Whitespace.
[oota-llvm.git] / docs / LangRef.rst
index 8fd92f97f40b6b39f7f7cc85d180feea7cf9dabb..72648edbcb28e36648af3f1803fe6eeaf73a9b78 100644 (file)
@@ -127,7 +127,8 @@ lexical features of LLVM:
 #. Comments are delimited with a '``;``' and go until the end of line.
 #. Unnamed temporaries are created when the result of a computation is
    not assigned to a named value.
-#. Unnamed temporaries are numbered sequentially
+#. Unnamed temporaries are numbered sequentially (using a per-function
+   incrementing counter, starting with 0).
 
 It also shows a convention that we follow in this document. When
 demonstrating instructions, we will follow an instruction with a comment
@@ -148,20 +149,20 @@ symbol table entries. Here is an example of the "hello world" module:
 
 .. code-block:: llvm
 
-    ; Declare the string constant as a global constant. 
-    @.str = private unnamed_addr constant [13 x i8] c"hello world\0A\00" 
+    ; Declare the string constant as a global constant.
+    @.str = private unnamed_addr constant [13 x i8] c"hello world\0A\00"
 
-    ; External declaration of the puts function 
-    declare i32 @puts(i8* nocapture) nounwind 
+    ; External declaration of the puts function
+    declare i32 @puts(i8* nocapture) nounwind
 
     ; Definition of main function
-    define i32 @main() {   ; i32()*  
-      ; Convert [13 x i8]* to i8  *... 
+    define i32 @main() {   ; i32()*
+      ; Convert [13 x i8]* to i8  *...
       %cast210 = getelementptr [13 x i8]* @.str, i64 0, i64 0
 
-      ; Call puts function to write out the string to stdout. 
+      ; Call puts function to write out the string to stdout.
       call i32 @puts(i8* %cast210)
-      ret i32 0 
+      ret i32 0
     }
 
     ; Named metadata
@@ -563,7 +564,11 @@ A function definition contains a list of basic blocks, forming the CFG
 start with a label (giving the basic block a symbol table entry),
 contains a list of instructions, and ends with a
 :ref:`terminator <terminators>` instruction (such as a branch or function
-return).
+return). If explicit label is not provided, a block is assigned an
+implicit numbered label, using a next value from the same counter as used
+for unnamed temporaries (:ref:`see above<identifiers>`). For example, if a
+function entry block does not have explicit label, it will be assigned
+label "%0", then first unnamed temporary in that block will be "%1", etc.
 
 The first basic block in a function is special in two ways: it is
 immediately executed on entrance to the function, and it is not allowed
@@ -719,7 +724,17 @@ Currently, only the following parameter attributes are defined:
 ``nest``
     This indicates that the pointer parameter can be excised using the
     :ref:`trampoline intrinsics <int_trampoline>`. This is not a valid
-    attribute for return values.
+    attribute for return values and can only be applied to one parameter.
+
+``returned``
+    This indicates that the value of the function always returns the value
+    of the parameter as its return value. This is an optimization hint to
+    the code generator when generating the caller, allowing tail call
+    optimization and omission of register saves and restores in some cases;
+    it is not checked or enforced when generating the callee. The parameter
+    and the function return type must be valid operands for the
+    :ref:`bitcast instruction <i_bitcast>`. This is not a valid attribute for
+    return values and can only be applied to one parameter.
 
 .. _gc:
 
@@ -737,6 +752,36 @@ The compiler declares the supported values of *name*. Specifying a
 collector which will cause the compiler to alter its output in order to
 support the named garbage collection algorithm.
 
+.. _attrgrp:
+
+Attribute Groups
+----------------
+
+Attribute groups are groups of attributes that are referenced by objects within
+the IR. They are important for keeping ``.ll`` files readable, because a lot of
+functions will use the same set of attributes. In the degenerative case of a
+``.ll`` file that corresponds to a single ``.c`` file, the single attribute
+group will capture the important command line flags used to build that file.
+
+An attribute group is a module-level object. To use an attribute group, an
+object references the attribute group's ID (e.g. ``#37``). An object may refer
+to more than one attribute group. In that situation, the attributes from the
+different groups are merged.
+
+Here is an example of attribute groups for a function that should always be
+inlined, has a stack alignment of 4, and which shouldn't use SSE instructions:
+
+.. code-block:: llvm
+
+   ; Target-independent attributes:
+   attributes #0 = { alwaysinline alignstack=4 }
+
+   ; Target-dependent attributes:
+   attributes #1 = { "no-sse" }
+
+   ; Function @f has attributes: alwaysinline, alignstack=4, and "no-sse".
+   define void @f() #0 #1 { ... }
+
 .. _fnattrs:
 
 Function Attributes
@@ -758,9 +803,6 @@ example:
     define void @f() alwaysinline optsize { ... }
     define void @f() optsize { ... }
 
-``address_safety``
-    This attribute indicates that the address safety analysis is enabled
-    for this function.
 ``alignstack(<n>)``
     This attribute indicates that, when emitting the prologue and
     epilogue, the backend should forcibly align the stack pointer.
@@ -770,6 +812,11 @@ example:
     This attribute indicates that the inliner should attempt to inline
     this function into callers whenever possible, ignoring any active
     inlining size threshold for this caller.
+``cold``
+    This attribute indicates that this function is rarely called. When
+    computing edge weights, basic blocks post-dominated by a cold
+    function call are also considered to be cold; and, thus, given low
+    weight.
 ``nonlazybind``
     This attribute suppresses lazy symbol binding for the function. This
     may make calls to the function faster, at the cost of extra program
@@ -782,6 +829,12 @@ example:
 ``naked``
     This attribute disables prologue / epilogue emission for the
     function. This can have very system-specific consequences.
+``nobuiltin``
+    This indicates that the callee function at a call site is not
+    recognized as a built-in function. LLVM will retain the original call
+    and not replace it with equivalent code based on the semantics of the
+    built-in function. This is only valid at call sites, not on function
+    declarations or definitions.
 ``noduplicate``
     This attribute indicates that calls to the function cannot be
     duplicated. A call to a ``noduplicate`` function may be moved
@@ -838,6 +891,15 @@ example:
     ``setjmp`` is an example of such a function. The compiler disables
     some optimizations (like tail calls) in the caller of these
     functions.
+``sanitize_address``
+    This attribute indicates that AddressSanitizer checks
+    (dynamic address safety analysis) are enabled for this function.
+``sanitize_memory``
+    This attribute indicates that MemorySanitizer checks (dynamic detection
+    of accesses to uninitialized memory) are enabled for this function.
+``sanitize_thread``
+    This attribute indicates that ThreadSanitizer checks
+    (dynamic thread safety analysis) are enabled for this function.
 ``ssp``
     This attribute indicates that the function should emit a stack
     smashing protector. It is in the form of a "canary" --- a random value
@@ -1802,11 +1864,11 @@ double, and there are three forms of long double. The 80-bit format used
 by x86 is represented as ``0xK`` followed by 20 hexadecimal digits. The
 128-bit format used by PowerPC (two adjacent doubles) is represented by
 ``0xM`` followed by 32 hexadecimal digits. The IEEE 128-bit format is
-represented by ``0xL`` followed by 32 hexadecimal digits; no currently
-supported target uses this format. Long doubles will only work if they
-match the long double format on your target. The IEEE 16-bit format
-(half precision) is represented by ``0xH`` followed by 4 hexadecimal
-digits. All hexadecimal formats are big-endian (sign bit at the left).
+represented by ``0xL`` followed by 32 hexadecimal digits. Long doubles
+will only work if they match the long double format on your target.
+The IEEE 16-bit format (half precision) is represented by ``0xH``
+followed by 4 hexadecimal digits. All hexadecimal formats are big-endian
+(sign bit at the left).
 
 There are no constants of type x86mmx.
 
@@ -2183,7 +2245,7 @@ The following is the syntax for constant expressions:
     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
 ``ptrtoint (CST to TYPE)``
     Convert a pointer typed constant to the corresponding integer
-    constant ``TYPE`` must be an integer type. ``CST`` must be of
+    constant. ``TYPE`` must be an integer type. ``CST`` must be of
     pointer type. The ``CST`` value is zero extended, truncated, or
     unchanged to make it fit in ``TYPE``.
 ``inttoptr (CST to TYPE)``
@@ -2486,6 +2548,154 @@ Examples:
     !2 = metadata !{ i8 0, i8 2, i8 3, i8 6 }
     !3 = metadata !{ i8 -2, i8 0, i8 3, i8 6 }
 
+'``llvm.loop``'
+^^^^^^^^^^^^^^^
+
+It is sometimes useful to attach information to loop constructs. Currently,
+loop metadata is implemented as metadata attached to the branch instruction
+in the loop latch block. This type of metadata refer to a metadata node that is
+guaranteed to be separate for each loop. The loop identifier metadata is 
+specified with the name ``llvm.loop``.
+
+The loop identifier metadata is implemented using a metadata that refers to
+itself to avoid merging it with any other identifier metadata, e.g.,
+during module linkage or function inlining. That is, each loop should refer
+to their own identification metadata even if they reside in separate functions.
+The following example contains loop identifier metadata for two separate loop
+constructs:
+
+.. code-block:: llvm
+
+    !0 = metadata !{ metadata !0 }
+    !1 = metadata !{ metadata !1 }
+
+The loop identifier metadata can be used to specify additional per-loop
+metadata. Any operands after the first operand can be treated as user-defined
+metadata. For example the ``llvm.vectorizer.unroll`` metadata is understood
+by the loop vectorizer to indicate how many times to unroll the loop:
+
+.. code-block:: llvm
+
+      br i1 %exitcond, label %._crit_edge, label %.lr.ph, !llvm.loop !0
+    ...
+    !0 = metadata !{ metadata !0, metadata !1 }
+    !1 = metadata !{ metadata !"llvm.vectorizer.unroll", i32 2 }
+
+'``llvm.mem``'
+^^^^^^^^^^^^^^^
+
+Metadata types used to annotate memory accesses with information helpful
+for optimizations are prefixed with ``llvm.mem``.
+
+'``llvm.mem.parallel_loop_access``' Metadata
+^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
+
+For a loop to be parallel, in addition to using
+the ``llvm.loop`` metadata to mark the loop latch branch instruction,
+also all of the memory accessing instructions in the loop body need to be
+marked with the ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata. If there
+is at least one memory accessing instruction not marked with the metadata,
+the loop must be considered a sequential loop. This causes parallel loops to be
+converted to sequential loops due to optimization passes that are unaware of
+the parallel semantics and that insert new memory instructions to the loop
+body.
+
+Example of a loop that is considered parallel due to its correct use of
+both ``llvm.loop`` and ``llvm.mem.parallel_loop_access``
+metadata types that refer to the same loop identifier metadata.
+
+.. code-block:: llvm
+
+   for.body:
+     ...
+     %0 = load i32* %arrayidx, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
+     ...
+     store i32 %0, i32* %arrayidx4, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
+     ...
+     br i1 %exitcond, label %for.end, label %for.body, !llvm.loop !0
+
+   for.end:
+   ...
+   !0 = metadata !{ metadata !0 }
+
+It is also possible to have nested parallel loops. In that case the
+memory accesses refer to a list of loop identifier metadata nodes instead of
+the loop identifier metadata node directly:
+
+.. code-block:: llvm
+
+   outer.for.body:
+   ...
+
+   inner.for.body:
+     ...
+     %0 = load i32* %arrayidx, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
+     ...
+     store i32 %0, i32* %arrayidx4, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
+     ...
+     br i1 %exitcond, label %inner.for.end, label %inner.for.body, !llvm.loop !1
+
+   inner.for.end:
+     ...
+     %0 = load i32* %arrayidx, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
+     ...
+     store i32 %0, i32* %arrayidx4, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
+     ...
+     br i1 %exitcond, label %outer.for.end, label %outer.for.body, !llvm.loop !2
+
+   outer.for.end:                                          ; preds = %for.body
+   ...
+   !0 = metadata !{ metadata !1, metadata !2 } ; a list of loop identifiers
+   !1 = metadata !{ metadata !1 } ; an identifier for the inner loop
+   !2 = metadata !{ metadata !2 } ; an identifier for the outer loop
+
+'``llvm.vectorizer``'
+^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
+
+Metadata prefixed with ``llvm.vectorizer`` is used to control per-loop
+vectorization parameters such as vectorization factor and unroll factor.
+
+``llvm.vectorizer`` metadata should be used in conjunction with ``llvm.loop``
+loop identification metadata.
+
+'``llvm.vectorizer.unroll``' Metadata
+^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
+
+This metadata instructs the loop vectorizer to unroll the specified
+loop exactly ``N`` times.
+
+The first operand is the string ``llvm.vectorizer.unroll`` and the second
+operand is an integer specifying the unroll factor. For example:
+
+.. code-block:: llvm
+
+   !0 = metadata !{ metadata !"llvm.vectorizer.unroll", i32 4 }
+
+Note that setting ``llvm.vectorizer.unroll`` to 1 disables unrolling of the
+loop.
+
+If ``llvm.vectorizer.unroll`` is set to 0 then the amount of unrolling will be
+determined automatically.
+
+'``llvm.vectorizer.width``' Metadata
+^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
+
+This metadata forces the loop vectorizer to widen scalar values to a vector
+width of ``N`` rather than computing the width using a cost model.
+
+The first operand is the string ``llvm.vectorizer.width`` and the second
+operand is an integer specifying the width. For example:
+
+.. code-block:: llvm
+
+   !0 = metadata !{ metadata !"llvm.vectorizer.width", i32 4 }
+
+Note that setting ``llvm.vectorizer.width`` to 1 disables vectorization of the
+loop.
+
+If ``llvm.vectorizer.width`` is set to 0 then the width will be determined
+automatically.
+
 Module Flags Metadata
 =====================
 
@@ -2670,7 +2880,7 @@ For example, the following metadata section specifies two separate sets of
 linker options, presumably to link against ``libz`` and the ``Cocoa``
 framework::
 
-    !0 = metadata !{ i32 6, metadata !"Linker Options", 
+    !0 = metadata !{ i32 6, metadata !"Linker Options",
        metadata !{
           metadata !{ metadata !"-lz" },
           metadata !{ metadata !"-framework", metadata !"Cocoa" } } }
@@ -2698,9 +2908,9 @@ All globals of this sort should have a section specified as
 The '``llvm.used``' Global Variable
 -----------------------------------
 
-The ``@llvm.used`` global is an array with i8\* element type which has
-:ref:`appending linkage <linkage_appending>`. This array contains a list of
-pointers to global variables and functions which may optionally have a
+The ``@llvm.used`` global is an array which has
+ :ref:`appending linkage <linkage_appending>`. This array contains a list of
+pointers to global variables, functions and aliases which may optionally have a
 pointer cast formed of bitcast or getelementptr. For example, a legal
 use of it is:
 
@@ -2714,13 +2924,13 @@ use of it is:
        i8* bitcast (i32* @Y to i8*)
     ], section "llvm.metadata"
 
-If a global variable appears in the ``@llvm.used`` list, then the
-compiler, assembler, and linker are required to treat the symbol as if
-there is a reference to the global that it cannot see. For example, if a
-variable has internal linkage and no references other than that from the
-``@llvm.used`` list, it cannot be deleted. This is commonly used to
-represent references from inline asms and other things the compiler
-cannot "see", and corresponds to "``attribute((used))``" in GNU C.
+If a symbol appears in the ``@llvm.used`` list, then the compiler, assembler,
+and linker are required to treat the symbol as if there is a reference to the
+symbol that it cannot see. For example, if a variable has internal linkage and
+no references other than that from the ``@llvm.used`` list, it cannot be
+deleted. This is commonly used to represent references from inline asms and
+other things the compiler cannot "see", and corresponds to
+"``attribute((used))``" in GNU C.
 
 On some targets, the code generator must emit a directive to the
 assembler or object file to prevent the assembler and linker from
@@ -3838,7 +4048,7 @@ Example:
       <result> = lshr i32 4, 1   ; yields {i32}:result = 2
       <result> = lshr i32 4, 2   ; yields {i32}:result = 1
       <result> = lshr i8  4, 3   ; yields {i8}:result = 0
-      <result> = lshr i8 -2, 1   ; yields {i8}:result = 0x7FFFFFFF 
+      <result> = lshr i8 -2, 1   ; yields {i8}:result = 0x7F
       <result> = lshr i32 1, 32  ; undefined
       <result> = lshr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 0x7FFFFFFF, i32 1>
 
@@ -4375,7 +4585,7 @@ The '``load``' instruction is used to read from memory.
 Arguments:
 """"""""""
 
-The argument to the '``load``' instruction specifies the memory address
+The argument to the ``load`` instruction specifies the memory address
 from which to load. The pointer must point to a :ref:`first
 class <t_firstclass>` type. If the ``load`` is marked as ``volatile``,
 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
@@ -4396,14 +4606,14 @@ any defined semantics for atomic loads.
 
 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
-or an omitted ``align`` argument means that the operation has the abi
+or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
 alignment results in undefined behavior. Underestimating the alignment
 may produce less efficient code. An alignment of 1 is always safe.
 
 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single
-metatadata name <index> corresponding to a metadata node with one
+metatadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one
 ``i32`` entry of value 1. The existence of the ``!nontemporal``
 metatadata on the instruction tells the optimizer and code generator
 that this load is not expected to be reused in the cache. The code
@@ -4411,7 +4621,7 @@ generator may select special instructions to save cache bandwidth, such
 as the ``MOVNT`` instruction on x86.
 
 The optional ``!invariant.load`` metadata must reference a single
-metatadata name <index> corresponding to a metadata node with no
+metatadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
 entries. The existence of the ``!invariant.load`` metatadata on the
 instruction tells the optimizer and code generator that this load
 address points to memory which does not change value during program
@@ -4459,10 +4669,10 @@ The '``store``' instruction is used to write to memory.
 Arguments:
 """"""""""
 
-There are two arguments to the '``store``' instruction: a value to store
-and an address at which to store it. The type of the '``<pointer>``'
+There are two arguments to the ``store`` instruction: a value to store
+and an address at which to store it. The type of the ``<pointer>``
 operand must be a pointer to the :ref:`first class <t_firstclass>` type of
-the '``<value>``' operand. If the ``store`` is marked as ``volatile``,
+the ``<value>`` operand. If the ``store`` is marked as ``volatile``,
 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
 execution of this ``store`` with other :ref:`volatile
 operations <volatile>`.
@@ -4479,18 +4689,18 @@ has undefined behavior if the alignment is not set to a value which is
 at least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not
 have any defined semantics for atomic stores.
 
-The optional constant "align" argument specifies the alignment of the
+The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
-or an omitted "align" argument means that the operation has the abi
+or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
-alignment results in an undefined behavior. Underestimating the
+alignment results in undefined behavior. Underestimating the
 alignment may produce less efficient code. An alignment of 1 is always
 safe.
 
-The optional !nontemporal metadata must reference a single metatadata
-name <index> corresponding to a metadata node with one i32 entry of
-value 1. The existence of the !nontemporal metatadata on the instruction
+The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single metatadata
+name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one ``i32`` entry of
+value 1. The existence of the ``!nontemporal`` metatadata on the instruction
 tells the optimizer and code generator that this load is not expected to
 be reused in the cache. The code generator may select special
 instructions to save cache bandwidth, such as the MOVNT instruction on
@@ -4499,8 +4709,8 @@ x86.
 Semantics:
 """"""""""
 
-The contents of memory are updated to contain '``<value>``' at the
-location specified by the '``<pointer>``' operand. If '``<value>``' is
+The contents of memory are updated to contain ``<value>`` at the
+location specified by the ``<pointer>`` operand. If ``<value>`` is
 of scalar type then the number of bytes written does not exceed the
 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
 example, storing an ``i24`` writes at most three bytes. When writing a
@@ -6488,6 +6698,9 @@ memory. Implementations are allowed to either return a application
 specific value or a system wide value. On backends without support, this
 is lowered to a constant 0.
 
+Note that runtime support may be conditional on the privilege-level code is
+running at and the host platform.
+
 Standard C Library Intrinsics
 -----------------------------
 
@@ -8183,6 +8396,46 @@ strings. This can be useful for special purpose optimizations that want
 to look for these annotations. These have no other defined use; they are
 ignored by code generation and optimization.
 
+'``llvm.ptr.annotation.*``' Intrinsic
+^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
+
+Syntax:
+"""""""
+
+This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.ptr.annotation``' on a
+pointer to an integer of any width. *NOTE* you must specify an address space for
+the pointer. The identifier for the default address space is the integer
+'``0``'.
+
+::
+
+      declare i8*   @llvm.ptr.annotation.p<address space>i8(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
+      declare i16*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i16(i16* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
+      declare i32*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i32(i32* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
+      declare i64*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i64(i64* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
+      declare i256* @llvm.ptr.annotation.p<address space>i256(i256* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
+
+Overview:
+"""""""""
+
+The '``llvm.ptr.annotation``' intrinsic.
+
+Arguments:
+""""""""""
+
+The first argument is a pointer to an integer value of arbitrary bitwidth
+(result of some expression), the second is a pointer to a global string, the
+third is a pointer to a global string which is the source file name, and the
+last argument is the line number. It returns the value of the first argument.
+
+Semantics:
+""""""""""
+
+This intrinsic allows annotation of a pointer to an integer with arbitrary
+strings. This can be useful for special purpose optimizations that want to look
+for these annotations. These have no other defined use; they are ignored by code
+generation and optimization.
+
 '``llvm.annotation.*``' Intrinsic
 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^