
7016 Arguments:
7017 """"""""""
7018
7019 There are three arguments to the '``atomicrmw``' instruction: an
7020 operation to apply, an address whose value to modify, an argument to the
7021 operation. The operation must be one of the following keywords:
7022
7023 -  xchg
7024 -  add
7025 -  sub
7026 -  and
7027 -  nand
7028 -  or
7029 -  xor
7030 -  max
7031 -  min
7032 -  umax
7033 -  umin
7034
7035 The type of '<value>' must be an integer type whose bit width is a power
7036 of two greater than or equal to eight and less than or equal to a
7037 target-specific size limit. The type of the '``<pointer>``' operand must
7038 be a pointer to that type. If the ``atomicrmw`` is marked as
7039 ``volatile``, then the optimizer is not allowed to modify the number or
7040 order of execution of this ``atomicrmw`` with other :ref:`volatile
7041 operations <volatile>`.
7042
7043 Semantics:
7044 """"""""""
7045
7046 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
7047 operand are atomically read, modified, and written back. The original
7048 value at the location is returned. The modification is specified by the
7049 operation argument:
7050
7051 -  xchg: ``*ptr = val``
7052 -  add: ``*ptr = *ptr + val``
7053 -  sub: ``*ptr = *ptr - val``
7054 -  and: ``*ptr = *ptr & val``
7055 -  nand: ``*ptr = ~(*ptr & val)``
7056 -  or: ``*ptr = *ptr | val``
7057 -  xor: ``*ptr = *ptr ^ val``
7058 -  max: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
7059 -  min: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
7060 -  umax: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using an unsigned
7061    comparison)
7062 -  umin: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using an unsigned
7063    comparison)
7064
7065 Example:
7066 """"""""
7067
7068 .. code-block:: llvm
7069
7070       %old = atomicrmw add i32* %ptr, i32 1 acquire                        ; yields i32
7071
7072 .. _i_getelementptr:
7073
7074 '``getelementptr``' Instruction
7075 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7076
7077 Syntax:
7078 """""""
7079
7080 ::
7081
7082       <result> = getelementptr <ty>, <ty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
7083       <result> = getelementptr inbounds <ty>, <ty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
7084       <result> = getelementptr <ty>, <ptr vector> <ptrval>, <vector index type> <idx>
7085
7086 Overview:
7087 """""""""
7088
7089 The '``getelementptr``' instruction is used to get the address of a
7090 subelement of an :ref:`aggregate <t_aggregate>` data structure. It performs
7091 address calculation only and does not access memory. The instruction can also
7092 be used to calculate a vector of such addresses.
7093
7094 Arguments:
7095 """"""""""
7096
7097 The first argument is always a type used as the basis for the calculations.
7098 The second argument is always a pointer or a vector of pointers, and is the
7099 base address to start from. The remaining arguments are indices
7100 that indicate which of the elements of the aggregate object are indexed.
7101 The interpretation of each index is dependent on the type being indexed
7102 into. The first index always indexes the pointer value given as the
7103 first argument, the second index indexes a value of the type pointed to
7104 (not necessarily the value directly pointed to, since the first index
7105 can be non-zero), etc. The first type indexed into must be a pointer
7106 value, subsequent types can be arrays, vectors, and structs. Note that
7107 subsequent types being indexed into can never be pointers, since that
7108 would require loading the pointer before continuing calculation.
7109
7110 The type of each index argument depends on the type it is indexing into.
7111 When indexing into a (optionally packed) structure, only ``i32`` integer
7112 **constants** are allowed (when using a vector of indices they must all
7113 be the **same** ``i32`` integer constant). When indexing into an array,
7114 pointer or vector, integers of any width are allowed, and they are not
7115 required to be constant. These integers are treated as signed values
7116 where relevant.
7117
7118 For example, let's consider a C code fragment and how it gets compiled
7119 to LLVM:
7120
7121 .. code-block:: c
7122
7123     struct RT {
7124       char A;
7125       int B[10][20];
7126       char C;
7127     };
7128     struct ST {
7129       int X;
7130       double Y;
7131       struct RT Z;
7132     };
7133
7134     int *foo(struct ST *s) {
7135       return &s[1].Z.B[5][13];
7136     }
7137
7138 The LLVM code generated by Clang is:
7139
7140 .. code-block:: llvm
7141
7142     %struct.RT = type { i8, [10 x [20 x i32]], i8 }
7143     %struct.ST = type { i32, double, %struct.RT }
7144
7145     define i32* @foo(%struct.ST* %s) nounwind uwtable readnone optsize ssp {
7146     entry:
7147       %arrayidx = getelementptr inbounds %struct.ST, %struct.ST* %s, i64 1, i32 2, i32 1, i64 5, i64 13
7148       ret i32* %arrayidx
7149     }
7150
7151 Semantics:
7152 """"""""""
7153
7154 In the example above, the first index is indexing into the
7155 '``%struct.ST*``' type, which is a pointer, yielding a '``%struct.ST``'
7156 = '``{ i32, double, %struct.RT }``' type, a structure. The second index
7157 indexes into the third element of the structure, yielding a
7158 '``%struct.RT``' = '``{ i8 , [10 x [20 x i32]], i8 }``' type, another
7159 structure. The third index indexes into the second element of the
7160 structure, yielding a '``[10 x [20 x i32]]``' type, an array. The two
7161 dimensions of the array are subscripted into, yielding an '``i32``'
7162 type. The '``getelementptr``' instruction returns a pointer to this
7163 element, thus computing a value of '``i32*``' type.
7164
7165 Note that it is perfectly legal to index partially through a structure,
7166 returning a pointer to an inner element. Because of this, the LLVM code
7167 for the given testcase is equivalent to:
7168
7169 .. code-block:: llvm
7170
7171     define i32* @foo(%struct.ST* %s) {
7172       %t1 = getelementptr %struct.ST, %struct.ST* %s, i32 1                        ; yields %struct.ST*:%t1
7173       %t2 = getelementptr %struct.ST, %struct.ST* %t1, i32 0, i32 2                ; yields %struct.RT*:%t2
7174       %t3 = getelementptr %struct.RT, %struct.RT* %t2, i32 0, i32 1                ; yields [10 x [20 x i32]]*:%t3
7175       %t4 = getelementptr [10 x [20 x i32]], [10 x [20 x i32]]* %t3, i32 0, i32 5  ; yields [20 x i32]*:%t4
7176       %t5 = getelementptr [20 x i32], [20 x i32]* %t4, i32 0, i32 13               ; yields i32*:%t5
7177       ret i32* %t5
7178     }
7179
7180 If the ``inbounds`` keyword is present, the result value of the
7181 ``getelementptr`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the base
7182 pointer is not an *in bounds* address of an allocated object, or if any
7183 of the addresses that would be formed by successive addition of the
7184 offsets implied by the indices to the base address with infinitely
7185 precise signed arithmetic are not an *in bounds* address of that
7186 allocated object. The *in bounds* addresses for an allocated object are
7187 all the addresses that point into the object, plus the address one byte
7188 past the end. In cases where the base is a vector of pointers the
7189 ``inbounds`` keyword applies to each of the computations element-wise.
7190
7191 If the ``inbounds`` keyword is not present, the offsets are added to the
7192 base address with silently-wrapping two's complement arithmetic. If the
7193 offsets have a different width from the pointer, they are sign-extended
7194 or truncated to the width of the pointer. The result value of the
7195 ``getelementptr`` may be outside the object pointed to by the base
7196 pointer. The result value may not necessarily be used to access memory
7197 though, even if it happens to point into allocated storage. See the
7198 :ref:`Pointer Aliasing Rules <pointeraliasing>` section for more
7199 information.
7200
7201 The getelementptr instruction is often confusing. For some more insight
7202 into how it works, see :doc:`the getelementptr FAQ <GetElementPtr>`.
7203
7204 Example:
7205 """"""""
7206
7207 .. code-block:: llvm
7208
7209         ; yields [12 x i8]*:aptr
7210         %aptr = getelementptr {i32, [12 x i8]}, {i32, [12 x i8]}* %saptr, i64 0, i32 1
7211         ; yields i8*:vptr
7212         %vptr = getelementptr {i32, <2 x i8>}, {i32, <2 x i8>}* %svptr, i64 0, i32 1, i32 1
7213         ; yields i8*:eptr
7214         %eptr = getelementptr [12 x i8], [12 x i8]* %aptr, i64 0, i32 1
7215         ; yields i32*:iptr
7216         %iptr = getelementptr [10 x i32], [10 x i32]* @arr, i16 0, i16 0
7217
7218 Vector of pointers:
7219 """""""""""""""""""
7220
7221 The ``getelementptr`` returns a vector of pointers, instead of a single address,
7222 when one or more of its arguments is a vector. In such cases, all vector
7223 arguments should have the same number of elements, and every scalar argument
7224 will be effectively broadcast into a vector during address calculation.
7225
7226 .. code-block:: llvm
7227
7228      ; All arguments are vectors:
7229      ;   A[i] = ptrs[i] + offsets[i]*sizeof(i8)
7230      %A = getelementptr i8, <4 x i8*> %ptrs, <4 x i64> %offsets
7231
7232      ; Add the same scalar offset to each pointer of a vector:
7233      ;   A[i] = ptrs[i] + offset*sizeof(i8)
7234      %A = getelementptr i8, <4 x i8*> %ptrs, i64 %offset
7235
7236      ; Add distinct offsets to the same pointer:
7237      ;   A[i] = ptr + offsets[i]*sizeof(i8)
7238      %A = getelementptr i8, i8* %ptr, <4 x i64> %offsets
7239
7240      ; In all cases described above the type of the result is <4 x i8*>
7241
7242 The two following instructions are equivalent:
7243
7244 .. code-block:: llvm
7245
7246      getelementptr  %struct.ST, <4 x %struct.ST*> %s, <4 x i64> %ind1,
7247        <4 x i32> <i32 2, i32 2, i32 2, i32 2>,
7248        <4 x i32> <i32 1, i32 1, i32 1, i32 1>,
7249        <4 x i32> %ind4,
7250        <4 x i64> <i64 13, i64 13, i64 13, i64 13>
7251
7252      getelementptr  %struct.ST, <4 x %struct.ST*> %s, <4 x i64> %ind1,
7253        i32 2, i32 1, <4 x i32> %ind4, i64 13
7254
7255 Let's look at the C code, where the vector version of ``getelementptr``
7256 makes sense:
7257
7258 .. code-block:: c
7259
7260     // Let's assume that we vectorize the following loop:
7261     double *A, B; int *C;
7262     for (int i = 0; i < size; ++i) {
7263       A[i] = B[C[i]];
7264     }
7265
7266 .. code-block:: llvm
7267
7268     ; get pointers for 8 elements from array B
7269     %ptrs = getelementptr double, double* %B, <8 x i32> %C
7270     ; load 8 elements from array B into A
7271     %A = call <8 x double> @llvm.masked.gather.v8f64(<8 x double*> %ptrs,
7272          i32 8, <8 x i1> %mask, <8 x double> %passthru)
7273
7274 Conversion Operations
7275 ---------------------
7276
7277 The instructions in this category are the conversion instructions
7278 (casting) which all take a single operand and a type. They perform
7279 various bit conversions on the operand.
7280
7281 '``trunc .. to``' Instruction
7282 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7283
7284 Syntax:
7285 """""""
7286
7287 ::
7288
7289       <result> = trunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7290
7291 Overview:
7292 """""""""
7293
7294 The '``trunc``' instruction truncates its operand to the type ``ty2``.
7295
7296 Arguments:
7297 """"""""""
7298
7299 The '``trunc``' instruction takes a value to trunc, and a type to trunc
7300 it to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors
7301 of the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
7302 larger than the bit size of the destination type, ``ty2``. Equal sized
7303 types are not allowed.
7304
7305 Semantics:
7306 """"""""""
7307
7308 The '``trunc``' instruction truncates the high order bits in ``value``
7309 and converts the remaining bits to ``ty2``. Since the source size must
7310 be larger than the destination size, ``trunc`` cannot be a *no-op cast*.
7311 It will always truncate bits.
7312
7313 Example:
7314 """"""""
7315
7316 .. code-block:: llvm
7317
7318       %X = trunc i32 257 to i8                        ; yields i8:1
7319       %Y = trunc i32 123 to i1                        ; yields i1:true
7320       %Z = trunc i32 122 to i1                        ; yields i1:false
7321       %W = trunc <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i8> ; yields <i8 8, i8 7>
7322
7323 '``zext .. to``' Instruction
7324 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7325
7326 Syntax:
7327 """""""
7328
7329 ::
7330
7331       <result> = zext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7332
7333 Overview:
7334 """""""""
7335
7336 The '``zext``' instruction zero extends its operand to type ``ty2``.
7337
7338 Arguments:
7339 """"""""""
7340
7341 The '``zext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
7342 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
7343 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
7344 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
7345
7346 Semantics:
7347 """"""""""
7348
7349 The ``zext`` fills the high order bits of the ``value`` with zero bits
7350 until it reaches the size of the destination type, ``ty2``.
7351
7352 When zero extending from i1, the result will always be either 0 or 1.
7353
7354 Example:
7355 """"""""
7356
7357 .. code-block:: llvm
7358
7359       %X = zext i32 257 to i64              ; yields i64:257
7360       %Y = zext i1 true to i32              ; yields i32:1
7361       %Z = zext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
7362
7363 '``sext .. to``' Instruction
7364 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7365
7366 Syntax:
7367 """""""
7368
7369 ::
7370
7371       <result> = sext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7372
7373 Overview:
7374 """""""""
7375
7376 The '``sext``' sign extends ``value`` to the type ``ty2``.
7377
7378 Arguments:
7379 """"""""""
7380
7381 The '``sext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
7382 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
7383 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
7384 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
7385
7386 Semantics:
7387 """"""""""
7388
7389 The '``sext``' instruction performs a sign extension by copying the sign
7390 bit (highest order bit) of the ``value`` until it reaches the bit size
7391 of the type ``ty2``.
7392
7393 When sign extending from i1, the extension always results in -1 or 0.
7394
7395 Example:
7396 """"""""
7397
7398 .. code-block:: llvm
7399
7400       %X = sext i8  -1 to i16              ; yields i16   :65535
7401       %Y = sext i1 true to i32             ; yields i32:-1
7402       %Z = sext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
7403
7404 '``fptrunc .. to``' Instruction
7405 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7406
7407 Syntax:
7408 """""""
7409
7410 ::
7411
7412       <result> = fptrunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7413
7414 Overview:
7415 """""""""
7416
7417 The '``fptrunc``' instruction truncates ``value`` to type ``ty2``.
7418
7419 Arguments:
7420 """"""""""
7421
7422 The '``fptrunc``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
7423 value to cast and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it to.
7424 The size of ``value`` must be larger than the size of ``ty2``. This
7425 implies that ``fptrunc`` cannot be used to make a *no-op cast*.
7426
7427 Semantics:
7428 """"""""""
7429
7430 The '``fptrunc``' instruction truncates a ``value`` from a larger
7431 :ref:`floating point <t_floating>` type to a smaller :ref:`floating
7432 point <t_floating>` type. If the value cannot fit within the
7433 destination type, ``ty2``, then the results are undefined.
7434
7435 Example:
7436 """"""""
7437
7438 .. code-block:: llvm
7439
7440       %X = fptrunc double 123.0 to float         ; yields float:123.0
7441       %Y = fptrunc double 1.0E+300 to float      ; yields undefined
7442
7443 '``fpext .. to``' Instruction
7444 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7445
7446 Syntax:
7447 """""""
7448
7449 ::
7450
7451       <result> = fpext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7452
7453 Overview:
7454 """""""""
7455
7456 The '``fpext``' extends a floating point ``value`` to a larger floating
7457 point value.
7458
7459 Arguments:
7460 """"""""""
7461
7462 The '``fpext``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
7463 ``value`` to cast, and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it
7464 to. The source type must be smaller than the destination type.
7465
7466 Semantics:
7467 """"""""""
7468
7469 The '``fpext``' instruction extends the ``value`` from a smaller
7470 :ref:`floating point <t_floating>` type to a larger :ref:`floating
7471 point <t_floating>` type. The ``fpext`` cannot be used to make a
7472 *no-op cast* because it always changes bits. Use ``bitcast`` to make a
7473 *no-op cast* for a floating point cast.
7474
7475 Example:
7476 """"""""
7477
7478 .. code-block:: llvm
7479
7480       %X = fpext float 3.125 to double         ; yields double:3.125000e+00
7481       %Y = fpext double %X to fp128            ; yields fp128:0xL00000000000000004000900000000000
7482
7483 '``fptoui .. to``' Instruction
7484 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7485
7486 Syntax:
7487 """""""
7488
7489 ::
7490
7491       <result> = fptoui <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7492
7493 Overview:
7494 """""""""
7495
7496 The '``fptoui``' converts a floating point ``value`` to its unsigned
7497 integer equivalent of type ``ty2``.
7498
7499 Arguments:
7500 """"""""""
7501
7502 The '``fptoui``' instruction takes a value to cast, which must be a
7503 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
7504 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
7505 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
7506 type with the same number of elements as ``ty``
7507
7508 Semantics:
7509 """"""""""
7510
7511 The '``fptoui``' instruction converts its :ref:`floating
7512 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
7513 unsigned integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
7514 are undefined.
7515
7516 Example:
7517 """"""""
7518
7519 .. code-block:: llvm
7520
7521       %X = fptoui double 123.0 to i32      ; yields i32:123
7522       %Y = fptoui float 1.0E+300 to i1     ; yields undefined:1
7523       %Z = fptoui float 1.04E+17 to i8     ; yields undefined:1
7524
7525 '``fptosi .. to``' Instruction
7526 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7527
7528 Syntax:
7529 """""""
7530
7531 ::
7532
7533       <result> = fptosi <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7534
7535 Overview:
7536 """""""""
7537
7538 The '``fptosi``' instruction converts :ref:`floating point <t_floating>`
7539 ``value`` to type ``ty2``.
7540
7541 Arguments:
7542 """"""""""
7543
7544 The '``fptosi``' instruction takes a value to cast, which must be a
7545 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
7546 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
7547 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
7548 type with the same number of elements as ``ty``
7549
7550 Semantics:
7551 """"""""""
7552
7553 The '``fptosi``' instruction converts its :ref:`floating
7554 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
7555 signed integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
7556 are undefined.
7557
7558 Example:
7559 """"""""
7560
7561 .. code-block:: llvm
7562
7563       %X = fptosi double -123.0 to i32      ; yields i32:-123
7564       %Y = fptosi float 1.0E-247 to i1      ; yields undefined:1
7565       %Z = fptosi float 1.04E+17 to i8      ; yields undefined:1
7566
7567 '``uitofp .. to``' Instruction
7568 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7569
7570 Syntax:
7571 """""""
7572
7573 ::
7574
7575       <result> = uitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7576
7577 Overview:
7578 """""""""
7579
7580 The '``uitofp``' instruction regards ``value`` as an unsigned integer
7581 and converts that value to the ``ty2`` type.
7582
7583 Arguments:
7584 """"""""""
7585
7586 The '``uitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
7587 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
7588 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
7589 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
7590 type with the same number of elements as ``ty``
7591
7592 Semantics:
7593 """"""""""
7594
7595 The '``uitofp``' instruction interprets its operand as an unsigned
7596 integer quantity and converts it to the corresponding floating point
7597 value. If the value cannot fit in the floating point value, the results
7598 are undefined.
7599
7600 Example:
7601 """"""""
7602
7603 .. code-block:: llvm
7604
7605       %X = uitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
7606       %Y = uitofp i8 -1 to double          ; yields double:255.0
7607
7608 '``sitofp .. to``' Instruction
7609 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7610
7611 Syntax:
7612 """""""
7613
7614 ::
7615
7616       <result> = sitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7617
7618 Overview:
7619 """""""""
7620
7621 The '``sitofp``' instruction regards ``value`` as a signed integer and
7622 converts that value to the ``ty2`` type.
7623
7624 Arguments:
7625 """"""""""
7626
7627 The '``sitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
7628 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
7629 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
7630 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
7631 type with the same number of elements as ``ty``
7632
7633 Semantics:
7634 """"""""""
7635
7636 The '``sitofp``' instruction interprets its operand as a signed integer
7637 quantity and converts it to the corresponding floating point value. If
7638 the value cannot fit in the floating point value, the results are
7639 undefined.
7640
7641 Example:
7642 """"""""
7643
7644 .. code-block:: llvm
7645
7646       %X = sitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
7647       %Y = sitofp i8 -1 to double          ; yields double:-1.0
7648
7649 .. _i_ptrtoint:
7650
7651 '``ptrtoint .. to``' Instruction
7652 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7653
7654 Syntax:
7655 """""""
7656
7657 ::
7658
7659       <result> = ptrtoint <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7660
7661 Overview:
7662 """""""""
7663
7664 The '``ptrtoint``' instruction converts the pointer or a vector of
7665 pointers ``value`` to the integer (or vector of integers) type ``ty2``.
7666
7667 Arguments:
7668 """"""""""
7669
7670 The '``ptrtoint``' instruction takes a ``value`` to cast, which must be
7671 a value of type :ref:`pointer <t_pointer>` or a vector of pointers, and a
7672 type to cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` or
7673 a vector of integers type.
7674
7675 Semantics:
7676 """"""""""
7677
7678 The '``ptrtoint``' instruction converts ``value`` to integer type
7679 ``ty2`` by interpreting the pointer value as an integer and either
7680 truncating or zero extending that value to the size of the integer type.
7681 If ``value`` is smaller than ``ty2`` then a zero extension is done. If
7682 ``value`` is larger than ``ty2`` then a truncation is done. If they are
7683 the same size, then nothing is done (*no-op cast*) other than a type
7684 change.
7685
7686 Example:
7687 """"""""
7688
7689 .. code-block:: llvm
7690
7691       %X = ptrtoint i32* %P to i8                         ; yields truncation on 32-bit architecture
7692       %Y = ptrtoint i32* %P to i64                        ; yields zero extension on 32-bit architecture
7693       %Z = ptrtoint <4 x i32*> %P to <4 x i64>; yields vector zero extension for a vector of addresses on 32-bit architecture
7694
7695 .. _i_inttoptr:
7696
7697 '``inttoptr .. to``' Instruction
7698 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7699
7700 Syntax:
7701 """""""
7702
7703 ::
7704
7705       <result> = inttoptr <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7706
7707 Overview:
7708 """""""""
7709
7710 The '``inttoptr``' instruction converts an integer ``value`` to a
7711 pointer type, ``ty2``.
7712
7713 Arguments:
7714 """"""""""
7715
7716 The '``inttoptr``' instruction takes an :ref:`integer <t_integer>` value to
7717 cast, and a type to cast it to, which must be a :ref:`pointer <t_pointer>`
7718 type.
7719
7720 Semantics:
7721 """"""""""
7722
7723 The '``inttoptr``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` by
7724 applying either a zero extension or a truncation depending on the size
7725 of the integer ``value``. If ``value`` is larger than the size of a
7726 pointer then a truncation is done. If ``value`` is smaller than the size
7727 of a pointer then a zero extension is done. If they are the same size,
7728 nothing is done (*no-op cast*).
7729
7730 Example:
7731 """"""""
7732
7733 .. code-block:: llvm
7734
7735       %X = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields zero extension on 64-bit architecture
7736       %Y = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields no-op on 32-bit architecture
7737       %Z = inttoptr i64 0 to i32*            ; yields truncation on 32-bit architecture
7738       %Z = inttoptr <4 x i32> %G to <4 x i8*>; yields truncation of vector G to four pointers
7739
7740 .. _i_bitcast:
7741
7742 '``bitcast .. to``' Instruction
7743 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7744
7745 Syntax:
7746 """""""
7747
7748 ::
7749
7750       <result> = bitcast <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7751
7752 Overview:
7753 """""""""
7754
7755 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` without
7756 changing any bits.
7757
7758 Arguments:
7759 """"""""""
7760
7761 The '``bitcast``' instruction takes a value to cast, which must be a
7762 non-aggregate first class value, and a type to cast it to, which must
7763 also be a non-aggregate :ref:`first class <t_firstclass>` type. The
7764 bit sizes of ``value`` and the destination type, ``ty2``, must be
7765 identical. If the source type is a pointer, the destination type must
7766 also be a pointer of the same size. This instruction supports bitwise
7767 conversion of vectors to integers and to vectors of other types (as
7768 long as they have the same size).
7769
7770 Semantics:
7771 """"""""""
7772
7773 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2``. It
7774 is always a *no-op cast* because no bits change with this
7775 conversion. The conversion is done as if the ``value`` had been stored
7776 to memory and read back as type ``ty2``. Pointer (or vector of
7777 pointers) types may only be converted to other pointer (or vector of
7778 pointers) types with the same address space through this instruction.
7779 To convert pointers to other types, use the :ref:`inttoptr <i_inttoptr>`
7780 or :ref:`ptrtoint <i_ptrtoint>` instructions first.
7781
7782 Example:
7783 """"""""
7784
7785 .. code-block:: llvm
7786
7787       %X = bitcast i8 255 to i8              ; yields i8 :-1
7788       %Y = bitcast i32* %x to sint*          ; yields sint*:%x
7789       %Z = bitcast <2 x int> %V to i64;        ; yields i64: %V
7790       %Z = bitcast <2 x i32*> %V to <2 x i64*> ; yields <2 x i64*>
7791
7792 .. _i_addrspacecast:
7793
7794 '``addrspacecast .. to``' Instruction
7795 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7796
7797 Syntax:
7798 """""""
7799
7800 ::
7801
7802       <result> = addrspacecast <pty> <ptrval> to <pty2>       ; yields pty2
7803
7804 Overview:
7805 """""""""
7806
7807 The '``addrspacecast``' instruction converts ``ptrval`` from ``pty`` in
7808 address space ``n`` to type ``pty2`` in address space ``m``.
7809
7810 Arguments:
7811 """"""""""
7812
7813 The '``addrspacecast``' instruction takes a pointer or vector of pointer value
7814 to cast and a pointer type to cast it to, which must have a different
7815 address space.
7816
7817 Semantics:
7818 """"""""""
7819
7820 The '``addrspacecast``' instruction converts the pointer value
7821 ``ptrval`` to type ``pty2``. It can be a *no-op cast* or a complex
7822 value modification, depending on the target and the address space
7823 pair. Pointer conversions within the same address space must be
7824 performed with the ``bitcast`` instruction. Note that if the address space
7825 conversion is legal then both result and operand refer to the same memory
7826 location.
7827
7828 Example:
7829 """"""""
7830
7831 .. code-block:: llvm
7832
7833       %X = addrspacecast i32* %x to i32 addrspace(1)*    ; yields i32 addrspace(1)*:%x
7834       %Y = addrspacecast i32 addrspace(1)* %y to i64 addrspace(2)*    ; yields i64 addrspace(2)*:%y
7835       %Z = addrspacecast <4 x i32*> %z to <4 x float addrspace(3)*>   ; yields <4 x float addrspace(3)*>:%z
7836
7837 .. _otherops:
7838
7839 Other Operations
7840 ----------------
7841
7842 The instructions in this category are the "miscellaneous" instructions,
7843 which defy better classification.
7844
7845 .. _i_icmp:
7846
7847 '``icmp``' Instruction
7848 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7849
7850 Syntax:
7851 """""""
7852
7853 ::
7854
7855       <result> = icmp <cond> <ty> <op1>, <op2>   ; yields i1 or <N x i1>:result
7856
7857 Overview:
7858 """""""""
7859
7860 The '``icmp``' instruction returns a boolean value or a vector of
7861 boolean values based on comparison of its two integer, integer vector,
7862 pointer, or pointer vector operands.
7863
7864 Arguments:
7865 """"""""""
7866
7867 The '``icmp``' instruction takes three operands. The first operand is
7868 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
7869 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
7870
7871 #. ``eq``: equal
7872 #. ``ne``: not equal
7873 #. ``ugt``: unsigned greater than
7874 #. ``uge``: unsigned greater or equal
7875 #. ``ult``: unsigned less than
7876 #. ``ule``: unsigned less or equal
7877 #. ``sgt``: signed greater than
7878 #. ``sge``: signed greater or equal
7879 #. ``slt``: signed less than
7880 #. ``sle``: signed less or equal
7881
7882 The remaining two arguments must be :ref:`integer <t_integer>` or
7883 :ref:`pointer <t_pointer>` or integer :ref:`vector <t_vector>` typed. They
7884 must also be identical types.
7885
7886 Semantics:
7887 """"""""""
7888
7889 The '``icmp``' compares ``op1`` and ``op2`` according to the condition
7890 code given as ``cond``. The comparison performed always yields either an
7891 :ref:`i1 <t_integer>` or vector of ``i1`` result, as follows:
7892
7893 #. ``eq``: yields ``true`` if the operands are equal, ``false``
7894    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
7895 #. ``ne``: yields ``true`` if the operands are unequal, ``false``
7896    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
7897 #. ``ugt``: interprets the operands as unsigned values and yields
7898    ``true`` if ``op1`` is greater than ``op2``.
7899 #. ``uge``: interprets the operands as unsigned values and yields
7900    ``true`` if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
7901 #. ``ult``: interprets the operands as unsigned values and yields
7902    ``true`` if ``op1`` is less than ``op2``.
7903 #. ``ule``: interprets the operands as unsigned values and yields
7904    ``true`` if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
7905 #. ``sgt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
7906    if ``op1`` is greater than ``op2``.
7907 #. ``sge``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
7908    if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
7909 #. ``slt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
7910    if ``op1`` is less than ``op2``.
7911 #. ``sle``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
7912    if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
7913
7914 If the operands are :ref:`pointer <t_pointer>` typed, the pointer values
7915 are compared as if they were integers.
7916
7917 If the operands are integer vectors, then they are compared element by
7918 element. The result is an ``i1`` vector with the same number of elements
7919 as the values being compared. Otherwise, the result is an ``i1``.
7920
7921 Example:
7922 """"""""
7923
7924 .. code-block:: llvm
7925
7926       <result> = icmp eq i32 4, 5          ; yields: result=false
7927       <result> = icmp ne float* %X, %X     ; yields: result=false
7928       <result> = icmp ult i16  4, 5        ; yields: result=true
7929       <result> = icmp sgt i16  4, 5        ; yields: result=false
7930       <result> = icmp ule i16 -4, 5        ; yields: result=false
7931       <result> = icmp sge i16  4, 5        ; yields: result=false
7932
7933 Note that the code generator does not yet support vector types with the
7934 ``icmp`` instruction.
7935
7936 .. _i_fcmp:
7937
7938 '``fcmp``' Instruction
7939 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7940
7941 Syntax:
7942 """""""
7943
7944 ::
7945
7946       <result> = fcmp [fast-math flags]* <cond> <ty> <op1>, <op2>     ; yields i1 or <N x i1>:result
7947
7948 Overview:
7949 """""""""
7950
7951 The '``fcmp``' instruction returns a boolean value or vector of boolean
7952 values based on comparison of its operands.
7953
7954 If the operands are floating point scalars, then the result type is a
7955 boolean (:ref:`i1 <t_integer>`).
7956
7957 If the operands are floating point vectors, then the result type is a
7958 vector of boolean with the same number of elements as the operands being
7959 compared.
7960
7961 Arguments:
7962 """"""""""
7963
7964 The '``fcmp``' instruction takes three operands. The first operand is
7965 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
7966 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
7967
7968 #. ``false``: no comparison, always returns false
7969 #. ``oeq``: ordered and equal
7970 #. ``ogt``: ordered and greater than
7971 #. ``oge``: ordered and greater than or equal
7972 #. ``olt``: ordered and less than
7973 #. ``ole``: ordered and less than or equal
7974 #. ``one``: ordered and not equal
7975 #. ``ord``: ordered (no nans)
7976 #. ``ueq``: unordered or equal
7977 #. ``ugt``: unordered or greater than
7978 #. ``uge``: unordered or greater than or equal
7979 #. ``ult``: unordered or less than
7980 #. ``ule``: unordered or less than or equal
7981 #. ``une``: unordered or not equal
7982 #. ``uno``: unordered (either nans)
7983 #. ``true``: no comparison, always returns true
7984
7985 *Ordered* means that neither operand is a QNAN while *unordered* means
7986 that either operand may be a QNAN.
7987
7988 Each of ``val1`` and ``val2`` arguments must be either a :ref:`floating
7989 point <t_floating>` type or a :ref:`vector <t_vector>` of floating point
7990 type. They must have identical types.
7991
7992 Semantics:
7993 """"""""""
7994
7995 The '``fcmp``' instruction compares ``op1`` and ``op2`` according to the
7996 condition code given as ``cond``. If the operands are vectors, then the
7997 vectors are compared element by element. Each comparison performed
7998 always yields an :ref:`i1 <t_integer>` result, as follows:
7999
8000 #. ``false``: always yields ``false``, regardless of operands.
8001 #. ``oeq``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
8002    is equal to ``op2``.
8003 #. ``ogt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
8004    is greater than ``op2``.
8005 #. ``oge``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
8006    is greater than or equal to ``op2``.
8007 #. ``olt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
8008    is less than ``op2``.
8009 #. ``ole``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
8010    is less than or equal to ``op2``.
8011 #. ``one``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
8012    is not equal to ``op2``.
8013 #. ``ord``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN.
8014 #. ``ueq``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
8015    equal to ``op2``.
8016 #. ``ugt``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
8017    greater than ``op2``.
8018 #. ``uge``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
8019    greater than or equal to ``op2``.
8020 #. ``ult``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
8021    less than ``op2``.
8022 #. ``ule``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
8023    less than or equal to ``op2``.
8024 #. ``une``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
8025    not equal to ``op2``.
8026 #. ``uno``: yields ``true`` if either operand is a QNAN.
8027 #. ``true``: always yields ``true``, regardless of operands.
8028
8029 The ``fcmp`` instruction can also optionally take any number of
8030 :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable
8031 otherwise unsafe floating point optimizations.
8032
8033 Any set of fast-math flags are legal on an ``fcmp`` instruction, but the
8034 only flags that have any effect on its semantics are those that allow
8035 assumptions to be made about the values of input arguments; namely
8036 ``nnan``, ``ninf``, and ``nsz``. See :ref:`fastmath` for more information.
8037
8038 Example:
8039 """"""""
8040
8041 .. code-block:: llvm
8042
8043       <result> = fcmp oeq float 4.0, 5.0    ; yields: result=false
8044       <result> = fcmp one float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
8045       <result> = fcmp olt float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
8046       <result> = fcmp ueq double 1.0, 2.0   ; yields: result=false
8047
8048 Note that the code generator does not yet support vector types with the
8049 ``fcmp`` instruction.
8050
8051 .. _i_phi:
8052
8053 '``phi``' Instruction
8054 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8055
8056 Syntax:
8057 """""""
8058
8059 ::
8060
8061       <result> = phi <ty> [ <val0>, <label0>], ...
8062
8063 Overview:
8064 """""""""
8065
8066 The '``phi``' instruction is used to implement the Ï† node in the SSA
8067 graph representing the function.
8068
8069 Arguments:
8070 """"""""""
8071
8072 The type of the incoming values is specified with the first type field.
8073 After this, the '``phi``' instruction takes a list of pairs as
8074 arguments, with one pair for each predecessor basic block of the current
8075 block. Only values of :ref:`first class <t_firstclass>` type may be used as
8076 the value arguments to the PHI node. Only labels may be used as the
8077 label arguments.
8078
8079 There must be no non-phi instructions between the start of a basic block
8080 and the PHI instructions: i.e. PHI instructions must be first in a basic
8081 block.
8082
8083 For the purposes of the SSA form, the use of each incoming value is
8084 deemed to occur on the edge from the corresponding predecessor block to
8085 the current block (but after any definition of an '``invoke``'
8086 instruction's return value on the same edge).
8087
8088 Semantics:
8089 """"""""""
8090
8091 At runtime, the '``phi``' instruction logically takes on the value
8092 specified by the pair corresponding to the predecessor basic block that
8093 executed just prior to the current block.
8094
8095 Example:
8096 """"""""
8097
8098 .. code-block:: llvm
8099
8100     Loop:       ; Infinite loop that counts from 0 on up...
8101       %indvar = phi i32 [ 0, %LoopHeader ], [ %nextindvar, %Loop ]
8102       %nextindvar = add i32 %indvar, 1
8103       br label %Loop
8104
8105 .. _i_select:
8106
8107 '``select``' Instruction
8108 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8109
8110 Syntax:
8111 """""""
8112
8113 ::
8114
8115       <result> = select selty <cond>, <ty> <val1>, <ty> <val2>             ; yields ty
8116
8117       selty is either i1 or {<N x i1>}
8118
8119 Overview:
8120 """""""""
8121
8122 The '``select``' instruction is used to choose one value based on a
8123 condition, without IR-level branching.
8124
8125 Arguments:
8126 """"""""""
8127
8128 The '``select``' instruction requires an 'i1' value or a vector of 'i1'
8129 values indicating the condition, and two values of the same :ref:`first
8130 class <t_firstclass>` type.
8131
8132 Semantics:
8133 """"""""""
8134
8135 If the condition is an i1 and it evaluates to 1, the instruction returns
8136 the first value argument; otherwise, it returns the second value
8137 argument.
8138
8139 If the condition is a vector of i1, then the value arguments must be
8140 vectors of the same size, and the selection is done element by element.
8141
8142 If the condition is an i1 and the value arguments are vectors of the
8143 same size, then an entire vector is selected.
8144
8145 Example:
8146 """"""""
8147
8148 .. code-block:: llvm
8149
8150       %X = select i1 true, i8 17, i8 42          ; yields i8:17
8151
8152 .. _i_call:
8153
8154 '``call``' Instruction
8155 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8156
8157 Syntax:
8158 """""""
8159
8160 ::
8161
8162       <result> = [tail | musttail] call [cconv] [ret attrs] <ty> [<fnty>*] <fnptrval>(<function args>) [fn attrs]
8163
8164 Overview:
8165 """""""""
8166
8167 The '``call``' instruction represents a simple function call.
8168
8169 Arguments:
8170 """"""""""
8171
8172 This instruction requires several arguments:
8173
8174 #. The optional ``tail`` and ``musttail`` markers indicate that the optimizers
8175    should perform tail call optimization. The ``tail`` marker is a hint that
8176    `can be ignored <CodeGenerator.html#sibcallopt>`_. The ``musttail`` marker
8177    means that the call must be tail call optimized in order for the program to
8178    be correct. The ``musttail`` marker provides these guarantees:
8179
8180    #. The call will not cause unbounded stack growth if it is part of a
8181       recursive cycle in the call graph.
8182    #. Arguments with the :ref:`inalloca <attr_inalloca>` attribute are
8183       forwarded in place.
8184
8185    Both markers imply that the callee does not access allocas or varargs from
8186    the caller. Calls marked ``musttail`` must obey the following additional
8187    rules:
8188
8189    - The call must immediately precede a :ref:`ret <i_ret>` instruction,
8190      or a pointer bitcast followed by a ret instruction.
8191    - The ret instruction must return the (possibly bitcasted) value
8192      produced by the call or void.
8193    - The caller and callee prototypes must match. Pointer types of
8194      parameters or return types may differ in pointee type, but not
8195      in address space.
8196    - The calling conventions of the caller and callee must match.
8197    - All ABI-impacting function attributes, such as sret, byval, inreg,
8198      returned, and inalloca, must match.
8199    - The callee must be varargs iff the caller is varargs. Bitcasting a
8200      non-varargs function to the appropriate varargs type is legal so
8201      long as the non-varargs prefixes obey the other rules.
8202
8203    Tail call optimization for calls marked ``tail`` is guaranteed to occur if
8204    the following conditions are met:
8205
8206    -  Caller and callee both have the calling convention ``fastcc``.
8207    -  The call is in tail position (ret immediately follows call and ret
8208       uses value of call or is void).
8209    -  Option ``-tailcallopt`` is enabled, or
8210       ``llvm::GuaranteedTailCallOpt`` is ``true``.
8211    -  `Platform-specific constraints are
8212       met. <CodeGenerator.html#tailcallopt>`_
8213
8214 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
8215    convention <callingconv>` the call should use. If none is
8216    specified, the call defaults to using C calling conventions. The
8217    calling convention of the call must match the calling convention of
8218    the target function, or else the behavior is undefined.
8219 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
8220    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
8221    are valid here.
8222 #. '``ty``': the type of the call instruction itself which is also the
8223    type of the return value. Functions that return no value are marked
8224    ``void``.
8225 #. '``fnty``': shall be the signature of the pointer to function value
8226    being invoked. The argument types must match the types implied by
8227    this signature. This type can be omitted if the function is not
8228    varargs and if the function type does not return a pointer to a
8229    function.
8230 #. '``fnptrval``': An LLVM value containing a pointer to a function to
8231    be invoked. In most cases, this is a direct function invocation, but
8232    indirect ``call``'s are just as possible, calling an arbitrary pointer
8233    to function value.
8234 #. '``function args``': argument list whose types match the function
8235    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
8236    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
8237    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
8238    extra arguments can be specified.
8239 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
8240    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
8241    attributes are valid here.
8242
8243 Semantics:
8244 """"""""""
8245
8246 The '``call``' instruction is used to cause control flow to transfer to
8247 a specified function, with its incoming arguments bound to the specified
8248 values. Upon a '``ret``' instruction in the called function, control
8249 flow continues with the instruction after the function call, and the
8250 return value of the function is bound to the result argument.
8251
8252 Example:
8253 """"""""
8254
8255 .. code-block:: llvm
8256
8257       %retval = call i32 @test(i32 %argc)
8258       call i32 (i8*, ...)* @printf(i8* %msg, i32 12, i8 42)        ; yields i32
8259       %X = tail call i32 @foo()                                    ; yields i32
8260       %Y = tail call fastcc i32 @foo()  ; yields i32
8261       call void %foo(i8 97 signext)
8262
8263       %struct.A = type { i32, i8 }
8264       %r = call %struct.A @foo()                        ; yields { i32, i8 }
8265       %gr = extractvalue %struct.A %r, 0                ; yields i32
8266       %gr1 = extractvalue %struct.A %r, 1               ; yields i8
8267       %Z = call void @foo() noreturn                    ; indicates that %foo never returns normally
8268       %ZZ = call zeroext i32 @bar()                     ; Return value is %zero extended
8269
8270 llvm treats calls to some functions with names and arguments that match
8271 the standard C99 library as being the C99 library functions, and may
8272 perform optimizations or generate code for them under that assumption.
8273 This is something we'd like to change in the future to provide better
8274 support for freestanding environments and non-C-based languages.
8275
8276 .. _i_va_arg:
8277
8278 '``va_arg``' Instruction
8279 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8280
8281 Syntax:
8282 """""""
8283
8284 ::
8285
8286       <resultval> = va_arg <va_list*> <arglist>, <argty>
8287
8288 Overview:
8289 """""""""
8290
8291 The '``va_arg``' instruction is used to access arguments passed through
8292 the "variable argument" area of a function call. It is used to implement
8293 the ``va_arg`` macro in C.
8294
8295 Arguments:
8296 """"""""""
8297
8298 This instruction takes a ``va_list*`` value and the type of the
8299 argument. It returns a value of the specified argument type and
8300 increments the ``va_list`` to point to the next argument. The actual
8301 type of ``va_list`` is target specific.
8302
8303 Semantics:
8304 """"""""""
8305
8306 The '``va_arg``' instruction loads an argument of the specified type
8307 from the specified ``va_list`` and causes the ``va_list`` to point to
8308 the next argument. For more information, see the variable argument
8309 handling :ref:`Intrinsic Functions <int_varargs>`.
8310
8311 It is legal for this instruction to be called in a function which does
8312 not take a variable number of arguments, for example, the ``vfprintf``
8313 function.
8314
8315 ``va_arg`` is an LLVM instruction instead of an :ref:`intrinsic
8316 function <intrinsics>` because it takes a type as an argument.
8317
8318 Example:
8319 """"""""
8320
8321 See the :ref:`variable argument processing <int_varargs>` section.
8322
8323 Note that the code generator does not yet fully support va\_arg on many
8324 targets. Also, it does not currently support va\_arg with aggregate
8325 types on any target.
8326
8327 .. _i_landingpad:
8328
8329 '``landingpad``' Instruction
8330 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8331
8332 Syntax:
8333 """""""
8334
8335 ::
8336
8337       <resultval> = landingpad <resultty> <clause>+
8338       <resultval> = landingpad <resultty> cleanup <clause>*
8339
8340       <clause> := catch <type> <value>
8341       <clause> := filter <array constant type> <array constant>
8342
8343 Overview:
8344 """""""""
8345
8346 The '``landingpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
8347 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
8348 is a landing pad --- one where the exception lands, and corresponds to the
8349 code found in the ``catch`` portion of a ``try``/``catch`` sequence. It
8350 defines values supplied by the :ref:`personality function <personalityfn>` upon
8351 re-entry to the function. The ``resultval`` has the type ``resultty``.
8352
8353 Arguments:
8354 """"""""""
8355
8356 The optional
8357 ``cleanup`` flag indicates that the landing pad block is a cleanup.
8358
8359 A ``clause`` begins with the clause type --- ``catch`` or ``filter`` --- and
8360 contains the global variable representing the "type" that may be caught
8361 or filtered respectively. Unlike the ``catch`` clause, the ``filter``
8362 clause takes an array constant as its argument. Use
8363 "``[0 x i8**] undef``" for a filter which cannot throw. The
8364 '``landingpad``' instruction must contain *at least* one ``clause`` or
8365 the ``cleanup`` flag.
8366
8367 Semantics:
8368 """"""""""
8369
8370 The '``landingpad``' instruction defines the values which are set by the
8371 :ref:`personality function <personalityfn>` upon re-entry to the function, and
8372 therefore the "result type" of the ``landingpad`` instruction. As with
8373 calling conventions, how the personality function results are
8374 represented in LLVM IR is target specific.
8375
8376 The clauses are applied in order from top to bottom. If two
8377 ``landingpad`` instructions are merged together through inlining, the
8378 clauses from the calling function are appended to the list of clauses.
8379 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
8380 the exception is compared against each ``clause`` in turn. If it doesn't
8381 match any of the clauses, and the ``cleanup`` flag is not set, then
8382 unwinding continues further up the call stack.
8383
8384 The ``landingpad`` instruction has several restrictions:
8385
8386 -  A landing pad block is a basic block which is the unwind destination
8387    of an '``invoke``' instruction.
8388 -  A landing pad block must have a '``landingpad``' instruction as its
8389    first non-PHI instruction.
8390 -  There can be only one '``landingpad``' instruction within the landing
8391    pad block.
8392 -  A basic block that is not a landing pad block may not include a
8393    '``landingpad``' instruction.
8394
8395 Example:
8396 """"""""
8397
8398 .. code-block:: llvm
8399
8400       ;; A landing pad which can catch an integer.
8401       %res = landingpad { i8*, i32 }
8402                catch i8** @_ZTIi
8403       ;; A landing pad that is a cleanup.
8404       %res = landingpad { i8*, i32 }
8405                cleanup
8406       ;; A landing pad which can catch an integer and can only throw a double.
8407       %res = landingpad { i8*, i32 }
8408                catch i8** @_ZTIi
8409                filter [1 x i8**] [@_ZTId]
8410
8411 .. _i_cleanuppad:
8412
8413 '``cleanuppad``' Instruction
8414 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8415
8416 Syntax:
8417 """""""
8418
8419 ::
8420
8421       <resultval> = cleanuppad [<args>*]
8422
8423 Overview:
8424 """""""""
8425
8426 The '``cleanuppad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
8427 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
8428 is a cleanup block --- one where a personality routine attempts to
8429 transfer control to run cleanup actions.
8430 The ``args`` correspond to whatever additional
8431 information the :ref:`personality function <personalityfn>` requires to
8432 execute the cleanup.
8433 The ``resultval`` has the type :ref:`token <t_token>` and is used to
8434 match the ``cleanuppad`` to corresponding :ref:`cleanuprets <i_cleanupret>`.
8435
8436 Arguments:
8437 """"""""""
8438
8439 The instruction takes a list of arbitrary values which are interpreted
8440 by the :ref:`personality function <personalityfn>`.
8441
8442 Semantics:
8443 """"""""""
8444
8445 The '``cleanuppad``' instruction defines the values which are set by the
8446 :ref:`personality function <personalityfn>` upon re-entry to the function.
8447 As with calling conventions, how the personality function results are
8448 represented in LLVM IR is target specific.
8449
8450 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
8451 the :ref:`personality function <personalityfn>` transfers control to the
8452 ``cleanuppad`` with the aid of the personality-specific arguments.
8453
8454 The ``cleanuppad`` instruction has several restrictions:
8455
8456 -  A cleanup block is a basic block which is the unwind destination of
8457    an exceptional instruction.
8458 -  A cleanup block must have a '``cleanuppad``' instruction as its
8459    first non-PHI instruction.
8460 -  There can be only one '``cleanuppad``' instruction within the
8461    cleanup block.
8462 -  A basic block that is not a cleanup block may not include a
8463    '``cleanuppad``' instruction.
8464 -  All '``cleanupret``'s which exit a ``cleanuppad`` must have the same
8465    exceptional successor.
8466 -  It is undefined behavior for control to transfer from a ``cleanuppad`` to a
8467    ``ret`` without first executing a ``cleanupret`` that consumes the
8468    ``cleanuppad`` or unwinding out of the ``cleanuppad``.
8469 -  It is undefined behavior for control to transfer from a ``cleanuppad`` to
8470    itself without first executing a ``cleanupret`` that consumes the
8471    ``cleanuppad`` or unwinding out of the ``cleanuppad``.
8472
8473 Example:
8474 """"""""
8475
8476 .. code-block:: llvm
8477
8478       %tok = cleanuppad []
8479
8480 .. _intrinsics:
8481
8482 Intrinsic Functions
8483 ===================
8484
8485 LLVM supports the notion of an "intrinsic function". These functions
8486 have well known names and semantics and are required to follow certain
8487 restrictions. Overall, these intrinsics represent an extension mechanism
8488 for the LLVM language that does not require changing all of the
8489 transformations in LLVM when adding to the language (or the bitcode
8490 reader/writer, the parser, etc...).
8491
8492 Intrinsic function names must all start with an "``llvm.``" prefix. This
8493 prefix is reserved in LLVM for intrinsic names; thus, function names may
8494 not begin with this prefix. Intrinsic functions must always be external
8495 functions: you cannot define the body of intrinsic functions. Intrinsic
8496 functions may only be used in call or invoke instructions: it is illegal
8497 to take the address of an intrinsic function. Additionally, because
8498 intrinsic functions are part of the LLVM language, it is required if any
8499 are added that they be documented here.
8500
8501 Some intrinsic functions can be overloaded, i.e., the intrinsic
8502 represents a family of functions that perform the same operation but on
8503 different data types. Because LLVM can represent over 8 million
8504 different integer types, overloading is used commonly to allow an
8505 intrinsic function to operate on any integer type. One or more of the
8506 argument types or the result type can be overloaded to accept any
8507 integer type. Argument types may also be defined as exactly matching a
8508 previous argument's type or the result type. This allows an intrinsic
8509 function which accepts multiple arguments, but needs all of them to be
8510 of the same type, to only be overloaded with respect to a single
8511 argument or the result.
8512
8513 Overloaded intrinsics will have the names of its overloaded argument
8514 types encoded into its function name, each preceded by a period. Only
8515 those types which are overloaded result in a name suffix. Arguments
8516 whose type is matched against another type do not. For example, the
8517 ``llvm.ctpop`` function can take an integer of any width and returns an
8518 integer of exactly the same integer width. This leads to a family of
8519 functions such as ``i8 @llvm.ctpop.i8(i8 %val)`` and
8520 ``i29 @llvm.ctpop.i29(i29 %val)``. Only one type, the return type, is
8521 overloaded, and only one type suffix is required. Because the argument's
8522 type is matched against the return type, it does not require its own
8523 name suffix.
8524
8525 To learn how to add an intrinsic function, please see the `Extending
8526 LLVM Guide <ExtendingLLVM.html>`_.
8527
8528 .. _int_varargs:
8529
8530 Variable Argument Handling Intrinsics
8531 -------------------------------------
8532
8533 Variable argument support is defined in LLVM with the
8534 :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and these three intrinsic
8535 functions. These functions are related to the similarly named macros
8536 defined in the ``<stdarg.h>`` header file.
8537
8538 All of these functions operate on arguments that use a target-specific
8539 value type "``va_list``". The LLVM assembly language reference manual
8540 does not define what this type is, so all transformations should be
8541 prepared to handle these functions regardless of the type used.
8542
8543 This example shows how the :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and the
8544 variable argument handling intrinsic functions are used.
8545
8546 .. code-block:: llvm
8547
8548     ; This struct is different for every platform. For most platforms,
8549     ; it is merely an i8*.
8550     %struct.va_list = type { i8* }
8551
8552     ; For Unix x86_64 platforms, va_list is the following struct:
8553     ; %struct.va_list = type { i32, i32, i8*, i8* }
8554
8555     define i32 @test(i32 %X, ...) {
8556       ; Initialize variable argument processing
8557       %ap = alloca %struct.va_list
8558       %ap2 = bitcast %struct.va_list* %ap to i8*
8559       call void @llvm.va_start(i8* %ap2)
8560
8561       ; Read a single integer argument
8562       %tmp = va_arg i8* %ap2, i32
8563
8564       ; Demonstrate usage of llvm.va_copy and llvm.va_end
8565       %aq = alloca i8*
8566       %aq2 = bitcast i8** %aq to i8*
8567       call void @llvm.va_copy(i8* %aq2, i8* %ap2)
8568       call void @llvm.va_end(i8* %aq2)
8569
8570       ; Stop processing of arguments.
8571       call void @llvm.va_end(i8* %ap2)
8572       ret i32 %tmp
8573     }
8574
8575     declare void @llvm.va_start(i8*)
8576     declare void @llvm.va_copy(i8*, i8*)
8577     declare void @llvm.va_end(i8*)
8578
8579 .. _int_va_start:
8580
8581 '``llvm.va_start``' Intrinsic
8582 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8583
8584 Syntax:
8585 """""""
8586
8587 ::
8588
8589       declare void @llvm.va_start(i8* <arglist>)
8590
8591 Overview:
8592 """""""""
8593
8594 The '``llvm.va_start``' intrinsic initializes ``*<arglist>`` for
8595 subsequent use by ``va_arg``.
8596
8597 Arguments:
8598 """"""""""
8599
8600 The argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
8601
8602 Semantics:
8603 """"""""""
8604
8605 The '``llvm.va_start``' intrinsic works just like the ``va_start`` macro
8606 available in C. In a target-dependent way, it initializes the
8607 ``va_list`` element to which the argument points, so that the next call
8608 to ``va_arg`` will produce the first variable argument passed to the
8609 function. Unlike the C ``va_start`` macro, this intrinsic does not need
8610 to know the last argument of the function as the compiler can figure
8611 that out.
8612
8613 '``llvm.va_end``' Intrinsic
8614 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8615
8616 Syntax:
8617 """""""
8618
8619 ::
8620
8621       declare void @llvm.va_end(i8* <arglist>)
8622
8623 Overview:
8624 """""""""
8625
8626 The '``llvm.va_end``' intrinsic destroys ``*<arglist>``, which has been
8627 initialized previously with ``llvm.va_start`` or ``llvm.va_copy``.
8628
8629 Arguments:
8630 """"""""""
8631
8632 The argument is a pointer to a ``va_list`` to destroy.
8633
8634 Semantics:
8635 """"""""""
8636
8637 The '``llvm.va_end``' intrinsic works just like the ``va_end`` macro
8638 available in C. In a target-dependent way, it destroys the ``va_list``
8639 element to which the argument points. Calls to
8640 :ref:`llvm.va_start <int_va_start>` and
8641 :ref:`llvm.va_copy <int_va_copy>` must be matched exactly with calls to
8642 ``llvm.va_end``.
8643
8644 .. _int_va_copy:
8645
8646 '``llvm.va_copy``' Intrinsic
8647 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8648
8649 Syntax:
8650 """""""
8651
8652 ::
8653
8654       declare void @llvm.va_copy(i8* <destarglist>, i8* <srcarglist>)
8655
8656 Overview:
8657 """""""""
8658
8659 The '``llvm.va_copy``' intrinsic copies the current argument position
8660 from the source argument list to the destination argument list.
8661
8662 Arguments:
8663 """"""""""
8664
8665 The first argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
8666 The second argument is a pointer to a ``va_list`` element to copy from.
8667
8668 Semantics:
8669 """"""""""
8670
8671 The '``llvm.va_copy``' intrinsic works just like the ``va_copy`` macro
8672 available in C. In a target-dependent way, it copies the source
8673 ``va_list`` element into the destination ``va_list`` element. This
8674 intrinsic is necessary because the `` llvm.va_start`` intrinsic may be
8675 arbitrarily complex and require, for example, memory allocation.
8676
8677 Accurate Garbage Collection Intrinsics
8678 --------------------------------------
8679
8680 LLVM's support for `Accurate Garbage Collection <GarbageCollection.html>`_
8681 (GC) requires the frontend to generate code containing appropriate intrinsic
8682 calls and select an appropriate GC strategy which knows how to lower these
8683 intrinsics in a manner which is appropriate for the target collector.
8684
8685 These intrinsics allow identification of :ref:`GC roots on the
8686 stack <int_gcroot>`, as well as garbage collector implementations that
8687 require :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers.
8688 Frontends for type-safe garbage collected languages should generate
8689 these intrinsics to make use of the LLVM garbage collectors. For more
8690 details, see `Garbage Collection with LLVM <GarbageCollection.html>`_.
8691
8692 Experimental Statepoint Intrinsics
8693 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8694
8695 LLVM provides an second experimental set of intrinsics for describing garbage
8696 collection safepoints in compiled code. These intrinsics are an alternative
8697 to the ``llvm.gcroot`` intrinsics, but are compatible with the ones for
8698 :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers. The
8699 differences in approach are covered in the `Garbage Collection with LLVM
8700 <GarbageCollection.html>`_ documentation. The intrinsics themselves are
8701 described in :doc:`Statepoints`.
8702
8703 .. _int_gcroot:
8704
8705 '``llvm.gcroot``' Intrinsic
8706 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8707
8708 Syntax:
8709 """""""
8710
8711 ::
8712
8713       declare void @llvm.gcroot(i8** %ptrloc, i8* %metadata)
8714
8715 Overview:
8716 """""""""
8717
8718 The '``llvm.gcroot``' intrinsic declares the existence of a GC root to
8719 the code generator, and allows some metadata to be associated with it.
8720
8721 Arguments:
8722 """"""""""
8723
8724 The first argument specifies the address of a stack object that contains
8725 the root pointer. The second pointer (which must be either a constant or
8726 a global value address) contains the meta-data to be associated with the
8727 root.
8728
8729 Semantics:
8730 """"""""""
8731
8732 At runtime, a call to this intrinsic stores a null pointer into the
8733 "ptrloc" location. At compile-time, the code generator generates
8734 information to allow the runtime to find the pointer at GC safe points.
8735 The '``llvm.gcroot``' intrinsic may only be used in a function which
8736 :ref:`specifies a GC algorithm <gc>`.
8737
8738 .. _int_gcread:
8739
8740 '``llvm.gcread``' Intrinsic
8741 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8742
8743 Syntax:
8744 """""""
8745
8746 ::
8747
8748       declare i8* @llvm.gcread(i8* %ObjPtr, i8** %Ptr)
8749
8750 Overview:
8751 """""""""
8752
8753 The '``llvm.gcread``' intrinsic identifies reads of references from heap
8754 locations, allowing garbage collector implementations that require read
8755 barriers.
8756
8757 Arguments:
8758 """"""""""
8759
8760 The second argument is the address to read from, which should be an
8761 address allocated from the garbage collector. The first object is a
8762 pointer to the start of the referenced object, if needed by the language
8763 runtime (otherwise null).
8764
8765 Semantics:
8766 """"""""""
8767
8768 The '``llvm.gcread``' intrinsic has the same semantics as a load
8769 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
8770 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcread``'
8771 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
8772 algorithm <gc>`.
8773
8774 .. _int_gcwrite:
8775
8776 '``llvm.gcwrite``' Intrinsic
8777 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8778
8779 Syntax:
8780 """""""
8781
8782 ::
8783
8784       declare void @llvm.gcwrite(i8* %P1, i8* %Obj, i8** %P2)
8785
8786 Overview:
8787 """""""""
8788
8789 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic identifies writes of references to heap
8790 locations, allowing garbage collector implementations that require write
8791 barriers (such as generational or reference counting collectors).
8792
8793 Arguments:
8794 """"""""""
8795
8796 The first argument is the reference to store, the second is the start of
8797 the object to store it to, and the third is the address of the field of
8798 Obj to store to. If the runtime does not require a pointer to the
8799 object, Obj may be null.
8800
8801 Semantics:
8802 """"""""""
8803
8804 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic has the same semantics as a store
8805 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
8806 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcwrite``'
8807 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
8808 algorithm <gc>`.
8809
8810 Code Generator Intrinsics
8811 -------------------------
8812
8813 These intrinsics are provided by LLVM to expose special features that
8814 may only be implemented with code generator support.
8815
8816 '``llvm.returnaddress``' Intrinsic
8817 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8818
8819 Syntax:
8820 """""""
8821
8822 ::
8823
8824       declare i8  *@llvm.returnaddress(i32 <level>)
8825
8826 Overview:
8827 """""""""
8828
8829 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic attempts to compute a
8830 target-specific value indicating the return address of the current
8831 function or one of its callers.
8832
8833 Arguments:
8834 """"""""""
8835
8836 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
8837 address for. Zero indicates the calling function, one indicates its
8838 caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
8839 value.
8840
8841 Semantics:
8842 """"""""""
8843
8844 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic either returns a pointer
8845 indicating the return address of the specified call frame, or zero if it
8846 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
8847 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
8848 used for debugging purposes.
8849
8850 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
8851 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
8852 of the obvious source-language caller.
8853
8854 '``llvm.frameaddress``' Intrinsic
8855 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8856
8857 Syntax:
8858 """""""
8859
8860 ::
8861
8862       declare i8* @llvm.frameaddress(i32 <level>)
8863
8864 Overview:
8865 """""""""
8866
8867 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic attempts to return the
8868 target-specific frame pointer value for the specified stack frame.
8869
8870 Arguments:
8871 """"""""""
8872
8873 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
8874 frame pointer for. Zero indicates the calling function, one indicates
8875 its caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
8876 value.
8877
8878 Semantics:
8879 """"""""""
8880
8881 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic either returns a pointer
8882 indicating the frame address of the specified call frame, or zero if it
8883 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
8884 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
8885 used for debugging purposes.
8886
8887 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
8888 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
8889 of the obvious source-language caller.
8890
8891 '``llvm.localescape``' and '``llvm.localrecover``' Intrinsics
8892 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8893
8894 Syntax:
8895 """""""
8896
8897 ::
8898
8899       declare void @llvm.localescape(...)
8900       declare i8* @llvm.localrecover(i8* %func, i8* %fp, i32 %idx)
8901
8902 Overview:
8903 """""""""
8904
8905 The '``llvm.localescape``' intrinsic escapes offsets of a collection of static
8906 allocas, and the '``llvm.localrecover``' intrinsic applies those offsets to a
8907 live frame pointer to recover the address of the allocation. The offset is
8908 computed during frame layout of the caller of ``llvm.localescape``.
8909
8910 Arguments:
8911 """"""""""
8912
8913 All arguments to '``llvm.localescape``' must be pointers to static allocas or
8914 casts of static allocas. Each function can only call '``llvm.localescape``'
8915 once, and it can only do so from the entry block.
8916
8917 The ``func`` argument to '``llvm.localrecover``' must be a constant
8918 bitcasted pointer to a function defined in the current module. The code
8919 generator cannot determine the frame allocation offset of functions defined in
8920 other modules.
8921
8922 The ``fp`` argument to '``llvm.localrecover``' must be a frame pointer of a
8923 call frame that is currently live. The return value of '``llvm.localaddress``'
8924 is one way to produce such a value, but various runtimes also expose a suitable
8925 pointer in platform-specific ways.
8926
8927 The ``idx`` argument to '``llvm.localrecover``' indicates which alloca passed to
8928 '``llvm.localescape``' to recover. It is zero-indexed.
8929
8930 Semantics:
8931 """"""""""
8932
8933 These intrinsics allow a group of functions to share access to a set of local
8934 stack allocations of a one parent function. The parent function may call the
8935 '``llvm.localescape``' intrinsic once from the function entry block, and the
8936 child functions can use '``llvm.localrecover``' to access the escaped allocas.
8937 The '``llvm.localescape``' intrinsic blocks inlining, as inlining changes where
8938 the escaped allocas are allocated, which would break attempts to use
8939 '``llvm.localrecover``'.
8940
8941 .. _int_read_register:
8942 .. _int_write_register:
8943
8944 '``llvm.read_register``' and '``llvm.write_register``' Intrinsics
8945 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8946
8947 Syntax:
8948 """""""
8949
8950 ::
8951
8952       declare i32 @llvm.read_register.i32(metadata)
8953       declare i64 @llvm.read_register.i64(metadata)
8954       declare void @llvm.write_register.i32(metadata, i32 @value)
8955       declare void @llvm.write_register.i64(metadata, i64 @value)
8956       !0 = !{!"sp\00"}
8957
8958 Overview:
8959 """""""""
8960
8961 The '``llvm.read_register``' and '``llvm.write_register``' intrinsics
8962 provides access to the named register. The register must be valid on
8963 the architecture being compiled to. The type needs to be compatible
8964 with the register being read.
8965
8966 Semantics:
8967 """"""""""
8968
8969 The '``llvm.read_register``' intrinsic returns the current value of the
8970 register, where possible. The '``llvm.write_register``' intrinsic sets
8971 the current value of the register, where possible.
8972
8973 This is useful to implement named register global variables that need
8974 to always be mapped to a specific register, as is common practice on
8975 bare-metal programs including OS kernels.
8976
8977 The compiler doesn't check for register availability or use of the used
8978 register in surrounding code, including inline assembly. Because of that,
8979 allocatable registers are not supported.
8980
8981 Warning: So far it only works with the stack pointer on selected
8982 architectures (ARM, AArch64, PowerPC and x86_64). Significant amount of
8983 work is needed to support other registers and even more so, allocatable
8984 registers.
8985
8986 .. _int_stacksave:
8987
8988 '``llvm.stacksave``' Intrinsic
8989 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8990
8991 Syntax:
8992 """""""
8993
8994 ::
8995
8996       declare i8* @llvm.stacksave()
8997
8998 Overview:
8999 """""""""
9000
9001 The '``llvm.stacksave``' intrinsic is used to remember the current state
9002 of the function stack, for use with
9003 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. This is useful for
9004 implementing language features like scoped automatic variable sized
9005 arrays in C99.
9006
9007 Semantics:
9008 """"""""""
9009
9010 This intrinsic returns a opaque pointer value that can be passed to
9011 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. When an
9012 ``llvm.stackrestore`` intrinsic is executed with a value saved from
9013 ``llvm.stacksave``, it effectively restores the state of the stack to
9014 the state it was in when the ``llvm.stacksave`` intrinsic executed. In
9015 practice, this pops any :ref:`alloca <i_alloca>` blocks from the stack that
9016 were allocated after the ``llvm.stacksave`` was executed.
9017
9018 .. _int_stackrestore:
9019
9020 '``llvm.stackrestore``' Intrinsic
9021 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9022
9023 Syntax:
9024 """""""
9025
9026 ::
9027
9028       declare void @llvm.stackrestore(i8* %ptr)
9029
9030 Overview:
9031 """""""""
9032
9033 The '``llvm.stackrestore``' intrinsic is used to restore the state of
9034 the function stack to the state it was in when the corresponding
9035 :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>` intrinsic executed. This is
9036 useful for implementing language features like scoped automatic variable
9037 sized arrays in C99.
9038
9039 Semantics:
9040 """"""""""
9041
9042 See the description for :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>`.
9043
9044 '``llvm.prefetch``' Intrinsic
9045 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9046
9047 Syntax:
9048 """""""
9049
9050 ::
9051
9052       declare void @llvm.prefetch(i8* <address>, i32 <rw>, i32 <locality>, i32 <cache type>)
9053
9054 Overview:
9055 """""""""
9056
9057 The '``llvm.prefetch``' intrinsic is a hint to the code generator to
9058 insert a prefetch instruction if supported; otherwise, it is a noop.
9059 Prefetches have no effect on the behavior of the program but can change
9060 its performance characteristics.
9061
9062 Arguments:
9063 """"""""""
9064
9065 ``address`` is the address to be prefetched, ``rw`` is the specifier
9066 determining if the fetch should be for a read (0) or write (1), and
9067 ``locality`` is a temporal locality specifier ranging from (0) - no
9068 locality, to (3) - extremely local keep in cache. The ``cache type``
9069 specifies whether the prefetch is performed on the data (1) or
9070 instruction (0) cache. The ``rw``, ``locality`` and ``cache type``
9071 arguments must be constant integers.
9072
9073 Semantics:
9074 """"""""""
9075
9076 This intrinsic does not modify the behavior of the program. In
9077 particular, prefetches cannot trap and do not produce a value. On
9078 targets that support this intrinsic, the prefetch can provide hints to
9079 the processor cache for better performance.
9080
9081 '``llvm.pcmarker``' Intrinsic
9082 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9083
9084 Syntax:
9085 """""""
9086
9087 ::
9088
9089       declare void @llvm.pcmarker(i32 <id>)
9090
9091 Overview:
9092 """""""""
9093
9094 The '``llvm.pcmarker``' intrinsic is a method to export a Program
9095 Counter (PC) in a region of code to simulators and other tools. The
9096 method is target specific, but it is expected that the marker will use
9097 exported symbols to transmit the PC of the marker. The marker makes no
9098 guarantees that it will remain with any specific instruction after
9099 optimizations. It is possible that the presence of a marker will inhibit
9100 optimizations. The intended use is to be inserted after optimizations to
9101 allow correlations of simulation runs.
9102
9103 Arguments:
9104 """"""""""
9105
9106 ``id`` is a numerical id identifying the marker.
9107
9108 Semantics:
9109 """"""""""
9110
9111 This intrinsic does not modify the behavior of the program. Backends
9112 that do not support this intrinsic may ignore it.
9113
9114 '``llvm.readcyclecounter``' Intrinsic
9115 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9116
9117 Syntax:
9118 """""""
9119
9120 ::
9121
9122       declare i64 @llvm.readcyclecounter()
9123
9124 Overview:
9125 """""""""
9126
9127 The '``llvm.readcyclecounter``' intrinsic provides access to the cycle
9128 counter register (or similar low latency, high accuracy clocks) on those
9129 targets that support it. On X86, it should map to RDTSC. On Alpha, it
9130 should map to RPCC. As the backing counters overflow quickly (on the
9131 order of 9 seconds on alpha), this should only be used for small
9132 timings.
9133
9134 Semantics:
9135 """"""""""
9136
9137 When directly supported, reading the cycle counter should not modify any
9138 memory. Implementations are allowed to either return a application
9139 specific value or a system wide value. On backends without support, this
9140 is lowered to a constant 0.
9141
9142 Note that runtime support may be conditional on the privilege-level code is
9143 running at and the host platform.
9144
9145 '``llvm.clear_cache``' Intrinsic
9146 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9147
9148 Syntax:
9149 """""""
9150
9151 ::
9152
9153       declare void @llvm.clear_cache(i8*, i8*)
9154
9155 Overview:
9156 """""""""
9157
9158 The '``llvm.clear_cache``' intrinsic ensures visibility of modifications
9159 in the specified range to the execution unit of the processor. On
9160 targets with non-unified instruction and data cache, the implementation
9161 flushes the instruction cache.
9162
9163 Semantics:
9164 """"""""""
9165
9166 On platforms with coherent instruction and data caches (e.g. x86), this
9167 intrinsic is a nop. On platforms with non-coherent instruction and data
9168 cache (e.g. ARM, MIPS), the intrinsic is lowered either to appropriate
9169 instructions or a system call, if cache flushing requires special
9170 privileges.
9171
9172 The default behavior is to emit a call to ``__clear_cache`` from the run
9173 time library.
9174
9175 This instrinsic does *not* empty the instruction pipeline. Modifications
9176 of the current function are outside the scope of the intrinsic.
9177
9178 '``llvm.instrprof_increment``' Intrinsic
9179 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9180
9181 Syntax:
9182 """""""
9183
9184 ::
9185
9186       declare void @llvm.instrprof_increment(i8* <name>, i64 <hash>,
9187                                              i32 <num-counters>, i32 <index>)
9188
9189 Overview:
9190 """""""""
9191
9192 The '``llvm.instrprof_increment``' intrinsic can be emitted by a
9193 frontend for use with instrumentation based profiling. These will be
9194 lowered by the ``-instrprof`` pass to generate execution counts of a
9195 program at runtime.
9196
9197 Arguments:
9198 """"""""""
9199
9200 The first argument is a pointer to a global variable containing the
9201 name of the entity being instrumented. This should generally be the
9202 (mangled) function name for a set of counters.
9203
9204 The second argument is a hash value that can be used by the consumer
9205 of the profile data to detect changes to the instrumented source, and
9206 the third is the number of counters associated with ``name``. It is an
9207 error if ``hash`` or ``num-counters`` differ between two instances of
9208 ``instrprof_increment`` that refer to the same name.
9209
9210 The last argument refers to which of the counters for ``name`` should
9211 be incremented. It should be a value between 0 and ``num-counters``.
9212
9213 Semantics:
9214 """"""""""
9215
9216 This intrinsic represents an increment of a profiling counter. It will
9217 cause the ``-instrprof`` pass to generate the appropriate data
9218 structures and the code to increment the appropriate value, in a
9219 format that can be written out by a compiler runtime and consumed via
9220 the ``llvm-profdata`` tool.
9221
9222 Standard C Library Intrinsics
9223 -----------------------------
9224
9225 LLVM provides intrinsics for a few important standard C library
9226 functions. These intrinsics allow source-language front-ends to pass
9227 information about the alignment of the pointer arguments to the code
9228 generator, providing opportunity for more efficient code generation.
9229
9230 .. _int_memcpy:
9231
9232 '``llvm.memcpy``' Intrinsic
9233 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9234
9235 Syntax:
9236 """""""
9237
9238 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.memcpy`` on any
9239 integer bit width and for different address spaces. Not all targets
9240 support all bit widths however.
9241
9242 ::
9243
9244       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
9245                                               i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
9246       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
9247                                               i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
9248
9249 Overview:
9250 """""""""
9251
9252 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
9253 source location to the destination location.
9254
9255 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memcpy.*``
9256 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
9257 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
9258
9259 Arguments:
9260 """"""""""
9261
9262 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
9263 pointer to the source. The third argument is an integer argument
9264 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
9265 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
9266 boolean indicating a volatile access.
9267
9268 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
9269 then the caller guarantees that both the source and destination pointers
9270 are aligned to that boundary.
9271
9272 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memcpy`` call is
9273 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
9274 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
9275
9276 Semantics:
9277 """"""""""
9278
9279 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
9280 source location to the destination location, which are not allowed to
9281 overlap. It copies "len" bytes of memory over. If the argument is known
9282 to be aligned to some boundary, this can be specified as the fourth
9283 argument, otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
9284
9285 '``llvm.memmove``' Intrinsic
9286 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9287
9288 Syntax:
9289 """""""
9290
9291 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memmove on any integer
9292 bit width and for different address space. Not all targets support all
9293 bit widths however.
9294
9295 ::
9296
9297       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
9298                                                i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
9299       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
9300                                                i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
9301
9302 Overview:
9303 """""""""
9304
9305 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics move a block of memory from the
9306 source location to the destination location. It is similar to the
9307 '``llvm.memcpy``' intrinsic but allows the two memory locations to
9308 overlap.
9309
9310 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memmove.*``
9311 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
9312 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
9313
9314 Arguments:
9315 """"""""""
9316
9317 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
9318 pointer to the source. The third argument is an integer argument
9319 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
9320 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
9321 boolean indicating a volatile access.
9322
9323 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
9324 then the caller guarantees that the source and destination pointers are
9325 aligned to that boundary.
9326
9327 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memmove`` call
9328 is a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is
9329 not very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
9330
9331 Semantics:
9332 """"""""""
9333
9334 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics copy a block of memory from the
9335 source location to the destination location, which may overlap. It
9336 copies "len" bytes of memory over. If the argument is known to be
9337 aligned to some boundary, this can be specified as the fourth argument,
9338 otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
9339
9340 '``llvm.memset.*``' Intrinsics
9341 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9342
9343 Syntax:
9344 """""""
9345
9346 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memset on any integer
9347 bit width and for different address spaces. However, not all targets
9348 support all bit widths.
9349
9350 ::
9351
9352       declare void @llvm.memset.p0i8.i32(i8* <dest>, i8 <val>,
9353                                          i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
9354       declare void @llvm.memset.p0i8.i64(i8* <dest>, i8 <val>,
9355                                          i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
9356
9357 Overview:
9358 """""""""
9359
9360 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill a block of memory with a
9361 particular byte value.
9362
9363 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memset``
9364 intrinsic does not return a value and takes extra alignment/volatile
9365 arguments. Also, the destination can be in an arbitrary address space.
9366
9367 Arguments:
9368 """"""""""
9369
9370 The first argument is a pointer to the destination to fill, the second
9371 is the byte value with which to fill it, the third argument is an
9372 integer argument specifying the number of bytes to fill, and the fourth
9373 argument is the known alignment of the destination location.
9374
9375 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
9376 then the caller guarantees that the destination pointer is aligned to
9377 that boundary.
9378
9379 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memset`` call is
9380 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
9381 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
9382
9383 Semantics:
9384 """"""""""
9385
9386 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill "len" bytes of memory starting
9387 at the destination location. If the argument is known to be aligned to
9388 some boundary, this can be specified as the fourth argument, otherwise
9389 it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
9390
9391 '``llvm.sqrt.*``' Intrinsic
9392 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9393
9394 Syntax:
9395 """""""
9396
9397 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sqrt`` on any
9398 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9399 all types however.
9400
9401 ::
9402
9403       declare float     @llvm.sqrt.f32(float %Val)
9404       declare double    @llvm.sqrt.f64(double %Val)
9405       declare x86_fp80  @llvm.sqrt.f80(x86_fp80 %Val)
9406       declare fp128     @llvm.sqrt.f128(fp128 %Val)
9407       declare ppc_fp128 @llvm.sqrt.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
9408
9409 Overview:
9410 """""""""
9411
9412 The '``llvm.sqrt``' intrinsics return the sqrt of the specified operand,
9413 returning the same value as the libm '``sqrt``' functions would. Unlike
9414 ``sqrt`` in libm, however, ``llvm.sqrt`` has undefined behavior for
9415 negative numbers other than -0.0 (which allows for better optimization,
9416 because there is no need to worry about errno being set).
9417 ``llvm.sqrt(-0.0)`` is defined to return -0.0 like IEEE sqrt.
9418
9419 Arguments:
9420 """"""""""
9421
9422 The argument and return value are floating point numbers of the same
9423 type.
9424
9425 Semantics:
9426 """"""""""
9427
9428 This function returns the sqrt of the specified operand if it is a
9429 nonnegative floating point number.
9430
9431 '``llvm.powi.*``' Intrinsic
9432 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9433
9434 Syntax:
9435 """""""
9436
9437 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.powi`` on any
9438 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9439 all types however.
9440
9441 ::
9442
9443       declare float     @llvm.powi.f32(float  %Val, i32 %power)
9444       declare double    @llvm.powi.f64(double %Val, i32 %power)
9445       declare x86_fp80  @llvm.powi.f80(x86_fp80  %Val, i32 %power)
9446       declare fp128     @llvm.powi.f128(fp128 %Val, i32 %power)
9447       declare ppc_fp128 @llvm.powi.ppcf128(ppc_fp128  %Val, i32 %power)
9448
9449 Overview:
9450 """""""""
9451
9452 The '``llvm.powi.*``' intrinsics return the first operand raised to the
9453 specified (positive or negative) power. The order of evaluation of
9454 multiplications is not defined. When a vector of floating point type is
9455 used, the second argument remains a scalar integer value.
9456
9457 Arguments:
9458 """"""""""
9459
9460 The second argument is an integer power, and the first is a value to
9461 raise to that power.
9462
9463 Semantics:
9464 """"""""""
9465
9466 This function returns the first value raised to the second power with an
9467 unspecified sequence of rounding operations.
9468
9469 '``llvm.sin.*``' Intrinsic
9470 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9471
9472 Syntax:
9473 """""""
9474
9475 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sin`` on any
9476 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9477 all types however.
9478
9479 ::
9480
9481       declare float     @llvm.sin.f32(float  %Val)
9482       declare double    @llvm.sin.f64(double %Val)
9483       declare x86_fp80  @llvm.sin.f80(x86_fp80  %Val)
9484       declare fp128     @llvm.sin.f128(fp128 %Val)
9485       declare ppc_fp128 @llvm.sin.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9486
9487 Overview:
9488 """""""""
9489
9490 The '``llvm.sin.*``' intrinsics return the sine of the operand.
9491
9492 Arguments:
9493 """"""""""
9494
9495 The argument and return value are floating point numbers of the same
9496 type.
9497
9498 Semantics:
9499 """"""""""
9500
9501 This function returns the sine of the specified operand, returning the
9502 same values as the libm ``sin`` functions would, and handles error
9503 conditions in the same way.
9504
9505 '``llvm.cos.*``' Intrinsic
9506 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9507
9508 Syntax:
9509 """""""
9510
9511 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cos`` on any
9512 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9513 all types however.
9514
9515 ::
9516
9517       declare float     @llvm.cos.f32(float  %Val)
9518       declare double    @llvm.cos.f64(double %Val)
9519       declare x86_fp80  @llvm.cos.f80(x86_fp80  %Val)
9520       declare fp128     @llvm.cos.f128(fp128 %Val)
9521       declare ppc_fp128 @llvm.cos.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9522
9523 Overview:
9524 """""""""
9525
9526 The '``llvm.cos.*``' intrinsics return the cosine of the operand.
9527
9528 Arguments:
9529 """"""""""
9530
9531 The argument and return value are floating point numbers of the same
9532 type.
9533
9534 Semantics:
9535 """"""""""
9536
9537 This function returns the cosine of the specified operand, returning the
9538 same values as the libm ``cos`` functions would, and handles error
9539 conditions in the same way.
9540
9541 '``llvm.pow.*``' Intrinsic
9542 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9543
9544 Syntax:
9545 """""""
9546
9547 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.pow`` on any
9548 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9549 all types however.
9550
9551 ::
9552
9553       declare float     @llvm.pow.f32(float  %Val, float %Power)
9554       declare double    @llvm.pow.f64(double %Val, double %Power)
9555       declare x86_fp80  @llvm.pow.f80(x86_fp80  %Val, x86_fp80 %Power)
9556       declare fp128     @llvm.pow.f128(fp128 %Val, fp128 %Power)
9557       declare ppc_fp128 @llvm.pow.ppcf128(ppc_fp128  %Val, ppc_fp128 Power)
9558
9559 Overview:
9560 """""""""
9561
9562 The '``llvm.pow.*``' intrinsics return the first operand raised to the
9563 specified (positive or negative) power.
9564
9565 Arguments:
9566 """"""""""
9567
9568 The second argument is a floating point power, and the first is a value
9569 to raise to that power.
9570
9571 Semantics:
9572 """"""""""
9573
9574 This function returns the first value raised to the second power,
9575 returning the same values as the libm ``pow`` functions would, and
9576 handles error conditions in the same way.
9577
9578 '``llvm.exp.*``' Intrinsic
9579 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9580
9581 Syntax:
9582 """""""
9583
9584 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp`` on any
9585 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9586 all types however.
9587
9588 ::
9589
9590       declare float     @llvm.exp.f32(float  %Val)
9591       declare double    @llvm.exp.f64(double %Val)
9592       declare x86_fp80  @llvm.exp.f80(x86_fp80  %Val)
9593       declare fp128     @llvm.exp.f128(fp128 %Val)
9594       declare ppc_fp128 @llvm.exp.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9595
9596 Overview:
9597 """""""""
9598
9599 The '``llvm.exp.*``' intrinsics perform the exp function.
9600
9601 Arguments:
9602 """"""""""
9603
9604 The argument and return value are floating point numbers of the same
9605 type.
9606
9607 Semantics:
9608 """"""""""
9609
9610 This function returns the same values as the libm ``exp`` functions
9611 would, and handles error conditions in the same way.
9612
9613 '``llvm.exp2.*``' Intrinsic
9614 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9615
9616 Syntax:
9617 """""""
9618
9619 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp2`` on any
9620 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9621 all types however.
9622
9623 ::
9624
9625       declare float     @llvm.exp2.f32(float  %Val)
9626       declare double    @llvm.exp2.f64(double %Val)
9627       declare x86_fp80  @llvm.exp2.f80(x86_fp80  %Val)
9628       declare fp128     @llvm.exp2.f128(fp128 %Val)
9629       declare ppc_fp128 @llvm.exp2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9630
9631 Overview:
9632 """""""""
9633
9634 The '``llvm.exp2.*``' intrinsics perform the exp2 function.
9635
9636 Arguments:
9637 """"""""""
9638
9639 The argument and return value are floating point numbers of the same
9640 type.
9641
9642 Semantics:
9643 """"""""""
9644
9645 This function returns the same values as the libm ``exp2`` functions
9646 would, and handles error conditions in the same way.
9647
9648 '``llvm.log.*``' Intrinsic
9649 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9650
9651 Syntax:
9652 """""""
9653
9654 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log`` on any
9655 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9656 all types however.
9657
9658 ::
9659
9660       declare float     @llvm.log.f32(float  %Val)
9661       declare double    @llvm.log.f64(double %Val)
9662       declare x86_fp80  @llvm.log.f80(x86_fp80  %Val)
9663       declare fp128     @llvm.log.f128(fp128 %Val)
9664       declare ppc_fp128 @llvm.log.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9665
9666 Overview:
9667 """""""""
9668
9669 The '``llvm.log.*``' intrinsics perform the log function.
9670
9671 Arguments:
9672 """"""""""
9673
9674 The argument and return value are floating point numbers of the same
9675 type.
9676
9677 Semantics:
9678 """"""""""
9679
9680 This function returns the same values as the libm ``log`` functions
9681 would, and handles error conditions in the same way.
9682
9683 '``llvm.log10.*``' Intrinsic
9684 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9685
9686 Syntax:
9687 """""""
9688
9689 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log10`` on any
9690 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9691 all types however.
9692
9693 ::
9694
9695       declare float     @llvm.log10.f32(float  %Val)
9696       declare double    @llvm.log10.f64(double %Val)
9697       declare x86_fp80  @llvm.log10.f80(x86_fp80  %Val)
9698       declare fp128     @llvm.log10.f128(fp128 %Val)
9699       declare ppc_fp128 @llvm.log10.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9700
9701 Overview:
9702 """""""""
9703
9704 The '``llvm.log10.*``' intrinsics perform the log10 function.
9705
9706 Arguments:
9707 """"""""""
9708
9709 The argument and return value are floating point numbers of the same
9710 type.
9711
9712 Semantics:
9713 """"""""""
9714
9715 This function returns the same values as the libm ``log10`` functions
9716 would, and handles error conditions in the same way.
9717
9718 '``llvm.log2.*``' Intrinsic
9719 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9720
9721 Syntax:
9722 """""""
9723
9724 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log2`` on any
9725 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9726 all types however.
9727
9728 ::
9729
9730       declare float     @llvm.log2.f32(float  %Val)
9731       declare double    @llvm.log2.f64(double %Val)
9732       declare x86_fp80  @llvm.log2.f80(x86_fp80  %Val)
9733       declare fp128     @llvm.log2.f128(fp128 %Val)
9734       declare ppc_fp128 @llvm.log2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9735
9736 Overview:
9737 """""""""
9738
9739 The '``llvm.log2.*``' intrinsics perform the log2 function.
9740
9741 Arguments:
9742 """"""""""
9743
9744 The argument and return value are floating point numbers of the same
9745 type.
9746
9747 Semantics:
9748 """"""""""
9749
9750 This function returns the same values as the libm ``log2`` functions
9751 would, and handles error conditions in the same way.
9752
9753 '``llvm.fma.*``' Intrinsic
9754 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9755
9756 Syntax:
9757 """""""
9758
9759 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fma`` on any
9760 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9761 all types however.
9762
9763 ::
9764
9765       declare float     @llvm.fma.f32(float  %a, float  %b, float  %c)
9766       declare double    @llvm.fma.f64(double %a, double %b, double %c)
9767       declare x86_fp80  @llvm.fma.f80(x86_fp80 %a, x86_fp80 %b, x86_fp80 %c)
9768       declare fp128     @llvm.fma.f128(fp128 %a, fp128 %b, fp128 %c)
9769       declare ppc_fp128 @llvm.fma.ppcf128(ppc_fp128 %a, ppc_fp128 %b, ppc_fp128 %c)
9770
9771 Overview:
9772 """""""""
9773
9774 The '``llvm.fma.*``' intrinsics perform the fused multiply-add
9775 operation.
9776
9777 Arguments:
9778 """"""""""
9779
9780 The argument and return value are floating point numbers of the same
9781 type.
9782
9783 Semantics:
9784 """"""""""
9785
9786 This function returns the same values as the libm ``fma`` functions
9787 would, and does not set errno.
9788
9789 '``llvm.fabs.*``' Intrinsic
9790 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9791
9792 Syntax:
9793 """""""
9794
9795 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fabs`` on any
9796 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9797 all types however.
9798
9799 ::
9800
9801       declare float     @llvm.fabs.f32(float  %Val)
9802       declare double    @llvm.fabs.f64(double %Val)
9803       declare x86_fp80  @llvm.fabs.f80(x86_fp80 %Val)
9804       declare fp128     @llvm.fabs.f128(fp128 %Val)
9805       declare ppc_fp128 @llvm.fabs.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
9806
9807 Overview:
9808 """""""""
9809
9810 The '``llvm.fabs.*``' intrinsics return the absolute value of the
9811 operand.
9812
9813 Arguments:
9814 """"""""""
9815
9816 The argument and return value are floating point numbers of the same
9817 type.
9818
9819 Semantics:
9820 """"""""""
9821
9822 This function returns the same values as the libm ``fabs`` functions
9823 would, and handles error conditions in the same way.
9824
9825 '``llvm.minnum.*``' Intrinsic
9826 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9827
9828 Syntax:
9829 """""""
9830
9831 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.minnum`` on any
9832 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9833 all types however.
9834
9835 ::
9836
9837       declare float     @llvm.minnum.f32(float %Val0, float %Val1)
9838       declare double    @llvm.minnum.f64(double %Val0, double %Val1)
9839       declare x86_fp80  @llvm.minnum.f80(x86_fp80 %Val0, x86_fp80 %Val1)
9840       declare fp128     @llvm.minnum.f128(fp128 %Val0, fp128 %Val1)
9841       declare ppc_fp128 @llvm.minnum.ppcf128(ppc_fp128 %Val0, ppc_fp128 %Val1)
9842
9843 Overview:
9844 """""""""
9845
9846 The '``llvm.minnum.*``' intrinsics return the minimum of the two
9847 arguments.
9848
9849
9850 Arguments:
9851 """"""""""
9852
9853 The arguments and return value are floating point numbers of the same
9854 type.
9855
9856 Semantics:
9857 """"""""""
9858
9859 Follows the IEEE-754 semantics for minNum, which also match for libm's
9860 fmin.
9861
9862 If either operand is a NaN, returns the other non-NaN operand. Returns
9863 NaN only if both operands are NaN. If the operands compare equal,
9864 returns a value that compares equal to both operands. This means that
9865 fmin(+/-0.0, +/-0.0) could return either -0.0 or 0.0.
9866
9867 '``llvm.maxnum.*``' Intrinsic
9868 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9869
9870 Syntax:
9871 """""""
9872
9873 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.maxnum`` on any
9874 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9875 all types however.
9876
9877 ::
9878
9879       declare float     @llvm.maxnum.f32(float  %Val0, float  %Val1l)
9880       declare double    @llvm.maxnum.f64(double %Val0, double %Val1)
9881       declare x86_fp80  @llvm.maxnum.f80(x86_fp80  %Val0, x86_fp80  %Val1)
9882       declare fp128     @llvm.maxnum.f128(fp128 %Val0, fp128 %Val1)
9883       declare ppc_fp128 @llvm.maxnum.ppcf128(ppc_fp128  %Val0, ppc_fp128  %Val1)
9884
9885 Overview:
9886 """""""""
9887
9888 The '``llvm.maxnum.*``' intrinsics return the maximum of the two
9889 arguments.
9890
9891
9892 Arguments:
9893 """"""""""
9894
9895 The arguments and return value are floating point numbers of the same
9896 type.
9897
9898 Semantics:
9899 """"""""""
9900 Follows the IEEE-754 semantics for maxNum, which also match for libm's
9901 fmax.
9902
9903 If either operand is a NaN, returns the other non-NaN operand. Returns
9904 NaN only if both operands are NaN. If the operands compare equal,
9905 returns a value that compares equal to both operands. This means that
9906 fmax(+/-0.0, +/-0.0) could return either -0.0 or 0.0.
9907
9908 '``llvm.copysign.*``' Intrinsic
9909 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9910
9911 Syntax:
9912 """""""
9913
9914 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.copysign`` on any
9915 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9916 all types however.
9917
9918 ::
9919
9920       declare float     @llvm.copysign.f32(float  %Mag, float  %Sgn)
9921       declare double    @llvm.copysign.f64(double %Mag, double %Sgn)
9922       declare x86_fp80  @llvm.copysign.f80(x86_fp80  %Mag, x86_fp80  %Sgn)
9923       declare fp128     @llvm.copysign.f128(fp128 %Mag, fp128 %Sgn)
9924       declare ppc_fp128 @llvm.copysign.ppcf128(ppc_fp128  %Mag, ppc_fp128  %Sgn)
9925
9926 Overview:
9927 """""""""
9928
9929 The '``llvm.copysign.*``' intrinsics return a value with the magnitude of the
9930 first operand and the sign of the second operand.
9931
9932 Arguments:
9933 """"""""""
9934
9935 The arguments and return value are floating point numbers of the same
9936 type.
9937
9938 Semantics:
9939 """"""""""
9940
9941 This function returns the same values as the libm ``copysign``
9942 functions would, and handles error conditions in the same way.
9943
9944 '``llvm.floor.*``' Intrinsic
9945 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9946
9947 Syntax:
9948 """""""
9949
9950 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.floor`` on any
9951 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9952 all types however.
9953
9954 ::
9955
9956       declare float     @llvm.floor.f32(float  %Val)
9957       declare double    @llvm.floor.f64(double %Val)
9958       declare x86_fp80  @llvm.floor.f80(x86_fp80  %Val)
9959       declare fp128     @llvm.floor.f128(fp128 %Val)
9960       declare ppc_fp128 @llvm.floor.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9961
9962 Overview:
9963 """""""""
9964
9965 The '``llvm.floor.*``' intrinsics return the floor of the operand.
9966
9967 Arguments:
9968 """"""""""
9969
9970 The argument and return value are floating point numbers of the same
9971 type.
9972
9973 Semantics:
9974 """"""""""
9975
9976 This function returns the same values as the libm ``floor`` functions
9977 would, and handles error conditions in the same way.
9978
9979 '``llvm.ceil.*``' Intrinsic
9980 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9981
9982 Syntax:
9983 """""""
9984
9985 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ceil`` on any
9986 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9987 all types however.
9988
9989 ::
9990
9991       declare float     @llvm.ceil.f32(float  %Val)
9992       declare double    @llvm.ceil.f64(double %Val)
9993       declare x86_fp80  @llvm.ceil.f80(x86_fp80  %Val)
9994       declare fp128     @llvm.ceil.f128(fp128 %Val)
9995       declare ppc_fp128 @llvm.ceil.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9996
9997 Overview:
9998 """""""""
9999
10000 The '``llvm.ceil.*``' intrinsics return the ceiling of the operand.
10001
10002 Arguments:
10003 """"""""""
10004
10005 The argument and return value are floating point numbers of the same
10006 type.
10007
10008 Semantics:
10009 """"""""""
10010
10011 This function returns the same values as the libm ``ceil`` functions
10012 would, and handles error conditions in the same way.
10013
10014 '``llvm.trunc.*``' Intrinsic
10015 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10016
10017 Syntax:
10018 """""""
10019
10020 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.trunc`` on any
10021 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10022 all types however.
10023
10024 ::
10025
10026       declare float     @llvm.trunc.f32(float  %Val)
10027       declare double    @llvm.trunc.f64(double %Val)
10028       declare x86_fp80  @llvm.trunc.f80(x86_fp80  %Val)
10029       declare fp128     @llvm.trunc.f128(fp128 %Val)
10030       declare ppc_fp128 @llvm.trunc.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10031
10032 Overview:
10033 """""""""
10034
10035 The '``llvm.trunc.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
10036 nearest integer not larger in magnitude than the operand.
10037
10038 Arguments:
10039 """"""""""
10040
10041 The argument and return value are floating point numbers of the same
10042 type.
10043
10044 Semantics:
10045 """"""""""
10046
10047 This function returns the same values as the libm ``trunc`` functions
10048 would, and handles error conditions in the same way.
10049
10050 '``llvm.rint.*``' Intrinsic
10051 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10052
10053 Syntax:
10054 """""""
10055
10056 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.rint`` on any
10057 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10058 all types however.
10059
10060 ::
10061
10062       declare float     @llvm.rint.f32(float  %Val)
10063       declare double    @llvm.rint.f64(double %Val)
10064       declare x86_fp80  @llvm.rint.f80(x86_fp80  %Val)
10065       declare fp128     @llvm.rint.f128(fp128 %Val)
10066       declare ppc_fp128 @llvm.rint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10067
10068 Overview:
10069 """""""""
10070
10071 The '``llvm.rint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
10072 nearest integer. It may raise an inexact floating-point exception if the
10073 operand isn't an integer.
10074
10075 Arguments:
10076 """"""""""
10077
10078 The argument and return value are floating point numbers of the same
10079 type.
10080
10081 Semantics:
10082 """"""""""
10083
10084 This function returns the same values as the libm ``rint`` functions
10085 would, and handles error conditions in the same way.
10086
10087 '``llvm.nearbyint.*``' Intrinsic
10088 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10089
10090 Syntax:
10091 """""""
10092
10093 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.nearbyint`` on any
10094 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10095 all types however.
10096
10097 ::
10098
10099       declare float     @llvm.nearbyint.f32(float  %Val)
10100       declare double    @llvm.nearbyint.f64(double %Val)
10101       declare x86_fp80  @llvm.nearbyint.f80(x86_fp80  %Val)
10102       declare fp128     @llvm.nearbyint.f128(fp128 %Val)
10103       declare ppc_fp128 @llvm.nearbyint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10104
10105 Overview:
10106 """""""""
10107
10108 The '``llvm.nearbyint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
10109 nearest integer.
10110
10111 Arguments:
10112 """"""""""
10113
10114 The argument and return value are floating point numbers of the same
10115 type.
10116
10117 Semantics:
10118 """"""""""
10119
10120 This function returns the same values as the libm ``nearbyint``
10121 functions would, and handles error conditions in the same way.
10122
10123 '``llvm.round.*``' Intrinsic
10124 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10125
10126 Syntax:
10127 """""""
10128
10129 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.round`` on any
10130 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10131 all types however.
10132
10133 ::
10134
10135       declare float     @llvm.round.f32(float  %Val)
10136       declare double    @llvm.round.f64(double %Val)
10137       declare x86_fp80  @llvm.round.f80(x86_fp80  %Val)
10138       declare fp128     @llvm.round.f128(fp128 %Val)
10139       declare ppc_fp128 @llvm.round.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10140
10141 Overview:
10142 """""""""
10143
10144 The '``llvm.round.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
10145 nearest integer.
10146
10147 Arguments:
10148 """"""""""
10149
10150 The argument and return value are floating point numbers of the same
10151 type.
10152
10153 Semantics:
10154 """"""""""
10155
10156 This function returns the same values as the libm ``round``
10157 functions would, and handles error conditions in the same way.
10158
10159 Bit Manipulation Intrinsics
10160 ---------------------------
10161
10162 LLVM provides intrinsics for a few important bit manipulation
10163 operations. These allow efficient code generation for some algorithms.
10164
10165 '``llvm.bswap.*``' Intrinsics
10166 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10167
10168 Syntax:
10169 """""""
10170
10171 This is an overloaded intrinsic function. You can use bswap on any
10172 integer type that is an even number of bytes (i.e. BitWidth % 16 == 0).
10173
10174 ::
10175
10176       declare i16 @llvm.bswap.i16(i16 <id>)
10177       declare i32 @llvm.bswap.i32(i32 <id>)
10178       declare i64 @llvm.bswap.i64(i64 <id>)
10179
10180 Overview:
10181 """""""""
10182
10183 The '``llvm.bswap``' family of intrinsics is used to byte swap integer
10184 values with an even number of bytes (positive multiple of 16 bits).
10185 These are useful for performing operations on data that is not in the
10186 target's native byte order.
10187
10188 Semantics:
10189 """"""""""
10190
10191 The ``llvm.bswap.i16`` intrinsic returns an i16 value that has the high
10192 and low byte of the input i16 swapped. Similarly, the ``llvm.bswap.i32``
10193 intrinsic returns an i32 value that has the four bytes of the input i32
10194 swapped, so that if the input bytes are numbered 0, 1, 2, 3 then the
10195 returned i32 will have its bytes in 3, 2, 1, 0 order. The
10196 ``llvm.bswap.i48``, ``llvm.bswap.i64`` and other intrinsics extend this
10197 concept to additional even-byte lengths (6 bytes, 8 bytes and more,
10198 respectively).
10199
10200 '``llvm.ctpop.*``' Intrinsic
10201 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10202
10203 Syntax:
10204 """""""
10205
10206 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.ctpop on any integer
10207 bit width, or on any vector with integer elements. Not all targets
10208 support all bit widths or vector types, however.
10209
10210 ::
10211
10212       declare i8 @llvm.ctpop.i8(i8  <src>)
10213       declare i16 @llvm.ctpop.i16(i16 <src>)
10214       declare i32 @llvm.ctpop.i32(i32 <src>)
10215       declare i64 @llvm.ctpop.i64(i64 <src>)
10216       declare i256 @llvm.ctpop.i256(i256 <src>)
10217       declare <2 x i32> @llvm.ctpop.v2i32(<2 x i32> <src>)
10218
10219 Overview:
10220 """""""""
10221
10222 The '``llvm.ctpop``' family of intrinsics counts the number of bits set
10223 in a value.
10224
10225 Arguments:
10226 """"""""""
10227
10228 The only argument is the value to be counted. The argument may be of any
10229 integer type, or a vector with integer elements. The return type must
10230 match the argument type.
10231
10232 Semantics:
10233 """"""""""
10234
10235 The '``llvm.ctpop``' intrinsic counts the 1's in a variable, or within
10236 each element of a vector.
10237
10238 '``llvm.ctlz.*``' Intrinsic
10239 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10240
10241 Syntax:
10242 """""""
10243
10244 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ctlz`` on any
10245 integer bit width, or any vector whose elements are integers. Not all
10246 targets support all bit widths or vector types, however.
10247
10248 ::
10249
10250       declare i8   @llvm.ctlz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
10251       declare i16  @llvm.ctlz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
10252       declare i32  @llvm.ctlz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
10253       declare i64  @llvm.ctlz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
10254       declare i256 @llvm.ctlz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
10255       declase <2 x i32> @llvm.ctlz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
10256
10257 Overview:
10258 """""""""
10259
10260 The '``llvm.ctlz``' family of intrinsic functions counts the number of
10261 leading zeros in a variable.
10262
10263 Arguments:
10264 """"""""""
10265
10266 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
10267 any integer type, or a vector with integer element type. The return
10268 type must match the first argument type.
10269
10270 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
10271 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
10272 defined result. Historically some architectures did not provide a
10273 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
10274 now predicated on avoiding zero-value inputs.
10275
10276 Semantics:
10277 """"""""""
10278
10279 The '``llvm.ctlz``' intrinsic counts the leading (most significant)
10280 zeros in a variable, or within each element of the vector. If
10281 ``src == 0`` then the result is the size in bits of the type of ``src``
10282 if ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
10283 ``llvm.ctlz(i32 2) = 30``.
10284
10285 '``llvm.cttz.*``' Intrinsic
10286 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10287
10288 Syntax:
10289 """""""
10290
10291 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cttz`` on any
10292 integer bit width, or any vector of integer elements. Not all targets
10293 support all bit widths or vector types, however.
10294
10295 ::
10296
10297       declare i8   @llvm.cttz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
10298       declare i16  @llvm.cttz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
10299       declare i32  @llvm.cttz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
10300       declare i64  @llvm.cttz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
10301       declare i256 @llvm.cttz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
10302       declase <2 x i32> @llvm.cttz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
10303
10304 Overview:
10305 """""""""
10306
10307 The '``llvm.cttz``' family of intrinsic functions counts the number of
10308 trailing zeros.
10309
10310 Arguments:
10311 """"""""""
10312
10313 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
10314 any integer type, or a vector with integer element type. The return
10315 type must match the first argument type.
10316
10317 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
10318 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
10319 defined result. Historically some architectures did not provide a
10320 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
10321 now predicated on avoiding zero-value inputs.
10322
10323 Semantics:
10324 """"""""""
10325
10326 The '``llvm.cttz``' intrinsic counts the trailing (least significant)
10327 zeros in a variable, or within each element of a vector. If ``src == 0``
10328 then the result is the size in bits of the type of ``src`` if
10329 ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
10330 ``llvm.cttz(2) = 1``.
10331
10332 .. _int_overflow:
10333
10334 Arithmetic with Overflow Intrinsics
10335 -----------------------------------
10336
10337 LLVM provides intrinsics for some arithmetic with overflow operations.
10338
10339 '``llvm.sadd.with.overflow.*``' Intrinsics
10340 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10341
10342 Syntax:
10343 """""""
10344
10345 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sadd.with.overflow``
10346 on any integer bit width.
10347
10348 ::
10349
10350       declare {i16, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
10351       declare {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10352       declare {i64, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
10353
10354 Overview:
10355 """""""""
10356
10357 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10358 a signed addition of the two arguments, and indicate whether an overflow
10359 occurred during the signed summation.
10360
10361 Arguments:
10362 """"""""""
10363
10364 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
10365 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
10366 bit width. The second element of the result structure must be of type
10367 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
10368 addition.
10369
10370 Semantics:
10371 """"""""""
10372
10373 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10374 a signed addition of the two variables. They return a structure --- the
10375 first element of which is the signed summation, and the second element
10376 of which is a bit specifying if the signed summation resulted in an
10377 overflow.
10378
10379 Examples:
10380 """""""""
10381
10382 .. code-block:: llvm
10383
10384       %res = call {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10385       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
10386       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
10387       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
10388
10389 '``llvm.uadd.with.overflow.*``' Intrinsics
10390 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10391
10392 Syntax:
10393 """""""
10394
10395 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.uadd.with.overflow``
10396 on any integer bit width.
10397
10398 ::
10399
10400       declare {i16, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
10401       declare {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10402       declare {i64, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
10403
10404 Overview:
10405 """""""""
10406
10407 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10408 an unsigned addition of the two arguments, and indicate whether a carry
10409 occurred during the unsigned summation.
10410
10411 Arguments:
10412 """"""""""
10413
10414 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
10415 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
10416 bit width. The second element of the result structure must be of type
10417 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
10418 addition.
10419
10420 Semantics:
10421 """"""""""
10422
10423 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10424 an unsigned addition of the two arguments. They return a structure --- the
10425 first element of which is the sum, and the second element of which is a
10426 bit specifying if the unsigned summation resulted in a carry.
10427
10428 Examples:
10429 """""""""
10430
10431 .. code-block:: llvm
10432
10433       %res = call {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10434       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
10435       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
10436       br i1 %obit, label %carry, label %normal
10437
10438 '``llvm.ssub.with.overflow.*``' Intrinsics
10439 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10440
10441 Syntax:
10442 """""""
10443
10444 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ssub.with.overflow``
10445 on any integer bit width.
10446
10447 ::
10448
10449       declare {i16, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
10450       declare {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10451       declare {i64, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
10452
10453 Overview:
10454 """""""""
10455
10456 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10457 a signed subtraction of the two arguments, and indicate whether an
10458 overflow occurred during the signed subtraction.
10459
10460 Arguments:
10461 """"""""""
10462
10463 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
10464 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
10465 bit width. The second element of the result structure must be of type
10466 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
10467 subtraction.
10468
10469 Semantics:
10470 """"""""""
10471
10472 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10473 a signed subtraction of the two arguments. They return a structure --- the
10474 first element of which is the subtraction, and the second element of
10475 which is a bit specifying if the signed subtraction resulted in an
10476 overflow.
10477
10478 Examples:
10479 """""""""
10480
10481 .. code-block:: llvm
10482
10483       %res = call {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10484       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
10485       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
10486       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
10487
10488 '``llvm.usub.with.overflow.*``' Intrinsics
10489 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10490
10491 Syntax:
10492 """""""
10493
10494 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.usub.with.overflow``
10495 on any integer bit width.
10496
10497 ::
10498
10499       declare {i16, i1} @llvm.usub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
10500       declare {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10501       declare {i64, i1} @llvm.usub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
10502
10503 Overview:
10504 """""""""
10505
10506 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10507 an unsigned subtraction of the two arguments, and indicate whether an
10508 overflow occurred during the unsigned subtraction.
10509
10510 Arguments:
10511 """"""""""
10512
10513 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
10514 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
10515 bit width. The second element of the result structure must be of type
10516 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
10517 subtraction.
10518
10519 Semantics:
10520 """"""""""
10521
10522 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10523 an unsigned subtraction of the two arguments. They return a structure ---
10524 the first element of which is the subtraction, and the second element of
10525 which is a bit specifying if the unsigned subtraction resulted in an
10526 overflow.
10527
10528 Examples:
10529 """""""""
10530
10531 .. code-block:: llvm
10532
10533       %res = call {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10534       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
10535       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
10536       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
10537
10538 '``llvm.smul.with.overflow.*``' Intrinsics
10539 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10540
10541 Syntax:
10542 """""""
10543
10544 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.smul.with.overflow``
10545 on any integer bit width.
10546
10547 ::
10548
10549       declare {i16, i1} @llvm.smul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
10550       declare {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10551       declare {i64, i1} @llvm.smul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
10552
10553 Overview:
10554 """""""""
10555
10556 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10557 a signed multiplication of the two arguments, and indicate whether an
10558 overflow occurred during the signed multiplication.
10559
10560 Arguments:
10561 """"""""""
10562
10563 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
10564 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
10565 bit width. The second element of the result structure must be of type
10566 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
10567 multiplication.
10568
10569 Semantics:
10570 """"""""""
10571
10572 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10573 a signed multiplication of the two arguments. They return a structure ---
10574 the first element of which is the multiplication, and the second element
10575 of which is a bit specifying if the signed multiplication resulted in an
10576 overflow.
10577
10578 Examples:
10579 """""""""
10580
10581 .. code-block:: llvm
10582
10583       %res = call {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10584       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
10585       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
10586       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
10587
10588 '``llvm.umul.with.overflow.*``' Intrinsics
10589 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10590
10591 Syntax:
10592 """""""
10593
10594 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.umul.with.overflow``
10595 on any integer bit width.
10596
10597 ::
10598
10599       declare {i16, i1} @llvm.umul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
10600       declare {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10601       declare {i64, i1} @llvm.umul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
10602
10603 Overview:
10604 """""""""
10605
10606 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10607 a unsigned multiplication of the two arguments, and indicate whether an
10608 overflow occurred during the unsigned multiplication.
10609
10610 Arguments:
10611 """"""""""
10612
10613 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
10614 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
10615 bit width. The second element of the result structure must be of type
10616 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
10617 multiplication.
10618
10619 Semantics:
10620 """"""""""
10621
10622 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10623 an unsigned multiplication of the two arguments. They return a structure ---
10624 the first element of which is the multiplication, and the second
10625 element of which is a bit specifying if the unsigned multiplication
10626 resulted in an overflow.
10627
10628 Examples:
10629 """""""""
10630
10631 .. code-block:: llvm
10632
10633       %res = call {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10634       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
10635       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
10636       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
10637
10638 Specialised Arithmetic Intrinsics
10639 ---------------------------------
10640
10641 '``llvm.canonicalize.*``' Intrinsic
10642 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10643
10644 Syntax:
10645 """""""
10646
10647 ::
10648
10649       declare float @llvm.canonicalize.f32(float %a)
10650       declare double @llvm.canonicalize.f64(double %b)
10651
10652 Overview:
10653 """""""""
10654
10655 The '``llvm.canonicalize.*``' intrinsic returns the platform specific canonical
10656 encoding of a floating point number. This canonicalization is useful for
10657 implementing certain numeric primitives such as frexp. The canonical encoding is
10658 defined by IEEE-754-2008 to be:
10659
10660 ::
10661
10662       2.1.8 canonical encoding: The preferred encoding of a floating-point
10663       representation in a format. Applied to declets, significands of finite
10664       numbers, infinities, and NaNs, especially in decimal formats.
10665
10666 This operation can also be considered equivalent to the IEEE-754-2008
10667 conversion of a floating-point value to the same format. NaNs are handled
10668 according to section 6.2.
10669
10670 Examples of non-canonical encodings:
10671
10672 - x87 pseudo denormals, pseudo NaNs, pseudo Infinity, Unnormals. These are
10673   converted to a canonical representation per hardware-specific protocol.
10674 - Many normal decimal floating point numbers have non-canonical alternative
10675   encodings.
10676 - Some machines, like GPUs or ARMv7 NEON, do not support subnormal values.
10677   These are treated as non-canonical encodings of zero and with be flushed to
10678   a zero of the same sign by this operation.
10679
10680 Note that per IEEE-754-2008 6.2, systems that support signaling NaNs with
10681 default exception handling must signal an invalid exception, and produce a
10682 quiet NaN result.
10683
10684 This function should always be implementable as multiplication by 1.0, provided
10685 that the compiler does not constant fold the operation. Likewise, division by
10686 1.0 and ``llvm.minnum(x, x)`` are possible implementations. Addition with
10687 -0.0 is also sufficient provided that the rounding mode is not -Infinity.
10688
10689 ``@llvm.canonicalize`` must preserve the equality relation. That is:
10690
10691 - ``(@llvm.canonicalize(x) == x)`` is equivalent to ``(x == x)``
10692 - ``(@llvm.canonicalize(x) == @llvm.canonicalize(y))`` is equivalent to
10693   to ``(x == y)``
10694
10695 Additionally, the sign of zero must be conserved:
10696 ``@llvm.canonicalize(-0.0) = -0.0`` and ``@llvm.canonicalize(+0.0) = +0.0``
10697
10698 The payload bits of a NaN must be conserved, with two exceptions.
10699 First, environments which use only a single canonical representation of NaN
10700 must perform said canonicalization. Second, SNaNs must be quieted per the
10701 usual methods.
10702
10703 The canonicalization operation may be optimized away if:
10704
10705 - The input is known to be canonical. For example, it was produced by a
10706   floating-point operation that is required by the standard to be canonical.
10707 - The result is consumed only by (or fused with) other floating-point
10708   operations. That is, the bits of the floating point value are not examined.
10709
10710 '``llvm.fmuladd.*``' Intrinsic
10711 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10712
10713 Syntax:
10714 """""""
10715
10716 ::
10717
10718       declare float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c)
10719       declare double @llvm.fmuladd.f64(double %a, double %b, double %c)
10720
10721 Overview:
10722 """""""""
10723
10724 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsic functions represent multiply-add
10725 expressions that can be fused if the code generator determines that (a) the
10726 target instruction set has support for a fused operation, and (b) that the
10727 fused operation is more efficient than the equivalent, separate pair of mul
10728 and add instructions.
10729
10730 Arguments:
10731 """"""""""
10732
10733 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsics each take three arguments: two
10734 multiplicands, a and b, and an addend c.
10735
10736 Semantics:
10737 """"""""""
10738
10739 The expression:
10740
10741 ::
10742
10743       %0 = call float @llvm.fmuladd.f32(%a, %b, %c)
10744
10745 is equivalent to the expression a \* b + c, except that rounding will
10746 not be performed between the multiplication and addition steps if the
10747 code generator fuses the operations. Fusion is not guaranteed, even if
10748 the target platform supports it. If a fused multiply-add is required the
10749 corresponding llvm.fma.\* intrinsic function should be used
10750 instead. This never sets errno, just as '``llvm.fma.*``'.
10751
10752 Examples:
10753 """""""""
10754
10755 .. code-block:: llvm
10756
10757       %r2 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c) ; yields float:r2 = (a * b) + c
10758
10759
10760 '``llvm.uabsdiff.*``' and '``llvm.sabsdiff.*``' Intrinsics
10761 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10762
10763 Syntax:
10764 """""""
10765 This is an overloaded intrinsic. The loaded data is a vector of any integer bit width.
10766
10767 .. code-block:: llvm
10768
10769       declare <4 x integer> @llvm.uabsdiff.v4i32(<4 x integer> %a, <4 x integer> %b)
10770
10771
10772 Overview:
10773 """""""""
10774
10775 The ``llvm.uabsdiff`` intrinsic returns a vector result of the absolute difference of
10776 the two operands, treating them both as unsigned integers.
10777
10778 The ``llvm.sabsdiff`` intrinsic returns a vector result of the absolute difference of
10779 the two operands, treating them both as signed integers.
10780
10781 .. note::
10782
10783     These intrinsics are primarily used during the code generation stage of compilation.
10784     They are generated by compiler passes such as the Loop and SLP vectorizers.it is not
10785     recommended for users to create them manually.
10786
10787 Arguments:
10788 """"""""""
10789
10790 Both intrinsics take two integer of the same bitwidth.
10791
10792 Semantics:
10793 """"""""""
10794
10795 The expression::
10796
10797     call <4 x i32> @llvm.uabsdiff.v4i32(<4 x i32> %a, <4 x i32> %b)
10798
10799 is equivalent to::
10800
10801     %sub = sub <4 x i32> %a, %b
10802     %ispos = icmp ugt <4 x i32> %sub, <i32 -1, i32 -1, i32 -1, i32 -1>
10803     %neg = sub <4 x i32> zeroinitializer, %sub
10804     %1 = select <4 x i1> %ispos, <4 x i32> %sub, <4 x i32> %neg
10805
10806 Similarly the expression::
10807
10808     call <4 x i32> @llvm.sabsdiff.v4i32(<4 x i32> %a, <4 x i32> %b)
10809
10810 is equivalent to::
10811
10812     %sub = sub nsw <4 x i32> %a, %b
10813     %ispos = icmp sgt <4 x i32> %sub, <i32 -1, i32 -1, i32 -1, i32 -1>
10814     %neg = sub nsw <4 x i32> zeroinitializer, %sub
10815     %1 = select <4 x i1> %ispos, <4 x i32> %sub, <4 x i32> %neg
10816
10817
10818 Half Precision Floating Point Intrinsics
10819 ----------------------------------------
10820
10821 For most target platforms, half precision floating point is a
10822 storage-only format. This means that it is a dense encoding (in memory)
10823 but does not support computation in the format.
10824
10825 This means that code must first load the half-precision floating point
10826 value as an i16, then convert it to float with
10827 :ref:`llvm.convert.from.fp16 <int_convert_from_fp16>`. Computation can
10828 then be performed on the float value (including extending to double
10829 etc). To store the value back to memory, it is first converted to float
10830 if needed, then converted to i16 with
10831 :ref:`llvm.convert.to.fp16 <int_convert_to_fp16>`, then storing as an
10832 i16 value.
10833
10834 .. _int_convert_to_fp16:
10835
10836 '``llvm.convert.to.fp16``' Intrinsic
10837 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10838
10839 Syntax:
10840 """""""
10841
10842 ::
10843
10844       declare i16 @llvm.convert.to.fp16.f32(float %a)
10845       declare i16 @llvm.convert.to.fp16.f64(double %a)
10846
10847 Overview:
10848 """""""""
10849
10850 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion from a
10851 conventional floating point type to half precision floating point format.
10852
10853 Arguments:
10854 """"""""""
10855
10856 The intrinsic function contains single argument - the value to be
10857 converted.
10858
10859 Semantics:
10860 """"""""""
10861
10862 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion from a
10863 conventional floating point format to half precision floating point format. The
10864 return value is an ``i16`` which contains the converted number.
10865
10866 Examples:
10867 """""""""
10868
10869 .. code-block:: llvm
10870
10871       %res = call i16 @llvm.convert.to.fp16.f32(float %a)
10872       store i16 %res, i16* @x, align 2
10873
10874 .. _int_convert_from_fp16:
10875
10876 '``llvm.convert.from.fp16``' Intrinsic
10877 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10878
10879 Syntax:
10880 """""""
10881
10882 ::
10883
10884       declare float @llvm.convert.from.fp16.f32(i16 %a)
10885       declare double @llvm.convert.from.fp16.f64(i16 %a)
10886
10887 Overview:
10888 """""""""
10889
10890 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
10891 conversion from half precision floating point format to single precision
10892 floating point format.
10893
10894 Arguments:
10895 """"""""""
10896
10897 The intrinsic function contains single argument - the value to be
10898 converted.
10899
10900 Semantics:
10901 """"""""""
10902
10903 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
10904 conversion from half single precision floating point format to single
10905 precision floating point format. The input half-float value is
10906 represented by an ``i16`` value.
10907
10908 Examples:
10909 """""""""
10910
10911 .. code-block:: llvm
10912
10913       %a = load i16, i16* @x, align 2
10914       %res = call float @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
10915
10916 .. _dbg_intrinsics:
10917
10918 Debugger Intrinsics
10919 -------------------
10920
10921 The LLVM debugger intrinsics (which all start with ``llvm.dbg.``
10922 prefix), are described in the `LLVM Source Level
10923 Debugging <SourceLevelDebugging.html#format_common_intrinsics>`_
10924 document.
10925
10926 Exception Handling Intrinsics
10927 -----------------------------
10928
10929 The LLVM exception handling intrinsics (which all start with
10930 ``llvm.eh.`` prefix), are described in the `LLVM Exception
10931 Handling <ExceptionHandling.html#format_common_intrinsics>`_ document.
10932
10933 .. _int_trampoline:
10934
10935 Trampoline Intrinsics
10936 ---------------------
10937
10938 These intrinsics make it possible to excise one parameter, marked with
10939 the :ref:`nest <nest>` attribute, from a function. The result is a
10940 callable function pointer lacking the nest parameter - the caller does
10941 not need to provide a value for it. Instead, the value to use is stored
10942 in advance in a "trampoline", a block of memory usually allocated on the
10943 stack, which also contains code to splice the nest value into the
10944 argument list. This is used to implement the GCC nested function address
10945 extension.
10946
10947 For example, if the function is ``i32 f(i8* nest %c, i32 %x, i32 %y)``
10948 then the resulting function pointer has signature ``i32 (i32, i32)*``.
10949 It can be created as follows:
10950
10951 .. code-block:: llvm
10952
10953       %tramp = alloca [10 x i8], align 4 ; size and alignment only correct for X86
10954       %tramp1 = getelementptr [10 x i8], [10 x i8]* %tramp, i32 0, i32 0
10955       call i8* @llvm.init.trampoline(i8* %tramp1, i8* bitcast (i32 (i8*, i32, i32)* @f to i8*), i8* %nval)
10956       %p = call i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* %tramp1)
10957       %fp = bitcast i8* %p to i32 (i32, i32)*
10958
10959 The call ``%val = call i32 %fp(i32 %x, i32 %y)`` is then equivalent to
10960 ``%val = call i32 %f(i8* %nval, i32 %x, i32 %y)``.
10961
10962 .. _int_it:
10963
10964 '``llvm.init.trampoline``' Intrinsic
10965 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10966
10967 Syntax:
10968 """""""
10969
10970 ::
10971
10972       declare void @llvm.init.trampoline(i8* <tramp>, i8* <func>, i8* <nval>)
10973
10974 Overview:
10975 """""""""
10976
10977 This fills the memory pointed to by ``tramp`` with executable code,
10978 turning it into a trampoline.
10979
10980 Arguments:
10981 """"""""""
10982
10983 The ``llvm.init.trampoline`` intrinsic takes three arguments, all
10984 pointers. The ``tramp`` argument must point to a sufficiently large and
10985 sufficiently aligned block of memory; this memory is written to by the
10986 intrinsic. Note that the size and the alignment are target-specific -
10987 LLVM currently provides no portable way of determining them, so a
10988 front-end that generates this intrinsic needs to have some
10989 target-specific knowledge. The ``func`` argument must hold a function
10990 bitcast to an ``i8*``.
10991
10992 Semantics:
10993 """"""""""
10994
10995 The block of memory pointed to by ``tramp`` is filled with target
10996 dependent code, turning it into a function. Then ``tramp`` needs to be
10997 passed to :ref:`llvm.adjust.trampoline <int_at>` to get a pointer which can
10998 be :ref:`bitcast (to a new function) and called <int_trampoline>`. The new
10999 function's signature is the same as that of ``func`` with any arguments
11000 marked with the ``nest`` attribute removed. At most one such ``nest``
11001 argument is allowed, and it must be of pointer type. Calling the new
11002 function is equivalent to calling ``func`` with the same argument list,
11003 but with ``nval`` used for the missing ``nest`` argument. If, after
11004 calling ``llvm.init.trampoline``, the memory pointed to by ``tramp`` is
11005 modified, then the effect of any later call to the returned function
11006 pointer is undefined.
11007
11008 .. _int_at:
11009
11010 '``llvm.adjust.trampoline``' Intrinsic
11011 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11012
11013 Syntax:
11014 """""""
11015
11016 ::
11017
11018       declare i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* <tramp>)
11019
11020 Overview:
11021 """""""""
11022
11023 This performs any required machine-specific adjustment to the address of
11024 a trampoline (passed as ``tramp``).
11025
11026 Arguments:
11027 """"""""""
11028
11029 ``tramp`` must point to a block of memory which already has trampoline
11030 code filled in by a previous call to
11031 :ref:`llvm.init.trampoline <int_it>`.
11032
11033 Semantics:
11034 """"""""""
11035
11036 On some architectures the address of the code to be executed needs to be
11037 different than the address where the trampoline is actually stored. This
11038 intrinsic returns the executable address corresponding to ``tramp``
11039 after performing the required machine specific adjustments. The pointer
11040 returned can then be :ref:`bitcast and executed <int_trampoline>`.
11041
11042 .. _int_mload_mstore:
11043
11044 Masked Vector Load and Store Intrinsics
11045 ---------------------------------------
11046
11047 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.
11048
11049 .. _int_mload:
11050
11051 '``llvm.masked.load.*``' Intrinsics
11052 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11053
11054 Syntax:
11055 """""""
11056 This is an overloaded intrinsic. The loaded data is a vector of any integer or floating point data type.
11057
11058 ::
11059
11060       declare <16 x float> @llvm.masked.load.v16f32 (<16 x float>* <ptr>, i32 <alignment>, <16 x i1> <mask>, <16 x float> <passthru>)
11061       declare <2 x double> @llvm.masked.load.v2f64  (<2 x double>* <ptr>, i32 <alignment>, <2 x i1>  <mask>, <2 x double> <passthru>)
11062
11063 Overview:
11064 """""""""
11065
11066 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.
11067
11068
11069 Arguments:
11070 """"""""""
11071
11072 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.
11073
11074
11075 Semantics:
11076 """"""""""
11077
11078 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.
11079 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.
11080
11081
11082 ::
11083
11084        %res = call <16 x float> @llvm.masked.load.v16f32 (<16 x float>* %ptr, i32 4, <16 x i1>%mask, <16 x float> %passthru)
11085
11086        ;; The result of the two following instructions is identical aside from potential memory access exception
11087        %loadlal = load <16 x float>, <16 x float>* %ptr, align 4
11088        %res = select <16 x i1> %mask, <16 x float> %loadlal, <16 x float> %passthru
11089
11090 .. _int_mstore:
11091
11092 '``llvm.masked.store.*``' Intrinsics
11093 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11094
11095 Syntax:
11096 """""""
11097 This is an overloaded intrinsic. The data stored in memory is a vector of any integer or floating point data type.
11098
11099 ::
11100
11101        declare void @llvm.masked.store.v8i32 (<8 x i32>  <value>, <8 x i32> * <ptr>, i32 <alignment>,  <8 x i1>  <mask>)
11102        declare void @llvm.masked.store.v16f32(<16 x i32> <value>, <16 x i32>* <ptr>, i32 <alignment>,  <16 x i1> <mask>)
11103
11104 Overview:
11105 """""""""
11106
11107 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.
11108
11109 Arguments:
11110 """"""""""
11111
11112 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.
11113
11114
11115 Semantics:
11116 """"""""""
11117
11118 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.
11119 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.
11120
11121 ::
11122
11123        call void @llvm.masked.store.v16f32(<16 x float> %value, <16 x float>* %ptr, i32 4,  <16 x i1> %mask)
11124
11125        ;; The result of the following instructions is identical aside from potential data races and memory access exceptions
11126        %oldval = load <16 x float>, <16 x float>* %ptr, align 4
11127        %res = select <16 x i1> %mask, <16 x float> %value, <16 x float> %oldval
11128        store <16 x float> %res, <16 x float>* %ptr, align 4
11129
11130
11131 Masked Vector Gather and Scatter Intrinsics
11132 -------------------------------------------
11133
11134 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.
11135
11136 .. _int_mgather:
11137
11138 '``llvm.masked.gather.*``' Intrinsics
11139 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11140
11141 Syntax:
11142 """""""
11143 This is an overloaded intrinsic. The loaded data are multiple scalar values of any integer or floating point data type gathered together into one vector.
11144
11145 ::
11146
11147       declare <16 x float> @llvm.masked.gather.v16f32 (<16 x float*> <ptrs>, i32 <alignment>, <16 x i1> <mask>, <16 x float> <passthru>)
11148       declare <2 x double> @llvm.masked.gather.v2f64  (<2 x double*> <ptrs>, i32 <alignment>, <2 x i1>  <mask>, <2 x double> <passthru>)
11149
11150 Overview:
11151 """""""""
11152
11153 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.
11154
11155
11156 Arguments:
11157 """"""""""
11158
11159 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.
11160
11161
11162 Semantics:
11163 """"""""""
11164
11165 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.
11166 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.
11167
11168
11169 ::
11170
11171        %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>)
11172
11173        ;; The gather with all-true mask is equivalent to the following instruction sequence
11174        %ptr0 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 0
11175        %ptr1 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 1
11176        %ptr2 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 2
11177        %ptr3 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 3
11178
11179        %val0 = load double, double* %ptr0, align 8
11180        %val1 = load double, double* %ptr1, align 8
11181        %val2 = load double, double* %ptr2, align 8
11182        %val3 = load double, double* %ptr3, align 8
11183
11184        %vec0    = insertelement <4 x double>undef, %val0, 0
11185        %vec01   = insertelement <4 x double>%vec0, %val1, 1
11186        %vec012  = insertelement <4 x double>%vec01, %val2, 2
11187        %vec0123 = insertelement <4 x double>%vec012, %val3, 3
11188
11189 .. _int_mscatter:
11190
11191 '``llvm.masked.scatter.*``' Intrinsics
11192 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11193
11194 Syntax:
11195 """""""
11196 This is an overloaded intrinsic. The data stored in memory is a vector of any integer or floating point data type. Each vector element is stored in an arbitrary memory addresses. Scatter with overlapping addresses is guaranteed to be ordered from least-significant to most-significant element.
11197
11198 ::
11199
11200        declare void @llvm.masked.scatter.v8i32 (<8 x i32>  <value>, <8 x i32*>  <ptrs>, i32 <alignment>,  <8 x i1>  <mask>)
11201        declare void @llvm.masked.scatter.v16f32(<16 x i32> <value>, <16 x i32*> <ptrs>, i32 <alignment>,  <16 x i1> <mask>)
11202
11203 Overview:
11204 """""""""
11205
11206 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.
11207
11208 Arguments:
11209 """"""""""
11210
11211 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.
11212
11213
11214 Semantics:
11215 """"""""""
11216
11217 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 divergency. Other targets may support this intrinsic differently, for example by lowering it into a sequence of branches that guard scalar store operations.
11218
11219 ::
11220
11221        ;; This instruction unconditionaly stores data vector in multiple addresses
11222        call @llvm.masked.scatter.v8i32 (<8 x i32> %value, <8 x i32*> %ptrs, i32 4,  <8 x i1>  <true, true, .. true>)
11223
11224        ;; It is equivalent to a list of scalar stores
11225        %val0 = extractelement <8 x i32> %value, i32 0
11226        %val1 = extractelement <8 x i32> %value, i32 1
11227        ..
11228        %val7 = extractelement <8 x i32> %value, i32 7
11229        %ptr0 = extractelement <8 x i32*> %ptrs, i32 0
11230        %ptr1 = extractelement <8 x i32*> %ptrs, i32 1
11231        ..
11232        %ptr7 = extractelement <8 x i32*> %ptrs, i32 7
11233        ;; Note: the order of the following stores is important when they overlap:
11234        store i32 %val0, i32* %ptr0, align 4
11235        store i32 %val1, i32* %ptr1, align 4
11236        ..
11237        store i32 %val7, i32* %ptr7, align 4
11238
11239
11240 Memory Use Markers
11241 ------------------
11242
11243 This class of intrinsics provides information about the lifetime of
11244 memory objects and ranges where variables are immutable.
11245
11246 .. _int_lifestart:
11247
11248 '``llvm.lifetime.start``' Intrinsic
11249 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11250
11251 Syntax:
11252 """""""
11253
11254 ::
11255
11256       declare void @llvm.lifetime.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
11257
11258 Overview:
11259 """""""""
11260
11261 The '``llvm.lifetime.start``' intrinsic specifies the start of a memory
11262 object's lifetime.
11263
11264 Arguments:
11265 """"""""""
11266
11267 The first argument is a constant integer representing the size of the
11268 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
11269 to the object.
11270
11271 Semantics:
11272 """"""""""
11273
11274 This intrinsic indicates that before this point in the code, the value
11275 of the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known
11276 to never be used and has an undefined value. A load from the pointer
11277 that precedes this intrinsic can be replaced with ``'undef'``.
11278
11279 .. _int_lifeend:
11280
11281 '``llvm.lifetime.end``' Intrinsic
11282 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11283
11284 Syntax:
11285 """""""
11286
11287 ::
11288
11289       declare void @llvm.lifetime.end(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
11290
11291 Overview:
11292 """""""""
11293
11294 The '``llvm.lifetime.end``' intrinsic specifies the end of a memory
11295 object's lifetime.
11296
11297 Arguments:
11298 """"""""""
11299
11300 The first argument is a constant integer representing the size of the
11301 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
11302 to the object.
11303
11304 Semantics:
11305 """"""""""
11306
11307 This intrinsic indicates that after this point in the code, the value of
11308 the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known to
11309 never be used and has an undefined value. Any stores into the memory
11310 object following this intrinsic may be removed as dead.
11311
11312 '``llvm.invariant.start``' Intrinsic
11313 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11314
11315 Syntax:
11316 """""""
11317
11318 ::
11319
11320       declare {}* @llvm.invariant.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
11321
11322 Overview:
11323 """""""""
11324
11325 The '``llvm.invariant.start``' intrinsic specifies that the contents of
11326 a memory object will not change.
11327
11328 Arguments:
11329 """"""""""
11330
11331 The first argument is a constant integer representing the size of the
11332 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
11333 to the object.
11334
11335 Semantics:
11336 """"""""""
11337
11338 This intrinsic indicates that until an ``llvm.invariant.end`` that uses
11339 the return value, the referenced memory location is constant and
11340 unchanging.
11341
11342 '``llvm.invariant.end``' Intrinsic
11343 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11344
11345 Syntax:
11346 """""""
11347
11348 ::
11349
11350       declare void @llvm.invariant.end({}* <start>, i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
11351
11352 Overview:
11353 """""""""
11354
11355 The '``llvm.invariant.end``' intrinsic specifies that the contents of a
11356 memory object are mutable.
11357
11358 Arguments:
11359 """"""""""
11360
11361 The first argument is the matching ``llvm.invariant.start`` intrinsic.
11362 The second argument is a constant integer representing the size of the
11363 object, or -1 if it is variable sized and the third argument is a
11364 pointer to the object.
11365
11366 Semantics:
11367 """"""""""
11368
11369 This intrinsic indicates that the memory is mutable again.
11370
11371 General Intrinsics
11372 ------------------
11373
11374 This class of intrinsics is designed to be generic and has no specific
11375 purpose.
11376
11377 '``llvm.var.annotation``' Intrinsic
11378 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11379
11380 Syntax:
11381 """""""
11382
11383 ::
11384
11385       declare void @llvm.var.annotation(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11386
11387 Overview:
11388 """""""""
11389
11390 The '``llvm.var.annotation``' intrinsic.
11391
11392 Arguments:
11393 """"""""""
11394
11395 The first argument is a pointer to a value, the second is a pointer to a
11396 global string, the third is a pointer to a global string which is the
11397 source file name, and the last argument is the line number.
11398
11399 Semantics:
11400 """"""""""
11401
11402 This intrinsic allows annotation of local variables with arbitrary
11403 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want
11404 to look for these annotations. These have no other defined use; they are
11405 ignored by code generation and optimization.
11406
11407 '``llvm.ptr.annotation.*``' Intrinsic
11408 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11409
11410 Syntax:
11411 """""""
11412
11413 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.ptr.annotation``' on a
11414 pointer to an integer of any width. *NOTE* you must specify an address space for
11415 the pointer. The identifier for the default address space is the integer
11416 '``0``'.
11417
11418 ::
11419
11420       declare i8*   @llvm.ptr.annotation.p<address space>i8(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11421       declare i16*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i16(i16* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11422       declare i32*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i32(i32* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11423       declare i64*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i64(i64* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11424       declare i256* @llvm.ptr.annotation.p<address space>i256(i256* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11425
11426 Overview:
11427 """""""""
11428
11429 The '``llvm.ptr.annotation``' intrinsic.
11430
11431 Arguments:
11432 """"""""""
11433
11434 The first argument is a pointer to an integer value of arbitrary bitwidth
11435 (result of some expression), the second is a pointer to a global string, the
11436 third is a pointer to a global string which is the source file name, and the
11437 last argument is the line number. It returns the value of the first argument.
11438
11439 Semantics:
11440 """"""""""
11441
11442 This intrinsic allows annotation of a pointer to an integer with arbitrary
11443 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want to look
11444 for these annotations. These have no other defined use; they are ignored by code
11445 generation and optimization.
11446
11447 '``llvm.annotation.*``' Intrinsic
11448 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11449
11450 Syntax:
11451 """""""
11452
11453 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.annotation``' on
11454 any integer bit width.
11455
11456 ::
11457
11458       declare i8 @llvm.annotation.i8(i8 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11459       declare i16 @llvm.annotation.i16(i16 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11460       declare i32 @llvm.annotation.i32(i32 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11461       declare i64 @llvm.annotation.i64(i64 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11462       declare i256 @llvm.annotation.i256(i256 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11463
11464 Overview:
11465 """""""""
11466
11467 The '``llvm.annotation``' intrinsic.
11468
11469 Arguments:
11470 """"""""""
11471
11472 The first argument is an integer value (result of some expression), the
11473 second is a pointer to a global string, the third is a pointer to a
11474 global string which is the source file name, and the last argument is
11475 the line number. It returns the value of the first argument.
11476
11477 Semantics:
11478 """"""""""
11479
11480 This intrinsic allows annotations to be put on arbitrary expressions
11481 with arbitrary strings. This can be useful for special purpose
11482 optimizations that want to look for these annotations. These have no
11483 other defined use; they are ignored by code generation and optimization.
11484
11485 '``llvm.trap``' Intrinsic
11486 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11487
11488 Syntax:
11489 """""""
11490
11491 ::
11492
11493       declare void @llvm.trap() noreturn nounwind
11494
11495 Overview:
11496 """""""""
11497
11498 The '``llvm.trap``' intrinsic.
11499
11500 Arguments:
11501 """"""""""
11502
11503 None.
11504
11505 Semantics:
11506 """"""""""
11507
11508 This intrinsic is lowered to the target dependent trap instruction. If
11509 the target does not have a trap instruction, this intrinsic will be
11510 lowered to a call of the ``abort()`` function.
11511
11512 '``llvm.debugtrap``' Intrinsic
11513 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11514
11515 Syntax:
11516 """""""
11517
11518 ::
11519
11520       declare void @llvm.debugtrap() nounwind
11521
11522 Overview:
11523 """""""""
11524
11525 The '``llvm.debugtrap``' intrinsic.
11526
11527 Arguments:
11528 """"""""""
11529
11530 None.
11531
11532 Semantics:
11533 """"""""""
11534
11535 This intrinsic is lowered to code which is intended to cause an
11536 execution trap with the intention of requesting the attention of a
11537 debugger.
11538
11539 '``llvm.stackprotector``' Intrinsic
11540 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11541
11542 Syntax:
11543 """""""
11544
11545 ::
11546
11547       declare void @llvm.stackprotector(i8* <guard>, i8** <slot>)
11548
11549 Overview:
11550 """""""""
11551
11552 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic takes the ``guard`` and stores it
11553 onto the stack at ``slot``. The stack slot is adjusted to ensure that it
11554 is placed on the stack before local variables.
11555
11556 Arguments:
11557 """"""""""
11558
11559 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic requires two pointer arguments.
11560 The first argument is the value loaded from the stack guard
11561 ``@__stack_chk_guard``. The second variable is an ``alloca`` that has
11562 enough space to hold the value of the guard.
11563
11564 Semantics:
11565 """"""""""
11566
11567 This intrinsic causes the prologue/epilogue inserter to force the position of
11568 the ``AllocaInst`` stack slot to be before local variables on the stack. This is
11569 to ensure that if a local variable on the stack is overwritten, it will destroy
11570 the value of the guard. When the function exits, the guard on the stack is
11571 checked against the original guard by ``llvm.stackprotectorcheck``. If they are
11572 different, then ``llvm.stackprotectorcheck`` causes the program to abort by
11573 calling the ``__stack_chk_fail()`` function.
11574
11575 '``llvm.stackprotectorcheck``' Intrinsic
11576 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11577
11578 Syntax:
11579 """""""
11580
11581 ::
11582
11583       declare void @llvm.stackprotectorcheck(i8** <guard>)
11584
11585 Overview:
11586 """""""""
11587
11588 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic compares ``guard`` against an already
11589 created stack protector and if they are not equal calls the
11590 ``__stack_chk_fail()`` function.
11591
11592 Arguments:
11593 """"""""""
11594
11595 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic requires one pointer argument, the
11596 the variable ``@__stack_chk_guard``.
11597
11598 Semantics:
11599 """"""""""
11600
11601 This intrinsic is provided to perform the stack protector check by comparing
11602 ``guard`` with the stack slot created by ``llvm.stackprotector`` and if the
11603 values do not match call the ``__stack_chk_fail()`` function.
11604
11605 The reason to provide this as an IR level intrinsic instead of implementing it
11606 via other IR operations is that in order to perform this operation at the IR
11607 level without an intrinsic, one would need to create additional basic blocks to
11608 handle the success/failure cases. This makes it difficult to stop the stack
11609 protector check from disrupting sibling tail calls in Codegen. With this
11610 intrinsic, we are able to generate the stack protector basic blocks late in
11611 codegen after the tail call decision has occurred.
11612
11613 '``llvm.objectsize``' Intrinsic
11614 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11615
11616 Syntax:
11617 """""""
11618
11619 ::
11620
11621       declare i32 @llvm.objectsize.i32(i8* <object>, i1 <min>)
11622       declare i64 @llvm.objectsize.i64(i8* <object>, i1 <min>)
11623
11624 Overview:
11625 """""""""
11626
11627 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is designed to provide information to
11628 the optimizers to determine at compile time whether a) an operation
11629 (like memcpy) will overflow a buffer that corresponds to an object, or
11630 b) that a runtime check for overflow isn't necessary. An object in this
11631 context means an allocation of a specific class, structure, array, or
11632 other object.
11633
11634 Arguments:
11635 """"""""""
11636
11637 The ``llvm.objectsize`` intrinsic takes two arguments. The first
11638 argument is a pointer to or into the ``object``. The second argument is
11639 a boolean and determines whether ``llvm.objectsize`` returns 0 (if true)
11640 or -1 (if false) when the object size is unknown. The second argument
11641 only accepts constants.
11642
11643 Semantics:
11644 """"""""""
11645
11646 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is lowered to a constant representing
11647 the size of the object concerned. If the size cannot be determined at
11648 compile time, ``llvm.objectsize`` returns ``i32/i64 -1 or 0`` (depending
11649 on the ``min`` argument).
11650
11651 '``llvm.expect``' Intrinsic
11652 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11653
11654 Syntax:
11655 """""""
11656
11657 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.expect`` on any
11658 integer bit width.
11659
11660 ::
11661
11662       declare i1 @llvm.expect.i1(i1 <val>, i1 <expected_val>)
11663       declare i32 @llvm.expect.i32(i32 <val>, i32 <expected_val>)
11664       declare i64 @llvm.expect.i64(i64 <val>, i64 <expected_val>)
11665
11666 Overview:
11667 """""""""
11668
11669 The ``llvm.expect`` intrinsic provides information about expected (the
11670 most probable) value of ``val``, which can be used by optimizers.
11671
11672 Arguments:
11673 """"""""""
11674
11675 The ``llvm.expect`` intrinsic takes two arguments. The first argument is
11676 a value. The second argument is an expected value, this needs to be a
11677 constant value, variables are not allowed.
11678
11679 Semantics:
11680 """"""""""
11681
11682 This intrinsic is lowered to the ``val``.
11683
11684 .. _int_assume:
11685
11686 '``llvm.assume``' Intrinsic
11687 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11688
11689 Syntax:
11690 """""""
11691
11692 ::
11693
11694       declare void @llvm.assume(i1 %cond)
11695
11696 Overview:
11697 """""""""
11698
11699 The ``llvm.assume`` allows the optimizer to assume that the provided
11700 condition is true. This information can then be used in simplifying other parts
11701 of the code.
11702
11703 Arguments:
11704 """"""""""
11705
11706 The condition which the optimizer may assume is always true.
11707
11708 Semantics:
11709 """"""""""
11710
11711 The intrinsic allows the optimizer to assume that the provided condition is
11712 always true whenever the control flow reaches the intrinsic call. No code is
11713 generated for this intrinsic, and instructions that contribute only to the
11714 provided condition are not used for code generation. If the condition is
11715 violated during execution, the behavior is undefined.
11716
11717 Note that the optimizer might limit the transformations performed on values
11718 used by the ``llvm.assume`` intrinsic in order to preserve the instructions
11719 only used to form the intrinsic's input argument. This might prove undesirable
11720 if the extra information provided by the ``llvm.assume`` intrinsic does not cause
11721 sufficient overall improvement in code quality. For this reason,
11722 ``llvm.assume`` should not be used to document basic mathematical invariants
11723 that the optimizer can otherwise deduce or facts that are of little use to the
11724 optimizer.
11725
11726 .. _bitset.test:
11727
11728 '``llvm.bitset.test``' Intrinsic
11729 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11730
11731 Syntax:
11732 """""""
11733
11734 ::
11735
11736       declare i1 @llvm.bitset.test(i8* %ptr, metadata %bitset) nounwind readnone
11737
11738
11739 Arguments:
11740 """"""""""
11741
11742 The first argument is a pointer to be tested. The second argument is a
11743 metadata string containing the name of a :doc:`bitset <BitSets>`.
11744
11745 Overview:
11746 """""""""
11747
11748 The ``llvm.bitset.test`` intrinsic tests whether the given pointer is a
11749 member of the given bitset.
11750
11751 '``llvm.donothing``' Intrinsic
11752 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11753
11754 Syntax:
11755 """""""
11756
11757 ::
11758
11759       declare void @llvm.donothing() nounwind readnone
11760
11761 Overview:
11762 """""""""
11763
11764 The ``llvm.donothing`` intrinsic doesn't perform any operation. It's one of only
11765 two intrinsics (besides ``llvm.experimental.patchpoint``) that can be called
11766 with an invoke instruction.
11767
11768 Arguments:
11769 """"""""""
11770
11771 None.
11772
11773 Semantics:
11774 """"""""""
11775
11776 This intrinsic does nothing, and it's removed by optimizers and ignored
11777 by codegen.
11778
11779 Stack Map Intrinsics
11780 --------------------
11781
11782 LLVM provides experimental intrinsics to support runtime patching
11783 mechanisms commonly desired in dynamic language JITs. These intrinsics
11784 are described in :doc:`StackMaps`.